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Title:
INERTIA FORCE SENSOR AND COMPOSITE SENSOR FOR DETECTING INERTIA FORCE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/102535
Kind Code:
A1
Abstract:
An inertia force sensor includes a detection element (1) having an acceleration detection section. The detection element (1) has two perpendicular arms formed by connecting first arms (8) and second arms (10) in perpendicular directions, a support section (12) for supporting one end of each of the two first arms (8), a fixation section (4) to which the other end of each of the two first arms (8) is connected, and weight sections (2) fixed to the forward ends of the second arms (10). The thickness of the first arms (8) is set less than the thickness of the second arms (10) and weight sections (2), and as a result, the sensor has enhanced detection sensitivity.

Inventors:
OHUCHI SATOSHI
AIZAWA HIROYUKI
Application Number:
PCT/JP2008/000251
Publication Date:
August 28, 2008
Filing Date:
February 19, 2008
Export Citation:
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Assignee:
MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD (JP)
OHUCHI SATOSHI
AIZAWA HIROYUKI
International Classes:
G01C19/56; G01C19/5719; G01P15/125; G01P15/18
Foreign References:
JP2003057263A2003-02-26
JPH08304450A1996-11-22
JPH1089968A1998-04-10
JP2001082963A2001-03-30
JP2001050751A2001-02-23
JPS6448243A1989-02-22
JP2001208546A2001-08-03
Other References:
See also references of EP 2113744A4
Attorney, Agent or Firm:
IWAHASHI, Fumio et al. (1006, Oaza Kadoma, Kadoma-sh, Osaka 01, JP)
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Claims:
加速度検出部を有する検出素子を備え、前記検出素子は、連結部を介して錘部を有する固定部と、前記錘部と対向させた対向基板と、前記錘部と前記対向基板のそれぞれの対向面に形成された対向電極とを有し、前記加速度検出部は、前記連結部の歪に伴う錘部の可動に起因した状態変化を前記対向電極が検出して慣性力を検出する慣性力センサであって、前記連結部の厚さを前記錘部の厚さよりも薄くしたことを特徴とする慣性力センサ。
前記検出素子は、第1アーム部を第2アーム部と直交して連結した2つの直交アーム部と、前記2つの前記第1アーム部を支持した支持部とを有し、前記第2アーム部の先端に前記錘部を有し、前記連結部を前記第1アーム部で構成し、前記第1アーム部の厚さを前記第2アーム部の厚さより薄くすることを特徴とする請求項1記載の慣性力センサ。
前記第2アーム部は、折曲してその先端が前記第2アーム部と対向することを特徴とする請求項2記載の慣性力センサ。
前記錘部と前記固定部との間に、前記錘部を内方に配置する枠体部を有し、前記枠体部と前記錘部を第1連結部で連結し、前記固定部は前記錘部を内方に配置して前記枠体部と第2連結部で連結し、前記第1連結部と前記第2連結部のそれぞれの厚さを前記錘部の厚さより薄くしたことを特徴とする請求項1記載の慣性力センサ。
前記検出素子は、第1アーム部を第2アーム部と直交して連結した2つの直交アーム部と、前記2つの前記第1アーム部を支持した支持部とを有し、前記第2アーム部の先端に前記錘部を有し、前記第1連結部を前記第1アーム部で構成し、前記第1アーム部の厚さを前記第2アーム部の厚さより薄くすることを特徴とする請求項4記載の慣性力センサ。
前記第1連結部と前記第2連結部を直交配置したことを特徴とする請求項4記載の慣性力センサ。
前記固定部は前記錘部を内方に配置する方形状であって、前記連結部は前記方形状の固定部の辺部に連結され、前記辺部が実装基板に固定されたことを特徴とする請求項1記載の慣性力センサ。
前記検出素子を対称形状としたことを特徴とする請求項1記載の慣性力センサ。
加速度検出部と角速度検出部を有する検出素子を備え、前記検出素子は、第1アーム部と第2アーム部とが直交して連結された2つの直交アーム部と、2つの前記第1アーム部を支持する支持部と、前記第2アーム部の先端に連結された錘部と、前記第1アーム部に連結された固定部と、前記錘部と対向させた対向基板と、前記錘部と前記対向基板のそれぞれの対向面に形成された対向電極と、前記第2アーム部を振動させる駆動信号を入力する前記第2アーム部に形成された駆動電極と、前記第2アーム部の歪を感知して感知信号を出力する前記第2アーム部に形成された感知電極とを有し、前記慣性力検出部は、前記第1アームの歪に伴う錘部の可動に起因した状態変化を前記対向電極が検出して慣性力を検出し、前記角速度検出部は、前記錘部のコリオリ力に起因した状態変化を前記感知電極により検出して角速度を検出する複合慣性力センサであって、前記第1アーム部の厚さを前記第2のアーム部の厚さよりも薄くしたことを特徴とする複合慣性力センサ。
前記第2アーム部は、折曲してその先端が前記アーム部と対向することを特徴とする請求項9記載の複合慣性力センサ。
前記錘部と前記固定部との間に、前記錘部を内方に配置する枠体部を有し、前記枠体部は前記第1アーム部で構成される第1連結部により前記第2アーム部と連結され、前記固定部は第2連結部により前記枠体部と連結され、前記第1連結部と前記第2連結部のそれぞれの厚さを前記錘部の厚さより薄くしたことを特徴とする請求項9記載の複合慣性力センサ。
前記第1連結部と前記第2連結部を直交配置したことを特徴とする請求項11記載の複合慣性力センサ。
前記固定部は前記錘部を内方に配置する方形状であって、前記第1アーム部は前記方形状の固定部の辺部に連結され、前記辺部が実装基板に固定されたことを特徴とする請求項9記載の複合慣性力センサ。
前記検出素子を対称形状としたことを特徴とする請求項9記載の複合慣性力センサ。
Description:
慣性力センサおよび複合慣性力 ンサ

 本発明は、航空機、自動車、ロボット、 舶、車両などの移動体の姿勢制御やナビゲ ションなど、各種電子機器に用いる慣性力 ンサおよび複合慣性力センサに関するもの ある。

 以下、従来の慣性力センサの一つである 速度センサについて、特許文献1に開示され ている技術を用いて説明する。

 図15は、特許文献1に開示された、従来の 速度センサの検出素子の平面図、図16は同 出素子の16-16線断面図、図17は同検出素子の1 7-17線断面図である。

 図15~図17において、従来の加速度センサ 、加速度を検出する検出素子51と、この検出 素子51から出力される加速度信号を演算処理 て加速度を検出する処理回路(図示せず)を えている。この検出素子51は、錘部52を支持 た支持部54と、可撓部56を介して支持部54と 結された固定部58とを有しており、この固 部58によって検出素子51が実装基板に実装さ ている。

 また、可撓部56はアーム形状であって、 の可撓部56は支持部54を中心にして十字状に 置され、一対の可撓部56と支持部54とが同一 直線上に配置されている。

 可撓部56には歪抵抗素子60を設けており、 錘部52の可動に起因して撓む可撓部56の状態 化に基づき、歪抵抗素子60の抵抗値変化を加 速度信号として出力している。

 次に、この検出素子51を用いた加速度の 出について説明する。

 互いに直交するX軸、Y軸、Z軸において、X 軸方向とY軸方向に十字状のアームからなる 撓部56を配置した場合、例えば、X軸方向に 速度が生じると、錘部52が加速度の生じた軸 方向に移動しようとする。そのため、支持部 54を中心にして、錘部52がY軸周りに回転しよ として可撓部56に撓みが発生する。その結 、X軸方向に配置された2つの可撓部56の内、 方の可撓部56にはZ軸の正の方向に撓みが発 し、他方の可撓部56にはZ軸の負の方向に撓 が発生する。そうすると、2つの可撓部56に けた2つの歪抵抗素子60も、可撓部56の撓み 応じてZ軸の正負の方向に撓むので、歪抵抗 子60の抵抗値が変化する。この抵抗値変化 加速度信号として出力して加速度を検出す 。

 このような加速度センサを、検出したい 出軸に対応させて、車両などの移動体の姿 制御装置やナビゲーション装置などに用い いる。

 しかしながら、上記の従来の検出素子で 、図15において、例えば、X軸方向へ加速度 生じた場合、錘部52がY軸を中心にしてX軸方 向に移動しようとするが、X軸方向に配置さ た可撓部56によって、錘部52の移動が規制さ る。錘部52は支持部54を中心にしてY軸周り 回転しようとするため、可撓部56に撓みが生 じるが、可撓部56の規制のためにこの撓み量 小さく歪抵抗素子60の抵抗値変化も小さい のであり、検出感度が低いという問題点を していた。

 次に、一般に、角速度センサは、音さ形 やH形状やT形状など、各種の形状の検出素 を振動させて、コリオリ力の発生に伴う検 素子の歪を電気的に検知して角速度を検出 るものである。

 例えば、特許文献2には、音さ形状の振動 子を有し、音さ振動子を構成する2つの音さ ームの内側面および外側面に検出用電極を け、両方の音さアームの表面に駆動電極を けた角速度センサが開示されている。

 この角速度センサは、駆動電極に駆動電 から信号を供給することによって音さ振動 に共振振動が与えられ、この状態で角速度 加えられると、コリオリの原理に基づいて 動方向に対して音さアームが垂直な方向に わむ。その結果、たわみの程度に応じて角 度信号として検出電極から出力が得られる

 加速度センサと同様に、このような角速 センサも検出したい検出軸に対応させて、 両などの移動体の姿勢制御装置やナビゲー ョン装置などに用いている。

 上記のような加速度センサや角速度セン を各種電子機器に搭載しようとした場合、 来は、角速度を検出するには専用の角速度 ンサを用い、加速度を検出するには専用の 速度センサを用いていた。

 そのため、各種電子機器において、角速 と加速度とを複合して検出する場合は、複 の角速度センサと加速度センサを各種電子 器の実装基板に各々実装していた。

 したがって、従来の構成では、検出したい 速度や加速度の検出軸に対応させて、角速 センサおよび加速度センサを実装基板に各 実装する必要があり、そのために大きな実 面積を確保する必要があるという問題点を していた。

特開平10-48243号公報

特開2001-208546号公報

 本発明は上記問題点を解決するもので、 出感度を高くした慣性力センサであり、ま 、角速度や加速度を検出するにあたり、実 面積を低減して小型化を図ることのできる 合慣性力センサである。

 本発明の慣性力センサは、加速度検出部 有する検出素子を備え、検出素子は、連結 を介して錘部を有する固定部と、錘部と対 させた対向基板と、錘部と対向基板のそれ れの対向面に形成された対向電極とを有し 加速度検出部は、連結部の歪に伴う錘部の 動に起因した状態変化を対向電極が検出し 慣性力を検出する慣性力センサであって、 結部の厚さを錘部の厚さよりも薄くしたも である。

 この構成により、連結部の厚さが錘部の さより薄いので、連結部に歪が発生しやす 慣性力の検出感度が高くなる。

 また、本発明の複合慣性力センサは、加 度検出部と角速度検出部を有する検出素子 備え、検出素子は、第1アーム部と第2アー 部とが直交して連結された2つの直交アーム と、2つの第1アーム部を支持する支持部と 第2アーム部の先端に連結された錘部と、第1 アーム部に連結された固定部と、錘部と対向 させた対向基板と、錘部と対向基板のそれぞ れの対向面に形成された対向電極と、第2ア ム部を振動させる駆動信号を入力する第2ア ム部に形成された駆動電極と、第2アーム部 の歪を感知して感知信号を出力する第2アー 部に形成された感知電極とを有し、加速度 出部は、第1アーム部の歪に伴う錘部の可動 起因した状態変化を対向電極が検出して慣 力を検出し、角速度検出部は、錘部のコリ リ力に起因した状態変化を感知電極により 出して角速度を検出する複合センサであっ 、第1アーム部の厚さを第2のアーム部の厚 よりも薄くしたものである。

 この構成により、1つの検出素子が加速度 検出部と角速度検出部を有し、第1アーム部 厚さを第2のアーム部の厚さよりも薄くして るので、1つの検出素子で加速度と角速度を 高感度に検出でき、実装面積を低減してセン サの小型化が図れる。

図1は、本発明の第1の実施の形態にお る複合慣性力センサの検出素子を示す分解 視図である。 図2は、図1に示す検出素子の2-2線断面 である。 図3は、同実施の形態における基板配置 前の検出素子の斜視図である。 図4は、図3に示す検出素子の断面図で る。 図5は、同実施の形態における加速度発 生時の同検出素子の動作状態を示す説明図で ある。 図6は、同実施の形態における検出素子 の第1アームと固定部との連結部分における を示す説明図である。 図7は、本発明の第2の実施の形態にお る複合センサの検出素子を示す分解斜視図 ある。 図8は、図7に示す検出素子の8-8線断面 である。 図9は、図7に示す検出素子の9-9線断面 である。 図10は、同実施の形態における角速度 出時の検出素子の動作状態を示す図である 図11は、同実施の形態における検出素 の対向基板配置時の図8と同様の断面図であ る。 図12は、同実施の形態における検出素 のX軸方向の加速度検出時の同検出素子の動 作状態を示す図である。 図13は、同実施の形態における検出素 の対向基板配置時の図9と同様の断面図であ る。 図14は、同実施の形態における検出素 のY軸方向の加速度検出時の検出素子の動作 状態図を示す断面図である。 図15は、従来の加速度センサの検出素 を示す平面図である。 図16は、図15に示す検出素子の16-16線断 面図である。 図17は、図15に示す検出素子の17-17線断 面図である。

符号の説明

 1  検出素子
 2  錘部
 4  固定部
 6  対向基板
 7  枠体部
 8  第1アーム
 10  第2アーム
 11  固定アーム
 12  支持部
 14  第1対向電極
 16  第2対向電極
 18  第3対向電極
 20  第4対向電極
 22  駆動電極
 24  検知電極
 26  第1感知電極
 28  第2感知電極
 30  圧電層
 32  上部電極
 34  下部電極

 以下、本発明について図面を参照して説 する。

 (第1の実施の形態)
 図1は本発明の第1の実施の形態における複 慣性力センサの分解斜視図、図2は図1の2-2線 断面図である。

 図1において、本実施の形態における複合 慣性力センサは、後述する加速度検出部と角 速度検出部を有する検出素子1を備えている この検出素子1は、第1アーム8(第1アーム部) 第2アーム10(第2アーム部)に略直交方向に連 して形成した2つの直交アーム(直交アーム部 )を有している。さらに、2つの第1アーム8の 端を支持する支持部12と、2つの第1アーム8の 他端を連結した方形状の固定部4とを有して る。すなわち、本実施の形態では、第1アー 8が連結部を構成している。第1アーム8の他 は、固定部4の辺部にて固定している。この 第1アーム8の厚みは、第2アーム10の厚みおよ 錘部2の厚さよりも非常に薄く形成している 。各第2アーム10は、第2アーム10自身と対向す るまで折曲し、折曲した第2アーム10のそれぞ れの先端に錘部2を連結している。なお、第1 ーム8と支持部12とは略同一直線上に配置し 第1アーム8および第2アーム10は検出素子1の 心に対して対称配置してあり、検出素子1は 対称形状を有している。

 また、各錘部2と対向するように錘部2の 面に対向基板6を対向配置し、錘部2と対向基 板6の各々の対向面には、対向電極として、 1対向電極14、第2対向電極16、第3対向電極18 第4対向電極20を配置している。

 さらに、互いに対向する一方の2つの第2 ーム10表面には錘部2を駆動振動させる駆動 極22およびその駆動を検知する検知電極24を けている。また、互いに対向する他方の2つ の第2アーム10表面には、感知電極として、第 2アーム10の歪を感知する第1感知電極26、第2 知電極28を設けている。

 第1対向電極14、第2対向電極16、第3対向電 極18、第4対向電極20、駆動電極22、検知電極24 、第1感知電極26、第2感知電極28のそれぞれは 、図2に示すように、圧電層30を介在させた上 部電極32と下部電極34とを有している。

 以上のような構成からなる本実施の形態 複合慣性力センサの検出素子は、第1アーム 8の他端が連結された固定部4の辺部が、図示 れない実装基板に固定されている。

 次に、角速度検出部および加速度検出部 ついて説明する。まず、角速度検出部につ て説明する。

 図3は、本実施の形態にける対向基板6を 置する前の検出素子1の斜視図である。図3に 示すように、互いに直交したX軸、Y軸、Z軸に おいて、検出素子1の第1アーム8をX軸方向に 置して、第2アーム10をY軸方向に配置した場 について説明する。駆動電極22に共振周波 の交流電圧を印加すると、駆動電極22が配置 された第2アーム10の支持部12を起点に第2アー ム10が駆動振動する。これに伴って、錘部2も 第2アーム10の対向方向(実線の矢印と点線の 印で示した駆動振動方向)に駆動振動する。 た、4つの第2アーム10および4つの錘部2の全 が同調して第2アーム10の対向方向に駆動振 する。すなわち、この検出素子1における駆 動振動方向はX軸方向となる。

 このとき、例えば、Z軸の左回りに角速度 が生じた場合は、錘部2の駆動振動と同調し 、錘部2に対して駆動振動方向と直交した方 (実線の矢印と点線の矢印で示したコリオリ 方向(Y軸方向))にコリオリ力が発生するので 第2アーム10にZ軸の左回りの角速度に起因し 歪を発生させることができる。すなわち、 リオリ力に起因して撓むこの第2アーム10の 態変化(第2アーム10に発生した歪)によって 第1感知電極26および第2感知電極28から電圧 出力され、この出力電圧に基づき角速度が 出される。

 次に、加速度検出部について説明する。

 図4は、本実施の形態にける検出素子を示 す断面図である。図4に示すように、互いに 交するX軸、Y軸、Z軸において、対向基板6をX Y平面に配置した場合について説明する。加 度が発生していなければ、対向基板6と各錘 2の対向面の第1対向電極14の対向距離(H1)と 対向基板6と錘部2との対向面の第2対向電極16 の対向距離(H2)は等しい。図示していないが 第3対向電極18の対向距離と第4対向電極20の 向距離も同様に等しくなる。

 このとき、例えば、X軸方向に加速度が生 じた場合、図5に模式的に示すように、錘部2 支持部12を中心にしてY軸周りに回転しよう する。この結果、対向基板6と錘部2の対向 の第1対向電極14の対向距離(H1)が小さくなり 対向基板6と錘部2との対向面の第2対向電極1 6の対向距離(H2)が大きくなる。図示していな が、同様に、第3対向電極18の対向距離が小 くなり、第4対向電極20の対向距離が大きく る。

 一方、Y軸方向に加速度が生じた場合も同 様に、錘部2は支持部12を中心にしてX軸周り 回転しようとするため、例えば、第3対向電 18、第4対向電極20の対向距離が大きくなり 第1対向電極14、第2対向電極16の対向距離が さくなる。

 すなわち、各々の対向電極間の静電容量 変化するので、この静電容量の変化に基づ てX軸方向またはY軸方向の加速度を検出す 。

 上記構成により、本実施の形態では、加 度検出部によって、第1アーム8のひずみに う錘部2の厚み方向の可動に起因した状態変 を、対向電極間の容量変化として検出して 速度を検出する。また、角速度検出部によ て、コリオリ力に起因した状態変化を検出 て角速度を検出する。すなわち、一つの検 素子1で加速度と角速度を検出できるので、 実装面積を低減して小型化が図れる。

 特に、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸に対 て、第1アーム8をX軸方向に配置し、第2アー ム10をY軸方向に配置した場合、加速度の検出 では、例えば、X軸方向への加速度に対して 錘部2は支持部12を中心にしてY軸周りに回転 ようとするが、第1アーム8の厚みを第2アー 10の厚みよりも薄くしているのでY軸周りに 転しやすくなって、加速度の検出感度を向 できる。

 また、角速度の検出では、上記したよう 、第2アーム10を駆動振動させた状態におい 、コリオリ力に起因した第2アーム10の歪を 知して角速度を検出する。このとき、第1ア ーム8の他端を実装基板に固定し、第1アーム8 および第2アーム10は検出素子1の中心に対し 対称配置しているので、第2アーム10の駆動 動に伴う不要な振動が発生しにくく、より 速度の検出精度を向上できる。

 例えば、第1アーム8の他端を方形状の枠 である固定部4に連結する場合は、連結され 固定部4の辺部にて実装基板に固定すれば、 実装基板に確実に固定できる。さらに、図6 示すように、固定部4の辺部が実装基板に固 されるため、連結部分36の近傍部分に発生 やすい歪を抑制でき、検出精度を向上でき 。

 なお、本実施の形態では、固定部4の辺部 にて実装基板に固定したが、第1アーム8の他 にて実装基板に固定してもよい。また、第2 アーム10は折曲しなくても錘部2の可動が検出 できる。

 また、本実施の形態では、第1アーム8の さを第2アーム10の厚さおよび錘部2の厚さよ 薄くしたが、本発明は、連結部である第1ア ーム8の厚さを錘部2の厚さより薄くしても、 出感度は向上する。

 (第2の実施の形態)
 図7は本発明の第2の実施の形態における複 慣性力センサの検出素子の分解斜視図、図8 図7の8-8線断面図、図9は図7の9-9線断面図で る。

 図7~図9において、本実施の形態における 合慣性力センサは、第1の実施の形態と同様 に、加速度検出部と角速度検出部を有する検 出素子1を備えている。この検出素子1は、後 する第1連結部を介して錘部2を連結すると もに錘部2を内方に配置した枠体形状の枠体 7を有している。さらに、検出素子1は、錘 2の上面と対向させた対向基板6と、後述する 第2連結部を介して枠体部7を連結するととも 錘部2を内方に配置し、実装基板に固定する ための枠体形状の固定部4を有する。

 具体的には、第1アーム8を第2アーム10に 直交方向に連結した2つの直交アームを有し 2つの各第1アーム8の一端が支持部12にて支 され、2つの各第1アーム8の他端が枠体部7に 結されている。各第2アーム10は、第2アーム 10自身と対向するまでU字状に折曲され、折曲 された第2アーム10の各先端に錘部2が連結さ ている。各第1アーム8と支持部12とは略同一 線上に配置され、各第1アーム8および各第2 ーム10は検出素子1の中心に対して対称配置 れ、検出素子1は対称形状をしている。

 また、枠体部7は固定アーム11にて固定部4 の辺部と連結されており、この辺部が図示さ れない実装基板に固定される。以上のように 、本実施の形態では、第1アーム8が第1連結部 に相当し、固定アーム11が第2連結部に相当す る。第1アーム8および固定アーム11の厚みは 2アーム10や錘部2の厚みよりも非常に薄く形 しており、かつ、第1アーム8と固定アーム11 とは互いに直交方向に配置している。

 さらに、各錘部2に対向させて対向基板6 配置し、錘部2と対向基板6の各々の対向面に は、第1対向電極14、第2対向電極16、第3対向 極18、第4対向電極20を配置している。さらに 、互いに対向する一方の2つの各第2アーム10 面には錘部2を駆動振動させる駆動電極22お びその駆動を検知する検知電極24を配置して いる。また、互いに対向する他方の2つの各 2アーム10表面には、第2アーム10の歪を感知 る第1感知電極26、第2感知電極28を配置して る。これらの電極の内、少なくとも、駆動 極22、検知電極24、第1感知電極26、第2感知電 極28は、図2で示したように、圧電層30を介在 せた上部電極32と下部電極34とからなる。

 そして、これら第1対向電極14、第2対向電 極1614、第3対向電極18、第4対向電極20、駆動 極22、検知電極24、第1感知電極26、第2感知電 極28からは信号線(図示せず)が枠体部7まで引 出し、さらに支持部4まで引き出される。各 電極は、この信号線の端部にて、ワイヤーボ ンディングなどを介して実装基板の配線パタ ーンに電気的に接続される。

 次に、角速度検出部および加速度検出部 ついて説明する。

 まず、角速度検出部について説明する。 10に示すように、互いに直交したX軸、Y軸、 Z軸において、検出素子1の第1アーム8をX軸方 に配置して、第2アーム10をY軸方向に配置し た場合について説明する。駆動電極22に共振 波数の交流電圧を印加すると、駆動電極22 配置された第2アーム10を起点に第2アーム10 駆動振動し、それに伴って各錘部2も第2アー ム10の対向方向(実線の矢印と点線の矢印で記 した駆動振動方向)に駆動振動する。また、4 の第2アーム10および4つの錘部2の全てが同 して第2アーム10の対向方向(駆動信号方向)に 駆動振動する。この検出素子1における駆動 動方向はX軸方向となる。

 このとき、例えば、Z軸の左周りに角速度 が生じた場合は、錘部2の駆動振動と同調し 、錘部2に対して駆動振動方向と直交した方 (実線の矢印と点線の矢印で記したコリオリ 方向(Y軸方向))にコリオリ力が発生する。こ によって、第2アーム10にZ軸の左周りの角速 に起因した歪を発生させることができる。 なわち、コリオリ力に起因して撓むこの第2 アーム10の状態変化(第2アーム10に発生した歪 )によって、第1感知電極26、第2感知電極28か 電圧が出力され、この出力電圧に基づき角 度が検出される。

 次に、加速度検出部について説明する。

 まず、X軸方向の加速度について説明する 。図7、図11に示すように、互いに直交するX 、Y軸、Z軸において、対向基板6をXY平面に配 置した場合について説明する。加速度が発生 していなければ、対向基板6と錘部2の対向面 第1対向電極14の対向距離(H1)と、対向基板6 錘部2との対向面の第2対向電極16の対向距離( H2)は等しい、図示していないが、第3対向電 18の対向距離と第4対向電極20の対向距離も等 しくなる。

 このとき、例えば、X軸方向に加速度が生 じた場合、図7、図12に示すように、錘部2はY 方向に配置された固定アーム11を中心軸に てY軸周りに回転しようとする。この結果、 向基板6と錘部2の対向面の第1対向電極14の 向距離(H1)が小さくなり、対向基板6と錘部2 の対向面の第2対向電極16の対向距離(H2)が大 くなる。同様に、第3対向電極18の対向距離 小さくなり、第4対向電極20の対向距離が大 くなる。

 次に、Y軸方向の加速度について説明する 。図7、図13に示すように、互いに直交するX 、Y軸、Z軸において、対向基板6をXY平面に配 置した場合について説明する。加速度が発生 していなければ、対向基板6と錘部2の対向面 第1対向電極14の対向距離(H1)と、対向基板6 錘部2との対向面の第3対向電極18の対向距離( H2)は等しい。図示していないが、第2対向電 16の対向距離と第4対向電極20の対向距離も等 しくなる。

 このとき、Y軸方向に加速度が生じた場合 、図7、図14に示すように、錘部2はX軸方向に 置された第1連結部の第1アーム8を中心軸に てX軸周りに回転しようとするため、例えば 、第3対向電極18、第4対向電極20の対向距離が 大きくなり、第1対向電極14、第2対向電極16の 対向距離が小さくなる。

 すなわち、各々の電極間の静電容量が変 するので、この静電容量の変化に基づいてX 軸方向またはY軸方向の加速度を検出する。

 上記構成により、加速度検出部によって 錘部2と対向基板6の各々の対向面に配置し 第1対向電極14、第2対向電極16、第3対向電極1 8、第4対向電極20の静電容量を検出して加速 を検出する。さらに、角速度検出部によっ 、コリオリ力に起因して撓む可撓部の状態 化を第1感知電極26、第2感知電極28で検出し 一つの検出素子1で加速度と角速度を検出で る。したがって、2つの検出部の実装面積を 低減して小型化を図れる。

 また、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸にお て、例えば、X軸方向に第1アーム8で構成さ る第1連結部を配置しY軸方向に固定アーム11 で構成される第2連結部を配置した場合、Y軸 向に加速度が生じると、第1連結部を中心軸 にして錘部2はX軸周りに回転しようとするた 、錘部2と対向基板6の対向電極間の静電容 が変化する。錘部2がX軸周りに回転するのは 、第1連結部の厚みが錘部2の厚みよりも薄い で、Z軸方向における錘部の重心位置と第1 結部の重心位置がずれ、錘部2の重心が第1連 結部の周りを回転しようとして、第1連結部 ねじれることに起因する。この第1連結部の じれは、加速度が生じれば容易に発生する で、対向電極間の静電容量の変化も生じや く、検出感度を向上できるものである。

 さらに、X軸方向に加速度が生じると、第 1連結部と直交方向に配置した第2連結部を中 軸にして、錘部2はY軸周りに回転しようと るため、錘部2と対向基板6の対向電極間の静 電容量が変化する。上記と同様に、錘部2がY 周りに回転するのは、第2連結部の厚みが錘 部2の厚みよりも薄いので、Z軸方向における 部2の重心位置と第2連結部の重心位置がず 、錘部2の重心が第2連結部の周りを回転しよ うとして、第2連結部がねじれることに起因 る。この第2連結部のねじれは、加速度が生 れば容易に発生するので、対向電極間の静 容量の変化も生じやすく、検出感度を向上 きる。

 特に、X軸方向とY軸方向の加速度を検出 るにあたって、Y軸方向の加速度は第1連結部 を中心軸にして錘部2がX軸周りに回転するこ により検出され、X軸方向の加速度は第2連 部を中心軸にして錘部2がY軸周りに回転する ことにより検出される。すなわち、各々、独 立して検出することができるので、検出低下 を抑制できる。

 なお、本実施の形態では、第1連結部と第 2連結部を直交させたが、直交させなくても 様の効果は奏する。

 また、本実施の形態では第2アーム10を折 させたが、本発明はこれに限ることはない

 さらに、本実施の形態では第1連結部と第 2連結部を直交させたが、本発明はこれに限 ことはない。

 本発明の慣性力センサおよび複合慣性力 ンサは、実装密度を高め、検出感度を向上 きるので、移動体の制御やナビゲーション ど各種電子機器に適用できるものである。