(57)【要約】【課題】小型且つ薄型で力の検出感度が高感度であると共に、広範囲の大きさの力が測定できる慣性センサーを得る。【解決手段】慣性センサーは、力の検出軸２０方向と直交する方向に沿った同一平面内において順次並置された固定部６、及び可動部７と、固定部６と可動部７の対向する一端部間を連結して可動部７を検出軸２０方向へ揺動させる蝶番部８と、を備えている。固定部６、及び可動部７に構成する平面内において、一端を固定部６に固定されると共に、前記可動部７の側辺と離間しつつ並行且つ直線状に延びて、他端を可動部７の蝶番部８と対向する位置にある自由端部７ａ寄り部位に固定した圧電振動素子１０と、を備えており、圧電振動素子１０の長手方向と、力の検出軸２０方向と直交する方向との成す角度が鋭角である。【選択図】図１
2011164001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力の検出軸方向と直交する方向に沿った同一平面内において順次並置された固定部、及
び可動部と、前記固定部と前記可動部の対向する一端部間を連結して該可動部を検出軸方
向へ揺動させる蝶番部と、
前記平面内において、一端を前記固定部に固定されると共に前記可動部の側辺と離間し
つつ並行且つ直線状に延びて他端を該可動部の端部に位置する自由端部寄り部位に固定し
た圧電振動素子と、を備え、
前記圧電振動素子の長手方向と、前記力の検出軸方向と直交する方向との成す角度が鋭
角であることを特徴とする慣性センサー。
【請求項２】
前記平面内において、一端を前記固定部に固定されると共に前記可動部の両側辺と離間
しつつ並行且つ直線状に延びて他端を該可動部の前記自由端部寄り部位に夫々固定した二
個の圧電振動素子を備えたことを特徴とする請求項１に記載の慣性センサー。
【請求項３】
力の検出軸方向と直交する方向に沿った同一平面内において順次並置された固定部、及
び可動部と、前記固定部と前記可動部の対向する一端部間を連結して該可動部を検出軸方
向へ揺動させる蝶番部と、
前記平面内において、一端を前記固定部に固定されると共に前記可動部の両側辺と離間
しつつ並行且つ直線状に延びて他端を該可動部の端部に位置する自由端部寄り部位に夫々
固定した二個の圧電振動素子を備えた慣性センサー二個を、
夫々の前記固定部の側辺同志を接合して構成したことを特徴とする慣性センサー。
【請求項４】
前記可動部は、前記蝶番部と接続される部位の前記検出軸方向の幅が最小であり、前記
自由端部へ向かうほど該幅がテーパー状に拡大してゆくことを特徴とする請求項１乃至３
の何れかに記載の慣性センサー。
【請求項５】
前記二個の圧電振動素子の一方の長手方向が圧電材料の電気軸であり、他方の圧電振動
素子の長手方向との成す角度がほぼ６０度であることを特徴とする請求項２乃至４の何れ
かに記載の慣性センサー。
【請求項６】
前記圧電振動素子は、両端部に基部を有し、
前記両端部間を連接する２つの振動腕を有する双音叉型振動素子であることを特徴とす
る請求項１乃至５の何れかに記載の慣性センサー。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の慣性センサーと、
前記慣性センサーの前記圧電振動素子を励振する少なくとも１の発振回路と前記発振回
路の出力周波数をカウントする少なくとも１つのカウンターと前記カウンターの信号を処
理する演算回路とを有するＩＣと、
を備えたことを特徴とする慣性センサー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性センサー、及び慣性センサー装置に関し、特に可動部を三角形状に形成
すると共に、この両側辺に沿い固定部と可動部とを２個の圧電振動素子で連結した慣性セ
ンサーと、これを用いた慣性センサー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電振動素子を使用した慣性センサー（例えば、加速度センサー）が知られ
ている。圧電振動素子を用いた慣性センサーは、圧電振動素子に検出軸方向の力が作用す
ると、圧電振動素子の共振周波数が変化し、この共振周波数の変化から慣性センサーに印
加される力を検出するように構成されている。
特許文献１には、振子と圧電振動子を用いた振子型加速度計が開示され、その中に図６
（ａ）の平面図、（ｂ）の断面図に示すような加速度センサー７０が、示されている。加
速度センサー７０は、中空の矩形状外枠部７３と、外枠部７３の底辺７３ａの中央部にヒ
ンジ７７を介して立設されたＴ字状の回動質量７５と、底辺７３ａの両端部寄りとＴ字状
の回動質量７５の上部両端部とに夫々連接する２個の双音叉型圧電振動素子８０、８５と
、を備えている。
加速度センサー７０は、ヒンジ７７の短手方向の中心と、Ｔ字状の回動質量７５の重心
Ｍとを結ぶ中心線に対して対称に形成され、加速度αが印加されるとＴ字状の回動質量７
５は、ヒンジ７７を支点として回動する。Ｔ字状の回動質量７５の重心にはＦ＝ｍ・α（
ｍは回動質量の質量）の力が作用し、２個の双音叉型圧電振動素子８０、８５の一方には
伸長（引張）力が働いて、その周波数が増加し、他方には圧縮力が働き、その周波数は減
少する。双音叉型圧電振動素子８０、８５の周波数の増減により、加速度の方向が分かり
、双音叉型圧電振動素子８０、８５の周波数の変化から加速度の大きさが求まる。また、
２個の双音叉型圧電振動素子８０、８５を差動動作させることにより、加速度検出感度を
倍増さる。
水晶基板にフォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工法を適用することにより、
中空の矩形状外枠部７３と、ヒンジ７７と、Ｔ字状の回動質量７５及び２個の双音叉型圧
電振動素子８０、８５は、一体的に形成できると、開示されている。また、このタイプの
加速度計の測定範囲は、＋１１０ｇ〜−１００ｇの範囲であり、７ｍｍ×７ｍｍの小型に
できると開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−３０２１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された加速度センサーは、図６の平面図及び断面図に
示されるように、薄型に構成できるもののＴ字状の回動質量７５の重心Ｍは、長手方向の
中心寄りであり、重心Ｍとヒンジとの長さＬ１が回動質量７５の長手方向の長さＬに比べ
て短く、重心ＭにかかるトルクＮ＝Ｆ・Ｌ１（ｍは回動質量７５の質量、力ＦはＦ＝ｍ・
α。αは印加される加速度）が小さく、慣性センサーの検出感度が小さいという問題があ
った。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、薄型、小型化を実現しつつ可動部
の重心と蝶番部の支点との長さを長くし、力検出感度を改善した慣性センサーと、これを
使用した慣性センサー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本発明の慣性センサーは、力の検出軸方向と直交する方向に沿った同一平
面内において順次並置された固定部、及び可動部と、前記固定部と前記可動部の対向する
一端部間を連結して該可動部を検出軸方向へ揺動させる蝶番部と、前記平面内において、
一端を前記固定部に固定されると共に前記可動部の側辺と離間しつつ並行且つ直線状に延
びて他端を該可動部の端部に位置する自由端部寄り部位に固定した圧電振動素子と、を備
え、前記圧電振動素子の長手方向と、前記力の検出軸方向と直交する方向との成す角度が
鋭角であることを特徴とする慣性センサーである。
【０００７】
力の検出軸方向と直交する方向に可動部、蝶番部及び固定部を配置し、可動部の形状を
、蝶番部に連結する方を頂点とする三角形状に形成することにより、可動部の重心と蝶番
との長さを、特許文献１の記載の構造のものより、長くすることができる。このため、同
じ加速度が印加された場合にトルクが大きくなり、力の検出感度が改善するという効果が
ある。
また、水晶基板にフォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工法を適用して、固定
部、蝶番部、可動部及び圧電振動素子を一体的に形成すると、各部とも寸法精度の良い慣
性センサーとが形成でき、小型で低コストの慣性センサーの量産ができるという効果があ
る。
【０００８】
［適用例２］また慣性センサーは、前記平面内において、一端を前記固定部に固定され
ると共に前記可動部の両側辺と離間しつつ並行且つ直線状に延びて他端を該可動部の前記
自由端部寄り部位に夫々固定した二個の圧電振動素子を備えたことを特徴とする適用例１
に記載の慣性センサーである。
【０００９】
可動部の形状を三角形状に形成することにより、可動部の重心と蝶番との長さを長くす
ることができて、力の検出感度を改善すると共に、可動部の両側辺に沿って２個の圧電振
動素子を設けることにより、印加される力の方向が検出できるうえに、力の検出感度が、
圧電振動素子１個の場合に比べ、２倍にできるという効果がある。
【００１０】
［適用例３］また慣性センサーは、力の検出軸方向と直交する方向に沿った同一平面内
において順次並置された固定部、及び可動部と、前記固定部と前記可動部の対向する一端
部間を連結して該可動部を検出軸方向へ揺動させる蝶番部と、前記平面内において、一端
を前記固定部に固定されると共に前記可動部の両側辺と離間しつつ並行且つ直線状に延び
て他端を該可動部の端部に位置する自由端部寄り部位に夫々固定した二個の圧電振動素子
を備えた慣性センサー二個を、夫々の前記固定部の側辺同志を接合して構成したことを特
徴とする慣性センサーである。
【００１１】
適用例２に記載の慣性センサー２個を、固定部の側辺同志を互いに接合することにより
、２つの可動部と、４つの圧電振動素子とを有する慣性センサーを構成する。この慣性セ
ンサーは、力の検出軸方向の固定部の中心線に対し、対称な構造の慣性センサーとなり、
４つの圧電振動素子を２個ずつ差動動作させることにより、１個の圧電振動素子の場合に
比べ、４倍の力検出感度がえられるという効果がある。
【００１２】
［適用例４］また慣性センサーは、前記可動部は、前記蝶番部と接続される部位の前記
検出軸方向の幅が最小であり、前記自由端部へ向かうほど該幅がテーパー状に拡大してゆ
くことを特徴とする適用例１乃至３の何れかに記載の慣性センサーである。
【００１３】
可動部の形状を三角形状とし、蝶番部と接続される部位の検出軸方向の幅を最小とする
ことにより、可動部の重心の位置を、矩形状のものより蝶番部より離間させることが可能
となる。そのため、同じ力に対し、より大きなトルクが得られ、慣性センサーの感度を上
げることができるという効果がある。
【００１４】
［適用例５］また慣性センサーは、前記二個の圧電振動素子の一方の長手方向が圧電材
料の電気軸であり、他方の圧電振動素子の長手方向との成す角度がほぼ６０度であること
を特徴とする適用例２乃至４の何れかに記載の慣性センサーである。
【００１５】
一方の圧電振動素子の長手方向を電気軸（Ｘ１軸）方向とし、他方の圧電振動素子の長
手方向を電気軸（Ｘ１軸）より６０度傾けて設定することにより、圧電振動素子を同一形
状に形成した場合、一方の圧電振動素子の極性（励振させた場合に発生する電荷の極性）
は他方のものと異なるが、同じ振動モードで、同一の周波数が得られ、慣性センサーに用
いるのに差し支えない。２つの圧電振動素子を６０度傾けて配置することにより、可動部
の形状が正三角形状となり、その重心の位置を蝶番部より離間させ、同一の力に対し、よ
り大きなトルクを生じさせるという効果がある。
【００１６】
［適用例６］また慣性センサーは、前記圧電振動素子は、両端部に基部を有し、前記両
端部間を連接する２つの振動腕を有する双音叉型振動素子であることを特徴とする適用例
１乃至５の何れかに記載の慣性センサーである。
【００１７】
圧電振動素子を双音叉型振動素子とすることにより、慣性センサーの品質が安定すると
共に、温度特性、精度、力検出感度、再現性の良好な慣性センサーが得られるという効果
がある。
【００１８】
［適用例７］本発明の慣性センサー装置は、適用例１乃至６の何れかに記載の慣性セン
サーと、前記慣性センサーの前記圧電振動素子を励振する少なくとも１つの発振回路と前
記発振回路の出力周波数をカウントする少なくとも１つのカウンターと前記カウンターの
信号を処理する演算回路とを有するＩＣと、を備えたことを特徴とする慣性センサー装置
である。
【００１９】
上記の慣性センサーと、発振回路とカウンターと演算回路とを備えたＩＣと、で慣性セ
ンサー装置を構成すると、力の検出感度が大幅に改善され、検出精度、再現性、温度特性
、エージング等の優れた慣性センサー装置が実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る慣性センサーの構造を示した概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図２】（ａ）は水晶の光学軸（Ｚ軸）が三回対称軸であることを説明する図、（ｂ）は３つの電気軸（Ｘ軸）に沿って３個の圧電振動素子を形成した図。
【図３】双音叉型圧電振動素子を説明する図で、（ａ）は振動モードの平面図、（ｂ）は振動腕に形成した励振電極と、ある瞬間に発生する電荷の符号を示す図、（ｃ）は励振電極の結線図。
【図４】第２の実施例の慣性センサーの構成を示す平面図。
【図５】慣性センサー装置の構成を示すブロック図。
【図６】（ａ）（ｂ）は、従来の振子型加速度計の構成を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施
形態に係る慣性センサー１の構成を示す概略図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）
はＱ−Ｑにおける断面図である。慣性センサー１は、力の検出軸２０方向と直交する方向
に沿った同一平面内において、順次並置された固定部６、及び可動部７と、固定部６と可
動部７の対向する一端部間を連結して可動部７を検出軸２０方向へ揺動させる蝶番部８と
、を備えている。
実施例の場合、固定部６は矩形状の平板であり、可動部７は三角形状の平板の二辺が挟
む一辺に、この一辺の長さより長辺方向の長さが長い矩形状の平板を接合した形状をして
いる。この矩形状の平板の両端部を自由端部７ａと称す。
蝶番部８の平面形状は、実施例の場合、矩形状の細片であり、可動部７の二辺が近接す
る端部と、固定部６の中央部位とを連接している。蝶番部８の平面形状は矩形状の細片に
限らず、双曲線状であってもよい。
【００２２】
更に、慣性センサー１は、固定部６と可動部７が構成する平面内において、２個の圧電
振動素子１０ａ、１０ｂの各一端は、固定部６に固定されると共に、可動部７の両側辺と
離間しつつ並行且つ直線状に延びて、他端は夫々可動部７の自由端部７ａに固定されてい
る。２つの圧電振動素子１０、１５の夫々の長手方向と、検出軸２０方向と直交する方向
との成す角は等しく、夫々ほぼ３０度である。つまり、圧電振動素子１０ａ、１０ｂ夫々
の長手方向がなす角θは、ほぼ６０度に設定されている。
圧電振動素子１０（１５）は、実施例の場合、両端部に基部１１ａ、１１ｂ（１６ａ、
１６ｂ）を有し、両基部間１１ａ、１１ｂ（１６ａ、１６ｂ）を連接する２つの振動腕１
２ａ、１２ｂ（１７ａ、１７ｂ）を有する双音叉型振動素子である。振動腕１２ａ、１２
ｂ（１７ａ、１７ｂ）には後述する励振電極が形成され、この励振電極から延出する引出
電極が各基部１１ａ、１１ｂ（１６ａ、１６ｂ）に形成され、固定部６上に形成されたパ
ッド電極（図示せず）と導通している。
図１に示す実施例では、圧電振動素子１０（１５）として双音叉型振動素子を示したが
、屈曲振動モードのシングルビーム振動素子であってもよい。
【００２３】
水晶基板を用いて圧電振動素子１０（１５）を形成する場合について説明する。水晶は
三方晶系（３２）に属し、Ｚ軸（光軸）が三回対称軸であり、Ｘ軸（電気軸）が二回対称
軸である。つまり、図２（ａ）に示すＺ板のように、Ｚ軸の回りには１２０度毎に３つの
Ｘ軸（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３）あり、１２０度回転する毎に同じ物理的性質が繰り返される。
図２（ｂ）に示すようにＺ板の３つのＸ軸（Ｘ１軸、Ｘ２軸、Ｘ３軸）に沿って、３個の
双音叉型水晶振動素子ＤＴ１、ＤＴ２、ＤＴ３を製作すると、各双音叉型水晶振動素子Ｄ
Ｔ１〜ＤＴ３の物理的特性は同一となる。
そこで、双音叉型水晶振動素子ＤＴ３をＸ３軸に沿って−Ｘ３軸の方向に移動し、同一
形状の双音叉型水晶振動素子ＤＴ３’を製作する。ＤＴ３’に同一の励振電極を形成した
場合に、ＤＴ３’の励振電極に発生する電荷の符号は、ＤＴ３のそれと異なるが、同じ形
状ならば同一の周波数を有する双音叉型水晶振動素子ＤＴ３’が得られる。＋Ｘ１軸と−
Ｘ３軸とのなす角は６０度であり、この特性を有する圧電振動素子を、図１に示す慣性セ
ンサー１の両圧電振動素子１０、１５に適用した。
【００２４】
圧電振動素子１０（１５）が、双音叉型圧電振動素子で構成される場合について、図３
を用いて簡単に説明する。双音叉型圧電振動素子１０は、図３（ａ）に示すような一対の
基部１１ａ、１１ｂ、及び基部１１ａ、１１ｂ間を連設する一対の振動腕１２ａ、１２ｂ
を備えた圧電基板からなる応力感応部と、この圧電基板の振動領域上に形成した励振電極
と、を備えている。図３（ａ）の破線は双音叉型圧電振動素子１０の振動姿態を示す平面
図である。双音叉型圧電振動素子１０の振動モードが、一対の振動腕１２ａ、１２ｂの長
手方向の中心軸に対して、互いに対称な振動モードで振動するように、一対の振動腕１２
ａ、１２ｂ上に励振電極を配置する。図３（ｂ）は振動腕１２ａ、１２ｂ上に形成した励
振電極と、ある瞬間に励起される励振電極上の電荷の符号を示した平面図である。また、
図３（ｃ）は励振電極の結線を示す模式断面図である。
【００２５】
双音叉型圧電振動素子１０、例えば双音叉型水晶振動素子は、伸張・圧縮応力に対する
感度が良好であり、高度計用、或いは深度計用の応力感応素子として使用した場合には、
分解能力が優れているために僅かな気圧差から高度差、深度差を知ることができる。
双音叉型水晶振動素子の周波数温度特性は、上に凸の二次曲線であり、その頂点温度は水
晶結晶のＸ軸（電気軸）の回りの回転角度に依存する。一般的には頂点温度が常温（２５
℃）になるように各パラメータを設定する。
双音叉型水晶振動素子の一対の振動腕に外力Ｆを加えたときの共振周波数ｆＦは式（１
）のように表わされる。
ｆＦ＝ｆ０（１−（ＫＬ２Ｆ）／（２ＥＩ））１／２    （１）
ここで、ｆ０は外力がないときの双音叉型水晶振動素子の共振周波数、Ｋは基本波モー
ドによる定数（＝０．０４５８）、Ｌは振動ビームの長さ、Ｅは縦弾性定数、Ｉは断面２
次モーメントである。断面２次モーメントＩはＩ＝ｄｗ３／１２より、式（１）は式（２
）のように変形することができる。ここで、ｄは振動ビームの厚さ、ｗは幅である。
ｆＦ＝ｆ０（１−ＳＦσ）１／２                      （２）
但し、応力感度ＳＦと、応力σとはそれぞれ次式で表される。
ＳＦ＝１２（Ｋ／Ｅ）（Ｌ／ｗ）２                    （３）
σ＝Ｆ／（２Ａ）                                    （４）
ここで、Ａは振動ビームの断面積（＝ｗ・ｄ）である。
【００２６】
以上の式から双音叉型水晶振動子に作用する力Ｆを圧縮方向のとき負、伸張方向（引張
り方向）を正としたとき、力Ｆと共振周波数ｆＦの関係は、力Ｆが圧縮力で共振周波数ｆ
Ｆが減少し、伸張（引張り）力では増加する。また応力感度ＳＦは振動ビームのＬ／ｗの
２乗に比例する。
図１に示した圧電振動素子１０、１５は、水晶基板を用いた双音叉型水晶振動子に限ら
ず、伸張・圧縮応力によって周波数が変化する振動素子であればどのような振動素子でも
よい。例えば振動体に駆動部を接着した振動素子、屈曲振動のシングルビーム振動素子、
厚み滑り振動素子等を用いることが可能である。
【００２７】
慣性センサー１の固定部６、可動部７、蝶番部８、及び２個の圧電振動素子１０、１５
は、平板の水晶基板上に一体的に形成されている。実施例の場合、平板状のＺカット水晶
基板（Ｚ板）にフォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工法を適用して、水晶基板
を加工すると、寸法精度のよい慣性センサー１用の基板が形成される。この基板に、例え
ば蒸着法を用いて圧電振動素子１０、１５用基板上に励振電極と励振電極から延出する引
出電極、固定部６上にパッド電極を形成して慣性センサー１を構成する。
【００２８】
慣性センサー１の動作について説明する。図１に示す慣性センサー１に検出軸２０方向
の加速度αが、図中右方に印加された場合、可動部７の重心にＦ＝ｍ・α（ｍは可動部７
の質量）の力が図中左方に働く。この力Ｆにより圧電振動素子１０に伸長力（引張力）が
作用し、圧電振動素子１０の共振周波数が増加する。一方、圧電振動素子１５に圧縮力が
作用し、圧電振動素子１５の共振周波数が減少する。２個の圧電振動素子１０、１５の周
波数の変化の差異により、印加された加速度の方向が分かり、周波数の変化量から加速度
の大きさが計算される。
２個の圧電振動素子１０、１５を差動動作させることにより、慣性センサー１の検出感
度は２倍となる。つまり、加速度の印加により、圧電振動素子１０の周波数ｆが基準周波
数ｆ０（加速度印加されていない状態の周波数）よりΔｆだけ増加し（ｆ０＋Δｆ）とな
る。一方、圧電振動素子１５の周波数ｆ’は基準周波数ｆ０よりΔｆだけ減少し、（ｆ０
−Δｆ）となる。２個の圧電振動素子１０、１５の周波数の差を求めることにより、加速
度印加による周波数変化量は２Δｆとなり、感度が２倍となる。
加速度αが図中左方に印加された場合は、周波数の変化は上に記した場合と逆になる。
慣性センサー１の検出感度を上げる必要がある場合には、可動部７の質量を重くすれば
よい。例えば、可動部７の上下面に重い金属膜を成膜するか、重い材料を貼り付ける等の
手段を講ずる。
図１の実施例では、可動部７の両側辺に２個の圧電振動素子１０、１５を配置した例を
示したが、圧電振動素子は何れか１個でも慣性センサー１を構成することができる。その
場合の動作については上述した通りであるが、差動動作はできないので、２個の場合に比
べて検出感度は半減する。
【００２９】
力の検出軸２０方向と直交する方向に可動部７、蝶番部８及び固定部６を配置し、可動
部７の形状を、蝶番部８に連結する方を頂点とする三角形状に形成することにより、可動
部７の重心と蝶番との長さを、特許文献１の記載の構造のものより、長くすることができ
る。このため、同じ加速度が印加された場合に生じるトルクが大きくなり、力の検出感度
が改善するという効果がある。
また、水晶基板にフォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工法を適用して、固定
部６、蝶番部８、可動部７及び圧電振動素子１０、１５を一体的に形成すると、各部とも
寸法精度の良い慣性センサーとが形成でき、小型で低コストの慣性センサーの量産ができ
るという効果がある。
可動部７の両側辺に沿って２個の圧電振動素子１０、１５を設けることにより、印加さ
れる力の方向が検出できるうえに、力の検出感度が、圧電振動素子１個の場合に比べ、２
倍にできるという効果がある。
可動部７の形状を三角形状とし、蝶番部８と接続される部位の検出軸方向の幅を最小と
することにより、可動部７の重心と蝶番部との距離が、矩形状のものより長くなる。その
ため、同じ力に対し、より大きなトルクが得られ、慣性センサーの感度を上げることがで
きるという効果がある。
【００３０】
一方の圧電振動素子の長手方向を電気軸（Ｘ１軸）方向とし、他方の圧電振動素子の長
手方向を電気軸（Ｘ１軸）より６０度傾けて設定することにより、圧電振動素子を同一形
状に形成した場合、一方の圧電振動素子の極性（励振させた場合に発生する電荷の極性）
は他方のものと異なるが、同じ振動モードで、同一の周波数が得られ、慣性センサーに用
いるのに差し支えない。２つの圧電振動素子を６０度傾けて配置することにより、可動部
７の形状が正三角形状となり、その重心の位置を蝶番部より離間させ、同一の力に対し、
より大きなトルクを生じさせるという効果がある。
圧電振動素子１０、１５を双音叉型振動素子とすることにより、慣性センサーの品質が
安定すると共に、温度特性、精度、力検出感度、再現性の良好な慣性センサーが得られる
という効果がある。
【００３１】
図４は、第２の実施例の形態である慣性センサー２の構成を示す平面図である。慣性セ
ンサー２は、力の検出軸２０方向と直交する方向に沿った同一平面内において順次並置さ
れた固定部６、及び可動部７と、固定部６と可動部７の対向する一端部間を連結して可動
部７を検出軸２０方向へ揺動させる蝶番部８と、を備えている。更に、固定部６と可動部
７とが構成する平面内において、一端を固定部６に固定されると共に、可動部７の両側辺
と離間しつつ並行且つ直線状に延びて他端を可動部７の他端部（自由端７ａ）寄り部位に
夫々固定した二個の圧電振動素子１０、１５を備えた慣性センサーを、２個構成する。そ
して、検出軸方向であって蝶番部８の短手方向の中心と可動部７の重心とを結ぶ中心線と
、検出軸２０とを直交させるように、２個の慣性センサーの固定部６同志を互いに接合し
て、慣性センサー２を構成する。つまり、固定部６の検出軸２０方向の中心線に対し、慣
性センサー２が対称になるように構成されている。
慣性センサー２の動作は、基本的に慣性センサー１の動作と同様であるが、圧電振動素
子１０と１５、及び圧電振動素子１０’と１５’とは差動動作するので、図１に示した慣
性センサー１に比べ、２倍の感度が得られる。
図１に示した慣性センサーを２個、固定部の側辺同志を互いに接合することにより、２
つの可動部と、４つの圧電振動素子とを有する慣性センサー２を構成する。この慣性セン
サー２は、力の検出軸方向の固定部の中心線に対し、対称な構造の慣性センサーとなり、
４つの圧電振動素子を２個ずつ差動動作させることにより、１個の圧電振動素子の場合に
比べ、４倍の力検出感度がえられるという効果がある。
【００３２】
図５は、上記の慣性センサー１（２）を用いて慣性センサー装置３を構成した場合のブ
ロック図である。慣性センサー装置３は、慣性センサー１と、慣性センサー１の圧電振動
素子１０、１５を励振する発振回路５１ａ、５１ｂと発振回路５１ａ、５１ｂの出力周波
数をカウントする２つのカウンター５３ａ、５３ｂと２つのカウンター５３ａ、５３ｂの
信号を処理する演算回路５５とを有するＩＣ５０と、表示部５６と、を備えた慣性センサ
ー装置である。
上記の慣性センサー１（２）と、発振回路とカウンターと演算回路とを備えたＩＣと、
で慣性センサー装置３を構成すると、力の検出感度が大幅に改善され、検出精度、再現性
、温度特性、エージング等の優れた慣性センサー装置が実現できるという効果がある。
【符号の説明】
【００３３】
１、２…加速度センサー、３…慣性センサー装置、６…固定部、７、７’…可動部、７ａ
、７’ａ…自由端部、８、８’…蝶番部、１０、１０’、１５、１５’…圧電振動素子、
１１ａ、１１ｂ、１６ａ、１６ｂ…基部、１２ａ、１２ｂ、１７ａ、１７ｂ…振動腕、２
０…検出軸、５０…ＩＣ、５１ａ、５１ｂ…発振回路、５３ａ、５３ｂ…カウンター、５
５…演算回路、５６…表示部、ＤＴ１、ＤＴ２、ＤＴ３…双音叉が水晶振動素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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