(57)【要約】【課題】小型化と高精度化を成し得た直交する３軸の物理量を検出することが可能な機能素子を提供する。【解決手段】機能素子は、駆動部と、第１の方向に沿って加振される第１質量部と、第１質量部に接続され、第１の方向に沿って伸縮および伸長する第１運動が可能な第１連結部と、第１連結部に接続され、第１の方向と交差する第２の方向に延出し、第２の方向を軸として回動する第２運動が可能な第２連結部と、第２連結部に接続されている第２質量部と、を備えている。【選択図】図１
2015102407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部と、
第１の方向に沿って加振される第１質量部と、
前記第１質量部に接続され、前記第１の方向に沿って伸縮および伸長する第１運動が可能な第１連結部と、
前記第１連結部に接続され、前記第１の方向と交差する第２の方向に延出し、前記第２の方向を軸として回動する第２運動が可能な第２連結部と、
前記第２連結部に接続されている第２質量部と、
を備えていることを特徴とする機能素子。
【請求項２】
前記第１連結部と前記第２連結部との接続領域において、前記第１連結部の前記第１運動と前記第２連結部の前記第２運動とを互いに変換できる力変換部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の機能素子。
【請求項３】
前記第１連結部は、前記第２連結部の前記回動の軸心に対して、非対称に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機能素子。
【請求項４】
前記第２質量部は、前記第１の方向を軸とする回転運動、および前記第２の方向を軸とする回転運動の少なくとも一方によるコリオリの力を検出する検出部を備えていることを特徴する請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の機能素子。
【請求項５】
前記第１質量部は、前記第１の方向に直交する方向を軸とする回転運動によるコリオリの力を検出する検出部を備えていることを特徴する請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の機能素子。
【請求項６】
前記第１連結部は、前記第１質量部と反対側に第３質量部を接続していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の機能素子。
【請求項７】
前記第３質量部には、前記第１の方向に直交する軸とする回転運動によるコリオリの力を検出する検出部を備えていることを特徴する請求項６に記載の機能素子。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載した機能素子が搭載されたことを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載した機能素子が搭載されたことを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能素子と、当該機能素子が搭載された電子機器、および移動体と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から角速度や加速度等の物理量を検出する機能素子として、これら物理量を検出する素子が設けられた質量部を運動させ、当該機能素子に加えられた物理量を検出するものが知られている。これら機能素子は、搭載される電子機器の小型や高精度化に伴い、当該機能素子の小型化や、検出精度の高精度化が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、互いに直交する３軸の物理量を検出することが可能な機能素子として、面内に少なくとも４つの質量部が水平に配設され、それぞれが連結部で接続されている構造が開示されている。かかる機能素子は、２つの質量部を運動させることで連結部を介して他の２つの質量部を運動させ、物理量の検出をおこなうものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳ第２０１１／０１５４８９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した機能素子において質量部の運動は、質量部が配置された面内方向が主であり、面内に水平に配置された質量部によって、機能素子の水平面積が大きくなるという課題があった。そのため、機能素子が搭載される電子機器の小型化に影響をおよぼす虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した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。
【０００７】
［適用例１］
本適用例に係る機能素子は、駆動部と、第１の方向に沿って加振される第１質量部と、第１質量部に接続され、第１の方向に沿って伸縮および伸長する第１運動が可能な第１連結部と、第１連結部に接続され、第１の方向と交差する第２の方向に延出し、第２の方向を軸として回動する第２運動が可能な第２連結部と、第２連結部に接続されている第２質量部と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
この様な機能素子によれば、第１の方向に沿って加振される第１質量部に接続された第１連結部と、第１の方向と交差する第２の方向に延出する第２連結部と、が接続されている。これにより、加振された第１質量部には第１の方向に沿った第１運動が与えられ、第１の方向に伸縮可能な第１連結部を介して第２連結部に伝達することができる。
したがって、第１質量部の第１運動に伴う力が伝達されることで第２連結部は、その延出する第２の方向を軸として回動する第２運動が可能である。また、第２連結部が延出する第２の方向を軸として、当該第２連結部に接続されている第２質量部を回動させることができる。
よって、第１質量部と第２質量部との配設面積を抑制しつつ、これら第１質量部および第２質量部に与えられる振動速度成分の方向を異ならせた機能素子を実現することができる。また、第１質量部と第２質量部との配設面積が抑制されているため、小型化を成し得た機能素子を実現することができる。
【０００９】
［適用例２］
上記適用例に係る機能素子において、第１連結部と第２連結部との接続領域において、第１連結部の第１運動と第２連結部の第２運動とを互いに変換できる力変換部を備えていることを特徴とする。
【００１０】
この様な機能素子によれば、第１連結部の第１運動を第１の方向と異なる方向の運動を第２連結部に伝達することができる。また、第２連結部が運動する方向と異なる方向の運動を第１連結部に伝達することができる。
【００１１】
［適用例３］
上記適用例に係る機能素子において、第１連結部は、第２連結部の回動の軸心に対して、非対称に接続されていることが好ましい。
【００１２】
この様な機能素子によれば、第１連結部は、第２連結部が回動する軸心に対して非対称（軸心を逸らした位置）に接続されている。よって、第１質量部が加振されることによる第１の方向への変位は、第１連結部によって第２連結部へ伝達され、第２の方向に延設されている第２連結部に捻り力を与えることができる。したがって、第２連結部が延出する第２の方向を軸として、当該第２連結部に接続されている第２質量部を回動させることで、第１質量部に与えられる振動速度成分と異なる方向の振動速度成分を与えることができる。
【００１３】
［適用例４］
上記適用例に係る機能素子において、第２質量部は、第１の方向を軸とする回転運動、および第２の方向を軸とする回転運動の少なくとも一方によるコリオリの力を検出する検出部を備えていることが好ましい。
【００１４】
この様な機能素子によれば、第２質量部には、当該第２質量部に与えられた振動速度成分に対して、第１の方向もしくは第２の方向を軸とする回転運動の少なくとも一方によるコリオリの力を検出する検出部が設けられている。よって、機能素子に加えられる第１の方向もしくは第２の方向を軸とする回転運動を検出することができる。
【００１５】
［適用例５］
上記適用例に係る機能素子において、第１質量部は、第１の方向に直交する軸とする回転運動によるコリオリの力を検出する検出部を備えていることが好ましい。
【００１６】
この様な機能素子によれば、第１質量部には、当該第１質量部に与えられた振動速度成分に対して、第１の方向に直交する方向を軸とする回転運動によるコリオリの力を検出する検出部が設けられている。よって、機能素子に加えられる第１の方向に直交する方向を軸とする回転運動を検出することができる。
【００１７】
［適用例６］
上記適用例に係る機能素子において、第１連結部は、第１質量部と反対側に第３質量部を接続していることが好ましい。
【００１８】
この様な機能素子によれば、第１質量部に連結されている第１の方向に伸縮可能な第１連結部は、第１質量部と接続された一端とは反対側の他端が第３質量部に接続されている。したがって、第１質量部の加振に伴い第１連結部が第１の方向に伸縮し、第３質量部に逆位相に加振することができる。よって、第１質量部と逆位相の振動速度成分を第３質量部に与えることができる。
【００１９】
［適用例７］
上記適用例に係る機能素子において、第３質量部には、第１の方向に直交する軸とする回転運動によるコリオリの力を検出する検出部を備えていることが好ましい。
【００２０】
この様な機能素子によれば、第３質量部には、当該第３質量部に与えられた振動速度成分に対して、第１の方向に直交する方向を軸とする回転運動によるコリオリの力を検出する検出部が設けられている。第１質量部と第３質量部とは、逆位相の振動速度成分が与えられている。したがって、第１質量部と第３質量部に生じるコリオリの力は、逆位相に生じる。よって、機能素子に加えられる第１の方向に直交する方向を軸とする回転運動を差動検出することができ、検出精度を高めた機能素子を実現することができる。
【００２１】
［適用例８］
本適用例に係る電子機器は、上述した機能素子を搭載していることを特徴とする。
【００２２】
この様な電子機器によれば、異なる方向の振動速度成分を得た質量部が設けられ、質量部が配設される面積の抑制し、検出精度を高めた機能素子を搭載していることから、落下や傾斜を計測することができる信頼性の高い小型化を成し得た電子機器を得ることができる。
【００２３】
［適用例９］
本適用例に係る移動体は、上述した機能素子を搭載していることを特徴とする。
【００２４】
この様な電子機器によれば、異なる方向の振動速度成分を得た質量部が設けられ、質量部が配設される面積の抑制し、検出精度を高めた機能素子を搭載していることから、落下や傾斜を計測することができる信頼性の高い移動体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係る機能素子を模式的に示す平面図。
【図２】機能素子に設けられている検出部を模式的に示す平面図。
【図３】機能素子に設けられている第１連結部と第２連結部とが接続されている部分を拡大して模式的に示す拡大図。
【図４】機能素子の動作を説明する図で、機能素子に回転運動が与えられていない初期状態を示す平面図。
【図５】機能素子の動作を説明する図で、機能素子にＺ軸廻りの回転運動が与えられた状態を示す平面図。
【図６】機能素子の動作を説明する図で、機能素子にＹ軸廻りの回転運動が与えられた状態を示す平面図。
【図７】機能素子の動作を説明する図で、機能素子にＸ軸廻りの回転運動が与えられた状態を示す平面図。
【図８】第２実施形態に係る機能素子を模式的に示す平面図。
【図９】機能素子に設けられている第１連結部と、第２連結部とが接続されている部分を拡大して模式的に示す拡大図。
【図１０】機能素子の動作を説明する図で、機能素子に回転運動が与えられていない初期状態を示す平面図。
【図１１】機能素子の動作を説明する図で、機能素子にＺ軸廻りの回転運動が与えられた状態を示す平面図。
【図１２】機能素子の動作を説明する図で、機能素子にＹ軸廻りの回転運動が与えられた状態を示す平面図。
【図１３】機能素子の動作を説明する図で、機能素子にＸ軸廻りの回転運動が与えられた状態を示す平面図。
【図１４】実施例に係る電子機器としてのパーソナルコンピューターを模式的に示す図。
【図１５】実施例に係る電子機器としての携帯電話機を模式的に示す図。
【図１６】実施例に係る電子機器としてのデジタルスチールカメラを模式的に示す図。
【図１７】実施例に係る移動体としての自動車を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。
【００２７】
［第１実施形態］
第１実施形態に係る機能素子１について、図１ないし図７を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係る機能素子を模式的に示す平面図である。図２は、機能素子に設けられている第１検出部および第２検出部を模式的に示す平面図である。図３は、機能素子に設けられている第１連結部と第２連結部とが接続されている部分を拡大して模式的に示す拡大図（斜視図）である。
図４ないし図７は、本実施形態に係る機能素子の動作を説明する図である。図４は、機能素子に回転運動が与えられていない初期状態を示す平面図である。図５は、機能素子にＺ軸廻りの回転運動が与えられた状態を示す平面図である。図６は、機能素子にＹ軸廻りの回転運動が与えられた状態を示す平面図である。図７は、機能素子にＸ軸廻りの回転運動が与えられた状態を示す平面図である。
なお、図１ないし図７において、必要に応じて互いに直交する３つの異なる軸、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が定義されており、本実施形態はこれらの軸を用いて説明する。
【００２８】
［機能素子１の構造］
本実施形態の機能素子１は、第１質量部１２、第２質量部１４、駆動部２２、第１連結部４２、第２連結部４４、第３連結部４６，第１固定部３２、および第２固定部３６を備えている。機能素子１は、第１連結部４２および第２連結部４４を介して第１質量部１２と第２質量部１４が接続されている。また、駆動部２２によって加振することで、第１質量部１２に第１の方向に沿った運動である振動速度成分を与えるとともに、第１連結部４２および第２連結部４４を介して第２質量部１４に異なる方向の振動速度成分を与えることができる。
以下に、機能素子１の構造について詳説する。
【００２９】
（第１質量部１２）
第１質量部１２は、駆動部２２の加振によって変位可能な錘である。
第１質量部１２には、第１検出部１２０と、第２検出部２２０と、が設けられている。
また、第１質量部１２には、第１連結部４２と、第３連結部４６と、が接続されている。
【００３０】
第１連結部４２は、図１中で定義されるＹ軸方向に柔らかく、その他の方向に硬い。すなわち、Ｙ軸に沿って弾性変形し、第１質量部１２が容易にＹ軸方向に変位できるようになっている。第３連結部４６も、Ｙ軸方向に柔らかく、その他の方向に硬い。よって、第１連結部４２と同様に、Ｙ軸に沿って弾性変形し、第１質量部１２が容易にＹ軸方向に変位できるようになっている。一般に、弾性ばねをＹ軸方向に柔らかく他の方向に硬くするには、弾性ばねに少なくとも１つ以上の屈曲部４３を設けることで実現できる。これらの作用により、駆動部２２の加振によって第１質量部１２をＹ軸方向に振動させることができる。
【００３１】
第１検出部１２０は、図１中で定義されるＸ軸廻りの角速度を検出するセンサー素子として設けられている。第１検出部１２０は、その検出方式は特に限定されることなく、静電容量型、圧電容量型など様々な方式のものを用いることができる。
【００３２】
本実施形態の第１検出部１２０の一例を図２（ａ）に示す。第１検出部１２０は、軸Ｏ−Ｏ´により軸支された可動電極１２６と、可動電極１２６と対面する様に配設された固定電極１２７と、を備えたいわゆる「フラップ型静電容量」のセンサー素子を用いることができる。
かかるセンサー素子は、角速度に応じて軸Ｏ−Ｏ´廻りに発生する回転モーメントに応じて可動電極１２６が変位することで、可動電極１２６と固定電極１２７との間隔が変化する。したがって、両電極間の間隔が変化することで、両電極間に生じる静電容量が変化する。固定電極１２７は、軸Ｏ−Ｏ´を挟んで２つの異なる電位の電極に分割されており（固定電極１２７（＋）と固定電極１２７（−））、この異なる電位を差動的に検出することにより、所望の角速度を効率的に検出することができる。
【００３３】
第２検出部２２０は、図１中で定義されるＺ軸廻りの角速度を検出するセンサー素子として設けられている。第２検出部２２０は、その検出方式は特に限定されることなく、静電容量型、圧電容量型など様々な方式のものを用いることができる。
【００３４】
本実施形態の第２検出部２２０の一例を図２（ｂ）に示す。第２検出部２２０は、Ｘ軸方向に柔らかい弾性ばね２２８に懸架された可動質量部２２５と、可動質量部２２５に設けられた可動電極２２６と、櫛歯を成すように配設された固定電極２２７と、を備えたいわゆる「櫛歯型静電容量」のセンサー素子を用いることができる。
かかるセンサー素子は、角速度に応じて可動質量部２２５がＸ軸方向に変位することで、可動電極２２６と固定電極２２７との間隔が変化する。固定電極２２７は、２つの異なる電位の電極に分割されており（固定電極２２７（＋）と固定電極２２７（−））、この異なる電位を差動的に検出することにより、所望の角速度を効率的に検出することができる。
【００３５】
（第２質量部１４）
図１に戻り第２質量部１４について説明する。
第２質量部１４は、振動速度成分による第１質量部１２の変位に伴って変位可能な質量（錘）である。第２質量部１４には、第３検出部３２０が設けられている。また、第２質量部１４には、第２連結部４４が接続されている。第２連結部４４の他方は第１固定部３２に固定されており、第２連結部４４は捻りばねとして作用する。即ち、第２質量部１４は、第２第２連結部４４を軸として回動運動できる。
【００３６】
第２質量部１４に設けられている第３検出部３２０は、第２連結部４４が延伸するＸ軸を中心とし、Ｘ軸と交差するＹ軸方向（＋Ｙ軸方向および−Ｙ軸方向）に、第３検出部３２２と第３検出部３２４とが設けられている。
第３検出部３２２は、第２連結部４４が延伸するＸ軸から第１質量部１２が設けられている方向（＋Ｙ軸方向）側の第２質量部１４に配設されている。
第３検出部３２４は、第２連結部４４が延伸するＸ軸から第１質量部１２が設けられている方向とは反対方向（−Ｙ軸方向）側の第２質量部１４に配設されている。
なお、以下の説明において、第３検出部３２２，３２４を含み総称する場合は、「第３検出部３２０」と称する。
【００３７】
第３検出部３２０は、図１中で定義されるＹ軸廻りの角速度を検出するセンサー素子として設けられている。第３検出部３２０は、その検出方式は特に限定されることなく、静電容量型、圧電容量型など様々な方式のものを用いることができる。
本実施形態の第３検出部３２０の一例を図２（ｂ）に示す。第３検出部３２０は、上述した第２検出部２２０と同様にＸ軸方向に柔らかい弾性ばね３２８に懸架された可動質量部３２５と、可動質量部３２５に設けられた可動電極３２６と、櫛歯を成すように配設された固定電極３２７と、を備えたいわゆる「櫛歯型静電容量」のセンサー素子を用いることができる。
かかるセンサー素子は、角速度に応じて可動質量部３２５がＸ軸方向に変位することで、可動電極３２６と固定電極３２７との間隔が変化する。したがって、両電極間に生じる静電容量が変化する。固定電極３２７は、２つの異なる電位の電極に分割されており（固定電極３２７（＋）と固定電極３２７（−））、この異なる電位を差動的に検出することにより、所望の角速度を効率的に検出することができる。
【００３８】
（第１連結部４２）
図１に戻り第１連結部４２について説明する。
第１連結部４２は、第１質量部１２から−Ｙ軸方向に向かって延設されている。
第１連結部４２には、第１連結部４２が延在するＹ軸方向と交差するＸ軸方向に蛇行する屈曲部４３を備えている。屈曲部４３は、第１質量部１２と第２連結部４４との間に設けられている。第１連結部４２は、屈曲部４３を備えることで、Ｙ軸方向のばね定数を小さく（柔らかく）することができる。
また、第１連結部４２は、第２連結部４４と交差する領域に連結領域を備えている。この連結領域は、少なくとも第２質量部１４と第１固定部３２の間に設けられている。そして、後述する第２連結部４４Ｌと第１連結部４２Ｌが、連結領域において接続され、変位変換機構を形成している。さらに、後述する第２連結部４４Ｒと第１連結部４２Ｒが、連結領域において接続され、変位変換機構Ｅを形成している。なお、以下の説明において、第１連結部４２Ｌ，４２Ｒを含み総称する場合は、「第１連結部４２」と称する。
【００３９】
（第２連結部４４、第１固定部３２）
第２連結部４４は、Ｘ軸方向に向かって第２質量部１４から延設されている。より詳しくは、第２連結部４４は、第２質量部１４を中心にＸ軸に沿った両方向に延設されている。第２連結部４４は、第２質量部１４と接続された一端とは異なる他端が第１固定部３２に接続されている。第２連結部４４は、捩れ方向に自由度を持ち、第２質量部１４を回転させることができる。これにより第２質量部１４の回動運動が可能となる。
【００４０】
第２連結部４４は、第２質量部１４から＋Ｘ軸方向に延伸する第２連結部４４Ｒと、第２連結部４４Ｒが延伸する方向と反対方向で第２質量部１４から−Ｘ軸方向に延伸する第２連結部４４Ｌを備える。
第２連結部４４Ｒは、第２質量部１４と接続された一端とは異なる他端が第１固定部３２Ｒに接続されている。第２連結部４４Ｌは、第２質量部１４と接続された一端とは異なる他端が第１固定部３２Ｌに接続されている。なお、以下の説明において、第２連結部４４Ｌ，４４Ｒを含み総称する場合は、「第２連結部４４」と称する。
【００４１】
前述の連結領域の詳細について説明する。図３（ａ）は図１中のポイントＡから斜視した拡大図である。第２連結部４４には、前述した第１連結部４２が接続されている。第１連結部４２は、第１固定部３２と第２質量部１４との間で第２連結部４４と接続されている。ここで、第１連結部４２と第２連結部４４との接続は、図３に示すように第２連結部４４の軸心Ｐ（図３において符号Ｐを付して示す仮想線）から逸らした位置で接続されている。これにより第１質量部１２が直線運動をする場合、直線の変位に応じて第１連結部４２に作用する力が第２連結部４４に伝達される。この時、力の作用点が軸心Ｐから逸れているため、第１連結部４２の直線運動が、第２連結部４４の回転モーメントに変換される。よって、第２連結部４４は、軸心Ｐを回転軸とする回動が可能である。それとは逆に、第２質量部１４が回動運動をする場合、回動の変位に応じて第１連結部４２に作用する捩れ作用の力が第１連結部４２に伝達される。この時、第２連結部４４の回転モーメントの力が、第１連結部４２の直線運動に変換される。
前述の直線運動と回動運動の関係を図３（ｂ）に示す。第１質量部１２はＹ軸方向に直線運動を行い、第２質量部１４は軸心Ｐを中心に回動運動を行っている。連結領域に設けられた変位変換機構Ｅにより、第１質量部１２の直線運動と第２質量部１４の回動運動が相補的に連動させることが出来る。
【００４２】
（第３連結部４６、第２固定部３６）
図１に戻り第３連結部４６および第２固定部３６について説明する。
第３連結部４６は、第１質量部１２から＋Ｙ軸方向に向かって延設されている。
第３連結部４６は、第１質量部１２と接続された一端とは異なる他端が第２固定部３６に接続されている。第３連結部４６には、第１連結部４２と同様に第３連結部４６が延在するＹ軸方向と交差するＸ軸方向に蛇行する屈曲部４３を備えている。屈曲部４３は、第１質量部１２と第２固定部３６との間に設けられている。第３連結部４６は、屈曲部４３を備えることで、第３連結部４６をＹ軸方向に伸縮させることができる。
また、第３連結部４６は、第２固定部３６Ｌと接続されている第３連結部４６Ｌと、第２固定部３５Ｒと接続されている第３連結部４６Ｒと、を備えている。なお、以下の説明において、第３連結部４６Ｒ，４６Ｌを含み総称する場合は、「第３連結部４６」と称する。また、第２固定部３６Ｒ，３６Ｌを含み総称する場合は、「第２固定部３６」と称する。
【００４３】
（駆動部２２）
駆動部２２は、第１質量部１２を加振し、第１質量部１２に第１の方向であるＹ軸方向の振動速度成分を与えるために設けられている。
駆動部２２は、第１質量部１２を加振する方法は特に限定されること無く、各種圧電駆動素子や静電駆動素子を用いることができる。本実施形態の駆動部２２は、その一例として静電駆動素子を用いている。静電駆動素子を用いることで、駆動部２２に設けられている電極（不図示）と、第１質量部１２に設け設けられている電極（不図示）と、の間に生じる静電誘導によって、第１質量部１２を加振し、Ｙ軸方向の振動速度成分を与えることができる。
また、駆動部２２は、補助的に第２質量部１４を第２の方向である回動運動の方向に加振しても良い。加振する方法は特に限定されること無く、各種圧電駆動素子や静電駆動素子を用いることができる。具体的には、第２質量部１４の下方に静電駆動用の電極を設け（不図示）、静電誘導により加振しても良い。
【００４４】
［機能素子１の動作］
機能素子１の動作について図４ないし図７を用いて説明する。
第１質量部１２は、駆動部２２の加振によってＹ軸方向に沿った直線運動を伴う振動速度成分が与えられる。
【００４５】
第１質量部１２が＋Ｙ軸方向（図４（ａ）において符号Ｙ１を付した矢印の方向）に振動速度成分によって変位した場合に、第２質量部１４は、第２連結部４４が延伸するＸ軸を回転軸として回動する。第２質量部１４は、第３検出部３２２が設けられている側が−Ｚ軸方向（図４（ａ）において符号Ｃを付した矢印の方向で紙面奥側）に、他方、第３検出部３２４が設けられている側が＋Ｚ軸方向（図４（ａ）に示す矢印Ｄの方向で紙面手前側）に回動する。
なお、以下の機能素子１の動作説明においては、加振による「第１振動速度変位」と称する。
【００４６】
第１質量部１２が−Ｙ軸方向（図４（ｂ）において符号Ｙ２を付した矢印の方向）に振動速度成分によって変位した場合に、第２質量部１４は、第２連結部４４が延伸するＸ軸を回転軸として回動する。第２質量部１４は、第３検出部３２２が設けられている側が＋Ｚ軸方向（図４（ｂ）に示す矢印Ｄの方向で紙面手前側）に、他方、第３検出部３２４が設けられている側が−Ｚ軸方向（図４（ｂ）において符号Ｃを付した矢印の方向で紙面奥側）に回転する。なお、以下の機能素子１の動作説明においては、加振による「第２振動速度変位」と称する。
また、第１振動速度変位および第２振動速度変位を含み総称する場合には、「振動速度変位」と称し、その変位が生じる方向を「振動速度変位方向」と称する。
【００４７】
機能素子１は、図４に示す様に当該機能素子１に回転運動などが加えられていない時は、第１検出部１２０、第２検出部２２０、および第３検出部３２０のいずれも固定電極１２７，２２７，３２７と、可動電極１２６，２２６，３２６との間隔に変位は生じない。
また、機能素子１は、第１質量部１２に与えられた振動速度成分とは異なる方向の振動速度成分を第２質量部１４に与えることができる。
【００４８】
（Ｚ軸を回転軸とする回転運動時の動作）
機能素子１は、図５に示す様にＺ軸を回転軸とする回転運動が加えられた時に、第１検出部１２０、第２検出部２２０、および第３検出部３２０の内、第２検出部２２０に備えられている固定電極２２７と可動電極２２６との間隔に変位が生じる（図５において図示を省略しているため、図２参照）。詳細には、第１質量部１２に振動速度変位が生じている時にＺ軸を回転軸とする回転運動が加えられると、振動速度変位方向（Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向）にコリオリ変位が生じる。
【００４９】
図５（ａ）および図５（ｂ）に示す第１質量部１２に振動速度変位が生じている時に、Ｚ軸を回転軸とする左回りの回転運動が加えられると、コリオリ変位による力が第２検出部２２１に生じる。
コリオリ変位による力によって、第２検出部２２１に備えられている可動電極２２６（可動質量部２２５）がＸ軸方向に変位する。第２検出部２２１は、その可動電極２２６がＸ軸方向に変位することで、固定電極２２７との間隔が変化し、回転運動を検出することができる。
【００５０】
図５（ａ）に示す様に、第１質量部１２に第１振動速度変位が生じている場合、第２検出部２２１に備えられている可動電極２２６は、＋Ｘ軸方向（図５（ａ）において符号Ａを付した矢印の方向）に変位する。
図５（ｂ）に示す様に、第１質量部１２に第２振動速度変位が生じている場合、第２検出部２２１に備えられている可動電極２２６は、−Ｘ軸方向（図５（ｂ）において符号Ｂを付した矢印の方向）に変位する。
これらの変位によって、Ｚ軸を回転軸とする左回りの回転運動を検出することができる。
【００５１】
図５（ｃ）および図５（ｄ）に示す第１質量部１２に振動速度変位が生じている時に、Ｚ軸を回転軸とする右回りの回転運動が加えられると、コリオリ変位による力が第２検出部２２１に生じる。コリオリ変位による力によって、第２検出部２２１に備えられている可動電極２２６（可動質量部２２５）がＸ軸方向に変位する。第２検出部２２１は、その可動電極２２６がＸ軸方向に変位することで、固定電極２２７との間隔が変化し、回転運動を検出することができる。
【００５２】
図５（ｃ）に示す様に、第１質量部１２に第１振動速度変位が生じている場合、第２検出部２２１に備えられている可動電極２２６は、−Ｘ軸方向（図５（ｃ）において符号Ｂを付した矢印の方向）に変位する。
図５（ｄ）に示す様に、第１質量部１２に第２振動速度変位が生じている場合、第２検出部２２１に備えられている可動電極２２６は、＋Ｘ軸方向（図５（ｄ）において符号Ａを付した矢印の方向）に変位する。
これらの変位によって、Ｚ軸を回転軸とする右回りの回転運動を検出することができる。
【００５３】
（Ｙ軸を回転軸とする回転運動時の動作）
機能素子１は、図６に示す様にＹ軸を回転軸とする回転運動が加えられた時に、第１検出部１２０、第２検出部２２０、および第３検出部３２０の内、第３検出部３２０に備えられている固定電極３２７と可動電極３２６との間隔に変位が生じる（図６において図示を省略しているため、図２参照）。詳細には、第２質量部１４に振動速度変位が生じている時にＹ軸を回転軸とする回転運動が加えられると、振動速度変位方向（Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向）にコリオリ変位が生じる。
【００５４】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示す第２質量部１４に振動速度変位が生じている時に、Ｙ軸を回転軸とする左回りの回転運動が加えられると、コリオリ変位による力が第３検出部３２０に生じる。
コリオリ変位による力によって、第３検出部３２０に備えられている可動電極３２６（可動質量部３２５）がＸ軸方向に変位する。第３検出部３２０は、その可動電極３２６がＸ軸方向に変位することで、固定電極３２７との間隔が変化し、回転運動を検出することができる。
【００５５】
図６（ａ）に示す様に、第２質量部１４に第１振動速度変位が生じている場合、第３検出部３２２に備えられている可動電極３２６は、＋Ｘ軸方向（図６（ａ）において符号Ａを付した矢印の方向）に変位する。また、第３検出部３２４に備えられている可動電極は、−Ｘ軸方向（図６（ａ）において符号Ｂを付した矢印の方向）に変位する。
図６（ｂ）に示す様に、第２質量部１４に第２振動速度変位が生じている場合、第３検出部３２２に備えられている可動電極３２６は、−Ｘ軸方向（図６（ｂ）において符号Ｂを付した矢印の方向）に変位する。また、第３検出部３２４に備えられている可動電極は、＋Ｘ軸方向（図６（ｂ）において符号Ａを付した矢印の方向）に変位する。
ここで、第３検出部３２２および第３検出部３２４は、それぞれが設けられている第２質量部１４に作用する振動速度変位の方向（Ｚ軸方向）が逆位相（逆方向）であるため、コリオリ変位による力も逆方向に生じる。
これらの変位によって、Ｙ軸を回転軸とする左回りの回転運動を検出することができる。
【００５６】
図６（ｃ）および図６（ｄ）に示す第２質量部１４に振動速度変位が生じている時に、Ｙ軸を回転軸とする右回りの回転運動が加えられると、コリオリ変位による力が第３検出部３２０に生じる。
コリオリ変位による力によって、第３検出部３２０に備えられている可動電極３２６（可動質量部３２５）がＸ軸方向に変位する。第３検出部３２０は、その可動電極３２６がＸ軸方向に変位することで、固定電極３２７との間隔が変化し、回転運動を検出することができる。
【００５７】
図６（ｃ）に示す様に、第２質量部１４に第１振動速度変位が生じている場合、第３検出部３２２に備えられている可動電極３２６は、−Ｘ軸方向（図６（ｃ）において符号Ｂを付した矢印の方向）に変位する。また、第３検出部３２４に備えられている可動電極３２６は、＋Ｘ軸方向（図６（ｃ）において符号Ａを付した矢印の方向）に変位する。
図６（ｄ）に示す様に、第２質量部１４に第２振動速度変位が生じている場合、第３検出部３２２に備えられている可動電極３２６は、＋Ｘ軸方向（図６（ｄ）において符号Ａを付した矢印の方向）に変位する。また、第３検出部３２４に備えられている可動電極３２６は、―Ｘ軸方向（図６（ｄ）において符号Ｂを付した矢印の方向）に変位する。
ここで、第３検出部３２２および第３検出部３２４は、それぞれが設けられている第２質量部１４に作用する振動速度変位の方向（Ｚ軸方向）が逆方向であるため、コリオリ変位による力も逆方向に生じる。
これらの変位によって、Ｙ軸を回転軸とする右回りの回転運動を検出することができる。
【００５８】
（Ｘ軸を回転軸とする回転運動時の動作）
機能素子１は、図７に示す様にＸ軸を回転軸とする回転運動が加えられた時に、第１検出部１２０、第２検出部２２０、および第３検出部３２０の内、第１検出部１２０に備えられている固定電極１２７と可動電極１２６との間隔に変位が生じる（図７において図示を省略しているため、図２参照）。詳細には、第１質量部１２に振動速度変位が生じている時にＸ軸を回転軸とする回転運動が加えられると、振動速度変位方向（Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｚ軸方向）にコリオリ変位が生じる。
【００５９】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示す第１質量部１２に振動速度変位が生じている時に、Ｙ軸を回転軸とする左回りの回転運動が加えられると、コリオリ変位による力が第１検出部１２０に生じる。
コリオリ変位による力によって、第１検出部１２０に備えられている可動電極１２６がＺ軸方向に変位する。第１検出部１２０は、その可動電極１２６がＺ軸方向に変位することで、固定電極１２７との間隔が変化し、回転運動を検出することができる。
【００６０】
図７（ａ）に示す様に、第１質量部１２に第１振動速度変位が生じている場合は、第１検出部１２０に備えられている可動電極１２６は、−Ｚ軸方向（図７（ａ）において符号Ｃを付した矢印の方向）に変位する。
図７（ｂ）に示す様に、第１質量部１２に第２振動速度変位が生じている場合は、第１検出部１２０に備えられている可動電極は、＋Ｚ軸方向（図７（ｂ）において符号Ｄを付した矢印の方向）に変位する。
これらの変位によって、Ｘ軸を回転軸とする左回りの回転運動を検出することができる。
【００６１】
図７（ｃ）および図７（ｄ）に示す第１質量部１２に振動速度変位が生じている時に、Ｙ軸を回転軸とする右回りの回転運動が加えられると、コリオリ変位による力が第１検出部１２０に生じる。
コリオリ変位による力によって、第１検出部１２０に備えられている可動電極１２６がＺ軸方向に変位する。第１検出部１２０は、その可動電極１２６がＺ軸方向に変位することで、固定電極１２７との間隔が変化し、回転運動を検出することができる。
【００６２】
図７（ｃ）に示す様に、第１質量部１２に第１振動速度変位が生じている場合、第１検出部１２０に備えられている可動電極１２６、＋Ｚ軸方向（図７（ｃ）において符号Ｄを付した矢印の方向）に変位する。
図７（ｂ）に示す様に、第１質量部１２に第２振動速度変位が生じている場合、第１検出部１２０に備えられている可動電極１２６、−Ｚ軸方向（図７（ｄ）において符号Ｃを付した矢印の方向）に変位する。
これらの変位によって、Ｘ軸を回転軸とする右回りの回転運動を検出することができる。
【００６３】
上述した第１実施形態によれば以下の効果が得られる。
この様な機能素子１によれば、第１質量部１２が加振されることで得られる振動速度成分に伴う力を、第１連結部４２を介して第２連結部４４に伝達することで第２連結部４４に接続されている第２質量部１４に第１質量部１２とは異なった方向の振動速度成分を与えることができる。第１質量部１２に設けられた第１検出部１２０と第２検出部２２０とには、機能素子１に加えられた回転運動に対して、第１質量部１２に与えられた振動速度成分が作用するＹ軸方向に直交するコリオリの力が生じる。第２質量部１４に設けられた第３検出部３２０には、機能素子１に加えられた回転運動に対して、第２質量部１４に与えられた振動速度成分が作用するＺ軸方向に直交するコリオリの力が生じる。
したがって、第１検出部１２０はＸ軸を軸とする回転運動を、第２検出部２２０はＺ軸を軸とする回転運動を、第３検出部３２０はＹ軸を軸とする回転運動を、それぞれ検出することができる。よって、第１質量部１２と第２質量部１４との配設面積を抑制しつつ、これら第１質量部１２および第２質量部１４に与えられる振動速度成分の方向を異ならせた３軸の回転運動を検出可能な機能素子１を実現することができる。また、第１質量部１２と第２質量部１４との配設面積が抑制されているため、小型化を成し得た３軸の回転運動を検出可能な機能素子１を実現することができる。
【００６４】
［第２実施形態］
第２実施形態に係る機能素子２について、図８ないし図１３を用いて説明する。
図８は、本実施形態に係る機能素子を模式的に示す平面図である。図９は、機能素子に設けられている第１連結部と第２連結部とが接続されている部分を拡大して模式的に示す拡大図（斜視図）である。
図１０ないし図１３は、本実施形態に係る機能素子の動作を説明する図である。図１０は、機能素子に回転運動が与えられていない初期状態を示す平面図である。図１１は、機能素子にＺ軸廻りの回転運動が与えられた状態を示す平面図である。図１２は、機能素子にＸ軸廻りの回転運動が与えられた状態を示す平面図である。図１３は、機能素子にＹ軸廻りの回転運動が与えられた状態を示す平面図である。
【００６５】
第２実施形態に係る機能素子２は、上述した機能素子１と同様に、第１質量部１２、第２質量部１４、駆動部２２、第１連結部４２、第２連結部４４、第３連結部４６、第１固定部３２、および第２固定部３６を備えている。また、機能素子２には、第３質量部１６が設けられている。
機能素子２は、第１連結部４２および第２連結部４４を介して第１質量部１２と第２質量部１４が接続されている。さらに、第１連結部４２は、第３質量部１６に接続されている。
機能素子２は、第２連結部４４を中心とする点対称に、第１質量部１２、第２質量部１４、第３質量部１６、駆動部２２が配設されている。
また、駆動部２２によって加振することで、第１質量部１２および第３質量部１６に逆位相の振動速度成分を与えるとともに、第１連結部４２および第２連結部４４を介して第２質量部１４に振動速度成分を与えることができる。
以下に、機能素子２の構造について詳説する。なお、第１実施形態で説明した機能素子１と同様の部分は、説明を一部省略して機能素子２の構造について説明する。
【００６６】
（第１質量部１２、第３質量部１６）
第１質量部１２および第３質量部１６は、駆動部２２の振動によって変位可能な質量（錘）である。
第１質量部１２および第３質量部１６には、第１検出部１２０と、第２検出部２２０と、がそれぞれ設けられている。
また、第１質量部１２および第３質量部１６には、第１連結部４２と、第３連結部４６と、がそれぞれ接続されている。
【００６７】
第１質量部１２から延出されている第１連結部４２は、駆動部２２の加振によって第１質量部１２が振動する方向である−Ｙ軸方向に向かって第１質量部１２から延設されている。また、第１質量部１２から延出されている第３連結部４６は、第１連結部４２が延伸する＋Ｙ軸方向に向かって第１質量部１２から延設されている。
【００６８】
第３質量部１６から延出されている第１連結部４２は、駆動部２２の加振によって第３質量部１６が振動する方向である第１の方向で、第２質量部１４が設けられている方向（以下、「＋Ｙ軸方向」と称する。）に向かって第３質量部１６から延設されている。また、第３質量部１６から延出されている第３連結部４６は、第１連結部４２が延伸する＋Ｙ軸方向とは反対方向（以下、「−Ｙ軸方向」と称する。）に向かって第１質量部１２から延設されている。なお、以下の説明において、＋Ｙ軸方向および−Ｙ軸方向を含み第１の方向を総称する場合は、「Ｙ軸方向」と称する。
【００６９】
第１検出部１２０は、Ｙ軸方向と直交する第２の方向（以下、「Ｘ軸方向」と称する。）を軸とする回転運動による「コリオリの力」を検出するセンサー素子として設けられている。第１検出部１２０は、その検出方法は特に限定されることなく、各種センサー素子を用いることができる。
本実施形態の第１検出部１２０は、第１実施形態で説明した機能素子１と同様に、軸支された可動電極１２６と、可動電極１２６と対面する様に配設された固定電極１２７と、を備えたいわゆる「フラップ型」のセンサー素子を用いることができる（図２（ａ）参照）。
【００７０】
第２検出部２２０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向と直交する第３の方向（以下、「Ｚ軸方向」と称する。）を軸とする回転運動による「コリオリの力」を検出するセンサー素子として設けられている。第２検出部２２０は、その検出方法は特に限定されることなく、各種センサー素子を用いることができる。
本実施形態の第２検出部２２０は、第１実施形態で説明した機能素子１と同様に、可動質量部２２５に設けられた可動電極２２６と、櫛歯を成すように配設された固定電極２２７と、を備えたいわゆる「櫛歯型」のセンサー素子を用いることができる（図２（ｂ）参照）。
【００７１】
（第２質量部１４）
第２質量部１４は、振動速度成分による第１質量部１２および第３質量部１６の変位に伴って変位可能な質量（錘）である。
第２質量部１４には、第３検出部３２０が設けられている。また、第２質量部１４には、第２連結部４４が接続されている。
【００７２】
第２連結部４４は、振動速度成分による第１質量部１２および第３質量部１６が変位するＹ軸方向（第１の方向）と交差するＸ軸方向（第２の方向）に向かって第２質量部１４から延設されている。
第２質量部１４に設けられている第３検出部３２０は、第２連結部４４が延伸するＸ軸を中心とし、Ｘ軸と交差するＹ軸方向（＋Ｙ軸方向および−Ｙ軸方向）に、第３検出部３２２と第３検出部３２４とが設けられている。
第３検出部３２２は、第２連結部４４が延伸するＸ軸から第１質量部１２が設けられている方向（＋Ｙ軸方向）側の第２質量部１４に配設されている。
第３検出部３２４は、第２連結部４４が延在するＸ軸から第１質量部１２が設けられている方向とは反対方向（−Ｙ軸方向）側の第２質量部１４に配設されている。
【００７３】
第３検出部３２０は、Ｙ軸方向を軸とする回転運動による「コリオリの力」を検出するセンサー素子として設けられている。第２検出部２２０は、その検出方法は特に限定されることなく、各種センサー素子を用いることができる。
本実施形態の第３検出部３２０は、上述した第２検出部２２０と同様に可動質量部３２５に設けられた可動電極３２６と、櫛歯を成すように配設された固定電極３２７と、を備えたいわゆる「櫛歯型」のセンサー素子を用いることができる（図２（ｂ）参照）。
【００７４】
（第１連結部４２）
第１連結部４２は、第１質量部１２から−Ｙ軸方向に設けられている第３質量部１６に向かって延設されている。
第１連結部４２は、第１質量部１２と接続された一端とは異なる他端が第２連結部４４に接続され、さらに、第３質量部１６に向かって延伸し、その第３質量部１６に接続されている。
第１連結部４２には、第１連結部４２が延在するＹ軸方向と交差するＸ軸方向に蛇行する屈曲部４３を備えている。屈曲部４３は、第１質量部１２と第２連結部４４との間、および第３質量部１６と第２連結部４４との間に設けられている。
第１連結部４２は、屈曲部４３を備えることで、Ｙ軸方向に伸縮させることができる。
また、第１連結部４２は、後述する第２連結部４４Ｌと接続されている第１連結部４２Ｌを備えている。さらに、第１連結部４２は、後述する第２連結部４４Ｒと接続されている第１連結部４２Ｒを備えている。
【００７５】
（第２連結部４４、第１固定部３２）
第２連結部４４は、振動速度成分による第１質量部１２が変位するＹ軸方向（第１の方向）と交差するＸ軸方向（第２の方向）に向かって第２質量部１４から延設されている。より詳しくは、第２連結部４４は、第２質量部１４を中心にＸ軸に沿った両方向に延設されている。第２連結部４４は、第２質量部１４と接続された一端とは異なる他端が第１固定部３２に接続されている。
第２連結部４４は、第２質量部１４から＋Ｘ軸方向に延伸する第２連結部４４Ｒと、第２連結部４４Ｒが延伸する方向と反対方向で第２質量部１４から−Ｘ軸方向に延伸する第２連結部４４Ｌを備える。
第２連結部４４Ｒは、第２質量部１４と接続された一端とは異なる他端が第１固定部３２Ｒに接続されている。第２連結部４４Ｌは、第２質量部１４と接続された一端とは異なる他端が第１固定部３２Ｌに接続されている。
【００７６】
前述の連結領域に設けられている変位変換機構Ｅの詳細について説明する。図９（ａ）は図１中のポイントＢから斜視した拡大図である。第２連結部４４には、前述した第１連結部４２が接続されている。第１連結部４２は、第１固定部３２と第２質量部１４との間で第２連結部４４と接続されている。ここで、第１連結部４２と第２連結部４４との接続は、図９に示す様に第２連結部４４の軸心Ｐ（図９において符号Ｐを付して示す仮想線）から逸らした位置で接続されている。また、第１質量部１２から延出する第１連結部４２と、第３質量部１６から延出する第１連結部４２とは、非対称に第２連結部４４の軸心Ｐから逸らした位置で接続されている。
これにより第１質量部１２および第３質量部１６が直線運動をする場合、直線の変位に応じて第１連結部４２に作用する力が第２連結部４４に伝達される。この時、力の作用点が軸心Ｐから逸れているため、第１連結部４２の直線運動が、第２連結部４４の回転モーメントに変換される。
よって、第２連結部４４は、軸心Ｐを回転軸とする回動が可能である。また、第２連結部４４に接続されている第２質量部１４は、第２連結部４４が延伸するＸ軸を回転軸とする回動が可能である。それとは逆に、第２質量部１４が回動運動をする場合、回動の変位に応じて第１連結部４２に作用する捩れ作用の力が第１連結部４２に伝達される。この時、第２連結部４４の回転モーメントの力が、第１連結部４２の直線運動に変換される。
前述の直線運動と回動運動の関係を図９（ｂ）に示す。第１質量部１２と第３質量部１６は、Ｙ軸方向に直線運動を行い、第２質量部１４は軸心Ｐを中心に回動運動を行っている。連結領域に設けられた変位変換機構Ｅにより、第１質量部１２と第３質量部１６の直線運動と、第２質量部１４の回動運動を相補的に連動させることが出来る。
なお、第１質量部１２から延出する第１連結部４２と、第３質量部１６から延出する第１連結部４２とに作用するＹ軸方向に変位する力は、逆位相に作用する。
【００７７】
（第３連結部４６、第２固定部３６）
図８に戻り第３連結部４６および第２固定部３６について説明する。
第３連結部４６は、第１質量部１２および第３質量部１６から延設されている。
第１質量部１２から延設されている第３連結部４６は、第１質量部１２から第１連結部４２が延出する方向とは反対方向の＋Ｙ軸方向に向かって延出され、第１質量部１２と接続された一端とは異なる他端が第２固定部３６に接続されている。第３質量部１６から延設されている第３連結部４６は、第３質量部１６から第１連結部４２が延出する方向とは反対方向の−Ｙ軸方向に向かって延出され、第１質量部１２と接続された一端とは異なる他端が第２固定部３６に接続されている。また、第３連結部４６は、第２固定部３６Ｌと接続されている第３連結部４６Ｌと、第２固定部３５Ｒと接続されている第３連結部４６Ｒと、を備えている。
第３連結部４６には、第１連結部４２と同様に第３連結部４６が延在するＹ軸方向と交差するＸ軸方向に蛇行する屈曲部４３を備えている。屈曲部４３は、第１質量部１２と第２固定部３６との間に設けられている。第３連結部４６は、屈曲部４３を備えることで、Ｙ軸方向に伸縮させることができる。
【００７８】
（駆動部２２）
駆動部２２は、第１質量部１２および第３質量部１６を加振し、第１質量部１２および第３質量部１６に第１の方向であるＹ軸方向の振動速度変位を与えるために設けられている。
駆動部２２による加振は、第１質量部１２と第３質量部１６とを逆位相に加振させている。これにより、第１質量部１２と第３質量部１６とに逆位相の振動速度変位を与えることができる。駆動部２２は、第１質量部１２および第３質量部１６を加振する方法は特に限定されること無く、各種圧電駆動素子や静電駆動素子を用いることができる。本実施形態の駆動部２２は、その一例として静電駆動素子を用いている。静電駆動素子を用いることで、駆動部２２に設けられている電極（不図示）と、第１質量部１２および第３質量部１６に設け設けられている電極（不図示）と、の間に生じる静電誘導によって、第１質量部１２および第３質量部１６を加振し、Ｙ軸方向の振動速度変位を与えることができる。
【００７９】
［機能素子２の動作］
機能素子２の動作について図１０ないし図１３を用いて説明する。
第１質量部１２および第３質量部１６は、駆動部２２の加振によってＹ軸方向に沿った逆位相の直線運動を伴う振動速度成分が与えられる。すなわち、第１質量部１２が＋Ｙ軸方向に変位するときは、第３質量部１６は、逆位相である−Ｙ軸方向に変位する。また、第１質量部１２が−Ｙ軸方向に変位するときは、第３質量部１６は、逆位相である＋Ｙ軸方向に変位する。
【００８０】
第１質量部１２が＋Ｙ軸方向（図１０（ａ）において符号Ｙ１を付した矢印の方向）、および第３質量部１６が−Ｙ軸方向（図１０（ａ）において符号Ｙ１１を付した矢印の方向）に振動速度成分によって変位した場合、第２質量部１４は、第２連結部４４が延伸するＸ軸を回転軸として回動する。第２質量部１４は、第３検出部３２２が設けられている側が−Ｚ軸方向（図１０（ａ）において符号Ｃを付した矢印の方向で紙面奥側）に、他方、第３検出部３２４が設けられている側が＋Ｚ軸方向（図１０（ａ）において符号Ｄを付した矢印の方向で紙面手前側）に回動する。なお、以下の機能素子２の動作説明においては、加振による「第１振動速度変位」と称する。
【００８１】
第１質量部１２が−Ｙ軸方向（図１０（ｂ）において符号Ｙ２を付して矢印の方向）、および第３質量部１６が＋Ｙ軸方向（１０（ｂ）において符号Ｙ２１を付した矢印の方向）に振動速度成分によって変位した場合、第２質量部１４は、第２連結部４４が延伸するＸ軸を回転軸として回動する。第２質量部１４は、第３検出部３２２が設けられている側が＋Ｚ軸方向（図１０（ｂ）において符号Ｄを付した矢印の方向で紙面手前側）に、他方、第３検出部３２４が設けられている側が−Ｚ軸方向（図１０（ｂ）において符号Ｃを付した矢印の方向で紙面奥側）に回転する。なお、以下の機能素子２の動作説明においては、加振による「第２振動速度変位」と称する。
また、第１振動速度変位および第２振動速度変位を含み総称する場合には、「振動速度変位」と称し、その変位が生じる方向を「振動速度変位方向」と称する。
【００８２】
機能素子２は、図１０に示す様に当該機能素子２に回転運動などが加えられていない時は、第１検出部１２０、第２検出部２２０、および第３検出部３２０のいずれも固定電極１２７，２２７，３２７と、可動電極１２６，２２６，３２６との間隔に変位は生じない。
また、機能素子２は、第１質量部１２および第３質量部１６に与えられた振動速度成分とは異なる方向の振動速度成分を第２質量部１４に与えることができる。
【００８３】
（Ｚ軸を回転軸とする回転運動時の動作）
機能素子２は、図１１に示す様にＺ軸を回転軸とする回転運動が加えられた時に、第１検出部１２０、第２検出部２２０、および第３検出部３２０の内、第２検出部２２０に備えられている固定電極２２７と可動電極２２６との間隔に変位が生じる（図１１において図示を省略しているため、図２参照）。詳細には、第１質量部１２および第３質量部１６に振動速度変位が生じている時にＺ軸を回転軸とする回転運動が加えられると、振動速度変位方向（Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向）にコリオリ変位が生じる。
【００８４】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す第１質量部１２および第３質量部１６に振動速度変位が生じている時に、Ｚ軸を回転軸とする左回りの回転運動が加えられると、コリオリ変位による力が第２検出部２２１および第２検出部２２３に生じる。
コリオリ変位による力によって、第２検出部２２１および第２検出部２２３に備えられている可動電極２２６（可動質量部２２５）がＸ軸方向に変位する。第２検出部２２１および第２検出部２２３は、その可動電極２２６がＸ軸方向に変位することで、固定電極２２７との間隔が変化し、回転運動を検出することができる。
【００８５】
図１１（ａ）に示す様に、第１質量部１２および第３質量部１６に第１振動速度変位が生じている場合は、第２検出部２２１に備えられている可動電極２２６は、＋Ｘ軸方向（図１１（ａ）において符号Ａを付した矢印の方向）に変位する。また、第２検出部２２３に備えられている可動電極２２６は、−Ｘ軸方向（図１１（ａ）において符号Ｂを付した矢印の方向）に変位する。
図１１（ｂ）に示す様に、第１質量部１２および第３質量部１６に第２振動速度変位が生じている場合は、第２検出部２２１に備えられている可動電極２２６は、−Ｘ軸方向（図１１（ｂ）において符号Ｂを付した矢印の方向）に変位する。また、第２検出部２２３に備えられている可動電極２２６は、＋Ｘ軸方向（図１１（ｂ）において符号Ａを付した矢印の方向）に変位する。
これらの変位によって、Ｚ軸を回転軸とする左回りの回転運動を検出することができる。
【００８６】
図１１（ｃ）および図１１（ｄ）に示す第１質量部１２および第３質量部１６に振動速度変位が生じている時に、Ｚ軸を回転軸とする右回りの回転運動が加えられると、コリオリ変位による力が第２検出部２２１に生じる。コリオリ変位による力によって、第２検出部２２１および第２検出部２２３に備えられている可動電極２２６（可動質量部２２５）がＸ軸方向に変位する。第２検出部２２１および第２検出部２２３は、その可動電極２２６がＸ軸方向に変位することで、固定電極２２７との間隔が変化し、回転運動を検出することができる。
【００８７】
図１１（ｃ）に示す様に、第１質量部１２および第３質量部１６に第１振動速度変位が生じている場合は、第２検出部２２１に備えられている可動電極２２６は、−Ｘ軸方向（図１１（ｃ）において符号Ｂを付した矢印の方向）に変位する。また、第２検出部２２３に備えられている可動電極２２６は、＋Ｘ軸方向（図１１（ｃ）において符号Ａを付した矢印の方向）に変位する。
図１１（ｄ）に示す様に、第１質量部１２および第３質量部１６に第２振動速度変位が生じている場合は、第２検出部２２１に備えられている可動電極２２６は、＋Ｘ軸方向（図１１（ｄ）において符号Ａを付した矢印の方向）に変位する。また、第２検出部２２３に備えられている可動電極２２６は、−Ｘ軸方向（図１１（ｄ）において符号Ｂを付した矢印の方向）に変位する。
これらの変位によって、Ｚ軸を回転軸とする右回りの回転運動を検出することができる。
【００８８】
また、第１質量部１２に設けられている第２検出部２２１と、第３質量部１６に設けられている第２検出部２２３とが逆位相に変位することを利用した差動によってＺ軸を回転軸とする回転運動を検出することで検出精度を高めることができる。
【００８９】
（Ｙ軸を回転軸とする回転運動時の動作）
機能素子２は、図１２に示す様にＹ軸を回転軸とする回転運動が加えられた時に、第１検出部１２０、第２検出部２２０、および第３検出部３２０の内、第３検出部３２０に備えられている固定電極３２７と可動電極３２６との間隔に変位が生じる（図１２において図示を省略しているため、図２参照）。詳細には、第２質量部１４に振動速度変位が生じている時にＹ軸を回転軸とする回転運動が加えられると、振動速度変位方向（Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向）にコリオリ変位が生じる。
【００９０】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示す第２質量部１４に振動速度変位が生じている時に、Ｙ軸を回転軸とする左回りの回転運動が加えられると、コリオリ変位による力が第３検出部３２０に生じる。
コリオリ変位による力によって、第３検出部３２０に備えられている可動電極３２６（可動質量部３２５）がＸ軸方向に変位する。第３検出部３２０は、その可動電極３２６がＸ軸方向に変位することで、固定電極３２７との間隔が変化し、回転運動を検出することができる。
【００９１】
図１２（ａ）に示す様に、第２質量部１４に第１振動速度変位が生じている場合は、第３検出部３２２に備えられている可動電極３２６は、＋Ｘ軸方向（図１２（ａ）において符号Ａを付した矢印の方向）に変位する。また、第３検出部３２４に備えられている可動電極３２６は、−Ｘ軸方向（図１２（ａ）において符号Ｂを付した矢印の方向）に変位する。
図１２（ｂ）に示す様に、第２質量部１４に第２振動速度変位が生じている場合は、第３検出部３２２に備えられている可動電極３２６は、−Ｘ軸方向（図１２（ｂ）において符号Ｂを付した矢印の方向）に変位する。また、第３検出部３２４に備えられている可動電極は、＋Ｘ軸方向（図１２（ｂ）において符号Ａを付した矢印の方向）に変位する。
ここで、第３検出部３２２および第３検出部３２４は、それぞれが設けられている第２質量部１４に作用する振動速度変位の方向（Ｚ軸方向）が逆位相（逆方向）であるため、コリオリ変位による力も逆方向に生じる。
これらの変位によって、Ｙ軸を回転軸とする左回りの回転運動を検出することができる。
【００９２】
図１２（ｃ）および図５（ｄ）に示す第２質量部１４に振動速度変位が生じている時に、Ｙ軸を回転軸とする右回りの回転運動が加えられると、コリオリ変位による力が第３検出部３２０に生じる。
コリオリ変位による力によって、第３検出部３２０に備えられている可動電極３２６（可動質量部３２５）がＸ軸方向に変位する。第３検出部３２０は、その可動電極３２６がＸ軸方向に変位することで、固定電極３２７との間隔が変化し、回転運動を検出することができる。
【００９３】
図１２（ｃ）に示す様に、第２質量部１４に第１振動速度変位が生じている場合、第３検出部３２２に備えられている可動電極３２６は、−Ｘ軸方向（図１２（ｃ）において符号Ｂを付した矢印の方向）に変位する。また、第３検出部３２４に備えられている可動電極３２６は、＋Ｘ軸方向（図１２（ｃ）において符号Ａを付した矢印の方向）に変位する。
図１２（ｄ）に示す様に、第２質量部１４に第２振動速度変位が生じている場合、第３検出部３２２に備えられている可動電極３２６は、＋Ｘ軸方向（図１２（ｄ）において符号Ａを付した矢印の方向）に変位する。また、第３検出部３２４に備えられている可動電極（図１２（ｄ）において符号Ｂを付した矢印の方向）は、―Ｘ軸方向に変位する。
ここで、第３検出部３２２および第３検出部３２４は、それぞれが設けられている第２質量部１４に作用する振動速度変位の方向（Ｚ軸方向）が逆方向であるため、コリオリの力も逆方向に生じる。
これらの変位によって、Ｙ軸を回転軸とする右回りの回転運動を検出することができる。
【００９４】
また、第２質量部１４は、第２連結部４４の延伸線を中心に第３検出部３２２および第３検出部３２４が設けられ、それぞれが逆位相に変位することを利用した差動によってＹ軸を回転軸とする回転運動を検出することで検出精度を高めることができる。
【００９５】
（Ｘ軸を回転軸とする回転運動時の動作）
機能素子２は、図１３に示す様にＸ軸を回転軸とする回転運動が加えられた時に、第１検出部１２０、第２検出部２２０、および第３検出部３２０の内、第１検出部１２０に備えられている固定電極１２７と可動電極１２６との間隔に変位が生じる（図１３において図示を省略しているため、図２参照）。詳細には、第１質量部１２および第３質量部１６に振動速度変位が生じている時にＸ軸を回転軸とする回転運動が加えられると、振動速度変位方向（Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｚ軸方向）にコリオリ変位が生じる。
【００９６】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示す第１質量部１２および第３質量部１６に振動速度変位が生じている時に、Ｙ軸を回転軸とする左回りの回転運動が加えられると、コリオリ変位による力が第１検出部１２１および第１検出部１２３に生じる。
コリオリ変位による力によって、第１検出部１２１および第１検出部１２３に備えられている可動電極１２６がＺ軸方向に変位する。第１検出部１２０は、その可動電極１２６がＺ軸方向に変位することで、固定電極１２７との間隔が変化し、回転運動を検出することができる。
【００９７】
図１３（ａ）に示す様に、第１質量部１２および第３質量部１６に第１振動速度変位が生じている場合は、第１検出部１２１に備えられている可動電極１２６は、−Ｚ軸方向（図１３において符号Ｃを付した矢印の方向）に変位する。また、第１検出部１２３に備えられている可動電極は、＋Ｚ軸方向（図１３において符号Ｄを付した矢印の方向）に変位する。
図１３（ｂ）に示す様に、第１質量部１２および第３質量部１６に第２振動速度変位が生じている場合は、第１検出部１２１に備えられている可動電極１２６は、＋Ｚ軸方向（図１３において符号Ｄを付した矢印の方向）に変位する。また、第１検出部１２３に備えられている可動電極１２６は、−Ｚ軸方向（図１３において符号Ｃを付した矢印の方向）に変位する。
これらの変位によって、Ｘ軸を回転軸とする左回りの回転運動を検出することができる。
【００９８】
図１３（ｃ）および図１３（ｄ）に示す第１質量部１２および第３質量部１６に振動速度変位が生じている時に、Ｙ軸を回転軸とする右回りの回転運動が加えられると、コリオリ変位による力が第１検出部１２１および第１検出部１２３に生じる。
コリオリ変位による力によって、第１検出部１２１および第１検出部１２３に備えられている可動電極１２６がＺ軸方向に変位する。第１検出部１２１および第１検出部１２３は、その可動電極１２６がＺ軸方向に変位することで、固定電極１２７との間隔が変化し、回転運動を検出することができる。
【００９９】
図１３（ｃ）に示す様に、第１質量部１２および第３質量部１６に第１振動速度変位が生じている場合、第１検出部１２０に備えられている可動電極１２６は、＋Ｚ軸方向（図１３において符号Ｄを付した矢印の方向）に変位する。
図１３（ｂ）に示す様に、第１質量部１２および第３質量部１６に第２振動速度変位が生じている場合、第１検出部１２０に備えられている可動電極は、−Ｚ軸方向（図１３において符号Ｃを付した矢印の方向）に変位する。
これらの変位によって、Ｘ軸を回転軸とする右回りの回転運動を検出することができる。
【０１００】
また、第１質量部１２に設けられている第１検出部１２１と、第３質量部１６に設けられている第１検出部１２３とが逆位相に変位することを利用した差動によってＸ軸を回転軸とする回転運動を検出することで検出精度を高めることができる。
【０１０１】
上述した第２実施形態によれば以下の効果が得られる。
この様な機能素子２によれば、第１検出部１２０は、Ｘ軸を軸とする回転運動と、第２検出部２２０はＺ軸を軸とする回転運動とをそれぞれ差動による検出することができる。また、第３検出部３２０はＹ軸を軸とする回転運動を検出することができる。よって、第１質量部１２と第２質量部１４との配設面積を抑制しつつ、これら第１質量部１２および第２質量部１４に与えられる振動速度成分の方向を異ならせた３軸の回転運動を検出可能な機能素子２を実現することができる。また、第１質量部１２と第２質量部１４との配設面積が抑制されているため、小型化を成し得た３軸の回転運動を検出可能な機能素子２を実現することができる。さらに、機能素子２は、第１質量部１２と第３質量部１６に設けられた第１検出部１２０および第３検出部３２０によってＸ軸とＺ軸とを軸とする回転運動を差動検出することで検出の精度を高めることができる。
【０１０２】
なお、上述した機能素子１および機能素子２は、Ｙ軸もしくはＺ軸方向に振動速度変位が可能な２もしくは３の質量部を含み構成され、その質量部の構成数が従来の機能素子と比して少ない。また、弾性連結機構である第１連結部４２および第２連結部４４の自由度がＹ軸とＸ軸とに限定されている。よって、機能素子１および機能素子２は、不要な共振周波数が抑制される。したがって、Ｘ軸とＺ軸とを軸とする回転運動の検出の精度を高めることができる。
【０１０３】
（実施例）
本発明の実施形態に係る機能素子１および機能素子２が適用された実施例について、図１４ないし図１７を参照しながら説明する。なお、以下の説明で機能素子１および機能素子２は、総括して機能素子１として説明する。
【０１０４】
［電子機器］
本発明の実施形態に係る機能素子１を適用した電子機器について、図１４から図１６を参照しながら説明する。
【０１０５】
図１４は、本発明の実施形態に係る機能素子１を備える電子機器としてのラップトップ型（またはモバイル型）のパーソナルコンピューターの構成の概略を示す斜視図である。この図において、ラップトップ型パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００８を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。この様なラップトップ型パーソナルコンピューター１１００には、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測する機能素子１が搭載されている。この様な機能素子１は、異なる方向の振動速度成分を得た質量部が設けられ、質量部が配設される面積が抑制されるとともに、検出精度が高められている。よって、上述した機能素子１が搭載されることで、信頼性の高い小型化を成し得たラップトップ型パーソナルコンピューター１１００を得ることができる。
【０１０６】
図１５は、本発明の一実施形態に係る機能素子１を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成の概略を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。この様な携帯電話機１２００には、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測する機能素子１が搭載されている。この様な機能素子１は、異なる方向の振動速度成分を得た質量部が設けられ、質量部が配設される面積が抑制されるとともに、検出精度が高められている。よって、上述した機能素子１が搭載されることで、信頼性の高い小型化を成し得た携帯電話機１２００を得ることができる。
【０１０７】
図１６は、本発明の一実施形態に係る機能素子１を備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成の概略を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチールカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３０８が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示をおこなう構成になっており、表示部１３０８は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤ等を含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部１３０８に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３１０に転送・格納される。また、このデジタルスチールカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示される様に、ビデオ信号出力端子１３１２には液晶ディスプレイ１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３１０に格納された撮像信号が、液晶ディスプレイ１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。この様なデジタルスチールカメラ１３００には、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測する機能素子１が搭載されている。この様な機能素子１は、異なる方向の振動速度成分を得た質量部が設けられ、質量部が配設される面積が抑制されるとともに、検出精度が高められている。よって、上述した機能素子１が搭載されることで、信頼性の高い小型化を成し得たデジタルスチールカメラ１３００を得ることができる。
【０１０８】
なお、本発明の一実施形態に係る機能素子１は、図１４に示すラップトップ型パーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１５に示す携帯電話機、図１６に示すデジタルスチールカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。
【０１０９】
［移動体］
図１７は、移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００は、種々の制御信号を処理するセンサーデバイス１００を備えた各種制御ユニットが搭載されている。例えば、同図に示す様に、移動体としての自動車１５００には、当該自動車１５００の加速度を検知するセンサーを内蔵してエンジンの出力を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic  Control  Unit）１５０８が車体１５０７に搭載されている。電子制御ユニット１５０８には、車体１５０７の加速度や角速度等の物理量を計測する機能素子１が搭載されている。この様な機能素子１は、異なる方向の振動速度成分を得た質量部が設けられ、質量部が配設される面積が抑制されるとともに、検出精度が高められている。よって、車体１５０７の姿勢に応じた適切なエンジン出力制御を高精度に実行し、燃料等の消費を抑制した効率的な移動体としての自動車１５００を得ることができる。
また、機能素子１は、他にも、車体姿勢制御ユニット、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire  Pressure  Monitoring  System）、に広く適用できる。
【符号の説明】
【０１１０】
１，２…機能素子、１２…第１質量部、１４…第２質量部、１６…第３質量部、２２…駆動部、４２…第１連結部、４３…屈曲部、４４…第２連結部、４６…第３連結部、１２０…第１検出部、１２６…可動電極、１２７…固定電極、２２０…第２検出部、２２５…可動質量部、２２６…可動電極、２２７…固定電極、３２０…第３検出部、３２５…可動質量部、３２６…可動電極、３２７…固定電極、１１００…ラップトップ型パーソナルコンピューター、１２００…携帯電話機、１３００…デジタルスチールカメラ、１５００…自動車。
【図１】
2015102407.tif 000003
【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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【図７】
2015102407.tif 000009
【図８】
2015102407.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2015102407.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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