(57)【要約】【課題】最低１個の単振動体の１軸単振動の簡単な構造で、３軸の角速度検出もしくは加速度検出を実現する。【解決手段】基部に対して浮遊した状態で１軸方向に変位可能に弾性支持体１１５により支持された振動子１１７と、振動子１１７の変位を検出する変位検出部とを備えた慣性センサ１において、振動子１１７の振動がＺ軸方向の単振動であり、振動子１１７の振動座標系の基準軸である直交座標系のＸ軸、Ｙ軸および前記Ｚ軸を、それぞれずらして、新たな基準軸のｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を設け、振動子１１７の１周期の中の少なくとも２箇所でｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における振動子１１７の位置座標を検出し、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における検出した２箇所の位置座標に基づいて差分ベクトル（Δｘ，Δｙ，Δｚ）を算出し、差分ベクトルにより角速度もしくは加速度を検出することを特徴とする。【選択図】図１
2008256438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部に対して浮遊した状態で１軸方向に変位可能に弾性支持体により支持された振動子と、
前記振動子の変位を検出する変位検出部とを備えた慣性センサにおいて、
前記振動子の振動がＺ軸方向の単振動であり、
前記振動子の振動座標系の基準軸である直交座標系のＸ軸、Ｙ軸および前記Ｚ軸を、それぞれずらして、新たな振動座標系の基準軸のｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を設け、
前記振動子の１周期の中の少なくとも２箇所で前記ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における振動子の位置座標を検出し、
前記ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における前記検出した２箇所の位置座標に基づいて差分ベクトル（Δｘ，Δｙ，Δｚ）を算出し、
前記差分ベクトルにより角速度もしくは加速度を検出する
ことを特徴とする慣性センサ。
【請求項２】
前記新たな基準軸のｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、前記振動子の振動方向を検出する基準軸のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を、それぞれ、角度α、βおよびθだけずらした軸である
ことを特徴とする請求項１記載の慣性センサ。
【請求項３】
前記ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は直交座標系である
ことを特徴とする請求項１記載の慣性センサ。
【請求項４】
前記ｚ軸を前記Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標系に対して（１，１，１）方向に配置した
ことを特徴とする請求項１記載の慣性センサ。
【請求項５】
電気・電子機器の動きによって生じる角速度もしくは加速度を検出する慣性センサを備えた電気・電子機器であって、
前記慣性センサは、
基部に対して浮遊した状態で１軸方向に変位可能に弾性支持体により支持された振動子と、
前記振動子の変位を検出する変位検出部とを備えた慣性センサにおいて、
前記振動子の振動がＺ軸方向の単振動であり、
前記振動子の振動座標系の基準軸である直交座標系のＸ軸、Ｙ軸および前記Ｚ軸を、それぞれずらして、新たな振動座標系の基準軸のｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を設け、
前記振動子の１周期の中の少なくとも２箇所で前記ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における振動子の位置座標を検出し、
前記ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における前記検出した２箇所の位置座標に基づいて差分ベクトル（Δｘ，Δｙ，Δｚ）を算出し、
前記差分ベクトルにより角速度を検出するものからなる
ことを特徴とする電気・電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸の角速度および３軸の加速度を検出する慣性センサ及び電気・電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車産業や機械産業などでは、加速度や角速度といった物理量を正確に検出できるセンサの需要が高まっている。一般に、三次元空間内において自由運動をする物体には、任意の向きの加速度および任意の回転方向の角速度が作用する。このため、この物体の運動を正確に把握するためには、ＸＹＺ三次元座標系における各座標軸方向ごとの加速度と各座標軸まわりの角速度とをそれぞれ独立して検出する必要がある。このため、小型で精度が高く、しかも製造コストを抑えることができる多次元加速度センサや多軸角速度センサの需要が高まっている。
【０００３】
従来から多次元の加速度センサは種々のものが提案されている。たとえば、作用した加速度を各座標軸方向に検出する加速度センサが開示されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。これらの加速度センサの特徴は、複数の抵抗素子／静電容量素子／圧電素子を、可撓性をもった基板の所定位置に配置し、抵抗素子の抵抗値の変化／静電容量素子の容量値の変化／圧電素子の発生電圧の変化に基づいて、作用した加速度を検出する点にある。可撓性をもった基板には、重錘体が取り付けられており、加速度が作用するとこの重錘体に力が加わり、可撓性基板に撓みが生じる。この撓みを上述した抵抗値／容量値／発生電荷の変化に基づいて検出すれば、加速度の各軸方向成分を求めることができる。
【０００４】
これに対して、多軸の角速度センサについての記述は、これまでの文献にはほとんど記述が見られず、実用化もされていない。通常、角速度センサは車両の動力軸などの角速度を検出するために利用されており、ある特定の一軸まわりの角速度を検出する機能しかもたない。このような動力軸の回転速度を求めるような場合には、一次元の角速度センサを用いれば十分である。しかしながら、三次元空間内において自由運動する物体についての角速度を検出するには、ＸＹＺ三次元座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（以下、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を３軸という）の各軸まわりの角速度をそれぞれ独立して検出する必要がある。従来利用されている一次元の角速度センサを用いて３軸の各軸まわりの角速度を検出するには、この一次元角速度センサを３組用意し、それぞれを各軸まわりの角速度を検出できるような特定の方向に取り付ける必要がある。このため、全体としての構造は複雑になり、コストも高いものになる。
【０００５】
３軸検出可能な角速度センサが提案されている（例えば、特許文献４参照）。これは、重錘体を周回運動させ、接線方向に対し垂直な２方向と軸方向で３軸の角速度を検出する方法である。この角速度センサでは、安定に周回運動させるため、２自由度の構造のばらつき制御と電気的な制御の困難さがある。すなわち、遠心力の分離、外乱加速度等によるノイズの抑制に技術的な難易度があり、従来の角速度センサ並みのＳＮを得る事は困難である。
【０００６】
一方、１軸や２軸の角速度検出装置としては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた方法が実用化されている。これを２つもしくは３つを用いて３軸化することも可能ではある。例えば、３軸の加速度センサと１軸の角速度センサを複数個配置する構成例では、いずれも構造上、数ｃｍ3以上の大きさとなり、また、Ｘ−Ｙ軸方向とＺ軸方向を同時に作成することの技術的な難易度等から実現されていない。
【０００７】
３軸検出可能な角速度センサとしては、重錘体を周回運動させ、接線方向に対し垂直な２方向と軸方向で３軸の角速度を検出する方法（例えば、特許文献４参照。）がある。しかしながら、この方法では、安定に周回運動させるための２自由度の構造のばらつき制御と電気的な制御の困難さがある。 
【０００８】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ８８／０８５２２号公報
【特許文献２】国際公開番号ＷＯ９１／１０１１８号公報
【特許文献３】国際公開番号ＷＯ９１／１０１１８号公報
【特許文献４】特開２００４−２９４４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、従来技術の角速度を検出するセンサでは、各軸に鉛直な力を直接検出する方法であったため、３軸の角速度検出するためには、最低２個の単振動体が必要であり、もしくは、１つの振動体を２次元に振動させることが必要な点である。
【００１０】
本発明は、角速度印加による振動ベクトルの変化に着目することにより、最低１個の単振動体の１軸単振動のシンプルな構造で３軸の角速度検出もしくは加速度検出の実現を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る本発明は、基部に対して浮遊した状態で１軸方向に変位可能に弾性支持体により支持された振動子と、前記振動子の変位を検出する変位検出部とを備えた慣性センサにおいて、前記振動子の振動がＺ軸方向の単振動であり、前記振動子の振動座標系の基準軸である直交座標系のＸ軸、Ｙ軸および前記Ｚ軸を、それぞれずらして、新たな振動座標系の基準軸のｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を設け、前記振動子の１周期の中の少なくとも２箇所で前記ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における振動子の位置座標を検出し、前記ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における前記検出した２箇所の位置座標に基づいて差分ベクトル（Δｘ，Δｙ，Δｚ）を算出し、前記差分ベクトルにより角速度もしくは加速度を検出するものからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に係る本発明では、振動子の振動方向を検出する基準軸のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を、それぞれずらして、新たな基準軸のｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を設け、振動子の振動がＺ軸方向の単振動であり、振動子の１周期の中の少なくとも２箇所でｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における振動子の位置座標を検出して差分ベクトル（Δｘ，Δｙ，Δｚ）を算出し、この差分ベクトルにより角速度もしくは加速度が検出されることから、振動子が１軸単振動の単振動体という簡単な構造で３軸の角速度もしくは加速度の検出が実現できる。
【００１３】
請求項５に係る本発明は、電気・電子機器の動きによって生じる角速度もしくは加速度を検出する慣性センサを備えた電気・電子機器であって、前記慣性センサは、基部に対して浮遊した状態で１軸方向に変位可能に弾性支持体により支持された振動子と、前記振動子の変位を検出する変位検出部とを備えた慣性センサにおいて、前記振動子の振動がＺ軸方向の単振動であり、前記振動子の振動座標系の基準軸である直交座標系のＸ軸、Ｙ軸および前記Ｚ軸を、それぞれずらして、新たな振動座標系の基準軸のｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を設け、前記振動子の１周期の中の少なくとも２箇所で前記ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における振動子の位置座標を検出し、前記ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における前記検出した２箇所の位置座標に基づいて差分ベクトル（Δｘ，Δｙ，Δｚ）を算出し、前記差分ベクトルにより角速度を検出するものからなることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る本発明では、本発明の慣性センサを備えたことから、慣性センサの小型化、設置領域の省スペーサ化が実現できる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る本発明によれば、振動子が１軸単振動の単振動体という簡単な構造で３軸の角速度もしくは加速度の検出が実現できるので、従来の複数の角速度検出装置を組み合わせた慣性センサよりも小型の慣性センサを提供することができるという利点がある。
【００１６】
請求項５に係る本発明によれば、慣性センサの小型化が実現できるので、慣性センサの設置領域の省スペース化が実現できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
請求項１に係る本発明の慣性センサの一実施の形態（実施例）を、図１の概略構成縦断面図および図２の概略構成横断面図によって説明する。
【００１８】
なお、図１は、図２中のＢ−Ｂ’線を含む縦断面図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ’線を含む横断面図である。以下、一例として、静電駆動方式の１軸の駆動振動を有する振動子を備えた慣性センサを説明する。
【００１９】
図１および図２に示すように、枠体からなる基部１１１上に支持部１１３（１１３−１〜１１３−４）が形成されている。上記基部１１１は、例えばシリコン基板１０１で形成されている。また上記支持部１１３は、例えば基部１１１の角部に絶縁層１０２を介してシリコン層１０３で形成されている。各支持部１１３には、弾性支持体１１５（１１５−１〜１１５−４）をそれぞれに介して振動子１１７がＺ軸方向に単振動可能なように浮遊状態に支持されている。なお、図２では、弾性支持体１１５は模式的に描いている。この弾性支持体１１５は、振動方向Ｚ軸に変位し、かつ検出方向、Ｘ，Ｙ軸にも適度な変位を可能とする自由度をもつように、弾性支持体１１５の幅や厚み、折り返しの数等で調整されている。振動は、ある速度を持てば、単振動に限らないが、回路の簡単さや製造の容易さから、構造体のもつ共振特性を利用した単振動を基準振動とするのが一般的である。ここでは、上記各弾性支持体１１５は、例えばシリコン層１０３で形成され、シリコン層１０３の弾性を利用したばねで形成されている。このばねの形状は問わない。上記振動子１１７は、例えば、シリコン基板１０１と絶縁層１０２とシリコン層１０３とが積層された、いわゆるＳＯＩ（Silicon on insulator）基板を用いて形成されている。ここでは、ＳＯＩ基板を第１基板１００とする。なお、上記絶縁層１０２は、通常、Ｂｏｘ層とよばれ、酸化シリコン（ＳｉＯ2）層で形成されている。
【００２０】
上記基部１１１上には、絶縁層１０２を介して検出電極１１９（１１９−１〜１１９−４）が形成されている。この検出電極１１９は、基部１１１各辺部分、すなわち、支持部１１３−１と１１３−２の間に検出電極１１９−１を配置し、支持部１１３−２と１１３−３の間に検出電極１１９−２を配置し、支持部１１３−３と１１３−４の間に検出電極１１９−３を配置し、支持部１１３−４と１１３−１の間に検出電極１１９−４を配置している。この検出電極１１９は、例えばシリコン層１０３で形成されている。
【００２１】
上記振動子１１７と上記各検出電極１１９との静電容量を検出することで、ｘ軸、ｙ軸の変位を検出できる。
【００２２】
上記慣性センサ１では、絶縁層１０２は基部１１１上面にそって形成されていてもよく、また、検出電極１１９と支持部１１３との間は除去されていてもよい。
【００２３】
上記振動子１１７と上記各検出電極１１９には、適宜、凹凸を形成し、一方の凹部に他方の凸部が配置されるように、例えば、振動子１１７の凹部に検出電極１１９の凸部が対向するように、また振動子１１７の凸部に検出電極１１９の凹部が対向するように、上記凹凸が形成されている。そして振動子１１７が振動した際、振動子１１７と検出電極１１９とが接触しないような間隔が保たれている。
【００２４】
上記構造を形成するには、ＳＯＩ基板のシリコン層１０３側からシリコン層１０３をエッチング加工することでフレーム部１２４、検出電極１１８、弾性支持体１１４を形成する。このとき、振動子１１７のシリコン層１０３部分も同時にエッチング加工して形成する。さらに、ＳＯＩ基板の絶縁層１０２をエッチング加工し、シリコン基板１０１をエッチング加工して、枠体からなる基部１１１とＳＯＩ基板からなる振動子１１７を形成する。上記エッチングには、例えば、シリコンの深堀技術（Deep Reactive EtchingやＴＭＡＨ，ＫＯＨを使用したウエットエッチング）を用いる。
【００２５】
また、上記基部１１１上の絶縁層上にはシリコン層で形成されるフレーム部１２１が形成されている。
【００２６】
さらに、上記フレーム部１２１上には、第２基板２００が形成され、この第２基板２００の上記振動子１１７に対向する面に上部電極２１１が形成されている。この上部電極２１１と上記振動子１１７との間は、振動子１１７が振動した際に、振動子１１７が上部電極２１１に接触しない適切なる間隔を有する空間が設けられている。上記第２基板２００には、例えばシリコン基板を用いる。シリコン基板を用いた場合には、上記上部電極２１１との間に図示はしていないが、絶縁膜を形成しておくことが好ましい。また、第２基板２００にガラス基板もしくはセラミックス基板を用いることもできる。上記上部電極２１１は、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の導電性を有する材料であればよく、特性を考えるならば、金（Ａｕ）等、導電性の高いものがのぞましい。上記絶縁膜には、絶縁のため酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜等、各種絶縁性酸化膜を用いることができる。
【００２７】
上記上部電極２１１は、駆動用電極と駆動モニタ電極で構成されている。駆動電極に弾性支持体に振動自在に支持された振動子１１７のＺ軸方向への共振振動数と同じ周波数の電圧を印加すると、振動子１１７は、共振周波数ｆｚで振動する。このときモニタ電極と振動子１１７の間の容量を検出することで、ｚ軸方向の振動の状態をモニタすることが可能となる。したがって、慣性センサ１では、ｚ軸方向の振動子１１７の変位を上部電極２１１で検出し、ｘ軸、ｙ軸方向の振動子１１７の変位を検出電極１１９によって検出することができる。
【００２８】
上記フレーム部１２１と第２基板２００との接合には、ガラスフリット、はんだ、金（Ａｕ）や金スズ（ＡｕＳｎ）による金属接合、シリコン（Ｓｉ）−シリコン（Ｓｉ）接合、シリコン（Ｓｉ）−酸化シリコン（ＳｉＯ2）接合等、種々の接合方法が適用可能となっている。
【００２９】
上記構成の慣性センサ１は、上記振動子１１７の振動がＺ軸方向の単振動であり、上記振動子１１７の振動座標系の基準軸である直交座標系のＸ軸、Ｙ軸および上記Ｚ軸を、それぞれずらして、新たな振動座標系の基準軸のｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を設ける。そして、上記振動子１１７の１周期の中の少なくとも２箇所でｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における振動子１１７の位置座標を検出する。このｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における検出した２箇所の位置座標に基づいて差分ベクトル（Δｘ，Δｙ，Δｚ）を算出し、この差分ベクトルにより角速度もしくは加速度を検出する。この具体的手法は後に詳述する。
【００３０】
上記慣性センサ１の振動子１１７は、１軸の駆動振動であり、その駆動方式は、上記説明した静電駆動の他に、電磁駆動、圧電駆動等の各種駆動方式を適用することができる。
【００３１】
以下に、上記慣性センサ１の動作原理を説明する。
【００３２】
最初に、角速度の検出方法について説明する。
【００３３】
振動子１１７と駆動電極である上部電極２１１の間に、振動子１１７をその共振周波数で駆動するような交流電圧を、例えば３次元座標系におけるＺ軸方向に印加し、振動子１１７と上部電極２１１（駆動電極）間に静電力を発生させて、振動子１１７を周期的にＺ軸方向に往復運動をするような振動をさせる。
【００３４】
このとき、例えば３次元座標系におけるＸ軸周りに角速度を印加すると、例えば３次元座標系におけるＹ軸方向にコリオリ力Ｆcoriolisが発生する。このコリオリ力Ｆcoriolisは下記式によって表される。
【００３５】
Ｆcoriolis＝２ｍｖω
【００３６】
ここでｍは振動子１１７の質量、ｖは駆動方向の振動速度、ωは外部から印加される角速度である。また、Ｙ軸に角速度ωの回転運動を行っても、同様に、Ｘ軸方向にコリオリ力Ｆが発生する。
【００３７】
コリオリ力は、振動に対して垂直な向きに発生するので、その原理上、振動方向にはコリオリ力は発生しない。したがって、従来の振動型角速度検出装置では、１軸振動で最大で２軸までの角速度しか検出できないか、２次元に振動（２軸同時に振動と同等）させることで３軸方向に検出可能にするかであった。
【００３８】
本発明の慣性センサ１では、基準振動軸を、検出したい座標軸３軸と故意に一定の角度をなす新たな基準軸としてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とすることで、１軸基準振動のみで３軸を同時に検出可能とするものである。上記ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、直交座標系とすることが好ましい。そして基準振動軸と検出座標軸の角度は、その３軸の感度を最適にするために、上記ｚ軸を上記Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標系に対して（１，１，１）方向に配置することが最適である。このとき、各軸に発生するコリオリ力は均等になる。各軸のコリオリ力による変位を決めるバネ定数が均一でない場合等、必ずしも（１，１，１）方向が最適とならない構造も考えられ、それぞれの構造体や検出系によって、最適な角度を選ぶこともできる。
【００３９】
次に、検出回路の一例を、図３の検出回路のブロック図によって示す。
【００４０】
図３に示すように、例えば、検出電極１１９−１、１１９−３（前記図２参照）に、位相が１８０度異なり、電圧が等しい検出のためのキャリアを印加する。そして、振動子１１７（前記図２参照）の変位によって検出される容量を、ｘ軸およびｙ軸のそれぞれのキャリアに同期したスイッチと基準容量よって構成されるｘ軸キャリアおよびｙ軸キャリアのそれぞれのＣ−Ｖ変換（容量・電圧変換）により増幅し、さらに振動子１１７の振動をモニタした信号で同期検波し、その出力信号をローパスフィルタ（ＬＰＦ）に通すことでｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の各変位を検出する。同期検波の基準信号の位相を変えることで、振動子１１７の振動の任意の位相の信号を検出でき、その差分をとることで、１周期内の任意の２点間の変動が検出できる。
【００４１】
次に、角速度による差分ベクトルの検出について、以下に説明する。
【００４２】
前記１軸振動に対して、任意の方向に力が加わるとその振動方向が変化する。任意の２つ以上のサンプリング時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…において、座標位置を計測し、そのサンプリング期間の差分を取れば、振動変化をベクトルとして計測できる。特に周期運動をさせている振動子の１周期の２点間の変化ベクトルを求め、力印加時と力の加わっていないときの差分を求めると、力による変位が差分ベクトルとして求められる。
【００４３】
今、１軸振動方向をｚ軸とし、それぞれが直交する方向、すなわち９０度の角度でｘ軸、ｙ軸を設定し、この座標系を振動座標系ｘｙｚとする。これと原点が同じで、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸が前述のｘ，ｙ，ｚ３軸に１つも重ならないようにとった座標系を検出座標系ＸＹＺとする。ＸＹＺ座標系の各Ｘ、Ｙ，Ｚ軸とx，ｙ，ｚ軸とのそれぞれなす角度をα、β、θとする。
【００４４】
１軸振動が振動座標系（０，０，−ｚ0）と（０，０，ｚ0）の間で原点（０，０，０）を通る単振動をしている場合、任意の角速度を印加したとき、振動が（０，０，−ｚ0）と（０，０，ｚ0）の間で（ｘ0，ｙ0，０）を通る振動に変わる。これは、単振動振動座標系のｚ軸方向では、振動が最大のとき、すなわち、（０，０，−ｚ0）と（０，０，ｚ0）のときに速度０となりコリオリ力が発生せず、ｚ＝０のとき、最大速度ｖ0に対するコリオリ力が発生し、その変位が生じるためである。
【００４５】
このときの振動座標系の差分ベクトルは、ｒ→＝（ｘ０，ｙ０，０）となる。ただし、「ｒ→」はｒのベクトルを示し、以下同様とする。
【００４６】
これを検出座標に変換するには、各座標を−α、−β、−θだけ回転すればよい。この結果を（１）式に示す。
【００４７】
ｒ→＝（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）＝（ｘ０，ｙ０，０）Ｒz（−θ）Ｒy（−β）Ｒx（−α）  …  （１）。
【００４８】
（１）式中のＲｘ，Ｒｙ，Ｒｚは、それぞれ、各軸の回転行列を示す。
【００４９】
次に、差分ベクトルから各軸の角速度を算出する一例を以下に説明する。
【００５０】
このような１軸振動をする構造体を検出したい座標軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対し、ある一定の角度、望ましくは（１，１，１）の方向に振動するように、例えば図４に示すように配置する。
【００５１】
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の見かけのばね定数をそれぞれｋｘ、ｋｙ、ｋｚとし、各軸に印加した角速度を検出座標系でΩ＝（ωx，ωｙ，ωｚ）、駆動振動の検出座標軸への射影ベクトルをＶ＝（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とする。
【００５２】
振動軸に加わるコリオリ力は、以下の式となる。
【００５３】
Ｆｃ＝２ｍΩｘＶ＝２ｍ（ωyＶz−ωzＶy，ωzＶx−ωxＶz，ωxＶy−ωyＶx）
【００５４】
これによる変位と（１）式から下記の式が成り立つ。
【００５５】
ｄＸ＝２ｍ／ｋｘ（ωyＶz−ωzＶy）。
【００５６】
ｄＹ＝２ｍ／ｋｙ（ωzＶx−ωxＶz）。
【００５７】
ｄＺ＝２ｍ／ｋｚ（ωxＶy−ωyＶx）。
【００５８】
駆動振動の射影ベクトルＶ＝（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）は任意に設定することが可能なので、角速度Ω＝（ωx，ωy，ωz）を求めることができる。
【００５９】
また、加速度を検出するには、振動子１１７の質量をｍとし、この振動子１１７に所定方向の加速度αが作用すると、この加速度αと同じ方向にＦ＝ｍαとなる力が作用する。また、力が加わった際の弾性支持体１１５の変位ｘはＦ＝ｋｘで表されるため、ｘ∝αとなり、変位を検出することで加速度を知ることができる。
【００６０】
上記説明したように、従来の角速度の検出では、各軸に鉛直な力を直接検出する方法であったため、３軸の角速度検出するためには、最低２個の単振動体が必要、もしくは、１つの振動体を２次元に振動させることが必要であったが、本発明の慣性センサ１では、角速度印加による振動ベクトルの変化に着目することにより、最低１個の単振動体の１軸単振動の、シンプルな構造で３軸角速度検出を実現できる。
【００６１】
以上説明した本発明に係る慣性センサ１は、様々な電気・電子機器に適用することが可能である。
【００６２】
また、本発明に係る慣性センサ１は、加速度を検出することができる。例えば、携帯型ハードディスク駆動装置（以下、ハードディスク駆動装置を略してＨＤＤと記す）、ノート型パーソナルコンピュータ、ＨＤＤ内蔵携帯型音楽再生装置、ＨＤＤ内蔵携帯型音楽録音再生装置、ＨＤＤ搭載型ビデオカメラ等のＨＤＤを搭載した携帯型電子機器、携帯電話等の携帯端末装置、等に適用される。
【００６３】
上記慣性センサ１は、姿勢制御、動作検知にも用いられるものである。例えば、ビデオカメラ、スチルカメラ、カメラの交換レンズ等の携帯型撮影機器、携帯電話等の携帯端末装置、ユーザ・インターフェース、ゲーム機、ゲームコントローラー、等に適用される。
【００６４】
上記慣性センサ１は、振動制御にも用いられるものである。例えば、全自動洗濯機、自動車、振動制御装置、等に適用される。
【００６５】
上記慣性センサ１は、動作検知にも用いられるものである。例えば、歩数計、防犯・防災装置、盗難防止装置、等に適用される。
【００６６】
上記慣性センサ１は、衝撃（衝突）検知に用いられるものである。例えば、車両用エアバッグ装置、車両・船舶・航空機等の事故記録装置、ＨＤＤ、等に適用され、また携帯型ＨＤＤ、ノート型パーソナルコンピュータ、ＨＤＤ内蔵携帯型音楽再生装置、ＨＤＤ内蔵携帯型音楽録音再生装置、ＨＤＤ搭載型ビデオカメラ等のＨＤＤを搭載した携帯型電子機器、携帯電話等の携帯端末装置、等に適用される。
【００６７】
このように、本発明の慣性センサ１は、あらゆる分野の電気・電子機器に適用することが可能である。以下、電気・電子機器の一実施の形態を以下に説明する。ここで説明するのは一例であって、上記した電気・電子機器に適用できる。
【００６８】
次に、請求項８に係る本発明の電気・電子機器の一実施の形態（第１実施例）を、図５によって説明する。図５では、ビデオカメラ装置の一例を示し、概略構成斜視図で示した。
【００６９】
図５に示すように、本適用例に係るビデオカメラ装置３１０は、本体３１１に、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ３１２、撮影時のスタート／ストップスイッチ３１３、表示部３１４、ファインダー３１５、撮影した画像を記録する記録装置（図示せず）、固体撮像装置等の撮像素子３１６等を含み、その撮像素子３１６が搭載される基板３１７には、角速度センサが搭載されていて、その角速度センサとして本発明に係る慣性センサ１を用いることによって作製される。
【００７０】
まず、本発明に係る電気・電子機器の一実施の形態（第２実施例）を、図６によって説明する。図６では、ＨＤＤ装置の一例を示し、（１）図に概略構成斜視図を示し、（２）図に内部平面図を示した。
【００７１】
図６に示すように、本適用例に係るＨＤＤ装置３３０は、ベース部材３３１とベース部材３３１の内部に設置された装置を覆うカバー３３２を有し、上記ベース部材３３１の内部に設置されているベース基板３３３に、磁気ディスク３３４を駆動するモータ３３５、このモータに駆動される磁気ディスク３３４、支軸３３６に回動自在に設けたアクチュエータアーム３３７、その先端部にヘッドサスペンション３３８を介して形成された磁気ヘッド３３９等が設けられている。そして、ベース基板３３３上に慣性センサ１が設置されている。なお、慣性センサ１は、ベース部材３３１、カバー３３２等に設置することも可能である。
【００７２】
次に、本発明に係る電気・電子機器の一実施の形態（第３実施例）を、図７によって説明する。図７では、ＨＤＤ装置を搭載したノート型パーソナルコンピュータの一例を示し、（１）図に表示部を開いた状態の概略構成斜視図を示し、（２）図に表示部を閉じた状態の概略構成斜視図を示した。
【００７３】
図７に示すように、本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータ３５０は、本体３５１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード３５２、画像を表示する表示部３５３、ＨＤＤ装置３５４等を含み、そのＨＤＤ装置３５４は、前記説明した本発明の慣性センサ１が搭載されたＨＤＤ装置３５０を用いることにより作製されている。また、慣性センサ１はノート型パーソナルコンピュータ３５０の基板（図示せず）や本体３５１や表示部３５３を構成する筐体の内側の空いている領域に取付けてもよい。
【００７４】
次に、本発明に係る電気・電子機器の一実施の形態（第４実施例）を、図８によって説明する。図８では、ＨＤＤ装置を搭載したゲーム機の一例を平面図に示した。
【００７５】
図８に示すように、本適用例に係るＨＤＤ装置を搭載したゲーム機３７０は、本体３７１に、画面等を操作する第１操作ボタン群３７２、第２操作ボタン群３７３、画像を表示する表示部３７４、ＨＤＤ装置３７５等を含み、そのＨＤＤ装置３７４は、前記説明した本発明の慣性センサ１が搭載されたＨＤＤ装置３５０を用いることにより作製されている。また、慣性センサ１はゲーム機３７０の基板（図示せず）や本体３７１を構成する筐体の内部側の空いている領域に取付けてもよい。
【００７６】
次に、本発明に係る電気・電子機器の一実施の形態（第５実施例）を、図９によって説明する。図９では、ＨＤＤ装置を搭載したビデオカメラ装置の一例を示し、概略構成斜視図で示した。
【００７７】
図９に示すように、本適用例に係るＨＤＤ装置を搭載したビデオカメラ装置３９０は、本体３９１に、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ３９２、撮影時のスタート／ストップスイッチ３９３、表示部３９４、ファインダー３９５、撮影した画像を記録するＨＤＤ装置３９６等を含み、そのＨＤＤ装置３９６は、前記説明した本発明の慣性センサ１が搭載されたＨＤＤ装置３５０を用いることにより作製されている。また、慣性センサ１はビデオカメラ装置３９０の基板（図示せず）や本体３９１を構成する筐体の内部側の空いている領域に取付けてもよい。
【００７８】
次に、本発明に係る電気・電子機器の一実施の形態（第６実施例）を、図１０によって説明する。図１０では、カメラ付き携帯端末装置、例えばカメラ付き携帯電話機の一例を示し、（１）は開いた状態での正面図、（２）はその側面図、（３）は閉じた除隊での正面図、（４）は左側面図、（５）は右側面図、（６）は上面図、（７）は下面図である。
【００７９】
図１０に示すように、本適用例に係る携帯端末装置、例えば携帯電話機４１０は、上側筐体４１１、下側筐体４１２、連結部（ここではヒンジ部）４１３、ディスプレイ４１４、サブディスプレイ４１５、ピクチャーライト４１６、カメラ４１７、角速度センサ４１８等を含み、その加速度センサ４１８として本発明に係る慣性センサ１を用いることにより作製される。また、慣性センサ１は、携帯電話機４１０の上側筐体４１１の内部側の他の位置、下側筐体４１２の内部側の空いている領域に取付けてもよい。
【００８０】
上記各電気・電子機器によれば、本発明の慣性センサ１を備えたことから、慣性センサの小型化が実現できるので、慣性センサの設置場所の省スペース化が実現できるという利点がある。これにより、特に携帯型の電気・電子機器では、小型化を図るのに有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】請求項１に係る本発明の慣性センサの一実施の形態（実施例）を示した概略構成縦断面図である。
【図２】請求項１に係る本発明の慣性センサの一実施の形態（実施例）を示した概略構成横断面図である。
【図３】検出回路のブロック図である。
【図４】座標軸を説明する図である。
【図５】請求項８に係る本発明の電気・電子機器の一実施の形態（第１実施例）を示したビデオカメラ装置の平面図である。
【図６】本発明の電気・電子機器の一実施の形態（第２実施例）を示したＨＤＤ装置の概略構成斜視図および内部平面図である。
【図７】本発明の電気・電子機器の一実施の形態（第３実施例）を示したノート型パーソナルコンピュータの概略構成斜視図である。
【図８】本発明の電気・電子機器の一実施の形態（第４実施例）を示したゲーム機の概略構成斜視図である。
【図９】本発明の電気・電子機器の一実施の形態（第５実施例）を示したビデオカメラ装置の平面図である。
【図１０】本発明の電気・電子機器の一実施の形態（第６実施例）を示した携帯電話機を示した図面であり、（１）は開いた状態での正面図、（２）はその側面図、（３）は閉じた除隊での正面図、（４）は左側面図、（５）は右側面図、（６）は上面図、（７）は下面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１…慣性センサ、１１１…基部、１１５…弾性支持体、１１７…振動子、１１９…検出電極、２１１…上部電極
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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