JP2000081448A - 移動体基礎情報検出方法及び移動体基礎情報用マルチセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加速度、角速度及び角加速度を検出すること
ができ、大量生産に適するセンサを提供する。 【解決手段】 移動体基礎情報用マルチセンサＳは、基
本的に同一の構成を有してなる第１及び第２のｇ−ωセ
ンサ50,51を具備し、これら第１及び第２のｇ−ωセン
サ50,51は、それぞれのトーションバーが鉛直方向に沿
うようにして、かつ、トーションバーと直交する方向に
おいて、それぞれのｇ−ωセンサ50,51の中心を通る仮
想的な直線（図１の点線参照）が互いに直交するように
して、基板52上に配設されてなるもので、それぞれのセ
ンサ50,51からの静電容量出力を比較することで、車両
Ｍに作用する加速度、角速度及び角加速度の方向、大き
さを知ることができるよう構成されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両等の移動体に
作用する加速度等を検出するセンサに係り、特に、車両
等の移動体の加速度、角速度及び角加速度を簡易に検出
する方法及びそのためのセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、車両等の移動体において
は、移動体の衝突等から乗員を保護する装置として乗員
保護装置が設けられたものがあり、この乗員保護装置に
は、その動作制御のために、移動体の加速度が一つの情
報として必要とされる。また、車両自体の動作制御にも
加速度が、その動作制御を決定する上で、一つの重要な
いわば基礎情報として用いられることがある。そして、
このような乗員保護装置等に適する様々な加速度センサ
が提案されている（例えば、特開平９−１７８９５２号
公報等参照）。ところで、従来、車両の動作制御や、い
わゆるエアバック装置に代表される乗員保護装置におい
ては、車両の加速度を、その動作制御における重要な基
礎情報の一つとして用いるように構成されたものが大半
であった。これに対して、近年、車両の加速度に加え
て、車両のローリングを検出し、それを車両の動作制御
等に加味しようとする研究がなされている。これは、車
両事故の原因が、車両同士の以外に、車両のローリング
による乗員の死亡事故が、車両事故全体の４５％をも占
めるという調査結果に基づくものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
加速度センサ等には、移動体のいわゆる基礎情報として
の加速度、角速度及び角加速度を一つのセンサで可能と
し、しかも、大量生産に適するものが皆無であった。本
発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、加速度、角
速度及び角加速度を検出することができ、大量生産に適
する移動体基礎情報用マルチセンサを提供するものであ
る。本発明の他の目的は、移動体基礎情報用マルチセン
サを用いた加速度、角速度及び角加速度の検出方法を提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記発明の課題を解決す
るため、本発明に係る移動体基礎情報検出方法は、２つ
の絶縁基板の間に、半導体部材からなる錘板がトーショ
ンバーを中心に回動及び変位可能に設けられると共に、
前記２つの絶縁基板に配設された電極と前記錘体との間
の静電容量が出力可能に構成されてなる第１のセンサ及
び第２のセンサを、前記第１及び第２のセンサの各々の
トーションバーが鉛直方向に沿うようにし、かつ、平板
状に形成された部材の平面上において、所定の直線に対
して、前記各々のトーションバーに直交してセンサの中
心を通る各々の仮想的な線が同一角度をなすように、前
記平板状に形成された部材の平面上に配してなる移動体
基礎情報用マルチセンサを用いて移動体の加速度、角速
度及び角加速度を検出する移動体基礎情報検出方法であ
って、前記移動体基礎情報用マルチセンサは、前記錘体
の中央に、貫通孔が穿設され、当該貫通孔の内側には、
柱状に形成された支持柱が設けられ、前記支持柱の側面
の内、対向する一組の側面からそれぞれトーションバー
が延設されて、その端部は、前記貫通孔の内壁に接合さ
れ、前記支持柱は、前記２つの絶縁基板の対向方向にお
ける厚みが、前記錘板より大に設定されて、その両端部
が前記２つの絶縁基板に接合される一方、前記２つの絶
縁基板の内、第１の絶縁基板の前記錘板と対向する面に
は、第１の加速度検出用電極、第１の角速度検出用電極
及び第２の角速度検出用電極が、前記第１の加速度検出
用電極を中央にして、その左側に前記第１の角速度検出
用電極が、その右側に前記第２の角速度検出用電極が、
それぞれ位置するように配設され、第２の絶縁基板の前
記錘体と対向する面には、第２の加速度検出用電極、第
３の角速度検出用電極及び第４の角速度検出用電極が、
前記第２の加速度検出用電極を中央にして、その左側に
前記第３の角速度検出用電極が、その右側に前記第４の
角速度検出用電極が、それぞれ位置するように配設さ
れ、前記第１及び第２の加速度検出用電極と前記錘板と
の間の各々の静電容量と、前記第１乃至第４の角速度検
出用電極と前記錘体との間の各々の静電容量とを出力可
能としてなるものであって、前記第１のセンサ及び前記
第２のセンサの各々における前記第２の加速度検出用電
極と前記錘体との間の静電容量と前記第１の加速度検出
用電極と前記錘体との間の静電容量との差が同一値であ
る場合には、前記平板状に形成された部材の平面上の所
定の直線に平行する方向に作用する加速度であると判定
すると共に、前記静電容量の差の大きさにより加速度の
大きさを、前記静電容量の差の符号により加速度の方向
を判定し、前記第１のセンサにおける前記第２の加速度
検出用電極と前記錘体との間の静電容量と前記第１の加
速度検出用電極と前記錘体との間の静電容量との差と、
前記第２のセンサにおける前記第２の加速度検出用電極
と前記錘体との間の静電容量と前記第１の加速度検出用
電極と前記錘体との間の静電容量との差とが逆符号で、
その絶対値が同一値となる場合には、前記平板状に形成
された部材の平面上の所定の直線に直交する方向に作用
する加速度であると判定すると共に、前記第１のセンサ
による前記静電容量の差の符号と前記第２のセンサによ
る前記静電容量の差の符号との組み合わせによって加速
度の方向を判定し、前記第１のセンサ又は前記第２のセ
ンサによる前記静電容量の差の大きさによって加速度の
大きさを判定し、前記第１のセンサにおける第２の角速
度検出用電極と前記錘板との間の静電容量に前記第３の
角速度検出用電極と前記錘板との間の静電容量を加算し
た値と、前記第１のセンサにおける前記第１の角速度検
出用電極と前記錘板との間の静電容量に前記第４の角速
度検出用電極と前記錘板との間の静電容量を加算した値
との減算値と、前記第２のセンサにおける第２の角速度
検出用電極と前記錘板との間の静電容量に前記第３の角
速度検出用電極と前記錘板との間の静電容量を加算した
値と、前記第２のセンサにおける前記第１の角速度検出
用電極と前記錘板との間の静電容量に前記第４の角速度
検出用電極と前記錘板との間の静電容量を加算した値と
の減算値とが逆符号で、その絶対値が同一値となる場合
には、前記平板状に形成された部材の平面状の所定の直
線を回転中心軸とする角速度が作用したと判定すると共
に、前記第１のセンサの前記減算値の符号と前記第２の
センサの前記減算値の符号との組み合わせによって角速
度の方向を判定し、前記第１のセンサ又は第２のセンサ
の前記減算値の大きさによって角速度の大きさを判定
し、前記第１のセンサにおける前記第２の角速度検出用
電極と前記錘板との間の静電容量に前記第３の角速度検
出用電極と前記錘板との間の静電容量を加算した値と、
前記第１のセンサにおける前記第１の角速度検出用電極
と前記錘板との間の静電容量に前記第４の角速度検出用
電極と前記錘板との間の静電容量を加算した値との減算
値と、前記第２のセンサにおける前記第２の角速度検出
用電極と前記錘板との間の静電容量に前記第３の角速度
検出用電極と前記錘板との間の静電容量を加算した値
と、前記第２のセンサにおける前記第１の角速度検出用
電極と前記錘板との間の静電容量に前記第４の角速度検
出用電極と前記錘板との間の静電容量を加算した値との
減算値とが同一値となる場合には、前記第１のセンサと
前記第２のセンサから等距離にある所定の点を中心にし
た角加速度が作用したと判定すると共に、前記第１及び
第２のセンサにおける前記減算値の符号によって角加速
度の方向を判定し、前記第１のセンサ又は前記第２のセ
ンサの前記減算値の大きさによって角加速度の大きさを
判定するよう構成されてなるものである。

【０００５】かかる構成においては、特に、基本的に同
一の構成を有してなる加速度及び角速度の検出が可能
で、検出出力として静電容量値を出力するいわゆる静電
容量型と称される２つのセンサを所定の配置にして、そ
の２つのセンサの各々の静電容量出力の大小関係、符号
を比較することで加速度、角速度及び角加速度を知るこ
とができるようにしたものである。

【０００６】また、上記発明の課題を解決するため、本
発明に係る移動体基礎情報用マルチセンサは、２つの絶
縁基板の間に、半導体部材からなる錘板がトーションバ
ーを中心に回動及び変位可能に設けられると共に、前記
２つの絶縁基板に配設された電極と前記錘体との間の静
電容量が出力可能に構成されてなる第１のセンサ及び第
２のセンサを、前記第１及び第２のセンサの各々のトー
ションバーが鉛直方向に沿うようにし、かつ、平板状に
形成された部材の平面上において、所定の直線に対し
て、前記各々のトーションバーに直交してセンサの中心
を通る各々の仮想的な線が同一角度をなすように、前記
平板状に形成された部材の平面上に配してなる移動体基
礎情報用マルチセンサであって、前記錘体の中央には、
貫通孔が穿設され、当該貫通孔の内側には、柱状に形成
された支持柱が設けられ、前記支持柱の側面の内、対向
する一組の側面からそれぞれトーションバーが延設され
て、その端部は、前記貫通孔の内壁に接合され、前記支
持柱は、前記２つの絶縁基板の対向方向における厚み
が、前記錘板より大に設定されて、その両端部が前記２
つの絶縁基板に接合される一方、前記２つの絶縁基板の
内、第１の絶縁基板の前記錘板と対向する面には、第１
の加速度検出用電極、第１の角速度検出用電極及び第２
の角速度検出用電極が、前記第１の加速度検出用電極を
中央にして、その左側に前記第１の角速度検出用電極
が、その右側に前記第２の角速度検出用電極が、それぞ
れ位置するように配設され、第２の絶縁基板の前記錘体
と対向する面には、第２の加速度検出用電極、第３の角
速度検出用電極及び第４の角速度検出用電極が、前記第
２の加速度検出用電極を中央にして、その左側に前記第
３の角速度検出用電極が、その右側に前記第４の角速度
検出用電極が、それぞれ位置するように配設され、前記
第１及び第２の加速度検出用電極と前記錘板との間の各
々の静電容量と、前記第１乃至第４の角速度検出用電極
と前記錘体との間の各々の静電容量とを出力可能として
なるものである。

【０００７】かかる構成においては、特に、基本的に同
一の構成を有してなる加速度及び角速度の検出が可能
で、検出出力として静電容量値を出力するいわゆる静電
容量型と称される２つのセンサを、その２つのセンサの
それぞれの静電容量出力を対比して加速度、角速度及び
角加速度の検出が可能となるように、平板状の部材上に
配置してなる点において特徴を有するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１乃至図１４を参照しつつ説明する。なお、以下
に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではな
く、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができる
ものである。最初に、図１の平面図を参照しつつ、この
発明の実施の形態における移動体基礎情報用マルチセン
サの構成について説明する。この移動体基礎情報用マル
チセンサＳは、例えば、車両Ｍの略中央の適宜な位置に
設けられて、その検出出力がエアバック装置等の動作制
御に用いられるものである。移動体基礎情報用マルチセ
ンサＳは、基本的に同一の構成を有してなる２つのセン
サ、すなわち、第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１
を具備し、これら第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５
１を構成する第１のガラス基板１Ａ等（詳細は後述）の
いわゆる板状部材の平面部分が、鉛直方向（図１におい
て紙面表裏方向）に沿うように、かつ、後述するトーシ
ョンバー１２Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）と直交する
方向において、それぞれのｇ−ωセンサ５０，５１の中
心を通る仮想的な直線（図１の点線参照）が互いに直交
するようにして、平板状に形成された部材である基板５
２上に適宜な間隔を隔てて設けられてなるものである
（図１参照）。

【０００９】換言すれば、第１及び第２のｇ−ωセンサ
５０，５１の基板５２上の配置は、基板５２上の中心を
通る直線（図１において一点鎖線で表された直線）イに
対して、第１のｇ−ωセンサ５０の後述するトーション
バー１２Ａ，１３Ａと直交する方向において、第１のｇ
−ωセンサ５０の中心を通る仮想的な直線（図１の点線
参照）がなす角度Θ_１と、第２のｇ−ωセンサ５１の後
述するトーションバー１２Ｂ，１３Ｂと直交する方向に
おいて、第２のｇ−ωセンサ５１の中心を通る仮想的な
直線（図１の点線参照）がなす角度Θ_２とが共に、４５
度に設定されたものとなっている。

【００１０】なお、図１において、Ｕは、車両Ｍの前方
方向の加速度を、Ｕ′は、車両Ｍの後方方向の加速度
を、Ｖは、車両Ｍの左方向の加速度を、Ｖ′は、車両Ｍ
の右方向の加速度を、それぞれ意味するものである。ま
た、ωは、車両Ｍに生ずるロール(roll)、すなわち、車
両Ｍの前後方向に沿い、かつ、基板５２の中央を通るよ
うな仮想的な軸を想定した場合、この軸を中心にした回
動を生ずるような作用であって、換言すれば、角速度を
意味する。さらに、ω′は、車両Ｍに生ずるヨー(ya
w)、すなわち、車両Ｍの回転により生ずるような作用で
あり、換言すれば、角加速度を意味する。

【００１１】図２乃至図４には、第１及び第２のｇ−ω
センサ５０，５１の具体的構成例が示されており、以
下、同図を参照しつつその構成等について説明する。な
お、第１のｇ−ωセンサ５０と第２のｇ−ωセンサ５１
は、基本的に同一の構成を有してなるものであるので、
以下の構成の説明においては、第１のｇ−ωセンサ５０
の構成要素の符号の後に、括弧書きで第２のｇ−ωセン
サ５１の対応する構成要素の符号を示し、第１のｇ−ω
センサ５０の構成の説明を以て第２のｇ−ωセンサ５１
の構成の説明に代えることとする。なお、説明の都合
上、図２に示されたように、第１及び第２のｇ−ωセン
サ５０，５１の横軸方向（同図において紙面左右方向）
をＸ軸とし、第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１の
厚み方向（同図において紙面上下方向）をＺ軸とし、こ
のＸＺ軸に直交する方向の軸をＹ軸と定義する。

【００１２】まず、この第１のｇ−ωセンサ５０（５
１）の全体構成を概括的に述べれば、この第１のｇ−ω
センサ５０（５１）は、２つの絶縁基板としての第１及
び第２のガラス基板１Ａ，２Ａ（１Ｂ，２Ｂ）の間に、
シリコンからなる錘体３Ａ（３Ｂ）、枠体４Ａ（４Ｂ）
等が挟持されるように設けられて、いわば３層構造を形
成してなるものである。そして、この第１のｇ−ωセン
サ５０（５１）は、一般に静電容量型と称され、検出出
力として静電容量が得られるようになっているものであ
る。以下、具体的にその構成を説明すれば、まず、枠体
４Ａ（４Ｂ）は、シリコンを用いて、そのＸＹ平面に現
れる形状がいわゆる枠状に形成されてなるもので、第１
及び第２のガラス基板１Ａ，２Ａ（１Ｂ，２Ｂ）の周縁
部分に接合されるようになっている（図４参照）。そし
て、この枠体４Ａ（４Ｂ）の内側には、錘体３Ａ（３
Ｂ）が、Ｙ軸方向においてやや一方の側部へ偏って配設
されると共に、錘体３Ａ（３Ｂ）と枠体４Ａ（４Ｂ）と
の間に、第１乃至第６の電極接続柱５Ａ〜１０Ａ（５Ｂ
〜１０Ｂ）がＸ軸方向において適宜な間隔を隔てて配設
されている（図２及び図３参照）。

【００１３】錘体３Ａ（３Ｂ）は、全体がシリコンを用
いて平板状に形成されてなるもので、後述するようにそ
の中央に設けられた支持柱１１Ａ（１１Ｂ）及びトーシ
ョンバー１２Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）を介して第
１及び第２のガラス基板１Ａ，２Ａ（１Ｂ，２Ｂ）の間
において、トーションバー１２Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１
３Ｂ）を中心にした回動等（詳細は後述）が可能に設け
られたものとなっている。この錘体３Ａ（３Ｂ）は、Ｚ
軸方向の厚みが、先の枠体４Ａ（４Ｂ）に比してやや小
さく設定されたものとなっており、第１及び第２のガラ
ス基板１Ａ，２Ａ（１Ｂ，２Ｂ）との間に、間隙が生ず
るようになっている（図４参照）。

【００１４】この錘体３Ａ（３Ｂ）の中央には、支持柱
１１Ａ（１１Ｂ）及びトーションバー１２Ａ，１３Ａ
（１２Ｂ，１３Ｂ）が錘体３Ａ（３Ｂ）に対して一体に
設けられている。すなわち、錘体３Ａ（３Ｂ）の中央に
は、支持柱１１Ａ（１１Ｂ）及びトーションバー１２
Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）を設けるために、適宜な
大きさの貫通孔１４Ａ（１４Ｂ）が穿設されており、こ
の貫通孔１４Ａ（１４Ｂ）の略中央に、柱状に形成され
た支持柱１１Ａ（１１Ｂ）が設けられている（図２乃至
図４参照）。この支持柱１１Ａ（１１Ｂ）は、Ｚ軸方向
の厚みが、先の枠体４Ａ（４Ｂ）のそれと同一に設定さ
れたものとなっており、Ｚ軸方向の両端面は、それぞれ
第１及び第２のガラス基板１Ａ，２Ａ（１Ｂ，２Ｂ）に
接合されるようになっている（図４参照）。

【００１５】そして、支持柱１１Ａ（１１Ｂ）の対向す
る一組の側面部分からトーションバー１２Ａ，１３Ａ
（１２Ｂ，１３Ｂ）が延設されて、その端部が錘体３Ａ
（３Ｂ）に一体となるように接合されている（図２及び
図３参照）。すなわち、この発明の実施の形態において
は、支持柱１１Ａ（１１Ｂ）の４つの側面の内、Ｙ軸方
向で対向する一組の側面の中央からトーションバー１２
Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）がＹ軸方向に延設されて
いる（図３参照）。トーションバー１２Ａ，１３Ａ（１
２Ｂ，１３Ｂ）は、そのＸＺ平面における断面形状が、
矩形状に形成されてなるもので、より具体的には、この
トーションバー１２Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）は、
Ｚ軸方向の長さに比してＸ軸方向が細幅に設定されたも
のとなっており、また、Ｚ軸方向は、錘体３Ａ（３Ｂ）
のＺ軸方向の厚みと同一となっている（図４参照）。そ
して、このトーションバー１２Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１
３Ｂ）の両端部は、貫通孔１４Ａ（１４Ｂ）の内壁に接
合されるようにして錘体３Ａ（３Ｂ）と一体に形成され
たものとなっている（図２参照）。このような構造によ
って、錘体３Ａ（３Ｂ）は、トーションバー１２Ａ，１
３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）を中心に後述するように回動可
能とされ、また、Ｚ軸方向に変位可能となっている。

【００１６】錘体３Ａ（３Ｂ）のＹ軸方向の一方の側部
と枠体４Ａ（４Ｂ）との間には、シリコンからなる第１
乃至第６の電極接続柱５Ａ〜１０Ａ（５Ｂ〜１０Ｂ）が
設けられている（図２及び図３参照）。この第１乃至第
６の電極接続柱５Ａ〜１０Ａ（５Ｂ〜１０Ｂ）は、柱状
に形成されてなるもので、そのＺ軸方向の厚みは、先の
枠体４Ａ（４Ｂ）のそれと略同一に設定されたものとな
っている。第１乃至第６の電極接続柱５Ａ〜１０Ａ（５
Ｂ〜１０Ｂ）は、そのＺ軸方向の端面が、後述する第１
乃至第６の引き出し片２０ａ〜２０ｆ（２１ａ〜２１
ｆ）と接合される位置であって、かつ、端面の略中央に
第１及び第２のガラス基板１Ａ，２Ａ（１Ｂ，２Ｂ）に
設けられたそれぞれ対応する第１乃至第６の配線接続孔
１５ａ〜１５ｆ（１６ａ〜１６ｆ）が位置するように配
設されている。

【００１７】一方、第１及び第２のガラス基板１Ａ，２
Ａ（１Ｂ，２Ｂ）は、そのＸＹ平面における外形、寸法
が枠体４Ａ（４Ｂ）のそれと略同一に形成されており、
錘体３Ａ（３Ｂ）と対向する面には、次述するように電
極が形成されたものとなっている。すなわち、第１のガ
ラス基板１Ａ（１Ｂ）においては、錘体３Ａ（３Ｂ）と
対向する面側に、導電性部材（例えばＩＴＯ等）を用い
て外形形状が矩形状に形成されてなる第１の加速度検出
用電極１７Ａ（１７Ｂ）が略中央に配され、その両側
に、第１の加速度検出用電極１７Ａ（１７Ｂ）と適宜な
間隙を隔てて、導電性部材（例えばＩＴＯ等）を用いて
矩形状に形成されてなる第１及び第２の角速度検出用電
極１８Ａ，１９Ａ（１８Ｂ，１９Ｂ）がそれぞれ配設さ
れている（図２及び図４参照）。なお、これら電極の形
成には、例えば、真空蒸着等の公知・周知の製造技術が
適用できる。第１の加速度検出用電極１７Ａ（１７Ｂ）
は、第１及び第２の角速度検出用電極１８Ａ，１９Ａ
（１８Ｂ，１９Ｂ）に比して、その大きさが大となって
おり、その中央部分は、少なくとも先の支持柱１１Ａ
（１１Ｂ）の端面との接触が回避されるように矩形状に
切り欠かれたものとなっている（図２参照）。

【００１８】そして、第１の加速度検出用電極１７Ａ
（１７Ｂ）と、この第１の加速度検出用電極１７Ａ（１
７Ｂ）と対向する錘体３Ａ（３Ｂ）の部位とでいわゆる
平行板コンデンサＣ1が、また、第１の角速度検出用電
極１８Ａ（１８Ｂと、この第１の角加速度検出用電極１
８Ａ（１８Ｂ）と対向する錘体３Ａ（３Ｂ）の部位とで
いわゆる平行板コンデンサＣ1aが、さらに、第２の角速
度検出用電極１９Ａ（１９Ｂ）と、この第２の角速度検
出用電極１９Ａ（１９Ｂ）と対向する錘体３Ａ（３Ｂ）
の部位とでいわゆる平行板コンデンサＣ1bが、それぞれ
形成されるようになっている。

【００１９】また、第１のガラス基板１Ａ（１Ｂ）に
は、先の第１乃至第６の電極接続柱５Ａ〜１０Ａ（５Ｂ
〜１０Ｂ）と対向する位置に、それぞれ第１乃至第６の
配線接続孔１５ａ〜１５ｆ（１６ａ〜１６ｆ）が穿設さ
れている（図２参照）。そして、第２の配線接続孔１５
ｂ（１６ｂ）側に位置する先の第１の角速度検出電極１
８Ａ（１８Ｂ）の端部からは、導電性部材からなる第２
の引き出し片２０ｂ（２１ｂ）が、第２の配線接続孔１
５ｂ（１６ｂ）の開口部分の際まで形成されている（図
２参照）。また、第４の配線接続孔１５ｄ（１６ｄ）側
に位置する先の第１の加速度検出用電極１７Ａ（１７
Ｂ）の縁からは、導電性部材からなる第４の引き出し片
２０ｄ（２１ｄ）が、第４の配線接続孔１５ｄ（１６
ｄ）の開口部分の際まで形成されている（図２参照）。
さらに、第６の配線接続孔１５ｆ（１６ｆ）側に位置す
る先の第２の角速度検出用電極１９Ａ（１９Ｂ）の端部
からは、導電性部材からなる第６の引き出し片２０ｆ
（２１ｆ）が、第６の配線接続孔１５ｆ（１６ｆ）の開
口部分の際まで形成されている（図２参照）。またさら
に、第１のガラス基板１Ａ（１Ｂ）には、先の支持柱１
１Ａ（１１Ｂ）の端面が接合される位置に、第７の配線
接続孔１５ｇ（１６ｇ）が穿設されている。

【００２０】これら、第１乃至第７の配線接続孔１５ａ
〜１５ｇ（１６ａ〜１６ｇ）には、金属材が充填され
て、それぞれ第１乃至第６の電極接続柱５Ａ〜１０Ａ
（５Ｂ〜１０Ｂ）並びに支持柱１１Ａ（１１Ｂ）との間
に、いわゆるオーミックコンタクトが生ずるようにして
ある。そして、金属材充填の際には、図示されないリー
ド線が、その一部が外部へ出るように第１乃至第７の配
線接続孔１５ａ〜１５ｇ（１６ａ〜１６ｇ）へ埋め込ま
れるようになっており、このリード線によって、第１の
加速度検出用電極１７Ａ（１７Ｂ）並びに第１及び第２
の角速度検出用電極１８Ａ，１９Ａ（１８Ｂ，１９Ｂ）
は外部の回路との接続が可能とされている。また、後述
する第２のガラス基板２Ａ（２Ｂ）の第２の加速度検出
用電極２２Ａ（２２Ｂ）並びに第３及び第４の角速度検
出用電極２３Ａ，２４Ａ（２３Ｂ，２４Ｂ）も、同様に
外部の回路との接続が可能となっている。

【００２１】第２のガラス基板２Ａ（２Ｂ）において
は、錘体３Ａ（３Ｂ）と対向する面に、先の第１の加速
度検出用電極１７Ａ（１７Ｂ）並びに第１及び第２の角
速度検出用電極１８Ａ，１９Ａ（１８Ｂ，１９Ｂ）と同
一形状寸法を有してなる導電性部材（例えばＩＴＯ等）
からなる第２の加速度検出用電極２２Ａ（２２Ｂ）並び
に第３及び第４の角速度検出用電極２３Ａ，２４Ａ（２
３Ｂ，２４Ｂ）が配設されている（図２参照）。なお、
これら電極の形成には、例えば、真空蒸着等の公知・周
知の製造技術を適用することができる。そして、第２の
加速度検出用電極２２Ａ（２２Ｂ）と、この第２の加速
度検出用電極２２Ａ（２２Ｂ）と対向する錘体３Ａ（３
Ｂ）の部位とでいわゆる平行板コンデンサＣ2が、ま
た、第３の角速度検出用電極２３Ａ（２３Ｂ）と、この
第３の角速度検出用電極２３Ａ（２３Ｂ）と対向する錘
体３Ａ（３Ｂ）の部位とでいわゆる平行板コンデンサＣ
2aが、さらに、第４の角速度検出用電極２４Ａ（２４
Ｂ）と、この第４の角速度検出用電極２４Ａ（２４Ｂ）
と対向する錘体３Ａ（３Ｂ）の部位とでいわゆる平行板
コンデンサＣ2bが、それぞれ形成されるようになってい
る。

【００２２】また、第１の電極接続柱５Ａ（５Ｂ）側に
位置する第３の角速度検出用電極２３Ａ（２３Ｂ）の端
部からは、導電性部材からなる第１の引き出し片２０ａ
（２１ａ）が、第１の電極接続柱５Ａ（５Ｂ）の端面に
対向する位置まで形成されている（図２参照）。また、
第３の電極接続柱７Ａ（７Ｂ）側に位置する第２の加速
度検出用電極２２Ａ（２２Ｂ）の縁からは、導電性部材
からなる第３の引き出し片２０ｃ（２１ｃ）が、第３の
電極接続柱７Ａ（７Ｂ）の端面に対向する位置まで形成
されている（図２参照）。さらに、第５の電極接続柱９
Ａ（９Ｂ）側に位置する第４の角速度検出用電極２４Ａ
（２４Ｂ）の端部からは、導電性部材からなる第５の引
き出し片２０ｅ（２１ｅ）が、第５の電極接続柱９Ａ
（９Ｂ）の端面に対向する位置まで形成されている（図
２参照）。

【００２３】ここで、上述した構成における第１及び第
２のｇ−ωセンサ５０，５１の図１に示された配置につ
いて、再度説明すれば、まず、基板５２に対する第１及
び第２のｇ−ωセンサ５０，５１のそれぞれの取り付け
は、基本的に同一である。すなわち、第１及び第２のｇ
−ωセンサ５０，５１は、それぞれのトーションバー１
２Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）が基板５２に対して垂
直となるように基板５２に取着されると共に、第１のｇ
−ωセンサ５０の中心を通り、かつ、トーションバー１
２Ａ，１３Ａに直交する仮想的な線と、第２のｇ−ωセ
ンサ５１の中心を通り、かつ、トーションバー１２Ｂ，
１３Ｂに直交する仮想的な線とが直交するように基板５
２に取着されたものとなっている。上述した構成を有し
てなる第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１は、いわ
ゆる公知・周知のマイクロマシニング製造技術により製
造するのが好適である。

【００２４】次に、かかる構成における第１のｇ−ωセ
ンサ５０または、第２のｇ−ωセンサ５１を単独で用い
た場合の動作について説明する。最初に、加速度が作用
した場合について説明する。加速度の検出にあたって
は、例えば、図５に示されたように、第４の配線接続孔
１５ｄ（１６ｄ）に設けられたリード線（図示せず）を
介して第１の加速度検出用電極１７Ａ（１７Ｂ）を、ま
た、第３の配線接続孔１５ｃ（１６ｃ）に設けられたリ
ード線（図示せず）を介して第２の加速度検出用電極２
２Ａ（２２Ｂ）を、それぞれ外部に設けられた演算装置
３０へ接続する一方、第７の配線接続孔１５ｇ（１６
ｇ）に設けられたリード線（図示せず）を介して、錘体
３Ａ（３Ｂ）をアースに接続する。これにより、演算装
置３０へは、平行板コンデンサＣ1の静電容量と、平行
板コンデンサＣ2の静電容量とが、それぞれ入力される
こととなる。ここで、演算装置３０は、平行板コンデン
サＣ1，Ｃ2の各々の静電容量を基に、後述するような演
算を行い、その演算結果に応じた電圧信号を出力するよ
うになっているもので、このような機能を有する演算装
置３０は、例えば、いわゆるＣＰＵを用いることで簡易
に実現されるもので、公知・周知のものである。

【００２５】加速度ｇが作用する前の平衡状態におい
て、第１のガラス基板１Ａ（１Ｂ）上の第１の加速度検
出用電極１７Ａ（１７Ｂ）と錘体３Ａ（３Ｂ）との距離
及び、第２のガラス基板２Ａ（２Ｂ）上の第２の加速度
検出用電極２２Ａ（２２Ｂ）と錘体３Ａ（３Ｂ）との距
離は共に等しく、これをｄ_０とする（図５参照）。ま
た、図５に示されたように、加速度ｇが第１のガラス基
板１Ａ（１Ｂ）から第２のガラス基板２Ａ（２Ｂ）へ向
かう方向で作用したと仮定し、その際、錘体３Ａ（３
Ｂ）が先の平衡状態の位置から変位する距離をδとする
と（図５の点線部分参照）、このいわば変位量δは、下
記する式１により求められる。

【００２６】 δ＝Ｆ・ｌ^３／（２４Ｅ・Ｉ）＝ｍ・ｇ・ｌ^３／（２Ｅ・ｂ・ｄ^３）・・・（式１ ）

【００２７】ここで、ｌは、トーションバー１２Ａ，１
３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）の長さ（図３参照）であり、Ｅ
は、ヤング率であり、Ｉは、トーションバー１２Ａ，１
３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）の断面２次モーメントであり、
ｂは、トーションバー１２Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１３
Ｂ）の幅であり（図４参照）、ｄは、トーションバー１
２Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）の高さ（Ｚ軸方向の厚
み）であり（図４参照）、Ｆは、重さｍの物体に加速度
ｇが作用した際に、当該物体にかかる力である。なお、
この演算式は、いわゆる「はり」の撓みを求める際に用
いられる公知・周知のものである。上述の式からは、変
位量δは、加速度ｇに比例するものであるということが
できる。

【００２８】一方、いわゆる平行板コンデンサＣ1，Ｃ2
に加速度ｇが作用したことにより、いわゆる電極間隔、
すなわち、第１の加速度検出用電極１７Ａ（１７Ｂ）と
錘体３Ａ（３Ｂ）の間隔、第２の加速度検出用電極２２
Ａ（２２Ｂ）と錘体３Ａ（３Ｂ）の間隔が変化した場合
の静電容量は、下記する基本式に基づいて求められる。

【００２９】Ｃg＝Ｃ_０｛ｄ_０／（ｄ_０−δ）｝または
Ｃg＝Ｃ_０｛ｄ_０／（ｄ_０＋δ）｝として求められる。

【００３０】さらに、この２つの式は、先のδを表す式
１を用いて次のように書き表すことができる。

【００３１】 Ｃg≒Ｃ_０｛１±ｍ・ｌ^３・ｇ／（２Ｅ・ｂ・ｄ^３・ｄ_０）｝・・・（式２）

【００３２】ここで、Ｃ_０は、加速度ｇ作用前の初期静
電容量で、平行板コンデンサＣ1，Ｃ2いずれも等しいも
のとする。より具体的には、例えば、図５に示されたよ
うに加速度ｇが作用した場合において、平行板コンデン
サＣ1におけるいわゆる電極間隔は、小さくなっている
ので、静電容量をＣ1gとすれば、次の式３のように表さ
れる。

【００３３】 Ｃ1g＝Ｃ_０｛ｄ_０／（ｄ_０−δ）｝≒Ｃ_０｛１＋ｍ・ｌ^３・ｇ／（２Ｅ・ｂ・ｄ^３・ ｄ_０）｝・・・（式３）

【００３４】また、図５の場合、平行板コンデンサＣ2
においては、静電容量をＣ2gとすれば、いわゆる電極間
隔が大きくなっているので、Ｃ2gは次の式４のように表
される。

【００３５】 Ｃ2g＝Ｃ_０｛ｄ_０／（ｄ_０＋δ）｝≒Ｃ_０｛１−ｍ・ｌ^３・ｇ／（２Ｅ・ｂ・ｄ^３・ ｄ_０）｝・・・（式４）

【００３６】このＣ1g及びＣ2gの式は、初期容量Ｃ_０に
対して、いわゆる電極間隔の変化に対応する容量変化分
｛ｍ・ｌ^３・ｇ／（２Ｅ・ｂ・ｄ^３・ｄ_０）｝Ｃ_０が、いわ
ゆる電極間隔が小さくなった場合には加算され、いわゆ
る電極間隔が大きくなった場合には、減算されるものと
なっている。そして、容量変化分を表す上記文字式から
明らかなように、容量変化分は、加速度ｇに比例するも
のとなっている。また、先の変位量δの式で述べたよう
に、変位量δは、加速度ｇに比例する関係となっている
ため、容量変化分は、変位量δと比例関係にあるという
こともできる。

【００３７】したがって、容量変化分を知ることで、加
速度ｇの大きさを知ることができることとなる。実際に
は、演算装置３０においては、それぞれのコンデンサＣ
1，Ｃ2の容量変化分の差（Ｃ2g−Ｃ1g）が算出される。
図５に示されたように、錘体３Ａ（３Ｂ）が第１のガラ
ス基板１Ａ（１Ｂ）側へ変位した場合には、Ｃ1g＞Ｃ2g
となるため、（Ｃ2g−Ｃ1g）の演算値は、負の値とな
る。これに対して、錘体３Ａ（３Ｂ）が第２のガラス基
板２Ａ（２Ｂ）側へ変位した場合には、Ｃ1g＜Ｃ2gとな
るため、（Ｃ2g−Ｃ1g）の演算値は、正の値となる。し
たがって、変位量δの絶対値が同じであっても、その符
号により加速度ｇの方向を知ることができることとな
る。演算装置３０は、（Ｃ2g−Ｃ1g）の演算値に対応し
た大きさの電圧信号Ｖoutが出力されるようになってい
る。すなわち、この電圧信号Ｖoutは、（Ｃ2g−Ｃ1g）
の符号をも考慮したものとなっており、（Ｃ2g−Ｃ1g）
の絶対値が同一であっても、（Ｃ2g−Ｃ1g）の演算値が
正の符号の場合と、負の符号の場合とでは、異なる電圧
値が予め設定されており、出力されるようになってい
る。それ故、電圧信号Ｖoutは、加速度ｇの大きさと方
向を示すものとなる。

【００３８】次に、角加速度の検出について図６を参照
しつつ説明する。最初に、図６に示されたように、トー
ションバー１２Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）を中心
に、第１の角速度検出電極１８Ａ（１８Ｂ）と錘体３Ａ
（３Ｂ）との間隔及び第４の角速度検出用電極２４Ａ
（２４Ｂ）と錘体３Ａ（３Ｂ）との間隔が狭くなり、第
２の角速度検出用電極１９Ａ（１９Ｂ）と錘体３Ａ（３
Ｂ）との間隔及び第３の角速度検出用電極２３Ａ（２３
Ｂ）と錘体３Ａ（３Ｂ）との間隔が拡がるような角加速
度（dω／dt）が作用したと仮定し、この場合の錘体３
Ａ（３Ｂ）の水平状態からの傾き角をαとする。これに
より、平行板コンデンサＣ1a，Ｃ2bの静電容量は増加す
る一方、平行板コンデンサＣ1b，Ｃ2aの静電容量は減少
することとなる。したがって、この平行板コンデンサＣ
1a，Ｃ1b，Ｃ2a，Ｃ2bの静電容量の変化量を知ること
で、角加速度を知ることができる。以下、角加速度の作
用によるトーションバー１２Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１３
Ｂ）を中心にした錘体３Ａ（３Ｂ）の回動と静電容量と
の関係について定量的に説明する。

【００３９】まず、錘体３Ａ（３Ｂ）に角加速度（dω
／dt）が作用したことにより、錘体３Ａ（３Ｂ）に生ず
るトルクＴは、次式５により求められる。

【００４０】 Ｔ＝Ｊ（dω／dt）＝ｍ（Ｌ^２−Ｄ^２）（dω／dt）／１２・・・（式５）

【００４１】ここで、Ｊは、錘体３Ａ（３Ｂ）の慣性モ
ーメントであり、ωは、角速度であり、ｍは、錘体３Ａ
（３Ｂ）の重さであり、Ｌは、錘体３Ａ（３Ｂ）の横の
長さ（図３参照）であり、Ｄは、錘体３Ａ（３Ｂ）の縦
の長さ（図３参照）である。

【００４２】一方、トーションバー１２Ａ，１３Ａ（１
２Ｂ，１３Ｂ）を中心にねじり角αだけ錘体３Ａ（３
Ｂ）が回動したことにより、トーションバー１２Ａ，１
３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）に生ずるねじりモーメントＭt
は、次式６のように表される。

【００４３】 Ｍt＝Ｇ・Ｉp・α／ｌ＝Ｇ・ｂ・ｄ（ｂ^２＋ｄ^２）α／（１２・ｌ）・・・（式６ ）

【００４４】ここで、Ｇは、トーションバー１２Ａ，１
３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）のせん断係数であり、Ｉpは、
トーションバー１２Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）の断
面２次極モーメントであり、ｂは、トーションバー１２
Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）の幅であり、ｄは、トー
ションバー１２Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）の高さ
（Ｚ軸方向の厚み）であり、ｌは、トーションバー１２
Ａ，１３Ａ（１２Ｂ，１３Ｂ）の長さである（図４参
照）。この式をねじり角αの式に書き換えると次の式７
のように表される。

【００４５】 α＝Ｍt・ｌ／（Ｇ・Ｉp）・・・（式７）

【００４６】そして、ねじりモーメントＭtと先のトル
クＴとが釣り合うところで、錘体３Ａ（３Ｂ）が静止
し、ねじり角αが定まることを考慮して、このαの式の
Ｍtを先のＴの式で置き換えて、書き改めると次式８を
得ることができる。

【００４７】 α＝Ｊ・ｌ（dω／dt）／（Ｇ・Ｉp）＝ｍ・ｌ（Ｌ^２−Ｄ^２）（dω／dt）／｛Ｇ・ ｂ・ｄ（ｂ^２＋ｄ^２）｝・・・（式８）

【００４８】一方、平行板コンデンサＣ1a，Ｃ1b，Ｃ2
a，Ｃ2bのいわゆる電極間隔の変化による各々の静電容
量Ｃω′は、下記する基本式９により求めることができ
る。

【００４９】 Ｃω′≒Ｃ_０｛ｄ_０／（ｄ_０−ｒ・tanα）｝または、Ｃω′≒Ｃ_０｛ｄ_０／（ ｄ_０＋ｒ・tanα）｝・・・（式９）

【００５０】ここで、ｒは、錘体３Ａ（３Ｂ）の横の長
さＬの１／２を意味するものである。さらに、これらの
式は、中括弧の中の分数を計算して近似式に置き換える
ことで次の式１０のように整理することができる。

【００５１】 Ｃω′≒Ｃ_０（１±ｒ・tanα／ｄ_０）・・・（式１０）

【００５２】そして、ねじり角αが充分小さいため、ta
nα≒αが成立するとして、先に示されたαについての
式８を用いて整理すると次式１１のように表される。

【００５３】 Ｃω′≒Ｃ_０［１±｛ｍ・ｌ（Ｌ^２−Ｄ^２）（dω／dt）｝／｛Ｇ・ｂ・ｄ（ｂ^２ ＋ｄ^２）ｄ_０｝］・・・（式１１）

【００５４】この式は、初期容量Ｃ_０に対して、いわゆ
る電極間隔の変化に対応する容量変化分［｛ｍ・ｌ（Ｌ
^２−Ｄ^２）（dω／dt）｝／｛Ｇ・ｂ・ｄ（ｂ^２＋ｄ^２）
ｄ_０｝］Ｃ_０が、いわゆる電極間隔が小さくなった場合
には加算され、いわゆる電極間隔が大きくなった場合に
は、減算されるものとなっている。そして、この容量変
化分を表す上記文字式から明らかなように、容量変化分
は、角加速度（dω／dt）に比例するものとなってい
る。また、先のねじり角αの式で述べたように、ねじり
角αは、角加速度（dω／dt）に比例する関係となって
いるため、容量変化分は、ねじり角αと比例関係にある
ということもできる。

【００５５】したがって、容量変化分を知ることで、角
加速度の大きさを知ることができることとなる。実際に
は、図６に示されたように、第１の角速度検出用電極１
８Ａ（１８Ｂ）と第４の角速度検出用電極２４Ａ（２４
Ｂ）とを接続して演算装置３０の一つの入力端子に接続
し、第２の角速度検出用電極１９Ａ（１９Ｂ）と第３の
角速度検出用電極２３Ａ（２３Ｂ）とを接続して演算装
置３０の他の入力端子に接続し、錘体３Ａ（３Ｂ）は、
アースに接続する。換言すれば、錘体３Ａ（３Ｂ）の回
動により、容量変化が同じとなる平行板コンデンサ同士
を並列接続した状態とする。すなわち、平行板コンデン
サＣ1aと平行板コンデンサＣ2bとが並列接続された状態
とされ、これら２つのコンデンサの総容量が演算装置３
０に入力されることとなる。また、平行板コンデンサＣ
1bと平行板コンデンサＣ2aとが並列接続された状態とさ
れ、これら２つのコンデンサの総容量が演算装置３０に
入力されることとなる。

【００５６】ここで、角加速度が作用した際における平
行板コンデンサＣ1aの静電容量と平行板コンデンサＣ2b
の静電容量の和をＣ_１ω′とし、平行板コンデンサＣ1b
の静電容量と平行板コンデンサＣ2aの静電容量の和をＣ
_２ω′とすると、演算装置３０においては、（Ｃ_２ω′
−Ｃ_１ω′）が演算されるようになっている。すなわ
ち、先の加速度の場合と同様に、容量変化分の差が算出
されることとなる。この場合、各平行板コンデンサＣ1
ａ，Ｃ1b，Ｃ2a，Ｃ2bにおける静電容量の変化分の絶対
値が同一であると仮定し、これをΔＣ_ω′と表すとする
と、図６において点線で示されたように錘体３Ａ（３
Ｂ）が回動した場合、（Ｃ_２ω′−Ｃ _１ω′）＝（−２
ΔＣ_ω′−２ΔＣ_ω′）＝−４ΔＣ_ω′と、負の値とな
る。なお、ここで、ΔＣ_ω′は、先の式１１を基に、Δ
Ｃ_ω′＝｛ｍ・ｌ（Ｌ^２−Ｄ^２）（dω／dt）｝／｛Ｇ・
ｂ・ｄ（ｂ^２＋ｄ^２）ｄ_０｝Ｃ_０と表されるものであ
る。

【００５７】これに対して、錘体３Ａ（３Ｂ）が、図６
に示されたとは逆方向に回動するような角加速度が作用
した場合には、上述したのとは逆に、平行板コンデンサ
Ｃ1b，Ｃ2aの静電容量が増加し、平行板コンデンサＣ1
ａ，Ｃ2bの静電容量は減少することとなる。したがっ
て、（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）の演算値は、４ΔＣ_ω′と
なり、先の場合とは符号が異なることとなる。したがっ
て、（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）の演算値の大きさによっ
て、角加速度の大きさを知ることができ、また、符号に
よって角加速度の方向を知ることができる。演算装置３
０においては、予め定められた（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）
の大きさ及び符号と、電圧信号Ｖout_ω′の大きさとの
対応関係に応じて、（Ｃ_２ω′−Ｃ _１ω′）の演算結果
に応じて、電圧信号Ｖout_ω′が出力されるようになっ
ている。

【００５８】次に、角速度の検出について説明する。ま
ず、第１のｇ−ωセンサ５０を例に採って説明するが、
第２のｇ−ωセンサ５１の場合にも同様である。図７に
は、第１のｇ−ωセンサ５０が図１に示されたように配
設された状態において、それを更にモデル化したものが
示されており、以下、同図を参照しつつ説明する。最初
に、第１のｇ−ωセンサ５０が基板５２に取着された状
態において、仮想的な回転軸（図７の二点鎖線）を中心
に、例えば、図７の仮想的な回転軸の手前側（回転軸の
矢印のある端部と反対側）から軸を見ていわゆる時計回
り方向に角速度ωが作用したとする。

【００５９】錘体３Ａ（３Ｂ）の中心点をＯとして、こ
の中心点Ｏと仮想的な回転軸との距離をＲとする。ま
た、錘体３Ａ（３Ｂ）は、中心点Ｏから距離ｒ離れた箇
所に重さｍの重心があるものとモデル化できると仮定す
る。かかる前提の下、角速度ωが作用したことにより、
錘体３Ａ（３Ｂ）は、角速度ωが作用する前のいわば平
衡状態における位置（図７においては点線で表示された
位置）から時計回り方向へねじり角度αだけ回動したと
する（図７においては実線で表された位置）。かかる状
態において、錘体３Ａ（３Ｂ）の一方の端の重心におい
て、すなわち、図７において左端の重心においては、先
の仮想的な回転軸に対して直交する方向であって、か
つ、その仮想的な回転軸から離間する方向に遠心力Ｆ_１
が作用する（図７参照）。また、錘体３Ａ（３Ｂ）の他
方の端の重心において、すなわち、図７において右端の
重心においては、先の仮想的な回転軸に対して直交する
方向であって、かつ、その仮想的な回転軸から離間する
方向に遠心力Ｆ_２が作用する（図７参照）。これら遠心
力Ｆ1，Ｆ2は、それぞれ下記する式１２，１３で表すこ
とができる。

【００６０】 Ｆ_１＝ｍ・ω^２（Ｒ＋ｒ・sinΘ）・・・（式１２）

【００６１】 Ｆ_２＝ｍ・ω^２（Ｒ−ｒ・sinΘ）・・・（式１３）

【００６２】ここで、ｍは、錘体３Ａ（３Ｂ）の重さで
あり、ωは、角速度であり、ｒは、錘体３Ａ（３Ｂ）の
横の長さＬの１／２の長さであり、Θは、先の仮想的な
回転軸に平行し、かつ、錘体３Ａ（３Ｂ）の中心点Ｏを
通る仮想中心線（図７において一点鎖線表示）と錘体３
Ａ（３Ｂ）の横方向の軸線とのなす角度である（図７参
照）。このような力が作用することで、錘体３Ａ（３
Ｂ）には次式１４により表されるような回転モーメント
Ｍが生じ、

【００６３】 Ｍ＝（Ｆ_１′−Ｆ_２′）ｒ＝（Ｆ_１−Ｆ_２）ｒ・cosΘ＝２ｒ^２・ｍ・ω^２・sinΘ cosΘ・・・（式１４）

【００６４】ここで、Ｆ_１′，Ｆ_２′は、錘体３Ａ（３
Ｂ）の横軸方向に対して直交方向の遠心力Ｆ_１，Ｆ_２の
成分である（図７参照）。

【００６５】一方、トーションバー１２Ａ，１３Ａ（１
２Ｂ，１３Ｂ）には、ねじりモーメントＭtが生ずる
が、これは、先の式６により求められる。

【００６６】すなわち、Ｍt＝Ｇ・Ｉp・α／ｌ＝Ｇ・ｂ・ｄ
（ｂ^２＋ｄ^２）α／（１２・ｌ）となる。

【００６７】そして、錘体３Ａ（３Ｂ）は、このねじり
モーメントＭtと先の回転モーメントＭとが釣り合った
ところで静止し、角速度が作用する前の位置を基準とし
て角度αだけ回動することとなる。したがって、式１４
＝式６としてねじり角αの式に書き改めると、次の式１
５を得ることができる。なお、この際、式１４における
角度Θは、角速度が作用する前の平衡状態において、錘
体３Ａ（３Ｂ）の横軸（図３において長さＬをなす軸方
向）と、仮想中心線（図７において一点鎖線表示）との
なす角度であり、先に図１を参照しつつ説明した第１及
び第２のｇ−ωセンサ５０，５１の配置により、Θ＝４
５°とされ、式１４におけるsinΘcosΘは、sinΘcosΘ
＝１／２となる。

【００６８】 α＝１２ｌ・ｍ・ｒ^２・ω^２／｛Ｇ・b・d（ｂ^２＋ｄ^２）｝・・・（式１５）

【００６９】したがって、ねじり角αは、角速度と比例
関係にあると言うことができる。一方、角速度が作用し
たことに起因する錘体３Ａ（３Ｂ）の回動による平行板
コンデンサＣ1a，Ｃ1b，Ｃ2a，Ｃ2bの容量Ｃωは、先の
式１０を用いて求めることができる。そして、ねじり角
αが充分小さいため、tanα≒αが成立するとして、先
に示されたαについての式１５を用いて整理すると次式
１６のように表される。

【００７０】 Ｃω≒Ｃ_０｛（ｄ_０／（ｄ_０−ｒ・α）｝＝Ｃ_０｛１±（１２ｍ・ｌ・ｒ^３・ω^２ ）／（Ｇ・ｂ・ｄ（ｂ^２＋ｄ^２）ｄ_０）｝・・・（式１６）

【００７１】この式は、初期容量Ｃ_０に対して、いわゆ
る電極間隔の変化に対応する容量変化分｛（１２ｍ・ｌ・
ｒ^３・ω^２）／（Ｇ・ｂ・ｄ（ｂ^２＋ｄ^２）ｄ_０）｝Ｃ_０
が、いわゆる電極間隔が小さくなった場合には加算さ
れ、いわゆる電極間隔が大きくなった場合には、減算さ
れるものとなっている。そして、この容量変化分を表す
上記文字式から明らかなように、容量変化分は、角速度
ωに比例するものとなっている。また、先のねじり角α
を求める式１５で述べたように、ねじり角αは、角速度
ωに比例する関係となっているため、容量変化分は、ね
じり角αと比例関係にあるということもできる。したが
って、容量変化分を知ることで、角速度の大きさを知る
ことができることとなる。

【００７２】実際には、先の角加速度の場合と同様に各
電極の配線が行われる。すなわち、図６に示されたと同
様に、第１の角速度検出電極１８Ａ（１８Ｂ）と第４の
角速度検出用電極２４Ａ（２４Ｂ）とを接続して演算装
置３０の一つの入力端子に接続し、第２の角速度検出用
電極１９Ａ（１９Ｂ）と第３の角速度検出用電極２３Ａ
（２３Ｂ）とを接続して演算装置３０の他の入力端子に
接続し、錘体３Ａ（３Ｂ）は、アースに接続する。換言
すれば、錘体３Ａ（３Ｂ）の回動により、容量変化が同
じとなる平行板コンデンサ同士を並列接続した状態とす
る。すなわち、平行板コンデンサＣ1aと平行板コンデン
サＣ2bとが並列接続された状態とされ、これら２つのコ
ンデンサの総容量が演算装置３０に入力されることとな
る。また、平行板コンデンサＣ1bと平行板コンデンサＣ
2aとが並列接続された状態とされ、これら２つのコンデ
ンサの総容量が演算装置３０に入力されることとなる。

【００７３】ここで、角速度が作用した際における平行
板コンデンサＣ1aの静電容量と平行板コンデンサＣ2bの
静電容量の和をＣ_１ωとし、平行板コンデンサＣ1bの静
電容量と平行板コンデンサＣ2aの静電容量の和をＣ_２ω
とすると、演算装置３０においては、（Ｃ_２ω−
Ｃ_１ω）が演算されるようになっている。すなわち、先
の角加速度の場合と同様に、容量変化分の差が算出され
ることとなる。この場合、各平行板コンデンサＣ1ａ，
Ｃ1b，Ｃ2a，Ｃ2bにおける静電容量の変化分の絶対値が
同一であると仮定し、これをΔＣ_ωと表すとすると、錘
体３Ａ（３Ｂ）の回動により、平行板コンデンサＣ1
ａ，Ｃ2bの容量が増加し、平行板コンデンサＣ1b，Ｃ2a
の容量が減少する場合には、（Ｃ_２ω−Ｃ_１ω）＝（−
２ΔＣ_ω−２ΔＣ_ω）＝−４ΔＣ_ωと、負の値となる。
なお、ここで、ΔＣ_ωは、先の式１６を基に、ΔＣ_ω＝
｛（１２ｍ・ｌ・ｒ^３・ω^２）／（Ｇ・ｂ・ｄ（ｂ^２＋
ｄ^２）ｄ_０）｝Ｃ_０と表されるものである。

【００７４】これに対して、錘体３Ａ（３Ｂ）が、平行
板コンデンサＣ1ａ，Ｃ2bの容量が減少し、平行板コン
デンサＣ1b，Ｃ2aの容量が増加するような方向に角速度
が作用した場合には、上述したのとは逆に、（Ｃ_２ω−
Ｃ_１ω）の演算値は、４ΔＣ _ωとなり、先の場合とは符
号が異なることとなる。したがって、（Ｃ_２ω−
Ｃ_１ω）の演算値の大きさによって、角速度の大きさを
知ることができ、また、その符号によって角速度の方向
を知ることができる。演算装置３０においては、予め定
められた（Ｃ_２ω−Ｃ_１ω）の大きさ及び符号と、電圧
信号Ｖout_ωの大きさとの対応関係に応じて、（Ｃ_２ω
−Ｃ_１ω）の演算結果に対応した電圧信号Ｖout_ωが出
力されるようになっている。

【００７５】次に、図１に示されたような構成における
加速度、角速度、角加速度の検出について、図８乃至図
１０を参照しつつ説明する。なお、図８乃至図１０にお
いては、第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１が図１
に示されたように配設された状態において、特に、図７
と同様に錘体３Ａ（３Ｂ）をモデル化したものが次述す
るように実線又は点線により示されたものとなってい
る。最初に、加速度の検出について図８（Ａ），（Ｂ）
を参照しつつ説明する。例えば、図８（Ａ）に示された
ように車両（図示せず）の前方方向を実線矢印で示され
た方向とした場合において、前方方向と逆方向へ加速度
（図８（Ａ）において二点鎖線矢印で表示）が作用した
とすると、第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１にお
いては、錘体３Ａ，３Ｂは共に、加速度が作用する前の
平衡状態における位置（図８（Ａ）において点線で表さ
れた位置）から車両の前方方向、換言すれば、加速度が
作用する方向とは逆方向へ同じ変位量だけ変位すること
となる（図８（Ａ）において実線で表された位置）。こ
の場合、何れの錘体３Ａ，３Ｂも、それぞれの第１のガ
ラス基板１Ａ，１Ｂ側へ変位し、平行板コンデンサＣ1
の容量が増加することとなり、図８（Ａ）においては、
このような状態であることを、＋記号によって表してい
る。一方、図８（Ａ）に示された方向とは逆方向に、加
速度が作用した場合には、錘体３Ａ，３Ｂの変位は、図
８（Ａ）に示された状態とは丁度逆の状態となる。した
がって、第１のｇ−ωセンサ５０又は第２のｇ−ωセン
サ５１のいずれかの出力に基づいて演算装置３０によ
り、先に図５を参照しつつ述べたようにして出力される
電圧信号Ｖoutにより、加速度の大きさ及び方向を知る
ことができることとなる。

【００７６】次に、図８（Ｂ）において、車両（図示せ
ず）の右方向を実線矢印で示された方向とした場合にお
いて、右方向とは逆方向、すなわち左方向へ加速度（図
８（Ｂ）において二点鎖線矢印で表示）が作用したとす
ると、第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１の錘体３
Ａ，３Ｂは共に、加速度の作用した方向と反対方向へ同
じ変位量だけ変位することとなる。しかし、この場合
は、先の図８（Ａ）の場合とは異なり、第１のｇ−ωセ
ンサ５０における錘体３Ａと第１及び第２のガラス基板
１Ａ，２Ａ相対関係と、第２のｇ−ωセンサ５１におけ
る錘体３Ｂと第１及び第２のガラス基板１Ｂ，２Ｂとの
相対関係は同一ではなくなる。

【００７７】すなわち、第１のｇ−ωセンサ５０の錘体
３Ａは、第１のガラス基板１Ａ側へ変位して平行板コン
デンサＣ1の容量が増加する（図８（Ｂ）においては、
このような状態であることを、＋記号によって表してあ
る）のに対して、第２のｇ−ωセンサ５１の錘体３Ｂ
は、第２のガラス基板２Ｂ側へ変位して平行板コンデン
サＣ2の容量は減少する（図８（Ｂ）においては、この
ような状態であることを−記号によって表してある）こ
ととなる。したがって、先に図５で説明したように、演
算装置３０による電圧信号Ｖoutを第１及び第２のｇ−
ωセンサ５０，５１について得ることで、加速度の大き
さと方向とを知ることができる。すなわち、例えば、図
８（Ｂ）に示されたような加速度が作用した場合の第１
のｇ−ωセンサ５０の出力に基づく演算装置３０による
電圧信号をＶout1′とし、第２のｇ−ωセンサ５１の出
力に基づく演算装置３０による電圧信号をＶout2′とす
ると、電圧信号Ｖout1′が、第１のｇ−ωセンサ５０の
錘体３Ａが第１のガラス基板１Ａ側へ所定の変位量だけ
変位した状態に対応する予め定められた所定の電圧であ
って、電圧信号Ｖout2′が、第２のｇ−ωセンサ５１の
錘体３Ｂが第２のガラス基板２Ｂ側へ所定の変位量だけ
変位した状態に対応する予め定められた所定の電圧であ
れば、図８（Ｂ）に示されたような方向に加速度が作用
したと判定することができ、しかも、電圧信号Ｖout1′
又はＶout2′の大きさから、加速度の大きさを知ること
ができる。

【００７８】一方、加速度が図８（Ｂ）に示された場合
とは逆に作用した場合には、図８（Ｂ）に示されたとは
逆に、第１のｇ−ωセンサ５０の錘体３Ａは、第２のガ
ラス基板２Ａ側へ加速度の大きさに応じて変位する一
方、第２のｇ−ωセンサ５１の錘体３Ｂは、加速度の大
きさに応じて第１のガラス基板１Ｂ側へ変位することと
なる。したがって、この場合、第１のｇ−ωセンサ５０
の出力に基づき演算装置３０により得られる電圧信号を
Ｖout1″と、第２のｇ−ωセンサ５１の出力に基づき演
算装置３０により得られる電圧信号をＶout2″とする
と、これらは、図８（Ｂ）に示された場合と丁度逆の大
きさとなる。すなわち、Ｖout1″＝Ｖout2′となり、Ｖ
out2″＝Ｖout1′となる。そのため、これら電圧信号Ｖ
out1″，Ｖout2″から加速度の方向が先の場合とは逆方
向で、同じ大きさであると判定することが可能となる。

【００７９】次に、角速度の検出について図９を参照し
つつ説明する。例えば、図９において二点鎖線で表され
た仮想的な回転中心軸を中心にし、この回転中心軸が、
回転中心軸の手前側（矢印のある先端側と反対側）から
見ていわゆる時計回り方向に角速度が作用したとする。
かかる場合において、第１及び第２のｇ−ωセンサ５
０，５１の錘体３Ａ，３Ｂは、角速度が作用する前の平
衡状態の位置（図９において点線で示された位置）か
ら、同図において実線で示されたような位置へ変位する
こととなる。すなわち、第１のｇ−ωセンサ５０の錘体
３Ａは、中心点Ｏを中心にして、図８において左側の部
位が第１のガラス基板１Ａ側へ変位する一方、中心点Ｏ
より右側の部位は、第２のガラス基板２Ａ側へ変位する
こととなる。また、第２のｇ−ωセンサ５１の錘体３Ｂ
は、中心点Ｏを中心にして、図９において左側の部位が
第２のガラス基板２Ｂ側へ変位する一方、中心点Ｏより
右側の部位は、第１のガラス基板１Ｂ側へ変位すること
となる。

【００８０】その結果、第１のｇ−ωセンサ５０におい
ては、平行板コンデンサＣ1aの静電容量と平行板コンデ
ンサＣ2bの静電容量の和であるＣ_１ωと、平行板コンデ
ンサＣ1bの静電容量と平行板コンデンサＣ2aの静電容量
の和であるＣ_２ωとの大小関係は、Ｃ_１ω＞Ｃ_２ωとな
り、先に述べた演算装置３０で演算される（Ｃ_２ω−Ｃ
_１ω）の値は、負の値となる。図９においては、このよ
うな状態であることを、−記号によって表してある。一
方、第２のｇ−ωセンサ５１においては、第１のｇ−ω
センサ５０とは逆に、Ｃ_１ω＜Ｃ_２ωとなり、演算装置
３０で演算される（Ｃ_２ω−Ｃ_１ω）の値は、正の値と
なる。図９においては、このような状態であることを、
＋記号によって表してある。

【００８１】また、角速度が上述したのとは逆方向に作
用した場合には、第１のｇ−ωセンサ５０の錘体３Ａの
変位と、第２のｇ−ωセンサ５１の錘体３Ｂの変位は、
上述の場合と丁度逆の状態となる。したがって、第１の
ｇ−ωセンサ５０においては、Ｃ_１ω＜Ｃ_２ωとなり、
第２のｇ−ωセンサ５１においては、Ｃ_１ω＞Ｃ_２ωと
なる。それ故、第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１
のそれぞれについて、演算装置３０によってそれぞれ得
られる電圧信号Ｖout_ωの大小関係も、上述したような
錘体３Ａ，３Ｂの変位に応じたもの、換言すれば、角速
度の大きさと方向に応じたものとなるため、その大小関
係から角速度の方向を知ることができ、また、その大き
さから角速度を知ることができることとなる。

【００８２】次に、角加速度の検出について図１０を参
照しつつ説明する。例えば、図１０において、第１及び
第２のｇ−ωセンサ５０，５１から等しい距離にある仮
想中心点Ｏ′を中心にして、いわゆる反時計方向に角加
速度（dω／dt）が作用したとする。かかる場合におい
て、第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１の錘体３
Ａ，３Ｂは、角加速度が作用する前の平衡状態の位置
（図１０において点線で示された位置）から、同図にお
いて実線で示されたような位置へ変位することとなる。
すなわち、第１のｇ−ωセンサ５０の錘体３Ａは、その
中心点Ｏを中心にして、図１０において左側の部位が第
２のガラス基板２Ａ側へ変位する一方、中心点Ｏより右
側の部位は、第１のガラス基板１Ａ側へ変位することと
なる。また、第２のｇ−ωセンサ５１の錘体３Ｂは、そ
の中心点Ｏを中心にして、図１０において左側の部位が
第２のガラス基板２Ｂ側へ変位する一方、中心点Ｏより
右側の部位は、第１のガラス基板１Ｂ側へ変位すること
となる。

【００８３】その結果、第１のｇ−ωセンサ５０におい
ては、平行板コンデンサＣ1aの静電容量と平行板コンデ
ンサＣ2bの静電容量の和であるＣ_１ω′と、平行板コン
デンサＣ1bの静電容量と平行板コンデンサＣ2aの静電容
量の和であるＣ_２ω′との大小関係は、Ｃ_１ω′＜Ｃ
_２ω′となり、先に図６で述べたように演算装置３０で
演算される（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）の値は、正の値とな
る。図１０においては、このような状態であることを、
＋記号によって表してある。一方、第２のｇ−ωセンサ
５１においても、第１のｇ−ωセンサ５０と同様に、Ｃ
_１ω′＜Ｃ_２ω′となり、先に図６で述べたように演算
装置３０で演算される（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）の値は、
正の値となる。図１０においては、このような状態であ
ることを、＋記号によって表してある。

【００８４】また、角加速度が上述したのとは逆方向に
作用した場合には、第１のｇ−ωセンサ５０の錘体３Ａ
の変位と、第２のｇ−ωセンサ５１の錘体３Ｂの変位
は、上述の場合と丁度逆の状態となる。したがって、第
１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１においては、共に
Ｃ_１ω′＜Ｃ_２ω′となる。それ故、第１及び第２のｇ
−ωセンサ５０，５１のそれぞれについて、先に図６で
述べたようにして演算装置３０によってそれぞれ得られ
る電圧信号Ｖout_ω′の大小関係も、上述したような錘
体３Ａ，３Ｂの変位に応じたもの、換言すれば、角加速
度の大きさと方向に応じたものとなるため、その大小関
係から角加速度の方向を知ることができ、また、その大
きさから角速度を知ることができることとなる。

【００８５】この発明の実施の形態における移動体基礎
情報用マルチセンサは、上述したように第１及び第２の
ｇ−ωセンサ５０，５１の出力に基づく演算装置３０の
各々の電圧信号の大小関係によって、加速度、角速度及
び角加速度の各々について、その大きさ及び方向を知る
ことができるものであるが、それぞれの電圧信号の大小
関係の判定は、例えば、いわゆるＣＰＵを用いてなり、
車両に設けられ、車両における種々のいわゆる電子制御
を行う制御装置（図示せず）において行われるようにす
るのが好適である。この場合、処理能力の高いＣＰＵを
用いるようにすれば、例えば、先の演算装置３０を構成
するＣＰＵと、上述の制御装置を構成するＣＰＵとを共
通のものとし、そのＣＰＵにおいて一連の処理を行わし
めるようにしてもよい。すなわち、この場合、先に図５
や図６で述べたような電圧信号を発生させる必要はなく
なり、全てＣＰＵ内部において、ソフトウェアによるい
わゆる数値処理によって、上述したような加速度、角速
度及び角加速度の大きさ及び方向について知ることがで
きるようにすることができる。

【００８６】図１１には、そのようにＣＰＵを用いて一
連の処理を行う場合の基本的な処理手順の一例が示され
ており、以下、同図を参照しつつその処理手順について
説明することとする。この一連の処理は、例えば、図示
されないいわゆるメインルーチン処理の中のサブルーチ
ン処理として実行されるものである。処理が開始される
と、まず、第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１の容
量の入力がなされることとなる（図１１のステップ１０
０参照）。すなわち、先に、図５や図６で説明したよう
に、第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１の各々の平
行板コンデンサＣ1，Ｃ2，Ｃ1ａ，Ｃ1b，Ｃ2a，Ｃ2bに
ついての静電容量値がＣＰＵ（図示せず）に読み込まれ
ることとなる。

【００８７】次に、上述のようにして入力された静電容
量値を基に、容量変化分の差が演算されることとなる
（図１１のステップ１０２参照）。すなわち、先に述べ
たように第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１の各々
についての（Ｃ2g−Ｃ1g）、（Ｃ_２ω−Ｃ_１ω）及び
（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）がそれぞれ演算されることとな
る。そして、予め記憶されている対応テーブルに基づい
て、これらの演算値についての大小比較がなされること
となる（図１１のステップ１０４参照）。すなわち、例
えば、（Ｃ2g−Ｃ1g）を例に採れば、第１及び第２のｇ
−ωセンサ５０，５１についての各々の（Ｃ2g−Ｃ1g）
の演算値として生じ得る数値と、その際の加速度の方向
及び大きさとの対応関係が、予め実験データ等に基づい
て設定されて対応テーブルとしてＣＰＵ（図示せず）内
部の記憶領域（または外部の記憶素子等）に記憶されて
おり、ステップ１０２により演算された（Ｃ2g−Ｃ1g）
の２つの値が対応テーブルに規定される大小関係を満た
すか否かが判定される。他の（Ｃ_２ω−Ｃ_１ω）及び
（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）についても、同様に所定の対応
テーブルに基づいて、生じ得る値であるか否かが判定さ
れることとなる。

【００８８】そして、加速度、角速度または角加速度の
いずれかの対応テーブルに該当する２つの演算値の対応
関係があると判定された場合には、その対応関係に基づ
いて、加速度、角速度または角加速度のいずれかについ
て、その方向及び大きさが決定されることとなる（図１
１のステップ１０６参照）。なお、一連の処理が終了し
た後は、図示されないメインルーチンへ戻ることとな
る。

【００８９】なお、上述の説明においては、第１及び第
２のｇ−ωセンサ５０，５１の基板５２上での配置を、
Θ_１＝Θ_２＝４５度となるようにしたが、Θ_１＝Θ_２で
あれば、勿論他の角度に設定してもよいものである。但
し、この場合には、先の式１４におけるsinΘcosΘの値
が「１／２」ではなくなり、式１５における定数「１
２」は、その際の角度に応じた他の数値となる。

【００９０】次に、上述した構成を有してなる第１及び
第２のｇ−ωセンサ５０，５１が接続されて、入力され
た信号に基づいて角速度等の値を演算出力する演算装置
の構成例について図１２乃至図１４を参照しつつ説明す
る。なお、説明の便宜上、図１２及び図１３に示された
ように、Ｘ，Ｙ，Ｚの互いに直交する３軸による３次元
座標を定義することとする。ここで、Ｚ軸は鉛直方向に
沿うものとする。最初に、第１の構成例について図１２
を参照しつつ説明する。この構成例における演算装置３
０Ａは、第１乃至第４のコントロールユニット（図１２
においては、それぞれ「Ｃ／Ｕ（１）」、「Ｃ／Ｕ
（２）」、「Ｃ／Ｕ（３）」、「Ｃ／Ｕ（４）」と表
記）３１〜３４と、第１及び第２の減算器３５，３６
と、第１及び第２の減算器３７，３８と、ローパスフィ
ルタ３９と、第１乃至第４の緩衝増幅器４０〜４３とを
有して構成されたものとなっている。

【００９１】第１のコントロールユニット３１は、第１
のＣ／Ｕ用第１及び第２の入力端子４４ａ，４４ｂ並び
に第１の共通端子４４ｃを有しており、第１のＣ／Ｕ用
第１の入力端子４４ａには、第１のｇ−ωセンサ５０の
第２の角速度検出用電極１９Ａと第３の角度速度検出用
電極２３Ａが接続され、第１のＣ／Ｕ用第２の入力端子
４４ｂには、第１の角速度検出用電極１８Ａと第４の角
速度検出用電極２４Ａが接続されている。また、第１の
共通端子４４ｃは、次述する第２のコントロールユニッ
ト３２と共用されるものとなっており、第１のｇ−ωセ
ンサ５０の支持柱１１Ａが第７の配線接続孔１５ｇ（図
２参照）に充填された導電性部材を介して接続されてい
る。換言すれば、錘体３Ａが第１の共通端子４４cに接
続されたものとなっている。

【００９２】したがって、第１のコントロールユニット
３１においては、第１のＣ／Ｕ用第１の入力端子４４ａ
と第１の共通端子４４ｃとの間に、第２の角速度検出用
電極１９Ａと錘体３Ａとの間で形成される平行板コンデ
ンサＣ1bの静電容量と第３の角速度検出用電極２３Ａと
錘体３Ａとの間で形成される平行板コンデンサＣ2aの静
電容量の和Ｃ_２ω′（第１の角速度静電容量）が得られ
ることとなる。

【００９３】また、第１のＣ／Ｕ用第２の入力端子４４
ｂと第１の共通端子４４ｃとの間に、第１の角速度検出
用電極１８Ａと錘体３Ａとの間で形成される平行板コン
デンサＣ１ａの静電容量と第４の角速度検出用電極２４
Ａと錘体３Ａとの間で形成される平行板コンデンサＣ2b
の静電容量の和Ｃ_１ω′（第２の角速度静電容量）が得
られることとなる。そして、第１のコントロールユニッ
ト３１は、上述の静電容量Ｃ_２ω′と静電容量Ｃ_１ω′
との差（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）を演算して出力するよう
になっている。この第１のコントロールユニット３１の
出力信号は、第１の減算器３５と第１の加算器３７にそ
れぞれ入力されるようになっている（図１２参照）。

【００９４】第２のコントロールユニット３２は、第２
のＣ／Ｕ用第１及び第２の入力端子４５ａ，４５ｂ並び
に第１の共通端子４４ｃを有しており、第２のＣ／Ｕ用
第１の入力端子４５ａには、第１のｇ−ωセンサ５０の
第１の加速度検出用電極１７Ａが接続され、第２のＣ／
Ｕ用第２の入力端子４５ｂには、第２の加速度検出用電
極２２Ａが接続されている。したがって、第２のコント
ロールユニット３２においては、第２のＣ／Ｕ用第１の
入力端子４５ａと第１の共通端子４４ｃとの間には、第
１の加速度検出用電極１７Ａと錘体３Ａとの間で形成さ
れる平行板コンデンサＣ1の静電容量Ｃ1gが得られる一
方、第２のＣ／Ｕ用第２の入力端子４５ｂと第１の共通
端子４４ｃとの間には、第２の加速度検出用電極２２Ａ
と錘体３Ａとの間で形成される平行板コンデンサＣ2の
静電容量Ｃ2gが得られることとなる。そして、この第２
のコントロールユニット３２は、上述の静電容量Ｃ2g，
Ｃ1gの差（Ｃ2g−Ｃ1g）を演算して出力するようになっ
ており、その出力信号は、第２の減算器３６及び第２の
加算器３８にそれぞれ入力される構成となっている（図
１２参照）。

【００９５】第３及び第４のコントロールユニット３
３，３４は、第２のｇ−ωセンサ５１に対するもので、
第３のコントロールユニット３３は、先の第１のコント
ロールユニット３１と同様の構成、機能を有し、第４の
コントロールユニット３４は、第２のコントロールユニ
ット３２と同様の構成、機能を有するものとなってい
る。すなわち、第３のＣ／Ｕ用第１の入力端子４６ａに
は、第２のｇ−ωセンサ５１の第２の角速度検出用電極
１９Ｂと第３の角速度検出用電極２３Ｂが接続され、第
３のＣ／Ｕ用第２の入力端子４６ｂには、第１の角速度
検出用電極１８Ｂと第４の角速度検出用電極２４Ｂが接
続されている。また、第２の共通端子４６ｃは、次述す
る第４のコントロールユニット３４と共用されるものと
なっており、第２のｇ−ωセンサ５１の支持柱１１Ｂが
第７の配線接続孔１６ｇ（図２参照）に充填された導電
性部材を介して接続されている。換言すれば、錘体３Ｂ
が、第２の共通端子４６cに接続されたものとなってい
る。

【００９６】したがって、第３のコントロールユニット
３３においては、第３のＣ／Ｕ用第１の入力端子４６ａ
と第２の共通端子４６ｃとの間に、第２の角速度検出用
電極１９Ｂと錘体３Ｂとの間で形成される平行板コンデ
ンサＣ1bの静電容量と第３の角速度検出用電極２３Ｂと
錘体３Ｂとの間で形成される平行板コンデンサＣ2aの静
電容量の和Ｃ_２ω′（第３の角速度静電容量）が得られ
ることとなる。また、第３のＣ／Ｕ用第２の入力端子４
６ｂと第２の共通端子４６ｃとの間に、第１の角速度検
出用電極１８Ｂと錘体３Ｂとの間で形成される平行板コ
ンデンサＣ１ａの静電容量と第４の角速度検出用電極２
４Ｂと錘体３Ｂとの間で形成される平行板コンデンサＣ
2bの静電容量の和Ｃ_１ω′（第４の角速度静電容量）が
得られることとなる。そして、第３のコントロールユニ
ット３３は、上述の静電容量Ｃ_２ω′と静電容量
Ｃ_１ω′との差（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）を演算して出力
するようになっている。この第３のコントロールユニッ
ト３３の出力信号は、第１の減算器３５と第１の加算器
３７にそれぞれ入力されるようになっている（図１２参
照）。なお、この第３のコントロールユニット３３にお
いて得られる第２のｇ−ωセンサ５１の（Ｃ_２ω′−Ｃ
_１ω′）を、これより以下の説明においては、便宜上、
（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）_２と表すこととする。

【００９７】第４のコントロールユニット３４は、第４
のＣ／Ｕ用第１及び第２の入力端子４７ａ，４７ｂ並び
に第２の共通端子４６ｃを有しており、第４のＣ／Ｕ用
第１の入力端子４７ａには、第２のｇ−ωセンサ５１の
第１の加速度検出用電極１７Ｂが接続され、第４のＣ／
Ｕ用第２の入力端子４７ｂには、第２の加速度検出用電
極２２Ｂが接続されている。したがって、第４のコント
ロールユニット３４においては、第４のＣ／Ｕ用第１の
入力端子４７ａと第２の共通端子４６ｃとの間には、第
１の加速度検出用電極１７Ｂと錘体３Ｂとの間で形成さ
れる平行板コンデンサＣ1の静電容量Ｃ1gが得られる一
方、第４のＣ／Ｕ用第２の入力端子４７ｂと第２の共通
端子４６ｃとの間には、第２の加速度検出用電極２２Ｂ
と錘体３Ｂとの間で形成される平行板コンデンサＣ2の
静電容量Ｃ2gが得られることとなる。

【００９８】そして、この第４のコントロールユニット
３４は、上述の静電容量Ｃ2g，Ｃ1gの差（Ｃ2g−Ｃ1g）
を演算して出力するようになっており、その出力信号
は、第２の減算器３６及び第２の加算器３８にそれぞれ
入力される構成となっている（図１２参照）。なお、こ
の第４のコントロールユニット３４において得られる第
２のｇ−ωセンサ５１の（Ｃ2g−Ｃ1g）を、これより以
下の説明においては、便宜上、（Ｃ2g−Ｃ1g）_２と表す
こととする。

【００９９】第１の減算器３５は、上述した第１のコン
トロールユニット３１の演算出力信号（Ｃ_２ω′−Ｃ
_１ω′）と、第３のコントロールユニット３３の演算出
力信号（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）_２が入力されるようにな
っており、その入力信号の差、すなわち、｛（Ｃ_２ω′
−Ｃ_１ω′）−（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）_２ ｝が演算さ
れ出力されるようになっているものである。そして、こ
の第１の減算器３５の演算出力信号は、ローバスフィル
タ に入力されるようになっている。

【０１００】ローパスフィルタ３９は、第１の減算器３
５からの演算出力信号の周波数成分の内、所定の低域周
波数帯の信号のみを通過させるべく設けられたもので、
具体的には、例えば５乃至１０Ｈｚ以下の周波数の信号
を通過させるように設定されたものが好適である。この
ようなローパスフィルタ３９を設けるのは、次のような
理由によるものである。まず、第１の減算器３５の演算
出力信号は、角速度の大きさを表すものであるが、角速
度が生ずる際の車両の運動を考えると、その運動の速度
は、一般に大凡５００ｍｓec程度である。換言すれば、
この角速度が生ずる運動状態において、本発明に係る移
動体基礎情報用マルチセンサＳによって計測される信号
の最適な周波数成分としては、大凡５Ｈｚ以下となる。
そのため、角速度を求める上で必要な情報を失うことが
ないようにして、不要な高い周波数成分を除去する観点
から、第１の減算器３５の出力側にローパスフィルタ３
９が設けられている。これにより、信号対雑音比が向上
することとなる。

【０１０１】第１の加算器３７は、上述した第１のコン
トロールユニット３１の演算出力信号（Ｃ_２ω′−Ｃ
_１ω′）と、第３のコントロールユニット３３の演算出
力信号（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）_２とが入力されるように
なっており、その入力信号の和、すなわち｛（Ｃ_２ω′
−Ｃ_１ω′）＋（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）_２｝が演算さ
れ、出力されるようになっている。そして、その演算出
力信号は、第２の緩衝増幅器４１を介して外部へ出力さ
れるようになっている。

【０１０２】第２の減算器３６は、上述した第２のコン
トロールユニット３２の演算出力信号（Ｃ2g−Ｃ1g）
と、第４のコントロールユニット３４の演算出力信号
（Ｃ2g−Ｃ1g）_２とが入力されるようになっており、そ
の入力信号の差、すなわち、｛（Ｃ2g−Ｃ1g）−（Ｃ2g
−Ｃ1g）_２｝が演算され、出力されるようになってい
る。そして、その演算出力信号は、第３の緩衝増幅器４
２を介して外部へ出力されるようになっている。

【０１０３】第２の加算器３８は、上述した第２のコン
トロールユニット３２の演算出力信号（Ｃ2g−Ｃ1g）
と、第４のコントロールユニット３４の演算出力信号
（Ｃ2g−Ｃ1g）_２とが入力されるようになっており、そ
の入力信号の和、すなわち、｛（Ｃ2g−Ｃ1g）＋（Ｃ2g
−Ｃ1g）_２｝が演算され、出力されるようになってい
る。そして、その演算出力信号は、第４の緩衝増幅器４
３を介して外部へ出力されるようになっている。

【０１０４】次に、上記構成における動作について説明
する。まず、前提として第１及び第２のｇ−ωセンサ５
０，５１は、直交する平面部分を有する取付冶具４５に
固着された状態にあって、しかも、先に図１を参照しつ
つ説明したように、それぞれのｇ−ωセンサ５０，５１
の中心を通る仮想的な直線が互いに直交するようにし
て、車両の適宜な位置に配設されているものとする。そ
して、この場合も先に図１を参照しつつ説明したよう
に、第１のｇ−ωセンサ５０のトーションバー１２Ａ，
１３Ａ（図２参照）と直交する方向において、第１のｇ
−ωセンサ５０の中心を通る仮想的な直線とＹ軸とのな
す角度Θ_１と、第２のｇ−ωセンサ５１の後トーション
バー１２Ｂ，１３Ｂ（図２参照）と直交する方向におい
て、第２のｇ−ωセンサ５１の中心を通る仮想的な直線
とＹ軸とのなす角度Θ_２とが共に、４５度になるように
設定されたものとなっている。

【０１０５】最初に、加速度の計測について説明する。
第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１が図１２に示さ
れたような配置構成において、加速度がＸ軸方向に作用
した場合について説明する。この場合、先に図８を参照
しつつ説明したように、Ｘ軸方向の加速度の大きさに応
じて第１のｇ−ωセンサ５０には、錘体３Ａに対して垂
直方向となるＸ１の方向（図１２参照）に力が作用し、
第２のｇ−ωセンサ５１においては、錘体３Ｂに対して
垂直方向となるＸ２の方向（図１２参照）に力が作用す
ることとなる。その結果、第１のｇ−ωセンサ５０から
は、第２のコントロールユニット３２を介してＸ１方向
（図１２参照）に作用した力に応じて（Ｃ2g−Ｃ1g）
が、第４のコントロールユニット３４を介してＸ２方向
（図１２参照）に作用した力に応じて（Ｃ2g−Ｃ1g）_２
が、それぞれ得られることとなる。

【０１０６】図８を参照しつつ説明したようにＸ軸方向
の加速度を知るには、原則的には、（Ｃ2g−Ｃ1g）又は
（Ｃ2g−Ｃ1g）_２のいずれか一方が解ればよい。この図
１２に示された演算装置３０Ａを用いた例においては、
第２のコントロールユニット３２により（Ｃ2g−Ｃ1g）
が、第４のコントロールユニット３４により（Ｃ2g−Ｃ
1g）_２が、それぞれ得られるようになっており、両者の
和が第４の緩衝増幅器４３からＸ軸方向加速度の値とし
て出力されるようになっている。すなわち、この演算装
置３０Ａにおいては、第１のｇ−ωセンサ５０と第２の
ｇ−ωセンサ５１の出力特性のいわゆるばらつき等を考
慮し、そのばらつき等を相殺してより精度の高い計測値
を得る観点から、（Ｃ2g−Ｃ1g）と（Ｃ2g−Ｃ1g） _２と
の和をＸ軸方向の加速度値に対応させたものとなってい
る。

【０１０７】次に、Ｙ軸方向の加速度が作用した場合に
ついて説明する。この場合も基本的には、Ｘ軸方向の加
速度が作用した場合と同様である。既に、図８（Ｂ）を
用いて説明したように加速度を知るには、原則的には、
（Ｃ2g−Ｃ1g）又は（Ｃ2g−Ｃ1g）_２のいずれか一方が
得られればよいが、上述したように、この図１２に示さ
れた演算装置３０Ａを用いた例においては、計測精度の
向上を図る観点から、（Ｃ2g−Ｃ1g）と（Ｃ2g−Ｃ1g）
_２との和が、第２の減算器３６の演算により求められ
て、第３の緩衝増幅器４２からＹ軸方向の加速度の大き
さを表す値として出力されるようになっている。なお、
ここで、（Ｃ2g−Ｃ1g）と（Ｃ2g−Ｃ1g）_２との和を求
めるのに、第２の減算器３６による減算を行うのは、図
８（Ｂ）を用いて説明したようにＹ軸方向の加速度が作
用した場合、第１のｇ−ωセンサ５０による（Ｃ2g−Ｃ
1g）と第２のｇ−ωセンサ５１による（Ｃ2g−Ｃ1g）_２
の極性は、相互に逆となるためである。

【０１０８】次に、角速度の計測について説明する。例
えば、Ｘ軸を中心とするような角速度が作用したとする
と、先に図９を参照しつつ説明したように角速度を知る
には、原則的には、第１のｇ−ωセンサ５０により得ら
れる（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）又は第２のｇ−ωセンサ５
１により得られる（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）_２のいずれか
一方が得られればよい。しかしながら、先の加速度の場
合と同様に、この図１２に示された演算装置３０Ａを用
いた例においては、計測精度の向上を図る観点から、第
１の減算器３５により、（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）と（Ｃ
_２ω′−Ｃ_１ω′）_２との和が演算されて、ローパスフ
ィルタ３９及び第１の緩衝増幅器４０を介して角速度の
値として出力されるようになっている。なお、ここで、
（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）と（Ｃ_{２ ω}′−Ｃ_１ω′）_２と
の和を求めるのに、第１の減算器３５による減算を行う
のは、図９で説明したように第１のｇ−ωセンサ５０に
よる（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）と第２のｇ−ωセンサ５１
による（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）_２との極性は、相互に逆
となるためである。また、第１の減算器３５の演算出力
信号をローパスフィルタ３９へ通過せしめるのは、既に
説明したように角速度信号の変化特性に鑑みて、不要な
高周波成分を除去し、角速度を知るために本来必要な周
波数成分のみを得るためである。なお、このようなロー
パスフィルタ３９の存在理由から、その位置は、必ずし
も第１の減算器３５の出力側である必要はなく、第１の
減算器３５の２つの入力側に第１のローパスフィルタ
（図示せず）、第２のローパスフィルタ（図示せず）を
それぞれ設けるような構成としてもよいものである。

【０１０９】次に、角加速度の計測について説明する。
例えば、Ｚ軸を中心とするような角加速度が作用したと
すると、先に図１０を参照しつつ説明したように、角加
速度を知るには、原則的には、第１のｇ−ωセンサ５０
により得られる（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）又は第２のｇ−
ωセンサ５１により得られる（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）_２
のいずれか一方が得られればよい。しかしながら、先の
加速度や角速度の場合と同様に、この図１２に示された
演算装置３０Ａを用いた例においては、計測精度の向上
を図る観点から、第１の加算器３７により、（Ｃ_２ω′
−Ｃ_１ω′）と（Ｃ_２ω′−Ｃ_１ω′）_２との和が演算
されて、第２の緩衝増幅器４１を介して角加速度の値と
して出力されるようになっている。

【０１１０】次に、図１３を参照しつつ第２の構成例に
ついて説明する。なお、図１２に示された構成例におけ
る構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を
付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心
に説明することとする。この図１３に示された構成例に
おいては、演算装置３０Ａは、図１２に示されたものと
何ら変わるところがないものであり、ここでのその詳細
な説明は省略する。この第２の構成例においては、第１
及び第２のｇ−ωセンサ５０Ａ，５１Ａの構成が次述す
るように若干異なるものとなっている点が、図１２に示
された構成例と異なるものである。

【０１１１】すなわち、まず、第１及び第２のｇ−ωセ
ンサ５０Ａ，５１Ａは、先の図２乃至図４で示された第
１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１との対比で言え
ば、これら第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１の第
１のガラス基板１Ａ（１Ｂ）と枠体４Ａ（４Ｂ）とが一
体に形成された構成である点が、先の構成例と異なるも
のである。具体的には、第１のｇ−ωセンサ５０Ａにお
いては、蓋体５５Ａが、丁度、先の図２乃至図４で示さ
れた第１のガラス基板１Ａと枠体４Ａとを一体形成した
ものに対応する形状、寸法となっているものである。ま
た、第２のｇ−ωセンサ５１Ａにおいては、蓋体５５Ｂ
が、丁度、先の図２乃至図４で示された第１のガラス基
板１Ｂと枠体４Ｂとを一体形成したものに対応する形
状、寸法となっているものである。

【０１１２】さらに、この構成例においては、先の取付
冶具４８（図１２参照）と第２のガラス基板２Ａ，２Ｂ
（図１２参照）とが一体形成された構成となっている。
すなわち、共通基板５６は、絶縁性部材、例えば、ガラ
ス部材からなり、先の図１２において示された取付冶具
４８とほぼ同様の形状、寸法に形成されてなるもので、
しかも、第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１におけ
る第２の基板２Ａ，２Ｂを兼ねるものとなっている。か
かる構成における演算装置３０Ａの動作は、先に図１２
を参照しつつ説明したものと同様であるのでここでの説
明は省略することとする。また、共通基板５６に対する
第１及び第２のｇ−ωセンサ５０Ａ，５１Ａの配設位置
は、図１３において、点線で示されたように、共通基板
５６を挟んで反対側の面側であってもよいものである。

【０１１３】次に、図１４（Ａ）乃至図１４（Ｃ）を参
照しつつ、第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１（又
は第１及び第２のｇ−ωセンサ５０Ａ，５１Ａ）の他の
取り付け例について説明する。図１４（Ａ）には、取付
具（又は共通基板）５７が、図１２に示された配置とは
逆の配置となっているものが示されている。すなわち、
この図１４（Ａ）における取付冶具（又は共通基板）５
７の配置は、先の図１２に示された取付冶具４８を丁
度、Ｙ軸に対して線対称とされたものとなっており、そ
の互いに直交する平面部分５７ａ，５７ｂに、第１及び
第２のｇ−ωセンサ５０，５１（又は第１及び第２のｇ
−ωセンサ５０Ａ，５１Ａ）がそれぞれ配設されたもの
となっている。

【０１１４】図１４（Ｂ）には、丁度、Ｔの字のように
直交する平面部５８ａ，５８ｂを有してなる取付具（又
は共通基板）５８を用い、それぞれの平面部５８ａ，５
８ｂへ、第１及び第２のｇ−ωセンサ５０，５１（又は
第１及び第２のｇ−ωセンサ５０Ａ，５１Ａ）がそれぞ
れ配設された例が示されている。図１４（Ｃ）には、第
１の取付冶具５９ａに第１のｇ−ωセンサ５０（又は５
０Ａ）が、第２の取付冶具５９ｂには、第２のｇ−ωセ
ンサ５１（又は５１Ａ）が、それぞれ取り付けられた例
が示されている。すなわち、ここで、第１の取付冶具５
９ａと第２の取付冶具５９ｂとは、これまでの例とは異
なり、別体となっているが、互いに直交するよう配設さ
れたものである点においては変わることろがないもので
ある。

【０１１５】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
単体で加速度及び角速度を検出可能な比較的簡素な構成
を有してなる同一のセンサ２つを所定の配置となるよう
に組み合わせて、それぞれの出力信号の大小関係を判定
することで、複雑な構造を有するセンサを用いることな
く加速度、角速度のみならず角加速度をも知ることがで
きる。また、本発明によれば、単体で加速度及び角速度
を検出可能な比較的簡素な構成を有してなる同一のセン
サを２つ組み合わせることで、簡素な構成で加速度、角
速度のみならず、角加速度をも知ることができる新たな
移動体基礎情報用マルチセンサを提供することができ
る。移動体基礎情報用マルチセンサを構成する個々のセ
ンサ自体は、シリコンを主たる部材としてなるものであ
るため、いわゆる半導体製造技術、特に、いわゆるマイ
クロマシング技術を用いての大量生産が可能であり、安
価で比較的簡素な構成を有して、加速度、角速度及び角
加速度の検出が可能な移動体基礎情報用マルチセンサを
提供することができる。加速度、角速度及び角加速度の
検出を一箇所で可能とするものであるため、特に、設定
スペースが小さく限定されている車両にあっては、加速
度、角速度及び角加速度のそれぞれについて、専用のセ
ンサを設けるような必要がなくなり、設置スペースの節
約が図れるばかりでなく、車両の加速度だけでなく、角
速度及び角加速度を車両の種々の制御に提供することが
できるため、より高度な車両の制御が可能となるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における移動体基礎情報用
マルチセンサの構成と車両への取り付け状態を平面的に
示す平面図である。

【図２】移動体基礎情報用マルチセンサを構成するｇ-
ωセンサの構成例を示す分解状態の全体斜視図である。

【図３】枠体とその内側に配設される錘体の平面図であ
る。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】ｇ-ωセンサ単体での加速度の検出原理を説明
する説明図である。

【図６】ｇ-ωセンサ単体での角速度の検出原理を説明
する説明図である。

【図７】ｇ-ωセンサ単体での角加速度の検出原理を説
明する説明図である。

【図８】本発明の実施の形態における移動体基礎情報用
マルチセンサによる加速度の検出原理を説明する説明図
であって、図８（Ａ）は、車両の前後方向に沿う加速度
が作用した場合を、図８（Ｂ）は、車両の横方向に沿う
加速度が作用した場合を、それぞれ説明する説明図であ
る。

【図９】本発明の実施の形態における移動体基礎情報用
マルチセンサによる角速度の検出原理を説明する説明図
である。

【図１０】本発明の実施の形態における移動体基礎情報
用マルチセンサによる角加速度の検出原理を説明する説
明図である。

【図１１】ＣＰＵによる加速度、角速度及び角加速度の
検出の手順を示すフローチャートである。

【図１２】演算装置の構成例と共に第１及び第２のｇ−
ωセンサとの接続例を示す構成図である。

【図１３】演算装置の構成例と共に第１及び第２のｇ−
ωセンサとの他の接続例を示す構成図である。

【図１４】第１及び第２のｇ−ωセンサの取り付け例を
示す模式図であって、図１４（Ａ）は、第１の取り付け
例を示す模式図、図１４（Ｂ）は、第２の取り付け例を
示す模式図、図１４（Ｃ）は、第３の取り付け例を示す
模式図である。

【符号の説明】

１Ａ…第１のガラス基板（第１のｇ−ωセンサ５０用） １Ｂ…第１のガラス基板（第２のｇ−ωセンサ５１用） ２Ａ…第２のガラス基板（第１のｇ−ωセンサ５０用） ２Ｂ…第２のガラス基板（第２のｇ−ωセンサ５１用） ３Ａ…錘体（第１のｇ−ωセンサ５０用） ３Ｂ…錘体（第２のｇ−ωセンサ５１用） ４Ａ…枠体（第１のｇ−ωセンサ５０用） ４Ｂ…枠体（第２のｇ−ωセンサ５１用） １２Ａ…トーションバー（第１のｇ−ωセンサ５０用） １２Ｂ…トーションバー（第２のｇ−ωセンサ５１用） １３Ａ…トーションバー（第１のｇ−ωセンサ５０用） １３Ｂ…トーションバー（第２のｇ−ωセンサ５１用） １７Ａ…第１の加速度検出用電極（第１のｇ−ωセンサ
５０用） １７Ｂ…第１の加速度検出用電極（第２のｇ−ωセンサ
５１用） １８Ａ…第１の角速度検出用電極（第１のｇ−ωセンサ
５０用） １８Ｂ…第１の角速度検出用電極（第２のｇ−ωセンサ
５１用） １９Ａ…第２の角速度検出用電極（第１のｇ−ωセンサ
５０用） １９Ｂ…第２の角速度検出用電極（第２のｇ−ωセンサ
５１用） ２２Ａ…第２の加速度検出用電極（第１のｇ−ωセンサ
５０用） ２２Ｂ…第２の加速度検出用電極（第２のｇ−ωセンサ
５１用） ２３Ａ…第３の角速度検出用電極（第１のｇ−ωセンサ
５０用） ２３Ｂ…第３の角速度検出用電極（第２のｇ−ωセンサ
５１用） ２４Ａ…第４の角速度検出用電極（第１のｇ−ωセンサ
５０用） ２４Ｂ…第４の角速度検出用電極（第２のｇ−ωセンサ
５１用）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 雨森 雅典 埼玉県東松山市箭弓町３−13−26 株式会 社ゼクセル東松山工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの絶縁基板の間に、半導体部材から
   なる錘板がトーションバーを中心に回動及び変位可能に
   設けられると共に、前記２つの絶縁基板に配設された電
   極と前記錘体との間の静電容量が出力可能に構成されて
   なる第１のセンサ及び第２のセンサを、 前記第１及び第２のセンサの各々のトーションバーが鉛
   直方向に沿うようにし、かつ、平板状に形成された部材
   の平面上において、所定の直線に対して、前記各々のト
   ーションバーに直交してセンサの中心を通る各々の仮想
   的な線が同一角度をなすように、前記平板状に形成され
   た部材の平面上に配してなる移動体基礎情報用マルチセ
   ンサを用いて移動体の加速度、角速度及び角加速度を検
   出する移動体基礎情報検出方法であって、 前記移動体基礎情報用マルチセンサは、 前記錘体の中央に、貫通孔が穿設され、当該貫通孔の内
   側には、柱状に形成された支持柱が設けられ、前記支持
   柱の側面の内、対向する一組の側面からそれぞれトーシ
   ョンバーが延設されて、その端部は、前記貫通孔の内壁
   に接合され、 前記支持柱は、前記２つの絶縁基板の対向方向における
   厚みが、前記錘板より大に設定されて、その両端部が前
   記２つの絶縁基板に接合される一方、 前記２つの絶縁基板の内、第１の絶縁基板の前記錘板と
   対向する面には、第１の加速度検出用電極、第１の角速
   度検出用電極及び第２の角速度検出用電極が、前記第１
   の加速度検出用電極を中央にして、その左側に前記第１
   の角速度検出用電極が、その右側に前記第２の角速度検
   出用電極が、それぞれ位置するように配設され、 第２の絶縁基板の前記錘体と対向する面には、第２の加
   速度検出用電極、第３の角速度検出用電極及び第４の角
   速度検出用電極が、前記第２の加速度検出用電極を中央
   にして、その左側に前記第３の角速度検出用電極が、そ
   の右側に前記第４の角速度検出用電極が、それぞれ位置
   するように配設され、 前記第１及び第２の加速度検出用電極と前記錘板との間
   の各々の静電容量と、前記第１乃至第４の角速度検出用
   電極と前記錘体との間の各々の静電容量とを出力可能と
   してなるものであって、 前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの各々における
   前記第２の加速度検出用電極と前記錘体との間の静電容
   量と前記第１の加速度検出用電極と前記錘体との間の静
   電容量との差が同一値である場合には、前記平板状に形
   成された部材の平面上の所定の直線に平行する方向に作
   用する加速度であると判定すると共に、前記静電容量の
   差の大きさにより加速度の大きさを、前記静電容量の差
   の符号により加速度の方向を判定し、 前記第１のセンサにおける前記第２の加速度検出用電極
   と前記錘体との間の静電容量と前記第１の加速度検出用
   電極と前記錘体との間の静電容量との差と、前記第２の
   センサにおける前記第２の加速度検出用電極と前記錘体
   との間の静電容量と前記第１の加速度検出用電極と前記
   錘体との間の静電容量との差とが逆符号で、その絶対値
   が同一値となる場合には、前記平板状に形成された部材
   の平面上の所定の直線に直交する方向に作用する加速度
   であると判定すると共に、前記第１のセンサによる前記
   静電容量の差の符号と前記第２のセンサによる前記静電
   容量の差の符号との組み合わせによって加速度の方向を
   判定し、前記第１のセンサ又は前記第２のセンサによる
   前記静電容量の差の大きさによって加速度の大きさを判
   定し、 前記第１のセンサにおける第２の角速度検出用電極と前
   記錘板との間の静電容量に前記第３の角速度検出用電極
   と前記錘板との間の静電容量を加算した値と、前記第１
   のセンサにおける前記第１の角速度検出用電極と前記錘
   板との間の静電容量に前記第４の角速度検出用電極と前
   記錘板との間の静電容量を加算した値との減算値と、 前記第２のセンサにおける第２の角速度検出用電極と前
   記錘板との間の静電容量に前記第３の角速度検出用電極
   と前記錘板との間の静電容量を加算した値と、前記第２
   のセンサにおける前記第１の角速度検出用電極と前記錘
   板との間の静電容量に前記第４の角速度検出用電極と前
   記錘板との間の静電容量を加算した値との減算値とが逆
   符号で、その絶対値が同一値となる場合には、前記平板
   状に形成された部材の平面状の所定の直線を回転中心軸
   とする角速度が作用したと判定すると共に、前記第１の
   センサの前記減算値の符号と前記第２のセンサの前記減
   算値の符号との組み合わせによって角速度の方向を判定
   し、前記第１のセンサ又は第２のセンサの前記減算値の
   大きさによって角速度の大きさを判定し、 前記第１のセンサにおける前記第２の角速度検出用電極
   と前記錘板との間の静電容量に前記第３の角速度検出用
   電極と前記錘板との間の静電容量を加算した値と、前記
   第１のセンサにおける前記第１の角速度検出用電極と前
   記錘板との間の静電容量に前記第４の角速度検出用電極
   と前記錘板との間の静電容量を加算した値との減算値
   と、 前記第２のセンサにおける前記第２の角速度検出用電極
   と前記錘板との間の静電容量に前記第３の角速度検出用
   電極と前記錘板との間の静電容量を加算した値と、前記
   第２のセンサにおける前記第１の角速度検出用電極と前
   記錘板との間の静電容量に前記第４の角速度検出用電極
   と前記錘板との間の静電容量を加算した値との減算値と
   が同一値となる場合には、前記第１のセンサと前記第２
   のセンサから等距離にある所定の点を中心にした角加速
   度が作用したと判定すると共に、前記第１及び第２のセ
   ンサにおける前記減算値の符号によって角加速度の方向
   を判定し、前記第１のセンサ又は前記第２のセンサの前
   記減算値の大きさによって角加速度の大きさを判定する
   ことを特徴とする移動体基礎情報検出方法。
2. 【請求項２】 第１のセンサのトーションバーと直交
   し、かつ、当該第１のセンサの中心を通る仮想的な線
   が、平板状に形成された部材の平面上の所定の直線とな
   す角度及び第２のセンサのトーションバーと直交し、か
   つ、当該第２のセンサの中心を通る仮想的な線が、平板
   状に形成された部材の平面上の所定の直線となす角度が
   ４５度であることを特徴とする請求項１記載の移動体基
   礎情報検出方法。
3. 【請求項３】 ２つの絶縁基板の間に、半導体部材から
   なる錘板がトーションバーを中心に回動及び変位可能に
   設けられると共に、前記２つの絶縁基板に配設された電
   極と前記錘体との間の静電容量が出力可能に構成されて
   なる第１のセンサ及び第２のセンサを、 前記第１及び第２のセンサの各々のトーションバーが鉛
   直方向に沿うようにし、かつ、平板状に形成された部材
   の平面上において、所定の直線に対して、前記各々のト
   ーションバーに直交してセンサの中心を通る各々の仮想
   的な線が同一角度をなすように、前記平板状に形成され
   た部材の平面上に配してなる移動体基礎情報用マルチセ
   ンサであって、 前記錘体の中央には、貫通孔が穿設され、当該貫通孔の
   内側には、柱状に形成された支持柱が設けられ、前記支
   持柱の側面の内、対向する一組の側面からそれぞれトー
   ションバーが延設されて、その端部は、前記貫通孔の内
   壁に接合され、 前記支持柱は、前記２つの絶縁基板の対向方向における
   厚みが、前記錘板より大に設定されて、その両端部が前
   記２つの絶縁基板に接合される一方、 前記２つの絶縁基板の内、第１の絶縁基板の前記錘板と
   対向する面には、第１の加速度検出用電極、第１の角速
   度検出用電極及び第２の角速度検出用電極が、前記第１
   の加速度検出用電極を中央にして、その左側に前記第１
   の角速度検出用電極が、その右側に前記第２の角速度検
   出用電極が、それぞれ位置するように配設され、 第２の絶縁基板の前記錘体と対向する面には、第２の加
   速度検出用電極、第３の角速度検出用電極及び第４の角
   速度検出用電極が、前記第２の加速度検出用電極を中央
   にして、その左側に前記第３の角速度検出用電極が、そ
   の右側に前記第４の角速度検出用電極が、それぞれ位置
   するように配設され、 前記第１及び第２の加速度検出用電極と前記錘板との間
   の各々の静電容量と、前記第１乃至第４の角速度検出用
   電極と前記錘体との間の各々の静電容量とを出力可能と
   してなることを特徴とする移動体基礎情報用マルチセン
   サ。
4. 【請求項４】 第１のセンサのトーションバーと直交
   し、かつ、当該第１のセンサの中心を通る仮想的な線
   が、平板状に形成された部材の平面上の所定の直線とな
   す角度及び第２のセンサのトーションバーと直交し、か
   つ、当該第２のセンサの中心を通る仮想的な線が、平板
   状に形成された部材の平面上の所定の直線となす角度が
   ４５度であることを特徴とする請求項３記載の移動体基
   礎情報用マルチセンサ。
5. 【請求項５】 第１のセンサの第２及び第３の角速度検
   出用電極と、第１及び第４の角速度検出用電極と、錘体
   とが入力段に接続され、 前記第２の角速度検出用電極と前記錘体との間に生ずる
   静電容量と前記第３の角速度検出用電極と前記錘体との
   間に生ずる静電容量との和である第１の角速度静電容量
   と、 前記第１の角速度検出用電極と前記錘体との間に生ずる
   静電容量と前記第４の角速度検出用電極と前記錘体との
   間に生ずる静電容量との和である第２の角速度静電容量
   との差を演算して出力する第１のコントロールユニット
   と、 第１のセンサの第１及び第２の加速度検出用電極と、錘
   体とが入力段に接続され、 前記第２の加速度検出用電極と前記錘体との間に生ずる
   静電容量と、前記第１の加速度検出用電極と前記錘体と
   の間に生ずる静電容量との差を演算して出力する第２の
   コントロールユニットと、 第２のセンサの第２及び第３の角速度検出用電極と、第
   １及び第４の角速度検出用電極と、錘体とが入力段に接
   続され、 前記第２のセンサの第２の角速度検出用電極と前記第２
   のセンサの錘体との間に生ずる静電容量と前記第２のセ
   ンサの第３の角速度検出用電極と前記第２のセンサの錘
   体との間に生ずる静電容量との和である第３の角速度静
   電容量と、 前記第２のセンサの第１の角速度検出用電極と前記第２
   のセンサの錘体との間に生ずる静電容量と前記第２のセ
   ンサの第４の角速度検出用電極と前記第２のセンサの錘
   体との間に生ずる静電容量との和である第４の角速度静
   電容量との差を演算して出力する第３のコントロールユ
   ニットと、 第２のセンサの第１及び第２の加速度検出用電極と、錘
   体とが入力段に接続され、 前記第２のセンサの第２の加速度検出用電極と前記第２
   のセンサの錘体との間に生ずる静電容量と、前記第２の
   センサの第１の加速度検出用電極と前記第２のセンサの
   錘体との間に生ずる静電容量との差を演算して出力する
   第４のコントロールユニットと、 前記第１のコントロールユニットの演算出力信号と、前
   記第３のコントロールユニットの演算出力信号との差を
   演算して出力する第１の減算器と、 前記第１のコントロールユニットの演算出力信号と、前
   記第３のコントロールユニットの演算出力信号との和を
   演算して出力する第１の加算器と、 前記第２のコントロールユニットの演算出力信号と、前
   記第４のコントロールユニットの演算出力信号との差を
   演算して出力する第２の減算器と、 前記第２のコントロールユニットの演算出力信号と前記
   第４のコントロールユニットの演算出力信号との和を演
   算して出力する第２の加算器と、 前記第１の減算器の出力段に接続され、所定の低域周波
   数帯の信号を通過せしめるローパスフィルタと、 前記ローパスフィルタの出力段に接続され、入力信号の
   緩衝増幅を行う第１の緩衝増幅器と、 前記第１の加算器の出力段に接続され、入力信号の緩衝
   増幅を行う第２の緩衝増幅器と、 前記第２の減算器の出力段に接続され、入力信号の緩衝
   増幅を行う第３の緩衝増幅器と、 前記第２の加算器の出力段に接続され、入力信号の緩衝
   増幅を行う第４の緩衝増幅器と、を具備してなる演算装
   置を設けたことを特徴とする請求項３または請求項４記
   載の移動体基礎情報用マルチセンサ。
6. 【請求項６】 第１のセンサの第２及び第３の角速度検
   出用電極と、第１及び第４の角速度検出用電極と、錘体
   とが入力段に接続され、 前記第２の角速度検出用電極と前記錘体との間に生ずる
   静電容量と前記第３の角速度検出用電極と前記錘体との
   間に生ずる静電容量との和である第１の角速度静電容量
   と、 前記第１の角速度検出用電極と前記錘体との間に生ずる
   静電容量と前記第４の角速度検出用電極と前記錘体との
   間に生ずる静電容量との和である第２の角速度静電容量
   との差を演算して出力する第１のコントロールユニット
   と、 第１のセンサの第１及び第２の加速度検出用電極と、錘
   体とが入力段に接続され、 前記第２の加速度検出用電極と前記錘体との間に生ずる
   静電容量と、前記第１の加速度検出用電極と前記錘体と
   の間に生ずる静電容量との差を演算して出力する第２の
   コントロールユニットと、 第２のセンサの第２及び第３の角速度検出用電極と、第
   １及び第４の角速度検出用電極と、錘体とが入力段に接
   続され、 前記第２のセンサの第２の角速度検出用電極と前記第２
   のセンサの錘体との間に生ずる静電容量と前記第２のセ
   ンサの第３の角速度検出用電極と前記第２のセンサの錘
   体との間に生ずる静電容量との和である第３の角速度静
   電容量と、 前記第２のセンサの第１の角速度検出用電極と前記第２
   のセンサの錘体との間に生ずる静電容量と前記第２のセ
   ンサの第４の角速度検出用電極と前記第２のセンサの錘
   体との間に生ずる静電容量との和である第４の角速度静
   電容量との差を演算して出力する第３のコントロールユ
   ニットと、 第２のセンサの第１及び第２の加速度検出用電極と、錘
   体とが入力段に接続され、 前記第２のセンサの第２の加速度検出用電極と前記第２
   のセンサの錘体との間に生ずる静電容量と、前記第２の
   センサの第１の加速度検出用電極と前記第２のセンサの
   錘体との間に生ずる静電容量との差を演算して出力する
   第４のコントロールユニットと、 前記第１のコントロールユニットの演算出力信号の所定
   の低域周波数帯の信号を通過せしめる第１のローパスフ
   ィルタと、 前記第３のコントロールユニットの演算出力信号の所定
   の低域周波数帯の信号を通過せしめる第２のローパスフ
   ィルタと、 前記第１のローパスフィルタの出力信号と、前記第２の
   ローパスフィルタの出力信号との差を演算して出力する
   第１の減算器と、 前記第１のコントロールユニットの演算出力信号と、前
   記第３のコントロールユニットの演算出力信号との和を
   演算して出力する第１の加算器と、 前記第２のコントロールユニットの演算出力信号と、前
   記第４のコントロールユニットの演算出力信号との差を
   演算して出力する第２の減算器と、 前記第２のコントロールユニットの演算出力信号と前記
   第４のコントロールユニットの演算出力信号との和を演
   算して出力する第２の加算器と、 前記第１の減算器の出力段に接続され、入力信号の緩衝
   増幅を行う第１の緩衝増幅器と、 前記第１の加算器の出力段に接続され、入力信号の緩衝
   増幅を行う第２の緩衝増幅器と、 前記第２の減算器の出力段に接続され、入力信号の緩衝
   増幅を行う第３の緩衝増幅器と、 前記第２の加算器の出力段に接続され、入力信号の緩衝
   増幅を行う第４の緩衝増幅器と、を具備してなる演算装
   置を設けたことを特徴とする請求項３または請求項４記
   載の移動体基礎情報用マルチセンサ。