JP2000146998A - 検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】角加速度の検出が可能な、小型で安価な検出器
を提供すること。 【解決手段】基板１にマス固定部２２で支持された、回
動軸２００回りに微小回動可能なマス部２０と、マス部
２０に連結点３００で連結された、第１ビーム３０１、
折り返し部３１、第２ビーム３０２からなる折り返しビ
ームが形成されている。折り返しビームは、マス部２０
との連結点３００と、折り返しビーム固定部３２を支点
としてｙ軸方向に振動可能となっている。折り返し部３
１と、基板面１ａに固定された励振電極３３及び検出電
極３４とに櫛歯電極を形成し、外部回路を接続して、折
り返しビームの共振周波数を検出する。マス部２０に回
動軸２００回りの角加速度が印加されると、トルクが発
生し、マス部２０が回動軸２００回りに微小回動する。
これにより、連結点３００が移動し、第１ビーム３０１
と第２ビーム３０２との間隔l₁が増減し、折り返しビー
ムの共振周波数が変動する。この折り返しビームの共振
周波数の変動から、マス部２０に印加された回動軸２０
０回りの角加速度を検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビデオカメ
ラ等の電子機器の防震や車両及び航空機等の移動体の運
動制御に利用可能な角加速度検出器に関する。特に、シ
リコンマイクロマシニングにより製造可能な、高性能な
角加速度検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、小型で安価な角速度検出器が半導
体マイクロマシニング技術により開発され、ビデオカメ
ラ等の防震システム、或いは車両の運動制御システム若
しくはナビゲーションシステムに利用されている。そし
て更に応答速度をあげるべく、角加速度検出器の開発が
望まれていた。加速度検出器を利用して角加速度を検出
することも可能であるが、この場合、着目する１つの回
転軸回りの角加速度を求めるためには、その回転軸回り
の角加速度に対し２個の加速度検出器が必要となる。一
方、１個の検出器で角加速度を検出するものとして特開
平５−１８０８６２号公報記載の角加速度検出器が知ら
れている。

【０００３】図１０の（ａ）、（ｂ）は、特開平５−１
８０８６２号公報記載の角加速度検出器９００の構成を
示した断面図、及びその主要部品であるシリコン基板９
１を示した平面図である。角加速度検出器９００は、エ
ッチング処理にて枠体部９０１、錘り部９１１、梁部９
２１及び９３１から成るシリコン基板９１を形成し、こ
のシリコン基板９１と、全く同様の構成のシリコン基板
９２とを接合し、更にその両側に、シリコン基板と向か
い合った面に固定電極７１及び７２をそれぞれ形成した
ガラス基板８１及び８２を陽極接合したものである。角
加速度検出器９００の、接合により各々一体となった２
つの梁部９２１及び９２２、並びに９３１及び９３２を
結ぶ軸Ｑ−Ｑ’回りに角加速度dω/dtが印加されると、
接合により一体となった錘り部９１１及び９１２に対し
トルクが誘起され、錘り部９１１及び９１２の慣性質量
によって錘り部９１１及び９１２がｚ軸方向に変位す
る。この回転変位は印加された角加速度dω/dtに比例
し、この変位によってガラス基板８１及び８２にそれぞ
れ形成された固定電極７１及び７２間の静電容量が変化
する。この静電容量の変化を計測することで印加された
角加速度dω/dtを検出する構成である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、角加速
度検出器９００は、いわゆるバルクマイクロマシニング
と呼ばれる技術を用いており、一辺数mmと、比較的大き
なサイズの検出器となってしまう。これは、小さな角加
速度dω/dtに対する固定電極７１及び７２間の静電容量
の変化を大きくするため、次のような構成にせざるを得
ないことに起因する。 (1) 錘り部９１１並びに９１２を大きなものとする。 (2) 錘り部９１１並びに９１２を厚いものとする。 (3) (1),(2)の構成とした上で、錘り部９１１と固定電
極７１との間隙、及び錘り部９１２と固定電極７２との
間隙を狭くする。 一方、製造面からは、上記(3)のためには高度な技術が
要求される。更に、シリコン基板９１とシリコン基板９
２との接合は通常1000℃、その両側にガラス基板８１及
び８２を陽極接合するには400℃の高温下で行われる。
接合前のシリコン基板９１及び９２、ガラス基板８１及
び８２の形状誤差、熱或いは熱応力による変形から、例
えば上記(3)を実現するための錘り部９１１（又は９１
２）と固定電極７１（又は７２）との間隙を一定に作製
することは困難且つ高コストであった。このように、構
造も製造プロセスも非常に複雑で、ビデオカメラ等の電
子機器や自動車等に搭載する検出器として求められる、
小型で安価であることの要求を十分に満足するものでは
なかった。

【０００５】本発明の目的は、シリコンマイクロマシニ
ングによる角加速度検出器を創作することにより、小型
で安価な角加速度検出器を提供することにある。また、
他の目的は、印加された角加速度について、デジタル信
号として出力する回路を有する角加速度検出器を提供す
ることで、角加速度検出器を高性能化することである。
更に他の目的は、加速度検出器としての機能を併せ持つ
角加速度検出器を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の手段によれば、次の構造の検出器
を作製する。この検出器は、基板面に垂直な軸回りに微
小回動可能に支持された慣性質量を有するマス部を有
し、マス部から回動軸に垂直方向に延伸された第１のビ
ームと、第１のビームに接続しマス部とは反対側に設け
られた折り返し部と、折り返し部から第１のビームと所
定の間隔をもって第１のビームに平行にマス部に向かっ
て延伸され、マス部に到達する前に基板面に固定された
第２のビームと、第１のビームと、折り返し部と、第２
のビームとを一体の折り返しビームとして振動させて共
振周波数を検出する手段と、からなる折り返しビーム型
共振部を１以上有する。ここから出力される共振周波数
の変化から、マス部の基板面に垂直な軸回りの微小回動
を検出するので、応答性に優れた、高感度の検出器とす
ることができる。

【０００７】また、請求項２に記載の手段によれば、請
求項１の検出器を角加速度検出器とするので、応答性に
優れた、高感度の角加速度検出器とすることができる。

【０００８】また、請求項３に記載の手段によれば、次
の構造の検出器を作製する。この検出器は、基板面に垂
直な軸回りに微小回動可能に支持され、且つ基板面に平
行に微小変位可能に支持された慣性質量を有するマス部
を有し、そのマス部の基板面に垂直な回動軸回りの微小
回動及び基板面に平行な微小変位を検出することにより
２以上の物理量を測定する検出器において、マス部から
回動軸に垂直方向に延伸された第１のビームと、第１の
ビームに接続し、マス部とは反対側に設けられた折り返
し部と、折り返し部から、第１のビームと所定の間隔を
もって第１のビームに平行にマス部に向かって延伸さ
れ、マス部に到達する手前で基板面に固定された第２の
ビームと、第１のビームと、折り返し部と、第２のビー
ムとを一体の折り返しビームとして振動させて共振周波
数を検出する手段と、からなる折り返しビーム型共振部
を少なくとも４個有し、少なくとも４個の折り返しビー
ム型共振部から出力される共振周波数の変化を、マス部
の基板面に垂直な軸回りの微小回動に比例する出力並び
にマス部の基板面に平行な互いに垂直方向の２つの微小
変位にそれぞれ比例する出力に演算し、マス部に印加さ
れる、基板面に垂直な軸回りの角加速度、並びに、基板
面に平行な互いに垂直方向の２つの加速度を検出するこ
とを特徴とする。即ち、請求項３に記載の手段によれ
ば、２軸方向の加速度検出器としての機能と角加速度検
出器としての機能とを併せ持つ検出器とすることができ
る。

【０００９】

【作用及び発明の効果】本発明の検出器は、物理量の印
加、具体的には角加速度等の印加によりマス部が微小回
動することにより、折り返しビームを形成する２本のビ
ームの間隔が変化する。折り返しビームの振動子として
の等価な断面２次モーメントは２本のビームの間隔に依
存するので、この折り返しビームを振動させて共振周波
数を検出する手段により共振周波数の変化を追うこと
で、マス部の微小回動を追跡することができる。この、
折り返しビームの共振周波数を検出する手段を外部回路
に接続すれば、マス部の回動軸回りに印加される物理
量、具体的には角加速度等を検出する検出器とすること
ができる。本発明の検出器は、例えば半導体基板の表面
の微細加工により容易に作製できるので、小型で安価な
検出器とすることができる。また、検出した共振周波数
を周波数カウンター等に入力することで、目的とする物
理量、具体的には角加速度等をデジタル量的に読み取る
ことが可能となり、検出器としての性能を格段に向上さ
せることができる。

【００１０】また、本発明にかかる検出器は、加速度の
印加によってもマス部が微小変位する構成とすることに
より、折り返しビームを形成する２本のビームの間隔が
変化する。よって、上記同様、折り返しビームを振動さ
せて共振周波数を検出する手段により共振周波数の変化
を追うことで、マス部の微小変位を追跡することができ
る。この、折り返しビームの共振周波数を検出する手段
を外部回路に接続すれば、マス部の基板面に平行な加速
度を検出する検出器とすることができる。即ち、具体的
には角加速度と加速度の検出を行う検出器とすることが
できる。この際、折り返しビーム型共振部を２以上とす
ることで、１軸回りの角加速度と１軸方向の加速度の検
出を行う検出器とすることができ、折り返しビーム型共
振部を４以上とすることで、１軸回りの角加速度と２軸
方向の加速度の検出を行う検出器とすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例を
図を用いて説明する。なお、本発明はこれら実施例に限
定されるものではない。 ≪第１実施例≫図１に、本発明の具体的な実施例に係る
検出器１００の構成と共振周波数検出のための回路を示
す。図１の（ａ）は構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’
での断面図である。

【００１２】検出器１００は半導体の微細加工技術によ
り容易に作成することができるものであり、その構成は
以下の通りである。シリコン基板１上に、固定部２２に
より微小回動可能に支持された円盤状のマス部２０が形
成される。検出器１００のマス部２０は、微小回動が容
易に可能なように、平板円環状に形成されており、回動
軸２００を中心に持つ固定部２２から十字に形成された
マス支持ビーム２１１、２１２、２１３、２１４にて支
持されている。図１の（ａ）、（ｂ）のとおり、基板面
１ａに平行にｘ軸、ｙ軸をとり、基板面１ａに垂直にｚ
軸をとる。

【００１３】マス部の外周と、回動軸２００からｘ軸の
正方向に延ばした直線との交点を連結点３００とする。
連結点３００から、ｘ軸の正方向に第１ビーム３０１が
延伸され、その終点で折り返し部３１がｙ軸の負方向に
延伸される。折り返し部３１の終点から、第１ビーム３
０１と所定間隔をもってｘ軸の負方向に第２ビーム３０
２が延伸され、マス部２０に到達する手前で固定部３２
により基板面１ａに固定されている。第１ビーム３０
１、折り返し部３１、第２ビーム３０２は、連結点３０
０と固定部３２を支点として、一体の折り返しビームと
してｙ軸方向に振動可能である。

【００１４】折り返し部３１には、折り返し部櫛歯電極
３１１及び３１２がそれぞれｙ軸の負方向、ｙ軸の正方
向に向かって形成されている。これら折り返し部櫛歯電
極３１１及び３１２は、それぞれ折り返しビームを励振
振動させるための励振櫛歯電極３３０と、折り返しビー
ムの振動を検出する検出櫛歯電極３４０と組み合わされ
ており、励振櫛歯電極３３０、検出櫛歯電極３４０はそ
れぞれ基板面１ａに固定された励振電極３３、検出電極
３４に形成されている。

【００１５】励振電極３３には、折り返しビームを励振
させるため、交流電圧発振回路３５が接続されている。
また、検出電極３４には、検出櫛歯電極３４０と折り返
し部櫛歯電極３１２との間の静電容量の変化を検出す
る、静電容量検出回路３６が接続され、増幅回路３７、
位相制御回路３８を通して交流電圧発振回路３５にフィ
ードバックされ、折り返しビームを自動共振させる構成
となっている。こうして共振した折り返しビームの共振
周波数が周波数カウンタ３９によりデジタル量として高
精度に検出される。

【００１６】さて、検出器１００の、ｚ軸回りの角加速
度が印加されないときの折り返しビームの共振について
図２に示す。図２の（ａ）は、励振電極３３に交流電圧
が印加され、励振櫛歯電極３３０と折り返し部櫛歯電極
３１１が引き合い、折り返し部３１がｙ軸の負方向に変
位した状態を示している。図２の（ｂ）のように、第
１、第２ビーム３０１、３０２のＢ−Ｂ’で示したｘ軸
に垂直な平面での断面において、ビームの外側の間隔l₁
と、ビームの内側の間隔l₂について、l₁−l₂は第１、第
２ビーム３０１、３０２のｙ軸方向の幅の和であるので
一定である。

【００１７】この時、図２のように曲げモード振動する
折り返しビームの共振周波数f₀は、数１のとおりであ
る。

【数１】f₀＝K₁(EI/Aρ)^1/2

【００１８】ただし、K₁は定数、Eは第１、第２ビーム
３０１、３０２のヤング率、Aは第１、第２ビーム３０
１、３０２のｘ軸に垂直な平面での断面積の和、ρは第
１、第２ビーム３０１、３０２の密度で、これらは一定
と考えて良い。一方、Iは、数２で表される等価な断面
２次モーメントである。

【数２】I＝K₂h(l₁ ³-l₂ ³)＝K₂h(l₁-l₂)(l₁ ²+l₁l₂+l₂ ²)

【００１９】ただし、K₂は定数、l₁、l₂はマス部２０が
回動していない状態での第１、第２ビーム３０１、３０
２の外側及び内側の間隔、hは第１、第２ビーム３０
１、３０２の厚さ（シリコン層のｚ軸方向の厚さ）であ
る。l₁−l₂は第１、第２ビーム３０１、３０２のｙ軸方
向の幅の和で一定であるので、数１及び数２から、数３
が言える。

【数３】 f₀＝K₀(l₁ ²+l₁l₂+l₂ ²)^1/2 …（１）

【００２０】ただしK₀は定数。今、第１、第２ビーム３
０１、３０２の間隔がΔlだけ増加したとする。l₁、l₂
はそれぞれl₁+Δl、l₂+Δlとなり、この時共振周波数は
f₀+Δfとなったとすると、数４が言える。

【数４】 f₀+Δf＝K₀｛l₁ ²+l₁l₂+l₂ ²+3(l₁+l₂)Δl+3(Δl)²｝^1/2 …（２）

【００２１】（２）÷（１）−１を作り、(Δl)²の項を
省略すると、数５となる。

【数５】Δf/f₀＝Δl(3l₁+3l₂)/2(l₁ ²+l₁l₂+l₂ ²)

【００２２】l₁−l₂≪l₁，l₂と仮定すれば、l₁≒l₂で、
数５は数６に置き換えられる。

【数６】 Δf/f₀＝Δl/l₁ …（３）

【００２３】実際には、折り返しビームの全長にわたっ
てl₁、l₂がそれぞれl₁+Δl、l₂+Δlとなる訳ではない
が、例えばΔlは連結点３００の変位であると考えれ
ば、Δf/f ₀がΔl/l₁に比例すると理解できる。この連結
点３００の変位Δlはマス部２０の回動角φに比例す
る。以上から、マス部２０の回動角φは折り返しビーム
の共振周波数f₀とその変動Δfの比に比例するので、C₀
を定数として数７が言える。

【数７】 φ＝C₀Δf/f₀ …（４）

【００２４】次に、マス部２０の回転運動について考え
る。折り返しビームの質量は十分小さく、回転運動はマ
ス部２０自体の慣性モーメントI_Mのみ関与するとする。
図３のように、外部から角加速度dω/dtが印加されたと
き、マス部２０にマス支持ビーム、折り返しビームから
及ぼされる力のモーメントの合計をN(φ)とおいて、外
部から印加された角加速度dω/dtによるトルクと、マス
部２０に及ぼされるマス支持ビーム、折り返しビームか
らの力のモーメントの合計N(φ)を等しくおいて、数８
が言える。

【数８】 dω/dt＝N(φ)/I_M …（５）

【００２５】連結点３００を通してマス部２０に及ぼさ
れる力は、折り返しビームの曲げモーメントによる力で
あるので、連結点３００の変位Δlに比例する。よっ
て、折り返しビームから連結点３００をとおしてマス部
２０に及ぼされる力のモーメントは、明らかに連結点３
００の変位Δlに比例する。ところで、共振周波数とそ
の変動の議論で見た通り、連結点３００の変位Δlはマ
ス部２０の回動角φに比例するので、結局折り返しビー
ムから連結点３００をとおしてマス部２０に及ぼされる
モーメントは、マス部２０の回動角φに比例する。マス
支持ビームについても全く同様であるので、C₁を定数と
して数９が言える。

【数９】N(φ)/I_M＝C₁φ

【００２６】これを（５）に代入して、数１０が言え
る。

【数１０】 dω/dt＝C₁φ …（６）

【００２７】（４）から、共振周波数の変動の割合（Δ
f/f₀）を追うことで、マス部２０の回動角φが求められ
る。（６）から、回動角φの変動を追えば、マス部２０
に印加される角加速度dω/dtが求められる。

【００２８】（４）のC₀は無次元、（６）のC₁は（時
間）^-2の次元なので、検出器１００のモデルを作製して
共振周波数の変動の割合（Δf/f₀）から角加速度を求め
る回路を設定すれば、検出器１００と相似な検出器にす
べて適用できる。

【００２９】図４は、検出器１００に、３組の外部マス
支持ビーム及び外部マス固定部４０１と４１１、４０２
と４１２、４０３と４１３を追加した検出器１０１の可
動部分を示したものである。３本の外部マス支持ビーム
４０１、４０２、４０３は、マス部２０の外周と、マス
部の回動中心からｙ軸の正方向、ｘ軸の負方向、ｙ軸の
負方向にそれぞれ延ばした直線との交点を始点とし、ｙ
軸の正方向、ｘ軸の負方向、ｙ軸の負方向にそれぞれ延
設されたものであり、それぞれの終点が基板面１ａに固
定された外部マス固定部４１１、４１２、４１３であ
る。３組の外部マス支持ビーム及び外部マス固定部４０
１と４１１、４０２と４１２、４０３と４１３の追加に
より、マス部２０を安定して支持可能となっている。検
出器１０１は、検出器１００と全く同様にマス部２０に
印加される角加速度dω/dtを検出できる。

【００３０】≪第２実施例≫図５は、検出器１００の、
折り返しビーム、電極、共振周波数検出回路からなる折
り返しビーム型共振部を４組、マス部２０に対しｘ軸の
正方向、ｙ軸の正方向、ｘ軸の負方向、ｙ軸の負方向に
有する検出器１０２の可動部分を示したものである。検
出器１０２も、検出器１００同様、半導体の微細加工技
術により容易に作成できる。マス部２０に対しｘ軸の正
方向、ｙ軸の正方向、ｘ軸の負方向、ｙ軸の負方向に設
けられた折り返しビーム型共振部３ａ、３ｂ、３ｃ、３
ｄは、各々次のような構成になっている。

【００３１】検出器１０２の折り返しビーム型共振部３
ａは検出器１００の折り返しビーム型共振部と全く同様
の構成である。即ち、マス部の外周と、回動軸２００か
らｘ軸の正方向に延ばした直線との交点である連結点か
ら、ｘ軸の正方向に第１ビームが延伸され、その終点で
折り返し部がｙ軸の負方向に延伸される。折り返し部の
終点から、第１ビームと所定間隔をもってｘ軸の負方向
に第２ビームが延伸され、マス部２０に到達する手前で
固定部により基板面１ａに固定されている。第１ビー
ム、折り返し部、第２ビームは、連結点と固定部を支点
として、一体の折り返しビームとしてｙ軸方向に振動可
能である。折り返し部には、２つの折り返し部櫛歯電極
がそれぞれｙ軸の負方向、ｙ軸の正方向に向かって形成
されており、それぞれ折り返しビームを励振振動させる
ための図示しない励振櫛歯電極と、折り返しビームの振
動を検出する図示しない検出櫛歯電極と組み合わされて
おり、励振櫛歯電極、検出櫛歯電極はそれぞれ基板面１
ａに固定された図示しない励振電極、検出電極に形成さ
れている。

【００３２】励振電極には、折り返しビームを励振させ
るため、交流電圧発振回路が接続されており、検出電極
には、検出櫛歯電極と折り返し部櫛歯電極との間の静電
容量の変化を検出する静電容量検出回路が接続され、増
幅回路、位相制御回路を通して交流電圧発振回路にフィ
ードバックされ、折り返しビームを自動共振させる構成
となっている。こうして共振した折り返しビームの共振
周波数f_aが周波数カウンタ３９ａによりデジタル量とし
て高精度に検出される。

【００３３】検出器１０２の折り返しビーム型共振部３
ｃは、折り返しビーム型共振部３ａと同様の折り返しビ
ームと、独立した図示しない共振周波数検出回路を持
ち、共振周波数f_cが周波数カウンタ３９ｃによりデジタ
ル量として高精度に検出される。検出器１０２の折り返
しビーム型共振部３ｃの折り返しビームは、マス部の外
周と、回動軸２００からｘ軸の負方向に延ばした直線と
の交点である連結点から、ｘ軸の負方向に第１ビームが
延伸され、その終点で折り返し部がｙ軸の正方向に延伸
される。折り返し部の終点から、第１ビームと所定間隔
をもってｘ軸の正方向に第２ビームが延伸され、マス部
２０に到達する手前で固定部により基板面１ａに固定さ
れている。第１ビーム、折り返し部、第２ビームは、連
結点と固定部を支点として、一体の折り返しビームとし
てｙ軸方向に振動可能である。折り返し部には、２つの
折り返し部櫛歯電極がそれぞれｙ軸の正方向、ｙ軸の負
方向に向かって形成されており、それぞれ図示しない励
振電極、検出電極と対をなしている。

【００３４】検出器１０２の折り返しビーム型共振部３
ｂは、折り返しビーム型共振部３ａと同様の折り返しビ
ームと、独立した図示しない共振周波数検出回路を持
ち、共振周波数f_bが周波数カウンタ３９ｂによりデジタ
ル量として高精度に検出される。検出器１０２の折り返
しビーム型共振部３ｂの折り返しビームは、マス部の外
周と、回動軸２００からｙ軸の正方向に延ばした直線と
の交点である連結点から、ｙ軸の正方向に第１ビームが
延伸され、その終点で折り返し部がｘ軸の負方向に延伸
される。折り返し部の終点から、第１ビームと所定間隔
をもってｙ軸の負方向に第２ビームが延伸され、マス部
２０に到達する手前で固定部により基板面１ａに固定さ
れている。第１ビーム、折り返し部、第２ビームは、連
結点と固定部を支点として、一体の折り返しビームとし
てｘ軸方向に振動可能である。折り返し部には、２つの
折り返し部櫛歯電極がそれぞれｘ軸の正方向、ｘ軸の負
方向に向かって形成されており、それぞれ図示しない励
振電極、検出電極と対をなしている。

【００３５】検出器１０２の折り返しビーム型共振部３
ｄは、折り返しビーム型共振部３ａと同様の折り返しビ
ームと、独立した図示しない共振周波数検出回路を持
ち、共振周波数f_dが周波数カウンタ３９ｄによりデジタ
ル量として高精度に検出される。検出器１０２の折り返
しビーム型共振部３ｄの折り返しビームは、マス部の外
周と、回動軸２００からｙ軸の負方向に延ばした直線と
の交点である連結点から、ｙ軸の負方向に第１ビームが
延伸され、その終点で折り返し部がｘ軸の正方向に延伸
される。折り返し部の終点から、第１ビームと所定間隔
をもってｙ軸の正方向に第２ビームが延伸され、マス部
２０に到達する手前で固定部により基板面１ａに固定さ
れている。第１ビーム、折り返し部、第２ビームは、連
結点と固定部を支点として、一体の折り返しビームとし
てｘ軸方向に振動可能である。折り返し部には、２つの
折り返し部櫛歯電極がそれぞれｘ軸の負方向、ｘ軸の正
方向に向かって形成されており、それぞれ図示しない励
振電極、検出電極と対をなしている。

【００３６】検出器１０２の４つの折り返しビーム型共
振部は以上のような構成であるので、図５の通り、紙面
上反時計回りの角加速度dω/dtが回動軸２００の回りに
印加されると、次のようになる。

【００３７】折り返しビーム型共振部３ａ、３ｃのそれ
ぞれの連結点は、回動軸２００の回りに反時計回りに微
小回動する。これは折り返しビーム型共振部３ａ、３ｃ
の折り返しビームの間隔を広げる方向であるので、角加
速度dω/dtが印加される前の共振周波数f_a及びf_cと、角
加速度dω/dtが印加された後の共振周波数f_a'及びf_c'と
の関係は、次の通りとなる。

【数１１】f_a'＞f_a且つ f_c'＞f_c

【００３８】折り返しビーム型共振部３ｂ、３ｄのそれ
ぞれの連結点は、回動軸２００の回りに反時計回りに微
小回動する。これは折り返しビーム型共振部３ｂ、３ｄ
の折り返しビームの間隔を狭める方向であるので、角加
速度dω/dtが印加される前の共振周波数f_b及びf_dと、角
加速度dω/dtが印加された後の共振周波数f_b'及びf_d'と
の関係は、次の通りとなる。

【数１２】f_b'＜f_b且つ f_d'＜f_d

【００３９】数１１、数１２から、折り返しビーム型共
振部３ａ、３ｃから検出される共振周波数の変動の割合
と、折り返しビーム型共振部３ｂ、３ｄから検出される
共振周波数の変動の割合とは、それぞれ和分したのちそ
れらを差分することで、より信頼度の高い角加速度dω/
dtを検出することが可能となる。

【００４０】このことを回路構成と周波数カウンタ３９
ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄの出力する周波数とを図示
しながら詳しく説明する。図６の（ａ）に、本発明の具
体的な実施例に係る検出器１０２の第１の回路構成を示
したブロック図を示す。図６の（ａ）の周波数カウンタ
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄは、図５に示した検出
器１０２の周波数カウンタ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３
９ｄである。周波数カウンタ３９ａは、角加速度dω/dt
が印加される前の共振周波数f_aと、角加速度dω/dtが印
加された後の共振周波数f_a'との差Δf_a＝f_a'−f_aを加算
器５１に出力する。同様に、周波数カウンタ３９ｃは角
加速度dω/dtが印加される前の共振周波数f_cと、角加速
度dω/dtが印加された後の共振周波数f_c'との差Δf_c＝f
_c'−f_cを加算器５１に出力する。一方、周波数カウンタ
３９ｂは、角加速度dω/dtが印加される前の共振周波数
f_bと、角加速度dω/dtが印加された後の共振周波数f_b'
との差Δf_b＝f_b'−f_bを加算器５２に出力する。同様
に、周波数カウンタ３９ｄは角加速度dω/dtが印加され
る前の共振周波数f_dと、角加速度dω/dtが印加された後
の共振周波数f_d'との差Δf_d＝f_d'−f_dを加算器５２に出
力する。

【００４１】次に、加算器５１は、周波数カウンタ３９
ａの出力Δf_aと、周波数カウンタ３９ｃの出力Δf_cの和
Δf_a＋Δf_cを加算器５３に出力する。同様に、加算器５
２は、周波数カウンタ３９ｂの出力Δf_bと、周波数カウ
ンタ３９ｄの出力Δf_dの和Δf_b＋Δf_dを加算器５３に出
力する。加算器５３は、加算器５１の出力Δf_a＋Δf_cと
加算器５１の出力Δf_b＋Δf_dの差Δf_a−Δf_b＋Δf_c−Δ
f_dを出力する。加算器５３の出力Δf_a−Δf_b＋Δf_c−Δ
f_dは、図５の検出器１０２において、回動軸２００の回
りに印加された角加速度dω/dtに比例する。また、紙面
上反時計回りの角加速度dω/dtに対し、加算器５３の出
力Δf_a−Δf_b＋Δf_c−Δf_dは正である。

【００４２】図６の（ｂ）の表図は、図５の検出器１０
２の、図６の（ａ）に示す第１の回路構成における、マ
ス部にかかるｚ軸回りの角加速度の符号と出力される周
波数差の符号の関係を示している。ここから、ｚ軸回り
の角加速度の符号が正負どちらでも、加算器５３の出力
Δf_a−Δf_b＋Δf_c−Δf_dの絶対値は｜Δf_a｜＋｜Δf_b｜
＋｜Δf_c｜＋｜Δf_d｜に等しくなっていることが分か
る。また、ｚ軸回りの角加速度の符号を図５の紙面上反
時計回りを正とすれば、ｚ軸回りの角加速度の符号は加
算器５３の出力Δf_a−Δf_b＋Δf_c−Δf_dの符号と一致し
ていることが分かる。即ち、図６の（ａ）に示す第１の
回路構成により、図５の検出器１０２の、角加速度に比
例する大きな信号を得ることができる。

【００４３】以上の通り、図５に示す検出器１０２は、
図６の（ａ）に示す構成の回路を接続することにより、
４つの折り返しビーム型共振部からの出力を合計して出
力することができる。各折り返しビーム型共振部からの
出力は各々がマス部２０に印加される回動軸２００の回
りの角加速度dω/dtに比例するので、図５に示す検出器
１０２は、図１に示す折り返しビーム型共振部を１つ有
する検出器１０１よりも検出精度の高い検出器となる。

【００４４】なお、検出器１０２の４つの折り返しビー
ム型共振部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄからの信号の和分、
差分を別の回路で行うことにより、基板面に平行な加速
度を検出することも可能である。即ち、折り返しビーム
型共振部３ａ、３ｃからの信号を差分することでｙ軸方
向の加速度が、折り返しビーム型共振部３ｂ、３ｄから
の信号を差分することでｘ軸方向の加速度が検出可能で
ある。なお、検出器１０２のマス部２０はｘｙ平面上で
微小変位可能であるものとする。

【００４５】実際、図５の検出器１０２のマス部２０に
ｙ軸方向の加速度が印加され、マス部２０がｙ軸の正方
向に微小変位したとすれば、折り返しビーム型共振部３
ａ及び３ｃの折り返しビームの間隔はそれぞれ増大、減
少するので、折り返しビーム型共振部３ａ及び３ｃから
の信号を差分すれば、角加速度成分の消去された、マス
部２０のｙ軸の正方向の変位を検出することができる。
よって、折り返しビーム型共振部３ａ及び３ｃからの信
号を差分したのち適当な回路で演算することにより、マ
ス部２０に印加されたｙ軸方向の加速度を検出すること
ができる。全く同様にして、折り返しビーム型共振部３
ｂ及び３ｄからの信号を差分したのち適当な回路で演算
することにより、角加速度成分の消去された、マス部２
０に印加されたｘ軸方向の加速度を検出することができ
る。

【００４６】このことを回路構成と周波数カウンタ３９
ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄの出力する周波数とを図示
しながら詳しく説明する。図７の（ａ）に、本発明の具
体的な実施例に係る検出器１０２の第２の回路構成を示
したブロック図を示す。図７の（ａ）の周波数カウンタ
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄは、図５に示した検出
器１０２の周波数カウンタ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３
９ｄである。周波数カウンタ３９ａは、角加速度dω/dt
が印加される前の共振周波数f_aと、角加速度dω/dtが印
加された後の共振周波数f_a'との差Δf_a＝f_a'−f_aを加算
器５１及び５５に出力する。同様に、周波数カウンタ３
９ｃは角加速度dω/dtが印加される前の共振周波数f
_cと、角加速度dω/dtが印加された後の共振周波数f_c'と
の差Δf_c＝f_c'−f_cを加算器５１及び５５に出力する。
一方、周波数カウンタ３９ｂは、角加速度dω/dtが印加
される前の共振周波数f_bと、角加速度dω/dtが印加され
た後の共振周波数f_b'との差Δf_b＝f_b'−f_bを加算器５２
及び５４に出力する。同様に、周波数カウンタ３９ｄは
角加速度dω/dtが印加される前の共振周波数f_dと、角加
速度dω/dtが印加された後の共振周波数f_d'との差Δf_d
＝f_d'−f_dを加算器５２及び５４に出力する。

【００４７】加算器５１、加算器５２及びそれらの出力
を演算する加算器５３の働きは図６に示す第１の回路構
成と同様である。即ち、加算器５１は、周波数カウンタ
３９ａの出力Δf_aと、周波数カウンタ３９ｃの出力Δf_c
の和Δf_a＋Δf_cを加算器５３に出力する。同様に、加算
器５２は、周波数カウンタ３９ｂの出力Δf_bと、周波数
カウンタ３９ｄの出力Δf_dの和Δf_b＋Δf_dを加算器５３
に出力する。加算器５３は、加算器５１の出力Δf_a＋Δ
f_cと加算器５１の出力Δf_b＋Δf_dの差Δf_a−Δf_b＋Δf_c
−Δf_dを出力する。加算器５３の出力Δf_a−Δf_b＋Δf_c
−Δf_dは、図５の検出器１０２において、回動軸２００
の回りに印加された角加速度dω/dtに比例する。また、
紙面上反時計回りの角加速度dω/dtに対し、加算器５３
の出力Δf_a−Δf_b＋Δf_c−Δf_dは正である。

【００４８】さて、加算器５４は、周波数カウンタ３９
ｂの出力Δf_bと、周波数カウンタ３９ｄの出力Δf_dの差
Δf_b−Δf_dを出力する。また、加算器５５は、周波数カ
ウンタ３９ａの出力Δf_aと、周波数カウンタ３９ｃの出
力Δf_cの差Δf_a−Δf_cを出力する。

【００４９】こうして、図５の検出器１０２の、図７の
（ａ）に示す第２の回路構成における、マス部にかかる
ｘ軸方向、ｙ軸方向の加速度の符号と出力される周波数
差の符号の関係を図７の（ｂ）に示す。実際、マス部２
０に対し、ｘ軸方向（図５に示すｘ軸の正方向）に加速
度が印加されると、マス部２０はｘ軸の正方向に微小変
位する。この結果、各折り返しビーム部には次のような
影響が生じる。

【００５０】折り返しビーム型共振部３ａの第１ビーム
３０１ａ及び第２ビーム３０２ａには一様な圧縮力が作
用し、第１ビーム３０１ａ及び第２ビーム３０２ａはわ
ずかに座屈するように変形するが、第１ビーム３０１ａ
と第２ビーム３０２ａとの間隔は殆ど変化せず、この結
果共振周波数に変化は無い。よって周波数カウンタ３９
ａの出力Δf_aは０である。一方、折り返しビーム型共振
部３ｃの第１ビーム３０１ｃ及び第２ビーム３０２ｃに
は一様な引っ張り力が作用するが、やはり第１ビーム３
０１と第２ビーム３０２との間隔は殆ど変化しない。よ
って、共振周波数に変化は無く、周波数カウンタ３９ｃ
の出力Δf_cは０である。よって、周波数カウンタ３９ａ
の出力Δf_aと、周波数カウンタ３９ｃの出力Δf_cの差Δ
f_a−Δf_cを出力する加算器５５の出力は０である。

【００５１】さて、折り返しビーム型共振部３ｂの第１
ビーム３０１ｂのマス部との連結点３００ｂはマス部２
０とともにｘ軸方向（ｘ軸の正方向）に変位する。結
果、第１ビーム３０１ｂと第２ビーム３０２ｂとの間隔
は広がり、結果共振周波数も増加する。よって周波数カ
ウンタ３９ｂの出力Δf_bは正である。一方、折り返しビ
ーム型共振部３ｄのマス部との連結点３００ｄはマス部
２０とともにｘ軸方向（ｘ軸の正方向）に変位する。結
果、第１ビーム３０１ｄと第２ビーム３０２ｄとの間隔
は狭まり、結果共振周波数も減少する。よって周波数カ
ウンタ３９ｄの出力Δf_dは負である。よって、周波数カ
ウンタ３９ｂの出力Δf_bと、周波数カウンタ３９ｄの出
力Δf_dの差Δf_b−Δf_dを出力する加算器５４の出力は正
でその絶対値は｜Δf_b｜＋｜Δf_d｜に等しい。

【００５２】全く同様に、図７の（ｂ）の、ｘ軸方向、
ｙ軸方向の加速度の符号と出力される周波数差の符号の
関係が説明される。また、例えばマス部２０に対し、ｘ
軸方向（図５に示すｘ軸の正方向）に加速度が印加され
た場合、その加速度の大きさが加算器５４の出力（その
絶対値は｜Δf_b｜＋｜Δf_d｜）に比例することは、角加
速度と加算器５１、５２、５３の出力との議論と同様、
明らかである。

【００５３】以上の通り、図５に示す検出器１０２は、
図７の（ａ）に示す構成の回路を接続することにより、
互いに向かい合った折り返しビーム型共振部からの出力
を合計して出力することができる。各折り返しビーム型
共振部からの出力は各々がマス部２０に印加される加速
度に比例するので、図５に示す検出器１０２は、ｘ軸方
向及びｙ軸方向に印加される加速度検出器としても使用
することができる。尚、図７の（ａ）に示す構成の回路
は図６の（ａ）に示すｚ軸回りの角加速度検出器の回路
構成も内包しているので、図７の（ａ）に示す構成の回
路を接続した図５に示す検出器１０２は、ｚ軸回りの角
加速度、ｘ軸方向及びｙ軸方向に印加される加速度を検
出する検出器となる。

【００５４】また、検出器１０２は４方から安定性良く
支持され、他軸回り（ｘ軸回り及びｙ軸回り）の角加速
度の印加に対する強度が向上できる上、クロストーク影
響に鈍感な構造である。また、折り返しビーム型共振部
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの各ビームの長さやビームの幅
（ビームの延伸方向に垂直で基板面に平行な方向）をそ
れぞれ異なる設計とすることで、各折り返しビームの共
振周波数が予期しない低い振動に引き込まれるロックイ
ン現象を回避することも可能である。

【００５５】なお、図５に示す検出器１０２の折り返し
ビーム型共振部３ａ及び３ｃは第１ビームから見て第２
ビームはマス部の回動軸に対し反時計回りの位置、折り
返しビーム型共振部３ｂ及び３ｄは第１ビームから見て
第２ビームはマス部の回動軸に対し時計回りの位置の構
成としたが、折り返しビーム型共振部の第１、第２ビー
ムの位置関係（時計回りか反時計回りか）はこれに限定
されない。上記説明で明らかな通り、接続する各々の回
路との関係において設計すれば良く、どの折り返しビー
ム型共振部の第１、第２ビームの位置関係（時計回りか
反時計回りか）も、個々に任意である。

【００５６】尚、上記の検出器１０２の作用の説明か
ら、検出器１０２から折り返しビーム型共振部３ａ及び
３ｃを除いた検出器は、適当な外部回路を接続すること
により、マス部２０に印加される、回動軸２００（ｚ
軸）回りの角加速度及びｘ軸方向の加速度を検出する検
出器とすることができることは明らかである。また、検
出器１０２から折り返しビーム型共振部３ｂ及び３ｄを
除いた検出器は、適当な外部回路を接続することによ
り、マス部２０に印加される、回動軸２００回りの角加
速度及びｙ軸方向の加速度を検出する検出器とすること
ができることは明らかである。即ち、上記実施例では、
４つの折り返しビーム型共振部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ
を有する、マス部２０に印加される、回動軸２００（ｚ
軸）回りの角加速度並びにｘ軸方向及びｙ軸方向の２軸
の加速度を検出する検出器を示したが、回動軸２００を
挟んで互いに向かい合った２つの折り返しビーム型共振
部を有することで、マス部に印加される、基板面に垂直
な１軸（回動軸）回りの角加速度並びに基板面に平行な
１軸方向の加速度を検出する検出器とすることができ
る。

【００５７】≪変形例≫本発明にかかる検出器の変形例
として、図８、図９に検出器１０３、１０４の可動部分
を示す。図８に示す検出器１０３は、検出器１００、１
０１、１０２においてマス部２０の回動軸近傍に設けら
れていたマス固定部２２と、マス支持ビーム２１１、２
１２、２１３、２１４を省略したものである。即ち検出
器１０３のマス部２０１は、４つの折り返しビーム型共
振部の折り返しビーム固定部によってのみに支持されて
おり、微小回動及び微小変位可能である。検出器１０３
は、検出器１０２同様、図示しないｚ軸に平行な回動軸
回りの角加速度、ｘ軸及びｙ軸方向の加速度の検出が可
能である。

【００５８】図９に示す検出器１０４は、検出器１０３
において円盤状であったマス部２０１の形状を方形板状
にした、マス部２０２を有するものである。検出器１０
４のマス部２０２は、４つの折り返しビーム型共振部の
折り返しビーム固定部のみによって支持されており、微
小回動及び微小変位可能である。検出器１０４は、検出
器１０２、１０３同様、図示しないｚ軸に平行な回動軸
回りの角加速度、ｘ軸及びｙ軸方向の加速度の検出が可
能である。

【００５９】図８の検出器１０３、図９の検出器１０４
は、図５に示す検出器１０２の４つの折り返しビーム型
共振部と同様の位置関係に各々の第１、第２ビームを設
けたが、上述のとおり、この位置関係に限定されない。
図５に示す検出器１０２での指摘同様、接続する各々の
回路との関係において設計すれば良く、どの折り返しビ
ーム型共振部の第１、第２ビームの位置関係（時計回り
か反時計回りか）も、個々に任意である。

【００６０】上記の実施例で明らかなように、本発明は
基板面に垂直な軸回りに微小回動可能に支持された慣性
質量を有するマス部の形状に何ら限定されない。また、
上記の実施例ではマス部は円盤状としたが、孔、突起、
凹凸その他の構造を持ち合わせても良い。例えばマス部
は格子状に孔を多数有しても良い。

【００６１】上記の実施例では、折り返しビームはその
延長線上に回動軸が存在する位置に設けたが、第１のビ
ームは回動軸に垂直方向に延伸されていればよく、たと
えば第１のビームと回動軸は垂直な任意のねじれの位置
にあっても良い。上記の実施例では、対称性の高いマス
部を設け、複数の折り返しビーム型共振部も対称性の高
い位置に設けたが、例えばマス部は任意の形状で良く、
例えば折り返しビーム型共振部はｘ軸の正方向の位置、
ｙ軸の正方向の位置の２組であってもよい。また、必要
に応じ、それ以上の複数とすることも可能である。

【００６２】上記の実施例では、小型化を念頭に、シリ
コンマイクロマシニングにより回動軸近傍で基板に固定
されたマス部を設けるとしたが、任意の樹脂或いは金属
或いはその他の材料で、任意の大きさのマス部としても
良い。また、その際、基板に固定された軸と、その軸と
なめらかに接触しながら回動可能に支持されたマス部に
よる構成としても良い。材料に限定されないのは、折り
返しビーム型共振部、あるいはマス支持ビーム等も同様
である。

【００６３】上記の実施例における検出回路は、ハード
ウエアによるアナログ又はデジタル回路で構成しても、
ソフトウエアを用いたコンピュータシステムにより構成
しても良い。また、上記の実施例では、各マス部の励振
に静電力によるものを用いたが、ローレンツ力による励
振方法を用いても良い。また、振動の検出には、静電容
量を用いているが、電磁誘導による起電力を用いても良
い。要は、電気量として変位が検出されれば、任意の物
理量で良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の具体的な実施例に係る検出
器１００の構成と共振周波数検出のための回路を示す構
成図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’での断面図。

【図２】（ａ）は、本発明の具体的な実施例に係る検出
器１００の折り返しビーム型共振部の動作を示した平面
図、（ｂ）は第１ビーム、第２ビームの断面図。

【図３】本発明の具体的な実施例に係る検出器１００
の、マス部２０が微小回動したときの折り返しビーム型
共振部を示した平面図。

【図４】本発明の具体的な実施例に係る検出器１０１を
示した平面図。

【図５】本発明の具体的な実施例に係る検出器１０２を
示した平面図。

【図６】本発明の具体的な実施例に係る検出器１０２
の、（ａ）は第１の回路構成を示したブロック図、
（ｂ）は第１の回路構成における、マス部にかかるｚ軸
回りの角加速度の符号と出力される周波数差の符号の関
係を示した表図。

【図７】本発明の具体的な実施例に係る検出器１０２
の、（ａ）は第２の回路構成を示したブロック図、
（ｂ）は第２の回路構成における、マス部にかかるｘ軸
方向或いはｙ軸方向の加速度の符号と出力される周波数
差の符号の関係を示した表図。

【図８】本発明の具体的な実施例に係る検出器１０３を
示した平面図。

【図９】本発明の具体的な実施例に係る検出器１０４を
示した平面図。

【図１０】（ａ）は、従来の角加速度検出器９００の構
成を示した断面図、（ｂ）は従来の角加速度検出器９０
０の部品９１を示した平面図。

【符号の説明】

１００、１０１、１０２、１０３、１０４…検出器 １…基板 ２０、２０１、２０２…マス部 ２００…回動軸 ２１１、２１２、２１３、２１４…マス支持ビーム ２２…マス固定部 ３００…連結点 ３０１…第１ビーム ３０２…第２ビーム ３１…折り返し部 ３１１、３１２…折り返し部櫛歯電極 ３２…折り返しビーム固定部 ３３…励振電極 ３３０…励振櫛歯電極 ３４…検出電極 ３４０…検出櫛歯電極 ３５、３６、３７、３８…共振周波数検出のための各回
路 ３９、３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ…周波数カウン
タ ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ…折り返しビーム型共振部 ４０１、４０２、４０３…外部マス支持ビーム ４１１、４１２、４１３…外部マス固定部 ７１、７２…固定電極 ８１、８２…ガラス基板 ９００…角加速度検出器 ９１、９２…角加速度検出器の部品であるシリコン基板 ９０１、９０２…枠部 ９１１、９１２…錘り部 ９２１、９２２、９３１、９３２…梁部

フロントページの続き (72)発明者 藤吉 基弘 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 藤塚 徳夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 水野 健太朗 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 2F105 AA02 AA03 BB02 BB13 CC04 CD03 CD05 4M112 AA02 BA07 BA08 CA24 CA26 CA32 EA02 GA03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板面に垂直な軸回りに微小回動可能に
   支持された慣性質量を有するマス部を有し、そのマス部
   の前記基板面に垂直な回動軸回りの微小回動を検出する
   ことにより物理量を測定する検出器において、 前記マス部から前記回動軸に垂直方向に延伸された第１
   のビームと、 前記第１のビームに接続し、前記マス部とは反対側に設
   けられた折り返し部と、 前記折り返し部から、前記第１のビームと所定の間隔を
   もって前記第１のビームに平行に前記マス部に向かって
   延伸され、前記マス部に到達する手前で前記基板面に固
   定された第２のビームと、 前記第１のビームと、前記折り返し部と、前記第２のビ
   ームとを一体の折り返しビームとして振動させて共振周
   波数を検出する手段と、 からなる折り返しビーム型共振部を１以上有し、そこか
   ら出力される前記共振周波数の変化から、前記マス部の
   前記基板面に垂直な軸回りの微小回動を検出することを
   特徴とする検出器。
2. 【請求項２】 前記マス部に印加される、前記マス部の
   前記基板面に垂直な軸回りの角加速度を測定する請求項
   １に記載の検出器。
3. 【請求項３】 基板面に垂直な軸回りに微小回動可能に
   支持され、且つ基板面に平行に微小変位可能に支持され
   た慣性質量を有するマス部を有し、そのマス部の前記基
   板面に垂直な回動軸回りの微小回動及び基板面に平行な
   微小変位を検出することにより２以上の物理量を測定す
   る検出器において、 前記マス部から前記回動軸に垂直方向に延伸された第１
   のビームと、 前記第１のビームに接続し、前記マス部とは反対側に設
   けられた折り返し部と、 前記折り返し部から、前記第１のビームと所定の間隔を
   もって前記第１のビームに平行に前記マス部に向かって
   延伸され、前記マス部に到達する手前で前記基板面に固
   定された第２のビームと、 前記第１のビームと、前記折り返し部と、前記第２のビ
   ームとを一体の折り返しビームとして振動させて共振周
   波数を検出する手段と、 からなる折り返しビーム型共振部を少なくとも４個有
   し、 前記少なくとも４個の折り返しビーム型共振部から出力
   される前記共振周波数の変化を、前記マス部の前記基板
   面に垂直な軸回りの微小回動に比例する出力並びに前記
   マス部の前記基板面に平行な互いに垂直方向の２つの微
   小変位にそれぞれ比例する出力に演算し、前記マス部に
   印加される、前記基板面に垂直な軸回りの角加速度、並
   びに、前記基板面に平行な互いに垂直方向の２つの加速
   度を検出することを特徴とする検出器。