JP2002081939A - 外力計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各質量部を連結する支持梁を適切な位置で支
持することにより、質量部の振動が基板に伝わるのを防
止し、検出精度を高めて信頼性を向上させる。 【解決手段】 中央質量部３と一対の外側質量部４，４
とを支持梁５によってＸ軸方向に変位可能に連結する。
そして、角速度センサ１の作動時には、振動発生手段１
０によって質量部３，４をＸ軸方向に対して互いにほぼ
逆位相で振動させ、この状態でＹ軸周りの角速度Ωが加
わるときには、質量部３，４がＺ軸方向に変位するとき
の変位量を角速度Ωとして検出する。また、基板２上に
設けた固定部６は、支持梁５のうち質量部３，４が互い
に逆位相で振動するときの節に対応する節部５Ａを支持
することにより、質量部３，４の振動が基板２に伝わる
のを抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば角速度、加
速度等の外力を検出するのに好適に用いられる外力計測
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、外力計測装置としては、基板
と、該基板により支持梁を介して互いに直交する２方向
に変位可能に支持された質量部と、該質量部を前記２方
向のうち基板と平行な振動方向に振動させる振動発生手
段と、前記質量部が前記振動方向と直交する検出方向に
変位するときの変位量を角速度として検出する角速度検
出手段とから構成された角速度センサが知られている
（例えば、特開平５−３１２５７６号公報等）。

【０００３】この種の従来技術による角速度センサは、
基板に対して平行なＸ軸、Ｙ軸と垂直なＺ軸のうち、例
えばＸ軸方向に沿って質量部を所定の振幅で振動させ、
この状態でＺ軸周りの角速度が加わると、質量部にはＹ
軸方向のコリオリ力が作用する。これにより、質量部は
Ｙ軸方向に変位するので、角速度検出手段は、このとき
の質量部の変位量を静電容量等の変化として検出するこ
とにより、角速度に応じた検出信号を出力するものであ
る。

【０００４】この場合、質量部は、基板に設けられた支
持梁によってＸ軸方向等に変位（振動）可能に支持され
ている。そして、この支持梁は、基端側が基板に固定さ
れ、先端側が質量部に連結されると共に、角速度センサ
の作動時には、支持梁が撓み変形することによって質量
部がＸ軸方向に振動する構成となっている。

【０００５】また、例えば特開平７−２１８２６８号公
報に記載された他の従来技術では、音叉型センサと呼ば
れる角速度センサを用い、基板上に配置した一対の質量
部を互いに逆位相で振動させることにより、質量部から
支持梁を介して基板に伝わる振動を一対の質量部によっ
て互いに打消す構成としている。

【０００６】この場合、一対の質量部を支持する支持梁
は、例えば各質量部を基板に対して１箇所で支持するた
めに複数の折曲げ部が形成された複雑な形状を有し、先
端側が分岐して各質量部にそれぞれ連結されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、質量部が支持梁を介して基板に連結されて
いるため、質量部が基板上で振動するときには、その振
動が支持梁を介して基板側に伝わり易い。

【０００８】このため、角速度センサの作動時には、振
動エネルギが基板側に漏れることによって質量部の振
幅、振動速度等が減少し、角速度によるコリオリ力が小
さくなって検出感度が不安定となる虞れがある。また、
基板側に振動が伝わると、質量部は、角速度が加わって
いないにも拘らず、基板の振動により検出方向に振動す
ることがあるため、角速度の検出値に誤差が生じ易くな
り、信頼性が低下するという問題がある。

【０００９】これに対し、他の従来技術では、一対の質
量部を互いに逆位相で振動させることによって基板側に
伝わる振動を打消す構成としている。しかし、これらの
質量部は、複雑な折曲げ形状をもつ支持梁によって支持
されているため、センサの製造時には、例えば支持梁の
寸法、形状、撓み変形時の特性等を両側の質量部に対し
て均等に形成するのが難しい。

【００１０】このため、他の従来技術では、支持梁の寸
法ばらつき、加工誤差等によって一対の質量部の振動状
態に差が生じることがあり、各質量部から基板側に伝わ
る振動を安定的に打消すことができないという問題があ
る。

【００１１】一方、角速度センサの作動時には、衝撃等
の外力によりセンサにＹ軸方向の加速度が加わると、質
量部は、角速度によるコリオリ力だけでなく、加速度に
よる慣性力によってもＹ軸方向に変位することがあり、
このときの角速度成分と加速度成分とを含んだ変位量は
角速度として検出されることになる。

【００１２】この結果、従来技術では、例えば角速度セ
ンサに僅かな衝撃等が加わるだけでも、角速度の検出信
号に対して衝撃等による加速度成分が誤差として含まれ
るようになり、角速度の検出精度が低下するため、信頼
性を向上させるのが難しいという問題がある。

【００１３】特に、センサに加わる加速度が質量部の振
動周波数に近い周波数成分をもっている場合には、例え
ば振動周波数に応じた一定の周期で検出信号を同期整流
して積分することにより角速度成分を抽出する同期検波
等の信号処理を行ったとしても、加速度成分による誤差
を確実に除去することはできない。

【００１４】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明の第１の目的は、質量部から支持
梁を介して基板側に振動が伝わるのを防止でき、その振
動状態を基板上で安定的に保持できると共に、検出感
度、検出精度を高めて信頼性を向上できるようにした外
力計測装置を提供することにある。

【００１５】また、本発明の第２の目的は、例えば角速
度と加速度の両方が質量部に加わる場合でも、少なくと
も角速度を加速度から分離して精度よく検出でき、その
検出動作を安定化できるようにした外力計測装置を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために請求項１の発明は、基板と、該基板と隙間をもっ
て対向し互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸からなる３軸
方向のうちＹ軸方向に並んで配置され振動発生手段によ
ってＸ軸方向に互いに逆位相で振動する複数の質量部
と、該各質量部をＸ軸方向に変位可能に連結する支持梁
と、該支持梁と前記基板との間に設けられ該支持梁を前
記基板に接続する固定部と、前記各質量部に角速度また
は加速度が作用したときに該各質量部がＹ軸とＺ軸のう
ちいずれか一方の軸方向に変位する変位量を角速度また
は加速度として検出する外力検出手段とからなる構成を
採用している。

【００１７】このように構成することにより、複数の質
量部を支持梁によって振動方向（Ｘ軸方向）と直交する
Ｙ軸方向に沿って連結でき、例えば各質量部のうち一部
の質量部を振動発生手段によって振動させることによ
り、互いに隣合う質量部をほぼ逆位相で振動させること
ができる。これにより、各質量部を連結する支持梁の途
中部位には、支持梁が各質量部と一緒に振動するときに
ほぼ一定の位置を保持する振動の節を配置することがで
きる。

【００１８】また、例えば逆位相で振動する２個の質量
部は、角速度が加わるときにコリオリ力によって互いに
逆方向に変位し、加速度が加わるときには慣性力によっ
て互いに等しい方向に変位するから、これらの質量部の
変位量を比較することにより、角速度と加速度を区別し
て検出することができる。

【００１９】また、請求項２の発明によると、固定部は
支持梁のうち前記各質量部が互いに逆位相で振動すると
きの節に対応する部位を基板に接続する構成としてい
る。

【００２０】これにより、固定部は、各質量部と支持梁
とが振動するときの振動の節に対応する位置で該支持梁
を基板側に固定できるから、各質量部の振動が支持梁を
介して基板側に伝わるのを抑制することができる。

【００２１】また、請求項３の発明によると、支持梁は
前記各質量部をＺ軸方向に変位可能に支持し、前記外力
検出手段は前記各質量部がＺ軸方向に変位するときの変
位量を検出する構成としている。

【００２２】これにより、各質量部をＸ軸方向に振動さ
せつつ、例えば角速度、加速度等の外力に応じてＺ軸方
向に変位させることができ、このときの変位量を外力検
出手段により角速度または加速度として検出することが
できる。

【００２３】また、請求項４の発明によると、各質量部
は、Ｙ軸方向に対して中央に位置する第１の質量部と、
Ｙ軸方向に対して該第１の質量部の両側に位置する第２
の質量部とによって構成し、前記第１の質量部はＹ軸方
向に変位する質量部支持梁を介して前記支持梁に支持さ
れ、前記外力検出手段は前記第１の質量部がＹ軸方向に
変位するときの変位量を検出する構成としている。

【００２４】これにより、第１の質量部を挟んで第２の
質量部を対称に配置でき、これらの質量部をＸ軸方向に
対して互いに逆位相で安定的に振動させることができ
る。そして、この状態で第１の質量部が角速度に応じて
Ｙ軸方向に変位するときには、その変位量を外力検出手
段により角速度として検出できる。また、センサに角速
度が加わっていないときには、例えば支持梁がＸ軸方向
に撓み変形することによって第１，第２の質量部がＸ軸
方向だけに振動し、このとき質量部支持梁はＹ軸方向に
変位しない状態を保持することができる。従って、第１
の質量部が支持梁の撓み変形等によってＹ軸方向にも誤
って変位するのを防止することができる。

【００２５】一方、請求項５の発明では、基板と、該基
板と隙間をもって対向し互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ
軸からなる３軸方向のうち振動発生手段によってＸ軸方
向に振動する第１の質量部と、該第１の質量部を挟んで
Ｙ軸方向の両側に設けられ振動発生手段によってＸ軸方
向に振動する第２の質量部と、前記第１の質量部と第２
の質量部との間に位置して第１の質量部を取囲む第３の
質量部と、前記第２の質量部を互いにＸ軸方向に変位可
能に連結する支持梁と、該支持梁に対して前記第３の質
量部を連結する連結部と、前記第３の質量部に対して第
１の質量部をＹ軸方向に変位可能に連結する質量部支持
梁と、前記基板と支持梁との間に設けられ該支持梁を基
板に接続する固定部と、前記第１の質量部に角速度が作
用するときに該第１の質量部がＹ軸方向に変位する変位
量を角速度として検出する外力検出手段とを備え、前記
第１，第３の質量部と第２，第４の質量部とは互いに逆
位相で振動する構成としている。

【００２６】これにより、第１，第２，第３の質量部全
体を振動発生手段によってＸ軸方向に振動させつつ、第
１の質量部を角速度に応じてＹ軸方向に変位させること
ができる。また、センサに角速度が加わっていないとき
には、例えば支持梁がＸ軸方向に撓み変形することによ
って第１，第２，第３の質量部がＸ軸方向だけに振動
し、このとき第１の質量部は、第３の質量部に取囲まれ
た位置でＹ軸方向に変位しない状態を保持できる。従っ
て、第３の質量部は、支持梁の撓み変形等がＹ軸方向へ
の変位となって第１の質量部に伝わるのを遮断すること
ができる。

【００２７】また、請求項６の発明によると、固定部は
支持梁のうち前記第１，第３の質量部と第２の質量部と
が互いに逆位相で振動するときの節に対応する部位を前
記基板に接続する構成としている。

【００２８】これにより、固定部は、第１，第２，第３
の質量部と支持梁とが振動するときの振動の節に対応す
る位置で該支持梁を基板側に固定できるから、該各質量
部の振動が支持梁を介して基板側に伝わるのを抑制する
ことができる。

【００２９】また、請求項７の発明によると、各質量部
は、Ｙ軸方向に対して中央に位置する第１の質量部と、
Ｙ軸方向に対して該第１の質量部の両側に位置する第２
の質量部とによって構成し、前記第１，第２の質量部は
Ｙ軸方向に変位する第１，第２の質量部支持梁を介して
前記支持梁にそれぞれ連結する構成としている。

【００３０】これにより、第１，第２の質量部は支持梁
を介してＸ軸方向に振動でき、この状態で第１の質量部
は第１の質量部支持梁により外力に応じてＹ軸方向に変
位できると共に、第２の質量部は第２の質量部支持梁に
よってＹ軸方向に変位できる。そして、外力検出手段
は、第１，第２の質量部の変位量を用いて角速度または
加速度を検出することができる。

【００３１】一方、請求項８の発明では、基板と、該基
板と隙間をもって対向し互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ
軸からなる３軸方向のうち振動発生手段によってＸ軸方
向に振動する第１の質量部と、該第１の質量部を挟んで
Ｙ軸方向の両側に設けられ振動発生手段によってＸ軸方
向に振動する第２の質量部と、前記第１の質量部と第２
の質量部との間に位置して第１の質量部を取囲む第３の
質量部と、前記第２の質量部を取囲む第４の質量部と、
該第４の質量部を互いにＸ軸方向に変位可能に連結する
支持梁と、該支持梁に対して前記第３の質量部を連結す
る連結部と、前記第３の質量部に対して第１の質量部を
Ｙ軸方向に変位可能に連結する第１の質量部支持梁と、
前記第４の質量部に対して第２の質量部をＹ軸方向に変
位可能に連結する第２の質量部支持梁と、前記基板と支
持梁との間に設けられ該支持梁を基板に接続する固定部
と、前記第１，第２の質量部に角速度または加速度が作
用するときに該第１，第２の質量部がＹ軸方向に変位す
る変位量を角速度または加速度として検出する外力検出
手段とを備え、前記第１，第３の質量部と第２，第４の
質量部とは互いに逆位相で振動する構成としている。

【００３２】これにより、第１，第２，第３，第４の質
量部は支持梁を介してＸ軸方向に振動でき、この状態で
第１，第２の質量部は、それぞれ第１，第２の質量部支
持梁により外力に応じてＹ軸方向に変位することができ
る。また、第３の質量部は支持梁の撓み変形等が第１の
質量部に伝わるのを遮断でき、第４の質量部は支持梁の
撓み変形等が第２の質量部に伝わるのを遮断することが
できる。

【００３３】また、請求項９の発明によると、固定部は
支持梁のうち前記第１，第３の質量部と第２，第４の質
量部とが互いに逆位相で振動するときの節に対応する部
位を前記基板に接続する構成としている。

【００３４】これにより、固定部は、第１，第２，第
３，第４の質量部と支持梁とが振動するときの振動の節
に対応する位置で該支持梁を基板側に固定できるから、
該各質量部の振動が支持梁を介して基板側に伝わるのを
抑制することができる。

【００３５】さらに、請求項１０の発明によると、外力
検出手段は、少なくとも前記各質量部に加わる角速度を
加速度から分離して検出するため前記各質量部が互いに
逆位相で振動しつつＹ軸方向に変位するときの変位量を
合成して検出する構成としている。

【００３６】これにより、例えば逆位相で振動する２個
の質量部は、角速度が加わるときにコリオリ力によって
互いに逆方向に変位し、加速度が加わるときには慣性力
によって互いに等しい方向に変位するから、例えば各質
量部の変位量を減算することにより、これらの変位量の
うち互いに同じ方向に変位した分（加速度成分）を相殺
して除去することができ、少なくとも角速度を加速度か
ら分離して検出することができる。

【００３７】また、請求項１１の発明によると、外力検
出手段は、前記第１の質量部と第２の質量部の間に位置
して前記基板に設けられた固定側検出電極と、前記第１
の質量部に設けられ該固定側検出電極とＹ軸方向の隙間
を介して対向する第１の可動側検出電極と、前記第２の
質量部に設けられ前記固定側検出電極とＹ軸方向の隙間
を介して対向する第２の可動側検出電極とによって構成
し、前記外力検出手段は固定側検出電極に対する第１，
第２の可動側検出電極の変位量を静電容量の変化として
並列に検出する構成としている。

【００３８】これにより、第１，第２の質量部が互いに
逆位相で振動している状態で該各質量部に角速度が加わ
るときには、これらの質量部がコリオリ力により互いに
逆方向に変位する。この結果、例えば第１，第２の可動
側検出電極の両方を固定側検出電極に接近させることが
でき、固定側検出電極と可動側検出電極との間の静電容
量を角速度の大きさに応じて増大させることができる。
また、第１，第２の質量部に加速度が加わるときには、
これらの質量部が互いに同方向に変位するから、第１，
第２の可動側検出電極のうち一方の電極を固定側検出電
極に接近させ、他方の電極を固定側検出電極から離間さ
せることができ、加速度による各検出電極間の静電容量
の変化を打消すことができる。

【００３９】また、請求項１２の発明によると、外力検
出手段は、互いに逆位相で振動する前記第１，第２の質
量部のうち第１の質量部がＹ軸方向に変位するときの変
位量を検出する第１の変位量検出部と、前記第２の質量
部がＹ軸方向に変位するときの変位量を検出する第２の
変位量検出部と、前記第１，第２の変位量検出部により
それぞれ検出した変位量を用いて角速度と加速度とを個
別に演算する外力演算部とによって構成している。

【００４０】これにより、第１，第２の変位量検出部
は、互いに逆位相で振動する第１，第２の質量部がＹ軸
方向に変位するときの変位量をそれぞれ検出することが
できる。そして、質量部に角速度と加速度の両方が加わ
る場合において、これら２つの検出値には、角速度に応
じて互いに逆方向に変位した角速度成分と、加速度に応
じて互いに等しい方向に変位した加速度成分とが含まれ
るから、外力演算部は、例えばこれら２つの検出値を加
算および減算することにより角速度と加速度とを個別に
演算することができる。

【００４１】さらに、請求項１３の発明によると、外力
検出手段は、前記基板側に固定して設けられ複数の電極
部が櫛歯状に並んで形成された固定側検出電極と、前記
質量部側に設けられ該固定側検出電極の各電極部とＹ軸
方向の隙間を挟んで噛合する複数の電極部が形成された
可動側検出電極とによって構成し、前記外力検出手段は
前記固定側検出電極と可動側検出電極との間の静電容量
の変化を前記質量部の変位量として検出する構成として
いる。

【００４２】これにより、固定側検出電極と可動側検出
電極の各電極部を互いに噛合させ、これらの検出電極に
大きな対向面積を与えることができる。そして、質量部
が外力によりＹ軸方向に変位するときには、その変位量
を各検出電極間の距離（静電容量）の変化として検出す
ることができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
外力計測装置を、添付図面を参照しつつ詳細に説明す
る。

【００４４】ここで、図１ないし図４は本発明による第
１の実施の形態を示し、本実施の形態では、外力計測装
置として角速度センサを例に挙げて述べる。

【００４５】図中、１は本実施の形態に適用される角速
度センサ、２は該角速度センサ１の本体部分を構成する
基板で、該基板２は、例えば高抵抗なシリコン材料、ガ
ラス材料等によって四角形状に形成されている。

【００４６】また、基板２上には、図１ないし図３に示
す如く、例えば単結晶または多結晶をなす低抵抗なシリ
コン材料を基板２上に設けてエッチング処理等の微細加
工を施すことにより、後述の中央質量部３、外側質量部
４、支持梁５、固定部６、駆動電極８，９、検出電極１
１，１２等が形成されている。

【００４７】３は基板２の中央近傍に配置された第１の
質量部としての中央質量部で、該中央質量部３は、例え
ば四角形の平板状に形成されている。そして、中央質量
部３は、各支持梁５を介して外側質量部４と連結され、
これらの質量部３，４は、支持梁５によってＸ軸方向
（振動方向）およびＺ軸方向（検出方向）に変位可能に
支持されると共に、基板２と平行な平面内でＹ軸方向に
沿ってほぼ直線状に並んで配置されている。

【００４８】４，４はＹ軸方向に対して中央質量部３の
両側に配置された第２の質量部としての一対の外側質量
部で、該各外側質量部４は、例えば四角形の平板状に形
成されている。そして、各外側質量部４は、支持梁５の
両端側に固着され、中央質量部３に対してＸ軸方向に変
位可能となっている。

【００４９】５，５，…は中央質量部３と外側質量部４
とをＸ軸方向に変位可能に連結する例えば４本の支持梁
で、該各支持梁５は、互いにほぼ等しい長さ寸法をもっ
て直線状に形成され、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに撓み変形
可能となっている。また、支持梁５は、中央質量部３の
両側に２本ずつ配置され、その４隅から外側質量部４に
向けてＹ軸方向に延びている。

【００５０】そして、角速度センサ１の作動時には、図
４に示す如く、隣合う中央質量部３と外側質量部４とが
互いにほぼ逆位相でＸ軸方向に振動する。この場合、支
持梁５の長さ方向途中部位には、これらの質量部３，４
が逆位相で一定の振動（共振）状態となったときに、質
量部３，４の振動が相殺されることによってほぼ一定の
位置を保持する節部５Ａが配置されている。

【００５１】６，６，…は支持梁５の節部５Ａを基板２
に接続する例えば４個の固定部で、該各固定部６は、図
１ないし図３に示す如く、Ｘ軸方向に対して各支持梁５
の左，右両側に２個ずつ配置され、後述の駆動電極用支
持部７を挟んでＹ軸方向に離間している。そして、固定
部６は、基板２上に固定された台座部６Ａと、該台座部
６Ａから支持梁５に向けてＸ軸方向に突出し、基板２か
ら離間して配置された腕部６Ｂとによって構成されてい
る。

【００５２】また、固定部６は、腕部６Ｂの先端側が支
持梁５の節部５Ａに連結され、該支持梁５と協働して質
量部３，４をＸ軸方向およびＺ軸方向に変位可能に支持
している。そして、中央質量部３と外側質量部４とが逆
位相で振動するときには、これらの質量部３，４の振動
が支持梁５の節部５Ａで互いに打消されるため、固定部
６は、質量部３，４の振動が基板２に伝わるのを抑制す
る構成となっている。

【００５３】一方、７，７は基板２上に設けられた駆動
電極用支持部で、該各駆動電極用支持部７は、Ｘ軸方向
に対して中央質量部３の左，右両側に配置されている。

【００５４】８，８は各駆動電極用支持部７に設けられ
た固定側駆動電極で、該各固定側駆動電極８は、支持部
７からＸ軸方向に突出し、Ｙ軸方向に間隔をもって櫛歯
状に配置された複数の電極板８Ａ，８Ａ，…を有してい
る。

【００５５】９，９は各固定側駆動電極８に対応して中
央質量部３に設けられた可動側駆動電極で、該各可動側
駆動電極９は、中央質量部３からＸ軸方向に櫛歯状をな
して突出し、固定側駆動電極８の各電極板８Ａに噛合し
た複数の電極板９Ａ，９Ａ，…を有している。

【００５６】１０，１０は基板２と中央質量部３との間
に設けられた振動発生手段としての振動発生部で、該各
振動発生部１０は、固定側駆動電極８と可動側駆動電極
９とによって構成されている。そして、振動発生部１０
は、これらの駆動電極８，９間に交流の駆動信号を直流
バイアス電圧と共に印加することによって、電極板８
Ａ，９Ａ間に静電引力を交互に発生し、中央質量部３を
図１中の矢示ａ1，ａ2方向に振動させるものである。

【００５７】１１は基板２上に設けられた固定側検出電
極で、該固定側検出電極１１は、図１ないし図３に示す
如く、中央質量部３に面して配置されている。

【００５８】１２は中央質量部３の裏面側に形成された
可動側検出電極で、該可動側検出電極１２は、固定側検
出電極１１とＺ軸方向の隙間を挟んで対向している。

【００５９】１３は基板２と中央質量部３との間に設け
られた外力検出手段としての角速度検出部で、該角速度
検出部１３は、固定側検出電極１１と可動側検出電極１
２とからなる平行平板コンデンサを構成し、中央質量部
３がＹ軸周りの角速度に応じてＺ軸方向に変位するとき
には、この角速度を検出電極１１，１２間の静電容量の
変化として検出するものである。

【００６０】本実施の形態による角速度センサ１は上述
の如き構成を有するもので、次にその作動について説明
する。

【００６１】まず、左，右の振動発生部１０に逆位相と
なる交流の駆動信号を直流バイアス電圧と共に印加する
と、左，右の固定側駆動電極８と可動側駆動電極９との
間には、静電引力が交互に発生し、中央質量部３は、支
持梁５が撓むことによって図１中の矢示ａ1，ａ2方向に
振動する。

【００６２】そして、この振動状態で角速度センサ１に
Ｙ軸周りの角速度Ωが加わると、中央質量部３には、Ｚ
軸方向に対して下記数１の式に示すコリオリ力Ｆが作用
するため、中央質量部３は、支持梁５が撓むことによ
り、コリオリ力ＦによってＺ軸方向に変位する。

【００６３】

【数１】Ｆ＝２Ｍ1Ωｖ 但し、Ｍ1 ：中央質量部３の質量 Ω：Ｙ軸周りの角速度 ｖ：中央質量部３のＸ軸方向の速度

【００６４】また、中央質量部３がＺ軸方向に変位する
ときには、その変位量に応じて角速度検出部１３の検出
電極１１，１２の間隔（静電容量）が変化するので、角
速度検出部１３は、この静電容量の変化を角速度Ωとし
て検出し、角速度Ωに応じた検出信号を出力する。

【００６５】一方、質量部３，４の振動状態について述
べると、例えば中央質量部３が図４中に実線で示すよう
に矢示ａ1方向へと変位（振動）するときには、支持梁
５がＸ軸方向に撓み変形し、中央振動部３の振動が支持
梁５を介して外側質量部４に伝わることにより、外側質
量部４は矢示ａ2方向へと変位する。また、中央質量部
３が矢示ａ2方向に変位するときには、図４中に仮想線
で示すように支持梁５が逆向きに撓むことにより、外側
質量部４は矢示ａ1方向に変位する。

【００６６】この結果、中央質量部３と外側質量部４と
は、互いに振動の位相が約１８０°ずれた逆位相で一定
の共振状態となって振動し、この共振状態で支持梁５が
撓み変形するときには、振動の節に対応する節部５Ａが
ほぼ一定の位置を保持するようになる。このため、質量
部３，４の振動が支持梁５と固定部６とを介して基板２
に伝わることはほとんどない。

【００６７】かくして、本実施の形態によれば、中央質
量部３と外側質量部４とを支持梁５によってＸ軸方向に
変位可能に連結し、支持梁５の節部５Ａを固定部６によ
って基板２に接続する構成としたので、質量部３，４が
基板２上で振動するときには、隣合う中央質量部３と外
側質量部４とを互いにほぼ逆位相で振動させることがで
きる。そして、支持梁５の途中部位には、支持梁５が質
量部３，４と一緒に振動するときにほぼ一定の位置を保
持する節部５Ａを配置でき、この節部５Ａの位置では、
質量部３，４の振動を互いに打消すことができる。

【００６８】この場合、中央質量部３と外側質量部４と
をＹ軸方向に沿ってほぼ直線状に配置したので、例えば
中央質量部３をＸ軸方向に振動させることによって、こ
の振動を支持梁５によって外側質量部４に効率よく伝達
でき、簡単な構造によって質量部３，４を逆位相で振動
させることができる。また、中央質量部３を挟んで一対
の外側質量部４を対称に配置することにより、質量部
３，４全体として安定した振動状態を実現することがで
きる。

【００６９】そして、固定部６は、支持梁５の節部５Ａ
を介して中央質量部３と外側質量部４とを支持している
ので、これらの振動が基板２に伝わるのを確実に抑制で
き、振動発生部１０から質量部３，４に加えられる振動
エネルギを基板２側に逃がすことなく、質量部３，４を
予め定められた振幅、振動速度等で効率よく振動させる
ことができる。この結果、角速度Ωに応じて質量部３，
４を所定の変位量分だけ確実に変位させることができ、
センサの検出感度を安定させることができる。

【００７０】また、角速度が加わっていないときには、
質量部３，４の振動が基板２に伝わることによって基板
２が振動し、この振動で質量部３，４がＺ軸方向に振動
するのを防止でき、センサの検出精度を高めて信頼性を
向上させることができる。

【００７１】次に、図５および図６は本発明による第２
の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、Ｚ軸周り
の角速度を検出する角速度センサを構成したことにあ
る。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と
同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略す
るものとする。

【００７２】２１は本実施の形態による角速度センサ、
２２は該角速度センサ２１の基板で、該基板２２上に
は、例えば低抵抗なシリコン材料等を用いて後述の中央
質量部２３、外側質量部２４、支持梁２５、質量部支持
梁２６、固定部２７、駆動電極２９，３０、検出電極３
３，３４等が形成されている。

【００７３】２３は基板２２の中央近傍に配置された第
１の質量部としての中央質量部で、該中央質量部２３
は、支持梁２５と質量部支持梁２６とを介して外側質量
部２４に連結され、これらの質量部２３，２４は、支持
梁２５によってＸ軸方向（振動方向）に変位可能に支持
されている。また、中央質量部２３は、質量部支持梁２
６によってＹ軸方向（検出方向）に変位可能に支持され
ている。

【００７４】２４，２４はＹ軸方向に対して中央質量部
２３の両側に配置された第２の質量部としての一対の外
側質量部で、該各外側質量部２４は、支持梁２５の両端
側に固着され、中央質量部２３に対してＸ軸方向に変位
可能となっている。また、これらの質量部２３，２４
は、図５、図６に示す如く基板２２と平行な平面内でＹ
軸方向に沿ってほぼ直線状に配置されている。

【００７５】２５，２５は各外側質量部２４をＸ軸方向
に変位可能に連結する例えば２本の支持梁で、該各支持
梁２５は、互いにほぼ等しい長さ寸法をもって直線状に
形成され、Ｘ軸方向に撓み変形可能となっている。ま
た、支持梁２５は、中央質量部２３の左，右両側に配置
され、Ｙ軸方向に延びている。

【００７６】そして、角速度センサ２１の作動時には、
前記第１の実施の形態とほぼ同様に、中央質量部２３と
外側質量部２４とが支持梁２５等を介して互いにほぼ逆
位相でＸ軸方向に振動し、このとき支持梁２５の長さ方
向途中部位には、ほぼ一定の位置を保持する節部２５
Ａ，２５Ａが配置される構成となっている。

【００７７】２６，２６はＹ軸方向に撓み変形可能に形
成された例えば２本の質量部支持梁で、該各質量部支持
梁２６は、Ｘ軸方向に延びた直線状をなし、中央質量部
２３の左，右両側と各支持梁２５の長さ方向中間部との
間を連結している。また、質量部支持梁２６は、中央質
量部２３を各支持梁２５間でＹ軸方向に変位可能に支持
し、中央質量部２３が支持梁２５の中間部位に対してＸ
軸方向に変位するのを規制している。

【００７８】２７，２７，…は支持梁２５の節部２５Ａ
を基板２２に接続する例えば４個の固定部で、該各固定
部２７は、第１の実施の形態とほぼ同様に、Ｘ軸方向に
対して各支持梁２５の左，右両側に２個ずつ配置され、
Ｙ軸方向に離間している。

【００７９】また、固定部２７は、基板２２上に固定さ
れた台座部２７Ａと、該台座部２７Ａから支持梁２５に
向けてＸ軸方向に突出し、基板２２から離間して配置さ
れた腕部２７Ｂとによって構成され、腕部２７Ｂは、そ
の先端側が支持梁２５の節部２５Ａに連結されている。
これにより、固定部２７は、質量部２３，２４の振動が
基板２２に伝わるのを抑制するものである。

【００８０】一方、２８，２８は基板２２上に設けられ
た駆動電極用支持部で、該各駆動電極用支持部２８は、
Ｙ軸方向に対して外側質量部２４の両側に配置されてい
る。

【００８１】２９，２９は各駆動電極用支持部２８に設
けられた固定側駆動電極で、該各固定側駆動電極２９
は、支持部２８から外側質量部２４に向けて突出し、先
端側がＸ軸方向にＬ字状をなして屈曲した複数の電極板
２９Ａ，２９Ａ，…を有し、該各電極板２９Ａは、Ｘ軸
方向に間隔をもって櫛歯状に配置されている。

【００８２】３０，３０は各固定側駆動電極２９に対応
して各外側質量部２４に設けられた可動側駆動電極で、
該各可動側駆動電極３０は、外側質量部２４から櫛歯状
に突出し、固定側駆動電極２９の各電極板２９Ａに噛合
した複数の電極板３０Ａ，３０Ａ，…を有している。

【００８３】３１，３１は基板２２と外側質量部２４と
の間に設けられた振動発生手段としての振動発生部で、
該各振動発生部３１は、第１の実施の形態とほぼ同様
に、固定側駆動電極２９と可動側駆動電極３０とによっ
て構成され、質量部２３，２４を図５中の矢示ａ1，ａ2
方向に振動させるものである。

【００８４】３２，３２は基板２２上に設けられた検出
電極用支持部で、該各検出電極用支持部３２は、Ｙ軸方
向に対して中央質量部２３の両側に配置されている。

【００８５】３３，３３は各検出電極用支持部３２に設
けられた固定側検出電極で、該各固定側検出電極３３
は、例えば略Ｆ字状に形成され、Ｘ軸方向に突出して櫛
歯状に配置された複数の電極板３３Ａ，３３Ａ，…を有
している。

【００８６】３４，３４は各固定側検出電極３３に対応
して中央質量部２３に設けられた可動側検出電極で、該
各可動側検出電極３４は、櫛歯状に配置された複数の電
極板３４Ａ，３４Ａ，…を有し、該各電極板３４Ａは、
固定側検出電極３３の各電極板３３ＡとＹ軸方向の隙間
を介して噛合している。

【００８７】３５は基板２２と中央質量部２３との間に
設けられた外力検出手段としての角速度検出部で、該角
速度検出部３５は、固定側検出電極３３と可動側検出電
極３４とからなる平行平板コンデンサを構成し、中央質
量部２３がＺ軸周りの角速度に応じたコリオリ力によっ
てＹ軸方向に変位するときには、この角速度を検出電極
３３，３４間の静電容量の変化として検出するものであ
る。

【００８８】本実施の形態による角速度センサ２１は上
述の如き構成を有するもので、センサの作動時には、ま
ず各振動発生部３１に交流の駆動信号を直流バイアス電
圧と共に印加すると、各外側質量部２４は、図５中の矢
示ａ1，ａ2方向に振動する。このとき、各支持梁２５が
Ｘ軸方向に撓み変形し、外側質量部２４の振動が支持梁
２５と質量部支持梁２６を介して中央質量部２３に伝わ
ることにより、中央質量部２３は、外側質量部２４と逆
位相で矢示ａ2，ａ1方向に振動する。

【００８９】そして、角速度センサ２１にＺ軸周りの角
速度Ωが加わると、中央質量部２３は、質量部支持梁２
６が撓むことにより、コリオリ力Ｆに応じてＹ軸方向に
変位する。この結果、角速度検出部３５の静電容量が変
化するので、この静電容量の変化が角速度Ωとして検出
される。

【００９０】また、固定部２７は、支持梁２５の節部２
５Ａを支持しているため、質量部２３，２４の振動が基
板２２に伝わるのを抑制することができる。

【００９１】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得
ることができる。そして、特に本実施の形態では、中央
質量部２３を質量部支持梁２６によって支持梁２５に連
結する構成としたので、角速度Ωが加わっていないとき
には、支持梁２５が撓み変形することによって質量部２
３，２４がＸ軸方向だけに振動し、質量部支持梁２６は
Ｙ軸方向に撓み変形しない状態を保持することができ
る。従って、支持梁２５の撓み変形によって中央質量部
２３がＸ軸方向に振動しつつＹ軸方向にも変位するのを
防止でき、検出精度を向上させることができる。

【００９２】また、可動側駆動電極３０を外側質量部２
４に設けたので、可動側検出電極３４が設けられた中央
質量部２３の構造を簡略化することができる。

【００９３】次に、図７および図８は本発明による第３
の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、第１，第
２の質量部間に第３の質量部を設ける構成としたことに
ある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同
一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。

【００９４】４１は本実施の形態による角速度センサ、
４２は該角速度センサ４１の基板で、該基板４２上に
は、例えば低抵抗なシリコン材料等を用いて後述の中央
質量部４３、外側質量部４４、枠状質量部４５、支持梁
４６、連結部４７、質量部支持梁４８、固定部４９、駆
動電極５１，５２、検出電極５５，５６等が形成されて
いる。

【００９５】４３は基板４２の中央近傍に配置された第
１の質量部としての中央質量部で、該中央質量部４３
は、図７、図８に示す如く、略「日」の字をなす枠状体
として形成され、互いに対向してＸ軸方向に延びた横枠
部４３Ａ，４３Ａと、該各横枠部４３Ａの両端側を連結
してＹ軸方向に延びた縦枠部４３Ｂ，４３Ｂと、各横枠
部４３Ａ間に位置してＸ軸方向に延設され、各縦枠部４
３Ｂのほぼ中間部位を連結した中間枠部４３Ｃとによっ
て構成されている。

【００９６】そして、中央質量部４３は、支持梁４６、
連結部４７および質量部支持梁４８を介して外側質量部
４４と枠状質量部４５とに連結され、これらの質量部４
３，４４，４５は、支持梁４６によってＸ軸方向（振動
方向）に変位可能に支持されると共に、基板４２と平行
な平面内でＹ軸方向に沿ってほぼ直線状に並んで配置さ
れている。また、中央質量部４３は、質量部支持梁４８
によってＹ軸方向（検出方向）に変位可能に支持されて
いる。

【００９７】４４，４４はＹ軸方向に対して中央質量部
４３の両側に配置された第２の質量部としての一対の外
側質量部で、該各外側質量部４４は、支持梁４６の両端
側に固着され、中央質量部４３（枠状質量部４５）に対
してＸ軸方向に変位可能となっている。

【００９８】４５は中央質量部４３と各外側質量部４４
との間に配置された第３の質量部としての枠状質量部
で、該枠状質量部４５は、中央質量部４３を取囲む四角
形の枠状体によって形成され、互いに対向してＸ軸方向
に延びた横枠部４５Ａ，４５Ａと、該各横枠部４５Ａの
両端側を連結してＹ軸方向に延びた縦枠部４５Ｂ，４５
Ｂとによって「口」字状に構成されている。そして、枠
状質量部４５は、その内側部位が質量部支持梁４８を介
して中央質量部４３と連結され、外側部位が連結部４７
を介して支持梁４６と連結されている。

【００９９】４６，４６は各外側質量部４４をＸ軸方向
に変位可能に連結する例えば２本の支持梁で、該各支持
梁４６は、互いにほぼ等しい長さ寸法をもって直線状に
形成され、Ｘ軸方向に撓み変形可能となっている。ま
た、支持梁４６は、枠状質量部４５の左，右両側に配置
され、Ｙ軸方向に延びている。

【０１００】そして、角速度センサ４１の作動時には、
中央質量部４３（枠状質量部４５）と外側質量部４４と
が支持梁４６等を介して互いにほぼ逆位相でＸ軸方向に
振動し、このとき支持梁４６の長さ方向途中部位には、
ほぼ一定の位置を保持する節部４６Ａ，４６Ａが配置さ
れる構成となっている。

【０１０１】４７，４７は枠状質量部４５と支持梁４６
とを連結する左，右の連結部で、該各連結部４７は高い
剛性をもって形成され、枠状質量部４５が支持梁４６に
対してＹ軸方向に変位するのを規制している。

【０１０２】４８，４８，…は中央質量部４３と枠状質
量部４５とを連結する例えば４本の質量部支持梁で、該
各質量部支持梁４８は、一端側が中央質量部４３の４隅
に連結され、他端側がＸ軸方向に延びて枠状質量部４５
の各横枠部４５Ａに連結されると共に、Ｙ軸方向に撓み
変形可能となっている。そして、質量部支持梁４８は、
中央質量部４３をＹ軸方向に変位可能に支持し、中央質
量部４３が枠状質量部４５内でＸ軸方向に変位するのを
規制している。

【０１０３】４９は支持梁４６の節部４６Ａを基板４２
に接続する固定部で、該固定部４９は、質量部４３，４
４，４５を取囲む四角形の枠状体によって形成され基板
４２上に固定された台座部４９Ａと、該台座部４９Ａの
内側部位に一体に設けられ、基板４２から離間して配置
された例えば４個の腕部４９Ｂ，４９Ｂ，…とによって
構成されている。

【０１０４】そして、各腕部４９Ｂは、Ｘ軸方向に対し
て各支持梁４６の左，右両側に２個ずつ配置され、Ｙ軸
方向に離間している。また、腕部４９Ｂは、第１の実施
の形態とほぼ同様に、先端側が支持梁４６の節部４６Ａ
に連結され、これにより固定部４９は、質量部４３，４
４，４５の振動が基板４２に伝わるのを抑制するもので
ある。

【０１０５】一方、５０，５０，…は基板４２上に固定
的に設けられた例えば４個の駆動電極用支持部で、該各
駆動電極用支持部５０は、Ｙ軸方向に対し外側質量部４
４を挟んで両側に２個ずつ配置されている。

【０１０６】５１，５１，…は各駆動電極用支持部５０
にそれぞれ設けられた固定側駆動電極で、該各固定側駆
動電極５１は、Ｘ軸方向に突出しＹ軸方向に間隔をもっ
て櫛歯状に配置された複数の電極板５１Ａ，５１Ａ，…
を有している。

【０１０７】５２，５２，…は各固定側駆動電極５１に
対応して外側質量部４４にそれぞれ設けられた可動側駆
動電極で、該各可動側駆動電極５２は、Ｘ軸方向に櫛歯
状をなして突出し、固定側駆動電極５１の各電極板５１
Ａと噛合した複数の電極板５２Ａ，５２Ａ，…を有して
いる。

【０１０８】５３，５３，…は基板４２と外側質量部４
４との間に設けられた振動発生手段としての振動発生部
で、該各振動発生部５３は、固定側駆動電極５１と可動
側駆動電極５２とによって構成され、その電極板５１
Ａ，５２Ａ間に静電引力を発生することにより、外側質
量部４４を図７中の矢示ａ1，ａ2方向に振動させるもの
である。

【０１０９】５４，５４は中央質量部４３の内側に位置
して基板４２上に設けられた２個の検出電極用支持部
で、該各検出電極用支持部５４は、Ｙ軸方向に対して中
央質量部４３の中間枠部４３Ｃを挟んで両側に配置され
ている。

【０１１０】５５，５５，…は各検出電極用支持部５４
にそれぞれ複数個設けられた固定側検出電極で、該各固
定側検出電極５５は、Ｘ軸方向に突出しＹ軸方向の間隔
をもって櫛歯状に配置された複数の電極板５５Ａ，５５
Ａ，…を有している。

【０１１１】５６，５６，…は各固定側検出電極５５に
対応して中央質量部４３に複数個設けられた可動側検出
電極で、該各可動側検出電極５６は、Ｘ軸方向に櫛歯状
をなして突出し、固定側検出電極５５の各電極板５５Ａ
に対しＹ軸方向の隙間を挟んで噛合した複数の電極板５
６Ａ，５６Ａ，…を有している。

【０１１２】５７，５７は基板４２と中央質量部４３と
の間に設けられた外力検出手段としての角速度検出部
で、該各角速度検出部５７は、固定側検出電極５５と可
動側検出電極５６とによって構成されている。そして、
角速度検出部５７は、中央質量部４３がＺ軸周りの角速
度ΩによってＹ軸方向に変位するときに、電極板５５
Ａ，５６Ａ間の静電容量が変化する平行平板コンデンサ
を形成している。

【０１１３】本実施の形態による角速度センサ４１は上
述の如き構成を有するもので、次にその作動について説
明する。

【０１１４】まず、各振動発生部５３に交流の駆動信号
を直流バイアス電圧と共に印加すると、外側質量部４４
は、図８中の矢示ａ1，ａ2方向に振動する。このとき、
各支持梁４６がＸ軸方向に撓み変形し、外側質量部４４
の振動が連結部４７を介して枠状質量部４５に伝わるこ
とにより、枠状質量部４５は、中央質量部４３と一体と
なって外側質量部４４に対し逆位相で矢示ａ2，ａ1方向
に振動する。

【０１１５】そして、角速度センサにＺ軸周りの角速度
Ωが加わると、中央質量部４３は、質量部支持梁４８が
撓み変形することにより、枠状質量部４５内でコリオリ
力Ｆに応じてＹ軸方向に変位する。この結果、角速度検
出部５７の静電容量が変化するので、この静電容量の変
化が角速度Ωとして検出される。

【０１１６】また、固定部４９の各腕部４９Ｂは、支持
梁４６の節部４６Ａを支持しているため、質量部４３，
４４，４５の振動が基板４２に伝わるのを抑制すること
ができる。

【０１１７】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果
を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、
中央質量部４３と外側質量部４４との間に枠状質量部４
５を設ける構成としたので、角速度Ωが加わっていない
ときには、支持梁４６が撓み変形しても、中央質量部４
３は、枠状質量部４５内でＸ軸方向だけに振動すること
ができる。

【０１１８】従って、枠状質量部４５は、支持梁４６の
撓み変形がＹ軸方向への変位となって中央質量部４３に
伝わるのを遮断でき、検出精度をより向上させることが
できる。

【０１１９】次に、図９は本発明による第４の実施の形
態を示し、本実施の形態の特徴は、固定部に二又状の腕
部を設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態
では、前記第３の実施の形態と同一の構成要素に同一の
符号を付し、その説明を省略するものとする。

【０１２０】６１は支持梁４６の各節部４６Ａを基板４
２に接続する固定部で、該固定部６１は、第３の実施の
形態とほぼ同様に、基板４２上に固定された枠状の台座
部６１Ａと、該台座部６１Ａの内側部位に設けられた腕
部６１Ｂとによって構成されている。

【０１２１】しかし、腕部６１Ｂは、基端側が台座部６
１Ａに１箇所で固定され先端側が略「Ｔ」字状に分岐し
た分岐部６１Ｂ1と、該分岐部６１Ｂ1の先端側からＸ軸
方向に突出し、支持梁４６の各節部４６Ａをそれぞれ支
持する支持突部６１Ｂ2，６１Ｂ2とによって構成され、
これらの分岐部６１Ｂ1と支持突部６１Ｂ2とは基板４２
から離間している。

【０１２２】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、第３の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得
ることができる。そして、特に本実施の形態では、固定
部６１の腕部６１Ｂが二又状に分岐する構成としたの
で、その分岐部６１Ｂ1の基端側を台座部６１Ａ（基板
４２）に対して１箇所で固定することができる。

【０１２３】従って、例えば基板４２の熱膨張、熱収縮
等によって支持梁４６の各節部４６Ａ間で基板４２の寸
法Ｄが変化する場合でも、各節部４６Ａ間の間隔を拡大
または縮小させる方向の応力が基板４２側から腕部６１
Ｂや支持梁４６等に加わるのを防止でき、信頼性を高め
ることができる。

【０１２４】次に、図１０ないし図１３は本発明による
第５の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、角速
度センサに角速度と加速度の両方が加わるときに、角速
度を加速度から分離して検出する構成としたことにあ
る。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と
同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略す
るものとする。

【０１２５】７１は本実施の形態による角速度センサ、
７２は該角速度センサ７１の基板で、該基板７２上に
は、例えば低抵抗なシリコン材料等を用いて後述の中央
質量部７３、外側質量部７４，７５、支持梁７６、質量
部支持梁７７，７８、固定部７９、駆動電極８１，８
２、固定側検出電極８５，８６、可動側検出電極８７，
８８，８９，９０等が形成されている。

【０１２６】また、角速度センサ７１は、これらの固定
側検出電極８５，８６と可動側検出電極８７，８８，８
９，９０とにより形成される後述のコンデンサＣ1，Ｃ
2，Ｃ3，Ｃ4（図１３参照）が互いにほぼ等しい電極形
状をもつように構成されているものである。

【０１２７】７３は基板７２の中央近傍に配置された第
１の質量部としての中央質量部で、該中央質量部７３は
例えば四角形の平板状に形成されている。また、中央質
量部７３は支持梁７６と質量部支持梁７７，７８とを介
して外側質量部７４，７５と連結され、これらの質量部
７３，７４，７５は、図１０、図１１に示す如く基板７
２と平行な平面内でＹ軸方向に沿ってほぼ直線状に並ん
でいる。そして、中央質量部７３は、後述の如く角速
度、加速度等の外力が加わると、その大きさに応じたコ
リオリ力または慣性力を受けることにより質量部支持梁
７７を介してＹ軸方向に変位する構成となっている。

【０１２８】７４，７５はＹ軸方向に対して中央質量部
７３の前，後両側に配置された第２の質量部としての一
対の外側質量部で、該外側質量部７４，７５は例えば四
角形の平板状に形成され、各支持梁７６の両端側に質量
部支持梁７８を介してそれぞれ連結されている。そし
て、外側質量部７４，７５は、中央質量部７３とほぼ同
様に、角速度、加速度等の外力が加わることにより質量
部支持梁７８を介してＹ軸方向に変位するものである。

【０１２９】ここで、質量部７３，７４，７５の質量と
支持梁７７，７８のばね定数とは予め適切に設定されて
おり、後述の如く質量部７３，７４，７５が角速度Ω、
加速度αによって一緒に変位するときには、これらの変
位量が互いにほぼ等しい大きさとなるように構成されて
いる。

【０１３０】７６，７６は中央質量部７３を挟んで左，
右両側に配置された例えば２本の支持梁で、該各支持梁
７６はＸ軸方向に撓み変形可能に形成され、互いにほぼ
等しい寸法をもってＹ軸方向に延びている。そして、各
支持梁７６は、中央質量部７３と外側質量部７４，７５
とをＸ軸方向に変位可能に支持するものである。

【０１３１】そして、角速度センサ７１の作動時には、
図１２に示す如く、第１の実施の形態とほぼ同様に、隣
合う中央質量部７３と外側質量部７４，７５とが互いに
ほぼ逆位相でＸ軸方向に振動し、中央質量部７３が振動
によって矢示ａ1方向に変位するときには、外側質量部
７４，７５が矢示ａ2方向に変位する。この場合、支持
梁７６の長さ方向途中部位には、振動時にほぼ一定の位
置を保持する４箇所の節部７６Ａが配置されている。

【０１３２】７７，７７はＹ軸方向に撓み変形可能に形
成された第１の質量部支持梁で、該各第１の質量部支持
梁７７は中央質量部７３の左，右両側と各支持梁７６の
長さ方向中間部位とを連結し、中央質量部７３をＹ軸方
向に変位可能に支持している。

【０１３３】７８，７８，…はＹ軸方向に撓み変形可能
に形成された第２の質量部支持梁で、該各第２の質量部
支持梁７８は、外側質量部７４，７５の左，右両側と各
支持梁７６の端部側とを連結し、これらの質量部７４，
７５をＹ軸方向に変位可能に支持しているものである。

【０１３４】７９，７９，…は各支持梁７６の節部７６
Ａを基板７２に接続する例えば４個の固定部で、該各固
定部７９は、第１の実施の形態とほぼ同様に、台座部７
９Ａと腕部７９Ｂとによって構成されている。そして、
各固定部７９は各支持梁７６を節部７６Ａの位置で支持
することにより、質量部７３，７４，７５の振動が基板
７２側に伝わるのを抑制するものである。

【０１３５】一方、８０，８０は外側質量部７４，７５
の前，後両側に位置して基板７２上に設けられた駆動電
極用支持部、８１，８１は該各駆動電極用支持部８０に
設けられた固定側駆動電極で、該各固定側駆動電極８１
は櫛歯状に並んだ複数の電極板８１Ａを有している。

【０１３６】８２，８２は各固定側駆動電極８１に対応
して外側質量部７４，７５に設けられた可動側駆動電極
で、該各可動側駆動電極８２は固定側駆動電極８１の各
電極板８１Ａと噛合した複数の電極板８２Ａを有してい
る。

【０１３７】８３，８３は基板７２と外側質量部７４，
７５との間に設けられた振動発生手段としての振動発生
部で、該各振動発生部８３は固定側駆動電極８１と可動
側駆動電極８２とによって構成され、外側質量部７４，
７５を図１０中の矢示ａ1，ａ2方向に振動させるもので
ある。

【０１３８】８４，８４は基板７２上に設けられた例え
ば２個の検出電極用支持部で、該各検出電極用支持部８
４は中央質量部７３の前，後両側に位置して外側質量部
７４，７５との間に配置されている。

【０１３９】８５は各検出電極用支持部８４のうち一方
の支持部８４から前，後方向に突設された固定側検出電
極で、該固定側検出電極８５は、中央質量部７３側に配
置された複数の電極板８５Ａと、外側質量部７４側に配
置された複数の電極板８５Ｂとを有し、これらの電極板
８５Ａ，８５Ｂは櫛歯状に並んでいる。

【０１４０】８６は他方の検出電極用支持部８４から
前，後方向に突設された固定側検出電極で、該固定側検
出電極８６は、中央質量部７３側に配置された複数の電
極板８６Ａと、外側質量部７５側に配置された複数の電
極板８６Ｂとを有している。

【０１４１】８７は中央質量部７３から一方の固定側検
出電極８５に向けて突設された第１の可動側検出電極
で、該可動側検出電極８７は、固定側検出電極８５の電
極板８５ＡとＹ軸方向の隙間を介して噛合する複数の電
極板８７Ａを有し、後述の図１３に示す如く、該固定側
検出電極８５との間で平行平板コンデンサＣ1を構成し
ている。

【０１４２】この場合、可動側検出電極８７は、図１０
に示す如く、Ｙ軸方向に対して電極板８７Ａの一側に位
置する電極間隔ｄ1が他側に位置する電極間隔ｄ2よりも
予め小さく形成されており（ｄ1＜ｄ2）、コンデンサＣ
1の静電容量に大きく影響する電極間隔ｄ1は、中央質量
部７３がＹ軸方向に対してｂ1方向に変位したときに広
がり、中央質量部７３がｂ2方向に変位したときに狭く
なるように構成されている。これにより、コンデンサＣ
1の静電容量は、図１３に示す如く中央質量部７３がｂ1
方向に変位したときに増大し、中央質量部７３がｂ2方
向に変位したときに減少するものである。

【０１４３】８８は中央質量部７３から他方の固定側検
出電極８６に向けて突設された第１の可動側検出電極
で、該可動側検出電極８８は、可動側検出電極８７とほ
ぼ同様に、固定側検出電極８６の各電極板８６Ａと噛合
する複数の電極板８８Ａを有し、固定側検出電極８６と
の間でコンデンサＣ2を構成している。

【０１４４】そして、コンデンサＣ2の静電容量は、中
央質量部７３の変位方向に対してコンデンサＣ1と逆に
増減するように予め設定されており、中央質量部７３が
ｂ1方向に変位したときに静電容量が減少し、中央質量
部７３がｂ2方向に変位したときに静電容量が増大する
構成となっている。

【０１４５】８９は外側質量部７４，７５のうち一方の
質量部７４に設けられた第２の可動側検出電極で、該可
動側検出電極８９は、固定側検出電極８５の各電極板８
５ＢとＹ軸方向の隙間を挟んで噛合する複数の電極板８
９Ａを有し、固定側検出電極８５との間でコンデンサＣ
3を構成している。

【０１４６】この場合、可動側検出電極８９は、固定側
検出電極８５（検出電極用支持部８４）を挟んで可動側
検出電極８７とＹ軸方向の反対側に配置されている。そ
して、コンデンサＣ3の静電容量は、外側質量部７４が
ｂ1方向に変位したときに減少し、外側質量部７４がｂ2
方向に変位したときに増大する構成となっている。

【０１４７】９０は他方の外側質量部７５に設けられた
第２の可動側検出電極で、該可動側検出電極９０の各電
極板９０Ａは、可動側検出電極８９とほぼ同様に、固定
側検出電極８６の各電極板８６Ｂとの間でコンデンサＣ
4を構成している。そして、コンデンサＣ4の静電容量
は、外側質量部７５がｂ1方向に変位したときに増大
し、外側質量部７５がｂ2方向に変位したときに減少す
るものである。

【０１４８】９１は基板７２と質量部７３，７４との間
に設けられた外力検出手段としての角速度検出部で、該
角速度検出部９１は、固定側検出電極８５，８６のうち
一方の固定側検出電極８５と可動側検出電極８７，８９
とによって構成され、コンデンサＣ1，Ｃ3が並列に接続
されている。そして、角速度センサ７１の作動時には、
後述の如く質量部７３，７４がＹ軸方向に変位すると、
角速度検出部９１全体としての静電容量が変化するもの
である。

【０１４９】９２は基板７２と質量部７３，７５との間
に設けられた外力検出手段としての他の角速度検出部
で、該角速度検出部９２は、他方の固定側検出電極８６
と可動側検出電極８８，９０とによって構成され、コン
デンサＣ2，Ｃ4が並列に接続されている。そして、角速
度検出部９２は、質量部７３，７５がＹ軸方向に変位す
ることにより、その静電容量が変化する構成となってい
る。

【０１５０】これにより、角速度センサ７１は、角速度
検出部９１が質量部７３，７４の変位量をコンデンサＣ
1，Ｃ3の容量変化として合成し、角速度検出部９２が質
量部７３，７５の変位量をコンデンサＣ2，Ｃ4の容量変
化として合成することにより、後述の如く角速度Ωを加
速度αから分離して検出するものである。

【０１５１】本実施の形態による角速度センサ７１は上
述の如き構成を有するもので、次にその作動について説
明する。

【０１５２】まず、角速度センサ７１の作動時には、図
１２に示す如く、各振動発生部８３に交流の駆動信号を
直流バイアス電圧と共に印加すると、第１の実施の形態
とほぼ同様に、各支持梁７６がＸ軸方向に撓み変形する
ことにより、中央質量部７３と外側質量部７４，７５と
が互いに逆位相で矢示ａ1，ａ2方向に振動する。

【０１５３】そして、角速度センサ７１にＺ軸周りの角
速度Ωが加わると、例えば中央質量部７３にはコリオリ
力Ｆ1が矢示ｂ1方向に付加される。また、外側質量部７
４，７５は、中央質量部７３と逆向きの速度方向をもっ
て振動しているため、この速度方向に対応して逆向きの
コリオリ力Ｆ2が矢示ｂ2方向に付加される。

【０１５４】この結果、例えば中央質量部７３は質量部
支持梁７７を介して矢示ｂ1方向に変位し、外側質量部
７４，７５は質量部支持梁７８を介して矢示ｂ2方向に
変位すると共に、これらの変位によって角速度検出部９
１，９２の静電容量が変化する。また、この状態でＹ軸
方向の加速度αが同時に加わると、質量部７３，７４，
７５には、この加速度αに応じた慣性力Ｆａも付加され
るようになる。

【０１５５】そこで、図１３を参照しつつ角速度検出部
９１，９２の静電容量の変化について説明する。

【０１５６】まず、質量部７３，７４，７５に角速度Ω
と加速度αとが加わると、角速度検出部９１では、例え
ば質量部７３，７４がコリオリ力Ｆ1，Ｆ2により矢示ｂ
1，ｂ2方向にそれぞれ変位する。これにより、コンデン
サＣ1，Ｃ3の電極間隔は、いずれも初期状態と比較して
狭くなるため、これらの静電容量はそれぞれ増大する。
なお、ここではコリオリ力Ｆ1，Ｆ2の方が慣性力Ｆａよ
りも大きい場合を例に挙げて述べる。

【０１５７】この場合、コンデンサＣ1には、中央質量
部７３に加わるコリオリ力Ｆ1と慣性力Ｆａの両方が静
電容量を増大させる方向に作用する。従って、コンデン
サＣ1の静電容量の変化量のうち、角速度Ωによる変化
分を角速度成分ΔＣｗ（ΔＣｗ≧０）とし、慣性力Ｆａ
による変化分を加速度成分ΔＣａ（ΔＣａ≧０）とすれ
ば、コンデンサＣ1の静電容量の変化量ΔＣ1は、下記数
２の式のように角速度成分ΔＣｗと加速度成分ΔＣａと
を加えた大きさとなる。

【０１５８】

【数２】ΔＣ1＝ΔＣｗ＋ΔＣａ

【０１５９】また、コンデンサＣ3には、外側質量部７
４に加わるコリオリ力Ｆ2が静電容量を増大させる方向
に作用し、慣性力Ｆａがコリオリ力Ｆ2と逆向きに作用
するから、コンデンサＣ3の静電容量の変化量ΔＣ3は、
下記数３の式のように角速度成分ΔＣｗと加速度成分
（−ΔＣａ）とを加算した値となる。

【０１６０】

【数３】ΔＣ3＝ΔＣｗ−ΔＣａ

【０１６１】従って、角速度検出部９１全体としての静
電容量の変化量ΔＣAを下記数４の式によって算出する
と、コンデンサＣ1，Ｃ3の加速度成分ΔＣａが互いに打
消され、静電容量の変化量ΔＣAは角速度成分ΔＣｗだ
けに対応した値となる。

【０１６２】

【数４】ΔＣA＝ΔＣ1＋ΔＣ3＝ΔＣｗ＋ΔＣａ＋ΔＣ
ｗ−ΔＣａ＝２ΔＣｗ

【０１６３】一方、角速度検出部９２について述べる
と、角速度検出部９２では、例えば質量部７３，７５が
コリオリ力Ｆ1，Ｆ2により矢示ｂ1，ｂ2方向にそれぞれ
変位する。これにより、コンデンサＣ2，Ｃ4の電極間隔
は、いずれも初期状態と比較して広がるため、これらの
静電容量はそれぞれ減少する。

【０１６４】この場合、コンデンサＣ2には、中央質量
部７３に加わるコリオリ力Ｆ1と慣性力Ｆａの両方が電
極間隔を広げて静電容量を減少させる方向に作用するか
ら、その変化量ΔＣ2は、下記数５の式に示す如く、角
速度成分（−ΔＣｗ）と加速度成分（−ΔＣａ）とを加
算した大きさとなる。

【０１６５】

【数５】ΔＣ2＝−ΔＣｗ−ΔＣａ

【０１６６】また、コンデンサＣ4には、外側質量部７
５に加わるコリオリ力Ｆ2が静電容量を減少させる方向
に作用し、慣性力Ｆａがコリオリ力Ｆ2と逆方向に作用
するから、その変化量ΔＣ4は、下記数６の式のように
角速度成分（−ΔＣｗ）と加速度成分ΔＣａとを加算し
た大きさとなる。

【０１６７】

【数６】ΔＣ4＝−ΔＣｗ＋ΔＣａ

【０１６８】従って、角速度検出部９２全体としての静
電容量の変化量ΔＣBを下記数７の式によって算出する
と、コンデンサＣ2，Ｃ4の加速度成分ΔＣａが互いに打
消され、静電容量の変化量ΔＣBは、角速度検出部９１
とほぼ同様に角速度成分ΔＣｗだけに対応した値とな
る。

【０１６９】

【数７】ΔＣB＝ΔＣ2＋ΔＣ4＝−ΔＣｗ−ΔＣａ−Δ
Ｃｗ＋ΔＣａ＝−２ΔＣｗ

【０１７０】そして、角速度センサ７１の作動時には、
角速度検出部９１，９２から静電容量の変化量ΔＣA，
ΔＣBに応じた信号が出力され、これらの信号を用いて
差動増幅等の信号処理を行うことにより、角速度Ωを精
度よく検出することができる。

【０１７１】また、コリオリ力Ｆ1，Ｆ2よりも慣性力Ｆ
ａの方が大きい場合には、外側質量部７４，７５が矢示
ｂ1方向に変位するようになるが、この場合にも加速度
成分ΔＣａは打消されるため、角速度Ωを検出すること
ができる。さらに、角速度センサ７１に矢示ｂ2方向の
加速度αが加わる場合にも同様に、角速度Ωを加速度α
から分離して検出することができる。

【０１７２】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、前記第１，第２の実施の形態とほぼ同様の作
用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態
では、質量部７３，７４の変位量をコンデンサＣ1，Ｃ3
の容量変化として合成した状態で検出する角速度検出部
９１と、質量部７３，７５の変位量をコンデンサＣ2，
Ｃ4の容量変化として合成した状態で検出する角速度検
出部９２とを設ける構成としている。

【０１７３】これにより、角速度検出部９１，９２は、
角速度センサ７１にＺ軸周りの角速度Ωだけでなく、Ｙ
軸方向の加速度αが加わる場合でも、この加速度αによ
る静電容量の変化を打消して確実に除去でき、角速度Ω
を加速度αから分離して安定的に検出できると共に、そ
の検出精度をより高めることができる。

【０１７４】この場合、角速度検出部９１は、固定側検
出電極８５と可動側検出電極８７，８９とを対向させて
コンデンサＣ1，Ｃ3を並列に接続し、これらの静電容量
の変化を並列に検出すると共に、角速度検出部９２は、
固定側検出電極８６と可動側検出電極８８，９０とを対
向させてコンデンサＣ2，Ｃ4を並列に接続し、これらの
静電容量の変化を並列に検出するようにしたので、角速
度Ωと加速度αに応じた静電容量の変化量のうち加速度
成分ΔＣａをコンデンサＣ1，Ｃ3間およびコンデンサＣ
2，Ｃ4間で確実に打消すことができ、複雑な演算処理等
を行うことなく、簡単な電極構造で角速度成分ΔＣｗの
みを検出することができる。

【０１７５】次に、図１４ないし図１７は本発明による
第６の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、外力
計測装置により角速度と加速度とを個別に検出する構成
としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１
の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、そ
の説明を省略するものとする。

【０１７６】１０１は本実施の形態による外力センサ、
１０２は該外力センサ１０１の基板で、該基板１０２上
には、例えば低抵抗なシリコン材料等を用いて後述の中
央質量部１０３、外側質量部１０４，１０５、枠状質量
部１０６，１０７、支持梁１０８、質量部支持梁１０
９，１１０、連結部１１１、固定部１１２、駆動電極１
１４，１１５、固定側検出電極１１８，１１９，１２
０，１２１、可動側検出電極１２２，１２３，１２４，
１２５等が形成されている。

【０１７７】１０３は基板１０２の中央近傍に配置され
た第１の質量部としての中央質量部で、該中央質量部１
０３は、図１４、図１５に示す如く、前記第３の実施の
形態とほぼ同様に、略「日」の字をなす枠状体として形
成され、各横枠部１０３Ａ、各縦枠部１０３Ｂおよび中
間枠部１０３Ｃによって構成されている。

【０１７８】そして、中央質量部１０３は、支持梁１０
８、質量部支持梁１０９，１１０および連結部１１１を
介して外側質量部１０４，１０５と枠状質量部１０６，
１０７とに連結され、これらの質量部１０３，１０４，
１０５，１０６，１０７は、支持梁１０８によってＸ軸
方向に変位可能に支持されると共に、Ｙ軸方向に沿って
ほぼ直線状に並んでいる。また、中央質量部１０３は各
質量部支持梁１０９によってＹ軸方向に変位可能に支持
されている。

【０１７９】１０４，１０５はＹ軸方向に対して中央質
量部１０３の両側に配置された第２の質量部としての一
対の外側質量部で、外側質量部１０４は、図１５に示す
如く各横枠部１０４Ａと縦枠部１０４Ｂとを有する四角
形の枠状体により形成され、外側質量部１０５も外側質
量部１０４と同様の枠状体により形成されている。そし
て、外側質量部１０４，１０５は各質量部支持梁１１０
によってＹ軸方向に変位可能に支持されている。

【０１８０】１０６は中央質量部１０３と外側質量部１
０４，１０５との間に配置された第３の質量部としての
枠状質量部で、該枠状質量部１０６は、第３の実施の形
態とほぼ同様に、中央質量部１０３を取囲む四角形の枠
状体によって形成され、各横枠部１０６Ａと縦枠部１０
６Ｂとを有している。そして、枠状質量部１０６は、そ
の外側部位が連結部１１１を介して支持梁１０８と連結
され、その内側部位には質量部支持梁１０９を介して中
央質量部１０３が連結されている。

【０１８１】１０７，１０７は外側質量部１０４，１０
５を取囲んで配置された第４の質量部としての枠状質量
部で、該各枠状質量部１０７は各横枠部１０７Ａと縦枠
部１０７Ｂとを有する四角形の枠状体からなり、その外
側部位が支持梁１０８に連結されると共に、その内側部
位には質量部支持梁１１０を介して外側質量部１０４，
１０５が連結されている。

【０１８２】１０８，１０８は質量部１０３〜１０７を
Ｘ軸方向に変位可能に支持する支持梁で、該各支持梁１
０８は、枠状質量部１０６の左，右両側に配置され、Ｙ
軸方向に延びている。そして、外力センサ１０１の作動
時には、質量部１０３，１０６と質量部１０４，１０
５，１０７とが支持梁１０８等を介して互いにほぼ逆位
相でＸ軸方向に振動し、このとき支持梁１０８の長さ方
向途中部位には、ほぼ一定の位置を保持する４箇所の節
部１０８Ａが配置される構成となっている。

【０１８３】１０９，１０９，…は中央質量部１０３と
枠状質量部１０６とを連結する第１の質量部支持梁で、
該各第１の質量部支持梁１０９は、第３の実施の形態と
ほぼ同様に、中央質量部１０３を４隅でＹ軸方向に変位
可能に支持している。

【０１８４】１１０，１１０，…は外側質量部１０４，
１０５と各枠状質量部１０７とを連結する第２の質量部
支持梁で、該各第２の質量部支持梁１１０は、外側質量
部１０４，１０５をそれぞれ４隅でＹ軸方向に変位可能
に支持している。

【０１８５】１１１，１１１は枠状質量部１０６と支持
梁１０８とを連結する左，右の連結部で、該各連結部１
１１は高い剛性をもって形成され、枠状質量部１０６が
Ｙ軸方向に変位するのを規制している。

【０１８６】１１２は支持梁１０８を基板１０２に接続
する固定部で、該固定部１１２は、第３の実施の形態と
ほぼ同様に、基板１０２上に固定された枠状の台座部１
１２Ａと、該台座部１１２Ａから内側に突出して支持梁
１０８の節部１０８Ａに連結された例えば４個の腕部１
１２Ｂとによって構成され、質量部１０３〜１０７の振
動が基板１０２に伝わるのを抑制するものである。

【０１８７】一方、１１３，１１３，…は外側質量部１
０４，１０５の前，後両側に位置して基板１０２上に設
けられた例えば４個の駆動電極用支持部、１１４，１１
４，…は該各駆動電極用支持部１１３に設けられた固定
側駆動電極で、該各固定側駆動電極１１４の各電極板１
１４Ａは、各枠状質量部１０７に設けられた可動側駆動
電極１１５，１１５，…の各電極板１１５Ａとそれぞれ
噛合している。

【０１８８】１１６，１１６，…は各駆動電極１１４，
１１５によって構成された振動発生手段としての振動発
生部で、該各振動発生部１１６は外側質量部１０４，１
０５を図１４中の矢示ａ1，ａ2方向に振動させるもので
ある。

【０１８９】１１７，１１７，…は質量部１０３，１０
４，１０５の内側に位置して基板１０２上に設けられた
例えば４個の検出電極用支持部で、該各検出電極用支持
部１１７には、複数の電極板１１８Ａ，１１９Ａ，１２
０Ａ，１２１Ａを有する固定側検出電極１１８，１１
９，１２０，１２１がそれぞれ設けられている。

【０１９０】１２２，１２３は中央質量部１０３の中間
枠部１０３Ｃから前，後方向に突設された可動側検出電
極、１２４，１２５は外側質量部１０４，１０５の内縁
側に突設された可動側検出電極で、該可動側検出電極１
２２，１２３，１２４，１２５の各電極板１２２Ａ，１
２３Ａ，１２４Ａ，１２５Ａは、固定側検出電極１１
８，１１９，１２０，１２１の各電極板１１８Ａ，１１
９Ａ，１２０Ａ，１２１Ａとそれぞれ噛合している。

【０１９１】１２６，１２７は後述の外力検出部１３０
を構成する第１の変位量検出部で、該第１の変位量検出
部１２６，１２７のうち一方の検出部１２６は、固定側
検出電極１１８と可動側検出電極１２２とからなり、こ
れらは中央質量部１０３が矢示ｂ1方向に変位するとき
に静電容量が増大し、中央質量部１０３が矢示ｂ2方向
に変位するときに静電容量が減少するコンデンサＣ11を
構成している。

【０１９２】また、他方の変位量検出部１２７は検出電
極１１９，１２３からなり、これらは中央質量部１０３
が矢示ｂ1方向に変位するときに静電容量が減少し、矢
示ｂ2方向に変位するときに静電容量が増大するコンデ
ンサＣ12を構成している。

【０１９３】１２８，１２９は外力検出部１３０を構成
する第２の変位量検出部で、該第２の変位量検出部１２
８，１２９のうち一方の検出部１２８は、固定側検出電
極１２０と可動側検出電極１２４とからなり、これらは
外側質量部１０４が矢示ｂ1方向に変位するときに静電
容量が減少し、外側質量部１０４が矢示ｂ2方向に変位
するときに静電容量が増大するコンデンサＣ13を構成し
ている。

【０１９４】また、他方の変位量検出部１２９は検出電
極１２１，１２５からなり、これらは外側質量部１０５
が矢示ｂ1方向に変位するときに静電容量が増大し、矢
示ｂ2方向に変位するときに静電容量が減少するコンデ
ンサＣ14を構成している。

【０１９５】一方、図１６において、１３０は外力セン
サ１０１に加わる角速度Ωと加速度αとを個別に検出す
る外力検出手段としての外力検出部で、該外力検出部１
３０は、４個の変位量検出部１２６，１２７，１２８，
１２９と、外力センサ１０１に接続された外力演算部と
しての加算アンプ１３１，１３２，１３３，１３４、差
動アンプ１３５，１３６とを含んで構成されている。

【０１９６】ここで、加算アンプ１３１は、変位量検出
部１２７，１２９により検出されるコンデンサＣ12，Ｃ
14の静電容量の変化量を加算して差動アンプ１３５に出
力するものである。また、加算アンプ１３２は、変位量
検出部１２６，１２８により検出されるコンデンサＣ1
1，Ｃ13の静電容量の変化量を加算して差動アンプ１３
５に出力する。また、加算アンプ１３３は、変位量検出
部１２７，１２８により検出されるコンデンサＣ12，Ｃ
13の静電容量の変化量を加算して差動アンプ１３６に出
力する。さらに、加算アンプ１３４は、変位量検出部１
２６，１２９により検出されるコンデンサＣ11，Ｃ14の
静電容量の変化量を加算して差動アンプ１３６に出力す
るものである。

【０１９７】また、差動アンプ１３５は、後述の如く加
算アンプ１３１，１３２による出力信号の差を角速度Ω
に対応する検出信号として同期検波器１３７に出力し、
同期検波器１３７は、例えば振動発生部１１６による振
動周波数に対応した一定の周期で検出信号を同期整流し
て積分することにより、ノイズ等の除去を行うものであ
る。また、差動アンプ１３６は、加算アンプ１３３，１
３４による出力信号の差を加速度αに対応する検出信号
として出力するものである。

【０１９８】本実施の形態による外力センサ１０１は上
述の如き構成を有するもので、次に図１７を参照しつ
つ、その検出動作について説明する。

【０１９９】まず、外力センサ１０１を作動させると、
質量部１０３，１０６と質量部１０４，１０５，１０７
とは、支持梁１０８を介して互いに逆位相で矢示ａ1，
ａ2方向に振動する。

【０２００】そして、外力センサ１０１に角速度Ωと加
速度αとが加わると、まず中央質量部１０３には、例え
ば角速度Ωによるコリオリ力Ｆ1が矢示ｂ1方向に付加さ
れ、外側質量部１０４，１０５には、これと逆向きのコ
リオリ力Ｆ2が矢示ｂ2方向に付加される。また、これら
の質量部１０３，１０４，１０５には、例えば加速度α
による慣性力Ｆａが矢示ｂ1方向に加わるようになる。

【０２０１】ここで、コリオリ力Ｆ1，Ｆ2の方が慣性力
Ｆａよりも大きい場合には、例えば中央質量部１０３は
質量部支持梁１０９を介して矢示ｂ1方向に変位し、外
側質量部１０４，１０５は質量部支持梁１１０を介して
矢示ｂ2方向に変位すると共に、変位量検出部１２６，
１２７，１２８，１２９の静電容量が変化する。

【０２０２】この場合、変位量検出部１２６には、前記
第５の実施の形態におけるコンデンサＣ1の場合とほぼ
同様に、中央質量部１０３に加わるコリオリ力Ｆ1と慣
性力Ｆａの両方がコンデンサＣ11の静電容量を増大させ
る方向に作用する。従って、コンデンサＣ11の静電容量
の変化量ΔＣ11は、前記数２の式と同様に、コリオリ力
Ｆ1に対応する角速度成分ΔＣｗと慣性力Ｆａに対応す
る加速度成分ΔＣａとを用いて、下記数８の式のように
表すことができる。

【０２０３】

【数８】ΔＣ11＝ΔＣｗ＋ΔＣａ

【０２０４】また、変位量検出部１２７には、コリオリ
力Ｆ1と慣性力Ｆａの両方がコンデンサＣ12の静電容量
を減少させる方向に作用する。従って、コンデンサＣ12
の静電容量の変化量ΔＣ12は下記数９の式のように表す
ことができる。

【０２０５】

【数９】ΔＣ12＝−ΔＣｗ−ΔＣａ

【０２０６】また、変位量検出部１２８には、コリオリ
力Ｆ2がコンデンサＣ13の静電容量を増大させる方向に
作用し、慣性力Ｆａがコリオリ力Ｆ2と逆向きに作用す
るから、コンデンサＣ13の静電容量の変化量ΔＣ13は下
記数１０の式のようになる。

【０２０７】

【数１０】ΔＣ13＝ΔＣｗ−ΔＣａ

【０２０８】さらに、変位量検出部１２９には、コリオ
リ力Ｆ2がコンデンサＣ14の静電容量を減少させる方向
に作用し、慣性力Ｆａがこれと逆向きに作用するから、
コンデンサＣ14の静電容量の変化量ΔＣ14は下記数１１
の式のようになる。

【０２０９】

【数１１】ΔＣ14＝−ΔＣｗ＋ΔＣａ

【０２１０】そして、加算アンプ１３１により静電容量
の変化量ΔＣ12，ΔＣ14が加算され、加算アンプ１３２
により静電容量の変化量ΔＣ11，ΔＣ13が加算される
と、これらの加算結果の差に対応する検出信号Ｓ1が差
動アンプ１３５から同期検波器１３７を介して出力され
る。この場合、検出信号Ｓ1は、前記数８〜１１の式を
用いて下記数１２のように表すことができる。

【０２１１】

【数１２】 Ｓ1＝ΔＣ12＋ΔＣ14−（ΔＣ11＋ΔＣ13） ＝−ΔＣｗ−ΔＣａ−ΔＣｗ＋ΔＣａ−（ΔＣｗ＋ΔＣａ＋ΔＣｗ−ΔＣａ） ＝−４ΔＣｗ

【０２１２】また、加算アンプ１３３により静電容量の
変化量ΔＣ12，ΔＣ13が加算され、加算アンプ１３４に
より静電容量の変化量ΔＣ11，ΔＣ14が加算されると、
差動アンプ１３６は、これらの加算結果の差に対応する
検出信号Ｓ2を出力する。この場合、検出信号Ｓ2は、下
記数１３のように表すことができる。

【０２１３】

【数１３】 Ｓ2＝Ｃ12＋ΔＣ13−（ΔＣ11＋ΔＣ14Δ） ＝−ΔＣｗ−ΔＣａ＋ΔＣｗ−ΔＣａ−（ΔＣｗ＋ΔＣａ−ΔＣｗ＋ΔＣａ） ＝−４ΔＣａ

【０２１４】従って、角速度センサ１０１は、Ｚ軸周り
の角速度ΩとＹ軸方向の加速度αとが同時に加わる場合
でも、これらの大きさを検出信号Ｓ1，Ｓ2として個別に
検出することができる。また、コリオリ力Ｆ1，Ｆ2より
も慣性力Ｆａの方が大きい場合や加速度αが矢示ｂ2方
向に加わる場合においても、角速度Ωと加速度αとを個
別に検出することができる。

【０２１５】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、前記第１，第３，第５の実施の形態とほぼ同
様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施
の形態では、Ｙ軸方向に対して中央質量部１０３の変位
量を検出する変位量検出部１２６，１２７と、外側質量
部１０４，１０５の変位量を検出する変位量検出部１２
８，１２９と、外力演算部１３０とを設ける構成として
いる。

【０２１６】これにより、外力演算部１３０は、第１の
変位量検出部１２６，１２７により検出した中央質量部
１０３の変位量と、第２の変位量検出部１２８，１２９
により検出した外側質量部１０４、１０５の変位量とを
加算アンプ１３１，１３２，１３３，１３４、差動アン
プ１３５，１３６によって加算および減算でき、これら
の変位量に含まれる角速度成分ΔＣｗと加速度成分ΔＣ
ａとを個別に演算することができる。

【０２１７】従って、外力センサ１０１は、角速度Ω、
加速度αに対応する検出信号Ｓ1，Ｓ2を正確に導出で
き、単一の外力センサ１０１によりＺ軸周りの角速度Ω
とＹ軸方向の加速度αとをそれぞれ独立して安定的に検
出できると共に、外力計測装置としての性能を向上させ
ることができる。

【０２１８】また、外側質量部１０４，１０５を取囲む
２個の枠状質量部１０７を設けたので、該各枠状質量部
１０７は、支持梁１０８の撓み変形がＹ軸方向への変位
となって外側質量部１０４，１０５に伝わるのを確実に
遮断でき、検出精度をより向上させることができる。

【０２１９】なお、前記第３，第６の実施の形態では、
固定部４９，１１２の台座部４９Ａ，１１２Ａから支持
梁４６，１０８の各節部４６Ａ，１０８Ａに向けて直線
状の腕部４９Ｂ，１１２Ｂを突出させる構成としたが、
本発明はこれに限らず、例えば図１８に示す変形例のよ
うに、固定部４９′の台座部４９Ａ′と腕部４９Ｂ′と
の間に略コ字状の緩衝部４９Ｃ′を設け、支持梁４６の
撓み変形によって腕部４９Ｂ′に応力が加わるときに
は、この応力を緩衝部４９Ｃ′が僅かに撓み変形するこ
とによって緩衝する構成としてもよい。また、第６の実
施の形態においても、固定部１１２の台座部１１２Ａと
腕部１１２Ｂとの間に略コ字状の緩衝部を設ける構成と
してもよい。

【０２２０】また、前記第６の実施の形態では、外側質
量部１０４，１０５を枠状質量部１０７によって取囲む
構成としたが、本発明はこれに限らず、枠状質量部１０
６，１０７のうち中央質量部１０３を取囲む枠状質量部
１０６だけを設け，外側質量部１０４，１０５を取囲む
枠状質量部１０７は省略し、外側質量部１０４，１０５
を第５の実施例とほぼ同様の質量部支持梁によって支持
梁１０８に連結する構成としてもよい。

【０２２１】また、前記第６の実施の形態では、差動ア
ンプ１３５から同期検波器１３７を介して角速度の検出
信号Ｓ1を出力し、差動アンプ１３６から加速度αの検
出信号Ｓ2を直接的に出力する構成としたが、本発明は
これに限らず、差動アンプ１３５，１３６の出力側に
は、例えば振動発生手段による振動周波数に近い高周波
ノイズ等を検出信号Ｓ1，Ｓ2から除去するローパスフィ
ルタ等を設ける構成としてもよい。

【０２２２】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、基板上に配置した複数の質量部を支持梁によって
連結し、該各質量部を互いに逆位相で振動させる構成と
したので、例えば一部の質量部を振動させることによ
り、支持梁を介して各質量部を互いに逆位相で効率よく
振動させることができる。そして、支持梁の長さ方向途
中部位には、各質量部が振動するときに基板に対してほ
ぼ一定の位置を保持する振動の節を配置でき、例えば支
持梁の節の部位を基板側に固定することにより、各質量
部の振動状態を安定させることができる。また、例えば
互いに逆位相で振動する２個の質量部の変位量を比較す
ることにより、角速度を衝撃等による加速度から分離し
て検出でき、その検出動作を安定させることができる。

【０２２３】また、請求項２の発明によれば、固定部は
支持梁のうち各質量部が互いに逆位相で振動するときの
節に対応する部位を基板に接続する構成としたので、固
定部の位置では各質量部の振動を互いに打消すことがで
き、その振動が支持梁を介して基板に伝わるのを確実に
抑制することができる。これにより、振動発生手段によ
る振動エネルギを基板側に逃がすことなく、各質量部を
所定の振幅、振動速度等で効率よく振動させることがで
き、外力（角速度）の検出感度を安定させることができ
る。また、基板に振動が伝わることによって各質量部が
外力の検出方向に誤って変位するのを防止でき、外力の
検出精度を高めて信頼性を向上させることができる。

【０２２４】また、請求項３の発明によれば、外力検出
手段は、各質量部がＺ軸方向に変位するときの変位量を
検出する構成としたので、各質量部をＸ軸方向に振動さ
せつつ、例えば角速度、加速度等の外力に応じてＺ軸方
向に変位させることができ、このときの変位量を外力と
して検出することができる。

【０２２５】また、請求項４の発明によれば、各質量部
を、質量部支持梁によって支持されＹ軸方向の変位量が
角速度として検出される第１の質量部と、該第１の質量
部の両側に位置する第２の質量部とによって構成したの
で、第１の質量部を挟んで第２の質量部を対称に配置で
き、各質量部をＸ軸方向に対して互いに逆位相で安定的
に振動させることができる。そして、この状態で第１の
質量部が質量部支持梁を介してＹ軸方向に変位するとき
の変位量を角速度として検出することができる。また、
角速度が加わっていないときには、例えば支持梁がＸ軸
方向に撓み変形することによって第１，第２の質量部を
Ｘ軸方向だけに振動させることができ、質量部支持梁は
Ｙ軸方向に変位しない状態を保持することができる。従
って、第１の質量部が支持梁の撓み変形等によってＹ軸
方向にも誤って変位するのを防止でき、検出精度を高め
て信頼性を向上させることができる。

【０２２６】一方、請求項５の発明によれば、各第２の
質量部を支持梁によって互いにＸ軸方向に変位可能に連
結し、第３の質量部を連結部によって支持梁に連結し、
第１の質量部を質量部支持梁によって第３の質量部内に
Ｙ軸方向に変位可能に連結する構成としたので、第１，
第２，第３の質量部全体を振動発生手段によってＸ軸方
向に振動させつつ、第１の質量部が角速度により質量部
支持梁を介してＹ軸方向に変位するときの変位量を角速
度として検出でき、このとき各質量部の振動が支持梁を
介して基板に伝わるのを確実に抑制することができる。
また、第３の質量部は、角速度が加わっていないとき
に、支持梁の撓み変形等がＹ軸方向への変位となって第
１の質量部に伝わるのを遮断でき、検出精度をより向上
させることができる。

【０２２７】また、請求項６の発明によれば、固定部は
支持梁のうち各質量部が互いに逆位相で振動するときの
節に対応する部位を基板に接続する構成としたので、各
質量部の振動が支持梁を介して基板に伝わるのを確実に
抑制することができる。

【０２２８】また、請求項７の発明によれば、第１，第
２の質量部をＹ軸方向に変位する第１，第２の質量部支
持梁を介して支持梁にそれぞれ連結する構成としたの
で、第１，第２の質量部は支持梁を介して互い逆位相で
Ｘ軸方向に振動しつつ、角速度または加速度の大きさに
応じてＹ軸方向に変位することができる。従って、外力
検出手段は、第１，第２の質量部の変位量を用いて角速
度または加速度を検出することができる。

【０２２９】さらに、請求項８の発明によれば、第１，
第２の質量部は第１，第２の質量部支持梁を介して第
３，第４の質量部に連結し、該第３，第４の質量部は支
持梁に連結する構成としたので、第１，第２の質量部は
支持梁を介して互い逆位相でＸ軸方向に振動しつつ、角
速度または加速度の大きさに応じてＹ軸方向に変位する
ことができる。また、第３，第４の質量部は支持梁の撓
み変形等が第１，第２の質量部に伝わるのを遮断するこ
とができる。

【０２３０】また、請求項９の発明によれば、固定部は
支持梁のうち各質量部が互いに逆位相で振動するときの
節に対応する部位を基板に接続する構成としたので、各
質量部の振動が支持梁を介して基板に伝わるのを確実に
抑制することができる。

【０２３１】また、請求項１０の発明によれば、外力検
出手段は、各質量部が互いに逆位相で振動しつつ検出方
向にそれぞれ変位するときの変位量を合成して検出する
構成としたので、例えば各質量部に角速度と加速度とが
加わるときには、各質量部の変位量を加算または減算等
して合成することにより、これらの質量部の変位量のう
ち加速度により互いに同方向に変位した加速度成分を確
実に打消すことができ、例えば角速度を加速度から分離
して安定的に検出することができる。従って、外力計測
装置に角速度だけでなく、衝撃等による加速度が加わる
場合でも、角速度の検出精度を確実に向上させることが
できる。

【０２３２】さらに、請求項１１の発明によれば、外力
検出手段は固定側検出電極に対する第１，第２の可動側
検出電極の変位量を静電容量の変化として並列に検出す
る構成としたので、これらの可動側検出電極と固定側検
出電極との間に２個のコンデンサを並列に形成すること
ができる。そして、第１，第２の質量部に角速度と加速
度とが加わるときには、第１，第２の可動側検出電極が
固定側検出電極に対して互いに同方向に変位することに
より、２個のコンデンサ間で静電容量の変化量のうち加
速度成分を確実に打消すことができ、複雑な演算処理等
を行うことなく、簡単な電極構造で角速度成分を検出す
ることができる。

【０２３３】これにより、第１，第２の質量部が互いに
逆位相で振動している状態で該各質量部に角速度が加わ
るときには、これらの質量部がコリオリ力により互いに
逆方向に変位する。この結果、例えば第１，第２の可動
側検出電極の両方を固定側検出電極に接近させることが
でき、これらの間の静電容量を角速度の大きさに応じて
増大させることができる。また、第１，第２の質量部に
加速度が加わるときには、これらの質量部が互いに同方
向に変位するから、第１，第２の可動側検出電極のうち
一方の電極を固定側検出電極に接近させ、他方の電極を
固定側検出電極から離間させることができ、加速度によ
る各検出電極間の静電容量の変化を打消すことができ
る。

【０２３４】また、請求項１２の発明によれば、外力検
出手段を、第１，第２の質量部の変位量をそれぞれ検出
する第１，第２の変位量検出部と、該各変位量検出部の
検出結果を用いて角速度と加速度とを個別に演算する外
力演算部とにより構成したので、外力演算部は、例えば
第１，第２の変位量検出部による各検出値の加算値およ
び差を求めることにより、該各検出値に含まれる角速度
成分と加速度成分とを個別に演算することができる。従
って、各質量部に加わる角速度と加速度とをそれぞれ独
立して安定的に検出でき、外力計測装置としての性能を
向上させることができる。

【０２３５】さらに、請求項１３の発明によれば、外力
検出手段を櫛歯状の固定側検出電極と可動側検出電極と
によって構成したので、固定側検出電極と可動側検出電
極の各電極部を互いに噛合させ、これらの検出電極に大
きな対向面積を与えることができる。そして、質量部が
外力によりＹ軸方向に変位するときには、その変位量を
各検出電極間の距離（静電容量）の変化として検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による角速度センサ
を示す平面図である。

【図２】角速度センサを図１中の矢示II−II方向からみ
た断面図である。

【図３】角速度センサを図１中の矢示III − III方向か
らみた断面図である。

【図４】中央質量部と外側質量部とが逆位相で振動する
状態を示す平面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態による角速度センサ
を示す平面図である。

【図６】角速度センサを図５中の矢示VI-VI方向からみ
た断面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態による角速度センサ
を示す平面図である。

【図８】中央質量部と枠状質量部とが外側質量部に対し
て逆位相で振動する状態を示す角速度センサの要部拡大
図である。

【図９】本発明の第４の実施の形態による角速度センサ
を図８と同様位置からみた要部拡大図である。

【図１０】本発明の第５の実施の形態による角速度セン
サを示す平面図である。

【図１１】角速度センサを図１０中の矢示XI-XI方向か
らみた断面図である。

【図１２】中央質量部と外側質量部が角速度により互い
に逆方向に変位する状態を示す平面図である。

【図１３】角速度センサを模式的に示す図１２の説明図
である。

【図１４】本発明の第６の実施の形態による外力センサ
を示す平面図である。

【図１５】外力センサの一部を示す部分拡大図である。

【図１６】外力センサに接続された外力演算部を示す構
成図である。

【図１７】外力センサの中央質量部と外側質量部が角速
度により互いに逆方向に変位する状態を模式的に示す説
明図である。

【図１８】第３の実施の形態の変形例を示す角速度セン
サの要部拡大図である。

【符号の説明】

１，２１，４１，７１ 角速度センサ ２，２２，４２，７２，１０２ 基板 ３，２３，４３，７３，１０３ 中央質量部（第１の質
量部） ４，２４，４４，７４，７５，１０４，１０５ 外側質
量部（第２の質量部） ５，２５，４６，７６，１０８ 支持梁 ５Ａ，２５Ａ，４６Ａ，７６Ａ，１０８Ａ 節部 ６，２７，４９，６１，７９，１１２ 固定部 ７，２８，５０，８０，１１３ 駆動電極用支持部 ８，２９，５１，８１，１１４ 固定側駆動電極 ８Ａ，９Ａ，２９Ａ，３０Ａ，３３Ａ，３４Ａ，５１
Ａ，５２Ａ，５５Ａ，５６Ａ，８１Ａ，８２Ａ，８５
Ａ，８５Ｂ，８６Ａ，８６Ｂ，８７Ａ，８８Ａ，８９
Ａ，９０Ａ，１１４Ａ，１１５Ａ，１１８Ａ，１１９
Ａ，１２０Ａ，１２１Ａ，１２２Ａ，１２３Ａ，１２４
Ａ，１２５Ａ 電極板（電極部） ９，３０，５２，８２，１１５ 可動側駆動電極 １０，３１，５３，８３，１１６ 振動発生部（振動発
生手段） １１，３３，５５，８５，８６，１１８，１１９，１２
０，１２１ 固定側検出電極 １２，３４，５６，８７，８８，８９，９０，１２２，
１２３，１２４，１２５ 可動側検出電極 １３，３５，５７，９１，９２ 角速度検出部（外力検
出手段） ２６，４８，７７，７８，１０９，１１０ 質量部支持
梁 ３２，５４，８４，１１７ 検出電極用支持部 ４５，１０６，１０７ 枠状質量部（第３，第４の質量
部） ４７，１１１ 連結部 １０１ 外力センサ １２６，１２７，１２８，１２９ 変位量検出部 １３０ 外力検出部（外力検出手段） １３１，１３２，１３３，１３４ 加算アンプ（外力演
算部） １３５，１３６ 差動アンプ（外力演算部）

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、該基板と隙間をもって対向し互
   いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸からなる３軸方向のうち
   Ｙ軸方向に並んで配置され振動発生手段によってＸ軸方
   向に互いに逆位相で振動する複数の質量部と、該各質量
   部をＸ軸方向に変位可能に連結する支持梁と、該支持梁
   と前記基板との間に設けられ該支持梁を前記基板に接続
   する固定部と、前記各質量部に角速度または加速度が作
   用したときに該各質量部がＹ軸とＺ軸のうちいずれか一
   方の軸方向に変位する変位量を角速度または加速度とし
   て検出する外力検出手段とによって構成してなる外力計
   測装置。
2. 【請求項２】 前記固定部は支持梁のうち前記各質量部
   が互いに逆位相で振動するときの節に対応する部位を前
   記基板に接続する構成としてなる請求項１に記載の外力
   計測装置。
3. 【請求項３】 前記支持梁は前記各質量部をＺ軸方向に
   変位可能に支持し、前記外力検出手段は前記各質量部が
   Ｚ軸方向に変位するときの変位量を検出する構成として
   なる請求項１または２に記載の外力計測装置。
4. 【請求項４】 前記各質量部は、Ｙ軸方向に対して中央
   に位置する第１の質量部と、Ｙ軸方向に対して該第１の
   質量部の両側に位置する第２の質量部とによって構成
   し、前記第１の質量部はＹ軸方向に変位する質量部支持
   梁を介して前記支持梁に支持され、前記外力検出手段は
   前記第１の質量部がＹ軸方向に変位するときの変位量を
   検出する構成としてなる請求項１または２に記載の外力
   計測装置。
5. 【請求項５】 基板と、該基板と隙間をもって対向し互
   いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸からなる３軸方向のうち
   振動発生手段によってＸ軸方向に振動する第１の質量部
   と、該第１の質量部を挟んでＹ軸方向の両側に設けられ
   振動発生手段によってＸ軸方向に振動する第２の質量部
   と、前記第１の質量部と第２の質量部との間に位置して
   第１の質量部を取囲む第３の質量部と、前記第２の質量
   部を互いにＸ軸方向に変位可能に連結する支持梁と、該
   支持梁に対して前記第３の質量部を連結する連結部と、
   前記第３の質量部に対して第１の質量部をＹ軸方向に変
   位可能に連結する質量部支持梁と、前記基板と支持梁と
   の間に設けられ該支持梁を基板に接続する固定部と、前
   記第１の質量部に角速度が作用するときに該第１の質量
   部がＹ軸方向に変位する変位量を角速度として検出する
   外力検出手段とを備え、前記第１，第３の質量部と第
   ２，第４の質量部とは互いに逆位相で振動する構成とし
   てなる外力計測装置。
6. 【請求項６】 前記固定部は支持梁のうち前記第１，第
   ３の質量部と第２の質量部とが互いに逆位相で振動する
   ときの節に対応する部位を前記基板に接続する構成とし
   てなる請求項５に記載の外力計測装置。
7. 【請求項７】 前記各質量部は、Ｙ軸方向に対して中央
   に位置する第１の質量部と、Ｙ軸方向に対して該第１の
   質量部の両側に位置する第２の質量部とによって構成
   し、前記第１，第２の質量部はＹ軸方向に変位する第
   １，第２の質量部支持梁を介して前記支持梁にそれぞれ
   連結する構成としてなる請求項１または２に記載の外力
   計測装置。
8. 【請求項８】 基板と、該基板と隙間をもって対向し互
   いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸からなる３軸方向のうち
   振動発生手段によってＸ軸方向に振動する第１の質量部
   と、該第１の質量部を挟んでＹ軸方向の両側に設けられ
   振動発生手段によってＸ軸方向に振動する第２の質量部
   と、前記第１の質量部と第２の質量部との間に位置して
   第１の質量部を取囲む第３の質量部と、前記第２の質量
   部を取囲む第４の質量部と、該第４の質量部を互いにＸ
   軸方向に変位可能に連結する支持梁と、該支持梁に対し
   て前記第３の質量部を連結する連結部と、前記第３の質
   量部に対して第１の質量部をＹ軸方向に変位可能に連結
   する第１の質量部支持梁と、前記第４の質量部に対して
   第２の質量部をＹ軸方向に変位可能に連結する第２の質
   量部支持梁と、前記基板と支持梁との間に設けられ該支
   持梁を基板に接続する固定部と、前記第１，第２の質量
   部に角速度または加速度が作用するときに該第１，第２
   の質量部がＹ軸方向に変位する変位量を角速度または加
   速度として検出する外力検出手段とを備え、前記第１，
   第３の質量部と第２，第４の質量部とは互いに逆位相で
   振動する構成としてなる外力計測装置。
9. 【請求項９】 前記固定部は支持梁のうち前記第１，第
   ３の質量部と第２，第４の質量部とが互いに逆位相で振
   動するときの節に対応する部位を前記基板に接続する構
   成としてなる請求項８に記載の外力計測装置。
10. 【請求項１０】 前記外力検出手段は、少なくとも前記
    各質量部に加わる角速度を加速度から分離して検出する
    ため前記各質量部が互いに逆位相で振動しつつＹ軸方向
    に変位するときの変位量を合成して検出する構成として
    なる請求項１，２，３，７，８または９に記載の外力計
    測装置。
11. 【請求項１１】 前記外力検出手段は、前記第１の質量
    部と第２の質量部の間に位置して前記基板に設けられた
    固定側検出電極と、前記第１の質量部に設けられ該固定
    側検出電極とＹ軸方向の隙間を介して対向する第１の可
    動側検出電極と、前記第２の質量部に設けられ前記固定
    側検出電極とＹ軸方向の隙間を介して対向する第２の可
    動側検出電極とによって構成し、前記外力検出手段は固
    定側検出電極に対する第１，第２の可動側検出電極の変
    位量を静電容量の変化として並列に検出する構成として
    なる請求項７に記載の外力計測装置。
12. 【請求項１２】 前記外力検出手段は、互いに逆位相で
    振動する前記第１，第２の質量部のうち第１の質量部が
    Ｙ軸方向に変位するときの変位量を検出する第１の変位
    量検出部と、前記第２の質量部がＹ軸方向に変位すると
    きの変位量を検出する第２の変位量検出部と、前記第
    １，第２の変位量検出部によりそれぞれ検出した変位量
    を用いて角速度と加速度とを個別に演算する外力演算部
    とによって構成してなる請求項７，８または９に記載の
    外力計測装置。
13. 【請求項１３】 前記外力検出手段は、前記基板側に固
    定して設けられ複数の電極部が櫛歯状に並んで形成され
    た固定側検出電極と、前記質量部側に設けられ該固定側
    検出電極の各電極部とＹ軸方向の隙間を挟んで噛合する
    複数の電極部が形成された可動側検出電極とによって構
    成し、前記外力検出手段は前記固定側検出電極と可動側
    検出電極との間の静電容量の変化を前記質量部の変位量
    として検出する構成としてなる請求項１，２，４，５，
    ６，７，８，９または１０に記載の外力計測装置。