WO2021261557A1

WO2021261557A1 - 慣性力センサ

Info

Publication number: WO2021261557A1
Application number: PCT/JP2021/023941
Authority: WO
Inventors: 慎一岸本
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2021-12-30
Also published as: US20230236015A1

Abstract

本発明の課題は、構造の複雑化を低減しながら信頼性の向上が図れる、慣性力センサを提供することである。慣性力センサ（１０）は、検出した慣性力に対応する出力信号を出力する複数の慣性力検出素子（４０）と、複数の慣性力検出素子（４０）からの出力信号に関する処理を実行する処理部（３０）と、を備える。複数の慣性力検出素子（４０）は、互いに直交する複数の第１所定軸の慣性力を検出する複数の主慣性力検出素子と、複数の第１所定軸のいずれとも直交せずに交差する第２所定軸の慣性力を検出する副慣性力検出素子と、を含む。

Description

慣性力センサ

　本開示は、慣性力センサに関する。より詳細には、本開示は、各種電子機器に用いられる慣性力センサに関する。

　特許文献１は、慣性力センサの一種である角速度センサを開示する。特許文献１の角速度センサは、基本骨格がシリコン等の弾性材料からなる音叉型振動子、ＩＣチップ、音叉型振動子とＩＣチップが収納されるセラミック製のパッケージ、パッケージを封止するための蓋、蓋により封止されたパッケージとチップ部品と端子等の導体とともに樹脂で一体成型されたホルダー、及びホルダーを覆うケースを備える。

　特許文献１では、音叉型振動子の検出部の故障診断を可能とすることで、角速度センサの信頼性の向上を図っている。しかしながら、特許文献１の角速度センサでは、ＩＣチップに、音叉型振動子の検出部の故障診断のためのチェック信号を外部から供給される端子を新たに設けている。そのため、特許文献１の角速度センサでは、素子レベルで構造を変更する必要があり、全体的な構造が複雑化する。

特開２０１０－１０７５１８号公報

　課題は、構造の複雑化を低減しながら信頼性の向上が図れる、慣性力センサを提供することである。

　本開示の一態様に係る慣性力センサは、検出した慣性力に対応する出力信号を出力する複数の慣性力検出素子と、前記複数の慣性力検出素子からの出力信号に関する処理を実行する処理部と、を備える。前記複数の慣性力検出素子は、互いに直交する複数の第１所定軸の慣性力を検出する複数の主慣性力検出素子と、前記複数の第１所定軸のいずれとも直交せずに交差する第２所定軸の慣性力を検出する副慣性力検出素子と、を含む。

図１は、本開示の一実施形態に係る慣性力センサのブロック図である。図２は、同上の慣性力センサの概略平面図である。図３は、同上の慣性力センサの概略断面図である。図４は、同上の慣性力センサの傾斜部の概略説明図である。図５は、同上の慣性力センサの第１所定軸と第２所定軸との関係の説明図である。図６は、一変形例に係る慣性力センサの概略平面図である。

　以下、場合によって図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。以下の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、各要素の寸法比率は図面に図示された比率に限られるものではない。

　本開示において、慣性力センサは、慣性力を検出するセンサである。慣性力は、並進加速度系においては加速度で表され、回転座標系においては角速度で表される。つまり、慣性力の検出は、加速度と角速度との少なくとも一方の検出を意味する。この点で、慣性力センサは、加速度と角速度との少なくとも一方を検出するセンサである。

　（１）実施形態
　（１－１）概要
　図１は、本実施形態に係る慣性力センサ１０のブロック図である。慣性力センサ１０は、複数の慣性力検出素子４０と、処理部３０とを備える。複数の慣性力検出素子４０は、検出した慣性力に対応する出力信号を出力する。処理部３０は、複数の慣性力検出素子４０からの出力信号に関する処理を実行する。複数の慣性力検出素子４０は、複数の主慣性力検出素子（第２～第４慣性力検出素子４２～４４）と、副慣性力検出素子（第１慣性力検出素子４１）と、を含む。複数の主慣性力検出素子（第２～第４慣性力検出素子４２～４４）は、互いに直交する複数の第１所定軸（第１～第３軸Ａ２１～Ａ２３、図２及び図３参照）の慣性力を検出する。副慣性力検出素子（第１慣性力検出素子４１）は、複数の第１所定軸Ａ２１～Ａ２３のいずれとも直交せずに交差する第２所定軸Ａ１１（図２及び図３参照）の慣性力を検出する。

　本実施形態の慣性力センサ１０では、複数の慣性力検出素子４０は、複数の主慣性力検出素子（第２～第４慣性力検出素子４２～４４）に加えて、副慣性力検出素子（第１慣性力検出素子４１）を含む。複数の主慣性力検出素子（第２～第４慣性力検出素子４２～４４）が、互いに直交する複数の第１所定軸（第１～第３軸Ａ２１～Ａ２３）の慣性力を検出する一方で、副慣性力検出素子４１は、複数の第１所定軸（第１～第３軸Ａ２１～Ａ２３）のいずれとも直交せずに交差する第２所定軸Ａ１１の慣性力を検出する。そのため、副慣性力検出素子（第１慣性力検出素子４１）で検出される慣性力は、複数の主慣性力検出素子（第２～第４慣性力検出素子４２～４４）それぞれで検出される慣性力の成分を含み得る。したがって、副慣性力検出素子は、複数の主慣性力検出素子の故障診断に利用でき、また、複数の主慣性力検出素子の故障時には副慣性力検出素子を複数の慣性力検出素子の代わりに利用できる。しかも、単に、複数の慣性力検出素子４０に、副慣性力検出素子を加えるだけでよい。したがって、本実施形態の慣性力センサ１０によれば、構造の複雑化を低減しながら信頼性の向上が図れる。

　（１－２）構成
　以下、本実施形態に係る検出システム１について図面を参照して詳しく説明する。

　慣性力センサ１０は、図１に示すように、センサ部２０と、処理部３０と、を備える。

　センサ部２０は、複数の慣性力検出素子４０と、複数の駆動回路５０とを含む。

　複数の慣性力検出素子４０は、慣性力を検出し、検出した慣性力に対応する出力信号を出力する。複数の慣性力検出素子４０の各々は、機械電気変換素子（例えば、Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）である。複数の慣性力検出素子４０の各々は、角速度検出素子である。複数の慣性力検出素子４０の各々は、慣性力として角速度を検出する。慣性力検出素子４０の構造は、従来周知の角速度検出素子の構造であってよいから、詳細な説明は省略する。

　複数の慣性力検出素子４０は、第１慣性力検出素子４１と、第２慣性力検出素子４２と、第３慣性力検出素子４３と、第４慣性力検出素子４４と、を含む。第１慣性力検出素子４１は、副慣性力検出素子であり、第２～第４慣性力検出素子４２～４４は、主慣性力検出素子である。

　第２慣性力検出素子４２は、第１軸Ａ２１（図２及び図３参照）の慣性力を検出し、検出した慣性力に対応する出力信号を出力する。本実施形態では、第２慣性力検出素子４２は、角速度検出素子である。第１軸Ａ２１の慣性力は、第１軸Ａ２１周りの角速度である。

　第３慣性力検出素子４３は、第２軸Ａ２２（図２及び図３参照）の慣性力を検出し、検出した慣性力に対応する出力信号を出力する。第２軸Ａ２２は、第１軸Ａ２１と直交する。本実施形態では、第３慣性力検出素子４３は、角速度検出素子である。第２軸Ａ２２の慣性力は、第２軸Ａ２２周りの角速度である。

　第４慣性力検出素子４４は、第３軸Ａ２３（図２及び図３参照）の慣性力を検出し、検出した慣性力に対応する出力信号を出力する。第３軸Ａ２３は、第１軸Ａ２１及び第２軸Ａ２２とそれぞれ直交する。本実施形態では、第４慣性力検出素子４４は、角速度検出素子である。第３軸Ａ２３の慣性力は、第３軸Ａ２３周りの角速度である。

　第１～第３軸Ａ２１～Ａ２３は、互いに直交する複数（ここでは３つ）の第１所定軸である。

　第１慣性力検出素子４１は、第２所定軸Ａ１１（図２及び図３参照）の慣性力を検出し、検出した慣性力に対応する出力信号を出力する。本実施形態では、第１慣性力検出素子４１は、角速度検出素子である。第２所定軸Ａ１１の慣性力は、第２所定軸Ａ１１周りの角速度である。

　第２所定軸Ａ１１は、図４及び図５に示すように、第１所定軸である第１～第３軸Ａ２１～Ａ２３のいずれとも直交せずに交差する。本実施形態では、第２所定軸Ａ１１は、図５に示すように、第１軸Ａ２１と第３軸Ａ２３とを含む平面（第２軸Ａ２２に直交する平面）においては、第１軸Ａ２１から角度θだけ傾いている。第２所定軸Ａ１１は、図５に示すように、第１軸Ａ２１と第２軸Ａ２２とを含む平面（第３軸Ａ２３に直交する平面）においては、第１軸Ａ２１から角度φだけ傾いている。よって、第２所定軸Ａ１１の慣性力は、第１～第３軸Ａ２１～Ａ２３の慣性力の成分を含み得る。

　複数の慣性力検出素子４０（４１～４４）は、同じ検出範囲を有する。検出範囲は、慣性力（本実施形態では、角速度）の検出範囲である。特に、本実施形態では、検出範囲は、慣性力の変化に対する慣性力検出素子４０の出力信号の変化に線形性があるとみなせる範囲を意図している。一例として、慣性力検出素子４０の検出範囲は、０～２００［deg/sec］である。

　複数の慣性力検出素子４０（４１～４４）は、同じ感度を有する。感度は、一例としては、単位入力に対する出力の変化量である。角速度に関して言えば、角速度が１「deg/sec」変化した際の、出力信号の変化量である。感度が大きいほど、微小な角速度の変化を検出しやすい。

　複数の慣性力検出素子４０（４１～４４）は、同じバイアス安定性を有する。バイアス安定性は、一例としては、慣性力が０であるとき（静止時）の、出力信号の変動の大きさである。バイアス安定性が高ければ、慣性力が０であるときの誤検出が低減される。

　複数の駆動回路５０は、複数の慣性力検出素子４０からの出力信号を処理部３０に与える。本実施形態では、複数の駆動回路５０は、複数の慣性力検出素子４０を駆動して、複数の慣性力検出素子４０から検出した慣性力に対応する出力信号を出力させる。複数の駆動回路５０の各々は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）である。駆動回路５０の構造は、従来周知の角速度検出素子用の駆動回路の構造であってよいから、詳細な説明は省略する。

　複数の駆動回路５０は、２つの駆動回路５１，５２を含む。駆動回路５１は、第１慣性力検出素子４１から出力信号を取得して処理部３０に与える。駆動回路５２は、第２～第４慣性力検出素子４２～４４から出力信号を取得して処理部３０に与える。図２及び図３に示すように、２つの駆動回路５１，５２は、全体として矩形の板状である。駆動回路５１は、第１駆動回路に相当し、駆動回路５２は、第２駆動回路に相当する。駆動回路５１が第１慣性力検出素子４１から取得する出力信号は、第１出力信号に相当し、駆動回路５２が第２～第４慣性力検出素子４２～４４から取得する出力信号は、第２出力信号に相当する。

　図１～図３に示すように、センサ部２０は、２つのセンサ素子２１，２２を備える。センサ素子２１は、複数の慣性力検出素子４０のうちの第１慣性力検出素子４１を含む。センサ素子２２は、複数の慣性力検出素子４０のうちの、第２慣性力検出素子４２と、第３慣性力検出素子４３と、第４慣性力検出素子４４と、を含む。第２慣性力検出素子４２と、第３慣性力検出素子４３と、第４慣性力検出素子４４とは一体化されている。したがって、複数の主慣性力検出素子は、一体化された素子である。図２及び図３に示すように、２つのセンサ素子２１，２２は、全体として矩形の板状である。

　更に、センサ部２０は、図２及び図３に示すように、パッケージ６０を備える。

　パッケージ６０は、２つのセンサ素子２１，２２及び２つの駆動回路５１，５２を収容する。パッケージ６０は、ベース６１と、カバー６２とを備える。ベース６１とカバー６２との間の空間に、２つのセンサ素子２１，２２及び２つの駆動回路５１，５２が収容される。なお、図２では、カバー６２は省略している。

　ベース６１は、２つのセンサ素子２１，２２及び２つの駆動回路５１，５２が配置される配置面を有する。配置面は、向きが異なる主配置面６１０ａと副配置面９１とを含む。主配置面６１０ａと副配置面９１とについては後述する。

　ベース６１は、基部６１０と、側壁部６１１と、を含む。基部６１０及び側壁部６１１はいずれも電気絶縁性を有する。基部６１０と、側壁部６１１とは連続一体に形成される。一例として、基部６１０及び側壁部６１１は電気絶縁性樹脂の成形品である。基部６１０は、配置面の一部を構成する主配置面６１０ａを有する。基部６１０は、矩形の板状である。基部６１０は、主配置面６１０ａとなる表面を有する。表面は、厚み方向の一面である。側壁部６１１は、基部６１０の厚み方向の一面の外周から突出する。側壁部６１１は、矩形の枠状である。カバー６２は、基部６１０の主配置面６１０ａと対向するようにして側壁部６１１に取り付けられる。カバー６２は、矩形の板状である。カバー６２は電気絶縁性を有する。一例として、カバー６２は電気絶縁性樹脂の成形品である。

　ベース６１は、振動防止部７０と、複数の接続部材８０と、傾斜部９０とを更に含む。

　振動防止部７０は、ベース６１の主配置面６１０ａに配置される。特に、振動防止部７０は、２つのセンサ素子２１，２２及び２つの駆動回路５１，５２と、主配置面６１０ａとの間に介在される。振動防止部７０は、パッケージ６０の外部の振動の、２つのセンサ素子２１，２２への影響を低減するために設けられる。これによって、慣性力センサ１０に生じるノイズの低減を図っている。例えば、振動防止部７０は、弾性及び電気絶縁性を有する材料により形成される。

　複数の接続部材８０は、少なくとも駆動回路５１，５２と処理部３０との電気的接続に用いられる。複数の接続部材８０の各々は、電極部８１と、端子部８２と、を備える。複数の接続部材８０は、ベース６１に埋設されている。各接続部材８０では、電極部８１が基部６１０の主配置面６１０ａに露出し、端子部８２が基部６１０の側面から外方に突出する。複数の接続部材８０の電極部８１は、駆動回路５１，５２との電気的接続に用いられる。複数の接続部材８０の端子部８２は、処理部３０との電気的接続に用いられる。本実施形態では、複数の接続部材８０は、インサート成形を利用して、ベース６１に保持される。

　傾斜部９０は、主配置面６１０ａとなるベース６１の表面にある。本実施形態では、傾斜部９０は、ベース６１上の振動防止部７０上にある。傾斜部９０は、副配置面９１となる傾斜面を有する。副配置面９１は、配置面の一部を構成する。

　２つのセンサ素子２１，２２及び２つの駆動回路５１，５２は、ベース６１の配置面に配置される。図２及び図３に示すように、２つの駆動回路５１，５２は、ベース６１の配置面に振動防止部７０を介して配置される。本実施形態では、２つの駆動回路５１，５２は、ベース６１の長さ方向（図２の左右方向）に沿って並んでいる。駆動回路５２は、主配置面６１０ａに振動防止部７０を介して配置される。センサ素子２２は、駆動回路５２における主配置面６１０ａとは反対側に配置される。センサ素子２２は駆動回路５２に導電ワイヤＷ２１により電気的接続に接続される。駆動回路５２は対応する電極部８１に導電ワイヤＷ２２により電気的接続に接続される。駆動回路５１は、副配置面９１に配置される。センサ素子２１は、駆動回路５１における副配置面９１とは反対側に配置される。センサ素子２１は駆動回路５１に導電ワイヤＷ１１により電気的接続に接続される。駆動回路５１は対応する電極部８１に導電ワイヤＷ１２により電気的接続に接続される。

　センサ素子２２は、主配置面６１０ａにあり、センサ素子２１は、副配置面９１にある。センサ素子２２は、複数の主慣性力検出素子である第２～第４慣性力検出素子４２～４４を有するから、複数の主慣性力検出素子は、主配置面６１０ａにある。センサ素子２１は、副慣性力検出素子である第１慣性力検出素子４１を有するから、副慣性力検出素子は、副配置面９１にある。

　図２及び図３に示すように、第２慣性力検出素子４２の第１軸Ａ２１は、主配置面６１０ａに直交する。第２軸Ａ２２及び第３軸Ａ２３は第１軸Ａ２１に直交するから、主配置面６１０ａは、第２軸Ａ２２及び第３軸Ａ２３を含む平面である。第３慣性力検出素子４３の第２軸Ａ２２は、ベース６１の幅方向（図２の上下方向）に沿う。特に、第３慣性力検出素子４３の第２軸Ａ２２は、２つのセンサ素子２１，２２（２つの駆動回路５１，５２）が並ぶ方向（図２の左右方向）に直交する。第４慣性力検出素子４４の第３軸Ａ２３は、ベース６１の長さ方向（図２の左右方向）に沿う。特に、第４慣性力検出素子４４の第３軸Ａ２３は、２つのセンサ素子２１，２２（２つの駆動回路５１，５２）が並ぶ方向（図２の左右方向）に沿う。

　図４に示すように、第１慣性力検出素子４１の第２所定軸Ａ１１は、副配置面９１に直交する。副配置面９１は、第２軸Ａ２２と第３軸Ａ２３とを含む平面（主配置面６１０ａ）に対して、第２軸Ａ２２から見て、角度θで傾斜している。また、副配置面９１は、第２軸Ａ２２と第３軸Ａ２３とを含む平面（主配置面６１０ａ）に対して、第３軸Ａ２３から見て、角度φで傾斜している。したがって、第２所定軸Ａ１１は、第１軸Ａ２１と第３軸Ａ２３とを含む平面（第２軸Ａ２２に直交する平面）においては、第１軸Ａ２１から角度θだけ傾く。第２所定軸Ａ１１は、第１軸Ａ２１と第２軸Ａ２２とを含む平面（第３軸Ａ２３に直交する平面）においては、第１軸Ａ２１から角度φだけ傾く。

　処理部３０は、複数の慣性力検出素子４０からの出力信号に関する処理を実行する。処理部３０は、駆動回路５１，５２から複数の慣性力検出素子４０からの出力信号を取得する。処理部３０は、複数の慣性力検出素子４０から所定の間隔で出力信号を取得する。なお、所定の間隔は、複数の慣性力検出素子４０の感度等に応じて適宜設定されればよい。

　処理部３０は、第２慣性力検出素子４２からの出力信号に基づいて第１所定軸（第１軸Ａ２１）の慣性力を求める。処理部３０は、第３慣性力検出素子４３からの出力信号に基づいて第１所定軸（第２軸Ａ２２）の慣性力を求める。処理部３０は、第４慣性力検出素子４４からの出力信号に基づいて第１所定軸（第３軸Ａ２３）の慣性力を求める。要するに、処理部３０は、センサ素子２２からの出力に基づいて互いに直交する３つの第１所定軸（第１～第３軸Ａ２１～Ａ２３）の慣性力（第１～第３軸Ａ２１～Ａ２３の周りの角速度）、つまり、３軸の角速度を求める。

　処理部３０は、第１慣性力検出素子４１からの出力信号に基づいて第２所定軸Ａ１１の慣性力を求める。要するに、処理部３０は、センサ素子２１からの出力に基づいて第２所定軸Ａ１１の慣性力（第２所定軸Ａ１１の周りの角速度）、つまり、１軸の角速度を求める。

　処理部３０は、診断処理を実行する。診断処理は、副慣性力検出素子からの出力信号に基づいて複数の主慣性力検出素子の故障診断を行う処理である。つまり、処理部３０は、第１慣性力検出素子４１の出力信号に基づいて、第２～第４慣性力検出素子４２～４４の故障診断を行う。上述したように、第２所定軸Ａ１１の慣性力は、第１～第３軸Ａ２１～Ａ２３の慣性力の成分を含み得る。よって、角度θ、φが既知であれば、第１～第３軸Ａ２１～Ａ２３それぞれの慣性力を、第２所定軸Ａ１１の慣性力から求めることができる。第２～第４慣性力検出素子４２～４４の故障が発生していない場合、第１慣性力検出素子４１からの出力信号から求めた第２所定軸Ａ１１の慣性力から求めた第２～第４慣性力検出素子４２～４４のそれぞれの慣性力は、第２～第４慣性力検出素子４２～４４からの出力信号からそれぞれ求めた慣性力と等しくなる。したがって、処理部３０は、副慣性力検出素子（第１慣性力検出素子４１）からの出力信号に基づく慣性力から求まる複数の第１所定軸（第１～第３軸Ａ２１～Ａ２３）のうちの特定の第１所定軸の成分と、複数の主慣性力検出素子（第２～第４慣性力検出素子４２～４４）のうちの特定の第１所定軸に対応する特定の主慣性力検出素子からの出力信号に基づく慣性力が一致しない場合に、特定の主慣性力検出素子が故障していると判断する。具体的には、処理部３０は、第１慣性力検出素子４１からの出力信号（第２所定軸Ａ１１の慣性力）から求めた第１軸Ａ２１の慣性力が、第１軸Ａ２１に対応する第２慣性力検出素子４２からの慣性力と一致していなければ、第２慣性力検出素子４２の故障が発生していると判断する。処理部３０は、第１慣性力検出素子４１からの出力信号（第２所定軸Ａ１１の慣性力）から求めた第２軸Ａ２２の慣性力が、第２軸Ａ２２に対応する第３慣性力検出素子４３からの慣性力と一致していなければ、第３慣性力検出素子４３の故障が発生していると判断する。処理部３０は、第１慣性力検出素子４１からの出力信号（第２所定軸Ａ１１の慣性力）から求めた第３軸Ａ２３の慣性力が、第３軸Ａ２３に対応する第４慣性力検出素子４４からの慣性力と一致していなければ、第４慣性力検出素子４４の故障が発生していると判断する。診断処理の結果、主慣性力検出素子（第２～第４慣性力検出素子４２～４４）の故障が発生したと判断されれば、処理部３０は、故障の発生を通知する。

　なお、故障診断の方法として、副慣性力検出素子からの出力信号に基づく慣性力から求めた複数の主慣性力検出素子の慣性力と、主慣性力検出素子からの出力信号に基づく慣性力とを比較する代わりに、副慣性力検出素子からの出力信号に基づく慣性力と、複数の主慣性力検出素子からの出力信号に基づく複数の慣性力を合成した合成慣性力とを比較することも可能である。一例として、角度θ、φが既知であれば、第１～第３軸Ａ２１～Ａ２３の慣性力から求まる合成慣性力から、第２所定軸Ａ１１の成分を求めることができる。第２～第４慣性力検出素子４２～４４の故障が発生していない場合、第１慣性力検出素子４１からの出力信号から求めた第２所定軸Ａ１１の慣性力は、第２～第４慣性力検出素子４２～４４からの出力信号から求めた合成慣性力の第２所定軸Ａ１１の成分と等しくなる。処理部３０は、第２～第４慣性力検出素子４２～４４からの合成慣性力の第２所定軸Ａ１１の成分が、第１慣性力検出素子４１からの出力信号から求めた第２所定軸Ａ１１の慣性力と一致していなければ、複数の主慣性力検出素子（第２～第４慣性力検出素子４２～４４）のいずれかの故障が発生していると判断する。診断処理の結果、主慣性力検出素子の故障が発生したと判断されれば、処理部３０は、故障の発生を通知する。ただし、この場合、複数の主慣性力検出素子から出力信号が出力されるのを待って慣性力を合成する必要がある。

　このように、処理部３０は、診断処理の結果、複数の主慣性力検出素子のいずれにも故障が発生していないと判断すれば、第２～第４慣性力検出素子４２～４４からの出力信号に基づいて求めた複数の第１所定軸（第１～第３軸Ａ２１～Ａ２３）の慣性力を出力する。処理部３０は、診断処理の結果、複数の主慣性力検出素子のいずれかで故障が発生していると判断すれば、故障の発生を通知する。

　（２）変形例
　本開示の実施形態は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態は、本開示の課題を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

　図６は、一変形例の慣性力センサ１０Ａを示す。慣性力センサ１０Ａは、センサ部２０Ａと、処理部３０（図１参照）と、を備える。

　センサ部２０Ａは、複数の慣性力検出素子と、複数の駆動回路５０（５１，５２Ａ）とを含む。

　複数の慣性力検出素子は、２つの主慣性力検出素子と、副慣性力検出素子と、を含む。本変形例においても、複数の慣性力検出素子は、角速度検出素子である。

　２つの主慣性力検出素子は、互いに直交する複数の第１所定軸（第２及び第３軸Ａ２２，Ａ２３、図６参照）の慣性力を検出する。副慣性力検出素子は、複数の第１所定軸Ａ２２，Ａ２３のいずれとも直交せずに交差する第２所定軸Ａ１１（図６参照）の慣性力を検出する。

　複数の駆動回路５０は、２つの駆動回路５１，５２Ａを含む。駆動回路５２Ａは、２つの主慣性力検出素子から出力信号を取得して処理部３０に与える。駆動回路５２Ａは、全体として矩形の板状である。

　センサ素子２１は、副慣性力検出素子を含む。センサ素子２２Ａは、２つの主慣性力検出素子を含む。２つの主慣性力検出素子は一体化されている。図６に示すように、２つのセンサ素子２１，２２Ａは、全体として矩形の板状である。

　２つのセンサ素子２１，２２Ａ及び２つの駆動回路５１，５２Ａは、ベース６１の配置面に配置される。図６に示すように、２つの駆動回路５１，５２Ａは、ベース６１の配置面に振動防止部７０を介して配置される。２つの駆動回路５１，５２Ａは、ベース６１の長さ方向（図６の左右方向）に沿って並んでいる。駆動回路５１，５２Ａは、振動防止部７０を介してベース６１の配置面に配置される。

　センサ素子２２Ａは、駆動回路５２Ａにおける配置面とは反対側に配置される。センサ素子２２Ａは駆動回路５２Ａに導電ワイヤＷ２１により電気的接続に接続される。駆動回路５２Ａは対応する電極部８１に導電ワイヤＷ２２により電気的接続に接続される。センサ素子２１は、駆動回路５１における配置面とは反対側に配置される。センサ素子２１は駆動回路５１に導電ワイヤＷ１１により電気的接続に接続される。駆動回路５１は対応する電極部８１に導電ワイヤＷ１２により電気的接続に接続される。

　図６に示すように、２つの主慣性力検出素子の第１所定軸である第２及び第３軸Ａ２２，Ａ２３は、配置面に含まれる。第２軸Ａ２２は、ベース６１の幅方向（図６の上下方向）に沿う。特に、第２軸Ａ２２は、２つのセンサ素子２１，２２Ａ（２つの駆動回路５１，５２Ａ）が並ぶ方向（図６の左右方向）に直交する。第３軸Ａ２３は、ベース６１の長さ方向（図６の左右方向）に沿う。特に、第３軸Ａ２３は、２つのセンサ素子２１，２２Ａ（２つの駆動回路５１，５２Ａ）が並ぶ方向（図６の左右方向）に沿う。

　センサ素子２１において、副慣性力検出素子の第２所定軸Ａ１１は、センサ素子２１の厚みに直交する。そして、センサ素子２１は、第２所定軸Ａ１１が、配置面に含まれるが、第２軸Ａ２２及び第３軸Ａ２３のそれぞれと直交せずに交差するように、配置面に配置される（図６参照）。一例として、第２所定軸Ａ１１は、配置面内にあって、第２軸Ａ２２及び第３軸Ａ２３のそれぞれと４５度で交差する。

　本変形例において、処理部３０（図１参照）は、２つの主慣性力検出素子からの出力信号に基づいて第１所定軸（第２軸Ａ２２及び第３軸Ａ２３）の慣性力を求める。要するに、処理部３０は、センサ素子２２Ａからの出力に基づいて互いに直交する２つの第１所定軸（第２及び第３軸Ａ２２，Ａ２３）の慣性力（第２及び第３軸Ａ２２，Ａ２３の周りの角速度）、つまり、２軸の角速度を求める。処理部３０は、副慣性力検出素子からの出力信号に基づいて第２所定軸Ａ１１の慣性力を求める。要するに、処理部３０は、センサ素子２１からの出力に基づいて第２所定軸Ａ１１の慣性力（第２所定軸Ａ１１の周りの角速度）、つまり、１軸の角速度を求める。

　上述したように、第２所定軸Ａ１１の慣性力は、第２及び第３軸Ａ２２，Ａ２３の慣性力の成分を含み得る。よって、第２及び第３軸Ａ２２，Ａ２３に対する第２所定軸Ａ１１の角度が既知であれば、第２及び第３軸Ａ２２，Ａ２３の慣性力から得られる合成慣性力から第２所定軸Ａ１１の成分が求まる。よって、処理部３０は、副慣性力検出素子からの出力信号に基づいて２つの主慣性力検出素子の故障診断が可能である。

　処理部３０は、上記実施形態と同様に、診断処理を実行し、診断処理の結果、２つの主慣性力検出素子のいずれにも故障が発生していないと判断すれば、２つの主慣性力検出素子からの出力信号に基づいて求めた複数の第１所定軸（第２及び第３軸Ａ２２，Ａ２３）の慣性力を出力する。処理部３０は、診断処理の結果、２つの主慣性力検出素子のいずれかで故障が発生していると判断すれば、故障の発生を通知する。

　以下に、その他の変形例について列挙する。

　一変形例では、第１所定軸は、第１～第３軸Ａ２１～Ａ２３に限らない。第１所定軸は、第１軸Ａ２１、第２軸Ａ２２、及び第３軸Ａ２３に限らず、任意の角度の軸であってよい。

　一変形例では、複数の慣性力検出素子４０のうち少なくとも２つは、互いに異なる検出範囲を有していてもよい。例えば、第１慣性力検出素子４１は、第２～第４慣性力検出素子４２～４４とは異なる検出範囲を有していてもよい。

　一変形例では、複数の慣性力検出素子４０のうち少なくとも２つは、互いに異なる感度を有していてもよい。例えば、第１慣性力検出素子４１は、第２～第４慣性力検出素子４２～４４とは異なる感度を有していてもよい。

　一変形例では、複数の慣性力検出素子４０のうち少なくとも２つは、互いに異なるバイアス安定性を有していてもよい。例えば、第１慣性力検出素子４１は、第２～第４慣性力検出素子４２～４４とは異なるバイアス安定性を有していてもよい。

　一変形例では、処理部３０は、複数の慣性力検出素子４０から互いに異なる間隔で出力信号を取得してもよい。例えば、処理部３０は、第１慣性力検出素子４１から、第２～第４慣性力検出素子４２～４４と異なる間隔で出力信号を取得してもよい。

　一変形例では、複数の慣性力検出素子４０の各々は、加速度検出素子であってよい。複数の慣性力検出素子４０の各々は、慣性力として加速度を検出する。慣性力検出素子の構造は、従来周知の加速度検出素子の構造であってよいから、詳細な説明は省略する。

　一変形例では、複数の慣性力検出素子４０は、複数の角速度検出素子と、複数の加速度検出素子とを含んでよい。複数の角速度検出素子は、同じ軸の周りの角速度を検出する２以上の角速度検出素子を含んでよい。複数の加速度検出素子は、同じ軸の加速度を検出する２以上の加速度検出素子を含んでよい。

　一変形例では、複数の主慣性力検出素子は、必ずしも一つのセンサ素子に一体化されていなくてよい。複数のセンサ素子は、各々、単一の慣性力検出素子を含んでよい。

　一変形例では、駆動回路５０は、ＡＳＩＣに限らず、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）であってもよいし、１以上のプロセッサ及びメモリにて構成されていてもよい。一つの駆動回路５０が複数のセンサ素子を制御してよい。

　一変形例では、慣性力センサ１０において、主慣性力検出素子の数は２以上であれば特に限定されず、副慣性力検出素子の数も１以上であれば特に限定されない。複数の慣性力検出素子４０は、複数の慣性力検出素子と副慣性力検出素子との複数の組み合わせを備えてもよい。

　一変形例では、副慣性力検出素子は、複数の主慣性力検出素子のうちの故障した主慣性力検出素子の代わりに利用してよい。処理部３０は、複数の主慣性力検出素子のうち特定の主慣性力検出素子に故障がある場合、副慣性力検出素子からの出力信号に基づいて、複数の第１所定軸のうち特定の主慣性力検出素子に対応する第１所定軸の慣性力を出力してよい。例えば、診断処理の結果、第２慣性力検出素子４２の故障が発生したと判断されれば、処理部３０は、第２慣性力検出素子４２から得られた第１軸Ａ２１周りの角速度の代わりに、第１慣性力検出素子４１から得られた第１軸Ａ２１周りの角速度を出力する。そのため、主慣性力検出素子の故障時でも慣性力センサ１０の動作の継続が可能である。このように、処理部３０は、副慣性力検出素子からの出力信号に基づいて、複数の第１所定軸の少なくとも一つの慣性力を求めてもよい。

　一変形例では、複数の慣性力検出素子４０は、複数の副慣性力検出素子を含んでよい。複数の副慣性力検出素子は、異なる第２所定軸を有してよい。複数の副慣性力検出素子は、故障判定用の副慣性力検出素子と、主慣性力検出素子の代替用の副慣性力検出素子とを含み得る。

　（３）態様
　上記実施形態及び変形例から明らかなように、本開示は、下記の態様を含む。以下では、実施形態との対応関係を明示するためだけに、符号を括弧付きで付している。

　第１の態様は、慣性力センサ（１０；１０Ａ）であって、検出した慣性力に対応する出力信号を出力する複数の慣性力検出素子（４０）と、前記複数の慣性力検出素子（４０）からの出力信号に関する処理を実行する処理部（３０）と、を備える。前記複数の慣性力検出素子（４０）は、複数の主慣性力検出素子（４２～４４）と、副慣性力検出素子（４１）と、を含む。前記複数の主慣性力検出素子（４２～４４）は、互いに直交する複数の第１所定軸（Ａ２１～Ａ２３）の慣性力を検出する。前記副慣性力検出素子（４１）は、前記複数の第１所定軸（Ａ２１～Ａ２３）のいずれとも直交せずに交差する第２所定軸（Ａ１１）の慣性力を検出する。この態様によれば、構造の複雑化を低減しながら信頼性の向上が図れる。

　第２の態様は、第１の態様に基づく慣性力センサ（１０）である。第２の態様では、前記慣性力センサ（１０）は、配置面（６１０ａ，９１）を有するベース（６１）を更に備える。前記配置面（６１０ａ，９１）は、向きが異なる主配置面（６１０ａ）と副配置面（９１）とを含む。前記複数の主慣性力検出素子（４２～４４）は、前記主配置面（６１０ａ）にある。前記副慣性力検出素子（４１）は、前記副配置面（９１）にある。この態様によれば、第２所定軸（Ａ１１）の設定が容易になる。

　第３の態様は、第２の態様に基づく慣性力センサ（１０）である。第３の態様では、前記ベース（６１）は、前記主配置面（６１０ａ）となる表面を有する基部（６１０）と、前記副配置面（９１）となる傾斜面を有して前記表面にある傾斜部（９０）と、を備える。この態様によれば、第２所定軸（Ａ１１）の設定が容易になる。

　第４の態様は、第１～第３の態様のいずれか一つに基づく慣性力センサ（１０）である。第４の態様では、前記複数の第１所定軸（Ａ２１～Ａ２３）は、更に、前記第１軸（Ａ２１）及び前記第２軸（Ａ２２）と互いに直交する第３軸（Ａ２３）を含む。この態様によれば、主慣性力検出素子から３軸の慣性力を得ることができる。

　第５の態様は、第１～第４の態様のいずれか一つに基づく慣性力センサ（１０；１０Ａ）である。第５の態様では、前記処理部（３０）は、前記副慣性力検出素子（４１）からの出力信号に基づいて前記複数の主慣性力検出素子（４２～４４）の故障診断を行う。この態様によれば、信頼度の向上が図れる。

　第６の態様は、第５の態様に基づく慣性力センサ（１０；１０Ａ）である。第６の態様では、前記処理部（３０）は、前記副慣性力検出素子（４１）からの出力信号に基づく慣性力から求まる前記複数の第１所定軸（Ａ２１～Ａ２３）のうちの特定の第１所定軸の成分と、前記複数の主慣性力検出素子（４２～４４）のうちの前記特定の第１所定軸に対応する特定の主慣性力検出素子からの出力信号に基づく慣性力が一致しない場合に、前記特定の主慣性力検出素子が故障していると判断する。この態様によれば、信頼度の向上が図れる。

　第７の態様は、第５の態様に基づく慣性力センサ（１０；１０Ａ）である。第６の態様では、前記処理部（３０）は、前記副慣性力検出素子（４１）からの出力信号に基づく慣性力と、前記複数の主慣性力検出素子（４２～４４）からの出力信号を合成した合成慣性力の成分が一致しない場合に、前記複数の主慣性力検出素子（４２～４４）の少なくとも一つが故障していると判断する。この態様によれば、信頼度の向上が図れる。

　第８の態様は、第１～第７の態様のいずれか一つに基づく慣性力センサ（１０；１０Ａ）である。第８の態様では、前記処理部（３０）は、前記複数の主慣性力検出素子（４２～４４）のうち特定の主慣性力検出素子に故障がある場合、前記副慣性力検出素子（４１）からの出力信号に基づいて、前記複数の第１所定軸（Ａ２１～Ａ２３）のうち前記特定の主慣性力検出素子に対応する第１所定軸の慣性力を求める。この態様によれば、信頼度の向上が図れる。

　第９の態様は、第１～第８の態様のいずれか一つに基づく慣性力センサ（１０；１０Ａ）である。第９の態様では、前記複数の慣性力検出素子（４０）の各々は、機械電気変換素子である。この態様によれば、慣性力センサ（１０；１０Ａ）の小型化が図れる。

　第１０の態様は、第１～第９の態様のいずれか一つに基づく慣性力センサ（１０；１０Ａ）である。第１０の態様では、前記慣性力センサ（１０；１０Ａ）は、前記複数の慣性力検出素子（４０）からの出力信号を前記処理部に与える複数の駆動回路（５０）を更に備える。前記複数の駆動回路（５０）は、前記副慣性力検出素子（４１）から第１出力信号を取得して前記処理部（３０）に与える第１駆動回路（５１）と、前記複数の主慣性力検出素子（４２～４４）から第２出力信号を取得して前記処理部（３０）に与える第２駆動回路（５２；５２Ａ）と、を含む。前記処理部（３０）は、前記出力信号に関する前記処理として、前記第１出力信号及び前記第２出力信号に関する処理を実行する。

　第１１の態様は、第１０の態様に基づく慣性力センサ（１０；１０Ａ）である。第１１の態様では、前記慣性力センサ（１０；１０Ａ）は、配置面（６１０ａ，９１）を有するベース（６１）を更に備える。前記配置面（６１０ａ，９１）は、向きが異なる主配置面（６１０ａ）と副配置面（９１）とを含む。前記第１駆動回路（５１）は、前記副配置面（９１）にある。前記第２駆動回路（５２）は、前記主配置面（６１０ａ）にある。

　第１２の態様は、第２又は第３又は第１１の態様に基づく慣性力センサ（１０；１０Ａ）である。第１３の態様では、前記ベース（６１）は、前記複数の慣性力検出素子（４０）と前記主配置面（６１０ａ）との間に介在される振動防止部（７０）を備える。

　１０；１０Ａ　慣性力センサ
　３０　処理部
　４０　慣性力検出素子
　４１　第１慣性力検出素子（副慣性力検出素子）
　４２　第２慣性力検出素子（主慣性力検出素子）
　４３　第３慣性力検出素子（主慣性力検出素子）
　４４　第４慣性力検出素子（主慣性力検出素子）
　５０　駆動回路
　５１　駆動回路（第１駆動回路）
　５２；５２Ａ　駆動回路（第２駆動回路）
　６１　ベース
　６１０ａ　主配置面
　７０　振動防止部
　９０　傾斜部
　９１　副配置面
　Ａ２１　第１軸（第１所定軸）
　Ａ２２　第２軸（第１所定軸）
　Ａ２３　第３軸（第１所定軸）
　Ａ１１　第２所定軸

Claims

　検出した慣性力に対応する出力信号を出力する複数の慣性力検出素子と、
　前記複数の慣性力検出素子からの出力信号に関する処理を実行する処理部と、
　を備え、
　前記複数の慣性力検出素子は、
　　互いに直交する複数の第１所定軸の慣性力を検出する複数の主慣性力検出素子と、
　　前記複数の第１所定軸のいずれとも直交せずに交差する第２所定軸の慣性力を検出する副慣性力検出素子と、
　を含む、
　慣性力センサ。
　配置面を有するベースを更に備え、
　前記配置面は、向きが異なる主配置面と副配置面とを含み、
　前記複数の主慣性力検出素子は、前記主配置面にあり、
　前記副慣性力検出素子は、前記副配置面にある、
　請求項１の慣性力センサ。
　前記ベースは、
　　前記主配置面となる表面を有する基部と、
　　前記副配置面となる傾斜面を有して前記表面にある傾斜部と、
　を備える、
　請求項２の慣性力センサ。
　前記複数の第１所定軸は、互いに直交する３つの軸である、
　請求項１～３のいずれか一つの慣性力センサ。
　前記処理部は、前記副慣性力検出素子からの出力信号に基づいて前記複数の主慣性力検出素子の故障診断を行う、
　請求項１～４のいずれか一つの慣性力センサ。
　前記処理部は、前記副慣性力検出素子からの出力信号に基づく慣性力から求まる前記複数の第１所定軸のうちの特定の第１所定軸の成分と、前記複数の主慣性力検出素子のうちの前記特定の第１所定軸に対応する特定の主慣性力検出素子からの出力信号に基づく慣性力が一致しない場合に、前記特定の主慣性力検出素子が故障していると判断する、
　請求項５の慣性力センサ。
　前記処理部は、前記副慣性力検出素子からの出力信号に基づく慣性力と、前記複数の主慣性力検出素子からの出力信号を合成した合成慣性力の成分が一致しない場合に、前記複数の主慣性力検出素子の少なくとも一つが故障していると判断する、
　請求項５の慣性力センサ。
　前記処理部は、前記複数の主慣性力検出素子のうち特定の主慣性力検出素子に故障がある場合、前記副慣性力検出素子からの出力信号に基づいて、前記複数の第１所定軸のうち前記特定の主慣性力検出素子に対応する第１所定軸の慣性力を出力する、
　請求項１～７のいずれか一つの慣性力センサ。
　前記複数の慣性力検出素子の各々は、機械電気変換素子である、
　請求項１～８のいずれか一つの慣性力センサ。
　前記複数の慣性力検出素子からの出力信号を前記処理部に与える複数の駆動回路を更に備え、
　前記複数の駆動回路は、
　　前記副慣性力検出素子から第１出力信号を取得して前記処理部に与える第１駆動回路と、
　　前記複数の主慣性力検出素子から第２出力信号を取得して前記処理部に与える第２駆動回路と、
　を含み、
　前記処理部は、前記出力信号に関する前記処理として、前記第１出力信号及び前記第２出力信号に関する処理を実行する、
　請求項１～９のいずれか一つの慣性力センサ。
　配置面を有するベースを更に備え、
　前記配置面は、向きが異なる主配置面と副配置面とを含み、
　前記第１駆動回路は、前記副配置面にあり、
　前記第２駆動回路は、前記主配置面にある、
　請求項１０の慣性力センサ。
　前記ベースは、前記複数の慣性力検出素子と前記主配置面との間に介在される振動防止部を備える、
　請求項２又は３又は１１の慣性力センサ。