惯性力传感器

摘要

本发明提供一种惯性力传感器。该惯性力传感器包含用于检测惯性力的检测元件，检测元件具有第1正交臂和支承部，第1正交臂的第1臂与第2臂在实质上正交的方向连结，支承部支承第1臂。而且，第2臂具有弯折部。本发明提供一种根据此结构既能检测互不相同的多个惯性力，也能检测多个检测轴的惯性力的小型惯性力传感器。

权利要求

1.一种惯性力传感器，其具备：用于对相互正交的X轴、Y轴、Z轴检测惯性力的检测元件，所述检测元件具有支承部和两个第1正交臂，所述第1正交臂具有一端与所述支承部连接的第1臂、和从所述第1臂的另一端向实质上与所述第1臂的正交方向分支的第2臂，所述第2臂具有将所述第2臂弯折的弯折部，所述第1臂和所述支承部实质上配置在同一直线上，所述第2臂向Y轴方向驱动振动，通过检测在X轴方向产生的科里奥利力来检测绕Z轴的角速度，通过检测在Z轴方向产生的科里奥利力来检测绕X轴的角速度。

2.根据权利要求1所述的惯性力传感器，其中：所述第2臂在所述弯折部处弯折，且与所述第1臂相向。

3.根据权利要求1所述的惯性力传感器，其中：通过探测所述第1臂或者所述第2臂的变形来检测加速度。

4.根据权利要求1所述的惯性力传感器，其中：所述检测元件还具备在所述第2臂的端部上形成的锤部。

5.根据权利要求1所述的惯性力传感器，其中：所述第2臂的端部被弯折成蜿蜒状。

6.根据权利要求1所述的惯性力传感器，其中：所述检测元件还具有两个固定用臂，所述固定用臂连结于所述支承部，且固定在安装着所述检测元件的安装基板上，所述固定用臂是第2正交臂，其具有第3臂和第4臂，并将所述第3臂与所述第4臂在实质上正交的方向上连结形成，所述第3臂由所述支承部支承，所述固定用臂由所述第4臂固定在所述安装基板上。

说明书

惯性力传感器

[0001] 本发明是松下电器产业株式会社于2007年1月22日提交的名称为“惯性力传感器”的中国专利申请第200780001605.0的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种用于飞机、汽车、机器人、船舶、车辆等移动物体的姿态控制、或者导航（navigation）装置等各种电子设备中的、用以检测惯性力的惯性力传感器。

背景技术

[0003] 以下，对于现有的惯性力传感器进行说明。

[0004] 目前使用的是用于检测角速度或者加速度等惯性力的惯性力传感器。当使用现有的惯性力传感器时，为了检测角速度，而使用专用角速度传感器，为了检测加速度而使用专用加速度传感器。而且，当对与相互正交的X轴、Y轴、Z轴多个检测轴相对应的角速度和加速度进行检测时，使用与检测轴数量相对应的多个角速度传感器和加速度传感器。

[0005] 因此，在各种电子设备中，对角速度和加速度进行综合检测时，或者对多个检测轴检测角速度和加速度时，将多个角速度传感器和加速度传感器分别安装在电子设备的安装基板上。

[0006] 例如，角速度传感器中，使音叉形状、或者H形状、T形状等各种形状的检测元件振动，电探测因科里奥利力的产生而引起的检测元件的变形，以检测角速度。而且，例如加速度传感器具有锤部，通过和工作前进行比较而探测锤部伴随加速度的移动，来检测加速度。

[0007] 这种现有的角速度传感器和加速度传感器等多种惯性力传感器，相应于检测对象的惯性力或者检测轴，在车辆等移动物体的姿态控制装置或者导航装置等中被使用。

[0008] 另外，现有的惯性力传感器，例如，在日本专利特开2001-208546号公报（专利文献1）、或者日本专利特开2001-74767号公报（专利文献2）等中被公开。

[0009] 专利文献1：日本专利特开2001-208546号公报

[0010] 专利文献2：日本专利特开2001-74767号公报

发明内容

[0011] 本发明提供一种小型惯性力传感器，无需用于安装多个惯性力传感器的较大安装面积，便可对角速度或者加速度等互不相同的多个惯性力、或者多个检测轴的惯性力进行检测。

[0012] 本发明的惯性力传感器包括用于检测惯性力的检测元件，检测元件具有第1正交臂和支承部，第1正交臂的第1臂与第2臂在实质上正交的方向上连结，支承部支承第1臂。另外，第2臂具有弯折部。本发明提供一种根据此结构实现对互不相同的多个惯性力进行检测，且实现对多个检测轴的惯性力进行检测的小型惯性力传感器。

附图说明

[0013] 图1A为表示本发明第一实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图。

[0014] 图1B为表示图1A所示的检测元件工作状态的工作状态图。

[0015] 图2A为表示本发明第一实施方式中另一形态的检测元件的平面图。

[0016] 图2B为表示本发明第一实施方式中又一形态的检测元件的平面图。

[0017] 图3为表示本发明第二实施方式中惯性力传感器工作状态的工作状态图。

[0018] 图4A为表示本发明第三实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图。

[0019] 图4B为表示图4A所示的检测元件工作状态的工作状态图。

[0020] 图5A为表示本发明第三实施方式中另一形态的检测元件的平面图。

[0021] 图5B为表示本发明第三实施方式中又一形态的检测元件的平面图。

[0022] 图6A为本发明第四实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图。

[0023] 图6B为表示图6A所示的检测元件工作状态的工作状态图。

[0024] 图7A为表示本发明第四实施方式中另一形态的检测元件的平面图。

[0025] 图7B为表示本发明第四实施方式中又一形态的检测元件的平面图。

[0026] 图8A为本发明第五实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图。

[0027] 图8B为表示图8A所示的检测元件工作状态的工作状态图。

[0028] 图9为表示在本发明第五实施方式中另一形态下的检测元件的平面图。

[0029] 图10为本发明第五实施方式中又一形态的检测元件的立体图。

[0030] 图11为本发明第六实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图。

[0031] 图12为表示图11所示的检测元件工作状态的工作状态图。

[0032] 图13为本发明第六实施方式中另一形态的检测元件的平面图。

[0033] 图14A为本发明第六实施方式中又一形态的检测元件的平面图。

[0034] 图14B为本发明第六实施方式中再另一形态的检测元件的平面图。

[0035] 附图标记说明

[0036] 1 检测元件

[0037] 2 第1臂

[0038] 4 第2臂

[0039] 4a 弯折部

[0040] 4b 端部

[0041] 6 第1正交臂

[0042] 7 第2正交臂

[0043] 8 支承部

[0044] 9 基部

[0045] 10 固定用臂

[0046] 10b 端部

[0047] 12 第3臂

[0048] 14 第4臂

[0049] 18 锤部

[0050] 20 惯性力传感器

具体实施方式

[0051] （第一实施方式）

[0052] 图1A为本发明第一实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图，图1B为图1A所示的检测元件的工作状态图。

[0053] 在图1A中，惯性力传感器20具有用于检测惯性力的检测元件1和处理电路（未图示）。检测元件1具有两个第1正交臂6和支承部8。第1正交臂6分别具有第1臂2和第2臂4，并将第1臂2与第2臂4在实质上正交的方向上连结形成。支承部8支承两个第1臂2。支承部8也具有基部9的作用。当检测元件1安装在安装基板（未图示）上时，使用基部9，将检测元件1固定在安装基板上。而且，各个第2臂4在弯折部4a处弯折，第2臂
4的各个端部4b夹着第1臂2而相对向。另外，在第2臂4的端部4b处形成有锤部18。

[0054] 另外，检测元件1的第1臂2与支承部8配置在实质上同一直线上。相对于相互正交的X轴、Y轴、Z轴，第1臂2的长度方向配置在Y轴方向上，第2臂4的长度方向配置在X轴方向上。

[0055] 而且，检测元件1以硅基板为材料而一体成形。而且，在硅基板上的、被驱动振动的臂上，配置有驱动电极，在变形被探测的臂上配置有探测电极。另外，在图1A所示的检测元件1中，被驱动振动的臂是第2臂4的端部4b，变形被探测的臂是第1臂2和第2臂4。因此，端部4b上配置有驱动电极（未图示），第1臂2和第2臂4上配置有探测电极（未图示）。

[0056] 例如在硅基板上将下部电极、压电体以及上部电极分别层压而形成驱动电极和探测电极。下部电极是例如由Pt经过高频溅镀（high-frequency sputtering）而形成的。而且，压电体例如通过高频溅镀在下部电极的上部形成PZT压电体。另外，上部电极例如通过Au蒸镀而形成在压电体上部。

[0057] 如果向下部电极和上部电极施加具有构成检测元件1的硅共振的共振频率的交流电压，那么配置有驱动电极的臂会被驱动并振动。而且，因角速度和加速度而使臂产生变形，所以，从配置在产生变形的臂上的探测电极，输出与变形对应的电压。根据从探测电极输出的输出电压，处理电路检测角速度和加速度。

[0058] 根据上述结构，就角速度而言，例如，如图1B所示，如果在X轴方向上驱动振动第2臂4的端部4b，那么第2臂4的Y轴方向上将产生由绕Z轴的角速度引起的变形。即，是因为在第2臂4的Y轴方向上产生与驱动振动相对应的科里奥利力（Force de Coriolis）。
同时，在第2臂4的Z轴方向上产生由绕Y轴的角速度引起的变形。同样，是因为在第2臂
4的Z轴方向上产生与驱动振动相对应的科里奥利力。因此，通过探测至少第2臂4的Y轴方向和Z轴方向中任一方向上产生的变形，检测出检测元件1上产生的角速度。另外，端部
4b在X轴方向上的驱动振动是例如图1B所示的实线箭头和虚线箭头交替反复进行的驱动振动。

[0059] 而且，就加速度而言，例如，同样如图1B所示，在第1臂2上产生由X轴方向上的加速度引起的变形。即，是因为向第1臂2施加因第2臂4的自重而产生的力。同时，在第2臂4上产生由Y轴方向上的加速度引起的变形。即，是因为向第2臂4施加因第2臂4的自重而产生的力。因此，通过探测至少在第1臂2和第2臂4中任一臂上产生的变形，来检测出检测元件1上产生的加速度。

[0060] 通过以上方法，检测出施加在检测元件1上的互不相同的多个惯性力。而且，检测出施加在检测元件1上的互不相同的多个检测轴的惯性力。这样，实现安装面积减小且小型化的检测元件1。

[0061] 另外，本发明的检测元件1中，在第2臂4的端部4b被驱动振动的同时，第2臂4具有在弯折部4a处弯折的形状。由此，实现安装面积小且小型化的检测元件1。而且，被驱动振动的第2臂4的端部4b与固定着检测元件1的基部9间的距离实质上变长。由此，各方向上的角速度和加速度的检测灵敏度得到提高。因此，使用小型化的检测元件1，以高灵敏度检测出多个不同的角速度和加速度。

[0062] 而且，在第2臂4的端部4b处形成有锤部18。因锤部18的质量效应，加速度的检测灵敏度提高。同时，驱动振动时的端部4b的振幅变大，从而角速度的检测灵敏度也得以提高。这些效应是因为锤部18使积常数（质量×移动速度）变大，因此因驱动振动而产生的科里奥利力变大。

[0063] 另外，图1A所示的检测元件1中形成有锤部18。但锤部18并非必需。因设有锤部18，而可发挥锤部18的质量效应，提高加速度和角速度的检测灵敏度。但是，例如图2A所示，即使是不具有锤部18的检测元件1，也可发挥本发明的作用和效果。即，检测元件1中，第1臂2和第2臂4在实质上正交的方向上连结，由此形成第1正交臂6。而且，检测元件1具有第2臂4在弯折部4a处弯折，端部4b夹着第1臂2而相对向的结构。因具有这种结构，由简单结构的检测元件1检测出多个不同的角速度和加速度。

[0064] 而且，第2臂4也可通过在多个弯折部4a处弯折而具有端部4b与第2臂4相向的结构。另外，如图2B所示，也可为在多个弯折部4a处弯折成蜿蜒状（meander），使端部4b与第2臂4相向的结构。通过使检测元件1具有如上所述的结构，使被驱动振动的第2臂4的端部4b与固定着检测元件1的基部9间的距离实质上变长。由此，进一步提高所述作用和效果。因此，实现安装面积小、小型化且具有高检测灵敏度的检测元件1。

[0065] 另外，施加到检测元件1上的驱动振动的位置，并非限于第2臂4的端部4b。也可对第2臂4的其它位置、或者其它臂进行驱动振动。

[0066] （第二实施方式）

[0067] 本发明第二实施方式的惯性力传感器也可具有图3所示的结构。第二实施方式的惯性力传感器中，对与第一实施方式的惯性力传感器相同的结构使用相同标记，且省略其详细说明。

[0068] 如图3所示，检测元件1中，支承两个第1臂2的支承部8连结于两个固定用臂10。固定用臂10的端部10b上形成有各自的基部9。基部9固定在安装着检测元件1的安装基板（未图示）上。第2臂4的各个端部4b的结构为在相互远离固定用臂10的一侧、在弯折部4a处弯折。而且，虽未图示，但也可在第2臂4的端部4b形成锤部18。

[0069] 第二实施方式的惯性力传感器20与第一实施方式的惯性力传感器20相同，检测元件1以硅基板为材料而一体成形。而且，被驱动振动的臂是第2臂4的端部4b，变形被探测的臂是第1臂2、第2臂4以及固定用臂10。因此，在端部4b上配置有驱动电极（未图示），在第1臂2、第2臂4以及固定用臂10上配置有探测电极（未图示）。

[0070] 而且，与第一实施方式相同，例如图3所示，实线箭头与虚线箭头交替反复进行的驱动振动被施加在端部4b的X轴方向上。通过检测出与端部4b的驱动振动相应的科里奥利力造成的变形，而检测出角速度。

[0071] 另外，图3所示的检测元件1中，尤其在固定用臂10上产生由Y轴方向上的加速度引起的变形。通过使用探测电极探测固定用臂10上产生的变形，便可检测出Y轴方向上的加速度。因此，与第一实施方式相同，实现安装面积减小且小型化的检测元件1。

[0072] 而且，施加到检测元件1上的驱动振动的位置并不限于第2臂4的端部4b。也可对第2臂4的其它位置、或者其它臂进行驱动振动。

[0073] （第三实施方式）

[0074] 图4A为本发明第三实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图，图4B为图4A所示的检测元件的工作状态图。而且，在第三实施方式的惯性力传感器中，对和第一实施方式或者第二实施方式的惯性力传感器相同的结构，使用相同的标记，且省略其详细说明。

[0075] 图4A中，惯性力传感器20具有用于检测惯性力的检测元件1和处理电路（未图示）。检测元件1具有两个第1正交臂6、支承部8以及两个固定用臂10。第1正交臂6分别具有第1臂2和第2臂4，并将第1臂2和第2臂4在实质上正交的方向上连结形成。支承部8支承两个第1臂2。固定用臂10的一端连结于支承部8，作为另一端的端部10b上形成有基部9。基部9固定在安装着检测元件1的安装基板（未图示）上。而且，固定用臂10分别具有第3臂12和第4臂14，并将第3臂12和第4臂14在实质上正交的方向上连结形成。即，固定用臂10构成由第3臂12和第4臂14构成的第2正交臂7。而且，形成有基部9的固定用臂10的端部10b既是第4臂14的端部，也是第2正交臂7的端部。另外，各个第2臂4在弯折部4a处弯折，第2臂4的各个端部4b与第1臂2相向。而且，第
1臂2和第2臂4的端部4b在外观上将固定用臂10夹在其间并相向。另外，各个第2臂4在弯折部4a处弯折，由此第2臂4的端部4b也与另一第2臂4的端部4b相向。

[0076] 另外，检测元件1中，第1臂2与支承部8配置在实质上同一直线上。而且，第3臂12与支承部8配置在实质上同一直线上。而且，第1臂2与第3臂12配置在实质上相互正交的方向上。另外，相对于相互正交的X轴、Y轴、Z轴，第1臂2的长度方向与第4臂14的长度方向配置在Y轴方向上，第2臂4的长度方向与第3臂12的长度方向配置在X轴方向上。

[0077] 而且，与第一实施方式相同，检测元件1以硅基板为材料而一体成形。另外，在图4A所示的检测元件1中，被驱动振动的臂是第2臂4的端部4b，变形被探测的臂是第1臂
2、第2臂4、第3臂12以及第4臂14。因此，在端部4b上配置有驱动电极（未图示），在第
1臂2、第2臂4、第3臂12以及第4臂14上配置有探测电极（未图示）。而且，探测电极也可以不设置在第1臂2、第2臂4、第3臂12以及第4臂14这些所有的臂上。探测电极只要设在应进行变形探测的臂上便可以了。

[0078] 根据上述结构，就角速度而言，例如，如图4B所示，在X轴方向上驱动振动第2臂4的端部4b的话，那么，在第2臂4的Y轴方向上会产生由绕Z轴的角速度引起的变形。即，是因为在第2臂4的Y轴方向上产生与驱动振动相对应的科里奥利力。同时，在第2臂4的Z轴方向上会产生由绕Y轴的角速度引起的变形。即，是因为在第2臂4的Z轴方向上产生与驱动振动相对应的科里奥利力。因此，通过探测第2臂4的Y轴方向和Z轴方向上产生的变形，来检测出检测元件1上产生的角速度。而且，端部4b的X轴方向的驱动振动是例如图4B所示的实线箭头与虚线箭头交替反复进行的驱动振动。

[0079] 而且，就加速度而言，例如，同样如图4B所示，在第4臂14上产生由X轴方向上的加速度引起的变形。即，是因为向第4臂14施加由第1臂2、第2臂4以及第3臂12的自重所引起的力。同时，在第3臂12上产生由Y轴方向上的加速度引起的变形。即，是因为向第3臂12施加由第1臂2以及第2臂4的自重引起的力。因此，通过至少探测第3臂12和第4臂14中任一臂上产生的变形，来检测出检测元件1上产生的加速度。

[0080] 根据以上方式，检测出施加到检测元件1的互不相同的多个惯性力。而且，检测出施加到检测元件1的互不相同的多个检测轴的惯性力。这样，实现安装面积减小且小型化的检测元件1。

[0081] 另外，本发明的检测元件1中，第2臂4的端部4b被驱动振动，且第2臂4还具有在弯折部4a处弯折的形状。由此，实现安装面积减小且小型化的检测元件1。而且，被驱动振动的第2臂4的端部4b与固定着检测元件1的基部9间的距离实质上变长。由此，提高各方向上的角速度和加速度的检测灵敏度。因此，使用小型化的检测元件1，以高灵敏度检测出各方向上的角速度和加速度。另外，本发明的检测元件1具有多个不相同的第1正交臂6和第2正交臂7。由此，实现安装面积小且检测灵敏度优异的检测元件1。

[0082] 而且，第2臂4的端部4b上形成有锤部18。通过锤部18的质量效应，提高加速度的检测灵敏度。同时，驱动振动时的端部4b的振幅变大，角速度的检测灵敏度也得以提高。另外，形成锤部18所得的效果与第一实施方式相同。

[0083] 而且，图4A所示的检测元件1中形成有锤部18。但是，锤部18并非必需。例如，如图5A所示，即使是不具有锤部18的检测元件1，也可发挥本发明的作用和效果。即，可以高灵敏度地检测出多个不同的角速度和加速度。

[0084] 而且，第2臂4也可为通过在多个弯折部4a处弯折而使端部4b与第2臂4相向的结构。另外，如图5B所示，第2臂4也可为在多个弯折部4a处呈蜿蜒状弯折，端部4b与第2臂4相向的结构。检测元件1因具有如上所述的结构，进一步提高所述作用和效果。因此，实现安装面积小、小型化且具有高检测灵敏度的检测元件1。

[0085] 另外，施加到检测元件1上的驱动振动的位置并不限于第2臂4的端部4b。也可对第2臂4的其它位置、或者其它臂进行驱动振动。

[0086] （第四实施方式）

[0087] 图6A为本发明第四实施方式中的惯性力传感器所使用的检测元件的平面图，图6B为图6A所示的检测元件的工作状态图。而且，在第四实施方式的惯性力传感器中，对和第一实施方式至第三实施方式中的惯性力传感器相同的结构，使用相同标记，且省略其详细说明。

[0088] 图6A中，惯性力传感器20具有用于检测惯性力的检测元件1和处理电路（未图示）。检测元件1具有两个第1正交臂6、支承部8以及两个固定用臂10。第1正交臂6分别具有第1臂2和第2臂4，并将第1臂2与第2臂4在实质上正交的方向上连结形成。支承部8支承两个第1臂2。固定用臂10的一端连结于支承部8，作为另一端的端部10b上形成有基部9。基部9固定在安装着检测元件1的安装基板（未图示）上。而且，各个第2臂4在弯折部4a处弯折，第2臂4的各个端部4b与第2臂4相向。而且，在第2臂4的端部
4b上形成有锤部18。

[0089] 而且，检测元件1中，第1臂2与支承部8配置在实质上同一直线上。而且，固定用臂10与支承部8配置在实质上同一直线上。而且，第1臂2与固定用臂10配置在实质上相互正交的方向上。另外，相对于相互正交的X轴、Y轴、Z轴，第1臂2的长度方向配置在Y轴方向上，第2臂4的长度方向配置在X轴方向上。

[0090] 而且，与第一实施方式相同，检测元件1以硅基板为材料而一体成形。另外，在图6A所示的检测元件1中，被驱动振动的臂是第2臂4的端部4b，变形被探测的臂是第1臂
2、第2臂4以及固定用臂10。因此，在端部4b上配置有驱动电极（未图示），在第1臂2、第
2臂4以及固定用臂10上配置有探测电极（未图示）。而且，探测电极也可以不设置在第1臂2、第2臂4以及固定用臂10这些所有的臂上。探测电极只要设在应探测变形的臂上即可。

[0091] 根据上述结构，就角速度而言，例如图6B所示，如果在Y轴方向上驱动振动第2臂4的端部4b，则会在第1臂2的X轴方向上产生由绕Z轴的角速度引起的变形。即，是因为在第2臂4的X轴方向上产生与驱动振动相对应的科里奥利力。同时，在第2臂4的Z轴方向上会产生由绕X轴的角速度引起的变形。即，是因为在第2臂4的Z轴方向上产生与驱动振动相对应的科里奥利力。因此，通过探测第1臂2的X轴方向和第2臂4的Z轴方向上产生的变形，来检测出检测元件1上产生的角速度。而且，端部4b的Y轴方向上的驱动振动是例如图6B所示的实线箭头与虚线箭头交替反复进行的驱动振动。

[0092] 而且，就加速度而言，例如，同样如图6B所示，在第1臂2上产生由X轴方向上的加速度引起的变形。即，是因为向第1臂2施加由第2臂4的自重引起的力。同时，固定用臂10上产生由Y轴方向上的加速度引起的变形。即，是因为向固定用臂10施加由第1臂2和第2臂4的自重引起的力。因此，通过至少探测第1臂2和固定用臂10中任一臂上产生的变形，来检测出检测元件1上产生的加速度。

[0093] 根据以上的方式，检测出施加到检测元件1的互不相同的多个惯性力。而且，检测出施加到检测元件1的互不相同的多个检测轴的惯性力。因此，实现安装面积减小且小型化的检测元件1。

[0094] 另外，检测元件1中，第2臂4在弯折部4a处弯折，第2臂4相互对向配置。由此，实现安装面积小且小型化的检测元件1。而且，通过驱动振动第2臂4的端部4b，探测各臂的变形。即，检测元件1因具有这样的结构，被驱动振动的第2臂4的端部4b与固定着检测元件1的基部9间的距离实质上变长。由此，驱动振动时的端部4b的振幅变大，角速度的检测灵敏度提高。因此，使用小型化的检测元件1，以高灵敏度检测出多个不同的角速度和加速度。

[0095] 而且，在第2臂4的端部4b上形成有锤部18。因锤部18的质量效应，而使加速度的检测灵敏度提高。同时，驱动振动时的端部4b的振幅变大，使得角速度的检测灵敏度也得到提高。另外，形成锤部18所得的效果与第一实施方式相同。

[0096] 而且，图6A所示的检测元件1中形成有锤部18。但锤部18并非必需。例如，如图7A所示，即使是不具有锤部18的检测元件1也可发挥本发明的作用和效果。即，高灵敏度地检测出多个不同的角速度和加速度。

[0097] 另外，第2臂4也可具有通过在多个弯折部4a处弯折而使端部4b与第2臂4相向的结构。而且，如图7B所示，第2臂4也可为在多个弯折部4a处呈蜿蜒状弯折，端部4b与第2臂4相向的结构。因检测元件1具有这样的结构，角速度的检测灵敏度得到提高。因此，实现安装面积较小、小型化且具有高检测灵敏度的检测元件1。

[0098] 而且，施加到检测元件1上的驱动振动的位置并不限于第2臂4的端部4b。也可对第2臂4的其它位置、或者其它臂进行驱动振动。

[0099] （第五实施方式）

[0100] 图8A为本发明第五实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图，图8B为图8A所示的检测元件的工作状态图。而且，在第五实施方式的惯性力传感器中，对和第一实施方式至第四实施方式中的惯性力传感器相同的结构，使用相同的标记，且省略其详细说明。

[0101] 图8A中，惯性力传感器20具有检测惯性力的检测元件1和处理电路（未图示）。检测元件1具有两个第1正交臂6、支承部8以及两个固定用臂10。第1正交臂6分别具有第1臂2和第2臂4，并将第1臂2与第2臂4在实质上正交的方向上连结形成。支承部8支承两个第1臂2。固定用臂10的一端连结于支承部8，作为另一端的端部10b上形成有基部9。基部9固定在安装着检测元件1的安装基板（未图示）上。而且，固定用臂10分别具有第3臂12和第4臂14，并将第3臂12与第4臂14在实质上正交的方向上连结形成。即，固定用臂10构成由第3臂12和第4臂14构成的第2正交臂7。另外，形成有基部9的固定用臂10的端部10b既是第4臂14的端部，也是第2正交臂7的端部。而且，第3臂
12的至少一部分兼作第1臂2。另外，各个第2臂4在弯折部4a处弯折，第2臂4的各个端部4b与第2臂4相向。而且，因各个第2臂4在弯折部4a处弯折，而使第2臂4的端部
4b也和第4臂14相向。

[0102] 而且，检测元件1的第3臂12与支承部8配置在实质上同一直线上。换句话说，第1臂2与支承部8配置在实质上同一直线上。而且，相对于相互正交的X轴、Y轴、Z轴，第1臂2的长度方向和第3臂12的长度方向配置在Y轴方向上，第2臂4的长度方向和第4臂14的长度方向配置在X轴方向上。

[0103] 而且，与第一实施方式相同，检测元件1以硅基板为材料而一体成形。而且，在图8A所示的检测元件1中，被驱动振动的臂是第2臂4的端部4b，变形被探测的臂是第1臂
2、第2臂4以及固定用臂10。因此，在端部4b上配置有驱动电极（未图示），而在第1臂2、第2臂4、第3臂12以及第4臂14上配置有探测电极（未图示）。另外，探测电极也可以不设置在第1臂2、第2臂4、第3臂12以及第4臂14这些所有臂上。探测电极只要设在应探测变形的臂上即可。

[0104] 根据上述结构，就角速度而言，例如，如图8B所示，如果在Y轴方向上驱动振动第2臂4的端部4b，则在第3臂12的X轴方向上会产生由绕Z轴的角速度引起的变形。即，是因为在第2臂4的X轴方向上产生与驱动振动相对应的科里奥利力。同时，在第2臂4、第3臂12以及第4臂14的Z轴方向上产生由绕X轴的角速度引起的变形。即，是因为在第2臂4、第3臂12以及第4臂14的Z轴方向上产生与驱动振动相对应的科里奥利力。因此，通过探测第2臂4的Y轴方向、与至少第2臂4、第3臂12及第4臂14中任一个臂的Z轴方向上产生的变形，来检测出检测元件1上产生的角速度。另外，端部4b的Y轴方向上的驱动振动是例如图8B所示的实线箭头与虚线箭头交替反复进行的驱动振动。

[0105] 而且，就加速度而言，例如，同样如图8B所示，在第3臂12上产生由X轴方向上的加速度引起的变形。即，是因为向第3臂12施加由第2臂4的自重引起的力。同时，第4臂14上产生由Y轴方向上加速度引起的变形。即，是因为向第4臂14施加由第2臂4和第3臂12的自重引起的力。因此，通过探测至少第3臂12和第4臂14中任一臂上产生的变形，来检测出检测元件1上产生的加速度。

[0106] 根据以上方式，检测出施加到检测元件1的互不相同的多个惯性力。而且，检测出施加到检测元件1的互不相同的多个检测轴的惯性力。这样，实现安装面积减小且小型化的检测元件1。

[0107] 另外，检测元件1的第2臂4在弯折部4a处弯折，第2臂4相互对向配置。由此，实现安装面积小且小型化的检测元件1。而且，通过驱动振动第2臂4的端部4b来探测各臂的变形。即，因检测元件1具有这样的结构，被驱动振动的第2臂4的端部4b与固定着检测元件1的基部9间的距离实质上变长。由此，驱动振动时的端部4b的振幅变大，使得角速度的检测灵敏度得到提高。因此，利用小型化的检测元件1，以高灵敏度检测出多个不同的角速度和加速度。

[0108] 而且，第2臂4也可为通过在多个弯折部4a处弯折而使端部4b与第2臂4相向的结构。而且，如图9所示，第2臂4也可为在多个弯折部4a处呈蜿蜒状弯折而使端部4b与第2臂4相向的结构。因检测元件1具有这样的结构，角速度的检测灵敏度得到提高。因此，实现安装面积较小、小型化且具有高检测灵敏度的检测元件1。

[0109] 而且，当在第2臂4的端部4b形成锤部18时，可进一步提高加速度的检测灵敏度。另外，因驱动振动时的端部4b的振幅变大，也可提高角速度的检测灵敏度。

[0110] 因此，如图10所示，当具有第2臂4在弯折部4a处弯折而使端部4b与第2臂4相向的结构，在端部4b处形成锤部18时，可同时提高角速度和加速度两者的检测灵敏度。

[0111] 而且，施加到检测元件1上的驱动振动的位置并不限于第2臂4的端部4b。也可对第2臂4的其它位置、或者其它臂进行驱动振动。

[0112] （第六实施方式）

[0113] 图11为在本发明第六实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图，图12为图11所示的检测元件的工作状态图。而且，在第六实施方式的惯性力传感器中，对和第一实施方式至第五实施方式中的惯性力传感器相同的结构，使用相同标记，且省略其详细说明。

[0114] 图11中，惯性力传感器20具有用于检测惯性力的检测元件1和处理电路（未图示）。检测元件1具有两个第1正交臂6、支承部8以及两个固定用臂10。第1正交臂6分别具有第1臂2和第2臂4，并将第1臂2与第2臂4在实质上正交的方向上连结形成。支承部8支承两个第1臂2。固定用臂10的一端连结于支承部8，作为另一端的端部10b上形成有基部9。基部9固定在安装着检测元件1的安装基板（未图示）上。而且，固定用臂10的至少一部分兼作第1臂2。

[0115] 而且，检测元件1的固定用臂10与支承部8配置在实质上同一直线上。换而言之，第1臂2与支承部8配置在实质上同一直线上。而且，相对于相互正交的X轴、Y轴、Z轴，第1臂2的长度方向和固定用臂10的长度方向配置在Y轴方向上，第2臂4的长度方向配置在X轴方向上。

[0116] 而且，与第一实施方式相同，检测元件1以硅基板为材料而一体成形。另外，在图11所示的检测元件1中，被驱动振动的臂是第2臂4的端部4b，变形被探测的臂是第2臂
4和固定用臂10。因此，在端部4b上配置有驱动电极（未图示），在第2臂4和固定用臂10上配置有探测电极（未图示）。而且，探测电极也可以不设置在第1臂2、第2臂4以及固定用臂10这些所有的臂上。探测电极只要设在应探测变形的臂上即可。

[0117] 根据所述结构，就角速度而言，例如，如图12所示，如果在Y轴方向上驱动振动第2臂4的端部4b，则在固定用臂10的X轴方向上会产生由绕Z轴的角速度引起的变形。即，是因为在第2臂4的X轴方向上产生与驱动振动相对应的科里奥利力。同时，在固定用臂10与第2臂4的Z轴方向上产生由绕X轴的角速度引起的变形。即，是因为在第2臂4与固定用臂10的Z轴方向上产生与驱动振动相对应的科里奥利力。因此，通过探测固定用臂
10的X轴方向上、以及至少第2臂4和固定用臂10中任一个臂的Z轴方向上产生的变形，来检测出检测元件1上产生的角速度。另外，端部4b的Y轴方向上的驱动振动是例如图12所示的实线箭头与虚线箭头交替反复进行的驱动振动。

[0118] 而且，就加速度而言，例如，同样如图12所示，在固定用臂10上产生由X轴方向上的加速度引起的变形。即，是因为向固定用臂10施加由第2臂4的自重引起的力。同时，第2臂4上产生Y轴方向上的加速度引起的变形。即，是因为向第2臂4施加由第2臂4的自重引起的力。因此，通过探测至少固定用臂10和第2臂4中任一臂上产生的变形，来检测出检测元件1上产生的加速度。

[0119] 根据以上的方式，检测出施加到检测元件1的互不相同的多个惯性力。而且，检测出施加到检测元件1的互不相同的多个检测轴的惯性力。这样，实现安装面积减小且小型化的检测元件1。

[0120] 另外，如图13所示，当第2臂4的端部4b上形成有锤部18时，可进一步提高加速度的检测灵敏度。而且，因驱动振动时的端部4b的振幅变大，角速度的检测灵敏度也得到提高。

[0121] 另外，如图14A所示，第2臂4也可通过在多个弯折部4a处弯折，而具有端部4b与第2臂4相向的结构。而且，如图14B所示，第2臂4也可在多个弯折部4a处呈蜿蜒状弯折，而具有端部4b与第2臂4相向的结构。因检测元件1具有这样的结构，驱动振动时端部4b的振幅变大，使得角速度的检测灵敏度得到提高。因此，实现安装面积小、小型化且具有高检测灵敏度的检测元件1。

[0122] 而且，施加到检测元件1的驱动振动的位置并不一定限于第2臂4的端部4b。也可对第2臂4的其它位置、或者其它臂进行驱动振动。

[0123] 工业利用可能性

[0124] 本发明的惯性力传感器可检测多个惯性力且可检测多个检测轴的惯性力，所以适用于各种电子设备。