JP7206905B2 - Inertial sensors, electronics and vehicles - Google Patents

Inertial sensors, electronics and vehicles Download PDF

Info

Publication number
JP7206905B2
JP7206905B2 JP2018247044A JP2018247044A JP7206905B2 JP 7206905 B2 JP7206905 B2 JP 7206905B2 JP 2018247044 A JP2018247044 A JP 2018247044A JP 2018247044 A JP2018247044 A JP 2018247044A JP 7206905 B2 JP7206905 B2 JP 7206905B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
drive
movable body
quadrant
movable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018247044A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020106462A (en
Inventor
照夫 瀧澤
和幸 永田
尊行 菊池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2018247044A priority Critical patent/JP7206905B2/en
Publication of JP2020106462A publication Critical patent/JP2020106462A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7206905B2 publication Critical patent/JP7206905B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Description

本発明は、慣性センサー、電子機器および移動体に関するものである。 The present invention relates to inertial sensors, electronic devices, and moving bodies.

特許文献1に記載されている角速度センサーは、可動駆動電極と、可動駆動電極を振動させる固定駆動電極と、振動量増幅部を介して可動駆動電極に接続されている可動検出電極と、可動検出電極と対向配置されている固定検出電極と、を有する。このような構成の角速度センサーでは、可動駆動電極と固定駆動電極との間に静電引力を発生させることにより可動駆動電極と共に可動検出電極をY軸方向に振動させ(この振動モードを「駆動振動モード」と言う)、この状態でX軸まわりの角速度が加わると、コリオリの力によって可動検出電極がZ軸方向に振動し(この振動モードを「検出振動モード」と言う)、それに伴って変化する可動検出電極と固定検出電極との間の静電容量に基づいてX軸まわりの角速度を検出することができる。 The angular velocity sensor described in Patent Document 1 includes a movable drive electrode, a fixed drive electrode that vibrates the movable drive electrode, a movable detection electrode that is connected to the movable drive electrode via a vibration amount amplifier, and a movable detection electrode. a fixed sensing electrode positioned opposite the electrode. In the angular velocity sensor having such a configuration, electrostatic attraction is generated between the movable drive electrode and the fixed drive electrode to vibrate the movable drive electrode and the movable detection electrode in the Y-axis direction (this vibration mode is called "driving vibration"). In this state, when an angular velocity around the X-axis is applied, the movable detection electrode vibrates in the Z-axis direction due to the Coriolis force (this vibration mode is called the "detection vibration mode"), and changes accordingly. The angular velocity about the X-axis can be detected based on the capacitance between the movable detection electrode and the fixed detection electrode.

このような角速度センサーは、例えば、特許文献2に記載されているシリコンの深溝エッチング技術であるボッシュ・プロセスを用いて形成することができる。シリコンの深溝エッチング技術とは、エッチング用ガスであるSFと側壁保護膜形成用ガスCの2系統のガスを交互に切り替えて、エッチング工程と側壁保護膜形成工程とを交互に繰り返すことにより、シリコンに深溝を形成する技術である。このような深溝エッチング技術によれば、溝側面の垂直性に優れ、高いアスペクト比の溝を形成することができる。 Such an angular velocity sensor can be formed using, for example, the Bosch process, which is a silicon deep-groove etching technology described in Patent Document 2. The silicon deep-groove etching technology alternately repeats the etching process and the side wall protective film forming process by alternately switching two systems of gas, SF 6 as an etching gas and C 4 F 8 as a side wall protective film forming gas. This is a technique for forming deep trenches in silicon. According to such a deep groove etching technique, grooves with excellent verticality of the groove side surfaces and a high aspect ratio can be formed.

特開2009-175079号公報JP 2009-175079 A 特表平7-503815号公報Japanese Patent Publication No. 7-503815

しかしながら、特許文献2に記載の深溝エッチング技術を用いた場合、製造誤差による形状ずれが生じる場合がある。形状ずれが生じると、駆動振動モードにおいて可動検出電極に不要な振動が生じ、角速度の検出特性が低下する。なお、駆動振動モード時の可動検出電極の不要な振動は、「クアドラチャ」とも呼ばれ、このクアドラチャに起因したノイズ信号は、「クアドラチャ信号」とも呼ばれる。 However, when the deep groove etching technique described in Patent Document 2 is used, shape deviation may occur due to manufacturing errors. If the shape deviation occurs, unnecessary vibration occurs in the movable detection electrode in the driving vibration mode, and the angular velocity detection characteristics deteriorate. The unnecessary vibration of the movable detection electrodes in the driving vibration mode is also called a "quadrature", and the noise signal caused by this quadrature is also called a "quadrature signal".

本開示の慣性センサーは、互いに直交する3軸をX軸、Y軸およびZ軸としたとき、
基板と、
前記基板に配置されている構造体と、を有し、
前記構造体は、
前記基板と前記Z軸に沿って対向して配置されている駆動可動体と、
前記駆動可動体に支持されている可動検出電極と、
前記基板に設けられ、前記可動検出電極と前記Y軸に沿う方向に対向している固定検出電極と、
前記駆動可動体を前記X軸に沿う方向に変位可能に支持している駆動ばねと、
前記駆動可動体を前記X軸に沿う方向に振動させる駆動部と、
前記駆動ばねのばね定数を調整する第1調整部と、を有することを特徴とする。
In the inertial sensor of the present disclosure, when the three mutually orthogonal axes are the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis,
a substrate;
a structure arranged on the substrate;
The structure is
a driving movable body disposed facing the substrate along the Z-axis;
a movable detection electrode supported by the driving movable body;
a fixed detection electrode provided on the substrate and facing the movable detection electrode in a direction along the Y-axis;
a drive spring supporting the movable drive body so as to be displaceable in a direction along the X-axis;
a driving unit that vibrates the driving movable body in a direction along the X-axis;
and a first adjustment unit that adjusts the spring constant of the drive spring.

第1実施形態の慣性センサーを示す平面図。2 is a plan view showing the inertial sensor of the first embodiment; FIG. 図1中のA-A線断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view along the line AA in FIG. 1; 一方の構造体を示す平面図。The top view which shows one structure. 他方の構造体を示す平面図。The top view which shows the other structure. センサー素子に印加する電圧を示す図。The figure which shows the voltage applied to a sensor element. センサー素子のクアドラチャを示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a quadrature of sensor elements; 第1調整部を示す斜視図。The perspective view which shows a 1st adjustment part. 第2実施形態の慣性センサーを示す平面図。The top view which shows the inertial sensor of 2nd Embodiment. 第2調整部を示す斜視図。The perspective view which shows a 2nd adjustment part. 第3実施形態の慣性センサーが有する第3調整部を示す斜視図。The perspective view which shows the 3rd adjustment part which the inertial sensor of 3rd Embodiment has. 第4実施形態のスマートフォンを示す平面図。The top view which shows the smart phone of 4th Embodiment. 第5実施形態の慣性計測装置を示す分解斜視図。FIG. 11 is an exploded perspective view showing an inertial measurement device according to a fifth embodiment; 図12に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図。FIG. 13 is a perspective view of a substrate included in the inertial measurement device shown in FIG. 12; 第6実施形態の移動体測位装置の全体システムを示すブロック図。FIG. 12 is a block diagram showing the overall system of the mobile positioning device of the sixth embodiment; 図14に示す移動体測位装置の作用を示す図。FIG. 15 is a diagram showing the operation of the mobile positioning device shown in FIG. 14; 第7実施形態の移動体を示す斜視図。The perspective view which shows the mobile body of 7th Embodiment.

以下、本開示の慣性センサー、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the inertial sensor, the electronic device, and the mobile object of the present disclosure will be described in detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態の慣性センサーを示す平面図である。図2は、図1中のA-A線断面図である。図3は、一方の構造体を示す平面図である。図4は、他方の構造体を示す平面図である。図5は、センサー素子に印加する電圧を示す図である。図6は、センサー素子のクアドラチャを示す平面図である。図7は、第1調整部を示す斜視図である。
<First embodiment>
FIG. 1 is a plan view showing the inertial sensor of the first embodiment. FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 3 is a plan view showing one structure. FIG. 4 is a plan view showing the other structure. FIG. 5 is a diagram showing voltages applied to the sensor element. FIG. 6 is a plan view showing a quadrature of sensor elements. FIG. 7 is a perspective view showing a first adjusting section;

各図には、互いに直交する3つの軸としてX軸、Y軸およびZ軸が図示されている。また、X軸に沿う方向すなわちX軸に平行な方向を「X軸方向」、Y軸に沿う方向を「Y軸方向」、Z軸に沿う方向を「Z軸方向」とも言う。また、各軸の矢印先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Z軸方向プラス側を「上」とも言い、Z軸方向マイナス側を「下」とも言う。また、本願明細書において「直交」とは、90°で交わっている場合の他、90°から若干傾いた角度、例えば、90°±5°以内の範囲で交わっている場合も含むものである。 Each figure shows an X-axis, a Y-axis and a Z-axis as three mutually orthogonal axes. Also, the direction along the X-axis, that is, the direction parallel to the X-axis is also called the "X-axis direction", the direction along the Y-axis is also called the "Y-axis direction", and the direction along the Z-axis is also called the "Z-axis direction". Also, the arrow tip side of each axis is also called the "plus side", and the opposite side is also called the "minus side". The positive side in the Z-axis direction is also called "upper", and the negative side in the Z-axis direction is also called "lower". In the specification of the present application, "perpendicular" includes not only the case of intersecting at 90°, but also the case of intersecting at an angle slightly inclined from 90°, for example, within the range of 90°±5°.

図1に示す慣性センサー1は、Z軸まわりの角速度ωzを検出することのできる角速度センサーである。慣性センサー1は、基板2と、蓋3と、センサー素子4と、を有する。 The inertial sensor 1 shown in FIG. 1 is an angular velocity sensor capable of detecting an angular velocity ωz about the Z-axis. The inertial sensor 1 has a substrate 2 , a lid 3 and a sensor element 4 .

基板2は、センサー素子4と重なり、上面側に開放する凹部21を有する。凹部21は、センサー素子4と基板2との接触を抑制するための逃げ部として機能する。また、基板2は、その上面に開放する溝を有し、この溝には配線71、72、73、74、75が配置されている。また、配線71~75の一端部は、それぞれ、蓋3の外側に露出し、外部装置との電気的な接続を行う電極パッドPとして機能する。なお、電極パッドPは基板2の一方の長辺側に配置されている。これにより、電極パッドP間の間隔を十分に離間させることができるので、電極パッドP間のリーク電流を良好に低減することができる。 The substrate 2 overlaps the sensor element 4 and has a concave portion 21 open to the upper surface side. The concave portion 21 functions as a relief portion for suppressing contact between the sensor element 4 and the substrate 2 . Further, the substrate 2 has grooves open on its upper surface, and wirings 71, 72, 73, 74, and 75 are arranged in these grooves. One ends of the wirings 71 to 75 are exposed outside the lid 3 and function as electrode pads P for electrical connection with an external device. The electrode pads P are arranged on one long side of the substrate 2 . As a result, the gap between the electrode pads P can be sufficiently spaced, so that the leak current between the electrode pads P can be reduced satisfactorily.

このような基板2としては、例えば、ナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンを含むガラス材料、具体的にはテンパックスガラス(登録商標)、パイレックスガラス(登録商標)のような硼珪酸ガラスで構成されているガラス基板を用いることができる。ただし、基板2の構成材料としては、特に限定されず、シリコン基板、セラミックス基板等を用いてもよい。 Such a substrate 2 is made of, for example, a glass material containing alkali metal ions such as sodium ions, specifically borosilicate glass such as Tempax glass (registered trademark) or Pyrex glass (registered trademark). A glass substrate can be used. However, the constituent material of the substrate 2 is not particularly limited, and a silicon substrate, a ceramic substrate, or the like may be used.

図2に示すように、蓋3は、下面に開放する凹部31を有する。蓋3は、凹部31内にセンサー素子4を収納して、基板2の上面に接合されている。そして、蓋3および基板2によって、センサー素子4を気密に収納する収納空間Sが形成されている。また、蓋3には、収容空間Sの内外を連通する貫通孔32が設けられており、貫通孔32は、封止材33によって封止されている。言い換えると、収納空間Sは、慣性センサー1の外部の雰囲気から封止材33および接合材39により遮断されている。収納空間Sは、減圧状態、特に真空状態であることが好ましい。これにより、粘性抵抗が減り、センサー素子4を効率的に振動させることができる。 As shown in FIG. 2, the lid 3 has a recess 31 that opens downward. The lid 3 accommodates the sensor element 4 in the recess 31 and is bonded to the upper surface of the substrate 2 . The lid 3 and the substrate 2 form a storage space S in which the sensor element 4 is hermetically stored. Further, the lid 3 is provided with a through hole 32 that communicates the inside and outside of the accommodation space S, and the through hole 32 is sealed with a sealing material 33 . In other words, the storage space S is shielded from the atmosphere outside the inertial sensor 1 by the sealing material 33 and the bonding material 39 . The storage space S is preferably in a decompressed state, particularly in a vacuum state. As a result, the viscous resistance is reduced, and the sensor element 4 can be efficiently vibrated.

このような蓋3としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。ただし、蓋3としては、特に限定されず、例えば、ガラス基板やセラミックス基板を用いてもよい。また、基板2と蓋3との接合方法としては、特に限定されず、基板2や蓋3の材料によって適宜選択すればよいが、本実施形態では、接合材39としての低融点ガラスであるガラスフリット材を介して基板2と蓋3とが接合されている。 A silicon substrate, for example, can be used as such a lid 3 . However, the lid 3 is not particularly limited, and for example, a glass substrate or a ceramics substrate may be used. Also, the method of joining the substrate 2 and the lid 3 is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the materials of the substrate 2 and the lid 3. A substrate 2 and a lid 3 are joined via a frit material.

センサー素子4は、収納空間Sに配置され、基板2の上面に接合されている。センサー素子4は、例えば、リン(P)、ボロン(B)、砒素(As)等の不純物がドープされている導電性のシリコン基板400を深溝エッチング技術であるボッシュ・プロセスによってパターニングすることにより形成されている。ただし、センサー素子4の形成方法は、これに限定されない。また、シリコン基板400は、後述する第1調整部5を除き、全域でほぼ等しい厚さtとなっている。 The sensor element 4 is arranged in the storage space S and bonded to the upper surface of the substrate 2 . The sensor element 4 is formed by patterning a conductive silicon substrate 400 doped with impurities such as phosphorus (P), boron (B), arsenic (As), etc., by the Bosch process, which is a deep-groove etching technique. It is However, the method for forming the sensor element 4 is not limited to this. In addition, the silicon substrate 400 has a substantially uniform thickness t over the entire area except for the first adjusting portion 5, which will be described later.

図1に示すように、センサー素子4は、X軸方向に並ぶ2つの構造体40A、40Bを有する。構造体40A、40Bは、センサー素子4の中心Oに対して180°回転対象な形状である。各構造体40A、40Bは、枠状の駆動可動体41と、基板2に固定されている固定部42と、駆動可動体41と固定部42とを接続する駆動ばね43と、駆動可動体41をX軸方向に振動させる駆動部44と、駆動可動体41の内側に配置されている検出可動体45と、検出可動体45と駆動可動体41とを接続する検出ばね46と、検出可動体45のY軸方向への振動を検出する検出部47と、を有する。 As shown in FIG. 1, the sensor element 4 has two structures 40A and 40B arranged in the X-axis direction. The structures 40A and 40B have shapes that are 180° rotationally symmetrical with respect to the center O of the sensor element 4 . Each structure 40A, 40B includes a frame-shaped movable drive body 41, a fixed part 42 fixed to the substrate 2, a drive spring 43 connecting the movable drive body 41 and the fixed part 42, and a movable drive body 41. in the X-axis direction, a detection movable body 45 arranged inside the drive movable body 41, a detection spring 46 connecting the detection movable body 45 and the drive movable body 41, a detection movable body 45 and a detection unit 47 for detecting vibration in the Y-axis direction.

また、駆動可動体41は、矩形の枠状をなす。図3および図4に示すように、固定部42は、駆動可動体41の周囲に配置されている4つの固定部421、422、423、424を有する。4つの固定部421~424は、駆動可動体41の4つの角部に対応して配置されている。具体的には、駆動可動体41の中心O41と交わり、X軸方向に沿う仮想軸を仮想X軸Lxとし、Y軸方向に沿う仮想軸を仮想Y軸Lyとし、これら仮想X軸Lxおよび仮想Y軸Lyで区画される4つの象限を第1象限E1、第2象限E2、第3象限E3および第4象限E4とすると、第1象限E1に固定部422が配置され、第2象限E2に固定部421が配置され、第3象限E3に固定部424が配置され、第4象限E4に固定部423が配置されている。 Further, the driving movable body 41 has a rectangular frame shape. As shown in FIGS. 3 and 4 , the fixed part 42 has four fixed parts 421 , 422 , 423 , 424 arranged around the driving movable body 41 . The four fixing parts 421 to 424 are arranged corresponding to the four corners of the driving movable body 41 . Specifically, a virtual axis that intersects the center O41 of the drive movable body 41 and extends in the X-axis direction is defined as a virtual X-axis Lx, and a virtual axis that extends in the Y-axis direction is defined as a virtual Y-axis Ly. Assuming that the four quadrants partitioned by the Y-axis Ly are the first quadrant E1, the second quadrant E2, the third quadrant E3, and the fourth quadrant E4, the fixed part 422 is arranged in the first quadrant E1 and the second quadrant E2. A fixing portion 421 is arranged, a fixing portion 424 is arranged in the third quadrant E3, and a fixing portion 423 is arranged in the fourth quadrant E4.

このような配置によれば、4つの固定部421~424を駆動可動体41の周囲にバランスよく配置することができ、駆動可動体41をバランスよく支持することができる。なお、本実施形態では、構造体40Aの固定部421と構造体40Bの固定部424とが共通化され、構造体40Aの固定部424と構造体40Bの固定部421とが共通化されている。これにより、センサー素子4の小型化を図ることができる。ただし、4つの固定部421~424の配置は、特に限定されず、固定部42の数も4つに限定されない。 According to such an arrangement, the four fixed portions 421 to 424 can be arranged around the driving movable body 41 in a well-balanced manner, and the driving movable body 41 can be supported in a well-balanced manner. In this embodiment, the fixing portion 421 of the structural body 40A and the fixing portion 424 of the structural body 40B are shared, and the fixing portion 424 of the structural body 40A and the fixing portion 421 of the structural body 40B are shared. . Thereby, size reduction of the sensor element 4 can be achieved. However, the arrangement of the four fixing portions 421 to 424 is not particularly limited, and the number of fixing portions 42 is not limited to four.

また、駆動ばね43は、4つの駆動ばね431、432、433、434を有する。そして、駆動ばね432は、第1象限E1に位置する駆動可動体41の角部と固定部422とを接続し、駆動ばね431は、第2象限E2に位置する駆動可動体41の角部と固定部421とを接続し、駆動ばね434は、第3象限E3に位置する駆動可動体41の角部と固定部424とを接続し、駆動ばね433は、第4象限E4に位置する駆動可動体41の角部と固定部423とを接続する。つまり、駆動可動体41は、その四隅において、駆動ばね43によって支持されている。これにより、駆動可動体41の姿勢が安定する。また、各駆動ばね431~434は、蛇行形状となっており、X軸方向に弾性変形可能である。 Also, the drive spring 43 has four drive springs 431 , 432 , 433 and 434 . The drive spring 432 connects the corner of the movable drive body 41 located in the first quadrant E1 and the fixed part 422, and the drive spring 431 connects the corner of the movable drive body 41 located in the second quadrant E2. The drive spring 434 connects the corner of the movable drive body 41 located in the third quadrant E3 and the fixed part 424, and the drive spring 433 connects the movable drive body located in the fourth quadrant E4. A corner portion of the body 41 and the fixing portion 423 are connected. That is, the driving movable body 41 is supported by the driving springs 43 at its four corners. As a result, the posture of the driving movable body 41 is stabilized. Further, each of the drive springs 431 to 434 has a meandering shape and is elastically deformable in the X-axis direction.

駆動部44は、駆動可動体41に接続されている可動駆動電極440と、基板2に固定されている固定駆動電極445と、を有する。 The drive section 44 has a movable drive electrode 440 connected to the drive movable body 41 and a fixed drive electrode 445 fixed to the substrate 2 .

可動駆動電極440は、駆動可動体41からY軸方向プラス側に突出し、X軸方向に並んだ2つの可動駆動電極441、442と、駆動可動体41からY軸方向マイナス側に突出し、X軸方向に並んだ2つの可動駆動電極443、444と、を有する。可動駆動電極441、442と、可動駆動電極443、444とは、仮想X軸Lxに対して線対称であり、可動駆動電極441、444と、可動駆動電極442、443とは、仮想Y軸Lyに対して線対称である。また、4つの可動駆動電極441~444は、それぞれ、櫛歯状に配置した複数の電極指を備えた櫛歯電極で構成されている。 The movable drive electrode 440 protrudes from the drive movable body 41 to the Y-axis direction plus side and is arranged in the X-axis direction. It has two movable drive electrodes 443 and 444 aligned in the direction. The movable drive electrodes 441, 442 and the movable drive electrodes 443, 444 are line-symmetrical with respect to the virtual X-axis Lx, and the movable drive electrodes 441, 444 and the movable drive electrodes 442, 443 are linearly symmetrical with respect to the virtual Y-axis Ly is axisymmetric with respect to Each of the four movable drive electrodes 441 to 444 is composed of a comb tooth electrode having a plurality of electrode fingers arranged in a comb tooth shape.

固定駆動電極445は、可動駆動電極441に対応して配置されている固定駆動電極446と、可動駆動電極442に対応して配置されている固定駆動電極447と、可動駆動電極443に対応して配置されている固定駆動電極448と、可動駆動電極444に対応して配置されている固定駆動電極449と、を有する。 The fixed drive electrode 445 includes a fixed drive electrode 446 arranged corresponding to the movable drive electrode 441 , a fixed drive electrode 447 arranged corresponding to the movable drive electrode 442 , and a fixed drive electrode 447 arranged corresponding to the movable drive electrode 443 . It has a fixed drive electrode 448 arranged and a fixed drive electrode 449 arranged corresponding to the movable drive electrode 444 .

また、固定駆動電極446は、可動駆動電極441を間に挟んで配置されている第1固定駆動電極446aおよび第2固定駆動電極446bを有する。同様に、固定駆動電極447は、可動駆動電極442を間に挟んで配置されている第1固定駆動電極447aおよび第2固定駆動電極447bを有し、固定駆動電極448は、可動駆動電極443を間に挟んで配置されている第1固定駆動電極448aおよび第2固定駆動電極448bを有し、固定駆動電極449は、可動駆動電極444を間に挟んで配置されている第1固定駆動電極449aおよび第2固定駆動電極449bを有する。 In addition, the fixed drive electrode 446 has a first fixed drive electrode 446a and a second fixed drive electrode 446b arranged with the movable drive electrode 441 interposed therebetween. Similarly, fixed drive electrode 447 has a first fixed drive electrode 447a and a second fixed drive electrode 447b with movable drive electrode 442 interposed therebetween, and fixed drive electrode 448 has movable drive electrode 443 therebetween. The fixed drive electrode 449 has a first fixed drive electrode 448a and a second fixed drive electrode 448b arranged with the movable drive electrode 444 interposed therebetween. and a second fixed drive electrode 449b.

また、検出可動体45は、駆動可動体41の内側に配置されている。また、検出可動体45は、矩形の枠状であり、駆動可動体41と同心的に配置されている。 Further, the detection movable body 45 is arranged inside the drive movable body 41 . The detection movable body 45 has a rectangular frame shape and is arranged concentrically with the drive movable body 41 .

また、検出ばね46は、4つの検出ばね461、462、463、464を有する。そして、検出ばね462は、第1象限E1に位置する検出可動体45の角部と駆動可動体41とを接続し、検出ばね461は、第2象限E2に位置する検出可動体45の角部と駆動可動体41とを接続し、検出ばね464は、第3象限E3に位置する検出可動体45の角部と駆動可動体41とを接続し、検出ばね463は、第4象限E4に位置する検出可動体45の角部と駆動可動体41とを接続する。つまり、検出可動体45は、その四隅において、検出ばね46によって支持されている。これにより、検出可動体45の姿勢が安定する。また、各検出ばね461~464は、蛇行形状となっており、Y軸方向に弾性変形可能である。 Also, the detection spring 46 has four detection springs 461 , 462 , 463 and 464 . The detection spring 462 connects the corner of the detection movable body 45 located in the first quadrant E1 and the driving movable body 41, and the detection spring 461 connects the corner of the detection movable body 45 located in the second quadrant E2. and the drive movable body 41, the detection spring 464 connects the corner of the detection movable body 45 located in the third quadrant E3 and the drive movable body 41, and the detection spring 463 is located in the fourth quadrant E4. The corner of the detecting movable body 45 and the driving movable body 41 are connected. That is, the detection movable body 45 is supported by the detection springs 46 at its four corners. As a result, the posture of the detection movable body 45 is stabilized. Further, each of the detection springs 461 to 464 has a meandering shape and is elastically deformable in the Y-axis direction.

また、検出部47は、検出可動体45に接続されている可動検出電極470と、基板2に固定されている固定検出電極475と、を有する。 Further, the detection section 47 has a movable detection electrode 470 connected to the detection movable body 45 and a fixed detection electrode 475 fixed to the substrate 2 .

可動検出電極470は、検出可動体45の内側に配置されている複数の電極指471を有する。複数の電極指471は、それぞれ、X軸方向に延在し、Y軸方向に並んで配置されている。固定検出電極475は、各電極指471を間に挟んで対向配置されている第1固定検出電極476および第2固定検出電極477を有する。なお、構造体40Aでは、電極指471に対してY軸方向プラス側に第1固定検出電極476が位置し、Y軸方向マイナス側に第2固定検出電極477が位置している。反対に、構造体40Bでは、電極指471に対してY軸方向マイナス側に第1固定検出電極476が位置し、Y軸方向プラス側に第2固定検出電極477が位置している。 The movable detection electrode 470 has a plurality of electrode fingers 471 arranged inside the detection movable body 45 . The plurality of electrode fingers 471 extend in the X-axis direction and are arranged side by side in the Y-axis direction. The fixed detection electrode 475 has a first fixed detection electrode 476 and a second fixed detection electrode 477 facing each other with each electrode finger 471 interposed therebetween. In the structural body 40A, the first fixed detection electrode 476 is positioned on the positive side in the Y-axis direction with respect to the electrode finger 471, and the second fixed detection electrode 477 is positioned on the negative side in the Y-axis direction. Conversely, in the structure 40B, the first fixed detection electrode 476 is positioned on the negative side in the Y-axis direction with respect to the electrode finger 471, and the second fixed detection electrode 477 is positioned on the positive side in the Y-axis direction.

以上、センサー素子4について簡単に説明した。なお、以下では、駆動可動体41、検出ばね46、検出可動体45および可動検出電極470の集合体を「可動体48」とも言う。このようなセンサー素子4のうち、可動体48が配線71と電気的に接続され、第1固定駆動電極446a~449aが配線72と電気的に接続され、第2固定駆動電極446b~449bが配線73と電気的に接続され、第1固定検出電極476が配線74と電気的に接続され、第2固定検出電極477が配線75と電気的に接続されている。配線74、75は、それぞれ、電極パッドPを介してチャージアンプに接続されており、可動検出電極470と第1固定検出電極476との間に静電容量Caが形成され、可動検出電極470と第2固定検出電極477との間に静電容量Cbが形成される。 The sensor element 4 has been briefly described above. In addition, hereinafter, the assembly of the drive movable body 41, the detection spring 46, the detection movable body 45, and the movable detection electrode 470 is also referred to as the "movable body 48". Among such sensor elements 4, the movable body 48 is electrically connected to the wiring 71, the first fixed driving electrodes 446a to 449a are electrically connected to the wiring 72, and the second fixed driving electrodes 446b to 449b are connected to the wiring. 73 , the first fixed detection electrode 476 is electrically connected to the wiring 74 , and the second fixed detection electrode 477 is electrically connected to the wiring 75 . The wirings 74 and 75 are each connected to a charge amplifier via an electrode pad P. A capacitance Ca is formed between the movable detection electrode 470 and the first fixed detection electrode 476, A capacitance Cb is formed between it and the second fixed detection electrode 477 .

例えば、配線71を介して図5に示す直流電圧V1を可動体48に印加し、配線72を介して図5に示す交流電圧V2を第1固定駆動電極446a~449aに印加し、配線73を介して図5に示す交流電圧V2とは逆相である交流電圧V3を第2固定駆動電極446b~449bに印加すると、これらの間に作用する静電引力によって、図6中の矢印Dに示すように、2つの可動体48がX軸方向に接近・離間を繰り返すように互いに逆相で振動する。一般に、可動体48を交互に接近・離間させるような静電引力は直流電圧と交流電圧の積に比例する形で発生するためである。なお、以下では、この振動モードを「駆動振動モード」とも言う。 For example, the DC voltage V1 shown in FIG. 5 is applied to the movable body 48 through the wiring 71, the AC voltage V2 shown in FIG. When an AC voltage V3, which is opposite in phase to the AC voltage V2 shown in FIG. , the two movable bodies 48 vibrate in opposite phases so as to repeatedly approach and separate in the X-axis direction. This is because, in general, the electrostatic attractive force that alternately approaches and separates the movable body 48 is generated in proportion to the product of the DC voltage and the AC voltage. In addition, below, this vibration mode is also called "driving vibration mode."

そして、2つの可動体48を駆動振動モードで駆動させている状態で、センサー素子4に角速度ωzが加わると、コリオリの力により、図6中の矢印Eで示すように、2つの検出可動体45がY軸方向に互いに逆相で振動し、この振動に伴って、静電容量Ca、Cbがそれぞれ変化する。そのため、静電容量Ca、Cbの変化に基づいて、センサー素子4が受けた角速度ωzを求めることができる。なお、以下では、この振動モードを「検出振動モード」とも言う。 When the angular velocity ωz is applied to the sensor element 4 while the two movable bodies 48 are being driven in the drive vibration mode, the Coriolis force causes the two movable bodies 48 to move as indicated by the arrow E in FIG. 45 vibrate in the Y-axis direction in opposite phases, and the capacitances Ca and Cb change with this vibration. Therefore, the angular velocity ωz received by the sensor element 4 can be obtained based on the changes in the capacitances Ca and Cb. In addition, below, this vibration mode is also called "detection vibration mode."

なお、駆動振動モードを励振することができれば、電圧V1、V2、V3としては、特に限定されない。また、本実施形態の慣性センサー1では、静電引力によって駆動振動モードを励振させる静電駆動方式となっているが、駆動振動モードを励振させる方式は、特に限定されず、例えば、圧電駆動方式、磁場のローレンツ力を利用した電磁駆動方式等を適用することもできる。 Note that the voltages V1, V2, and V3 are not particularly limited as long as they can excite the drive vibration mode. In addition, the inertial sensor 1 of the present embodiment employs an electrostatic driving method in which the driving vibration mode is excited by electrostatic attraction, but the method for exciting the driving vibration mode is not particularly limited. , an electromagnetic drive system using the Lorentz force of a magnetic field, or the like can also be applied.

ここで、前述した駆動振動モードでは、理想的には2つの可動体48は、X軸方向に振動することが好ましい。言い換えると、駆動振動モードにおいて、X軸方向以外の方向、特にY軸方向に振動しないことが好ましい。しかしながら、例えば、シリコン基板400のエッチング精度に起因して形状ずれが生じ、この形状ずれが要因となって、2つの可動体48が図6中の矢印Qで示すように、Y軸方向成分を含む斜め方向に振動する場合がある。このように、2つの可動体48が斜め振動すると、角速度ωzが加わっていないにも関わらず静電容量Ca、Cbが変化してしまう。そのため、これに起因してクアドラチャ信号からなるノイズが生じ、角速度ωzの検出精度が低下してしまう。なお、以下では、駆動振動モードにおける可動体48のX軸方向以外の振動、特にY軸方向の振動をクアドラチャとも言う。 Here, in the driving vibration mode described above, ideally, it is preferable that the two movable bodies 48 vibrate in the X-axis direction. In other words, in the driving vibration mode, it is preferable not to vibrate in directions other than the X-axis direction, especially in the Y-axis direction. However, for example, a shape deviation occurs due to the etching accuracy of the silicon substrate 400, and this shape deviation causes the two movable bodies 48 to shift the Y-axis direction component as indicated by the arrow Q in FIG. It may vibrate in oblique directions, including. Thus, when the two movable bodies 48 obliquely vibrate, the capacitances Ca and Cb change even though the angular velocity ωz is not applied. As a result, noise is generated from the quadrature signal, and the detection accuracy of the angular velocity ωz is lowered. In the following description, the vibration of the movable body 48 in the driving vibration mode other than in the X-axis direction, particularly in the Y-axis direction, is also referred to as a quadrature.

そこで、慣性センサー1は、クアドラチャを低減するための第1調整部5を有する。なお、以下では、図6に示すような第1調整部5が、慣性センサー1に設けられていないことにより、矢印Qで示すクアドラチャが生じる場合について代表して説明する。この場合、前述したエッチング精度に起因したセンサー素子4の形状ずれによって、各構造体40A、40Bの駆動ばね431、432のばね定数が、駆動ばね433、434のばね定数よりも大きく、駆動ばね431、432が駆動ばね433、434よりもX軸方向に変形し難くなっていることがクアドラチャ発生の1つの原因であると考えられる。そこで、慣性センサー1では、図6に示すように、各構造体40A、40Bの各駆動ばね431、432に第1調整部5を設け、各駆動ばね431、432のばね定数を駆動ばね433、434と釣り合う程度まで柔らかくしている。 Therefore, the inertial sensor 1 has a first adjustment section 5 for reducing the quadrature. In addition, below, the case where the quadrature indicated by the arrow Q occurs due to the fact that the inertial sensor 1 is not provided with the first adjustment unit 5 as shown in FIG. 6 will be described as a representative example. In this case, the spring constants of the drive springs 431 and 432 of the structures 40A and 40B are larger than the spring constants of the drive springs 433 and 434 due to the shape deviation of the sensor element 4 caused by the etching accuracy described above. , 432 are more difficult to deform in the X-axis direction than the drive springs 433 and 434, which is considered to be one of the causes of quadrature generation. Therefore, in the inertial sensor 1, as shown in FIG. It is softened to the extent that it is balanced with 434.

以下では、図7に示すように、駆動ばね431のY軸方向に延在する部分を梁431aとも言い、隣り合う梁431a同士をその一端部で接続する部分を接続部431bとも言う。つまり、駆動ばね431は、Y軸方向に延在し、X軸方向に並ぶ複数の梁431aと、隣り合う梁431a同士をY軸方向プラス側とマイナス側とで交互に接続する複数の接続部431bと、を有する。同様に、駆動ばね432のY軸方向に延在する部分を梁432aとも言い、隣り合う梁432a同士をその一端部で接続する部分を接続部432bとも言う。つまり、駆動ばね432は、Y軸方向に延在し、X軸方向に並ぶ複数の梁432aと、隣り合う梁432a同士をY軸方向プラス側とマイナス側とで交互に接続する複数の接続部432bと、を有する。 Hereinafter, as shown in FIG. 7, the portion of the drive spring 431 extending in the Y-axis direction is also referred to as a beam 431a, and the portion connecting adjacent beams 431a at one end thereof is also referred to as a connection portion 431b. That is, the drive spring 431 includes a plurality of beams 431a extending in the Y-axis direction and arranged in the X-axis direction, and a plurality of connection portions that alternately connect the adjacent beams 431a on the positive side and the negative side in the Y-axis direction. 431b and . Similarly, the portion of the drive spring 432 extending in the Y-axis direction is also referred to as a beam 432a, and the portion connecting adjacent beams 432a at one end thereof is also referred to as a connection portion 432b. That is, the drive spring 432 includes a plurality of beams 432a extending in the Y-axis direction and arranged in the X-axis direction, and a plurality of connecting portions alternately connecting the adjacent beams 432a on the Y-axis direction plus side and the minus side. 432b and .

第1調整部5では、梁431a、432aがレーザー加工されている。図示の構成では、レーザー加工によって各梁431a、432aの上端部が丸く削られている。なお、レーザー光の波長を350~1100nm程度とすることで、シリコン材から成る梁431a、432aの上端部を除去すると共に、上端部の表面を丸く加工することができる。そのため、梁431a、432aの厚さt1が、駆動ばね433、434の梁の厚さt2(=t)よりも薄い。したがって、駆動ばね431、432のばね定数を小さくすることができる。そして、駆動ばね431、432に対して、第1調整部5を形成する領域や厚さt1を適宜調整することにより、駆動ばね431、432のばね定数を駆動ばね433、434のばね定数に合わせ込むことができる。これにより、前述したクアドラチャが抑制され、角速度ωzの検出精度が向上する。 In the first adjusting portion 5, beams 431a and 432a are laser-processed. In the illustrated configuration, the upper ends of the beams 431a and 432a are rounded off by laser processing. By setting the wavelength of the laser light to about 350 to 1100 nm, the upper ends of the beams 431a and 432a made of silicon can be removed and the surfaces of the upper ends can be rounded. Therefore, the thickness t1 of the beams 431a and 432a is thinner than the thickness t2 (=t) of the drive springs 433 and 434. Therefore, the spring constants of the drive springs 431 and 432 can be reduced. The spring constants of the drive springs 431 and 432 are adjusted to the spring constants of the drive springs 433 and 434 by appropriately adjusting the region forming the first adjusting portion 5 and the thickness t1 of the drive springs 431 and 432. can enter. This suppresses the aforementioned quadrature and improves the detection accuracy of the angular velocity ωz.

特に、本実施形態では、中心Oに対して対称的に配置されている構造体40Aの駆動ばね431、432と構造体40Bの駆動ばね431、432とに第1調整部5を形成している。そのため、2つの可動体48の両方でクアドラチャを抑制することができ、より効果的にかつバランスよく、クアドラチャを抑制することができる。 In particular, in the present embodiment, the first adjustment portions 5 are formed in the drive springs 431 and 432 of the structure 40A and the drive springs 431 and 432 of the structure 40B, which are arranged symmetrically with respect to the center O. . Therefore, the quadrature can be suppressed by both of the two movable bodies 48, and the quadrature can be suppressed more effectively and in a well-balanced manner.

なお、第1調整部5の構成としては、駆動ばね431、432のばね定数を変化させることができれば、上述の構成に限定されず、クアドラチャの大きさや向きによって適宜変更することができる。例えば、本実施形態では、各梁431a、432aの長手方向の一部に第1調整部5が設けられているが、これに限定されず、各梁431a、432aの長手方向の全域に亘って設けられていてもよい。また、本実施形態では、全ての梁431a、432aに第1調整部5が設けられているが、これに限定されず、第1調整部5が設けられていない梁431a、432aがあってもよい。また、本実施形態では、駆動ばね431、432で第1調整部5の構成(厚さt1や形成領域)がほぼ同じであるが、これに限定されず、駆動ばね431、432で第1調整部5の構成を異ならせてもよい。また、本実施形態の第1調整部5では、レーザー加工によって梁431a、432aの上端部を丸く削っているが、これに限定されず、例えば、レーザー加工によって梁431a、432aの厚さはそのままにして角部だけを削ってもよい。 The configuration of the first adjustment unit 5 is not limited to the configuration described above as long as the spring constants of the drive springs 431 and 432 can be changed, and can be appropriately changed according to the size and orientation of the quadrature. For example, in the present embodiment, the first adjusting portion 5 is provided in a part of the longitudinal direction of each beam 431a, 432a, but it is not limited to this, and the entire longitudinal direction of each beam 431a, 432a is provided. may be provided. In addition, in the present embodiment, all the beams 431a and 432a are provided with the first adjusters 5, but the present invention is not limited to this. good. Further, in the present embodiment, the drive springs 431 and 432 have substantially the same configuration (thickness t1 and formation area) of the first adjustment portion 5, but the present invention is not limited to this. The configuration of the portion 5 may be varied. In addition, in the first adjustment portion 5 of the present embodiment, the upper ends of the beams 431a and 432a are rounded off by laser processing, but the present invention is not limited to this. It is also possible to shave only the corners.

また、本実施形態では、第1調整部5をレーザー加工により形成しているが、第1調整部5の形成方法としては、レーザー加工に限定されない。例えば、第1調整部5は、収束イオンビーム加工により形成してもよいし、エッチングにより形成してもよいし、ダイシングソー等によるハーフカットにより形成してもよい。また、第1調整部5は、梁431a、432aに不純物をさらに高濃度にドープすることにより、梁431a、432aの物性を変化させたり、変質させてアモルファス化させたりした構成となっていてもよい。 Moreover, in the present embodiment, the first adjustment portion 5 is formed by laser processing, but the method for forming the first adjustment portion 5 is not limited to laser processing. For example, the first adjusting portion 5 may be formed by focused ion beam processing, by etching, or by half-cutting with a dicing saw or the like. Further, the first adjusting portion 5 may be configured such that the beams 431a and 432a are doped with an impurity at a higher concentration to change the physical properties of the beams 431a and 432a or to transform them into an amorphous state. good.

また、本実施形態では、駆動ばね431、432のばね定数を小さくすることにより駆動ばね431~434のバランスをとっているが、反対に、駆動ばね433、434のばね定数を大きくすることにより駆動ばね431~434のバランスをとってもよい。駆動ばね433、434のばね定数を大きくする方法としては、特に限定されないが、例えば、駆動ばね433、434に金属膜等を堆積させる方法や、隣り合う梁の間に樹脂材料等を充填する方法であってもよい。 In this embodiment, the drive springs 431 to 434 are balanced by reducing the spring constants of the drive springs 431 and 432. Springs 431-434 may be balanced. A method for increasing the spring constant of the drive springs 433 and 434 is not particularly limited, but for example, a method of depositing a metal film or the like on the drive springs 433 and 434, or a method of filling a resin material or the like between adjacent beams. may be

また、本実施形態では、駆動ばね431、432に第1調整部5が形成されているが、これに限定されず、第1調整部5は、駆動ばね431~434の少なくとも1つに設けられていればよい。 Further, in the present embodiment, the drive springs 431 and 432 are provided with the first adjusting portion 5, but the present invention is not limited to this, and the first adjusting portion 5 is provided on at least one of the drive springs 431 to 434. It is good if there is

以上、慣性センサー1について説明した。このような慣性センサー1は、前述したように、互いに直交する3軸をX軸、Y軸およびZ軸としたとき、基板2と、基板2に配置されている構造体40A(40B)と、を有する。また、構造体40Aは、基板2とZ軸に沿って対向して配置されている駆動可動体41と、駆動可動体41に支持されている可動検出電極470と、基板2に設けられ、可動検出電極470とY軸に沿う方向に対向している固定検出電極としての第1、第2固定検出電極476、477と、駆動可動体41をX軸に沿う方向に変位可能に支持している駆動ばね431~434と、駆動可動体41をX軸に沿う方向に振動させる駆動部44と、駆動ばね431~434のばね定数を調整する第1調整部5と、を有する。このような構成によれば、第1調整部5によって駆動ばね431~434のばね定数を調整することができ、駆動ばね431~434の硬さのバランスをとることができる。そのため、クアドラチャを効果的に抑制することができ、クアドラチャによる慣性検出特性の低下を抑制することのできる慣性センサー1となる。 The inertial sensor 1 has been described above. As described above, such an inertial sensor 1 includes a substrate 2, a structure 40A (40B) arranged on the substrate 2, and three axes orthogonal to each other as the X axis, the Y axis, and the Z axis. have In addition, the structure 40A includes a driving movable body 41 arranged to face the substrate 2 along the Z-axis, a movable detection electrode 470 supported by the driving movable body 41, and provided on the substrate 2 and movable. First and second fixed detection electrodes 476 and 477 as fixed detection electrodes opposed to the detection electrode 470 in the direction along the Y-axis, and the driving movable body 41 are supported so as to be displaceable in the direction along the X-axis. It has drive springs 431-434, a drive section 44 that vibrates the drive movable body 41 in the direction along the X-axis, and a first adjustment section 5 that adjusts the spring constants of the drive springs 431-434. According to such a configuration, the spring constants of the driving springs 431 to 434 can be adjusted by the first adjusting section 5, and the hardness of the driving springs 431 to 434 can be balanced. Therefore, the inertial sensor 1 can effectively suppress the quadrature, and can suppress deterioration of the inertial detection characteristics due to the quadrature.

また、前述したように、第1調整部5は、曲面を有し、第1調整部5のZ軸に沿う方向の厚さt1は、第1調整部5以外の領域における駆動ばね43のZ軸に沿う方向の厚さt2(=t)よりも薄い。このように、第1調整部5において、駆動ばね43の厚さt1を薄くすることにより、簡単な構成で駆動ばね43のばね定数を変化させることができ、より簡単に、駆動ばね431~434の硬さのバランスをとることができる。 Further, as described above, the first adjustment portion 5 has a curved surface, and the thickness t1 of the first adjustment portion 5 in the direction along the Z axis is the Z thickness of the drive spring 43 in the region other than the first adjustment portion 5 . It is thinner than the thickness t2 (=t) in the direction along the axis. Thus, by reducing the thickness t1 of the drive spring 43 in the first adjusting portion 5, the spring constant of the drive spring 43 can be changed with a simple configuration, and the drive springs 431 to 434 can be more easily adjusted. hardness can be balanced.

また、前述したように、駆動可動体41の中心O41と交わり、X軸に沿う仮想軸を仮想X軸Lxとし、駆動可動体41の中心O41と交わり、Y軸に沿う仮想軸を仮想Y軸Lyとし、仮想X軸Lxおよび仮想Y軸Lyで区画される4つの象限を第1象限E1、第2象限E2、第3象限E3および第4象限E4としたとき、駆動ばね43は、駆動可動体41の第1象限E1に位置する部分を支持する第1駆動ばねとしての駆動ばね432と、駆動可動体41の第2象限E2に位置する部分を支持する第2駆動ばねとしての駆動ばね431と、駆動可動体41の第3象限E3に位置する部分を支持する第3駆動ばねとしての駆動ばね434と、駆動可動体41の第4象限E4に位置する部分を支持する第4駆動ばねとしての駆動ばね433と、を有する。そして、駆動ばね431~434の少なくとも1つに第1調整部5が形成されている。このような構成によれば、4つの駆動ばね431~434によってバランスよく駆動可動体41を支持することができる。そのため、クアドラチャが生じ難くなる。 As described above, the virtual axis that intersects the center O41 of the driving movable body 41 and is along the X axis is defined as the virtual X axis Lx, and the virtual axis that intersects the center O41 of the driving movable body 41 and is along the Y axis is defined as the virtual Y axis. Ly, and four quadrants defined by the virtual X-axis Lx and the virtual Y-axis Ly are defined as a first quadrant E1, a second quadrant E2, a third quadrant E3, and a fourth quadrant E4. A drive spring 432 as a first drive spring that supports the portion of the body 41 located in the first quadrant E1, and a drive spring 431 as a second drive spring that supports the portion of the movable drive body 41 located in the second quadrant E2. , a drive spring 434 as a third drive spring that supports a portion of the movable drive body 41 located in the third quadrant E3, and a fourth drive spring that supports a portion of the movable drive body 41 located in the fourth quadrant E4. and a drive spring 433 of . At least one of the drive springs 431 to 434 is formed with the first adjusting portion 5 . According to such a configuration, the driving movable body 41 can be supported in a well-balanced manner by the four driving springs 431-434. Therefore, quadrature is less likely to occur.

また、前述したように、第1象限E1および第2象限E2と、第3象限E3および第4象限E4と、が仮想X軸Lxを挟んで配置され、駆動ばね431および駆動ばね432に第1調整部5が形成されている。このように、仮想X軸Lxに対して一方側に位置する2つの駆動ばね431、432に第1調整部5を形成することにより、Y軸方向へのクアドラチャをより効果的に抑制することができる。 Further, as described above, the first quadrant E1 and the second quadrant E2, and the third quadrant E3 and the fourth quadrant E4 are arranged with the virtual X-axis Lx interposed therebetween. An adjusting portion 5 is formed. Thus, by forming the first adjusting portion 5 on the two drive springs 431 and 432 located on one side with respect to the virtual X-axis Lx, it is possible to more effectively suppress the quadrature in the Y-axis direction. can.

また、前述したように、慣性センサー1は、X軸に沿う方向に並んで配置されている2つの構造体40A、40Bを有し、一方の構造体40Aに含まれる駆動可動体41と他方の構造体40Bに含まれる駆動可動体41とがX軸に沿う方向に逆相で振動する。これにより、駆動可動体41同士で振動をキャンセルすることができるため、振動漏れが抑制され、より優れた角速度ωzの検出特性を有する慣性センサー1となる。 In addition, as described above, the inertial sensor 1 has two structures 40A and 40B arranged side by side in the direction along the X-axis. The drive movable body 41 included in the structure 40B vibrates in the direction along the X-axis in the opposite phase. As a result, vibrations can be canceled between the driving movable bodies 41, so that vibration leakage is suppressed, and the inertial sensor 1 has better detection characteristics of the angular velocity ωz.

また、前述したように、一方の構造体40Aでは、第1調整部5が形成されている駆動ばね431、432が仮想X軸Lxに対して一方側、本実施形態ではY軸方向プラス側に位置し、他方の構造体40Bでは、第1調整部5が形成されている駆動ばね431、432が仮想X軸Lxに対して他方側、本実施形態ではY軸方向マイナス側に位置している。このように、構造体40Aと構造体40Bとで第1調整部5を形成する駆動ばねを対称的に配置することにより、クアドラチャをより効果的に抑制することができる。 Further, as described above, in one structure 40A, the drive springs 431 and 432 in which the first adjustment portion 5 is formed are arranged on one side of the virtual X-axis Lx, in this embodiment, on the Y-axis direction plus side. In the other structure 40B, the drive springs 431 and 432 in which the first adjustment portion 5 is formed are located on the other side of the virtual X-axis Lx, in this embodiment, on the Y-axis direction minus side. . In this way, by symmetrically arranging the drive springs forming the first adjustment portion 5 with the structures 40A and 40B, the quadrature can be more effectively suppressed.

<第2実施形態>
図8は、第2実施形態の慣性センサーを示す平面図である。図9は、第2調整部を示す斜視図である。
<Second embodiment>
FIG. 8 is a plan view showing the inertial sensor of the second embodiment. FIG. 9 is a perspective view showing a second adjusting section;

本実施形態は、駆動可動体41に形成されている第2調整部6を有すること以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図8および図9において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 This embodiment is the same as the above-described first embodiment except that the second adjusting portion 6 formed in the driving movable body 41 is provided. In addition, in the following description, regarding this embodiment, differences from the above-described embodiment will be mainly described, and the description of the same matters will be omitted. In addition, in FIGS. 8 and 9, the same reference numerals are given to the same configurations as in the above-described embodiment.

図8に示すように、本実施形態の慣性センサー1は、駆動可動体41の重心Gの位置を調整する第2調整部6を有する。例えば、大きなクアドラチャが生じている場合には第1調整部5だけではクアドラチャをキャンセルしきれない場合がある。そこで、慣性センサー1は、さらに第2調整部6を設けて、第1調整部5との協働によりクアドラチャを効果的に抑制している。第2調整部6は、第1調整部5でキャンセルしきれなかったクアドラチャを、駆動可動体41の重心Gの位置をずらすことによりキャンセルする。 As shown in FIG. 8 , the inertial sensor 1 of this embodiment has a second adjuster 6 that adjusts the position of the center of gravity G of the drive movable body 41 . For example, when a large quadrature occurs, it may not be possible to cancel the quadrature with only the first adjustment unit 5 . Therefore, the inertial sensor 1 is further provided with the second adjustment section 6, and cooperates with the first adjustment section 5 to effectively suppress the quadrature. The second adjustment unit 6 cancels the quadrature that cannot be canceled by the first adjustment unit 5 by shifting the position of the center of gravity G of the drive movable body 41 .

図8に示すように、第1調整部5によっても矢印Q1で示すクアドラチャが残存した場合、そのクアドラチャをキャンセルするように、構造体40Aでは、駆動可動体41の重心GがY軸方向プラス側へずれるように第2調整部6を形成し、構造体40Bでは、駆動可動体41の重心GがY軸方向マイナス側へずれるように第2調整部6を形成する。これにより、構造体40Aでは、仮想X軸Lxに対してY軸方向プラス側に位置する部分411のモーメントが増大し、反対に、Y軸方向マイナス側に位置する部分412のモーメントが減少することによりクアドラチャが抑制され、構造体40Bでは、仮想X軸Lxに対してY軸方向マイナス側に位置する部分411のモーメントが増大し、反対に、Y軸方向プラス側に位置する部分412のモーメントが減少することによりクアドラチャが抑制される。 As shown in FIG. 8, in the structure 40A, the center of gravity G of the driving movable body 41 is set to the positive side in the Y-axis direction so as to cancel the quadrature indicated by the arrow Q1 even after the first adjustment unit 5 has left the quadrature. The second adjustment portion 6 is formed so as to be shifted, and in the structure 40B, the second adjustment portion 6 is formed so that the center of gravity G of the driving movable body 41 is shifted to the negative side in the Y-axis direction. As a result, in the structure 40A, the moment of the portion 411 located on the Y-axis direction plus side with respect to the virtual X-axis Lx increases, and the moment of the portion 412 located on the Y-axis direction minus side decreases. In the structure 40B, the moment of the portion 411 located on the negative side in the Y-axis direction with respect to the virtual X-axis Lx increases, and conversely, the moment of the portion 412 located on the positive side in the Y-axis direction increases Decrease suppresses the quadrature.

本実施形態の第2調整部6では、図9に示すように、構造体40Aの駆動可動体41のY軸方向マイナス側の端部がレーザー加工によって削られており、これにより、駆動可動体41の重心GをY軸方向プラス側にずらしている。同様に、構造体40Bの駆動可動体41のY軸方向プラス側の端部がレーザー加工によって削られており、これにより、駆動可動体41の重心GをY軸方向マイナス側にずらしている。 In the second adjusting portion 6 of the present embodiment, as shown in FIG. 9, the end portion of the driving movable body 41 of the structural body 40A on the negative side in the Y-axis direction is cut by laser processing. 41 is shifted to the positive side in the Y-axis direction. Similarly, the end of the driving movable body 41 of the structure 40B on the Y-axis direction positive side is cut by laser processing, thereby shifting the gravity center G of the driving movable body 41 to the Y-axis direction negative side.

なお、第2調整部6の構成としては、駆動可動体41の重心Gの位置をずらすことができれば、上述の構成に限定されない。例えば、構造体40Aの駆動可動体41のY軸方向プラス側の端部に金属膜等の錘を配置して重心GをY軸方向プラス側にずらし、構造体40Bの駆動可動体41のY軸方向マイナス側の端部に金属膜等の錘を配置して重心GをY軸方向マイナス側にずらしてもよい。 The configuration of the second adjusting section 6 is not limited to the configuration described above as long as the position of the center of gravity G of the drive movable body 41 can be shifted. For example, a weight such as a metal film is placed at the end of the driving movable body 41 of the structural body 40A on the positive side in the Y-axis direction to shift the center of gravity G to the positive side in the Y-axis direction. A weight such as a metal film may be arranged at the end on the negative side in the axial direction to shift the center of gravity G to the negative side in the Y-axis direction.

以上のように、本実施形態の慣性センサー1は、駆動可動体41の重心位置を調整する第2調整部6を有する。第1調整部5だけではキャンセルしきれないクアドラチャであっても、第1調整部5と第2調整部6との協働によりクアドラチャを効果的に抑制することができる。 As described above, the inertial sensor 1 of the present embodiment has the second adjuster 6 that adjusts the position of the center of gravity of the drive movable body 41 . Even if the quadrature cannot be completely canceled by the first adjustment unit 5 alone, the cooperation of the first adjustment unit 5 and the second adjustment unit 6 can effectively suppress the quadrature.

このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。 Such a second embodiment can also exhibit the same effect as the first embodiment described above.

<第3実施形態>
図10は、第3実施形態の慣性センサーが有する第3調整部を示す斜視図である。
<Third Embodiment>
FIG. 10 is a perspective view showing a third adjuster included in the inertial sensor of the third embodiment;

本実施形態は、検出部47に形成されている第3調整部8を有すること以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図10において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 This embodiment is the same as the above-described first embodiment except that the third adjustment section 8 formed in the detection section 47 is provided. In addition, in the following description, regarding this embodiment, differences from the above-described embodiment will be mainly described, and the description of the same matters will be omitted. Moreover, in FIG. 10, the same reference numerals are given to the same configurations as in the above-described embodiment.

図10に示すように、本実施形態の慣性センサー1は、検出部47に形成され、静電容量Ca、Cbを調整する第3調整部8を有する。例えば、シリコン基板400のエッチング精度に起因した形状ずれが生じ、自然状態の静電容量Ca、Cbに差が生じると、その差分に応じた不要信号が生じる。そこで、本実施形態では、静電容量Ca、Cbの差が小さくなるように、好ましくは静電容量Ca、Cbが等しくなるように、検出部47に第3調整部8を形成している。自然状態での静電容量Ca、Cbの差が小さい程、第1、第2固定検出電極476、477が接続されているチャージアンプのゲインを上げても信号飽和し難くなり、ノイズを低減することができる。なお、本実施形態では、第3調整部8を形成する前は、Ca>Cbである。 As shown in FIG. 10, the inertial sensor 1 of this embodiment has a third adjuster 8 formed in the detector 47 and adjusting the capacitances Ca and Cb. For example, if a shape deviation occurs due to the etching accuracy of the silicon substrate 400 and a difference occurs between the capacitances Ca and Cb in the natural state, an unnecessary signal corresponding to the difference is generated. Therefore, in the present embodiment, the third adjustment section 8 is formed in the detection section 47 so that the difference between the capacitances Ca and Cb becomes small, preferably so that the capacitances Ca and Cb become equal. The smaller the difference between the capacitances Ca and Cb in the natural state, the less likely signal saturation will occur even if the gain of the charge amplifier to which the first and second fixed detection electrodes 476 and 477 are connected is increased, thus reducing noise. be able to. Note that in the present embodiment, Ca>Cb before forming the third adjusting portion 8 .

本実施形態の第3調整部8では、第1固定検出電極476の一部がレーザー加工によって削られている。これにより、第1固定検出電極476と電極指471との対向面積が減少すると共に、これらの平均離間距離が増大し、静電容量Caが減少する。そのため、静電容量Ca、Cbの差を小さくすることができる。 In the third adjusting portion 8 of the present embodiment, part of the first fixed detection electrode 476 is cut by laser processing. As a result, the facing area between the first fixed detection electrode 476 and the electrode finger 471 decreases, the average distance between them increases, and the capacitance Ca decreases. Therefore, the difference between the capacitances Ca and Cb can be reduced.

なお、第3調整部8の構成としては、静電容量Ca、Cbの差を小さくすることができれば、上述の構成に限定されない。例えば、第2固定検出電極477の表面に金属膜を成膜して、第2固定検出電極477と電極指471との対向面積を増加させると共に、これらの平均離間距離を減少させ、静電容量Cbを静電容量Caと等しくなるように増大させてもよい。 Note that the configuration of the third adjustment unit 8 is not limited to the configuration described above as long as the difference between the capacitances Ca and Cb can be reduced. For example, by forming a metal film on the surface of the second fixed detection electrode 477, the facing area between the second fixed detection electrode 477 and the electrode fingers 471 is increased, the average separation distance between them is decreased, and the capacitance is increased. Cb may be increased to equal capacitance Ca.

以上のように、本実施形態の慣性センサー1は、可動検出電極470と固定検出電極475との間の静電容量Ca、Cbを調整する第3調整部8を有する。これにより、静電容量Ca、Cbの差を小さくすることができ、ノイズを低減することができる。 As described above, the inertial sensor 1 of this embodiment has the third adjuster 8 that adjusts the capacitances Ca and Cb between the movable detection electrode 470 and the fixed detection electrode 475 . Thereby, the difference between the capacitances Ca and Cb can be reduced, and noise can be reduced.

このような第3実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。 Such a third embodiment can also exhibit the same effect as the first embodiment described above.

<第4実施形態>
図11は、第4実施形態のスマートフォンを示す平面図である。
<Fourth Embodiment>
FIG. 11 is a plan view showing the smart phone of the fourth embodiment.

図11に示すスマートフォン1200には、慣性センサー1と、慣性センサー1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1210と、が内蔵されている。慣性センサー1によって検出された検出データは、制御回路1210に送信され、制御回路1210は、受信した検出データからスマートフォン1200の姿勢や挙動を認識して、表示部1208に表示されている表示画像を変化させたり、警告音や効果音を鳴らしたり、振動モーターを駆動して本体を振動させることができる。 A smartphone 1200 shown in FIG. 11 incorporates an inertial sensor 1 and a control circuit 1210 that performs control based on a detection signal output from the inertial sensor 1 . Detection data detected by the inertial sensor 1 is transmitted to the control circuit 1210, and the control circuit 1210 recognizes the posture and behavior of the smartphone 1200 from the received detection data, and displays the display image displayed on the display unit 1208. You can change it, play warning sounds and sound effects, and drive the vibration motor to vibrate the main body.

このような電子機器としてのスマートフォン1200は、慣性センサー1を有する。そのため、前述した慣性センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。 A smartphone 1200 as such an electronic device has an inertial sensor 1 . Therefore, the effects of the inertial sensor 1 described above can be enjoyed, and high reliability can be exhibited.

なお、慣性センサー1を内蔵する電子機器としては、特に限定されず、スマートフォン1200以外にも、例えば、パーソナルコンピューター、デジタルスチールカメラ、タブレット端末、時計、スマートウォッチ、インクジェットプリンタ、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、車両、航空機、船舶等の各種計器類、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等が挙げられる。 In addition, the electronic device incorporating the inertial sensor 1 is not particularly limited, and other than the smartphone 1200, for example, a personal computer, a digital still camera, a tablet terminal, a watch, a smart watch, an inkjet printer, a laptop personal computer, TVs, wearable terminals such as HMDs (head-mounted displays), video cameras, video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks, electronic dictionaries, calculators, electronic game devices, word processors, workstations, videophones, security TV monitors , electronic binoculars, POS terminals, medical equipment, fish finders, various measuring equipment, mobile terminal base station equipment, various instruments for vehicles, aircraft, ships, flight simulators, network servers, and the like.

<第5実施形態>
図12は、第5実施形態の慣性計測装置を示す分解斜視図である。図13は、図12に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。
<Fifth Embodiment>
FIG. 12 is an exploded perspective view showing the inertial measurement device of the fifth embodiment. 13 is a perspective view of a substrate included in the inertial measurement device shown in FIG. 12. FIG.

図12に示す慣性計測装置2000(IMU:Inertial Measurement Unit)は、自動車や、ロボットなどの被装着装置の姿勢や、挙動を検出する慣性計測装置である。慣性計測装置2000は、3軸加速度センサーおよび3軸角速度センサーを備えた6軸モーションセンサーとして機能する。 An inertial measurement unit 2000 (IMU: Inertial Measurement Unit) shown in FIG. 12 is an inertial measurement unit that detects the posture and behavior of a wearable device such as an automobile or a robot. Inertial measurement device 2000 functions as a 6-axis motion sensor with a 3-axis acceleration sensor and a 3-axis angular velocity sensor.

慣性計測装置2000は、平面形状が略正方形の直方体である。また、正方形の対角線方向に位置する2ヶ所の頂点近傍に固定部としてのネジ穴2110が形成されている。この2ヶ所のネジ穴2110に2本のネジを通して、自動車などの被装着体の被装着面に慣性計測装置2000を固定することができる。なお、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンや、デジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。 The inertial measurement device 2000 is a cuboid with a substantially square planar shape. Further, screw holes 2110 are formed as fixing portions in the vicinity of two vertexes located in the diagonal direction of the square. By passing two screws through the two screw holes 2110, the inertial measurement device 2000 can be fixed to a mounting surface of a mounting body such as an automobile. It should be noted that it is also possible to reduce the size to a size that can be mounted on a smartphone or a digital camera, for example, by selecting parts or changing the design.

慣性計測装置2000は、アウターケース2100と、接合部材2200と、センサーモジュール2300と、を有し、アウターケース2100の内部に、接合部材2200を介在させて、センサーモジュール2300を挿入した構成となっている。アウターケース2100の外形は、前述した慣性計測装置2000の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する2ヶ所の頂点近傍に、それぞれネジ穴2110が形成されている。また、アウターケース2100は、箱状であり、その内部にセンサーモジュール2300が収納されている。 The inertial measurement device 2000 includes an outer case 2100, a joint member 2200, and a sensor module 2300. The sensor module 2300 is inserted into the outer case 2100 with the joint member 2200 interposed therebetween. there is The external shape of the outer case 2100 is a rectangular parallelepiped with a substantially square planar shape, similar to the overall shape of the inertial measurement device 2000 described above, and screw holes 2110 are formed in the vicinity of two vertices located in the diagonal direction of the square. It is In addition, the outer case 2100 is box-shaped, and the sensor module 2300 is accommodated therein.

センサーモジュール2300は、インナーケース2310と、基板2320と、を有している。インナーケース2310は、基板2320を支持する部材であり、アウターケース2100の内部に収まる形状となっている。また、インナーケース2310には、基板2320との接触を抑制するための凹部2311や後述するコネクター2330を露出させるための開口2312が形成されている。このようなインナーケース2310は、接合部材2200を介してアウターケース2100に接合されている。また、インナーケース2310の下面には接着剤を介して基板2320が接合されている。 The sensor module 2300 has an inner case 2310 and a substrate 2320 . The inner case 2310 is a member that supports the substrate 2320 and has a shape that fits inside the outer case 2100 . Further, the inner case 2310 is formed with a concave portion 2311 for suppressing contact with the substrate 2320 and an opening 2312 for exposing a connector 2330 to be described later. Such inner case 2310 is joined to outer case 2100 via joining member 2200 . A substrate 2320 is bonded to the lower surface of the inner case 2310 with an adhesive.

図13に示すように、基板2320の上面には、コネクター2330、Z軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340z、X軸、Y軸およびZ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサー2350などが実装されている。また、基板2320の側面には、X軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340xおよびY軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340yが実装されている。そして、これら各センサーとして、本開示の慣性センサーを用いることができる。 As shown in FIG. 13, on the upper surface of the substrate 2320, a connector 2330, an angular velocity sensor 2340z for detecting angular velocity around the Z axis, an acceleration sensor 2350 for detecting acceleration in the directions of the X, Y and Z axes, etc. is implemented. Further, on the side surface of the substrate 2320, an angular velocity sensor 2340x for detecting angular velocity around the X axis and an angular velocity sensor 2340y for detecting angular velocity around the Y axis are mounted. Then, the inertial sensor of the present disclosure can be used as each of these sensors.

また、基板2320の下面には、制御IC2360が実装されている。制御IC2360は、MCU(Micro Controller Unit)であり、慣性計測装置2000の各部を制御する。記憶部には、加速度および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。なお、基板2320にはその他にも複数の電子部品が実装されている。 A control IC 2360 is mounted on the bottom surface of the substrate 2320 . The control IC 2360 is an MCU (Micro Controller Unit) and controls each part of the inertial measurement device 2000 . The storage unit stores a program that defines the order and contents for detecting acceleration and angular velocity, a program that digitizes detected data and incorporates it into packet data, accompanying data, and the like. A plurality of electronic components are also mounted on the substrate 2320 .

<第6実施形態>
図14は、第6実施形態の移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。図15は、図14に示す移動体測位装置の作用を示す図である。
<Sixth embodiment>
FIG. 14 is a block diagram showing the overall system of the mobile positioning device of the sixth embodiment. 15A and 15B are diagrams showing the operation of the mobile positioning device shown in FIG.

図14に示す移動体測位装置3000は、移動体に装着して用い、当該移動体の測位を行うための装置である。なお、移動体としては、特に限定されず、自転車、自動車、自動二輪車、電車、飛行機、船等のいずれでもよいが、本実施形態では移動体として四輪自動車を用いた場合について説明する。 A mobile object positioning device 3000 shown in FIG. 14 is a device that is attached to a mobile object and used to perform positioning of the mobile object. The mobile object is not particularly limited, and may be a bicycle, automobile, motorcycle, train, airplane, ship, or the like.

移動体測位装置3000は、慣性計測装置3100(IMU)と、演算処理部3200と、GPS受信部3300と、受信アンテナ3400と、位置情報取得部3500と、位置合成部3600と、処理部3700と、通信部3800と、表示部3900と、を有している。なお、慣性計測装置3100としては、例えば、前述した慣性計測装置2000を用いることができる。 The mobile positioning device 3000 includes an inertial measurement unit 3100 (IMU), an arithmetic processing unit 3200, a GPS receiving unit 3300, a receiving antenna 3400, a position information acquisition unit 3500, a position synthesizing unit 3600, and a processing unit 3700. , a communication unit 3800 and a display unit 3900 . As the inertial measurement device 3100, for example, the inertial measurement device 2000 described above can be used.

慣性計測装置3100は、3軸の加速度センサー3110と、3軸の角速度センサー3120と、を有している。演算処理部3200は、加速度センサー3110からの加速度データおよび角速度センサー3120からの角速度データを受け、これらデータに対して慣性航法演算処理を行い、移動体の加速度および姿勢を含む慣性航法測位データを出力する。 The inertial measurement device 3100 has a triaxial acceleration sensor 3110 and a triaxial angular velocity sensor 3120 . The arithmetic processing unit 3200 receives acceleration data from the acceleration sensor 3110 and angular velocity data from the angular velocity sensor 3120, performs inertial navigation arithmetic processing on these data, and outputs inertial navigation positioning data including the acceleration and attitude of the moving body. do.

また、GPS受信部3300は、受信アンテナ3400を介してGPS衛星からの信号を受信する。また、位置情報取得部3500は、GPS受信部3300が受信した信号に基づいて、移動体測位装置3000の位置(緯度、経度、高度)、速度、方位を表すGPS測位データを出力する。このGPS測位データには、受信状態や受信時刻等を示すステータスデータも含まれている。 GPS receiver 3300 also receives signals from GPS satellites via receiving antenna 3400 . Also, the position information acquisition unit 3500 outputs GPS positioning data representing the position (latitude, longitude, altitude), speed, and direction of the mobile positioning device 3000 based on the signal received by the GPS reception unit 3300 . This GPS positioning data also includes status data indicating the reception state, reception time, and the like.

位置合成部3600は、演算処理部3200から出力された慣性航法測位データおよび位置情報取得部3500から出力されたGPS測位データに基づいて、移動体の位置、具体的には移動体が地面のどの位置を走行しているかを算出する。例えば、GPS測位データに含まれている移動体の位置が同じであっても、図15に示すように、地面の傾斜θ等の影響によって移動体の姿勢が異なっていれば、地面の異なる位置を移動体が走行していることになる。そのため、GPS測位データだけでは移動体の正確な位置を算出することができない。そこで、位置合成部3600は、慣性航法測位データを用いて、移動体が地面のどの位置を走行しているのかを算出する。 Based on the inertial navigation positioning data output from the arithmetic processing unit 3200 and the GPS positioning data output from the position information acquisition unit 3500, the position synthesizing unit 3600 determines the position of the mobile object, specifically, the position of the mobile object on the ground. Calculate whether the position is running. For example, even if the position of the mobile object included in the GPS positioning data is the same, as shown in FIG. , the moving body is running. Therefore, the accurate position of the moving object cannot be calculated only with GPS positioning data. Therefore, the position synthesizing unit 3600 uses the inertial navigation positioning data to calculate where on the ground the moving object is running.

位置合成部3600から出力された位置データは、処理部3700によって所定の処理が行われ、測位結果として表示部3900に表示される。また、位置データは、通信部3800によって外部装置に送信されるようになっていてもよい。 The position data output from the position synthesizing unit 3600 undergoes predetermined processing by the processing unit 3700 and is displayed on the display unit 3900 as the positioning result. Also, the position data may be transmitted to the external device by the communication unit 3800 .

<第7実施形態>
図16は、第7実施形態の移動体を示す斜視図である。
<Seventh embodiment>
FIG. 16 is a perspective view showing the moving body of the seventh embodiment.

図16に示す移動体としての自動車1500は、エンジンシステム、ブレーキシステムおよびキーレスエントリーシステムの少なくとも何れかのシステム1510を含んでいる。また、自動車1500には、慣性センサー1が内蔵されており、慣性センサー1によって車体の姿勢を検出することができる。慣性センサー1の検出信号は、制御装置1502に供給され、制御装置1502は、その信号に基づいてシステム1510を制御することができる。このように、移動体としての自動車1500は、慣性センサー1を有する。そのため、前述した慣性センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。 An automobile 1500 as a moving object shown in FIG. 16 includes at least one system 1510 of an engine system, a brake system, and a keyless entry system. The automobile 1500 also incorporates an inertial sensor 1, and the inertial sensor 1 can detect the attitude of the vehicle body. A detection signal of the inertial sensor 1 is supplied to the control device 1502, and the control device 1502 can control the system 1510 based on the signal. In this way, automobile 1500 as a moving body has inertial sensor 1 . Therefore, the effects of the inertial sensor 1 described above can be enjoyed, and high reliability can be exhibited.

なお、慣性センサー1は、他にも、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。また、移動体としては、自動車1500に限定されず、例えば、飛行機、ロケット、人工衛星、船舶、AGV(無人搬送車)、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。 In addition, the inertial sensor 1 can also be used for car navigation systems, car air conditioners, anti-lock braking systems (ABS), airbags, tire pressure monitoring systems (TPMS), engine controls, hybrid vehicles. and electronic control units (ECUs) such as battery monitors for electric vehicles. Further, the mobile body is not limited to the automobile 1500, and can be applied to, for example, airplanes, rockets, artificial satellites, ships, AGVs (automated guided vehicles), bipedal walking robots, unmanned aircraft such as drones, and the like. .

以上、本発明の慣性センサー、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、前述した実施形態では、慣性センサーとして、角速度を検出する構成について説明したが、これに限定されず、例えば、加速度を検出する構成であってもよい。 Although the inertial sensor, the electronic device, and the moving object of the present invention have been described above based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part can be any configuration having similar functions. can be replaced with Further, in the above-described embodiment, the inertial sensor is configured to detect angular velocity, but is not limited to this, and may be configured to detect acceleration, for example.

1…慣性センサー、2…基板、21…凹部、3…蓋、31…凹部、32…貫通孔、33…封止材、39…接合材、4…センサー素子、40A、40B…構造体、400…シリコン基板、41…駆動可動体、411、412…部分、42、421~424…固定部、43、431~434…駆動ばね、431a、432a…梁、431b、432b…接続部、44…駆動部、440~444…可動駆動電極、445~449…固定駆動電極、446a~449a…第1固定駆動電極、446b~449b…第2固定駆動電極、45…検出可動体、46、461~464…検出ばね、47…検出部、470…可動検出電極、471…電極指、475…固定検出電極、476…第1固定検出電極、477…第2固定検出電極、48…可動体、5…第1調整部、6…第2調整部、71~75…配線、8…第3調整部、1200…スマートフォン、1208…表示部、1210…制御回路、1500…自動車、1502…制御装置、1510…システム、2000…慣性計測装置、2100…アウターケース、2110…ネジ穴、2200…接合部材、2300…センサーモジュール、2310…インナーケース、2311…凹部、2312…開口、2320…基板、2330…コネクター、2340x、2340y、2340z…角速度センサー、2350…加速度センサー、2360…制御IC、3000…移動体測位装置、3100…慣性計測装置、3110…加速度センサー、3120…角速度センサー、3200…演算処理部、3300…GPS受信部、3400…受信アンテナ、3500…位置情報取得部、3600…位置合成部、3700…処理部、3800…通信部、3900…表示部、D、E…矢印、E1…第1象限、E2…第2象限、E3…第3象限、、E4…第4象限、G…重心、Lx…仮想X軸、Ly…仮想Y軸、O、O41…中心、P…電極パッド、Q、Q1…矢印、S…収納空間、t、t1、t2…厚さ、V1、V2、V3…電圧、θ…傾斜、ωz…角速度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Inertial sensor 2... Substrate 21... Recessed part 3... Lid 31... Recessed part 32... Through hole 33... Sealing material 39... Joining material 4... Sensor element 40A, 40B... Structure, 400 Silicon substrate 41 Driving movable body 411, 412 Part 42, 421 to 424 Fixed part 43, 431 to 434 Drive spring 431a, 432a Beam 431b, 432b Connecting part 44 Driving Part 440 to 444 Movable drive electrode 445 to 449 Fixed drive electrode 446a to 449a First fixed drive electrode 446b to 449b Second fixed drive electrode 45 Detection movable body 46, 461 to 464 Detection spring 47...Detection part 470...Movable detection electrode 471...Electrode finger 475...Fixed detection electrode 476...First fixed detection electrode 477...Second fixed detection electrode 48...Movable body 5...First Adjustment unit 6 Second adjustment unit 71 to 75 Wiring 8 Third adjustment unit 1200 Smartphone 1208 Display unit 1210 Control circuit 1500 Automobile 1502 Control device 1510 System DESCRIPTION OF SYMBOLS 2000... Inertial measuring device 2100... Outer case 2110... Screw hole 2200... Joint member 2300... Sensor module 2310... Inner case 2311... Recessed part 2312... Opening 2320... Substrate 2330... Connector 2340x, 2340y , 2340z... Angular velocity sensor 2350... Acceleration sensor 2360... Control IC 3000... Mobile positioning device 3100... Inertial measurement device 3110... Acceleration sensor 3120... Angular velocity sensor 3200... Arithmetic processor 3300... GPS receiver , 3400... Receiving antenna 3500... Positional information acquisition unit 3600... Position synthesizing unit 3700... Processing unit 3800... Communication unit 3900... Display unit D, E... Arrow, E1... First quadrant, E2... Second Quadrant E3... Third quadrant E4... Fourth quadrant G... Gravity center Lx... Virtual X axis Ly... Virtual Y axis O, O41... Center P... Electrode pad Q, Q1... Arrow S... Storage space t, t1, t2...Thickness V1, V2, V3...Voltage θ...Inclination ωz...Angular velocity

Claims (9)

互いに直交する3軸をX軸、Y軸およびZ軸としたとき、
基板と、
前記基板に配置されている構造体と、を有し、
前記構造体は、
前記基板と前記Z軸に沿って対向して配置されている駆動可動体と、
前記駆動可動体に支持されている可動検出電極と、
前記基板に設けられ、前記可動検出電極と前記Y軸に沿う方向に対向している固定検出電極と、
前記駆動可動体を前記X軸に沿う方向に変位可能に支持している駆動ばねと、
前記駆動可動体を前記X軸に沿う方向に振動させる駆動部と、
前記駆動ばねのばね定数を調整する第1調整部と、
前記駆動可動体の重心位置を調整する第2調整部と、を有することを特徴とする慣性センサー。
When the three mutually orthogonal axes are the X-axis, Y-axis and Z-axis,
a substrate;
a structure arranged on the substrate;
The structure is
a driving movable body disposed facing the substrate along the Z-axis;
a movable detection electrode supported by the driving movable body;
a fixed detection electrode provided on the substrate and facing the movable detection electrode in a direction along the Y-axis;
a drive spring supporting the movable drive body so as to be displaceable in a direction along the X-axis;
a driving unit that vibrates the driving movable body in a direction along the X-axis;
a first adjustment unit that adjusts the spring constant of the drive spring;
and a second adjustment unit that adjusts the position of the center of gravity of the driving movable body .
互いに直交する3軸をX軸、Y軸およびZ軸としたとき、
基板と、
前記基板に配置されている構造体と、を有し、
前記構造体は、
前記基板と前記Z軸に沿って対向して配置されている駆動可動体と、
前記駆動可動体に支持されている可動検出電極と、
前記基板に設けられ、前記可動検出電極と前記Y軸に沿う方向に対向している固定検出電極と、
前記駆動可動体を前記X軸に沿う方向に変位可能に支持している駆動ばねと、
前記駆動可動体を前記X軸に沿う方向に振動させる駆動部と、
前記駆動ばねのばね定数を調整する第1調整部と、
前記可動検出電極と前記固定検出電極との間の静電容量を調整する第3調整部と、を有することを特徴とする慣性センサー。
When the three mutually orthogonal axes are the X-axis, Y-axis and Z-axis,
a substrate;
a structure arranged on the substrate;
The structure is
a driving movable body disposed facing the substrate along the Z-axis;
a movable detection electrode supported by the driving movable body;
a fixed detection electrode provided on the substrate and facing the movable detection electrode in a direction along the Y-axis;
a drive spring supporting the movable drive body so as to be displaceable in a direction along the X-axis;
a driving unit that vibrates the driving movable body in a direction along the X-axis;
a first adjustment unit that adjusts the spring constant of the drive spring;
and a third adjuster that adjusts the capacitance between the movable detection electrode and the fixed detection electrode .
前記第1調整部は、曲面を有し、
前記第1調整部の前記Z軸に沿う方向の厚さは、前記第1調整部以外の領域における前記駆動ばねの前記Z軸に沿う方向の厚さよりも薄い請求項1または2に記載の慣性センサー。
The first adjusting portion has a curved surface,
3. The inertia according to claim 1, wherein the thickness of the first adjustment portion in the direction along the Z-axis is thinner than the thickness of the drive spring in the direction along the Z-axis in a region other than the first adjustment portion. sensor.
前記駆動可動体の中心と交わり、前記X軸に沿う仮想軸を仮想X軸とし、
前記駆動可動体の中心と交わり、前記Y軸に沿う仮想軸を仮想Y軸とし、
前記仮想X軸および前記仮想Y軸で区画される4つの象限を第1象限、第2象限、第3象限および第4象限としたとき、
前記駆動ばねは、
前記駆動可動体の前記第1象限に位置する部分を支持する第1駆動ばねと、
前記駆動可動体の前記第2象限に位置する部分を支持する第2駆動ばねと、
前記駆動可動体の前記第3象限に位置する部分を支持する第3駆動ばねと、
前記駆動可動体の前記第4象限に位置する部分を支持する第4駆動ばねと、を有し、
前記第1駆動ばね、前記第2駆動ばね、前記第3駆動ばねおよび前記第4駆動ばねの少なくとも1つに前記第1調整部が形成されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の慣性センサー。
A virtual axis that intersects the center of the driving movable body and is along the X axis is defined as a virtual X axis,
A virtual Y-axis is defined as a virtual axis that intersects the center of the driving movable body and is along the Y-axis;
When the four quadrants partitioned by the virtual X-axis and the virtual Y-axis are the first quadrant, the second quadrant, the third quadrant, and the fourth quadrant,
The drive spring is
a first drive spring that supports a portion of the drive movable body located in the first quadrant;
a second drive spring that supports a portion of the drive movable body located in the second quadrant;
a third drive spring that supports a portion of the drive movable body located in the third quadrant;
a fourth drive spring that supports a portion of the drive movable body located in the fourth quadrant;
4. The first adjusting portion according to any one of claims 1 to 3 , wherein at least one of the first drive spring, the second drive spring, the third drive spring and the fourth drive spring is formed with the first adjusting portion. inertial sensor.
前記第1象限および前記第2象限と、前記第3象限および前記第4象限と、が前記仮想X軸を挟んで配置され、
前記第1駆動ばねおよび前記第2駆動ばねに前記第1調整部が形成されている請求項に記載の慣性センサー。
The first quadrant and the second quadrant, and the third quadrant and the fourth quadrant are arranged with the virtual X axis interposed therebetween,
5. The inertial sensor according to claim 4 , wherein the first adjustment portion is formed in the first drive spring and the second drive spring.
前記X軸に沿う方向に並んで配置されている2つの前記構造体を有し、
一方の前記構造体に含まれる前記駆動可動体と他方の前記構造体に含まれる前記駆動可動体とが前記X軸に沿う方向に逆相で振動する請求項1ないしのいずれか1項に記載の慣性センサー。
having two structures arranged side by side in a direction along the X-axis;
6. The movable drive body included in one of the structure bodies and the movable drive body included in the other structure body vibrate in opposite phases in the direction along the X-axis. Inertial sensor as described.
前記一方の構造体では、前記第1調整部が形成されている前記駆動ばねが前記仮想X軸に対して一方側に位置し、
前記他方の構造体では、前記第1調整部が形成されている前記駆動ばねが前記仮想X軸に対して他方側に位置している請求項に記載の慣性センサー。
In the one structure, the drive spring in which the first adjusting portion is formed is located on one side with respect to the virtual X axis,
7. The inertial sensor according to claim 6 , wherein, in said other structure, said drive spring in which said first adjusting portion is formed is located on the other side with respect to said virtual X-axis.
請求項1ないしのいずれか1項に記載の慣性センサーを有することを特徴とする電子機器。 An electronic device comprising the inertial sensor according to any one of claims 1 to 7 . 請求項1ないしのいずれか1項に記載の慣性センサーを有することを特徴とする移動体。 A moving body comprising the inertial sensor according to any one of claims 1 to 7 .
JP2018247044A 2018-12-28 2018-12-28 Inertial sensors, electronics and vehicles Active JP7206905B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018247044A JP7206905B2 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Inertial sensors, electronics and vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018247044A JP7206905B2 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Inertial sensors, electronics and vehicles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020106462A JP2020106462A (en) 2020-07-09
JP7206905B2 true JP7206905B2 (en) 2023-01-18

Family

ID=71448844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018247044A Active JP7206905B2 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Inertial sensors, electronics and vehicles

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7206905B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000180180A (en) 1998-12-16 2000-06-30 Toyota Motor Corp Physical amount detector and angular velocity detector
JP2003057038A (en) 2001-08-20 2003-02-26 Murata Mfg Co Ltd Angular-velocity measuring apparatus
JP2006017624A (en) 2004-07-02 2006-01-19 Denso Corp Angular velocity sensor
JP2018028473A (en) 2016-08-18 2018-02-22 セイコーエプソン株式会社 Circuit device, physical quantity detection device, electronic apparatus, and movable body
JP2018072091A (en) 2016-10-26 2018-05-10 セイコーエプソン株式会社 Gyro sensor, method of manufacturing gyro sensor, electronic apparatus, and mobile body

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11271064A (en) * 1998-03-23 1999-10-05 Murata Mfg Co Ltd Angular velocity sensor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000180180A (en) 1998-12-16 2000-06-30 Toyota Motor Corp Physical amount detector and angular velocity detector
JP2003057038A (en) 2001-08-20 2003-02-26 Murata Mfg Co Ltd Angular-velocity measuring apparatus
JP2006017624A (en) 2004-07-02 2006-01-19 Denso Corp Angular velocity sensor
JP2018028473A (en) 2016-08-18 2018-02-22 セイコーエプソン株式会社 Circuit device, physical quantity detection device, electronic apparatus, and movable body
JP2018072091A (en) 2016-10-26 2018-05-10 セイコーエプソン株式会社 Gyro sensor, method of manufacturing gyro sensor, electronic apparatus, and mobile body

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020106462A (en) 2020-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111751575A (en) Inertial sensor, electronic apparatus, and moving object
US11181547B2 (en) Inertial sensor, electronic device, and vehicle
CN111487438B (en) Inertial sensor, electronic device, and moving object
US11320451B2 (en) Acceleration sensor, electronic device, and vehicle
US11385255B2 (en) Inertial sensor, electronic device, and vehicle
CN111735990B (en) Inertial sensor, electronic apparatus, and moving object
CN112129972B (en) Inertial sensor, electronic apparatus, and moving object
CN112147369B (en) Inertial sensor, electronic device, and moving object
JP7206905B2 (en) Inertial sensors, electronics and vehicles
JP7404649B2 (en) Inertial sensors, electronic devices and mobile objects
JP7099284B2 (en) Inertia sensors, electronic devices and moving objects
JP2020180921A (en) Inertia sensor, electronic apparatus, moving vehicle, and manufacturing method for inertia sensor
US11740258B2 (en) Physical quantity sensor, electronic apparatus, and vehicle
JP7331498B2 (en) Inertial sensors, electronics and vehicles
JP2020122739A (en) Inertial sensor, electronic apparatus, and movable body
CN112305262A (en) Inertial sensor, electronic apparatus, and moving object
JP2020179476A (en) Mems structure, electronic apparatus and moving body

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210820

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220621

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220726

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220922

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7206905

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150