CN109891250B - 传感器元件、惯性传感器和电子设备 - Google Patents

Abstract

根据本发明技术的一个实施例的一种传感器元件包括基部部分、可移动部分、第一和第二桥接部分、以及加速度检测器单元。所述可移动部分是通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于所述基部部分可移动的。所述第一桥接部分包括第一横梁和第一结构件，所述第一横梁在平行于所述基部部分的主表面的第一轴方向上延伸且连接所述基部部分和所述可移动部分，所述第一结构件设置于所述第一横梁与所述基部部分之间且支撑所述第一横梁。所述第二桥接部分包括第二横梁和第二结构件，所述第二横梁在正交于所述第一轴且平行于所述主表面的第二轴方向上延伸且连接所述基部部分和所述可移动部分，所述第二结构件设置于所述第二横梁与所述基部部分之间且支撑所述第二横梁。所述加速度检测器单元设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上且输出与所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个的变形量相对应的第一检测信号。

Description

传感器元件、惯性传感器和电子设备

技术领域

本发明技术涉及一种检测加速度的传感器元件，并且涉及各自包括传感器元件的一种惯性传感器和一种电子设备。

背景技术

近年来，使用MEMS(微机电系统)技术的加速度传感器已广泛用于电子设备的姿态检测、移动体的位置检测、相机的图像稳定、人或物体的运动分析等技术领域。在这种类型的加速度传感器中，存在已知的各种检测方法，诸如压电型、压阻型以及静电型(参见，例如，专利文献1至3)。

例如，专利文献1描述了一种惯性传感器，其包括膜、设置在膜的下部的质量体、以及形成于膜上且包括压电体的检测装置，并且基于检测装置的输出测量加速度。

此外，专利文献2描述了一种惯性传感器，其包括板形构件、重量体、连接它们的板形桥接部件、以及分别设置在板形桥接部件的根末端和尖端的压阻元件，并且由那些压阻元件的电阻变化检测加速度。

另外，专利文献3描述了一种静电装置，其包括作为可移动电极的第一电极单元和作为固定电极的第二电极单元，并且基于它们之间的间隙的变化检测电容的变化，以测量加速度。

引用列表

专利文献

专利文献1：未审查的日本专利申请2013-125025

专利文献2：未审查的日本专利申请2015-92145

专利文献3：未审查的日本专利申请2016-59191

发明内容

技术问题

在通过使用单个传感器检测多轴方向上的加速度的加速度传感器中，将由形状或电极位置的变化施加到加速度检测特征上的影响随同传感器尺寸的减小而变得相对大。这使得难以分离检测模式，并且产生沿其他轴的灵敏度，这使得难以获得期望的加速度检测特征。

鉴于如上所述的情况，本发明技术的一个目标是设置一种传感器元件、一种惯性传感器、以及一种电子设备，它们能够抑制沿其他轴的灵敏度的产生并且获得期望的加速度检测特征。

问题的解决方案

根据本发明技术的一个实施例的一种传感器元件包括基部部分、可移动部分、第一桥接部分、第二桥接部分、以及第一加速度检测器单元。

基部部分具有主表面。

可移动部分被配置成通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于基部部分可移动。

第一桥接部分包括第一横梁和第一结构件。第一横梁在平行于主表面的第一轴方向上延伸且连接基部部分和可移动部分。第一结构件设置于第一横梁与基部部分之间且支撑第一横梁。

第二桥接部分包括第二横梁和第二结构件。第二横梁在正交于第一轴且平行于主表面的第二轴方向上延伸并且连接基部部分和可移动部分。第二结构件设置于第二横梁与基部部分之间且支撑第二横梁。

第一加速度检测器单元设置在第一横梁和第二横梁中的每一个上且输出与第一横梁和第二横梁中的每一个的变形量相对应的第一检测信号。

由于传感器元件包括第一和第二结构件，因此当沿第一轴方向的加速度作用于可移动部分上时，第二横梁的扭转变形被抑制，并且当沿第二轴方向的加速度作用于可移动部分上时，第一横梁的扭转变形被抑制。利用此配置，可以有效地抑制沿其他轴的灵敏度的产生并且提高每个轴上的加速度的检测准确度。

第一横梁和第二横梁中的每一个可包括连接至可移动部分的第一末端部分、连接至基部部分的第二末端部分、以及设置于第一末端部分与第二末端部分之间的接合部分。第一结构件和第二结构件中的每一个可设置于基部部分与接合部分之间。

取决于接合部分的位置，可以最优化桥接部分在平面内方向和平面外方向中的每一个上的挠曲刚度。

第一结构件和第二结构件中的每一个的配置没有具体限制。例如，第一结构件和第二结构件中的每一个包括不平行于第一横梁和第二横梁的一对加强横梁。

第一加速度检测器单元通常设置在第一横梁和第二横梁中的每一个上，例如，在第一横梁和第二横梁中的每一个上设置在第一末端部分与接合部分之间。

利用此配置，可以抑制沿其他轴的灵敏度的产生，同时保持作用于可移动部分上的加速度的检测灵敏度。

传感器元件还可包括第二加速度检测器单元。第二加速度检测器单元设置在第一横梁和第二横梁中的每一个上且输出与第一横梁和第二横梁中的每一个的变形量相对应的第二检测信号。

第二加速度检测器单元设置在例如第二末端部分与接合部分之间。

第一加速度检测器单元和第二加速度检测器单元中的每一个的配置没有具体限制。例如，第一加速度检测器单元包括压电加速度检测元件并且第二加速度检测器单元包括压电加速度检测元件、压阻加速度检测元件、以及静电加速度检测元件中的任一个。

基部部分可具有围绕可移动部分的外周的框架形状。在此情况下，可移动部分具有相对于基部部分的中心对称的形状，并且第一横梁和第二横梁中的每一个包括彼此面对且可移动部分夹置在其间的一对横梁部分。利用此配置，相对于传感器元件尺寸的减小，可以获得各向同性的加速度检测特征。

可移动部分可包括由第一横梁和第二横梁支撑的中心部分、各自具有相对于中心部分对称的形状的多个翼部部分、以及分别设置于多个翼部部分的配重部分。利用此配置，可以增大加速度的检测灵敏度，同时保持传感器元件的尺寸减小。

根据本发明技术的一个实施例的一种惯性传感器包括传感器元件。

传感器元件包括

具有第一主表面的第一基部部分，

通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于第一基部部分可移动的可移动部分，

第一桥接部分，其包括

在平行于第一主表面的第一轴方向上延伸且连接第一基部部分和可移动部分的第一横梁，以及

设置于第一横梁与第一基部部分之间且支撑第一横梁的第一结构件，

第二桥接部分，其包括

在正交于第一轴且平行于第一主表面的第二轴方向上延伸且连接第一基部部分和可移动部分的第二横梁，以及

设置于第二横梁与第一基部部分之间且支撑第二横梁的第二结构件，

设置在第一横梁和第二横梁中的每一个上且输出与第一横梁和第二横梁中的每一个的变形量相对应的第一检测信号的第一加速度检测器单元，以及

支撑件，其包括容纳第一基部部分的第一容纳部分。

惯性传感器还可包括能够检测围绕至少一个轴的角速度的陀螺仪传感器元件，并且支撑件还可包括容纳陀螺仪传感器元件的第二容纳部分。

利用此配置，可以配置能够检测加速度和角速度的传感器封装。

陀螺仪传感器元件的配置没有具体限制。例如，陀螺仪传感器元件可包括第二基部部分、环形框架、以及角速度检测器单元。

第二基部部分具有平行于第一主表面的第二主表面并且由第二容纳部分支撑。环形框架被支撑以便能够相对于第二基部部分振动。角速度检测器单元基于框架在平行于第二主表面的平面中的变形量检测围绕第三轴的角速度。

支撑件可包括限定第一容纳部分的第一凹陷部分，以及设置在第一凹陷部分中且限定第二容纳部分的第二凹陷部分。在此情况下，加速度传感器元件和角速度传感器元件被设置成在第三轴方向上彼此面对。

第一基部部分可围绕第二基部部分的外周，并且第二基部部分可面对桥接部分且与其之间具有间隙。

利用此配置，可以实现整个传感器厚度的减小。

第二基部部分被形成为围绕配重部分的外周的框架形状并且面对可移动部分的外周部分且与其之间具有间隙。

当基部部分被致使面对可移动板的外周时，可移动板的过度变形量可受到那些对接作用的约束。

加速度传感器元件还可包括窗口部分，其设置于可移动部分与基部部分之间且在第三轴方向上部分暴露框架。

例如，通过从窗口部分上方利用激光辐照，可以调整容纳在支撑件中的陀螺仪传感器元件的振动。

加速度传感器元件还可包括第二加速度检测器单元，其设置在第一横梁和第二横梁中的每一个上且输出与第一横梁和第二横梁中的每一个的变形量相对应的第二检测信号。

第一检测信号可具有与作用在可移动部分上的加速度相对应的交流电波形，并且第二检测信号可具有其中与沿加速度的加速度相对应的交流电分量叠加在直流电分量上的输出波形。另外，惯性传感器还可包括运算元件，其基于第一检测信号和第二检测信号从加速度中提取动态加速度分量和静态加速度分量。

支撑件还可包括容纳运算元件的第三容纳部分。

根据本发明技术的一个实施例的一种电子设备包括传感器元件。

传感器元件包括

具有主表面的基部部分，

通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于基部部分可移动的可移动部分，

第一桥接部分，其包括

在平行于主表面的第一轴方向上延伸且连接基部部分和可移动部分的第一横梁，以及

设置于第一横梁与基部部分之间且支撑第一横梁的第一结构件，

第二桥接部分，其包括

在正交于第一轴且平行于主表面的第二轴方向上延伸且连接基部部分和可移动部分的第二横梁，以及

设置于第二横梁与基部部分之间且支撑第二横梁的第二结构件，以及

设置在第一横梁和第二横梁中的每一个上且输出与第一横梁和第二横梁中的每一个的变形量相对应的第一检测信号的第一加速度检测器单元。本发明的有益效果

如上所述，根据本发明技术，可以抑制沿其他轴的灵敏度的产生并获得期望的加速度检测特征。

应当指出的是，本文所述的效果不必须是限制性的，并且可产生本披露中所述效果中的任一个。

附图说明

[图1]图1为示出根据本发明技术的第一实施例的惯性传感器的配置的框图。

[图2]图2为示意性地示出惯性传感器中的加速度传感器元件的配置的前表面侧的透视图。

[图3]图3为加速度传感器元件的后表面侧的透视图。

[图4]图4为加速度传感器元件的前表面侧的平面图。

[图5A]图5A为加速度传感器元件的示意性侧剖视图，其示出未施加加速度的状态。

[图5B]图5B为加速度传感器元件的示意性侧剖视图，其示出发生沿x轴方向的加速度的状态。

[图5C]图5C为加速度传感器元件的示意性侧剖视图，其示出发生沿z轴方向的加速度的状态。

[图6A]图6A为示意性地示出测量加速度传感器元件的加速度检测特征的设备的配置的透视图。

[图6B]图6B为示出通过使用该设备测量的加速度检测特征的实例的图示。

[图7]图7为示出惯性传感器中的加速度运算单元的配置实例的电路图。

[图8]图8为示出加速度运算单元中用于一轴方向的处理框的图示。

[图9]图9为用于描述不同检测方法中的多个加速度传感器的输出特征的图示。

[图10]图10为用于描述加速度运算单元的作用的图示。

[图11]图11为用于描述加速度运算单元的作用的图示。

[图12]图12为用于描述加速度运算单元的作用的图示。

[图13]图13为用于描述加速度运算单元的作用的图示。

[图14]图14为用于描述加速度运算单元的作用的图示。

[图15]图15为用于描述加速度运算单元的作用的图示。

[图16]图16为示出加速度运算单元中的处理过程的实例的流程图。

[图17]图17为示出根据本发明技术的第二实施例的惯性传感器的配置的框图。

[图18A]图18A为示意性地示出惯性传感器中的角速度传感器元件的配置的平面图。

[图18B]图18B为沿图18A中的线[B]-[B]方向截取的剖视图。

[图19A]图19A为用于描述当发生围绕z轴的角速度时角速度传感器元件的作用的示意性平面图。

[图19B]图19B为用于描述当发生围绕x轴的角速度时角速度传感器元件的作用的示意性透视图。

[图19C]图19C为用于描述当发生围绕y轴的角速度时角速度传感器元件的作用的示意性透视图。

[图20]图20为示出根据本发明技术的第三实施例的惯性传感器的配置的示意性透视图。

[图21]图21为惯性传感器的示意性纵向剖视图。

[图22]图22为惯性传感器的主部件的平面图。

[图23]图23为示出根据本发明技术的第四实施例的惯性传感器的配置的示意性透视图。

[图24]图24为惯性传感器的主部件的平面图。

[图25]图25为根据本发明技术的第五实施例的加速度传感器元件的前表面的透视图。

[图26]图26为加速度传感器元件的后表面侧的透视图。

[图27]图27为加速度传感器元件的主部件的横剖透视图。

[图28]图28为示出根据本发明技术的第六实施例的加速度传感器元件的配置的示意性平面图。

[图29A]图29A为加速度传感器元件的示意性平面图，其示出加速度检测器单元的配置的修改实例。

[图29B]图29B为加速度传感器元件的示意性平面图，其示出加速度检测器单元的配置的另一修改实例。

具体实施方式

下文将参考附图对根据本发明技术的实施例进行描述。

<第一实施例>

[总体配置]

图1为示出根据本发明技术的一个实施例的惯性传感器的配置的框图。

此实施例的惯性传感器1被结合在例如移动体诸如车辆或飞机、便携式信息终端诸如智能手机、电子设备诸如数字相机、运动测量设备中的传感器头单元等等中。惯性传感器1被配置为加速度传感器，其检测作用于物体(检测目标)诸如上文提到的移动体、便携式信息终端、电子设备和传感器头上的三个轴方向上的加速度。

此实施例的惯性传感器1被配置成能够从上述三个轴方向上的相应加速度中提取动态加速度分量和静态加速度分量。

此处，动态加速度分量意指上述加速度的AC分量并且通常对应于上述物体的运动加速度(平移加速度、离心加速度、切向加速度等)。同时，静态加速度分量通常意指上述加速度的DC分量并且通常对应于重力加速度或作为重力加速度被估计的加速度。

如图1所示，惯性传感器1包括加速度传感器元件10(传感器元件)和控制器20(运算元件)。图2为示意性地示出加速度传感器元件10的配置的前表面侧的透视图。

加速度传感器元件10包括两种类型的加速度检测器单元(第一加速度检测器单元11和第二加速度检测器单元12)，其各自检测与图2中的三个轴(x、y和z轴)方向上的加速度相关的信息。

第一加速度检测器单元11为压电加速度传感器，例如，并且作为第一检测信号输出包括与平行于x轴方向的加速度相关联的信息的信号(Acc-AC-x)、包括与平行于y轴方向的加速度相关联的信息的信号(Acc-AC-y)、以及包括与平行于z轴方向的加速度相关联的信息的信号(Acc-AC-z)中的每一个。那些信号各自具有与每个轴的加速度相对应的交流电波形。

同时，第二加速度检测器单元12为非压电加速度传感器，并且作为第二检测信号输出包括与平行于x轴方向的加速度相关联的信息的信号(Acc-DC-x)、包括与平行于y轴方向的加速度相关联的信息的信号(Acc-DC-y)、以及包括与平行于z轴方向的加速度相关联的信息的信号(Acc-DC-z)中的每一个。那些信号各自具有其中与每个轴的加速度相对应的交流电分量叠加在直流电分量上的输出波形。

控制器20包括加速度运算单元200，其基于第一加速度检测器单元11的输出(第一检测信号)和第二加速度检测器单元12的输出(第二检测信号)从上述三个轴方向上的相应加速度中提取动态加速度分量和静态加速度分量。

应当指出的是，控制器20可通过硬件元件诸如计算机中使用的CPU(中央处理单元)、RAM(随机存取存储器)和ROM(只读存储器)以及必要的软件实现。代替CPU或除其之外，可使用PLD(可编程逻辑器件)，诸如FPGA(现场可编程门阵列)、DSP(数字信号处理器)等。

应当指出的是，控制器20还可由结合在电子设备的控制器单元中的运算电路构成或可由与控制器单元分开配置的电子部件(例如，IC芯片或半导体封装部件)构成。

随后将描述惯性传感器1的细节。

[传感器元件]

(基本配置)

首先，将参考图2至4描述加速度传感器元件10的基本配置。图3为加速度传感器元件10的后表面侧的透视图。图4为加速度传感器元件10的前表面侧的平面图。

加速度传感器元件10包括元件主体110、第一加速度检测器单元11(第一检测元件11x1、11x2、11y1、11y2)以及第二加速度检测器单元12(第二检测元件12x1、12x2、12y1、12y2)。

元件主体110包括基部部分115、可移动板120(可移动部分)、以及桥接部分13x和13y。

元件主体110包括平行于xy平面的主表面部分111(第一主表面)和在相对侧的支撑部分114。元件主体110通常由SOI(绝缘体上硅)基板构成并且具有层合结构，所述层合结构包括：有源层(硅基板)，其形成主表面部分111；框架形支撑层(硅基板)，其形成支撑部分114；以及接合层(氧化硅膜)(未示出)，其将主表面部分111和支撑部分114接合。主表面部分111和支撑部分114具有彼此不同的厚度，并且支撑部分114被形成为厚于主表面部分111。

元件主体110包括能够通过加速度的接收而移动的可移动板120(可移动部分)。可移动板120设置于主表面部分111的中心部分处并且通过将形成主表面部分111的有源层加工成预定形状而形成。更具体地，包括各自具有相对于主表面部分111的中心部分(中心部分120c)对称的形状的多个(在此实例中为四个)叶片部分121、122、123和124(翼部部分)的可移动板120由形成于主表面部分111中的多个凹槽部分112构成。主表面部分111的外周部分在z轴方向上面对支撑部分114，并且主表面部分111和支撑部分114构成基部部分115。

如图3所示，支撑部分114被形成为包括矩形凹陷部分113的框架，可移动板120的后表面在其中是开放的。支撑部分114被构成为待接合至支撑基板(在该图中未示出)的接合表面。支撑基板可由电连接加速度传感器元件10和控制器20的电路板构成或可由电连接至电路板的继电器板或封装板构成。另选地，支撑部分114可包括电连接至电路板、继电器板等的多个外部连接端子。

可移动板120的叶片部分121至124各自由具有预定形状(在此实例中为大致六边形形状)的一块板构成并且围绕平行于z轴的中心轴以90°的间隔设置。叶片部分121至124中的每一个的厚度对应于构成主表面部分111的上文提及的有源层的厚度。叶片部分121至124一体地互相连接在可移动板120的中心部分120C处并且是一体的且被支撑以便相对于基部部分115可移动。

如图3所示，可移动板120还包括配重部分125。配重部分125一体地设置于可移动板120的中心部分120C的后表面和相应叶片部分121至124的后表面。配重部分125的尺寸、厚度等没有具体限制并且被设定成具有用于获得可移动板120的期望振动特性的适当尺寸。配重部分125通过例如将形成支撑部分114的支撑层加工成预定形状而形成。

如图2和4所示，可移动板120通过多个(在此实例中为四个)桥接部分13x和13y连接至基部部分115。桥接部分13x和13y各自设置于叶片部分121至124之间并且通过将形成主表面部分111的有源层加工成预定形状而形成。

桥接部分13x和13y相对于基部部分115弹性地支撑可移动板120的中心部分120C并且各自具有相对于可移动板120的中心对称的形状。桥接部分13x包括在x轴方向上彼此面对同时夹置可移动板120的中心部分120C的一对横梁部分131x(第一横梁)以及支撑该对横梁部分131x的结构件132x(第一结构件)。桥接部分13y包括在y轴方向上彼此面对同时夹置可移动板120的中心部分120C的一对横梁部分131y(第二横梁)以及支撑该对横梁部分131y的结构件132y(第二结构件)。

该对横梁部分131x在x轴方向上线性延伸并且连接基部部分115和可移动板120。类似地，该对横梁部分131y在y轴方向上线性延伸并且连接基部部分115和可移动板120。横梁部分131x和131y中的每一个包括连接至可移动板120的第一末端部分130a、连接至基部部分115的第二末端部分130b、以及设置于第一末端部分130a与第二末端部分130b之间的接合部分130c。横梁部分131x和131y中的每一个设置在叶片部分121至124中彼此相邻的对应的两个之间。

结构件132x设置于每个横梁部分131x与基部部分115之间并且在平行于主表面部分111的平面中支撑每个横梁部分131x。类似地，结构件132y设置于每个横梁部分131y与基部部分115之间并且在平行于主表面部分111的平面中支撑每个横梁部分131y。结构件132x和132y中的每一个设置于基部部分115与接合部分130c之间。

在此实施例中，结构件132x和132y中的每一个由不与横梁部分131x和131y平行的一对加强横梁构成。该对加强横梁在与x轴和y轴方向倾斜相交的相应方向上延伸并且被设置相对于横梁部分131x和131y中的每一个对称。换句话讲，结构件132x和132y被配置成分别在xy平面中夹置横梁部分131x和131y。

如上所述，可移动板120通过四个桥接部分13x和13y被支撑于元件主体110的基部部分115，并且被配置成能够通过与加速度相对应的惯性力而相对于基部部分115移动(可移动)，其中桥接部分13x和13y被设定为支点。

桥接部分13x和13y的刚度被设定成具有适当的值，在所述值下，正在移动的可移动板120可得到稳定支撑。具体地讲，桥接部分13x和13y被设定成具有适当的刚度，在所述刚度下，通过可移动板120的自身重量可以使桥接部分131至134变形。变形的量值没有具体限制，只要可以通过随后将描述的第二加速度检测器单元12检测即可。

图5A至5C为用于描述可移动板120的运动状态的示意性侧剖视图，其中A示出未施加加速度的状态，B示出发生沿x轴方向的加速度的状态，并且C示出发生沿z轴方向的加速度的状态。应当指出的是，图5B中的实线示出发生在该图的平面上的向左方向上的加速度的状态，并且图5C中的实线示出发生在该图的平面上的向上方向上的加速度的状态。

当不发生加速度时，如图2和5A所示，可移动板120保持处于平行于基部部分115的表面(主表面部分111)的状态。在此状态中，例如，当发生沿x轴方向的加速度时，如图5B所示，可移动板120围绕在y轴方向上延伸的桥接部分13y在逆时针方向上翘起。利用此配置，在x轴向方向上彼此面对的桥接部分13x各自接受在沿z轴方向上彼此相反的方向上的弯曲应力。

类似地，当发生沿y轴方向的加速度时(尽管在该图中未示出)，可移动板120围绕在x轴方向上延伸的桥接部分13x在逆时针方向(或顺时针方向)上翘起。在y轴向方向上彼此面对的桥接部分13y各自接受在沿z轴方向上彼此相反的方向上的弯曲应力。

同时，当发生沿z轴方向的加速度时，如图5C所示，可移动板120相对于基部部分115升高和下降，并且桥接部分13x和13y各自接受沿z轴方向的相同方向上的弯曲应力。

第一加速度检测器单元11和第二加速度检测器单元12被设置于桥接部分13x和13y(横梁部分131x和131y)中的每一个。惯性传感器1通过加速度检测器单元11和12检测由桥接部分13x和13y的弯曲应力造成的变形，并且因此测量作用在加速度传感器元件10上的加速度的方向和量值。

在此实施例中，由于桥接部分13x和13y分别包括在平行于主表面部分111的平面中支撑横梁部分131x和131y的结构件132x和132y，并且结构件132x和132y接合至横梁部分131x和131y的大致中间位置，在处于平行于主表面部分111的平面中的横梁部分131x和131y的挠曲刚度保持柔软(低)的同时，扭转刚度增加。利用此配置，通过接收单轴方向上的加速度导致移动的可移动板120的非预期姿态受到约束，并且因此可以抑制沿其他轴的灵敏度的产生并且确保期望加速度的检测准确度。

例如，当发生沿x轴方向的加速度时，桥接部分13x忍受横梁部分131x的挠曲变形，而桥接部分13y约束横梁部分131y的扭转变形。因此，在沿x轴方向的加速度的检测信号中，横梁部分131x上的加速度检测器单元11的输出变成主要的，并且当检测到x轴方向上的加速度时，不输出y轴方向上的加速度检测信号。因此，x轴方向上的加速度的检测准确度得以提高。类似地，当发生沿y轴方向的加速度时，不输出x轴方向上的加速度检测信号，并且因此提高y轴方向上的加速度的检测准确度。

下文将描述加速度检测器单元11和12的细节。

如图4所示，第一加速度检测器单元11包括多个(在此实例中为四个)第一检测元件11x1、11x2、11y1和11y2。

检测元件11x1和11x2设置于在x轴方向上彼此面对的两个横梁部分131x的相应表面的轴向中心上。在此实施例中，检测元件11x1和11x2各自设置在横梁部分131x中的第一末端部分130a与接合部分130c之间的区域(下文也称为第一区域)中。

类似地，检测元件11y1和11y2设置于在y轴方向上彼此面对的两个横梁部分131y的相应表面的轴向中心上。在此实施例中，检测元件11y1和11y2各自设置在横梁部分131y中的第一末端部分130a与接合部分130c之间的区域(下文也称为第一区域)中。

第一检测元件11x1至11y2各自具有相同的配置，并且在此实施例中，各自由在横梁部分131x和131y中的每一个的轴向方向上具有长边的矩形压电检测元件构成。第一检测元件11x1至11y2各自由包括下电极层、压电膜和上电极层的层合体构成。

压电膜通常由压电锆钛酸盐(PZT)制成，但是本发明技术当然不限于此。压电膜造成上电极层与下电极层之间的电势差(压电效应)，所述电势差与横梁部分131x和131y中的每一个在z轴方向上的挠曲变形(应力)的量相对应。上电极层通过形成于横梁部分131x和131y中的每一个上的布线层(在该图中未示出)电连接至设置于基部部分115的表面的继电器端子140中的每一个。继电器端子140可被配置为电连接至上述支撑基板的外部连接端子。例如，一个端子连接至上述支撑基板的键合线在其另一个端子处连接至继电器端子140。下电极层通常连接至参考电势，诸如接地电势。

由于如上所述配置的第一加速度检测器单元11仅在应力由于压电膜的特征改变时执行输出，并且在应力值不改变的状态中(即使在施加应力的情况下)不执行输出，因此第一加速度检测器单元11主要检测作用在可移动板120上的动态加速度(运动加速度)的量值。因此，第一加速度检测器单元11的输出(第一检测信号)主要包括为与运动加速度相对应的动态分量(AC分量)的具有交流电波形的输出信号。

同时，如图4所示，第二加速度检测器单元12包括多个(在此实例中为四个)第二检测元件12x1、12x2、12y1和12y2。

检测元件12x1和12x2设置于在x轴方向上彼此面对的两个横梁部分131x的相应表面的轴向中心上。在此实施例中，检测元件12x1和12x2各自设置在横梁部分131x中的第二末端部分130b与接合部分130c之间的区域(下文也称为第二区域)中。

类似地，检测元件12y1和12y2设置于在y轴方向上彼此面对的两个横梁部分131y的相应表面的轴向中心上。在此实施例中，检测元件12y1和12y2各自设置在横梁部分131y中的第二末端部分130b与接合部分130c之间的区域(下文也称为第二区域)中。

第二检测元件12x1至12y2各自具有相同的配置，并且在此实施例中，各自由在横梁部分131x和131y中的每一个的轴向方向上具有长边的压阻检测元件构成。第二检测元件12x1至12y2各自包括电阻层和在轴向方向上连接至电阻层的两个末端的一对端子部分。

电阻层由导体层构成，所述导体层通过，例如，将杂质元素掺杂在横梁部分131x和131y中的每一个的第二区域的表面(硅层)中形成。电阻层造成端子部分对之间的电阻变化(压电效应)，所述电阻变化与横梁部分131x和131y中的每一个在z轴方向上的挠曲变形(应力)的量相对应。端子部分对通过形成于桥接部分13x和13y上的布线层(在该图中未示出)电连接至设置于基部部分115的表面的继电器端子140中的每一个。

由于如上所述配置的第二加速度检测器单元12具有通过由压阻特征造成的绝对应力值确定的电阻值，因此第二加速度检测器单元12不仅检测作用于可移动板120上的动态加速度(运动加速度)，而且还检测作用在可移动板120上的静态加速度(重力加速度)。因此，第二加速度检测器单元11的输出(第二检测信号)具有其中与运动加速度相对应的动态分量(AC分量)叠加在重力加速度或与重力加速度相对应的静态分量(DC分量)上的输出波形。

应当指出的是，第二检测元件12x1至12y2不限于其中第二检测元件12x1至12y2各自由压阻检测元件构成的实例，并且可各自由能够检测DC分量的加速度的其他非压电检测元件(例如，如静态型)构成。在静电型的情况下，构成电极对的可移动电极部分和固定电极部分被设置成在横梁部分131x和131y中的每一个的轴向方向上彼此面对，并且被配置成使得电极部分之间的面对距离根据横梁部分131x和131y中的每一个的挠曲变形的量而变化。

第一加速度检测器单元11基于第一检测元件11x1至11y2的输出将相应的x轴方向、y轴方向和z轴方向上的加速度检测信号(Acc-AC-x、Acc-AC-y、Acc-AC-z)中的每一个输出至控制器20(参见图1)。x轴方向上的加速度检测信号(Acc-AC-x)和检测元件11x1的输出(ax1)与检测元件11x2的输出(ax2)之间的差信号(ax1-ax2)相对应。y轴方向上的加速度检测信号(Acc-AC-y)和检测元件11y1的输出(ay1)与检测元件11y2的输出(ay2)之间的差信号(ay1-ay2)相对应。另外，z轴方向上的加速度检测信号(Acc-AC-z)和检测元件11x1至11y2的输出的总和(ax1+ax2+ay1+ay2)相对应。

类似地，第二加速度检测器单元12基于第二检测元件12x1至12y2的输出将相应的x轴方向、y轴方向和z轴方向上的加速度检测信号(Acc-DC-x、Acc-DC-y、Acc-DC-z)中的每一个输出至控制器20(参见图1)。

x轴方向上的加速度检测信号(Acc-DC-x)和检测元件12x1的输出(bx1)与检测元件12x2的输出(bx2)之间的差信号(bx1-bx2)相对应。y轴方向上的加速度检测信号(Acc-DC-y)和检测元件12y1的输出(by1)与检测元件12y2的输出(by2)之间的差信号(by1-by2)相对应。另外，z轴方向上的加速度检测信号(Acc-DC-z)和检测元件12x1至12y2的输出的总和(bx1+bx2+by1+by2)相对应。

上述相应轴向方向上的加速度检测信号的运算处理可在控制器20的前一级执行或可在控制器20中执行。

例如，图6B示出附接至如图6A所示包括在x轴方向上扩展和收缩的振动器单元R2a的振动台R2的加速度传感器元件10(第一和第二加速度检测器单元11和12)在z方向检测轴上的输出波形的实例。

加速度传感器元件10附接至振动体R2的上表面(其平行于XY平面)，以使向上引导z方向检测轴。此处，该图中的向上方向设定为重力方向(参见图6A)。图6B示出当振动台R2在上下方向振动时，从第一加速度检测器单元11输出的检测信号S11和从第二加速度检测器单元12输出的检测信号S12中的时间变化中的每一个。应当指出的是，将振动台R2的振动频率设定为适当频率(例如，1Hz)，压电方法中的第一加速度检测器单元11可以在所述频率下检测加速度。

与振动台R2的振动一起，作用于加速度传感器元件10的z轴上的重量加速度的幅值周期性地变化。在压电方法中的第一加速度检测器单元11中，输出的幅值根据振动台的振动位置(图6A中的位置V1至V4)变化，并且输出在振动台R2的底部死点(V2)和顶部死点(V4)处变成最大值。在检测信号S11(Acc-AC-z)中，在该图所示的实例中检测到具有1G宽度(-0.5G至0.5G)的动态加速度。换句话讲，第一加速度检测器单元11输出具有与振动加速度相对应的交流电波形的检测信号S11。

同时，另外在包括压阻检测元件的第二加速度检测器单元12中，类似地，输出的幅值根据振动台的振动位置变化，并且输出在振动台R2的底部死点(V2)和顶部死点(V4)处变成最大值。然而，由于第二加速度检测器单元12还同时检测作为静态加速度分量的重力加速度，在检测信号S12(Acc-DC-z)中，检测到具有1G宽度(-1.5G至-0.5G)(其中基线处于-1G处)的动态加速度(参见图6B)。换句话讲，第二加速度检测器单元12输出检测信号S12，在其输出波形中，与振动加速度相对应的交流电分量叠加在DC分量(在此实例中为-1G)上。

如上所述，压电型的第一加速度检测器单元11可检测净运动加速度(AC分量)，而不受静态加速度分量(DC分量)(诸如重力加速度)的影响，但是具有预定的低频范围内的灵敏度降低的特性。

另一方面，压阻型的第二加速度检测器单元12具有其中检测目标的运动加速度叠加在重力分量上的输出波形，并且因此具有与重力加速度的分离难以执行但也可在低频范围内获得恒定的输出灵敏度的特性。

此外，在此实施例中，由于构成第一加速度检测器单元11的第一检测元件11x1至11y2设置在横梁部分131x和131y上的第一区域中，挠曲变形的量大于横梁部分131x和131y上的第二区域，并且因此灵敏度高。同时，由于构成第二加速度检测器单元12的第二检测元件12x1至12y2设置在横梁部分131x和131y的第二区域中，并且因此第二检测元件12x1至12y2与在第一区域中相比不太可能受到沿其他轴的灵敏度的影响且因此检测准确度高。就这一点而言，如果通过第二加速度检测器单元12的输出校正第一加速度检测器单元11的输出，可以实现具有高灵敏度和高准确度的加速度检测特征。

接下来，此实施例的惯性传感器1包括能够基于那两个检测信号S11和S12从作用于加速度传感器元件10上的加速度中提取动态加速度分量和静态加速度分量的控制器20。在下文中，将描述控制器20的细节。

(控制器)

控制器20电连接至加速度传感器元件10。控制器20可与加速度传感器元件10一起安装在一个装置内部，或可安装在不同于上述装置的外部装置中。在前一种情况中，例如，控制器20可安装在将安装加速度传感器元件10的电路板上，或可通过布线线缆等安装在不同于上文提及的电路板的基板上。在后一种情况中，例如，控制器20被配置成可与加速度传感器元件10无线或有线地通信。

如图1所示，控制器20包括加速度运算单元200、串行接口201、并行接口202、以及模拟接口203。控制器20电连接至接收惯性传感器1的输出的各种装置的控制器单元。

加速度运算单元200基于从第一加速度检测器单元11和第二加速度检测器单元12输出的相应轴向方向上的加速度检测信号提取动态加速度分量(Acc-x、Acc-y、Acc-z)和静态加速度分量(Gr-x、Gr-y、Gr-z)中的每一个。

应当指出的是，加速度运算单元200通过将记录在ROM(例如非暂态计算机可读记录介质)中的程序加载至RAM等并且通过CPU执行该程序来实现。

串行接口201被配置成能够将在加速度运算单元200中生成的相应轴上的动态加速度分量和静态加速度分量顺序地输出至上述控制器单元。并行接口202被配置成能够将在加速度运算单元200中生成的相应轴上的动态和静态加速度分量并行地输出至上述控制器单元。控制器20可包括串行接口201或并行接口202中的至少一个，或可根据来自上述控制器单元的命令选择性地切换接口。模拟接口203被配置成能够将第一和第二加速度检测器单元11和12的输出没有改变地输出至上述控制器单元，但是它可根据需要省略。应当指出的是，图1示出转换器201，其对处于相应轴上的加速度检测信号进行模拟-数字(AD)转换且通过参考标号204表示。

图7为示出加速度运算单元200的配置实例的电路图。

加速度运算单元200包括增益调整电路21、符号反转电路22、加法器电路23、以及校正电路24。那些电路21至24具有x、y和z轴中的每一个通用的配置。执行与相应的轴一致的运算处理，并且因此提取相应轴上的动态加速度分量(运动加速度)和静态加速度分量(重力加速度)。

在下文，代表性地，将描述x轴方向上的加速度检测信号的处理电路作为一个实例。图8示出从x轴方向上的加速度检测信号中提取静态加速度分量的处理框。

增益调整电路21调整每个信号的增益，以使从第一加速度检测器单元11(第一检测元件11x1、11x2)输出的关于x轴方向的第一加速度检测信号(Acc-AC-x)以及从第二加速度检测器单元12(第二检测元件12x1、12x2)输出的关于x轴方向的第二加速度检测信号(Acc-DC-x)具有彼此相同的水平。增益调整电路21包括将第一加速度检测器单元11的输出(Acc-AC-x)和第二加速度检测器单元12的输出(Acc-DC-x)放大的放大器。

一般来讲，加速度传感器的输出灵敏度和动态范围根据检测方法是不同的。例如，如图9所示，压电方法中的加速度传感器具有比非压电方法(压阻方法、静电方法)中的加速度传感器的那些更高的输出灵敏度和更宽的(更大的)动态范围。在此实施例中，第一加速度检测器单元11对应于压电方法中的加速度传感器，并且第二加速度检测器单元12对应于压阻方法中的加速度传感器。

就这一点而言，增益调整电路21将加速度检测器单元11和12的输出(第一和第二加速度检测信号)分别放大N倍和M倍，以使那些加速度检测器单元11和12的输出具有相同的水平。放大因子N和M是正数并且满足关系N<M。放大因子N和M的值没有具体限制并且可设定为还用于相应加速度检测器单元11和12的温度补偿的系数，这取决于惯性传感器1的使用环境(工作温度)。

图10示出在增益调整之前的输出特征与增益调整之后的输出特征之间的比较中，第一加速度检测信号和第二加速度检测信号的输出特征的实例。在图中，水平轴表示作用于惯性传感器1上的加速度的频率，并且竖直轴表示输出(灵敏度)(这对于图11至15同样成立)。

如图所示，在压电方法中的第一加速度检测信号(Acc-AC-x)中，等于或小于0.5Hz的低频范围中的加速度分量的输出灵敏度低于高于前一范围的频率范围中的加速度分量的输出灵敏度，并且具体地讲，静态状态(运动加速度为零)中的输出灵敏度基本为零。与此相比，压阻方法中的第二加速度检测信号(Acc-DC-x)在整个频率范围内具有恒定的输出灵敏度，并且因此静态状态中的加速度分量(即，静态加速度分量)也可以恒定的输出灵敏度检测。因此，当第一加速度检测信号和第二加速度检测信号在增益调整电路21中被放大相应的预定倍增因子以便具有彼此相同的水平时，可以在随后描述的差运算电路中提取静态加速度分量。

符号反转电路22和加法器电路23构成基于第一加速度检测信号(Acc-AC-x)与第二加速度检测信号(Acc-DC-x)之间的差信号从每个轴向方向上的加速度中提取静态加速度分量(DC分量)的差运算电路。

符号反转电路22包括将增益调整后的第一加速度检测信号(Acc-AC-x)的符号反转的反转放大器(放大因子：-1)。图11示出符号反转之后的第一加速度检测信号(Acc-AC-x)的输出特征的实例。此处，示出加速度传感器元件10检测x轴方向上的1G-加速度的情况作为一个实例。

应当指出的是，作为后续级将第二加速度检测信号(Acc-DC-x)输出至加法器电路23，而不将其符号反转。符号反转电路22可被配置成与其前一级的增益调整电路21一致。

加法器电路23将从符号反转电路22输出的第一加速度检测信号(Acc-AC-x)和第二加速度检测信号(Acc-DC-x)相加，并且输出静态加速度分量。图12示出加法器电路23的输出特征的实例。由于第一和第二加速度检测信号(输出)在增益调整电路21中被调整为具有相同水平，因此当获得那些信号之间的差信号时，提取净静态加速度分量(Gr-x)。静态加速度分量通常对应于重力加速度分量或包括重力加速度的加速度分量。

在从加法器电路23输出的静态加速度分量仅为重力加速度的情况下，在理论上，显著加速度分量的输出仅出现在0Hz附近，如图13所示。然而，事实上，由于压电-检测型第一加速度检测器单元11的低频率附近的低检测灵敏度、由沿其他轴的灵敏度的出现造成的除目标轴之外的轴向方向(此处，y轴方向和z轴方向)上的加速度分量的不可避免的叠加等等，图12中用阴影表示的频率范围内的动态加速度分量作为误差分量泄漏到加法器电路23的输出中。就这一点而言，此实施例包括用于基于加法器电路23的输出删除误差的校正电路24。

校正电路24包括三轴合成值运算单元241和低频灵敏度校正单元242。校正电路24基于加法器电路23的输出(第一和第二加速度检测信号之间的差信号)计算校正系数β并且通过使用校正系数β校正第一加速度检测信号(Acc-AC-x)。

三轴合成值运算单元241被设置以供提取所有x轴、y轴和z轴方向上的静态加速度分量的处理框共用，并且通过使用相应轴上的加法器电路23的输出(第一和第二加速度检测信号之间的差信号)的总值计算校正系数β。

具体地讲，三轴合成值运算单元241计算三个轴方向上的静态加速度分量(Gr-x、Gr-y、Gr-z)的合成值(√((Gr-x)²+(Gr-y)²+(Gr-z)²))，并且在将合成值中超过1的部分视为低频灵敏度误差(在图12中用阴影表示的范围)的同时，计算与上述合成值的倒数相对应的校正系数β。

β＝1/(√((Gr-x)²+(Gr-y)²+(Gr-z)²))

应当指出的是，相应的三个轴方向上的静态加速度分量(Gr-x、Gr-y、Gr-z)的值根据加速度传感器元件10的姿态而不同，并且根据加速度传感器元件10的姿态的变化而时时刻刻进一步改变。例如，在加速度传感器元件10的z轴方向与重力方向(竖直方向)一致的情况下，z轴方向上的静态加速度分量(Gr-z)与x轴方向和y轴方向上的静态加速度分量(Gr-x、Gr-y)相比具有更大的值。以此方式，加速度传感器元件10在该时间点的重力方向可由相应的三个轴方向上的静态加速度分量(Gr-x、Gr-y、Gr-z)的值估计。

低频灵敏度校正单元242包括倍增器，其使具有反转符号的第一加速度检测信号(Acc-AC-x)倍增校正系数β。利用此配置，第一加速度检测信号被输入处于低频灵敏度误差减小的状态的加法器电路23中，并且因此从加法器电路23中输出具有如图13所示的频率特征的加速度信号。以此方式，仅输出与重力加速度相对应的静态加速度分量，结果是重力加速度分量的提取准确度得到改善。

在此实施例中，校正电路24被配置成在计算静态加速度分量时执行使第一加速度检测信号倍增校正系数β的处理，但本发明技术不限于此。校正电路24可被配置成执行使第二加速度检测信号(Acc-DC-x)倍增校正系数β的处理或可被配置成根据加速度变化的幅值在第一加速度检测信号与第二加速度检测信号之间切换待校正的加速度检测信号。

在第一加速度检测信号和第二加速度检测信号中的任一个具有预定或更大的加速度变化的情况下，校正电路24被配置成通过使用校正系数β校正第一加速度检测信号。当加速度变化变得更大(当待施加的频率变得更高)时，泄漏到第一加速度检测信号中的误差分量的比例增大，并且因此可有效减小误差分量。这种配置在运动加速度相对大的情况下尤其有效，例如，如在运动分析应用中。

同时，在第一加速度检测信号和第二加速度检测信号中的任一个具有预定或更小的加速度变化的情况下，校正电路24被配置成通过使用校正系数β校正第二加速度检测信号。当加速度变化变得更小(当待施加的频率变得更低)时，泄漏到第二加速度检测信号中的误差分量的比例增大，并且因此可有效减小误差分量。这种配置在运动加速度相对小的情况下尤其有效，例如，如在数字相机的均衡操作中。

虽然如上所述提取了相应轴向方向上的静态加速度分量，但是为了提取相应轴向方向上的动态加速度分量(Acc-x、Acc-y、Acc-z)，参考第一加速度检测信号(Acc-AC-x、Acc-AC-y、Acc-AC-z)，如图7中所示，其中每一个的增益在增益调整电路21中进行调整。

此处，第一加速度检测信号可直接用于提取动态加速度分量。然而，由于存在如上所述动态加速度分量的部分泄漏到静态加速度分量中的情况，因此动态加速度分量损失并且难以执行高准确度的检测。就这一点而言，通过使用在校正电路24中计算的校正系数β校正第一加速度检测信号，以使可以实现动态加速度分量的检测准确度。

更具体地，如图7所示，校正电路24(低频灵敏度校正单元242)包括倍增器，所述倍增器使第一加速度信号(Acc-AC-x、Acc-AC-y、Acc-AC-z)倍增通过三轴合成值运算单元241获取的校正系数β的倒数(1/β)。利用此配置，第一加速度信号的低频灵敏度分量得到补偿，并且因此动态加速度分量(Acc-x、Acc-y、Acc-z)的提取准确度得到改善。图14示意性地示出动态加速度分量的输出特征。

在此实施例中，校正电路24被配置成在计算动态加速度分量时执行使第一加速度检测信号倍增校正系数的倒数(1/β)的处理，但本发明技术不限于此。校正电路24可被配置成执行使第二加速度检测信号(Acc-DC-x、Acc-DC-y、Acc-DC-z)倍增校正系数的倒数(1/β)的处理。另选地，校正电路24可被配置成根据加速度变化的幅值在第一加速度检测信号与第二加速度检测信号之间切换待校正的加速度检测信号，如在用于静态加速度分量的上文提及的计算技术的情况中一样。

通过低频灵敏度校正单元242校正动态加速度分量和静态加速度分量的处理对于在三轴合成值运算单元241中计算的合成值不是1G(G：重力加速度)的情况通常是有效的。应当指出的是，上述合成值小于1G的情况的实例包括加速度传感器元件10自由落体的情况。

应当指出的是，通过压电方法检测到的第一加速度检测信号具有类似高通滤波器(HPF)的输出特征，并且低于其截止频率的输出作为低频灵敏度的误差分量保持处于加法器电路23的输出中(参见图12)。在此实施例中，使用校正电路24通过运算技术减小上述误差分量，但是上述较低截止频率是更期望的，以便提高删除误差分量的准确度。

就这一点而言，例如，具有相对大的电容和内阻的压电体可用作构成第一加速度检测器单元11的检测元件(11x1、11x2、11y1、11y2)中的每一个的压电膜。利用此配置，例如，如通过图15中的链线所指示，低频灵敏度的截止频率可以尽可能地降低至0Hz附近，以使低频灵敏度的误差分量可以尽可能的小。

[加速度测量方法]

接下来，将描述在如上所述配置的加速度运算单元200中处理加速度信号的方法的实例。

在图5A至5C所示的状态中，当加速度作用在加速度传感器元件10上时，可移动板120根据加速度的方向相对于基部部分115移动。第一加速度检测器单元11(检测元件11x1、11x2、11y1、11y2)和第二加速度检测器单元12(检测元件12x1、12x2、12y1、12y2)将与桥接部分13x和13y的机械变形的量相对应的检测信号输出至控制器20。

图16为示出控制器20(加速度运算单元200)中加速度检测信号的处理过程的实例的流程图。

控制器20以预定的取样间隔从第一加速度检测器单元11中获取相应轴上的第一加速度检测信号(Acc-AC-x、Acc-AC-y、Acc-AC-z)并且从第二加速度检测器单元12中接收(获取)相应轴上的第二加速度检测信号(Acc-DC-x、Acc-DC-y、Acc-DC-z)(步骤101和102)。那些检测信号可同时(并行)或顺序(串行)获取。

顺序地，控制器20通过增益调整电路21调整每个检测信号的增益，以使第一和第二加速度检测信号对于每个轴具有相同的水平(图10，步骤103和104)。此外，根据需要，针对每个轴执行第一和第二加速度检测信号的用于温度补偿等的校正(步骤105和106)。

接下来，控制器20将相应轴上的第一加速度检测信号(Acc-AC-x、Acc-AC-y、Acc-AC-z)分支到动态加速度计算系统(运动加速度系统)和静态加速度计算系统(重力加速度系统)中(步骤107和108)。被分支至静态加速度计算系统的第一加速度检测信号在其符号通过符号反转电路22反转之后被输入至加法器电路23(图11，步骤109)。

控制器20添加符号反转的第一加速度检测信号(Acc-AC-x、Acc-AC-y、Acc-AC-z)、以及第二加速度检测信号(Acc-DC-x、Acc-DC-y、Acc-DC-z)，并且在加法器电路23中计算相应轴的静态加速度分量(Gr-x、Gr-y、Gr-z)(图12，步骤110)。此外，控制器20在三轴合成值运算单元241中计算那些静态加速度分量的三轴合成值(步骤111)，并且在该值不是1G的情况下，在低频灵敏度校正单元242中执行使符号反转的上文提及的第一加速度检测信号(Acc-AC-x、Acc-AC-y、Acc-AC-z)倍增校正系数β(其为上述合成值的倒数)的处理(步骤112和113)。当上述合成值为1G时，控制器20将计算得到的重力加速度分量(静态加速度分量)输出到外部(步骤114)。应当指出的是，本发明技术不限于上文，并且每次计算上述合成值时，可将计算得到的重力加速度分量(静态加速度分量)输出至外部。

同时，当上述合成值不是1G时，控制器20执行使被分支至运动加速度系统的第一加速度检测信号(Acc-AC-x、Acc-AC-y、Acc-AC-z)倍增计算得到的校正系数β的倒数(1/β)的处理(步骤112和115)。当上述合成值为1G时，控制器20将计算得到的运动加速度分量(动态加速度分量)输出到外部(步骤116)。应当指出的是，本发明技术不限于上文，并且每次计算上述合成值时，可将计算得到的运动加速度分量(动态加速度分量)输出至外部。

如上所述，此实施例中的惯性传感器1被配置成使用用于第一加速度检测器单元11和第二加速度检测器单元12的检测方法的差异从那些输出中提取动态加速度分量和静态加速度分量。利用此配置，可准确地测量作用于物体(电子设备的检测目标等)上的运动加速度。

此外，根据此实施例，由于可以从惯性传感器1的输出中准确地提取重力加速度分量，因此可以高度准确地检测该检测目标相对于重力方向的姿态。利用此配置，例如，可以稳定地维持诸如飞行器的检测目标的水平姿态。

此外，根据此实施例，由于压电加速度传感器用作第一加速度检测器单元11，并且非压电(压阻或静电)加速度传感器用作第二加速度检测器单元12，可以获得在低频范围内具有宽动态范围和高灵敏度的惯性传感器。

<第二实施例>

图17为示出根据本发明技术的第二实施例的惯性传感器的配置的框图。下文将主要描述不同于第一实施例的配置，并且与第一实施例类似的配置将通过类似的参考符号表示并且其描述将省略或类似地描述。

此实施例的惯性传感器2包括第一加速度检测器单元11和第二加速度检测器单元12、角速度检测器单元31、以及控制器220。角速度运算单元300输出三轴角速度检测信号(第三检测信号)，其包括与围绕三个轴，即x轴、y轴和z轴的角速度相关的信息。控制器220与第一实施例的不同之处在于，除了加速度运算单元200之外，还包括基于三轴角速度检测信号计算围绕三个轴的角速度的角速度运算单元300。

角速度检测器单元31可由能够检测围绕三个轴的角速度的单个三轴集成陀螺仪传感器元件构成，或可由多个单轴或双轴集成传感器元件组合构成。角速度运动单元300分别基于围绕三个轴的角速度检测信号(Gyro-x、Gyro-y、Gyro-z)计算围绕三个轴的角速度信号(ω-x、ω-y、ω-z)，并且通过串行接口201、并行接口202、或模拟接口203将那些信号输出到外部。角速度运算单元300可由加速度运算单元200单独构成，或可由与加速度运算单元200一致的运算单元230构成。

根据此实施例，不仅可以检测三个轴方向上的加速度，而且还可以检测围绕三个轴的角速度。利用此配置，可以同时参考加速度信息和角速度信息并且实现检测目标的运动、姿态、位置等的检测准确度的进一步提高。

例如，通过将在加速度运算单元200中计算的运动加速度信息和在角速度运算单元300中计算的角速度信息组合在一起，可以计算检测目标的旋转半径或旋转中心(参见日本专利5407863)。

(陀螺仪传感器元件)

图18A为示出陀螺仪传感器元件的配置实例的示意性平面图。图18B为沿图18A中的线[B]-[B]截取的示意性剖视图。下文将参考图18A和18B描述陀螺仪传感器元件30的配置。

陀螺仪传感器元件30通常由SOI(绝缘体上硅)基板构成。如图18B所示，陀螺仪传感器元件30具有层合结构，所述层合结构包括：有源层(硅基板)，其形成主表面部分311(第二主表面)；框架形支撑层(硅基板)，其形成相对侧上的支撑部分314；以及接合层(氧化硅膜)(未示出)，其将主表面部分311和支撑部分314接合。主表面部分311和支撑部分314具有彼此不同的厚度，并且支撑部分314被形成为厚于主表面部分311。

陀螺仪传感器元件30包括以预定的驱动频率摆动的振动器主体301和支撑振动器主体301以便能够振动的框架体302。

振动器主体301设置于主表面部分311的中心部分处并且通过将形成主表面部分311的有源层加工成预定形状而形成。主表面部分311被形成为平行于加速度传感器元件10的主表面部分311，并且其外周部分在z轴方向上面对支撑部分314。那些主表面部分311和支撑部分314构成基部部分315(第二基部部分)。

振动器主体301包括矩形环形框架310、多个摆锤部分321a、321b、321c和321d。

框架310包括多个第一横梁312a和312c以及一对第二横梁312b和312d。第一横梁312a和312c平行于图18A中的x轴方向延伸并且构成在y轴方向上彼此面对的一对相对侧。第二横梁312b和312d在y轴方向上延伸并且构成在x轴方向上彼此面对的一对相对侧。横梁312a至312d中的每一个具有相同的长度、宽度和厚度并且垂直于每个横梁的纵向的横截面被形成为大致矩形。

将横梁312a至312d彼此连接的多个(在此实例中为四个)连接部分313a、313b、313c和313d分别形成于与框架310的四个拐角相对应的区域中。换句话讲，横梁312a至312d中的每一个充当振动横梁，其两个末端由连接部分313a至313d支撑。

摆锤部分321a至321d中的每一个由悬臂梁构成，其中的每一个的一个末端被支撑于连接部分313a至313d中的对应的一个。摆锤部分321a至321d通常具有相同的形状和尺寸并且在加工框架310的外形时同时形成。

摆锤部分321a和321c分别由具有相互对角线关系的该对连接部分313a和313c支撑，并且沿其对角线方向朝向框架310的中心突出，以在框架310的中心附近彼此面对。同时，摆锤部分321b和321d分别由具有相互对角线关系的另一对连接部分313b和313d支撑，并且沿其对角线方向朝向框架310的中心突出，以在框架310的中心附近彼此面对。

框架体302包括设置在振动器主体301的外周上的环形基部部分315，以及设置在振动器主体301与基部部分315之间的多个联接部分382a、382b、382c和382d。

基部部分315由围绕振动器主体301的外侧的四边形框架体构成。电连接至设置于封装主体15的第二凹陷部分152的连接垫片的多个端子部分(电极垫片)381设置于基部部分315的主表面(主表面部分311)上。

联接部分382a至382d设置于框架310的相应连接部分313a至13d与基部部分315之间并且被配置成通过接收框架310的振动而主要在xy平面内可变形。换句话讲，联接部分382a至382d中的每一个充当支撑振动器主体301以便能够振动的悬架。

振动器主体301包括使框架310在平行于主表面部分311的平面内振动的多个压电驱动单元331和332。压电驱动单元331设置在第一横梁312a和312c的相应表面上，并且压电驱动单元332设置在第二横梁312b和312d的相应表面上。

压电驱动单元331和332各自具有相同的配置并且各自被形成为平行于横梁312a至312d的纵向的条带形状。压电驱动单元331和332各自具有包括下电极层、压电膜和上电极层的层合结构。压电驱动单元331和332响应于输入电压而机械变形并且通过变形的驱动力使横梁312a至312d振动。

具体地讲，将相位彼此相反的电压施加至压电驱动单元331和332，以使当一个延伸时，另一个收缩。利用此配置，在该对第一横梁312a和312c在移动靠近彼此的方向上振动的情况下，该对第二横梁312b和312d在移动远离彼此的方向上振动，并且在该对第一横梁312a和312c在移动远离彼此的方向上振动的情况下，该对第二横梁312b和312d在移动靠近彼此的方向上振动。这种振动模式将在下文称为框架10的基础振动。

振动器主体301还包括多个第一压电检测器单元351a、351b、351c和351d以及多个第二压电检测器单元371a、371b、371c和371d。

第一压电检测器单元351a至351d(角速度检测器单元)分别设置于四个连接部分313a至313d中，并且各自基于框架310的主表面部分311中的变形量检测围绕垂直于主表面部分311的z轴的角速度。第二压电检测器单元371a至371d设置于摆锤部分321a至321d的相应表面上并且各自基于摆锤部分321a至321d中的每一个在z轴方向上的变形量检测围绕正交于z轴的两个轴(例如，x轴和y轴)的角速度。

第一压电检测器单元351a至351d和第二压电检测器单元371a至371d各自具有类似的配置以及包括下电极层、压电膜和上电极层的层合体，并且具有将相应摆锤部分321a至321d的机械变形转化成电信号的功能。

在此实施例的陀螺仪传感器元件30中，当在处于基础振动的框架310中生成围绕z轴的角速度时，如图19A所示，由角速度产生的科里奥利力F0作用于框架310的每个点。利用此配置，框架310变形，以便在xy平面中扭曲，如图所示。就这一点而言，当通过第一压电检测器单元351a至351d检测框架310在xy平面中的变形量时，可以检测作用于框架310的围绕z轴的角速度的量值和方向。

此外，当围绕x轴的角速度作用于处于基础振动中的框架310时，如图19B中示意性地示出，在摆锤部分321a至321d中的每一个中生成此时处于正交于振动方向的方向上的科里奥利力F1。利用此配置，通过科里奥利力F1使在x轴方向上彼此相邻的一对摆锤部分321a和321d在z轴的正方向上变形，并且其变形量分别通过压电检测器单元371a和371d检测。此外，通过科里奥利力F1使在x轴方向上彼此相邻的另一对摆锤部分321b和321c在z轴的负方向上变形，并且其变形量分别通过压电检测器单元71b和71c检测。

类似地，当围绕y轴的角速度作用于处于基础振动的框架310时，如图19C中示意性地示出，在摆锤部分321a至321d中的每一个中生成此时处于正交于振动方向的方向上的科里奥利力F2。利用此配置，通过科里奥利力F2使在y轴方向上彼此相邻的一对摆锤部分321a和321b在z轴的正方向上变形，并且其变形量分别通过压电检测器单元371a和371d检测。此外，通过科里奥利力F1使在y轴方向上彼此相邻的另一对摆锤部分321c和321d在z轴的负方向上变形，并且其变形量分别通过压电检测器单元371c和371d检测。

应当指出的是，另外在生成围绕处于与x轴和y轴倾斜相交的相应方向上的轴的角速度的情况下，基于与上述原理类似的原理检测角速度。换句话讲，通过与角速度的x方向分量和y方向分量相对应的科里奥利力使摆锤部分321a至321d中的每一个变形，并且相应摆锤部分321a至321d的变形量通过压电检测器单元371a至371d检测。控制器220基于压电检测器单元371a至371d的输出提取围绕x轴的角速度和围绕y轴的角速度中的每一个。利用此配置，可以检测围绕平行于xy平面的任意轴的角速度。

<第三实施例>

图20为示出根据本发明技术的第三实施例的惯性传感器的配置的示意性透视图，并且图21为其示意性纵向剖视图。下文将主要描述不同于第一和第二实施例的那些的配置，并且与第一和第二实施例的那些类似的配置将通过类似的参考符号表示并且其描述将省略或类似地描述。

此实施例的惯性传感器3由包括加速度传感器元件10、陀螺仪传感器元件30和控制器220的封装部件构成。利用此配置，可以配置能够检测加速度和角速度的传感器封装。

如图21所示，惯性传感器3包括封装主体15(支撑件)，其支撑加速度传感器元件10、陀螺仪传感器元件30和控制器220。封装主体15由例如具有大致长方体形状的陶瓷多层布线板构成并且包括容纳加速度传感器元件10的第一容纳部分C1、容纳陀螺仪传感器元件30的第二容纳部分C2、以及容纳控制器220的第三容纳部分C3。

第一容纳部分C1由形成于封装主体15的表面(图19中的上表面)中的第一凹陷部分151限定。加速度传感器元件10通过基部部分115(支撑部分114)接合至第一凹陷部分151的底部表面。加速度传感器元件10通过连接在基部部分115上的继电器端子140与封装主体15上的连接垫片(未示出)之间的键合线W电连接至封装主体15。

第二容纳部分C2由设置于第一凹陷部分151的底部部分中的第二凹陷部分152限定。陀螺仪传感器元件30通过倒装芯片安装方法接合至设置于第二凹陷部分152的底部表面上的连接垫片(未示出)。如上所述，陀螺仪传感器元件30被配置成能够检测分别围绕x轴、y轴和z轴的角速度。

第三容纳部分C3由形成于封装主体15的后表面(图19中的下表面)中的第三凹陷部分153限定。控制器220由半导体封装元件诸如IC芯片、CSP(芯片尺寸封装)或MCM(多芯片模块)构成。控制器220通过倒装芯片安装方法接合至设置于第三凹陷部分153的底部表面上的连接垫片(未示出)。

电连接至电子设备的电路板(控制板)的外部连接端子154设置于封装主体15的后表面上。外部连接端子154电连接至通过封装主体15的内部布线层连接至加速度传感器元件10(键合线W)、陀螺仪传感器元件30和控制器220的上述相应连接垫片。此外，覆盖加速度传感器元件10的覆盖件155接合至封装主体15的表面。

图22为示出加速度传感器元件10与陀螺仪传感器元件30的相对位置关系的平面图。

如图21和22所示，加速度传感器元件10被形成为在平面图中大于陀螺仪传感器元件30，并且被设置成在z轴方向上面对陀螺仪传感器元件30，以使加速度传感器元件10的基部部分115围绕陀螺仪传感器元件30的基部部分315。换句话讲，陀螺仪传感器元件30的支撑部分314的一部分容纳在加速度传感器元件10的支撑部分114的内部空间中，并且因此可以实现封装主体15厚度的减小。

此时，如图22所示，陀螺仪传感器元件30的基部部分315(支撑部分314)被形成为围绕设置于加速度传感器元件10的可移动板120(叶片部分121至124)的后表面上的配重部分125(参见图3)的框架，并且基部部分315的尖端(支撑部分314)面对相应叶片部分121至124和桥接部分13x和13y的外周部分且与其之间具有间隙。当基部部分315被致使面对可移动板120的外周时，可移动板120的过度变形量受到那些对接作用的约束。

基部部分315的尖端与相应叶片部分121至124中的每一个的外周部分之间的间隙没有具体限制并且根据可移动板120的尺寸、质量等适当设定。间隙仅需要具有一定的值，所述值可用于防止桥接部分13x和13y由于由坠落冲击等导致的可移动板120的过度变形量造成的断裂，并且被设定成例如几十微米至几毫米。面对基部部分315的可移动板120的外周部分被假设为包括相应叶片部分121至124的拐角部分的区域，但不限于此。除拐角部分之外的区域可以是可能的。

<第四实施例>

图23为示出根据本发明技术的第四实施例的惯性传感器的配置的示意性透视图。下文将主要描述不同于第一和第二实施例的那些的配置，并且与第一和第二实施例的那些类似的配置将通过类似的参考符号表示并且其描述将省略或类似地描述。

此实施例的惯性传感器4由包括加速度传感器元件40和封装主体15的封装部件构成。此实施例在可移动部分的配置上不同于第一实施例，并且加速度传感器元件40包括具有示意性圆柱形状的可移动体420。可移动体420包括连接至桥接部分13x和13y的主表面部分421、以及形成于主表面部分421的后表面侧上的配重部分425，并且被支撑以便相对于基部部分115可移动。

如在第三实施例中一样，陀螺仪传感器元件30容纳在封装主体15的内部。此外，控制器220可结合在封装主体15中。图24为示出加速度传感器元件40与陀螺仪传感器元件30的相对位置关系的平面图。

如图24所示，加速度传感器元件10包括多个(在此实例中为四个)窗口部分412，所述窗口部分排列在主表面部分421的外周，同时将桥接部分13x和13y夹置在其间。陀螺仪传感器元件30通过那些窗口部分412从加速度传感器元件10的上方部分暴露。因此，在加速度传感器元件10和陀螺仪传感器元件30容纳在封装主体15中的状态中，可通过窗口部分412用激光辐照振动器主体301，以使可以容易地执行振动器主体301的不必要振动的纠正、谐振频率(解谐程度)的调整等。

<第五实施例>

图25至27各自为根据本发明技术的第五实施例的加速度传感器元件的透视图。图25为前表面侧的透视图，图26为后表面侧的透视图，并且图27为主部件的横剖透视图。下文，将主要描述不同于第一实施例的配置，并且与第一实施例类似的配置将通过类似的参考符号表示并且其描述将省略或类似地描述。

如同在第一实施例中一样，此实施例的加速度传感器元件50由SOI(绝缘体上硅)基板构成并且具有层合结构，所述层合结构包括：有源层(硅基板)，其形成主表面部分111；框架形支撑层(硅基板)，其形成支撑部分114；以及接合层116(图27)，其将主表面部分111和支撑部分114接合。框架形基部部分115由主表面部分111的外周部分和支撑部分114构成，并且接合层116由氧化硅膜制成。

加速度传感器元件50包括通过多个桥接部分13x和13y弹性支撑于基部部分115的可移动板520。可移动板520包括各自具有相对于可移动板520的中心对称的形状的多个(在此实例中为四个)叶片部分521、522、523和524(翼部部分)，并且配重部分525一体地设置于其后表面侧。

如在第一实施例中一样，叶片部分521至524中的每一个的平面形状被形成为示意性六边形形状。与此相比，配重部分525被形成为覆盖叶片部分521至524的整个底部表面的示意性四边形形状，并且因此具有从叶片部分521至524中的末端侧中的每一个向外突出的加宽部分525a(参见图26和27)。加宽部分525a面对桥接部分13x和13y且在z轴方向上具有预定间隙。桥接部分13x和13y通过将主表面部分111加工成预定形状而构成，如在叶片部分521至524中的每一个的情况下。因此，预定间隙具有与接合层116的厚度相对应的尺寸，并且其尺寸可根据传感器尺寸等适当地设定，并且被设定为例如几十微米至几毫米。

在此实施例的加速度传感器元件50中，配重部分525包括在叶片部分521至524中的每一个的平面内方向上突出的加宽部分525a，并且因此配重部分525可在可移动板520正下方的有限区域内有效扩大。利用此配置，可以实现灵敏度的增加以及加速度传感器元件50的尺寸和厚度的减小。

此外，由于配重部分525的每个加宽部分525a面对桥接部分13x和13y且具有预定的间隙，可移动板520的运动范围得到适当的保证。此外，当可移动板520因坠落冲击等过度移动时，加宽部分525a在桥接部分13x和13y中的每一个上对接，并且可防止由过度的变形量造成的桥接部分13x和13y的断裂。

应当指出的是，彼此面对的桥接部分13x和13y与配重部分525的加宽部分525a之间的关系可用于从两者的电容的变化中检测可移动板520的运动，即，作用于可移动板520上的加速度。在此情况下，作为构成第二加速度检测器单元的检测元件，可在桥接部分13x、13y和加宽部分525a中的每一个上形成将为反电极的电极图案，或构成以上那些的硅基板自身可用作电极。

<第六实施例>

随后将描述本发明技术的第六实施例。在此实施例中，将描述计算加速度的另一技术，其中采取针对沿其他轴的灵敏度的措施。

图28为示出此实施例的加速度传感器元件60的配置的示意性平面图。下文，将主要描述不同于第一实施例的配置，并且与第一实施例类似的配置将通过类似的参考符号表示并且其描述将省略或类似地描述。

如图所示，此实施例的加速度传感器元件60包括基部部分115、可移动板620(可移动部分)、以及弹性地支撑它们的多个桥接部分13x和13y。在此实施例中，首先，可移动板620的每个叶片部分被形成为在基部部分115的对角线方向上比在第一实施例中更长，并且因此该区域被扩大并且由质量的增加造成的沿其他轴的灵敏度不太可能产生。

接下来，将简单描述沿其他轴的灵敏度的产生原理。

例如，在向x轴施加1G加速度的情况下，x轴方向上的加速度被检测为和检测元件11x1的输出(ax1)与检测元件11x2的输出(ax2)之间的差信号(ax1-ax2)相对应的值(1G)。此时，加速度不作用于y轴方向上，并且因此检测元件11x1和11x2的输出之间的差信号(ax1-ax2)原则上应为0G。

然而，在其上设置有检测元件11y1和11y2的横梁部分131y上在可移动板120与桥接部分13y之间的区域中生成扭转应力，并且通过接收所述应力(拉伸分量或压缩分量)，检测元件11y1和11y2可能输出微小但显著的检测信号(不必要信号)。这变成沿其他轴的灵敏度。

就这一点而言，在此实施例中，使用如图5A所示的振动设备，将用于校正不必要信号的校准值(校正参数)存储于计算机的存储器(例如，加速度运算单元200)中，并且利用该校正参数计算每个检测元件的输出。下文将描述其实例。

如上所述，当在相应的x、y和z轴方向上施加加速度时，检测元件11x1至11y2中的每一个如下输出检测信号。此处，相应轴向方向上的第一加速度检测器单元11(11x1至11y2)的输出通过xa、ya和za表示。

xa＝ax1-ax2…(1)

ya＝ay1-ay2…(2)

za＝ax1+ax2+ay1+ay2…(3)

如果以上表达式(1)至(3)为便利起见被表示为α(x)+β(y)+γ(z)，在施加沿x轴方向的加速度的情况下，理想的是，x轴方向上的输出为真值(系数α为1，并且其他系数β和γ为0)。同时，考虑到根据传感器元件的制造精度在y轴和z轴方向上输出显著信号(β和γ不是0)，β和γ使用上述振动设备或类似物提前测量并且用作计算的校正参数，以通过以下计算方法校正加速度。

xa＝α(x)-β(y)-γ(z)…(4)

ya＝β(y)-α(x)-γ(z)…(5)

za＝γ(z)-α(x)-β(y)…(6)

换句话讲，在此实施例中，当上文提及的表达式(4)至(6)中的每一个右侧的第二项和第三项作为校正项插入上文提及的表达式(1)至(3)中时，采用减去由沿其他轴的灵敏度生成的显著的不必要信号的计算方法。利用此配置，可以有效地减小仅通过桥接部分13x和13y对可移动板620的物理支撑结构的独创性不能充分抑制的多轴灵敏度的微小影响。

应当指出的是，构成第二加速度检测器单元12的检测元件12x1至12y2的检测信号也可通过与上述技术类似的技术校正。

上文已经描述了本发明技术的实施例，但是本发明技术不限于上述实施例并且当然可以进行各种修改。

例如，在上述第一实施例中，提取动态加速度分量和静态加速度分量的加速度检测方法已经被描述为示例性加速度检测方法，但是本发明技术不限于此。例如，从抑制沿其他轴的灵敏度的角度，基于第一加速度检测器单元11的输出，第一加速度检测器单元11的输出可通过第二加速度检测器单元12的输出校正。

此外，在上述实施例中，构成第一加速度检测器单元11的第一检测元件11x1至11y2由压电加速度检测元件构成，并且构成第二加速度检测器单元12的第二检测元件12x1至12y2由非压电(压阻、静电)加速度检测元件构成，但是本发明技术不限于此。所有检测元件可由压电加速度检测元件构成，或所有检测元件可由非压电加速度检测元件构成。

此外，加速度传感器元件10中第二加速度检测器单元(检测元件12x1至12y2)的布置方式不限于上文所述实例中的布置方式。例如，如图29A所示，检测元件12x1至12y2可设置在与第一加速度检测器单元11(检测元件11x1至11y2)的那些相同的位置。在此情况下，检测元件12x1至12y2可设置在检测元件11x1至11y2的下层侧上或可设置在其上层侧上。此外，如图29B所示，检测元件12x1至12y2可设置在桥接部分13x和13y上的设置了检测元件11x1至11y2的相同区域中。

应当指出的是，本发明技术也可具有以下配置。

(1)一种传感器元件，其包括：

具有主表面的基部部分；

通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于所述基部部分可移动的可移动部分；

第一桥接部分，其包括

在平行于所述主表面的第一轴方向上延伸且连接所述基部部分和所述可移动部分的第一横梁，以及

设置于所述第一横梁与所述基部部分之间且支撑所述第一横梁的第一结构件；

第二桥接部分，其包括

在正交于所述第一轴且平行于所述主表面的第二轴方向上延伸且连接所述基部部分和所述可移动部分的第二横梁，以及

设置于所述第二横梁与所述基部部分之间且支撑所述第二横梁的第二结构件；以及

设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上且输出与所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个的变形量相对应的第一检测信号的第一加速度检测器单元。

(2)根据(1)所述的传感器元件，其中

所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个包括

连接至所述可移动部分的第一末端部分，

连接至所述基部部分的第二末端部分，以及

设置于所述第一末端部分与所述第二末端部分之间的接合部分，并且

所述第一结构件和所述第二结构件中的每一个设置于所述基部部分与所述接合部分之间。

(3)根据(2)所述的传感器元件，其中

所述第一结构件和所述第二结构件中的每一个包括不平行于所述第一横梁和所述第二横梁的一对加强横梁。

(4)根据(2)或(3)所述的传感器元件，其中

所述第一加速度检测器单元设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上的所述第一末端部分与所述接合部分之间。

(5)根据(2)至(4)中任一项所述的传感器元件，还包括

设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上且输出与所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个的变形量相对应的第二检测信号的第二加速度检测器单元。

(6)根据(5)所述的传感器元件，其中

所述第二加速度检测器单元设置在所述第二末端部分与所述接合部分之间。

(7)根据(1)至(6)中任一项所述的传感器元件，其中

所述第一加速度检测器单元包括压电加速度检测元件。

(8)根据(5)或(6)所述的传感器元件，其中

所述第二加速度检测器单元包括压电加速度检测元件、压阻加速度检测元件、以及静电加速度检测元件中的任一个。

(9)根据(1)至(8)中任一项所述的传感器元件，其中

所述基部部分具有围绕所述可移动部分的外周的框架形状，

所述可移动部分具有相对于所述基部部分的中心对称的形状，并且

所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个包括彼此面对且所述可移动部分夹置在其间的一对横梁部分。

(10)根据(9)所述的传感器元件，其中

所述可移动部分包括

由所述第一横梁和所述第二横梁支撑的中心部分，

各自具有相对于所述中心部分对称的形状的多个翼部部分，以及

相应地设置于所述多个翼部部分的配重部分。

(11)一种惯性传感器，其包括

加速度传感器元件，其包括

具有第一主表面的第一基部部分，

通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于所述第一基部部分可移动的可移动部分，

第一桥接部分，其包括

在平行于所述第一主表面的第一轴方向上延伸且连接所述第一基部部分和所述可移动部分的第一横梁，以及

设置于所述第一横梁与所述第一基部部分之间且支撑所述第一横梁的第一结构件，

第二桥接部分，其包括

在正交于所述第一轴且平行于所述第一主表面的第二轴方向上延伸且连接所述第一基部部分和所述可移动部分的第二横梁，以及

设置于所述第二横梁与所述第一基部部分之间且支撑所述第二横梁的第二结构件，

设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上且输出与所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个的变形量相对应的第一检测信号的第一加速度检测器单元，以及

支撑件，其包括容纳所述第一基部部分的第一容纳部分。

(12)根据(11)所述的惯性传感器，还包括

能够检测围绕至少一个轴的角速度的陀螺仪传感器元件，其中

所述支撑件还包括容纳所述陀螺仪传感器元件的第二容纳部分。

(13)根据(12)所述的惯性传感器，其中

所述陀螺仪传感器元件包括

第二基部部分，其具有平行于所述第一主表面的第二主表面并且由所述第二容纳部分支撑，

环形框架，其被支撑以便能够相对于所述第二基部部分振动，以及

角速度检测器单元，其基于所述框架在平行于所述第二主表面的平面中的变形量检测围绕第三轴的角速度。

(14)根据(13)所述的惯性传感器，其中

所述支撑件包括

限定所述第一容纳部分的第一凹陷部分，以及

设置于所述第一凹陷部分中且限定所述第二容纳部分的第二凹陷部分，并且

所述加速度传感器元件和所述角速度传感器元件被设置成在所述第三轴方向上彼此面对。

(15)根据(14)所述的惯性传感器，其中

所述第一基部部分围绕所述第二基部部分的外周，并且

所述第二基部部分面对所述桥接部分且与其之间具有间隙。

(16)根据(15)所述的惯性传感器，其中

所述第二基部部分被形成为围绕所述配重部分的外周的框架形状并且面对所述可移动部分的所述外周部分且与其之间具有间隙。

(17)根据(14)或(15)所述的惯性传感器，其中

所述加速度传感器元件还包括窗口部分，其设置于所述可移动部分与所述基部部分之间且在所述第三轴方向上部分暴露所述框架。

(18)根据(11)至(17)中任一项所述的惯性传感器，其中

所述加速度传感器元件还包括第二加速度检测器单元，其设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上且输出与所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个的变形量相对应的第二检测信号，并且

所述第一检测信号具有与作用于所述可移动部分上的加速度相对应的交流电波形，并且

所述第二检测信号具有其中与沿加速度的加速度相对应的交流电分量叠加在直流电分量上的输出波形，并且

所述惯性传感器还包括运算元件，其基于所述第一检测信号和所述第二检测信号从加速度中提取动态加速度分量和静态加速度分量。

(19)根据(18)所述的惯性传感器，其中

所述支撑件还包括容纳所述运算元件的第三容纳部分。

(20)一种电子设备，其包括

传感器元件，其包括：

具有主表面的基部部分，

通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于所述基部部分可移动的可移动部分，

第一桥接部分，其包括

在平行于所述主表面的第一轴方向上延伸且连接所述基部部分和所述可移动部分的第一横梁，以及

设置于所述第一横梁与所述基部部分之间且支撑所述第一横梁的第一结构件，

第二桥接部分，其包括

在正交于所述第一轴且平行于所述主表面的第二轴方向上延伸且连接所述基部部分和所述可移动部分的第二横梁，以及

设置于所述第二横梁与所述基部部分之间且支撑所述第二横梁的第二结构件，以及

设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上且输出与所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个的变形量相对应的第一检测信号的第一加速度检测器单元。

附图标记列表

1至4 惯性传感器

10、40、50、60 加速度传感器元件

11(11x1、11x2、11y1、11y2) 第一加速度检测器单元

12(12x1、12x2、12y1、12y2) 第二加速度检测器单元

13x、13y 桥接部分

15 封装主体

20、220 控制器

21 增益调整电路

24 校正电路

110 元件主体

115、315 基部部分

120、520、620 可移动板

121至124、521至524 叶片部分

125、425 配重部分

131x、131y 横梁部分

132x、132y 结构件

200 加速度运算单元

300 角速度运算单元

412 窗口部分

420 可移动体。

Claims (18)

1.一种传感器元件，其包括：

具有主表面的基部部分；

通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于所述基部部分可移动的可移动部分；

第一桥接部分，其包括

在平行于所述主表面的第一轴方向上延伸且连接所述基部部分和所述可移动部分的第一横梁，以及

设置于所述第一横梁与所述基部部分之间且支撑所述第一横梁的第一结构件，所述第一结构件为不平行于所述第一横梁的一对加强横梁；

第二桥接部分，其包括

在正交于所述第一轴且平行于所述主表面的第二轴方向上延伸且连接所述基部部分和所述可移动部分的第二横梁，以及

设置于所述第二横梁与所述基部部分之间且支撑所述第二横梁的第二结构件，所述第二结构件为不平行于所述第二横梁的一对加强横梁；

设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上且输出与所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个的变形量相对应的第一检测信号的第一加速度检测器单元；以及

设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上且输出与所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个的变形量相对应的第二检测信号的第二加速度检测器单元。

2.根据权利要求1所述的传感器元件，其中

所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个包括

连接至所述可移动部分的第一末端部分，

连接至所述基部部分的第二末端部分，以及

设置于所述第一末端部分与所述第二末端部分之间的接合部分，并且

所述第一结构件和所述第二结构件中的每一个设置于所述基部部分与所述接合部分之间。

3.根据权利要求2所述的传感器元件，其中

所述第一加速度检测器单元设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上的所述第一末端部分与所述接合部分之间。

4.根据权利要求2所述的传感器元件，其中

所述第二加速度检测器单元设置在所述第二末端部分与所述接合部分之间。

5.根据权利要求1所述的传感器元件，其中

所述第一加速度检测器单元包括压电加速度检测元件。

6.根据权利要求1所述的传感器元件，其中

所述第二加速度检测器单元包括压电加速度检测元件、压阻加速度检测元件、以及静电加速度检测元件中的任一个。

7.根据权利要求1所述的传感器元件，其中

所述基部部分具有围绕所述可移动部分的外周的框架形状，

所述可移动部分具有相对于所述基部部分的中心对称的形状，并且

所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个包括彼此面对且所述可移动部分夹置在其间的一对横梁部分。

8.根据权利要求7所述的传感器元件，其中

所述可移动部分包括

由所述第一横梁和所述第二横梁支撑的中心部分，

各自具有相对于所述中心部分对称的形状的多个翼部部分，以及

相应地设置于所述多个翼部部分的配重部分。

9.一种惯性传感器，其包括

加速度传感器元件，其包括

具有第一主表面的第一基部部分，

通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于所述第一基部部分可移动的可移动部分，

第一桥接部分，其包括

在平行于所述第一主表面的第一轴方向上延伸且连接所述第一基部部分和所述可移动部分的第一横梁，以及

设置于所述第一横梁与所述第一基部部分之间且支撑所述第一横梁的第一结构件，所述第一结构件为不平行于所述第一横梁的一对加强横梁，

第二桥接部分，其包括

在正交于所述第一轴且平行于所述第一主表面的第二轴方向上延伸且连接所述第一基部部分和所述可移动部分的第二横梁，以及

设置于所述第二横梁与所述第一基部部分之间且支撑所述第二横梁的第二结构件，所述第二结构件为不平行于所述第二横梁的一对加强横梁，

设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上且输出与所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个的变形量相对应的第一检测信号的第一加速度检测器单元，

设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上且输出与所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个的变形量相对应的第二检测信号的第二加速度检测器单元，以及

支撑件，其包括容纳所述第一基部部分的第一容纳部分。

10.根据权利要求9所述的惯性传感器，还包括

能够检测围绕至少一个轴的角速度的陀螺仪传感器元件，其中

所述支撑件还包括容纳所述陀螺仪传感器元件的第二容纳部分。

11.根据权利要求10所述的惯性传感器，其中

所述陀螺仪传感器元件包括

第二基部部分，其具有平行于所述第一主表面的第二主表面并且由所述第二容纳部分支撑，

环形框架，其被支撑以便能够相对于所述第二基部部分振动，以及

角速度检测器单元，其基于所述框架在平行于所述第二主表面的平面中的变形量检测围绕第三轴的角速度。

12.根据权利要求11所述的惯性传感器，其中

所述支撑件包括

限定所述第一容纳部分的第一凹陷部分，以及

设置于所述第一凹陷部分中且限定所述第二容纳部分的第二凹陷部分，并且

所述加速度传感器元件和所述角速度检测器单元被设置成在所述第三轴方向上彼此面对。

13.根据权利要求12所述的惯性传感器，其中

所述第一基部部分围绕所述第二基部部分的外周，并且

所述第二基部部分面对所述桥接部分且与其之间具有间隙。

14.根据权利要求13所述的惯性传感器，其中

所述可移动部分包括：

由所述第一横梁和所述第二横梁支撑的中心部分，

各自具有相对于所述中心部分对称的形状的多个翼部部分，以及

相应地设置于所述多个翼部部分的配重部分；并且

所述第二基部部分被形成为围绕所述配重部分的外周的框架形状并且面对所述可移动部分的外周部分且与其之间具有间隙。

15.根据权利要求12所述的惯性传感器，其中

所述加速度传感器元件还包括窗口部分，其设置于所述可移动部分与所述基部部分之间且在所述第三轴方向上部分暴露所述框架。

16.根据权利要求9所述的惯性传感器，其中

所述第一检测信号具有与作用于所述可移动部分上的加速度相对应的交流电波形，并且

所述第二检测信号具有其中将与沿所述加速度的加速度相对应的交流电分量叠加在直流电分量上的输出波形，并且

所述惯性传感器还包括运算元件，其基于所述第一检测信号和所述第二检测信号从所述加速度中提取动态加速度分量和静态加速度分量。

17.根据权利要求16所述的惯性传感器，其中

所述支撑件还包括容纳所述运算元件的第三容纳部分。

18.一种电子设备，其包括：

根据权利要求1所述的传感器元件。

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