JP2010014428A - Sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、角速度検出同一軸線上に配置された2つのジャイロセンサを備えたセンサ装置に関する。 The present invention relates to a sensor device including two gyro sensors arranged on the same axis of angular velocity detection.
従来より、加速度あるいは角速度を検出対象物の慣性力として検出する一対の慣性センサを備えた慣性センサユニットが、例えば特許文献1で提案されている。具体的に、特許文献1では、同一方向の慣性力を検出するように配置されると共に、同一軸線上に配置された同一構造の各慣性センサを備えた慣性センサユニットが提案されている。 Conventionally, for example, Patent Literature 1 proposes an inertial sensor unit including a pair of inertial sensors that detect acceleration or angular velocity as an inertial force of a detection target. Specifically, Patent Document 1 proposes an inertial sensor unit that is arranged so as to detect an inertial force in the same direction and includes inertial sensors having the same structure and arranged on the same axis.
このような各慣性センサの配置により、各慣性センサの出力値を加算することで、信号が2倍、ノイズがルート2倍になり、慣性センサユニットの分解能を向上させることができるようになっている。
しかしながら、上記従来の技術では、慣性センサユニットの分解能を向上できるものの、各慣性センサに外部から外乱ノイズが加われば、各慣性センサで外乱ノイズが検出され、該外乱ノイズがルート2倍されて出力に含まれてしまうため、S/N比は変化しない。 However, in the above conventional technique, although the resolution of the inertial sensor unit can be improved, if external disturbance noise is added to each inertial sensor, the disturbance noise is detected by each inertial sensor, and the disturbance noise is doubled by the route and output. Therefore, the S / N ratio does not change.
本発明は、上記点に鑑み、外乱ノイズによる影響を低減することができるセンサ装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the sensor apparatus which can reduce the influence by disturbance noise in view of the said point.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、一方向に延びる軸をx軸とし、該x軸に垂直な軸をy軸とし、x軸およびy軸に垂直な軸をz軸として、x軸の方向に振動する駆動部(15)と、y軸の方向に変位するように駆動部(15)に結合された検出錘(11)と、検出錘(11)に設けられy軸方向に変位する第1可動電極(13)と、第1可動電極(13)に対向配置された第1固定電極(14)とを有し、第1可動電極(13)においてy軸方向にコリオリ力による力の変位が発生したとき、第1可動電極(13)と第1固定電極(14)との間の容量の変化に基づいてz軸まわりの角速度を検出する容量式の第1ジャイロセンサ(10)と、x軸の方向に振動する駆動部(25)と、y軸の方向に変位するように駆動部(25)に結合された検出錘(21)と、検出錘(21)に設けられy軸方向に変位する第2可動電極(23)と、第2可動電極(23)に対向配置された第2固定電極(24)とを有し、第2可動電極(23)においてy軸方向にコリオリ力による力の変位が発生したとき、第2可動電極(23)と第2固定電極(24)との間の容量の変化に基づいてz軸まわりの角速度を検出する容量式の第2ジャイロセンサ(20)とを備え、第1ジャイロセンサ(10)および第2ジャイロセンサ(20)は同一構造をなしており、第1ジャイロセンサ(10)および第2ジャイロセンサ(20)は同一の前記z軸上にそれぞれ配置されており、第1ジャイロセンサ(10)および第2ジャイロセンサ(20)それぞれに角速度が印加されたとき、第1ジャイロセンサ(10)の第1可動電極(13)と第2ジャイロセンサ(20)の第2可動電極(23)とはy軸方向において反対方向に変位することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an axis extending in one direction is an x axis, an axis perpendicular to the x axis is a y axis, and an axis perpendicular to the x axis and the y axis is a z axis. As shown in the figure, a drive unit (15) that vibrates in the x-axis direction, a detection weight (11) coupled to the drive unit (15) so as to be displaced in the y-axis direction, and a detection weight (11) A first movable electrode (13) that is displaced in the axial direction and a first fixed electrode (14) that is disposed to face the first movable electrode (13). In the first movable electrode (13), in the y-axis direction. A capacitive first gyro that detects an angular velocity about the z-axis based on a change in capacitance between the first movable electrode (13) and the first fixed electrode (14) when a displacement of force due to Coriolis force occurs. Sensor (10), drive unit (25) that vibrates in the x-axis direction, and drive to displace in the y-axis direction A detection weight (21) coupled to (25), a second movable electrode (23) disposed on the detection weight (21) and displaced in the y-axis direction, and a second movable electrode (23) disposed opposite to the second movable electrode (23). And when the displacement of the force due to the Coriolis force occurs in the y-axis direction in the second movable electrode (23), the second movable electrode (23) and the second fixed electrode (24) And a capacitive second gyro sensor (20) that detects an angular velocity around the z-axis based on a change in capacitance between the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20). The first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20) are respectively disposed on the same z-axis, and the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20) are respectively provided. When angular velocity is applied First first movable electrode of the gyroscope (10) and (13) and the second second movable electrode of the gyroscope (20) (23), characterized in that the displacement in the opposite direction in the y-axis direction.
これによると、第2ジャイロセンサ(20)で検出される角速度成分は第1ジャイロセンサ(10)にて検出される角速度成分とは逆相で現れる角速度成分であるから、第1ジャイロセンサ(10)および第2ジャイロセンサ(20)の各出力の差動をとることで各出力に含まれたノイズを打ち消すようにすることができる。したがって、センサ装置に外部から加わる外乱ノイズによる影響を低減することができる。 According to this, since the angular velocity component detected by the second gyro sensor (20) is an angular velocity component that appears in a phase opposite to that detected by the first gyro sensor (10), the first gyro sensor (10 ) And the second gyro sensor (20), the noise included in each output can be canceled out. Therefore, it is possible to reduce the influence of disturbance noise applied to the sensor device from the outside.
請求項2に記載の発明では、第1ジャイロセンサ(10)から該第1ジャイロセンサ(10)に外部から加わった加速度信号成分が含まれた出力を入力すると共に、第2ジャイロセンサ(20)から該第2ジャイロセンサ(20)に外部から加わった加速度信号成分が含まれた出力を入力し、各出力に基づいて加速度信号成分を除去する演算を行う演算回路(30)を備えていることを特徴とする。 According to the second aspect of the present invention, the first gyro sensor (10) inputs an output including an acceleration signal component applied from the outside to the first gyro sensor (10), and the second gyro sensor (20). The second gyro sensor (20) is provided with an arithmetic circuit (30) for inputting an output including an acceleration signal component applied from the outside and performing an operation for removing the acceleration signal component based on each output. It is characterized by.
これにより、センサ装置内で第1ジャイロセンサ(10)および第2ジャイロセンサ(20)の各出力から加速度信号成分を除去した角速度成分を取得することができる。 Thereby, the angular velocity component which removed the acceleration signal component from each output of the 1st gyro sensor (10) and the 2nd gyro sensor (20) within a sensor device is acquirable.
請求項3に記載の発明のように、第1ジャイロセンサ(10)と第2ジャイロセンサ(20)とが積層構造をなしているようにすることができる。 As in the third aspect of the present invention, the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20) may have a laminated structure.
請求項4に記載の発明のように、中空部分を有するケース(70)を備え、第1ジャイロセンサ(10)と第2ジャイロセンサ(20)との積層構造が、ケース(70)の内壁面と第1ジャイロセンサ(10)との間、およびケース(70)の内壁面と第2ジャイロセンサ(20)との間にそれぞれ配置された防振部材(80)によりケース(70)の中空部分に収納されるようにすることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, a case (70) having a hollow portion is provided, and the laminated structure of the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20) has an inner wall surface of the case (70). And the first gyro sensor (10) and the hollow portion of the case (70) by the vibration isolating member (80) disposed between the inner wall surface of the case (70) and the second gyro sensor (20). It can be made to be stored in.
請求項5に記載の発明のように、第1ジャイロセンサ(10)および第2ジャイロセンサ(20)が実装される基板(40)を備え、第1ジャイロセンサ(10)と第2ジャイロセンサ(20)とで基板(40)が挟み込まれた構造をなしているようにすることができる。 According to a fifth aspect of the present invention, the apparatus includes a substrate (40) on which the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20) are mounted, and the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor ( 20) and the substrate (40) may be sandwiched.
請求項6に記載の発明のように、第1ジャイロセンサ(10)と第2ジャイロセンサ(20)とで板部材(41)を挟み込んだ構造をなしているようにすることができる。 As in the sixth aspect of the invention, the plate member (41) may be sandwiched between the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20).
請求項7に記載の発明のように、第1ジャイロセンサ(10)および第2ジャイロセンサ(20)は、一つのパッケージ(90)内に備えられたものとすることができる。 As in the seventh aspect of the invention, the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20) may be provided in one package (90).
請求項8に記載の発明のように、中空部分を有するケース(71)を備え、第1ジャイロセンサ(10)は第1基板(42)に実装され、第2ジャイロセンサ(20)は第2基板(43)に実装されており、第1基板(42)および第2基板(43)は、ケース(71)の中空部分に収納されているようにすることができる。 As in the eighth aspect of the invention, a case (71) having a hollow portion is provided, the first gyro sensor (10) is mounted on the first substrate (42), and the second gyro sensor (20) is the second. It is mounted on the substrate (43), and the first substrate (42) and the second substrate (43) can be accommodated in the hollow part of the case (71).
請求項9に記載の発明のように、第2ジャイロセンサ(20)のうち第2可動電極(23)が設けられた面にスペーサ(91)が配置され、スペーサ(91)の上に第1ジャイロセンサ(10)のうち第1可動電極(13)が設けられた面とは反対側の面が配置され、さらに第1ジャイロセンサ(10)のうち第1可動電極(13)が設けられた面にキャップ(92)が設けられた積層構造とすることもできる。 As in the ninth aspect of the invention, the spacer (91) is disposed on the surface of the second gyro sensor (20) on which the second movable electrode (23) is provided, and the first gyro sensor (20) has the first on the spacer (91). The surface of the gyro sensor (10) opposite to the surface on which the first movable electrode (13) is provided is disposed, and the first movable electrode (13) of the first gyro sensor (10) is further provided. A laminated structure in which a cap (92) is provided on the surface may be employed.
請求項10に記載の発明のように、第1ジャイロセンサ(10)のうち第1可動電極(13)が設けられた面に第1キャップ(93)が積層され、第2ジャイロセンサ(20)のうち第2可動電極(23)が設けられた面に第2キャップ(94)が積層されており、第2キャップ(94)と第1ジャイロセンサ(10)とで回路チップ(95)が挟み込まれた積層構造とすることもできる。
As in the invention described in
請求項11に記載の発明のように、第1ジャイロセンサ(10)および第2ジャイロセンサ(20)は、SOI基板に形成されたものとすることができる。 As in the invention described in claim 11, the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20) can be formed on an SOI substrate.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示されるセンサ装置は、車両に搭載されるものであり、例えば車両の横滑りを検出して横滑り防止のための制御を行うものとして用いられるものである。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The sensor device shown in the present embodiment is mounted on a vehicle, and is used, for example, for detecting a side slip of the vehicle and performing a control for preventing a side slip.
図1は、本実施形態に係るセンサ装置に用いられる第1、第2ジャイロセンサの構成図である。まず、一方向に延びる軸をx軸とし、該x軸に垂直な軸をy軸とし、前記x軸および前記y軸に垂直な軸をz軸とする。 FIG. 1 is a configuration diagram of first and second gyro sensors used in the sensor device according to the present embodiment. First, an axis extending in one direction is an x axis, an axis perpendicular to the x axis is a y axis, and an axis perpendicular to the x axis and the y axis is a z axis.
図1に示されるように、第1ジャイロセンサ10は、検出錘11と、検出電極13、14と、駆動フレーム15と、駆動梁16と、検出梁17と、固定部18とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
具体的には、第1ジャイロセンサ10は、振動子全体を静電気力等である一定周波数・一定振幅で振動させる駆動フレーム15があり、これは固定部18と駆動梁16によってx軸方向へ振動可能に支持されている。
Specifically, the
検出錘11は、検出梁17を介して駆動フレーム15に結合され、y軸方向に変位可能に支持されている。駆動フレーム15を駆動手段(図示せず)により、x軸方向へ振動駆動しているときに、z軸を回転軸とした角速度が印加されると、y軸方向へ振動する速度に比例したコリオリ力が作用する。すなわち、検出可動電極13においてy軸方向にコリオリ力による力の変位が発生する。 The detection weight 11 is coupled to the drive frame 15 via the detection beam 17 and is supported so as to be displaceable in the y-axis direction. When the drive frame 15 is driven to vibrate in the x-axis direction by drive means (not shown), if an angular velocity with the z-axis as the rotation axis is applied, Coriolis proportional to the velocity that vibrates in the y-axis direction is applied. Force acts. That is, the displacement of force due to the Coriolis force occurs in the y-axis direction in the detection movable electrode 13.
検出錘11はy軸方向へ変位可能であるためコリオリ力に応じてy軸方向に変位する。また、検出錘11には検出可動電極13が設けられ、それに対向するように検出固定電極14が備えられている。検出錘11の変位によって検出可動電極13がy軸方向に変位すると、各電極13、14の間の相対距離が変化し、それに伴い静電容量も変化する。その容量の変化を検出することで、コリオリ力によって現れた角速度を検出する。 Since the detection weight 11 can be displaced in the y-axis direction, it is displaced in the y-axis direction according to the Coriolis force. The detection weight 11 is provided with a detection movable electrode 13, and a detection fixed electrode 14 is provided so as to face the detection movable electrode 13. When the detection movable electrode 13 is displaced in the y-axis direction due to the displacement of the detection weight 11, the relative distance between the electrodes 13 and 14 changes, and the capacitance also changes accordingly. By detecting the change in the capacitance, the angular velocity that appears due to the Coriolis force is detected.
しかし、検出錘11は、コリオリ力によるものだけでなく、y軸方向成分を持つ角速度が加わったときでも変位し、容量変化を発生する。 However, the detection weight 11 is displaced not only by the Coriolis force but also when an angular velocity having a y-axis direction component is applied, thereby generating a capacitance change.
第2ジャイロセンサ20は、第1ジャイロセンサ10と同じ構成になっている。すなわち、第1ジャイロセンサ10の検出錘11、検出可動電極13、検出固定電極14、駆動フレーム15、駆動梁16、検出梁17、固定部18に対応した検出錘21、検出可動電極23、検出固定電極24、駆動フレーム25、駆動梁26、検出梁27、固定部28を備えている。
The
そして、第1ジャイロセンサ10および第2ジャイロセンサ20それぞれに角速度が印加されたとき、第1ジャイロセンサ10の第1可動電極13と第2ジャイロセンサ20の第2可動電極23とはy軸方向において反対方向に変位する。
When an angular velocity is applied to each of the
図2は、各ジャイロセンサ10、20の配置の模式図である。この図に示されるように、上記ジャイロセンサ10およびそれと同等のジャイロセンサ20は、それぞれ駆動方向xと検出方向yとが同一方向となるように、またz軸を共通軸とするように配置される。これら2つのジャイロセンサ10、20は駆動フレーム15、25の駆動周波数は同一でかつ逆位相で振動させるものである。
FIG. 2 is a schematic diagram of the arrangement of the
演算回路30は、第1ジャイロセンサ10から該第1ジャイロセンサ10に外部から加わった外乱ノイズとしての加速度信号成分が含まれた出力を入力すると共に、第2ジャイロセンサ20から該第2ジャイロセンサ20に外部から加わった加速度信号成分が含まれた出力を入力し、各出力に基づいて加速度信号成分を除去する演算を行うものである。演算回路30は、図2に示されるプリント基板40に設けられるか、処理チップとされてプリント基板40に実装される。
The
具体的に、演算回路30は、ジャイロセンサ10、20から出力された容量変化の信号の差分を演算する。検出方向と駆動方向とが揃っていて、同一駆動周波数・逆位相で駆動しているため、検出錘11のコリオリ力に起因する変位は逆相で、駆動振動によらない加速度による変位は同相で発生する。すなわち、これらの信号の差分を取ることで、同相成分を除去し、コリオリ力の成分のみを抽出することができる。
Specifically, the
図3は、センサ装置1の全体模式図である。図3に示されるように、図1に示される第1ジャイロセンサ10と第2ジャイロセンサ20とは実際には積層された積層構造をなしている。そして、この積層されたものがプリント基板40に固定されている。なお、プリント基板40は、本発明の基板に相当する。
FIG. 3 is an overall schematic diagram of the sensor device 1. As shown in FIG. 3, the
以上が、本実施形態に係るセンサ装置1の全体構成である。本実施形態では、図3に示されるように積層された各ジャイロセンサ10、20がプリント基板40に実装される場合、プリント基板40の平面に図1に示されるx軸およびy軸が配置され、プリント基板40の平面に垂直にz軸が配置されることとなる。
The above is the overall configuration of the sensor device 1 according to the present embodiment. In the present embodiment, when the
次に、上記センサ装置1において、角速度を検出する作動について説明する。上述のように、各ジャイロセンサ10、20では、コリオリ力に応じて検出錘11、21がそれぞれ変位することで、検出可動電極13、23と検出固定電極14、24との相対距離がそれぞれ変化する。つまり、検出可動電極13、23においてy軸方向にコリオリ力による力の変位がそれぞれ発生する。このとき、第1ジャイロセンサ10の検出可動電極13と第2ジャイロセンサ20の検出可動電極23とはy軸方向において反対方向に変位する。この相対距離の変化に相当する静電容量が各ジャイロセンサ10、20から演算回路30に入力される。
Next, the operation for detecting the angular velocity in the sensor device 1 will be described. As described above, in each of the
そして、各ジャイロセンサ10、20の検出方向と駆動方向とは同一方向であり、同一駆動周波数・逆位相で駆動している。すなわち、各ジャイロセンサ10、20から演算回路30に入力される静電容量の信号は、検出錘11、21のコリオリ力に起因する変位について逆相であり、駆動振動によらない加速度による変位について同相である。
And the detection direction of each
したがって、演算回路30は、各ジャイロセンサ10、20から入力された信号の差分を演算する。これにより、同相成分すなわち駆動振動によらない加速度による変位が除去され、コリオリ力の成分すなわち検出錘11、21のコリオリ力に起因する変位のみが抽出される。このようにして、加速度が除去された角速度成分を得ることができる。
Therefore, the
また、同様の演算により、角速度成分を除去する演算を行うことで、加速度を求めることも可能である。 In addition, the acceleration can be obtained by performing a calculation for removing the angular velocity component by the same calculation.
以上説明したように、第1ジャイロセンサ10および第2ジャイロセンサ20それぞれを同一z軸上に配置している。また、各ジャイロセンサ10、20に角速度がそれぞれ印加されたとき、第1ジャイロセンサ10の検出可動電極13と第2ジャイロセンサ20の検出可動電極23とがy軸方向において反対方向に変位することが特徴となっている。
As described above, each of the
したがって、演算回路30にて第1ジャイロセンサ10および第2ジャイロセンサ20の各出力の差動をとって加速度信号成分を打ち消す演算を行うことができる。このようにして、センサ装置1に外部からの加速度信号成分による影響を低減することができる。
Therefore, the
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、駆動フレーム15が特許請求の範囲の第1駆動部に対応し、駆動フレーム25が特許請求の範囲の第2駆動部に対応する。また、検出可動電極13が特許請求の範囲の第1可動電極に相当し、検出可動電極23が特許請求の範囲の第2可動電極に相当する。 As for the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the drive frame 15 corresponds to the first drive unit of the claims, and the drive frame 25 corresponds to the second drive of the claims. Corresponding to the part. The detection movable electrode 13 corresponds to the first movable electrode in the claims, and the detection movable electrode 23 corresponds to the second movable electrode in the claims.
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記各実施形態では、図2に示されるように、各ジャイロセンサ10、20が積層されていたが、本実施形態では、防振部材を介して該積層構造をケースに収納することが特徴となっている。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, only different parts from the first embodiment will be described. In each of the above embodiments, as shown in FIG. 2, the
図4は、本実施形態において、プリント基板40に各ジャイロセンサ10、20を実装した概略断面図である。この図に示されるように、プリント基板40には中空部分を有するケース70が備えられている。ケース70は、例えば樹脂によって成形されたものであり、図4に示されるように中空部分を持つ筒状のものが好ましい。
FIG. 4 is a schematic sectional view in which the
そして、各ジャイロセンサ10、20の積層構造は、ケース70の内壁面と第1ジャイロセンサ10との間、およびケース70の内壁面と第2ジャイロセンサ20との間にそれぞれ防振部材80が配置されることにより、ケース70の中空部分に収納されている。防振部材80としては、例えばゴム部材が採用される。
The laminated structure of the
以上のように、積層構造を防振部材80によって固定することにより、振動の影響を低減でき、各ジャイロセンサ10、20の検出精度の向上を図ることができる。
As described above, by fixing the laminated structure with the
(第3実施形態)
図5は、本実施形態において、プリント基板40に各ジャイロセンサ10、20を実装した概略断面図である。この図に示されるように、第1ジャイロセンサ10と第2ジャイロセンサ20とでプリント基板40が挟み込まれた構造をなしている。このような配置においても、各ジャイロセンサ10、20を同一軸上に配置することができる。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in which the
(第4実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図6は、本実施形態に係る各ジャイロセンサ10、20の積層構造の断面図である。この図に示されるように、第1ジャイロセンサ10と第2ジャイロセンサ20とで板部材41が挟み込まれた積層構造をなしている。このような板部材41として、例えば防振部材を用いることができる。これにより、各ジャイロセンサ10、20における振動の影響をさらに低減することが可能となる。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, only different parts from the first embodiment will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view of the laminated structure of the
なお、図6に示される積層構造は、図3に示されるようにしてプリント基板40に実装することができる。
The laminated structure shown in FIG. 6 can be mounted on the printed
(第5実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図7は、各ジャイロセンサ10、20を一つのパッケージ化したものの斜視図である。各ジャイロセンサ10、20は、図7に示される一つのパッケージ90内に備えられている。このようなパッケージ90は、図2に示されるようにしてプリント基板40に実装されることとなる。
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, only different parts from the first embodiment will be described. FIG. 7 is a perspective view of the
以上のように、各ジャイロセンサ10、20をパッケージ90に備えることで、各ジャイロセンサ10、20の取り扱いを容易にすることができる。
As described above, by providing the
(第6実施形態)
図8は、本実施形態におけるセンサ装置1の概略断面図である。この図に示されるように、第1ジャイロセンサ10は第1基板42に実装され、第2ジャイロセンサ20は第2基板43に実装されている。そして、第1基板42および第2基板43は、中空部分を有するケース71の中空部分に配置されている。
(Sixth embodiment)
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the sensor device 1 in the present embodiment. As shown in this figure, the
このように、各ジャイロセンサ10、20を別々の基板に実装することができる。また、このような構造であったとしても、各ジャイロセンサ10、20が同一軸上に配置されるようにすることができる。
Thus, each
(第7実施形態)
図9は、本実施形態における各ジャイロセンサ10、20の積層構造の断面図である。この図に示されるように、第2ジャイロセンサ20のうち第2可動電極23等が設けられた面にスペーサ91が配置されている。また、スペーサ91の上に第1ジャイロセンサ10のうち第1可動電極13等が設けられた面とは反対側の面が配置されている。これにより、第1ジャイロセンサ10が第2ジャイロセンサ20のキャップとしての役割を果たす。また、第1ジャイロセンサ10のうち第1可動電極13等が設けられた面にキャップ92が設けられている。このような積層構造が基板40に設置されている。
(Seventh embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view of the laminated structure of the
スペーサ91は、環状のものでも良いし、非環状のものでも構わない。スペーサ91の材質としては、上記第2実施形態で示された防振部材80等を採用することができる。また、キャップ92として、例えば半導体基板の一面がエッチングされたものが用いられる。
The
以上のように、各ジャイロセンサ10、20にスペーサ91およびキャップ92を設けることで、各ジャイロセンサ10、20を積層構造とすることができる。
As described above, by providing the
(第8実施形態)
図10は、本実施形態における各ジャイロセンサ10、20の積層構造の断面図である。この図に示されるように、各ジャイロセンサ10、20は、センシング部が第1、第2キャップ93、94でそれぞれ覆われた構造をなしている。そして、各ジャイロセンサ10、20が回路チップ95を挟み込んだ積層構造が形成されている。
(Eighth embodiment)
FIG. 10 is a cross-sectional view of a stacked structure of the
具体的には、第1ジャイロセンサ10のうち第1可動電極13等が設けられた面に第1キャップ93が積層され、第2ジャイロセンサ20のうち第2可動電極23等が設けられた面に第2キャップ94が積層されている。そして、第2キャップ94の上に回路チップ95が配置され、この回路チップ95の上に第1ジャイロセンサ10が配置されている。すなわち、第2キャップ94と第1ジャイロセンサ10とで回路チップ95が挟み込まれた構造が形成されている。そして、この積層構造が基板40に設置されている。
Specifically, the surface of the
回路チップ95は、各ジャイロセンサ10、20から入力される信号を処理する回路等が設けられたものである。回路チップ95には、例えば、演算回路30が設けられていても良い。
The
以上のように、各ジャイロセンサ10、20に各キャップ93、94を設けたもので、回路チップ95を挟み込んだ積層構造とすることもできる。
As described above, each of the
(他の実施形態)
第1実施形態では、センサ装置1に演算回路30が備えられ、加速度が除去された角速度成分が外部に出力されていたが、センサ装置1に演算回路30が備えられていなくても良い。すなわち、センサ装置1からは各ジャイロセンサ10、20の出力A、Bが出力されるのみの構成になっていても良く、センサ装置1の外部に設けられた演算回路30にて加速度を除去する演算を行うようにすれば良い。
(Other embodiments)
In the first embodiment, the sensor device 1 includes the
上記各実施形態では、各ジャイロセンサ10、20は半導体基板に形成されたものであるが、各ジャイロセンサ10、20はSOI基板に形成されたものでも良い。これによると、センシング部が形成されていない半導体層を貼り合わせるようにすることができる。
In each of the above embodiments, each
上記各実施形態では、2つのジャイロセンサ10、20を用いたセンサ装置1について説明したが、センサ装置1に3つ以上のジャイロセンサを用いても良い。例えば、検出振動方向を90°の倍数の位置に配置することで検出精度を向上させることができる。
In each of the above embodiments, the sensor device 1 using the two
10 第1ジャイロセンサ
13 検出可動電極
14 検出固定電極
20 第2ジャイロセンサ
22 検出可動電極
24 検出固定電極
30 演算回路
40 プリント基板
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記x軸の方向に振動する第2駆動部(25)と、前記y軸の方向に変位するように前記第2駆動部(25)に結合された第2検出錘(21)と、前記第2検出錘(21)に設けられ前記y軸方向に変位する第2可動電極(23)と、前記第2可動電極(23)に対向配置された第2固定電極(24)とを有し、前記第2可動電極(23)において前記y軸方向にコリオリ力による力の変位が発生したとき、前記第2可動電極(23)と前記第2固定電極(24)との間の容量の変化に基づいて前記z軸まわりの角速度を検出する容量式の第2ジャイロセンサ(20)とを備え、
前記第1ジャイロセンサ(10)および前記第2ジャイロセンサ(20)は同一構造をなしており、前記第1ジャイロセンサ(10)および前記第2ジャイロセンサ(20)は同一の前記z軸上にそれぞれ配置されており、
前記第1ジャイロセンサ(10)および前記第2ジャイロセンサ(20)それぞれに角速度が印加されたとき、前記第1ジャイロセンサ(10)の第1可動電極(13)と前記第2ジャイロセンサ(20)の第2可動電極(23)とは前記y軸方向において反対方向に変位することを特徴とするセンサ装置。 A first drive unit that vibrates in the direction of the x-axis with an axis extending in one direction as an x-axis, an axis perpendicular to the x-axis as a y-axis, and an axis perpendicular to the x-axis and the y-axis as a z-axis (15), a first detection weight (11) coupled to the first drive unit (15) so as to be displaced in the direction of the y-axis, and the y-axis provided to the first detection weight (11) A first movable electrode (13) that is displaced in a direction, and a first fixed electrode (14) disposed opposite to the first movable electrode (13), wherein the first movable electrode (13) includes the y-axis. A capacitance for detecting an angular velocity around the z-axis based on a change in capacitance between the first movable electrode (13) and the first fixed electrode (14) when a displacement of force due to Coriolis force occurs in the direction. A first gyro sensor (10) of the formula,
A second drive unit (25) that vibrates in the x-axis direction; a second detection weight (21) coupled to the second drive unit (25) so as to be displaced in the y-axis direction; 2 has a second movable electrode (23) that is provided on the detection weight (21) and is displaced in the y-axis direction, and a second fixed electrode (24) that is disposed to face the second movable electrode (23), When a displacement of force due to Coriolis force occurs in the y-axis direction in the second movable electrode (23), a change in capacitance between the second movable electrode (23) and the second fixed electrode (24) occurs. A capacitive second gyro sensor (20) that detects an angular velocity about the z-axis based on the second gyro sensor (20),
The first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20) have the same structure, and the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20) are on the same z-axis. Each is arranged,
When an angular velocity is applied to each of the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20), the first movable electrode (13) of the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20 The second movable electrode (23) is displaced in the opposite direction in the y-axis direction.
前記第1ジャイロセンサ(10)と前記第2ジャイロセンサ(20)との積層構造は、前記ケース(70)の内壁面と前記第1ジャイロセンサ(10)との間、および前記ケース(70)の内壁面と前記第2ジャイロセンサ(20)との間にそれぞれ配置された防振部材(80)により前記ケース(70)の中空部分に収納されていることを特徴とする請求項3に記載のセンサ装置。 A case (70) having a hollow portion;
The laminated structure of the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20) is formed between the inner wall surface of the case (70) and the first gyro sensor (10), and the case (70). The said case (70) is accommodated in the hollow part of the said case (70) by the anti-vibration member (80) each arrange | positioned between the inner wall surface and said 2nd gyro sensor (20). Sensor device.
前記第1ジャイロセンサ(10)と前記第2ジャイロセンサ(20)とで前記基板(40)が挟み込まれた構造をなしていることを特徴とする請求項1または2に記載のセンサ装置。 A board (40) on which the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20) are mounted;
The sensor device according to claim 1 or 2, wherein the substrate (40) is sandwiched between the first gyro sensor (10) and the second gyro sensor (20).
前記第1ジャイロセンサ(10)は第1基板(42)に実装され、前記第2ジャイロセンサ(20)は第2基板(43)に実装されており、
前記第1基板(42)および前記第2基板(43)は、前記ケース(71)の中空部分に収納されていることを特徴とする請求項1または2に記載のセンサ装置。 A case (71) having a hollow portion;
The first gyro sensor (10) is mounted on a first substrate (42), and the second gyro sensor (20) is mounted on a second substrate (43),
The sensor device according to claim 1 or 2, wherein the first substrate (42) and the second substrate (43) are accommodated in a hollow portion of the case (71).
前記第2キャップ(94)と前記第1ジャイロセンサ(10)とで回路チップ(95)が挟み込まれた積層構造をなしていることを特徴とする請求項1または2に記載のセンサ装置。 A first cap (93) is stacked on a surface of the first gyro sensor (10) on which the first movable electrode (13) is provided, and the second movable electrode ( 23) is laminated on the surface provided with 23),
The sensor device according to claim 1, wherein the second cap (94) and the first gyro sensor (10) form a laminated structure in which a circuit chip (95) is sandwiched.
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