JP2019056646A - 物理量センサー、慣性計測装置、測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度を向上させることができる物理量センサーを提供すること、また、かかる物理量センサーを備える慣性計測装置、測位装置、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】基板と、前記基板に固定されている固定部と、駆動振動する駆動部を含むセンサー部と、前記固定部と前記センサー部とを接続し、前記固定部および前記センサー部と一体で構成され、前記固定部から前記センサー部への振動の伝達を低減する支持バネ部と、を備えることを特徴とする物理量センサー。【選択図】図１

Description

本発明は、物理量センサー、慣性計測装置、測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体に関するものである。

角速度等の物理量を検出する物理量センサーとして、例えば、シリコンＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて製造されたセンサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、特許文献１には、コリオリカを使用してヨーレート（絶対的な角速度）を検出するための振動式ジャイロのマイクロマシンの振動子が記載されている。この特許文献１に記載の振動子は、１つの支持体と２つの振動質量体とが設けられており、該支持体と振動質量体とは、可能な限り小さな連結質量体と振動ばねとから成る連結範囲を介して、振動質量体が一平面において逆位相的に振動するように、機械的に結合されており、さらに少なくとも１つの懸吊ばねが設けられていて、該懸吊ばねがその一方の端部で支持体と結合されている。ここで、少なくとも１つの懸吊ばねの他方の端部は、連結範囲および両方の振動質量体と結合されており、該懸吊ばねは、振動質量体の振動方向においては柔らかく、かつその他のすべての自由度においては著しく硬く、ヨーレートの回転モーメントを振動質量体に伝達するように、構成されている。

特表平９−５１２１０６号公報

しかし、特許文献１に記載の振動子では、振動質量体がその振動方向（駆動振動の方向）以外の方向で懸吊ばねにより硬く支持されているため、当該方向での外乱振動を受けたとき、その外乱振動に起因した不要振動が発生しやすく、検出すべき角速度を受けていないときの出力（いわゆるゼロ点）が不安定であるという課題がある。

本発明の目的は、検出精度を向上させることができる物理量センサーを提供すること、また、かかる物理量センサーを備える慣性計測装置、測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体を提供することにある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

本適用例の物理量センサーは、基板と、
前記基板に固定されている固定部と、
駆動振動する駆動部を含むセンサー部と、
前記固定部と前記センサー部とを接続し、前記固定部および前記センサー部と一体で構成され、前記固定部から前記センサー部への振動の伝達を低減する少なくとも１つの支持バネ部と、
を備えていることを特徴とする。

このような物理量センサーによれば、支持バネ部が固定部からセンサー部への振動（外乱振動）の伝達を低減するため、駆動部の不要振動を低減し、ゼロ点を安定化することができる。その結果、物理量センサーの検出精度を向上させることができる。

本適用例の物理量センサーでは、前記支持バネ部は、
折り返した形状の第１梁部と、
前記第１梁部に連結され、前記第１梁部とは異なる方向に折り返した形状の第２梁部と、を含むことが好ましい。

これにより、支持バネ部の構成を簡単化しつつ、支持バネ部が固定部からセンサー部への振動（様々な方向の外乱振動）の伝達を好適に低減することができる。

本適用例の物理量センサーでは、前記支持バネ部は、前記基板の厚さ方向成分を有する第３梁部を有していることが好ましい。

これにより、支持バネ部が固定部からセンサー部への振動の伝達を好適に低減することができる。また、センサー部の振動スペースの確保が容易となるという利点もある。

本適用例の物理量センサーでは、前記少なくとも１つの支持バネ部は、前記センサー部の互いに異なる複数の箇所に接続されている複数の前記支持バネ部を含むことが好ましい。
これにより、センサー部を安定的に支持することができる。

本適用例の物理量センサーでは、複数の前記支持バネ部の途中同士を連結している連結部を備えることが好ましい。

これにより、支持バネ部の不要振動を低減し、その不要振動が駆動振動に悪影響を与えるのを低減することができる。

本適用例の物理量センサーでは、前記支持バネ部は、前記駆動部の厚さよりも薄い部分を含むことが好ましい。

これにより、支持バネ部の構成を簡単化しつつ、支持バネ部が固定部からセンサー部への振動（特に厚さ方向の外乱振動）の伝達を好適に低減することができる。

本適用例の物理量センサーでは、前記センサー部および前記支持バネ部からなる振動系の共振周波数をｆｂ［Ｈｚ］、
前記駆動部の駆動振動の周波数をｆｄ［Ｈｚ］としたとき、
ｆｂ≦ｆｄ
を満たしていることが好ましい。

これにより、センサー部および支持バネ部からなる振動系の振動が駆動振動に悪影響を与えるのを低減することができる。

本適用例の物理量センサーでは、前記支持バネ部の共振周波数をｆｃ［Ｈｚ］、
前記駆動部の駆動振動の周波数をｆｄ［Ｈｚ］としたとき、
ｆｃ≦ｆｄ／√２
を満たしていることが好ましい。

これにより、支持バネ部の振動が駆動振動に悪影響を与えるのを低減することができる。

本適用例の物理量センサーでは、前記センサー部および前記支持バネ部からなる振動系の共振周波数は、２０ｋＨｚ以上であることが好ましい。

これにより、センサー部の設計を容易にしつつ、センサー部および支持バネ部からなる振動系の共振周波数を駆動振動の周波数よりも小さくすることができる。

本適用例の物理量センサーでは、前記駆動部は、第１方向に駆動振動し、
前記センサー部は、慣性力により前記第１方向とは異なる第２方向に検出振動する検出部を含むことが好ましい。
これにより、角速度センサーを実現することができる。

本適用例の物理量センサーでは、前記センサー部は、
前記駆動部を支持している駆動バネ部と、
前記検出部を支持している検出バネ部と、
を含み、
前記支持バネ部の前記第１方向でのバネ定数は、前記駆動バネ部および前記検出バネ部のそれぞれの前記第１方向でのバネ定数よりも小さく、
前記支持バネ部の前記第２方向でのバネ定数は、前記駆動バネ部および前記検出バネ部のそれぞれの前記第２方向でのバネ定数よりも小さいことが好ましい。

これにより、支持バネ部が固定部からセンサー部への振動（外乱振動）の伝達を好適に低減することができる。

本適用例の慣性計測装置は、本適用例の物理量センサーと、
前記物理量センサーの動作を制御する制御回路と、を備えていることを特徴とする。

このような慣性計測装置によれば、物理量センサーの高精度な検出結果を用いることで、計測精度を高めることができる。

本適用例の測位装置は、本適用例の慣性計測装置と、
測位用衛星から受信した衛星信号に基づいて測位計算を行う受信機と、
前記慣性計測装置の計測結果および前記受信機の測位計算結果に基づいて、受信点の位置を算出する処理を行う処理部と、を備えることを特徴とする。

このような測位装置によれば、慣性計測装置の高精度な計測結果を用いることで、測位精度を高めることができる。

本適用例の携帯型電子機器は、本適用例の物理量センサーと、
前記物理量センサーが収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、
を含むことを特徴とする。

このような携帯型電子機器によれば、物理量センサーの効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

本適用例の電子機器は、本適用例の物理量センサーを備えていることを特徴とする。

このような電子機器によれば、物理量センサーの高精度な検出結果を用いることで、電子機器の特性（例えば信頼性）を高めることができる。

本適用例の移動体は、本適用例の物理量センサーを備えていることを特徴とする。
このような移動体によれば、物理量センサーの高精度な検出結果を用いることで、移動体の特性（例えば信頼性）を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す平面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す物理量センサーが備える支持バネ部の平面図である。 図３中のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第２実施形態に係る物理量センサーが備える支持バネ部の平面図である。 図５中のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第３実施形態に係る物理量センサーが備える支持バネ部の平面図である。 図７中のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の第４実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す平面図である。 本発明の第５実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す平面図である。 本発明の第６実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す平面図である。 本発明の慣性計測装置の実施形態を示す分解斜視図である。 図１２に示す慣性計測装置が備える基板の斜視図である。 本発明の測位装置の実施形態の概略構成を示すブロック図である。 本発明の電子機器の実施形態（モバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューター）を示す斜視図である。 本発明の電子機器の実施形態（携帯電話機）を示す斜視図である。 本発明の電子機器の実施形態（デジタルスチールカメラ）を示す斜視図である。 本発明の携帯型電子機器の実施形態を示す平面図である。 図１８に示す携帯型電子機器の概略構成を示す機能ブロック図である。 本発明の移動体の実施形態（自動車）を示す斜視図である。

以下、本発明の物理量センサー、慣性計測装置、測位装置、携帯型電子機器、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。

１．物理量センサー
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る物理量センサーの概略構成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、図１に示す物理量センサーが備える支持バネ部の平面図である。図４は、図３中のＢ−Ｂ線断面図である。

なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜用いて説明を行う。また、各図において、これらの軸を矢印で示しており、当該矢印の先端側を「＋」、基端側を「−」とする。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。また、Ｚ軸方向から見た状態を「平面視」と言う。

図１に示す物理量センサー１は、物理量としてＹ軸まわりの角速度ω_Ｙを検出する角速度センサーである。物理量センサー１は、センサー部２と、センサー部２を収納しているパッケージ３と、パッケージ３内でセンサー部２をパッケージ３に対して支持している支持部４と、を備える。以下、物理量センサー１の各部を順次説明する。

（パッケージ）
パッケージ３は、図２に示すように、基板３１と、基板３１に接合された蓋体３２と、を有する。基板３１は、例えばガラスまたはシリコンで構成されており、基板３１の蓋体３２側の面には、凹部３１１が設けられている。凹部３１１の底面には、センサー部２の後述する固定駆動電極２６１ａ等が固定される複数の凸部３１２が設けられている。一方、蓋体３２は、例えばシリコンで構成されており、蓋体３２の基板３１側の面には、凹部３２１が設けられている。

このような基板３１および蓋体３２は、例えば陽極接合により接合されている。そして、基板３１の凹部３１１および蓋体３２の凹部３２１によって、センサー部２および支持部４を収納する内部空間Ｓが形成されている。この内部空間Ｓは、気密空間であり、減圧状態（例えば、５×１０^−２〜５×１０^−４Ｐａ程度）となっている。これにより、角速度の検出精度が向上する。なお、基板３１の蓋体３２側の面には、センサー部２に接続される配線（図示せず）が配置される溝部（図示せず）が内部空間Ｓの内外を跨って形成されている。この溝部によって基板３１と蓋体３２との間に形成される隙間は、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたＣＶＤ法等で形成されたＳｉＯ_２膜（図示せず）によって塞がれている。

（センサー部）
図１に示すように、センサー部２は、平面視で、仮想直線αに対して対称な形状をなしている。なお、仮想直線αは、平面視で、センサー部２の中心Ｃ１を通り、かつ、Ｙ軸に平行な線分（直線）である。

このセンサー部２は、平面視で仮想直線α上に跨って配置されている２つの固定部２８および連結部３０と、平面視で仮想直線αに対して＋Ｘ軸方向側（図１中右側）に配置されている駆動部２１ａ、検出部２２ａ、４つの検出バネ部２３ａ、４つの駆動バネ部２４ａ、４つの中継部２５ａ、２つずつの固定駆動電極２６１ａ、２６２ａ、固定検出電極２７ａ、２つずつのモニター電極２９１ａ、２９２ａ、および連結バネ部２０ａと、平面視で仮想直線αに対して−Ｘ軸方向側（図１中左側）に配置されている駆動部２１ｂ、検出部２２ｂ、４つの検出バネ部２３ｂ、４つの駆動バネ部２４ｂ、４つの中継部２５ｂ、２つずつの固定駆動電極２６１ｂ、２６２ｂ、固定検出電極２７ｂ、２つずつのモニター電極２９１ｂ、２９２ｂ、および連結バネ部２０ｂと、を有している。

これらは、固定検出電極２７ａ、２７ｂを除き、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成される。また、固定検出電極２７ａ、２７ｂは、基板３１上に例えば金、クロム等の金属材料を成膜することで形成される。また、各固定駆動電極２６１ａ、２６２ａ、２６１ｂ、２６２ｂ、各固定部２８、２８および各モニター電極２９１ａ、２９２ａ、２９１ｂ、２９２ｂは、それぞれ、前述した基板３１の凸部３１２の頂面に対して例えば陽極接合により接合されている。

２つの駆動部２１ａ、２１ｂは、Ｘ軸方向に互いに離間して並んで配置されている。駆動部２１ａは、Ｙ軸方向に延びている形状をなしており、駆動部２１ａの＋Ｘ軸方向側および−Ｘ軸方向側のそれぞれには、櫛歯状の２つの電極部２１１ａが設けられている。このような駆動部２１ａの４隅には、４つの駆動バネ部２４ａの一端部が接続されている。各駆動バネ部２４ａの他端部には、中継部２５ａが接続されている。中継部２５ａは、支持部４を介して基板３１に固定されている。

ここで、各駆動バネ部２４ａは、駆動部２１ａのＸ軸方向での振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。また、駆動部２１ａに対して＋Ｘ軸方向側（検出部２２ａとは反対側）には、２つの固定駆動電極２６１ａが配置され、一方、−Ｘ軸方向側（検出部２２ａ側）には、２つの固定駆動電極２６２ａが配置されている。各固定駆動電極２６１ａ、２６２ａは、前述した電極部２１１ａに対応して設けられ、対応する電極部２１１ａに噛み合う櫛歯状をなしている。

前述した駆動部２１ａと同様に、駆動部２１ｂは、Ｙ軸方向に延びている形状をなしており、駆動部２１ｂの＋Ｘ軸方向側および−Ｘ軸方向側のそれぞれには、櫛歯状の２つの電極部２１１ｂが設けられている。このような駆動部２１ｂの４隅には、４つの駆動バネ部２４ｂの一端部が接続されている。各駆動バネ部２４ｂの他端部には、中継部２５ｂが接続されている。中継部２５ｂは、支持部４を介して基板３１に固定されている。

ここで、各駆動バネ部２４ｂは、駆動部２１ｂのＸ軸方向での振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。また、駆動部２１ｂに対して−Ｘ軸方向側（検出部２２ｂとは反対側）には、２つの固定駆動電極２６１ｂが配置され、一方、＋Ｘ軸方向側（検出部２２ｂ側）には、２つの固定駆動電極２６２ｂが配置されている。各固定駆動電極２６１ｂ、２６２ｂは、前述した電極部２１１ｂに対応して設けられ、対応する電極部２１１ｂに噛み合う櫛歯状をなしている。

２つの検出部２２ａ、２２ｂは、前述した２つの駆動部２１ａ、２１ｂ間において、Ｘ軸方向に互いに離間して並んで配置されている。検出部２２ａは、平面視でＹ軸方向を長手方向とする長方形をなしており、検出部２２ａの＋Ｘ軸方向側および−Ｘ軸方向側のそれぞれには、櫛歯状の２つの電極部２２１ａが設けられている。このような検出部２２ａの４隅には、４つの検出バネ部２３ａの一端部が接続されている。４つの検出バネ部２３ａのうち、駆動部２１ａ側の２つの検出バネ部２３ａの他端部は、検出部２２ａ側の２つの中継部２５ａに接続され、反対側の２つの検出バネ部２３ａの他端部は、２つの固定部２８に接続されている。

ここで、各検出バネ部２３ａは、検出部２２ａのＸ軸方向およびＺ軸方向での振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。また、検出部２２ａに対して＋Ｘ軸方向側（駆動部２１ａ側）には、２つのモニター電極２９１ａが配置され、一方、−Ｘ軸方向側（駆動部２１ａとは反対側）には、２つのモニター電極２９２ａが配置されている。各モニター電極２９１ａ、２９２ａは、前述した電極部２２１ａに対応して設けられ、対応する電極部２２１ａに噛み合う櫛歯状をなしている。また、このような検出部２２ａの−Ｚ軸方向側の面に対向するように、基板３１の凹部３１１の底面上には、固定検出電極２７ａが配置されている。

前述した検出部２２ａと同様に、検出部２２ｂは、平面視でＹ軸方向を長手方向とする長方形をなしており、検出部２２ｂの＋Ｘ軸方向側および−Ｘ軸方向側のそれぞれには、櫛歯状の２つの電極部２２１ｂが設けられている。このような検出部２２ｂの４隅には、４つの検出バネ部２３ｂの一端部が接続されている。４つの検出バネ部２３ｂのうち、駆動部２１ｂ側の２つの検出バネ部２３ｂの他端部は、検出部２２ｂ側の２つの中継部２５ｂに接続され、反対側の２つの検出バネ部２３ｂの他端部は、２つの固定部２８に接続されている。

ここで、各検出バネ部２３ｂは、検出部２２ｂのＸ軸方向およびＺ軸方向での振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。また、検出部２２ｂに対して−Ｘ軸方向側（駆動部２１ｂ側）には、２つのモニター電極２９１ｂが配置され、一方、＋Ｘ軸方向側（駆動部２１ｂとは反対側）には、２つのモニター電極２９２ｂが配置されている。各モニター電極２９１ｂ、２９２ｂは、前述した電極部２２１ｂに対応して設けられ、対応する電極部２２１ｂに噛み合う櫛歯状をなしている。また、このような検出部２２ｂの−Ｚ軸方向側の面に対向するように、基板３１の凹部３１１の底面上には、固定検出電極２７ｂが配置されている。

連結バネ部２０ａは、前述した駆動部２１ａと検出部２２ａとを連結している。この連結バネ部２０ａは、駆動部２１ａのＸ軸方向での振動を検出部２２ａに伝達しつつ、検出部２２ａのＺ軸方向での振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。同様に、連結バネ部２０ｂ、前述した駆動部２１ｂと検出部２２ｂとを連結している。この連結バネ部２０ｂは、駆動部２１ｂのＸ軸方向での振動を検出部２２ｂに伝達しつつ、検出部２２ｂのＺ軸方向での振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。

連結部３０は、２つの固定部２８に支持されているとともに、前述した検出部２２ａと検出部２２ｂとを連結している。連結部３０は、検出部２２ａ、２２ｂのＸ軸方向での振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。また、連結部３０は、検出部２２ａ、２２ｂのＺ軸方向での振動を許容するように、２つの固定部２８間を結ぶ線分まわりの捩れを伴って弾性変形可能に構成されている。また、各固定部２８は、前述した基板３１の凹部３１１の底面に設けられた凸部３１２の頂面に接合されている。

以上のようなセンサー部２は、次のようにして角速度ω_Ｙを検出することができる。まず、各固定駆動電極２６１ａ、２６１ｂと駆動部２１ａ、２１ｂとの間に第１交番電圧が印加されるとともに、各固定駆動電極２６２ａ、２６２ｂと駆動部２１ａ、２１ｂとの間に第１交番電圧とは位相の１８０度ずれた第２交番電圧が印加される。これにより、駆動部２１ａと駆動部２１ｂとが互いに逆相でＸ軸方向に振動（駆動振動）する。このとき、この駆動振動は、連結バネ部２０ａ、２０ｂにより検出部２２ａ、２２ｂに伝達される。これにより、検出部２２ａと検出部２２ｂとが互いに逆相でＸ軸方向に振動する。

ここで、連結バネ部２０ａ、２０ｂを適宜設計することで、検出部２２ａ（または検出部２２ｂ）を駆動部２１ａ（または駆動部２１ｂ）に対して同相または逆相で振動させることができる。また、この駆動振動に伴う検出部２２ａ、２２ｂのＸ軸方向での振動により、検出部２２ａとモニター電極２９１ａ、２９２ａとの間および検出部２２ｂとモニター電極２９１ｂ、２９２ｂとの間のそれぞれの距離が変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。したがって、これらの静電容量の変化量に基づいて駆動振動の状態を検出することができる。

前述したような駆動振動の状態で、物理量センサー１に角速度ω_Ｙが加わると、コリオリ力の作用により、検出部２２ａと検出部２２ｂとがＺ軸方向に逆相で振動（検出振動）する。この検出振動により、検出部２２ａと固定検出電極２７ａとの間および検出部２２ｂと固定検出電極２７ｂとの間のそれぞれの距離が変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。したがって、これらの静電容量の変化量に基づいて角速度ω_Ｙを検出することができる。

ここで、検出振動の際、検出部２２ａと固定検出電極２７ａとの間の静電容量、および、検出部２２ｂと固定検出電極２７ｂとの間の静電容量は、一方の静電容量が増加するとき、他方の静電容量が低下する。したがって、これらの静電容量に基づく信号を差動増幅して、検出信号の高精度化を図ることができる。

（支持部）
支持部４は、図１に示すように、平面視で、仮想直線αに対して対称な形状をなしている。そして、支持部４は、前述したパッケージ３の基板３１に固定されている４つの固定部４１ａおよび４つの固定部４１ｂと、４つの固定部４１ａと前述したセンサー部２の４つの中継部２５ａとを接続している４つの支持バネ部４２ａと、４つの固定部４１ｂと前述したセンサー部２の４つの中継部２５ｂとを接続している４つの支持バネ部４２ｂと、を有する。なお、以下では、中継部２５ａ、２５ｂをそれぞれ「中継部２５」、固定部４１ａ、４１ｂをそれぞれ「固定部４１」、支持バネ部４２ａ、４２ｂをそれぞれ「支持バネ部４２」とも言う。

このような支持部４は、前述したセンサー部２の固定検出電極２７ａ、２７ｂを除く部分と一体的に形成されており、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることでセンサー部２の当該部分と一括形成される。

４つの固定部４１ａは、前述した４つの中継部２５ａに対応して配置され、同様に、４つの固定部４１ｂは、４つの中継部２５ｂに対応して配置されている。また、各固定部４１ａ、４１ｂは、前述した基板３１の凹部３１１側の面であって凹部３１１の外側の部分に接合されている。

各支持バネ部４２ａ、４２ｂは、それぞれ、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のいずれの方向にも弾性変形可能に構成されている。これにより、支持バネ部４２ａ、４２ｂは、固定部４１ａ、４１ｂからセンサー部２への振動（外乱振動）の伝達を低減する機能を有する。以下、図３に基づき、支持バネ部４２について詳述する。

支持バネ部４２は、図３に示すように、固定部４１からＸ軸方向に往復しながらＹ軸方向に延びている折り返し部４２１と、折り返し部４２１からＹ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びている折り返し部４２２と、を有する。

折り返し部４２１は、Ｘ軸方向に延びている２つの梁部４２１１、４２１２と、これら梁部４２１１、４２１２の同じ側の一端部同士を接続している梁部４２１３と、を有する。そして、梁部４２１１の他端部が固定部４１に接続され、梁部４２１２の他端部が折り返し部４２２に接続されている。

ここで、各梁部４２１１、４２１２のＸ軸方向での長さは、梁部４２１３のＹ軸方向での長さよりも長い。これにより、固定部４１に加わるＹ軸方向およびＺ軸方向での衝撃を折り返し部４２１で低減することができる。なお、梁部４２１１、４２１３は、屈曲した形状の屈曲部を構成し、同様に、梁部４２１２、４２１３は、屈曲した形状の屈曲部を構成している。

折り返し部４２２は、Ｙ軸方向に延びている２つの梁部４２２１、４２２２と、これら梁部４２２１、４２２２の同じ側の一端部同士を接続している梁部４２２３と、を有する。そして、梁部４２２１の他端部が折り返し部４２１（より具体的には梁部４２１２の他端部）に接続され、梁部４２２２の他端部が中継部２５に接続されている。

ここで、各梁部４２２１、４２２２のＹ軸方向での長さは、梁部４２２３のＸ軸方向での長さよりも長い。これにより、固定部４１に加わるＸ軸方向およびＺ軸方向での衝撃を折り返し部４２２で低減することができる。なお、梁部４２２１、４２２３は、屈曲した形状の屈曲部を構成し、同様に、梁部４２２２、４２２３は、屈曲した形状の屈曲部を構成している。また、梁部４２１２、４２２１も、屈曲した形状の屈曲部を構成している。

本実施形態では、図４に示すように、支持バネ部４２の厚さｔ１が固定部４１の厚さｔ２および中継部２５の厚さ（駆動部２１ａ、２１ｂの厚さｔ３）のそれぞれと等しい。これにより、センサー部２および支持部４の形成が容易となるという利点がある。

以上のような物理量センサー１は、基板３１と、基板３１に固定されている固定部４１（４１ａ、４１ｂ）と、駆動振動する駆動部２１ａ、２１ｂを含むセンサー部２と、固定部４１とセンサー部２（より具体的には中継部２５）とを接続し、固定部４１およびセンサー部２と一体で構成され、固定部４１からセンサー部２への振動の伝達を低減する少なくとも１つ（本実施形態では複数）の支持バネ部４２（４２ａ、４２ｂ）と、を備える。

このような物理量センサー１によれば、支持バネ部４２が固定部４１からセンサー部２への振動（外乱振動）の伝達を低減するため、駆動部２１ａ、２１ｂの不要振動を低減し、ゼロ点を安定化することができる。その結果、物理量センサー１の検出精度を向上させることができる。

ここで、前述したように、駆動部２１ａ、２１ｂは、Ｘ軸方向（第１方向）に駆動振動し、センサー部２は、慣性力（コリオリ力）によりＸ軸方向とは異なるＹ軸方向（第２方向）に検出振動する検出部２２ａ、２２ｂを含む。これにより、角速度センサーである物理量センサー１を実現することができる。

このセンサー部２は、駆動部２１ａ、２１ｂを支持している駆動バネ部２４ａ、２４ｂと、検出部２２ａ、２２ｂを支持している検出バネ部２３ａ、２３ｂと、を含む。ここで、支持バネ部４２のＸ軸方向（第１方向）でのバネ乗数は、駆動バネ部２４ａ、２４ｂおよび検出バネ部２３ａ、２３ｂのそれぞれのＸ軸方向でのバネ乗数よりも小さく、かつ、支持バネ部４２のＹ軸方向（第２方向）でのバネ乗数は、駆動バネ部２４ａ、２４ｂおよび検出バネ部２３ａ、２３ｂのそれぞれのＹ軸方向でのバネ乗数よりも小さいことが好ましい。これにより、支持バネ部４２が固定部４１からセンサー部２への振動（外乱振動）の伝達を好適に低減することができる。

また、支持バネ部４２は、折り返した形状の第１梁部である折り返し部４２１と、折り返し部４２１に連結され、折り返し部４２１とは異なる方向に折り返した形状の第２梁部である折り返し部４２２と、を含む。これにより、支持バネ部４２の構成を簡単化しつつ、支持バネ部４２が固定部４１からセンサー部２への振動（様々な方向の外乱振動）の伝達を好適に低減することができる。

さらに、支持バネ部４２の数は複数である。すなわち、前述した少なくとも１つの支持バネ部４２は、センサー部２の互いに異なる複数の箇所（中継部２５）に接続されている複数の支持バネ部４２を含む。これにより、基板３１に対して複数の支持バネ部４２を介してセンサー部２を安定的に支持することができる。

このような支持バネ部４２の特性を高める観点から、センサー部２（基板３１に固定されている部分を除く）および支持バネ部４２からなる振動系の共振周波数をｆｂ［Ｈｚ］とし、駆動部２１ａ、２１ｂの駆動振動の周波数をｆｄ［Ｈｚ］としたとき、ｆｂ≦ｆｄなる関係を満たすことが好ましい。これにより、センサー部２および支持バネ部４２からなる振動系の振動が駆動振動に悪影響を与えるのを低減することができる。

また、支持バネ部４２の共振周波数をｆｃ［Ｈｚ］とし、駆動部２１ａ、２１ｂの駆動振動の周波数をｆｄ［Ｈｚ］としたとき、ｆｃ≦ｆｄ／√２なる関係を満たすことが好ましい。これにより、支持バネ部４２の振動が駆動振動に悪影響を与えるのを低減することができる。

さらに、センサー部２（基板３１に固定されている部分を除く）および支持バネ部４２からなる振動系の共振周波数は、２０ｋＨｚ以上であることが好ましい。これにより、センサー部２の設計を容易にしつつ、センサー部２および支持バネ部４２からなる振動系の共振周波数ｆｂを駆動振動の周波数ｆｄよりも小さくすることができる。

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーが備える支持バネ部の平面図である。図６は、図５中のＢ−Ｂ線断面図である。

以下、第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図５および図６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。

本実施形態は、支持バネ部の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。

本実施形態の物理量センサー１Ａは、前述した第１実施形態の支持部４に代えて支持部４Ａを有する。支持部４Ａは、図５に示すように、固定部４１と、固定部４１と中継部２５とを接続している支持バネ部４２Ａと、を有する。支持バネ部４２Ａは、厚さが薄くなっていること以外は、前述した第１実施形態の支持バネ部４２と同様に構成されている。

具体的に説明すると、図５に示すように、支持バネ部４２Ａは、固定部４１からＸ軸方向に往復しながらＹ軸方向に延びている折り返し部４２１Ａと、折り返し部４２１ＡからＹ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びている折り返し部４２２Ａと、を有する。

折り返し部４２１Ａは、Ｘ軸方向に延びている２つの梁部４２１４、４２１５と、これら梁部４２１４、４２１５の同じ側の一端部同士を接続している梁部４２１６と、を有する。そして、梁部４２１４の他端部が固定部４１に接続され、梁部４２１５の他端部が折り返し部４２２Ａに接続されている。

折り返し部４２２Ａは、Ｙ軸方向に延びている２つの梁部４２２４、４２２５と、これら梁部４２２４、４２２５の同じ側の一端部同士を接続している梁部４２２６と、を有する。そして、梁部４２２４の他端部が折り返し部４２１Ａ（より具体的には梁部４２１５の他端部）に接続され、梁部４２２５の他端部が中継部２５に接続されている。

本実施形態では、支持部４Ａの＋Ｚ軸方向側の面の一部（固定部４１を除く部分）がエッチング等により除去されて凹没しており、これにより、図６に示すように、支持バネ部４２Ａの厚さｔ１が固定部４１の厚さｔ２および中継部２５の厚さ（駆動部２１ａ、２１ｂの厚さｔ３）のそれぞれよりも薄くなっている。このように、支持バネ部４２Ａは、駆動部２１ａ、２１ｂの厚さｔ３よりも薄い部分を含む。これにより、支持バネ部４２Ａの構成を簡単化しつつ、支持バネ部４２Ａが固定部４１から駆動部２１ａ、２１ｂ（センサー部２）への振動（特に厚さ方向であるＺ軸方向の外乱振動）の伝達を好適に低減することができる。ここで、このような効果を好適に発揮させるため、ｔ１／ｔ２、またはｔ１／ｔ３は、０．２以上０．８以下であることが好ましく、０．３以上０．６以下であることがより好ましい。

なお、図５および図６では、支持バネ部４２Ａの全域にわたって厚さが固定部４１の厚さｔ２および駆動部２１ａ、２１ｂの厚さｔ３のそれぞれよりも薄くなっているが、これに限定されず、支持バネ部４２Ａの一部（例えば、梁部４２１６、４２２６）が固定部４１の厚さｔ２または駆動部２１ａ、２１ｂの厚さｔ３と等しくなっていてもよい。
以上説明したような第２実施形態によっても、検出精度を向上させることができる。

＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーが備える支持バネ部の平面図である。図８は、図７中のＣ−Ｃ線断面図である。

以下、第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図７および図８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。

本実施形態は、支持バネ部の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。

本実施形態の物理量センサー１Ｂは、前述した第１実施形態の支持部４に代えて支持部４Ｂを有する。支持部４Ｂは、図７に示すように、固定部４１と、固定部４１と中継部２５とを接続している支持バネ部４２Ｂと、を有する。支持バネ部４２Ｂは、厚さが薄くなっている部分およびＺ軸方向に延びている部分を有すること以外は、前述した第１実施形態の支持バネ部４２と同様に構成されている。

具体的に説明すると、図７に示すように、支持バネ部４２Ｂは、固定部４１からＸ軸方向に往復しながらＹ軸方向に延びている折り返し部４２１Ａと、折り返し部４２１ＡからＹ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びている折り返し部４２２Ｂと、を有する。

折り返し部４２２Ｂは、Ｙ軸方向に延びている２つの梁部４２２４、４２２５と、これら梁部４２２４、４２２５の同じ側の一端部同士を接続している梁部４２２６、４２２７と、を有する。梁部４２２７は、図８に示すように、Ｚ軸方向に延び、梁部４２２５と梁部４２２６とを接続している。

このように、支持バネ部４２Ｂは、Ｚ軸方向成分（基板３１の厚さ方向成分）を有して延びている部分４２２７（第３梁部）を有する。これにより、支持バネ部４２Ｂが固定部４１から駆動部２１ａ、２１ｂ（センサー部２）への振動の伝達を好適に低減することができる。また、センサー部２の振動スペースの確保が容易となるという利点もある。

このような支持部４Ｂは、駆動部２１ａ、２１ｂ（センサー部２）と一体で構成されている。このような支持部４Ｂは、例えば、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いて形成することができる。
以上説明したような第３実施形態によっても、検出精度を向上させることができる。

＜第４実施形態＞
図９は、本発明の第４実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す平面図である。

以下、第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、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。

本実施形態は、複数の支持バネ部同士を連結する連結部を設けたこと以外は、前述した第１実施形態と同様である。

本実施形態の物理量センサー１Ｃは、図９に示すように、パッケージ３内でセンサー部２をパッケージ３に対して支持している支持部４Ｃを備える。この支持部４Ｃは、前述したパッケージ３の基板３１に固定されている４つの固定部４１ａおよび４つの固定部４１ｂと、４つの固定部４１ａと前述したセンサー部２とを接続している４つの支持バネ部４２ａと、４つの固定部４１ｂと前述したセンサー部２とを接続している４つの支持バネ部４２ｂと、支持バネ部４２ａの途中同士を連結している連結部４３ａおよび２つの連結部４４ａと、支持バネ部４２ｂの途中同士を連結している連結部４３ｂおよび２つの連結部４４ｂと、を有し、これらが一体的に形成されている。

連結部４３ａは、＋Ｘ軸方向側でＹ軸方向に並ぶ２つの支持バネ部４２ａの途中同士を連結している。この連結部４３ａは、棒状をなしており、一方の支持バネ部４２ａの途中（図３に示す梁部４２２３）から他方の支持バネ部４２ａの途中（図３に示す梁部４２２３）に向けてＹ軸方向に延びている。同様に、連結部４３ｂは、−Ｘ軸方向側でＹ軸方向に並ぶ２つの支持バネ部４２ｂの途中同士を連結している。

連結部４４ａは、＋Ｙ軸方向側および−Ｙ軸方向側のそれぞれでＸ軸方向に並ぶ２つの支持バネ部４２ａの途中同士を連結している。この連結部４４ａは、棒状をなしており、一方の支持バネ部４２ａの途中（図３に示す梁部４２１３）から他方の支持バネ部４２ａの途中（図３に示す梁部４２１３）に向けてＸ軸方向に延びている。同様に、連結部４４ｂは、＋Ｙ軸方向側および−Ｙ軸方向側のそれぞれでＸ軸方向に並ぶ２つの支持バネ部４２ｂの途中同士を連結している。

以上のように、物理量センサー１Ｃは、複数の支持バネ部４２ａ、４２ｂの途中同士を連結している連結部４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂを備える。これにより、支持バネ部４２ａ、４２ｂの不要振動を低減し、その不要振動が駆動振動に悪影響を与えるのを低減することができる。
以上説明したような第４実施形態によっても、検出精度を向上させることができる。

＜第５実施形態＞
図１０は、本発明の第５実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す平面図である。

以下、第５実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、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。

本実施形態の物理量センサー１Ｄは、物理量としてＺ軸まわりの角速度ω_Ｚを検出する角速度センサーである。物理量センサー１Ｄは、図１０に示すように、センサー部５と、センサー部５を収納しているパッケージ３と、パッケージ３内でセンサー部５をパッケージ３に対して支持している支持部４Ｄと、を備える。

センサー部５は、平面視で、仮想直線βに対して対称な形状をなしている。なお、仮想直線βは、平面視で、センサー部５の中心Ｃ２を通り、かつ、Ｙ軸に平行な線分（直線）である。

このセンサー部５は、平面視で仮想直線β上に跨って配置されている２つの固定部５８および連結部６０と、平面視で仮想直線βに対して＋Ｘ軸方向側（図１０中右側）に配置されている駆動部５１ａ、検出部５２ａ、４つの検出バネ部５３ａ、４つの駆動バネ部５４ａ、４つの中継部５５ａ、固定駆動電極５６ａ、２つずつの固定検出電極５７１ａ、５７２ａ、２つずつのモニター電極５９１ａ、５９２ａおよび連結バネ部５０ａと、平面視で仮想直線βに対して−Ｘ軸方向側（図１０中左側）に配置されている駆動部５１ｂ、検出部５２ｂ、４つの検出バネ部５３ｂ、４つの駆動バネ部５４ｂ、４つの中継部５５ｂ、固定駆動電極５６ｂ、２つずつの固定検出電極５７１ｂ、５７２ｂ、２つずつのモニター電極５９１ｂ、５９２ｂおよび連結バネ部５０ｂと、を有している。

これらは、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成される。また、各固定駆動電極５６ａ、５６ｂ、各固定検出電極５７１ｂ、５７２ｂ、各固定部５８および各モニター電極５９１ａ、５９２ａ、５９１ｂ、５９２ｂは、それぞれ、パッケージ３の基板３１に対して例えば陽極接合により接合されている。

２つの駆動部５１ａ、５１ｂは、Ｘ軸方向に互いに離間して並んで配置されている。駆動部５１ａは、Ｙ軸方向に延びている形状をなしており、駆動部５１ａの＋Ｘ軸方向側には、櫛歯状の電極部５１１ａが設けられている。このような駆動部５１ａの４隅には、４つの駆動バネ部５４ａの一端部が接続されている。各駆動バネ部５４ａの他端部には、中継部５５ａが接続されている。中継部５５ａは、支持部４Ｄを介して基板３１に固定されている。

ここで、各駆動バネ部５４ａは、駆動部５１ａのＸ軸方向での振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。また、駆動部５１ａに対して＋Ｘ軸方向側には、固定駆動電極５６ａが配置されている。固定駆動電極５６ａは、前述した電極部５１１ａに噛み合う櫛歯状をなしている。

前述した駆動部５１ａと同様に、駆動部５１ｂは、Ｙ軸方向に延びている形状をなしており、駆動部５１ｂの−Ｘ軸方向側には、櫛歯状の電極部５１１ｂが設けられている。このような駆動部５１ｂの４隅には、４つの駆動バネ部５４ｂの一端部が接続されている。各駆動バネ部５４ｂの他端部には、中継部５５ｂが接続されている。中継部５５ｂは、支持部４Ｄを介して基板３１に固定されている。

ここで、各駆動バネ部５４ｂは、駆動部５１ｂのＸ軸方向での振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。また、駆動部５１ｂに対して−Ｘ軸方向側には、固定駆動電極５６ｂが配置されている。固定駆動電極５６ｂは、前述した電極部５１１ｂに噛み合う櫛歯状をなしている。

２つの検出部５２ａ、５２ｂは、前述した２つの駆動部５１ａ、５１ｂ間において、Ｘ軸方向に互いに離間して並んで配置されている。検出部５２ａは、Ｙ軸方向に延びている形状をなしており、検出部５２ａの＋Ｘ軸方向側および−Ｘ軸方向側のそれぞれには、櫛歯状の２つの電極部５２１ａおよび２つの電極部５２２ａが設けられている。また、このような検出部５２ａの４隅には、４つの検出バネ部５３ａの一端部が接続されている。４つの検出バネ部５３ａのうち、駆動部５１ａ側の２つの検出バネ部５３ａの他端部は、検出部５２ａ側の２つの中継部５５ａに接続され、反対側の２つの検出バネ部５３ａの他端部は、２つの固定部５８に接続されている。

ここで、各検出バネ部５３ａは、検出部５２ａのＸ軸方向およびＹ軸方向での振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。また、検出部５２ａに対して＋Ｘ軸方向側には、２つのモニター電極５９１ａが配置され、一方、−Ｘ軸方向側には、２つのモニター電極５９２ａが配置されている。各モニター電極５９１ａ、５９２ａは、前述した電極部５２１ａに対応して設けられ、対応する電極部５２１ａに噛み合う櫛歯状をなしている。また、これらモニター電極５９１ａ、５９２ａに対して＋Ｙ軸方向側には、２つの固定検出電極５７１ａが検出部５２ａを挟むように配置され、一方、−Ｙ軸方向側には、２つの固定検出電極５７２ａが検出部５２ａを挟むように配置されている。各固定検出電極５７１ａ、５７２ａは、前述した電極部５２２ａに対応して設けられ、対応する電極部５２２ａに噛み合う櫛歯状をなしている。

前述した検出部５２ａと同様に、検出部５２ｂは、Ｙ軸方向に延びている形状をなしており、検出部５２ｂの＋Ｘ軸方向側および−Ｘ軸方向側のそれぞれには、櫛歯状の２つの電極部５２１ｂおよび２つの電極部５２２ｂが設けられている。また、このような検出部５２ｂの４隅には、４つの検出バネ部５３ｂの一端部が接続されている。４つの検出バネ部５３ｂのうち、駆動部５１ｂ側の２つの検出バネ部５３ｂの他端部は、検出部５２ｂ側の２つの中継部５５ｂに接続され、反対側の２つの検出バネ部５３ｂの他端部は、２つの固定部５８に接続されている。

ここで、各検出バネ部５３ｂは、検出部５２ｂのＸ軸方向およびＹ軸方向での振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。また、検出部５２ｂに対して−Ｘ軸方向側には、２つのモニター電極５９１ｂが配置され、一方、＋Ｘ軸方向側には、２つのモニター電極５９２ｂが配置されている。各モニター電極５９１ｂ、５９２ｂは、前述した電極部５２１ｂに対応して設けられ、対応する電極部５２１ｂに噛み合う櫛歯状をなしている。また、これらモニター電極５９１ｂ、５９２ｂに対して＋Ｙ軸方向側には、２つの固定検出電極５７１ｂが検出部５２ｂを挟むように配置され、一方、−Ｙ軸方向側には、２つの固定検出電極５７２ｂが検出部５２ｂを挟むように配置されている。各固定検出電極５７１ｂ、５７２ｂは、前述した電極部５２２ｂに対応して設けられ、対応する電極部５２２ｂに噛み合う櫛歯状をなしている。

連結バネ部５０ａは、前述した駆動部５１ａと検出部５２ａとを連結している。この連結バネ部５０ａは、駆動部５１ａのＸ軸方向での振動を検出部５２ａに伝達しつつ、検出部５２ａのＹ軸方向での振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。同様に、連結バネ部５０ｂ、前述した駆動部５１ｂと検出部５２ｂとを連結している。この連結バネ部５０ｂは、駆動部５１ｂのＸ軸方向での振動を検出部５２ｂに伝達しつつ、検出部５２ｂのＹ軸方向での振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。

連結部６０は、２つの固定部５８に支持されているとともに、前述した検出部５２ａと検出部５２ｂとを連結している。連結部６０は、検出部５２ａ、５２ｂのＸ軸方向での振動を許容するように、Ｘ軸方向に弾性変形可能に構成されている。また、連結部６０は、検出部５２ａ、５２ｂのＹ軸方向での振動を許容するように、平面視で中心Ｃ２まわりの捩れを伴って弾性変形可能に構成されている。また、各固定部５８は、基板３１の凹部３１１の底面に設けられた凸部（図示せず）の頂面に接合されている。

以上のようなセンサー部５は、次のようにして角速度ω_Ｚを検出することができる。まず、固定駆動電極５６ａ、５６ｂと駆動部５１ａ、５１ｂとの間に交番電圧が印加される。これにより、駆動部５１ａと駆動部５１ｂとが互いに逆相でＸ軸方向に振動（駆動振動）する。このとき、この駆動振動は、連結バネ部５０ａ、５０ｂにより検出部５２ａ、５２ｂに伝達される。これにより、検出部５２ａと検出部５２ｂとが互いに逆相でＸ軸方向に振動する。

ここで、連結バネ部５０ａ、５０ｂを適宜設計することで、検出部５２ａ（または検出部５２ｂ）を駆動部５１ａ（または駆動部５１ｂ）に対して同相または逆相で振動させることができる。また、この駆動振動に伴う検出部５２ａ、５２ｂのＸ軸方向での振動により、検出部５２ａとモニター電極５９１ａ、５９２ａとの間および検出部５２ｂとモニター電極５９１ｂ、５９２ｂとの間のそれぞれの距離が変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。したがって、これらの静電容量の変化量に基づいて駆動振動の状態を検出することができる。

前述したような駆動振動の状態で、物理量センサー１Ｃに角速度ω_Ｚが加わると、コリオリ力の作用により、検出部５２ａと検出部５２ｂとがＹ軸方向に逆相で振動（検出振動）する。この検出振動により、検出部５２ａと固定検出電極５７１ａ、５７２ａとの間および検出部５２ｂと固定検出電極５７１ｂ、５７２ｂとの間のそれぞれの距離が変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。したがって、これらの静電容量の変化量に基づいて角速度ω_Ｙを検出することができる。

ここで、検出振動の際、検出部５２ａ、５２ｂと固定検出電極５７１ａ、５７２ｂとの間の静電容量、および、検出部５２ａ、５２ｂと固定検出電極５７２ａ、５７１ｂとの間の静電容量は、一方の静電容量が増加するとき、他方の静電容量が低下する。したがって、これらの静電容量に基づく信号を差動増幅して、検出信号の高精度化を図ることができる。

以上のようなセンサー部５の中継部５５ａ、５５ｂは、前述したように、支持部４Ｄを介して基板３１に固定されている。支持部４Ｄは、パッケージ３の基板３１に固定されている４つの固定部４１ａおよび４つの固定部４１ｂと、前述したセンサー部５の４つの中継部５５ａに接続されているフレーム部４５ａと、４つの固定部４１ａとフレーム部４５ａとを接続している４つの支持バネ部４２ａと、前述したセンサー部５の４つの中継部５５ｂに接続されているフレーム部４５ｂと、４つの固定部４１ｂとフレーム部４５ｂとを接続している４つの支持バネ部４２ｂと、を有し、これらが一体的に形成されている。

フレーム部４５ａは、駆動部５１ａおよび固定駆動電極５６ａの＋Ｘ軸方向側、＋Ｙ軸方向側および−Ｙ軸方向側の部分に沿って囲むように形成されている。このようなフレーム部４５ａは、Ｙ軸方向に延びている第１部分と、当該第１部分の両端部から−Ｘ軸方向に延びている２つの第２部分と、を有し、当該各第２部分には、２つの中継部５５ａが接続されている。

同様に、フレーム部４５ｂは、駆動部５１ｂおよび固定駆動電極５６ｂの−Ｘ軸方向側、＋Ｙ軸方向側および−Ｙ軸方向側の部分に沿って囲むように形成されている。このようなフレーム部４５ｂは、Ｙ軸方向に延びている第１部分と、当該第１部分の両端部から＋Ｘ軸方向に延びている２つの第２部分と、を有し、当該各第２部分には、２つの中継部５５ｂが接続されている。

このようなフレーム部４５ａ、４５ｂを設けることで、支持バネ部４２ａ、４２ｂの特性を生かしつつ、センサー部５を支持部４Ｄにより安定的に支持することができる。

以上のように、物理量センサー１Ｄにおいて、駆動部５１ａ、５１ｂは、Ｘ軸方向（第１方向）に駆動振動し、センサー部５は、慣性力（コリオリ力）によりＸ軸方向とは異なるＺ軸方向（第２方向）に検出振動する検出部５２ａ、５２ｂを含む。これにより、角速度センサーである物理量センサー１Ｄを実現することができる。

また、センサー部５は、駆動部５１ａ、５１ｂを支持している駆動バネ部５４ａ、５４ｂと、検出部５２ａ、５２ｂを支持している検出バネ部５３ａ、５３ｂと、を含む。そして、支持バネ部４２のＸ軸方向（第１方向）でのバネ乗数は、駆動バネ部５４ａ、５４ｂおよび検出バネ部５３ａ、５３ｂのそれぞれのＸ軸方向でのバネ乗数よりも小さく、かつ、支持バネ部４２のＺ軸方向（第２方向）でのバネ乗数は、駆動バネ部５４ａ、５４ｂおよび検出バネ部５３ａ、５３ｂのそれぞれのＺ軸方向でのバネ乗数よりも小さいことが好ましい。これにより、支持バネ部４２が固定部４１からセンサー部５への振動（外乱振動）の伝達を好適に低減することができる。
以上説明したような第５実施形態によっても、検出精度を向上させることができる。

＜第６実施形態＞
図１１は、本発明の第６実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す平面図である。

以下、第６実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１１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。

本実施形態は、センサー部の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。

本実施形態の物理量センサー１Ｅは、物理量としてＸ軸まわりの角速度ω_ＸおよびＹ軸まわりの角速度ω_Ｙをそれぞれ検出する角速度センサーである。物理量センサー１Ｅは、図１１に示すように、センサー部７と、センサー部７を収納しているパッケージ３と、パッケージ３内でセンサー部７をパッケージ３に対して支持している支持部４Ｅと、を備える。

センサー部７は、平面視で、仮想直線γに対して対称な形状をなしている。なお、仮想直線γは、平面視で、センサー部７の中心Ｃ３を通り、かつ、Ｙ軸に平行な線分（直線）である。

このセンサー部７は、平面視で仮想直線γ上に跨って配置されている連結部８０と、平面視で仮想直線γに対して＋Ｘ軸方向側（図１１中右側）に配置されている駆動部７１ａ、７１ｃ、４つずつのバネ部７３ａ、７３ｃ、４つずつの中継部７５ａ、７５ｃ、６つずつの固定駆動電極７６１ａ、７６２ａ、７６１ｃ、７６２ｃ、および固定検出電極７７１ａ、７７２ａ、７７１ｃ、７７２ｃと、平面視で仮想直線γに対して−Ｘ軸方向側（図１１中左側）に配置されている駆動部７１ｂ、７１ｄ、４つずつのバネ部７３ｂ、７３ｄ、４つずつの中継部７５ｂ、７５ｄ、６つずつの固定駆動電極７６１ｂ、７６２ｂ、７６１ｄ、７６２ｄ、および固定検出電極７７１ｂ、７７２ｂ、７７１ｄ、７７２ｄと、を有している。

これらは、固定検出電極７７１ａ、７７２ａ、７７１ｃ、７７２ｃ、７７１ｂ、７７２ｂ、７７１ｄ、７７２ｄを除き、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成される。また、固定検出電極７７１ａ、７７２ａ、７７１ｃ、７７２ｃ、７７１ｂ、７７２ｂ、７７１ｄ、７７２ｄは、基板３１上に例えば金、クロム等の金属材料を成膜することで形成される。また、各固定駆動電極７６１ａ、７６２ａ、７６１ｃ、７６２ｃ、７６１ｂ、７６２ｂ、７６１ｄ、７６２ｄは、パッケージ３の基板３１に対して例えば陽極接合により接合されている。

２つの駆動部７１ａ、７１ｂは、Ｘ軸方向に互いに離間して並んで配置されている。同様に、２つの駆動部７１ｃ、７１ｄは、Ｘ軸方向に互いに離間して並んで配置されている。また、駆動部７１ａ、７１ｃは、Ｙ軸方向に互いに離間して並んで配置されている。同様に、駆動部７１ｂ、７１ｄは、Ｙ軸方向に互いに離間して並んで配置されている。

駆動部７１ａは、円環状をなしている外側部７１１ａと、外側部７１１ａの内側に配置されている内側部７１２ａと、外側部７１１ａおよび内側部７１２ａに支持されている６つの櫛歯状の電極部７１３ａ（可動駆動電極）および２つの板状の電極部７１４ａ（可動検出電極）と、を有する。

６つの電極部７１３ａは、外側部７１１ａと内側部７１２ａとの間に、これらの周方向に沿って並んで配置され、外側部７１１ａと内側部７１２ａとを接続している。２つの電極部７１４ａは、内側部７１２ａに対して＋Ｘ軸方向側と−Ｘ軸方向側にそれぞれ配置され、外側部７１１ａと内側部７１２ａとを接続している。このような駆動部７１ａの外周部の４箇所には、４つのバネ部７３ａの一端部が接続されている。各バネ部７３ａの他端部には、中継部７５ａが接続されている。中継部７５ａは、支持部４Ｅを介して基板３１に固定されている。

ここで、各バネ部７３ａは、駆動部７１ａのＹ軸まわりおよびＺ軸まわりの振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。また、駆動部７１ａの外側部７１１ａと内側部７１２ａとの間には、６つの固定駆動電極７６１ａおよび６つの固定駆動電極７６２ａが配置されている。固定駆動電極７６１ａ、７６２ａは、各電極部７１３ａを挟むように配置され、前述した電極部７１３ａに噛み合う櫛歯状をなしている。また、２つの電極部７１４ａの−Ｚ軸方向側の面に対向するように、基板３１の凹部３１１の底面上には、固定検出電極７７１ａ、７７２ａが配置されている。

前述した駆動部７１ａと同様に、駆動部７１ｂは、円環状をなしている外側部７１１ｂと、外側部７１１ｂの内側に配置されている内側部７１２ｂと、外側部７１１ｂおよび内側部７１２ｂに支持されている６つの櫛歯状の電極部７１３ｂ（可動駆動電極）および２つの板状の電極部７１４ｂ（可動検出電極）と、を有する。

６つの電極部７１３ｂは、外側部７１１ｂと内側部７１２ｂとの間に、これらの周方向に沿って並んで配置され、外側部７１１ｂと内側部７１２ｂとを接続している。２つの電極部７１４ｂは、内側部７１２ｂに対して＋Ｘ軸方向側と−Ｘ軸方向側にそれぞれ配置され、外側部７１１ｂと内側部７１２ｂとを接続している。このような駆動部７１ｂの外周部の４箇所には、４つのバネ部７３ｂの一端部が接続されている。各バネ部７３ｂの他端部には、中継部７５ｂが接続されている。中継部７５ｂは、支持部４Ｅを介して基板３１に固定されている。

ここで、各バネ部７３ｂは、駆動部７１ｂのＹ軸まわりおよびＺ軸まわりの振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。また、駆動部７１ｂの外側部７１１ｂと内側部７１２ｂとの間には、６つの固定駆動電極７６１ｂおよび６つの固定駆動電極７６２ｂが配置されている。固定駆動電極７６１ｂ、７６２ｂは、各電極部７１３ｂを挟むように配置され、前述した電極部７１３ｂに噛み合う櫛歯状をなしている。また、２つの電極部７１４ｂの−Ｚ軸方向側の面に対向するように、基板３１の凹部３１１の底面上には、固定検出電極７７１ｂ、７７２ｂが配置されている。

また、駆動部７１ｃ、７１ｄは、それぞれ、Ｚ軸まわりに９０°回転した形状となっていること以外は、前述した駆動部７１ａ、７１ｂと同様である。具体的には、駆動部７１ｃは、円環状をなしている外側部７１１ｃと、外側部７１１ｃの内側に配置されている内側部７１２ｃと、外側部７１１ｃおよび内側部７１２ｃに支持されている６つの櫛歯状の電極部７１３ｃ（可動駆動電極）および２つの板状の電極部７１４ｃ（可動検出電極）と、を有する。

６つの電極部７１３ｃは、外側部７１１ｃと内側部７１２ｃとの間に、これらの周方向に沿って並んで配置され、外側部７１１ｃと内側部７１２ｃとを接続している。２つの電極部７１４ｃは、内側部７１２ｃに対して＋Ｙ軸方向側と−Ｙ軸方向側にそれぞれ配置され、外側部７１１ｃと内側部７１２ｃとを接続している。このような駆動部７１ｃの外周部の４箇所には、４つのバネ部７３ｃの一端部が接続されている。各バネ部７３ｃの他端部には、中継部７５ｃが接続されている。中継部７５ｃは、支持部４Ｅを介して基板３１に固定されている。

ここで、各バネ部７３ｃは、駆動部７１ｃのＸ軸まわりおよびＺ軸まわりの振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。また、駆動部７１ｃの外側部７１１ｃと内側部７１２ｃとの間には、６つの固定駆動電極７６１ｃおよび６つの固定駆動電極７６２ｃが配置されている。固定駆動電極７６１ｃ、７６２ｃは、各電極部７１３ｃを挟むように配置され、前述した電極部７１３ｃに噛み合う櫛歯状をなしている。また、２つの電極部７１４ｃの−Ｚ軸方向側の面に対向するように、基板３１の凹部３１１の底面上には、固定検出電極７７１ｃ、７７２ｃが配置されている。

前述した駆動部７１ｃと同様に、駆動部７１ｄは、円環状をなしている外側部７１１ｄと、外側部７１１ｄの内側に配置されている内側部７１２ｄと、外側部７１１ｄおよび内側部７１２ｄに支持されている６つの櫛歯状の電極部７１３ｄ（可動駆動電極）および２つの板状の電極部７１４ｄ（可動検出電極）と、を有する。

６つの電極部７１３ｄは、外側部７１１ｄと内側部７１２ｄの間に、これらの周方向に沿って並んで配置され、外側部７１１ｄと内側部７１２ｄとを接続している。２つの電極部７１４ｄは、内側部７１２ｄに対して＋Ｙ軸方向側と−Ｙ軸方向側にそれぞれ配置され、外側部７１１ｄと内側部７１２ｄとを接続している。このような駆動部７１ｄの外周部の４箇所には、４つのバネ部７３ｄの一端部が接続されている。各バネ部７３ｄの他端部には、中継部７５ｄが接続されている。中継部７５ｄは、支持部４Ｅを介して基板３１に固定されている。

ここで、各バネ部７３ｄは、駆動部７１ｄのＸ軸まわりおよびＺ軸まわりの振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。また、駆動部７１ｄの外側部７１１ｄと内側部７１２ｄとの間には、６つの固定駆動電極７６１ｄおよび６つの固定駆動電極７６２ｄが配置されている。固定駆動電極７６１ｄ、７６２ｄは、各電極部７１３ｄを挟むように配置され、前述した電極部７１３ｄに噛み合う櫛歯状をなしている。また、２つの電極部７１４ｄの−Ｚ軸方向側の面に対向するように、基板３１の凹部３１１の底面上には、固定検出電極７７１ｄ、７７２ｄが配置されている。

連結部８０は、前述した駆動部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄを連結している。この連結部８０は、駆動部７１ａ、７１ｂのＸ軸まわりおよびＺ軸まわりの振動を許容するとともに、駆動部７１ｃ、７１ｄのＹ軸まわりおよびＺ軸まわりの振動を許容するように弾性変形可能に構成されている。

以上のようなセンサー部７は、次のようにして角速度ω_Ｘ、ω_Ｙを検出することができる。まず、各固定駆動電極７６１ａ、７６１ｂ、７６１ｃ、７６１ｄと駆動部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄとの間に第１交番電圧が印加されるとともに、各固定駆動電極７６２ａ、７６２ｂ、７６２ｃ、７６２ｄと駆動部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄとの間に第１交番電圧とは位相の１８０度ずれた第２交番電圧が印加される。これにより、駆動部７１ａと駆動部７１ｂとが互いに逆相でＺ軸まわりに振動（駆動振動）するとともに、駆動部７１ｃと駆動部７１ｄとが互いに逆相でＺ軸まわりに振動（駆動振動）する。

前述したような駆動振動の状態で、物理量センサー１Ｅに角速度ω_Ｙが加わると、コリオリ力の作用により、駆動部７１ａ、７１ｂがＹ軸まわりに逆相で振動（検出振動）する。この検出振動により、駆動部７１ａの２つの電極部７１４ａと固定検出電極７７１ａ、７７２ａとの間および駆動部７１ｂの２つの電極部７１４ｂと固定検出電極７７１ｂ、７７２ｂとの間のそれぞれの距離が変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。したがって、これらの静電容量の変化量に基づいて角速度ω_Ｙを検出することができる。

また、前述したような駆動振動の状態で、物理量センサー１Ｅに角速度ω_Ｘが加わると、コリオリ力の作用により、駆動部７１ｃ、７１ｄがＸ軸まわりに逆相で振動（検出振動）する。この検出振動により、駆動部７１ｃの２つの電極部７１４ｃと固定検出電極７７１ｃ、７７２ｃとの間および駆動部７１ｄの２つの電極部７１４ｄと固定検出電極７７１ｄ、７７２ｄとの間のそれぞれの距離が変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。したがって、これらの静電容量の変化量に基づいて角速度ω_Ｘを検出することができる。

以上のようなセンサー部７の中継部７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄは、前述したように、支持部４Ｅを介して基板３１に固定されている。支持部４Ｅは、パッケージ３の基板３１に固定されている４つの固定部４１と、前述したセンサー部７の４つの中継部７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄに接続されているフレーム部４６（枠部）と、４つの固定部４１とフレーム部４６とを接続している４つの支持バネ部４２と、を有し、これらが一体的に形成されている。

フレーム部４６は、平面視でセンサー部７の全体を囲むように枠状をなしている。このようなフレーム部４６は、Ｙ軸方向に延びている１対の第１部分と、当該１対の第１部分の両端部に接続され、Ｘ軸方向に延びている１対の第２部分と、を有する。

このようなフレーム部４６を設けることで、支持バネ部４２の特性を生かしつつ、センサー部７を支持部４Ｅにより安定的に支持することができる。
以上説明したような第６実施形態によっても、検出精度を向上させることができる。

２．慣性計測装置
図１２は、本発明の慣性計測装置の実施形態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備える基板の斜視図である。

図１２に示す慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）２０００は、いわゆる６軸モーションセンサーであり、例えば、自動車、ロボット等の移動体（計測対象物）に装着して用いられ、当該移動体の姿勢および挙動（慣性運動量）を検出する。

この慣性計測装置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、を備え、センサーモジュール２３００がアウターケース２１００内に接合部材２２００を介在させた状態で篏合（挿入）されている。

アウターケース２１００は、箱状をなしており、このアウターケース２１００の対角にある２つの角部には、計測対象物に対するネジ止めのためのネジ孔２１１０が設けられている。

センサーモジュール２３００は、インナーケース２３１０と、基板２３２０と、を備え、インナーケース２３１０が基板２３２０を支持した状態で、前述したアウターケース２１００の内部に収納されている。ここで、インナーケース２３１０は、アウターケース２１００に対して、接合部材２２００（例えばゴム製のパッキン）を介して、接着剤等により接合されている。また、インナーケース２３１０は、基板２３２０上に実装される部品の収納空間として機能する凹部２３１１と、基板２３２０上に設けられているコネクター２３３０を外部に露出するための開口部２３１２と、を有する。基板２３２０は、例えば、多層配線基板であり、インナーケース２３１０に対して接着剤等により接合されている。

図１３に示すように、基板２３２０には、コネクター２３３０、角速度センサー２３４０Ｘ、２３４０Ｙ、２３４０Ｚ、加速度センサー２３５０および制御ＩＣ２３６０が実装されている。

コネクター２３３０は、図示しない外部装置に電気的に接続され、当該外部装置と慣性計測装置２０００との間で電力、計測データ等の電気信号の送受信を行うのに用いられる。

角速度センサー２３４０Ｘは、Ｘ軸まわりの角速度を検出し、角速度センサー２３４０Ｙは、Ｙ軸まわりの角速度を検出し、角速度センサー２３４０Ｚは、Ｚ軸まわりの角速度を検出する。ここで、角速度センサー２３４０Ｘ、２３４０Ｙ、２３４０Ｚは、それぞれ、前述した物理量センサー１〜１Ｅのうちのいずれかである。また、加速度センサー２３５０は、例えば、ＭＥＭＳ技術を用いて形成された加速度センサーであり、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向での加速度を検出する。

制御ＩＣ２３６０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、不揮発性メモリーを含む記憶部、Ａ／Ｄコンバーター等を内蔵しており、慣性計測装置２０００の各部を制御する。ここで、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、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、付随するデータ等が記憶されている。

以上のように、慣性計測装置２０００は、物理量センサー１（または１Ａ〜１Ｅ）と、物理量センサー１（または１Ａ〜１Ｅ）の動作を制御する制御回路である制御ＩＣ２３６０と、を備える。このような慣性計測装置２０００によれば、物理量センサー１（または１Ａ〜１Ｅ）の高精度な検出結果を用いることで、計測精度を高めることができる。

３．測位装置
図１４は、本発明の測位装置の実施形態の概略構成を示すブロック図である。

図１４に示す測位装置３０００は、例えば、図示しない移動体に装着して用いられ、当該移動体の測位を行う装置である。当該移動体としては、例えば、自動車、オートバイ、自転車、船、電車、人間等が挙げられる。測位装置３０００を人間に装着する場合、例えば、測位装置３０００を時計型等の携帯情報機器等に組み込めばよい。

この測位装置３０００は、測位用衛星ＮＳからの衛星信号に基づいて測位計算を行う受信機３１００と、角速度および加速度を計測する慣性計測装置３３００と、受信機３１００の測位計算結果および慣性計測装置３３００の計測結果に基づいて受信点の位置を算出する処理を行う処理部３４００と、表示部３５００と、通信部３６００と、を備える。

受信機３１００は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機であり、アンテナ３２００を介して測位用衛星ＮＳ（ＧＰＳ衛星）からの衛星信号を受信し、当該衛星信号に含まれる軌道情報（エフェメリスデータやアルマナックデータ等）および時刻情報（週番号データやＺカウントデータ等）に基づいて測位計算を行う。より具体的には、受信機３１００は、例えば、ＲＦ（Radio Frequency）回路、ベースバンド処理回路等を有して構成され、ＲＦ回路が、アンテナ３２００で受信した衛星信号のダウンコンバート、増幅等を行い、ベースバンド処理部が、ＲＦ回路からの４つ以上の衛星信号に含まれる軌道情報および時刻情報に基づいて測位計算を行い、その測位計算結果（位置情報）を出力する。なお、受信機３１００は、位置情報を、時刻情報、受信状況（測位用衛星ＮＳの捕捉数、衛星信号の強度等）等の各種情報とともに、ＮＭＥＡデータとして出力してもよい。

慣性計測装置３３００は、３軸の各軸まわりの角速度および各軸方向の加速度を検出する装置である。この慣性計測装置３３００は、３軸の各軸まわりの角速度を検出する角速度センサー３３１０と、３軸の各軸方向の角速度を検出する加速度センサー３３２０と、角速度センサー３３１０および加速度センサー３３２０の動作を制御する制御回路３３３０と、を備える。ここで、慣性計測装置３３００は、前述した慣性計測装置２０００と同様に構成されている。そして、慣性計測装置３３００は、３軸の各軸まわりの角速度および各軸方向の加速度を含む慣性情報を計測結果として出力する。

処理部３４００は、受信機３１００から位置情報を取得する位置情報取得部３４１０と、慣性計測装置３３００から慣性情報を取得する慣性情報取得部３４２０と、位置情報取得部３４１０および慣性情報取得部３４２０からの情報を用いて演算を行う演算部３４３０と、を有する。この処理部３４００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーと、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリーと、を含んで構成され、メモリーに記憶されているプログラムをプロセッサーが適宜読み込んで実行することで、位置情報取得部３４１０、慣性情報取得部３４２０および演算部３４３０の各機能を実現する。

位置情報取得部３４１０は、受信機３１００から取得した位置情報（測位計算結果）を所定時間ごとに統計処理（例えば平均値、中央値または最頻値を求める処理）を行い、その結果を出力する。慣性情報取得部３４２０は、慣性計測装置３３００から取得した慣性情報（計測結果）に基づいて測位計算（例えば加速度および角速度を時間で積分する演算）を行い、その結果を出力する。演算部３４３０は、位置情報取得部３４１０および慣性情報取得部３４２０からの位置情報（測位計算結果）に基づいて、受信点の位置を算出し、その算出結果（位置情報）を出力する。これにより、高精度な位置情報を生成することができる。

なお、位置情報取得部３４１０を省略し、前述したような統計処理を行わなくてもよく、この場合、演算部３４３０は、受信機３１００の測位計算結果をそのまま用いて前述した受信点の位置の算出を行えばよい。また、慣性情報取得部３４２０を省略し、慣性計測装置３３００の計測結果に基づく測位計算を行わなくてもよく、この場合、演算部３４３０は、慣性計測装置３３００の計測結果（加速度情報および角速度情報）をそのまま用いて受信機３１００の測位計算結果を補正すればよい。また、受信機３１００の受信状態が悪いとき、演算部３４３０は、慣性計測装置３３００から取得した慣性情報（計測結果）に基づいて測位計算した結果を位置情報として出力してもよい。

表示部３５００は、例えば、液晶パネル等で構成され、演算部３４３０からの位置情報を表示する機能を有する。通信部３６００は、例えば、無線通信または有線通信の通信回路で構成され、演算部３４３０からの位置情報を外部装置（図示せず）に送信する機能を有する。

以上のように、測位装置３０００は、慣性計測装置３３００と、測位用衛星ＮＳから受信した衛星信号に基づいて測位計算を行う受信機３１００と、慣性計測装置３３００の計測結果および受信機３１００の測位計算結果に基づいて、受信点の位置を算出する処理を行う処理部３４００と、を備える。このような測位装置３０００によれば、慣性計測装置３３００の高精度な計測結果を用いることで、測位精度を高めることができる。

４．電子機器
次に、本発明の物理量センサーを備える電子機器について説明する。

図１５は、本発明の電子機器の実施形態（モバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューター）を示す斜視図である。

この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１１０８を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、前述した物理量センサー１〜１Ｅのいずれかを含む慣性計測装置２０００が内蔵されている。

図１６は、本発明の電子機器の実施形態（携帯電話機）を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機１２００は、アンテナ（図示せず）、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、前述した物理量センサー１〜１Ｅのいずれかを含む慣性計測装置２０００が内蔵されている。

図１７は、本発明の電子機器の実施形態（デジタルスチールカメラ）を示す斜視図である。

デジタルスチールカメラ１３００におけるケース１３０２の背面には表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。そして、撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押すと、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、前述した物理量センサー１〜１Ｅのいずれかを含む慣性計測装置２０００が内蔵されており、この慣性計測装置２０００の計測結果は、例えば、手振れ補正に用いられる。

以上のような電子機器は、物理量センサー１〜１Ｅのいずれかを備える。このような電子機器によれば、物理量センサー１〜１Ｅのいずれかの高精度な検出結果を用いることで、電子機器の特性（例えば信頼性）を高めることができる。

なお、本発明の電子機器は、図１５のパーソナルコンピューター、図１６の携帯電話機、図１７のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、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（通信機能付も含む）、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（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、携帯端末用の基地局、フライトシミュレーター等に適用することができる。

５．携帯型電子機器
次に、本発明の携帯型電子機器の実施形態について説明する。

図１８は、本発明の携帯型電子機器の実施形態を示す平面図である。図１９は、図１８に示す携帯型電子機器の概略構成を示す機能ブロック図である。

図１８に示す腕時計型の活動計１４００（アクティブトラッカー）は、本発明の携帯型電子機器を適用したリスト機器である。活動計１４００は、バンド１４０１によってユーザーの手首等の部位（被検体）に装着される。また、活動計１４００は、デジタル表示の表示部１４０２を備えるとともに、無線通信が可能である。上述した本発明に係る物理量センサー１は、加速度を測定するセンサーや角速度を計測するセンサーとして活動計１４００に組込まれている。

活動計１４００は、物理量センサー１が収容されているケース１４０３と、ケース１４０３に収容され、物理量センサー１からの出力データを処理する処理部１４１０と、ケース１４０３に収容されている表示部１４０２と、ケース１４０３の開口部を塞いでいる透光性カバー１４０４と、を備えている。また、透光性カバー１４０４の外側にはベゼル１４０５が設けられている。また、ケース１４０３の側面には複数の操作ボタン１４０６、１４０７が設けられている。

図１９に示すように、物理量センサー１としての加速度センサー１４０８は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の加速度を検出し、検出した３軸加速度の大きさおよび向きに応じた信号（加速度信号）を出力する。また、角速度センサー１４０９は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の角速度を検出し、検出した３軸角速度の大きさおよび向きに応じた信号（角速度信号）を出力する。

表示部１４０２を構成する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）では、種々の検出モードに応じて、例えば、ＧＰＳセンサー１４１１や地磁気センサー１４１２を用いた位置情報、移動量や物理量センサー１に含まれる加速度センサー１４０８や角速度センサー１４０９などを用いた運動量などの運動情報、脈拍センサー１４１３などを用いた脈拍数などの生体情報、もしくは現在時刻などの時刻情報などが表示される。なお、温度センサー１４１４を用いた環境温度を表示することもできる。

通信部１４１５は、ユーザー端末と図示しない情報端末との間の通信を成立させるための各種制御を行う。通信部１４１５は、例えば、Bluetooth（登録商標）（BTLE：Bluetooth Low Energyを含む）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）（Wireless Fidelity）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＮＦＣ（Near field communication）、ＡＮＴ＋（登録商標）等の近距離無線通信規格に対応した送受信機や、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の通信バス規格に対応したコネクターを含んで構成される。

処理部１４１０（プロセッサー）は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により構成される。処理部１４１０は、記憶部１４１６に格納されたプログラムと、操作部１４１７（例えば操作ボタン１４０６、１４０７）から入力された信号とに基づき、各種の処理を実行する。処理部１４１０による処理には、ＧＰＳセンサー１４１１、地磁気センサー１４１２、圧力センサー１４１８、加速度センサー１４０８、角速度センサー１４０９、脈拍センサー１４１３、温度センサー１４１４、計時部１４１９の各出力信号に対するデータ処理、表示部１４０２に画像を表示させる表示処理、音出力部１４２０に音を出力させる音出力処理、通信部１４１５を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー１４２１からの電力を各部へ供給する電力制御処理などが含まれる。
このような活動計１４００では、少なくとも以下のような機能を有することができる。

１．距離：高精度のＧＰＳ機能により計測開始からの合計距離を計測する。
２．ペース：ペース距離計測から、現在の走行ペースを表示する。
３．平均スピード：平均スピード走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。
４．標高：ＧＰＳ機能により、標高を計測し表示する。
５．ストライド：ＧＰＳ電波が届かないトンネル内などでも歩幅を計測し表示する。
６．ピッチ：１分あたりの歩数を計測し表示する。
７．心拍数：脈拍センサーにより心拍数を計測し表示する。
８．勾配：山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。
９．オートラップ：事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計
測を行う。
１０．運動消費カロリー：消費カロリーを表示する。
１１．歩数：運動開始からの歩数の合計を表示する。

このような活動計１４００（携帯型電子機器）は、物理量センサー１と、物理量センサー１が収容されているケース１４０３と、ケース１４０３に収容され、物理量センサー１からの出力データを処理する処理部１４１０と、ケース１４０３に収容されている表示部１４０２と、ケース１４０３の開口部を塞いでいる透光性カバー１４０４と、を含んでいる。そのため、前述した物理量センサー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。

なお、活動計１４００は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、デュアスロンやトライアスロン等マルチスポーツ対応のランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、および衛星測位システム、例えばＧＰＳを搭載したＧＰＳウォッチ、等に広く適用できる。

また、上述では、衛星測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて説明したが、他の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用してもよい。例えば、ＥＧＮＯＳ(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ、ＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）、等の衛星測位システムのうち１又は２以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも１つにＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＥＧＮＯＳ（European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service）等の静止衛星型衛星航法補強システム（ＳＢＡＳ：Satellite-based Augmentation System）を利用してもよい。

６．移動体
次に、本発明の移動体について説明する。

図２０は、本発明の移動体の実施形態（自動車）を示す斜視図である。
自動車１５００には、前述した物理量センサー１〜１Ｅのいずれかを含む慣性計測装置２０００が内蔵されており、例えば、慣性計測装置２０００によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。慣性計測装置２０００の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。

その他、このような姿勢制御は、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプター（ドローンを含む）で利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、慣性計測装置２０００が組み込まれる。

以上のように、移動体である自動車１５００は、物理量センサー１〜１Ｅのいずれかを備える。このような自動車１５００によれば、物理量センサー１〜１Ｅのいずれかの高精度な検出結果を用いることで、自動車１５００の特性（例えば信頼性）を高めることができる。

以上、本発明の物理量センサー、慣性計測装置、測位装置、携帯型電子機器、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、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

１…物理量センサー、１Ａ…物理量センサー、１Ｂ…物理量センサー、１Ｃ…物理量センサー、１Ｄ…物理量センサー、１Ｅ…物理量センサー、２…センサー部、３…パッケージ、４…支持部、４Ａ…支持部、４Ｂ…支持部、４Ｃ…支持部、４Ｄ…支持部、４Ｅ…支持部、５…センサー部、７…センサー部、２０ａ…連結バネ部、２０ｂ…連結バネ部、２１ａ…駆動部、２１ｂ…駆動部、２２ａ…検出部、２２ｂ…検出部、２３ａ…検出バネ部、２３ｂ…検出バネ部、２４ａ…駆動バネ部、２４ｂ…駆動バネ部、２５…中継部、２５ａ…中継部、２５ｂ…中継部、２７ａ…固定検出電極、２７ｂ…固定検出電極、２８…固定部、３０…連結部、３１…基板、３２…蓋体、４１…固定部、４１ａ…固定部、４１ｂ…固定部、４２…支持バネ部、４２Ａ…支持バネ部、４２Ｂ…支持バネ部、４２ａ…支持バネ部、４２ｂ…支持バネ部、４３ａ…連結部、４３ｂ…連結部、４４ａ…連結部、４４ｂ…連結部、４５ａ…フレーム部、４５ｂ…フレーム部、４６…フレーム部、５０ａ…連結バネ部、５０ｂ…連結バネ部、５１ａ…駆動部、５１ｂ…駆動部、５２ａ…検出部、５２ｂ…検出部、５３ａ…検出バネ部、５３ｂ…検出バネ部、５４ａ…駆動バネ部、５４ｂ…駆動バネ部、５５ａ…中継部、５５ｂ…中継部、５６ａ…固定駆動電極、５６ｂ…固定駆動電極、５８…固定部、６０…連結部、７１ａ…駆動部、７１ｂ…駆動部、７１ｃ…駆動部、７１ｄ…駆動部、７３ａ…バネ部、７３ｂ…バネ部、７３ｃ…バネ部、７３ｄ…バネ部、７５ａ…中継部、７５ｂ…中継部、７５ｃ…中継部、７５ｄ…中継部、８０…連結部、２１１ａ…電極部、２１１ｂ…電極部、２２１ａ…電極部、２２１ｂ…電極部、２６１ａ…固定駆動電極、２６１ｂ…固定駆動電極、２６２ａ…固定駆動電極、２６２ｂ…固定駆動電極、２９１ａ…モニター電極、２９１ｂ…モニター電極、２９２ａ…モニター電極、２９２ｂ…モニター電極、３１１…凹部、３１２…凸部、３２１…凹部、４２１…折り返し部、４２１Ａ…折り返し部、４２２…折り返し部、４２２Ａ…折り返し部、４２２Ｂ…折り返し部、５１１ａ…電極部、５１１ｂ…電極部、５２１ａ…電極部、５２１ｂ…電極部、５２２ａ…電極部、５２２ｂ…電極部、５７１ａ…固定検出電極、５７１ｂ…固定検出電極、５７２ａ…固定検出電極、５７２ｂ…固定検出電極、５９１ａ…モニター電極、５９１ｂ…モニター電極、５９２ａ…モニター電極、５９２ｂ…モニター電極、７１１ａ…外側部、７１１ｂ…外側部、７１１ｃ…外側部、７１１ｄ…外側部、７１２ａ…内側部、７１２ｂ…内側部、７１２ｃ…内側部、７１２ｄ…内側部、７１３ａ…電極部、７１３ｂ…電極部、７１３ｃ…電極部、７１３ｄ…電極部、７１４ａ…電極部、７１４ｂ…電極部、７１４ｃ…電極部、７１４ｄ…電極部、７６１ａ…固定駆動電極、７６１ｂ…固定駆動電極、７６１ｃ…固定駆動電極、７６１ｄ…固定駆動電極、７６２ａ…固定駆動電極、７６２ｂ…固定駆動電極、７６２ｃ…固定駆動電極、７６２ｄ…固定駆動電極、７７１ａ…固定検出電極、７７１ｂ…固定検出電極、７７１ｃ…固定検出電極、７７１ｄ…固定検出電極、７７２ａ…固定検出電極、７７２ｂ…固定検出電極、７７２ｃ…固定検出電極、７７２ｄ…固定検出電極、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１１０８…表示部、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１３００…デジタルスチールカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１４００…活動計、１４０１…バンド、１４０２…表示部、１４０３…ケース、１４０４…透光性カバー、１４０５…ベゼル、１４０６、１４０７…操作ボタン、１４０８…加速度センサー、１４０９…角速度センサー、１４１０…処理部、１４１１…ＧＰＳセンサー、１４１２…地磁気センサー、１４１３…脈拍センサー、１４１４…温度センサー、１４１５…通信部、１４１６…記憶部、１４１７…操作部、１４１８…圧力センサー、１４１９…計時部、１４２０…音出力部、１４２１…バッテリー、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…車体姿勢制御装置、１５０３…車輪、２０００…慣性計測装置、２１００…アウターケース、２１１０…ネジ孔、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…開口部、２３２０…基板、２３３０…コネクター、２３４０Ｘ…角速度センサー、２３４０Ｙ…角速度センサー、２３４０Ｚ…角速度センサー、２３５０…加速度センサー、３０００…測位装置、３１００…受信機、３２００…アンテナ、３３００…慣性計測装置、３３１０…角速度センサー、３３２０…加速度センサー、３３３０…制御回路、３４００…処理部、３４１０…位置情報取得部、３４２０…慣性情報取得部、３４３０…演算部、３５００…表示部、３６００…通信部、４２１１…梁部、４２１２…梁部、４２１３…梁部、４２１４…梁部、４２１５…梁部、４２１６…梁部、４２２１…梁部、４２２２…梁部、４２２３…梁部、４２２４…梁部、４２２５…梁部、４２２６…梁部、４２２７…梁部、Ｃ１…中心、Ｃ２…中心、Ｃ３…中心、２３６０…制御ＩＣ、ＮＳ…測位用衛星、Ｓ…内部空間、α…仮想直線、β…仮想直線、γ…仮想直線、ω_Ｘ…角速度、ω_Ｙ…角速度、ω_Ｚ…角速度

Claims (16)

1. 基板と、
   前記基板に固定されている固定部と、
   駆動振動する駆動部を含むセンサー部と、
   前記固定部と前記センサー部とを接続し、前記固定部および前記センサー部と一体で構成され、前記固定部から前記センサー部への振動の伝達を低減する少なくとも１つの支持バネ部と、
   を備えていることを特徴とする物理量センサー。
2. 前記支持バネ部は、
   折り返した形状の第１梁部と、
   前記第１梁部に連結され、前記第１梁部とは異なる方向に折り返した形状の第２梁部と、を含む請求項１に記載の物理量センサー。
3. 前記支持バネ部は、前記基板の厚さ方向成分を有する第３梁部を有している請求項１または２に記載の物理量センサー。
4. 前記少なくとも１つの支持バネ部は、前記センサー部の互いに異なる複数の箇所に接続されている複数の前記支持バネ部を含む請求項１ないし３のいずれか一項に記載の物理量センサー。
5. 複数の前記支持バネ部の途中同士を連結している連結部を備える請求項４に記載の物理量センサー。
6. 前記支持バネ部は、前記駆動部の厚さよりも薄い部分を含む請求項１ないし５のいずれか一項に記載の物理量センサー。
7. 前記センサー部および前記支持バネ部からなる振動系の共振周波数をｆｂ［Ｈｚ］、
   前記駆動部の駆動振動の周波数をｆｄ［Ｈｚ］としたとき、
   ｆｂ≦ｆｄ
   を満たしている請求項１ないし６のいずれか一項に記載の物理量センサー。
8. 前記支持バネ部の共振周波数をｆｃ［Ｈｚ］、
   前記駆動部の駆動振動の周波数をｆｄ［Ｈｚ］としたとき、
   ｆｃ≦ｆｄ／√２
   を満たしている請求項１ないし７のいずれか一項に記載の物理量センサー。
9. 前記センサー部および前記支持バネ部からなる振動系の共振周波数は、２０ｋＨｚ以上である請求項１ないし８のいずれか一項に記載の物理量センサー。
10. 前記駆動部は、第１方向に駆動振動し、
    前記センサー部は、慣性力により前記第１方向とは異なる第２方向に検出振動する検出部を含む請求項１ないし９のいずれか一項に記載の物理量センサー。
11. 前記センサー部は、
    前記駆動部を支持している駆動バネ部と、
    前記検出部を支持している検出バネ部と、
    を含み、
    前記支持バネ部の前記第１方向でのバネ定数は、前記駆動バネ部および前記検出バネ部のそれぞれの前記第１方向でのバネ定数よりも小さく、
    前記支持バネ部の前記第２方向でのバネ定数は、前記駆動バネ部および前記検出バネ部のそれぞれの前記第２方向でのバネ定数よりも小さい請求項１０に記載の物理量センサー。
12. 請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
    前記物理量センサーの動作を制御する制御回路と、を備えていることを特徴とする慣性計測装置。
13. 請求項１２に記載の慣性計測装置と、
    測位用衛星から受信した衛星信号に基づいて測位計算を行う受信機と、
    前記慣性計測装置の計測結果および前記受信機の測位計算結果に基づいて、受信点の位置を算出する処理を行う処理部と、を備えることを特徴とする測位装置。
14. 請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
    前記物理量センサーが収容されているケースと、
    前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、
    前記ケースに収容されている表示部と、
    前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、
    を含むことを特徴とする携帯型電子機器。
15. 請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の物理量センサーを備えていることを特徴とする電子機器。
16. 請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の物理量センサーを備えていることを特徴とする移動体。

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