JP5790915B2 - 物理量センサー及び電子機器 - Google Patents
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第1の形態に係る物理量センサーは、互いに直交する3つの軸を、第1軸、第2軸、第3軸としたとき、基板と、前記基板上に配置され、前記第1軸に沿うように振動可能であり前記第1軸に沿うように設けられている一対の第1可動質量部と、前記基板上に配置され、前記第2軸に沿うように振動可能であり前記第2軸に沿うように設けられている一対の第2可動質量部と、前記一対の第1可動質量部及び前記一対の第2可動質量部の少なくとも一方をそれぞれ互いに逆相に振動させる振動手段と、前記第1可動質量部及び前記第2可動質量部の少なくとも一方に設けられ、前記第1軸乃至前記第3軸の少なくとも一つの軸回りに発生する力を検知する力検出手段と、を備え、前記第1可動質量部には、前記第2軸に沿うように前記第1可動質量部から一方と他方に延出している第1アームが設けられ、前記第2可動質量部には、前記第1軸に沿うように前記第2可動質量部から一方と他方に延出している第2アームが設けられ、前記第1アーム及び前記第2アームは、前記第1アームの延出方向と前記第2アームの延出方向とが交わる位置に配置され且つ前記基板に固定されている支持部により支持されており、前記力検出手段は、各可動質量部の振動方向に平面視で垂直な方向に回転軸を有し、前記第3軸の方向に変位可能な可動板と、前記可動板に設けられている可動電極部と、前記基板の前記可動電極部に対向する位置に配置されている固定電極部と、を備え、前記可動板は、前記回転軸により前記可動板の一辺側に隔たった位置で支持されており、前記可動板の変位により、前記第1軸および前記第2軸の少なくとも一方の軸回りの発生する力を検出し、前記振動手段は、少なくとも前記第1アーム及び前記第2アームによって囲まれた領域の内側に配置されるとともに前記第1軸及び前記第2軸の少なくとも一方の軸に沿うように振動し、前記力検出手段は、前記第1可動質量部及び前記第2可動質量部の少なくとも一方に対して、前記第1アーム及び前記第2アームによって囲まれた領域と反対側となる位置に配置されていることを特徴とする。
第2の形態に係る物理量センサーは、第1の形態に係る物理量センサーおいて、前記振動手段は、前記第1可動質量部と前記第2可動質量部とを互いに逆相で振動させることを特徴とする。
第3の形態に係る物理量センサーは、第1の形態に係る物理量センサーおいて、前記振動手段は、前記第1可動質量部と前記第2可動質量部とを互いに同相で振動させることを特徴とする。
第4の形態に係る物理量センサーは、第1の形態乃至第3の形態のいずれか1の形態に係る物理量センサーおいて、前記振動手段は、前記第1可動質量部と前記第1アームとの振動系の振動と、前記第2可動質量部と前記第2アームとの振動系の振動と、を結合したモードで振動させることを特徴とする。
第5の形態に係る物理量センサーは、第1の形態乃至第4の形態のいずれか1の形態に係る物理量センサーおいて、前記振動手段は、静電駆動方式の駆動手段を有していることを特徴とする。
第6の形態に係る物理量センサーは、第1の形態乃至第5の形態のいずれか1の形態に係る物理量センサーおいて、前記第1可動質量部は、前記第2軸の方向に切り込みを有する第1括れ部の両端から前記第1アームが延出し、前記第2可動質量部は、前記第1軸の方向に切り込みを有する第2括れ部の両端から前記第2アームが延出したことを特徴とする。
第7の形態に係る物理量センサーは、第1の形態乃至第6の形態のいずれか1の形態に係る物理量センサーおいて、前記第1可動質量部及び前記第2可動質量部は、それぞれ三角形型であり、前記一対の第1可動質量部及び前記一対の第2可動質量部を配置したときに外形が略矩形となることを特徴とする。
第8の形態に係る物理量センサーは、第1の形態乃至第7の形態のいずれか1の形態に係る物理量センサーおいて、前記支持部の各々は、互いに鏡像対称に配置されていることを特徴とする。
第9の形態に係る物理量センサーは、第1の形態乃至第8の形態のいずれか1の形態に係る物理量センサーおいて、前記第1アームは、前記第1軸の方向には振動し易く、且つ、前記第2軸及び前記第3軸には前記第1軸の方向よりも振動し難く、前記第2アームは、前記第2軸の方向には振動し易く、且つ、前記第1軸及び前記第3軸には前記第2軸の方向よりも振動し難いことを特徴とする。
第10の形態に係る物理量センサーは、互いに直交する3つの軸を、第1軸、第2軸、第3軸としたとき、基板と、前記基板上に配置され、前記第1軸に沿うように振動可能であり前記第1軸に沿うように設けられている一対の第1可動質量部と、前記基板上に配置され、前記第2軸に沿うように振動可能であり前記第2軸に沿うように設けられている一対の第2可動質量部と、前記第1可動質量部及び前記第2可動質量部の少なくとも一方に設けられ、前記第1軸乃至前記第3軸の少なくとも一つの軸回りに発生する力を検知する力検出手段と、を備え、前記第1可動質量部には、前記第2軸に沿うように前記第1可動質量部から一方と他方に延出している第1アームが設けられ、前記第2可動質量部には、前記第1軸に沿うように前記第2可動質量部から一方と他方に延出している第2アームが設けられ、前記第1アーム及び前記第2アームは、それぞれ前記第1アームの延出方向と前記第2アームの延出方向とが交わる位置で前記基板に固定されており、且つ、前記第1可動質量部の振動と前記第2可動質量部の振動とを結合したモードで振動し、前記力検出手段は、各可動質量部の振動方向に平面視で垂直な方向に回転軸を有し、前記第3軸の方向に変位可能な可動板と、前記可動板に設けられている可動電極部と、前記基板の前記可動電極部に対向する位置に配置されている固定電極部と、を備え、前記可動板は、前記回転軸により前記可動板の一辺側に隔たった位置で支持されており、前記可動板の変位により、前記第1軸および前記第2軸の少なくとも一方の軸回りの発生する力を検出し、前記振動手段は、少なくとも前記第1アーム及び前記第2アームによって囲まれた領域の内側に配置されるとともに前記第1軸及び前記第2軸の少なくとも一方の軸に沿うように振動し、前記力検出手段は、前記第1可動質量部及び前記第2可動質量部の少なくとも一方に対して、前記第1アーム及び前記第2アームによって囲まれた領域と反対側となる位置に配置されていることを特徴とする。
本形態に係る電子機器は、第1の形態乃至第10の形態のいずれか1の形態の物理量センサーを搭載したことを特徴とする。
上記構成により、高いQ値を有するとともに小型化が可能な物理量センサーとなる。
上記構成により、高いQ値を有するとともに小型化が可能な物理量センサーとなる。
上記構成により、第1可動質量部、第2可動質量部を効率よく振動させて駆動電力を抑制することができる。
上記構成により、例えば対向する電極間の静電引力により、各可動質量部を振動させることができ、各可動質量部の振動手段の領域を省スペース化することができる。
上記構成により、第1アーム、第2アームが長くなり曲げやすくなるので、振動手段の駆動電力を抑制することができる。
上記構成により、前記第1可動質量部、前記第2可動質量部の質量を確保しつつ小型化を図ることができる。さらに外形が略矩形となるので、実装側に無駄なスペースを形成することを回避することができる。
一方、第1軸回りの角速度を受けた場合、一対の第2可動質量部は互いに逆相となるように振動しているので、第2可動質量部の各々に設けられた可動板は互いに反対方向のコリオリ力を受け、互いに反対方向に変位する。また第2軸回りの角速度を受けた場合、一対の第1可動質量部も互いに逆相となるように振動しているので、第1可動質量部の各々に設けられた可動板は互いに反対方向のコリオリ力を受け、互いに反対方向に変位する。
したがって、上記構成により第1軸回りの角速度、第2軸回りの角速度、第3軸に平行な方向の加速度の少なくとも一つを検知することができる。
上記構成により、第1可動質量部、第2可動質量部を効率よく振動させて駆動電力を抑制することができる。
上記構成により、第1アーム及び第2アームを所定の方向にのみ振動させることができ、検出感度を高めることができる。
上記構成により、第1可動質量部、第2可動質量部を効率よく振動させて駆動電力を抑制することができる。
これにより、高精度なセンシング機能を有するとともに小型化が可能な電子機器を実現できる。
Claims (11)
- 互いに直交する3つの軸を、第1軸、第2軸、第3軸としたとき、
基板と、
前記基板上に配置され、前記第1軸に沿うように振動可能であり前記第1軸に沿うように設けられている一対の第1可動質量部と、
前記基板上に配置され、前記第2軸に沿うように振動可能であり前記第2軸に沿うように設けられている一対の第2可動質量部と、
前記一対の第1可動質量部及び前記一対の第2可動質量部の少なくとも一方をそれぞれ互いに逆相に振動させる振動手段と、
前記第1可動質量部及び前記第2可動質量部の少なくとも一方に設けられ、前記第1軸乃至前記第3軸の少なくとも一つの軸回りに発生する力を検知する力検出手段と、を備え、
前記第1可動質量部には、前記第2軸に沿うように前記第1可動質量部から一方と他方に延出している第1アームが設けられ、
前記第2可動質量部には、前記第1軸に沿うように前記第2可動質量部から一方と他方に延出している第2アームが設けられ、
前記第1アーム及び前記第2アームは、前記第1アームの延出方向と前記第2アームの延出方向とが交わる位置に配置され且つ前記基板に固定されている支持部により支持されており、
前記力検出手段は、
各可動質量部の振動方向に平面視で垂直な方向に回転軸を有し、前記第3軸の方向に変位可能な可動板と、
前記可動板に設けられている可動電極部と、
前記基板の前記可動電極部に対向する位置に配置されている固定電極部と、を備え、
前記可動板は、前記回転軸により前記可動板の一辺側に隔たった位置で支持されており、
前記可動板の変位により、前記第1軸および前記第2軸の少なくとも一方の軸回りの発生する力を検出し、
前記振動手段は、少なくとも前記第1アーム及び前記第2アームによって囲まれた領域の内側に配置されるとともに前記第1軸及び前記第2軸の少なくとも一方の軸に沿うように振動し、
前記力検出手段は、前記第1可動質量部及び前記第2可動質量部の少なくとも一方に対して、前記第1アーム及び前記第2アームによって囲まれた領域と反対側となる位置に配置されていることを特徴とする物理量センサー。 - 前記振動手段は、前記第1可動質量部と前記第2可動質量部とを互いに逆相で振動させることを特徴とする請求項1に記載の物理量センサー。
- 前記振動手段は、前記第1可動質量部と前記第2可動質量部とを互いに同相で振動させることを特徴とする請求項1に記載の物理量センサー。
- 前記振動手段は、前記第1可動質量部と前記第1アームとの振動系の振動と、前記第2可動質量部と前記第2アームとの振動系の振動と、を結合したモードで振動させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の物理量センサー。
- 前記振動手段は、静電駆動方式の駆動手段を有していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の物理量センサー。
- 前記第1可動質量部は、前記第2軸の方向に切り込みを有する第1括れ部の両端から前記第1アームが延出し、
前記第2可動質量部は、前記第1軸の方向に切り込みを有する第2括れ部の両端から前記第2アームが延出したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の物理量センサー。 - 前記第1可動質量部及び前記第2可動質量部は、それぞれ三角形型であり、前記一対の第1可動質量部及び前記一対の第2可動質量部を配置したときに外形が略矩形となることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の物理量センサー。
- 前記支持部の各々は、互いに鏡像対称に配置されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の物理量センサー。
- 前記第1アームは、前記第1軸の方向には振動し易く、且つ、前記第2軸及び前記第3軸には前記第1軸の方向よりも振動し難く、
前記第2アームは、前記第2軸の方向には振動し易く、且つ、前記第1軸及び前記第3軸には前記第2軸の方向よりも振動し難いことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の物理量センサー。 - 互いに直交する3つの軸を、第1軸、第2軸、第3軸としたとき、
基板と、
前記基板上に配置され、前記第1軸に沿うように振動可能であり前記第1軸に沿うように設けられている一対の第1可動質量部と、
前記基板上に配置され、前記第2軸に沿うように振動可能であり前記第2軸に沿うように設けられている一対の第2可動質量部と、
前記第1可動質量部及び前記第2可動質量部の少なくとも一方に設けられ、前記第1軸乃至前記第3軸の少なくとも一つの軸回りに発生する力を検知する力検出手段と、を備え、
前記第1可動質量部には、前記第2軸に沿うように前記第1可動質量部から一方と他方に延出している第1アームが設けられ、
前記第2可動質量部には、前記第1軸に沿うように前記第2可動質量部から一方と他方に延出している第2アームが設けられ、
前記第1アーム及び前記第2アームは、それぞれ前記第1アームの延出方向と前記第2アームの延出方向とが交わる位置で前記基板に固定されており、且つ、前記第1可動質量部の振動と前記第2可動質量部の振動とを結合したモードで振動し、
前記力検出手段は、
各可動質量部の振動方向に平面視で垂直な方向に回転軸を有し、前記第3軸の方向に変位可能な可動板と、
前記可動板に設けられている可動電極部と、
前記基板の前記可動電極部に対向する位置に配置されている固定電極部と、を備え、
前記可動板は、前記回転軸により前記可動板の一辺側に隔たった位置で支持されており、
前記可動板の変位により、前記第1軸および前記第2軸の少なくとも一方の軸回りの発生する力を検出し、
前記振動手段は、少なくとも前記第1アーム及び前記第2アームによって囲まれた領域の内側に配置されるとともに前記第1軸及び前記第2軸の少なくとも一方の軸に沿うように振動し、
前記力検出手段は、前記第1可動質量部及び前記第2可動質量部の少なくとも一方に対して、前記第1アーム及び前記第2アームによって囲まれた領域と反対側となる位置に配置されていることを特徴とする物理量センサー。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の物理量センサーを搭載したことを特徴とする電子機器。
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