JP5906394B2 - 慣性力検出素子とそれを用いた慣性力センサ - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1における慣性力検出素子105の上面図である。図2は、図1における2−2線における断面図である。
図14Aは、本発明の実施の形態2による慣性力検出素子である角速度検出素子16の上面図である。図14Bは角速度検出素子16の14B−14B線における断面図である。
また、Y軸周りの角速度59の大きさωyは、数式(2)により算出される。
上記の数式(1)及び数式(2)の演算は、図21に示す検出回路61で行うことができる。図21は角速度検出素子16と検出回路との接続関係を示す図である。検出回路61は角速度検出素子16の検出部41〜48より出力された信号S1〜S8を受けて処理する。
このように、駆動部67〜74を設けることにより、3軸の角速度を同時に検出することができる。また、各軸の角速度の検出過程において、不要信号である駆動信号、他軸周りの角速度及び他軸方向の加速度を互いに相殺させることが可能となる。
数式(4)に対して、駆動信号、Y軸及びZ軸周りの角速度、X軸、Y軸及びZ軸方向の加速度が加わった場合の位相を代入すると、結果はそれぞれ0となる。すなわち、不要信号であるである他軸周りの角速度、他軸方向の加速度が混入しても、数式(4)の演算により互いに相殺される。
数式(5)に対して、駆動信号、X軸及びZ軸周りの角速度、X軸、Y軸及びZ軸方向の加速度が加わった場合の位相を代入すると、結果はそれぞれ0となる。すなわち、不要信号である他軸周りの角速度、他軸方向の加速度が混入しても、数式(5)の演算により互いに相殺される。
14 内縁
16,16A,16B,16C,16D,16E,16F,16G 角速度検出素子(慣性力検出素子)
17A,17B 固定部
18A,18B 外側梁部
19A,19B 接続部(第2接続部)
20A 内側梁部
20B 中央梁部
21,211 第1アーム(アーム)
22,212 第2アーム(アーム)
23,213 第3アーム(アーム)
24,214 第4アーム(アーム)
25,26,27,28 錘
29,30,31,32,33,34,35,36,67,68,69,70,71,72,73,74 駆動部
29A,30A 下部電極
29B,30B ピエゾ素子
29C,30C 上部電極
37,38,39,40 モニタ部
41,42,43,44,45,46,47,48,76,77,78,79,81,82,83,84,91,92,93,94 検出部
49A,49B,49C,49D,49E,49F,49G,49H,49J,49K,49L,49M,491,492,493,494,495,496,497,498 電極パッド
50 駆動回路
51 IV変換アンプ
52 AGC
53 フィルタ
54,55 ドライブアンプ
56 駆動振動
57,59 角速度
58,60 検出振動
61 検出回路
62A,62B,62C,62D IV変換アンプ
63Y,63Z 差動アンプ
64Y,64Z 検波回路
65Y,65Z ローパスフィルタ
66Y,66Z 出力端子
80A,80B 第1スリット(貫通孔)
96A,96B,96C,96D,98A,98B,98C,98D 第2スリット
105,105A,120,121,122,123,123C,123D 慣性力検出素子
106 枠部
106A 中空領域
106B 内縁
106C,106D 端部
106E,106F 辺
106G 内枠部
106H 薄肉部
107 可撓部
107A,207A,307A,407A,1107A 梁部
107B 錘部
107C 補助錘部
107E,107F 接続部(第1接続部)
108,108A,108B,108C,108D 接着部
109 貫通孔
110A 上支持体
110B 下支持体
111 間隙部
112 加速度検出素子(慣性力検出素子)
113,114,115 電圧検出部
116,117,118,119 特性
211A 第1端
211B 第1角部
211C 第2角部
211D 第2端
211E 第1アーム部
211F 第2アーム部
211G 第3アーム部
211H,211J,211K 幅
Claims (10)
- 第1面と前記第1面の裏側の第2面とを有するとともに、内側に中空領域が形成されるこ
とで内縁を有する枠部と、
前記枠部の前記中空領域内に設けられ、前記枠部の前記内縁に接続された可撓部と、
前記枠部に接着部にて接着され、前記枠部の前記第1面または前記第2面に対向して設け
られた支持体と、
前記可撓部に設けられた検出部と、を備える慣性力検出素子であって、
前記枠部の前記接着部と前記可撓部との間には貫通孔が設けられ、
前記枠部は、
固定部と、前記固定部に接続された外側梁部と、を有する外枠部と、
上面視で方形状の内側梁部と、で構成され、
前記貫通孔は、前記内側梁部を囲む第1スリットであり、
前記内側梁部と前記可撓部とは、前記外枠部に第1スリットを介して囲まれたセンシング
部を構成し、前記外枠部と前記センシング部とは第2接続部で連結され、前記第1スリッ
トは、前記第2接続部を除いて前記センシング部を囲むように形成され、
前記固定部は前記外側梁部を挟んで対向するように一対で形成され、
前記外側梁部は前記固定部を挟んで対向するように一対で形成され、
前記第2接続部は、前記外側梁部と前記内側梁部とが平行な2箇所に、形成され、
互いに直交するX軸、Y軸、Z軸において、
前記慣性力検出素子はX軸とY軸とからなるXY平面に延伸するように形成され、
前記検出部は、Z軸周りの角速度検出部であり、
前記内側梁部の、前記固定部に平行な辺上に形成されたX軸周りの角速度検出部をさらに
備える慣性力検出素子。 - 前記可撓部は、
前記内側梁部の対向する辺を繋ぐとともに、前記外側梁部に平行な中央梁部と、
前記内側梁部の内側に配置され、前記中央梁部に連結された第1アームと、
前記中央梁部に対し前記第1アームと同じ側であって、かつ前記内側梁部の内側に配置さ
れ、前記中央梁部に連結されるとともに、前記第1アームと線対称に形成された第2アー
ムと、
前記中央梁部に対し前記第1アームと反対側であって、かつ前記内側梁部の内側に配置さ
れ、前記中央梁部に連結されるとともに、前記第1アームと線対称に形成された第3アー
ムと、
前記中央梁部に対し前記第3アームと同じ側であって、かつ前記内側梁部の内側に配置さ
れ、前記中央梁部に連結されるとともに、前記第3アームと線対称に形成された第4アー
ムと、を有し、
前記検出部は前記第1アームと、前記第2アームと、前記第3アームと、前記第4アーム
の上にそれぞれ設けられ、
前記第1アームと、前記第2アームと、前記第3アームと、前記第4アームの上にそれぞ
れ駆動部が設けられた、
請求項1記載の慣性力検出素子。 - 前記X軸周りの角速度検出部に隣接して、前記内側梁部に第2スリットが形成された、
請求項1記載の慣性力検出素子。 - 前記第2スリットは、前記X軸周りの角速度検出部よりも前記内側梁部の頂点側に形成さ
れた、
請求項3記載の慣性力検出素子。 - 前記第2スリットは上面視で、上底と前記上底より長い下底と前記上底と前記下底とを繋
ぐ斜辺とを有する直角台形形状であり、前記下底が前記内側梁部の幅方向において外側に
なるよう形成され、前記斜辺が前記内側梁部の頂点側に形成された、
請求項4記載の慣性力検出素子。 - 互いに直交するX軸、Y軸、Z軸において、
前記慣性力検出素子はX軸とY軸とからなるXY平面に延伸するように形成され、
前記検出部は、Z軸周りの角速度検出部であり、
前記内側梁部の、前記外側梁部に平行な辺上に形成されたY軸周りの角速度検出部をさら
に備えた、
請求項1記載の慣性力検出素子。 - 前記Y軸周りの角速度検出部に隣接して、前記内側梁部に第2スリットが形成された、
請求項6記載の慣性力検出素子。 - 前記第2スリットは、前記Y軸周りの角速度検出部よりも前記内側梁部の頂点側に形成さ
れた、
請求項7記載の慣性力検出素子。 - 前記第2スリットは上面視で、上底と前記上底より長い下底と前記上底と前記下底とを繋
ぐ斜辺とを有する直角台形形状であり、前記下底が前記内側梁部の幅方向において外側に
なるよう形成され、前記斜辺が前記内側梁部の頂点側に形成された、
請求項8記載の慣性力検出素子。 - 請求項1記載の慣性力検出素子と、
前記慣性力検出素子の前記検出部より出力された信号を受けて処理する検出回路と、を備
えた、慣性力センサ。
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