JP7013774B2 - 物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 - Google Patents

Description

本発明は、物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、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。

特許文献１に記載されている角速度センサーは、基板と、基板に支持されている素子部と、を有している。また、素子部は、Ｘ軸方向に振動する一対の駆動部と、一対の駆動部と共にＸ軸方向に振動し、Ｚ軸まわりの角速度が加わるとＹ軸方向に振動する一対の検出部と、を有している。素子部は、さらに、一対の検出部の間に位置し、Ｙ軸方向に並んで配置された固定部（支持基板に固定されたアンカー）と、中央の固定部を囲んでいる枠状のフレームと、中央の固定部とフレームとを接続している第１接続ばねと、フレームと各検出部とを接続している第２接続ばねと、両端部の固定部と各検出部を接続している２つの検出ばねと、を有している。

すなわち、特許文献１に記載の角速度センサーでは、フレームが枠状となっているため、フレームの内側に１つの固定部を配置し、フレームの外側に２つの固定部を配置している。

米国特許出願公開第２０１４／０３７３６２８号明細書

しかしながら、このような構成では、固定部を小さく分離して配置しなければならず、素子部と基板との接合強度が低下してしまうという問題があった。

本発明の目的は、基板と素子部との接合強度を向上させ、優れた機械的強度を有する物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、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、以下の発明として実現することが可能である。

本発明の物理量センサーは、基板と、
第１検出振動体と、
第２検出振動体と、
平面視で、前記第１検出振動体と前記第２検出振動体との間に配置されているフレームと、
前記フレームと前記第１検出振動体とを接続している第１接続ばねと、
前記フレームと前記第２検出振動体とを接続している第２接続ばねと、
前記平面視で、前記第１検出振動体と前記第２検出振動体との間に配置され、前記基板に固定されている第１固定部および第２固定部と、
前記第１固定部と前記フレームとを接続している第１フレームばねと、
前記第２固定部と前記フレームとを接続している第２フレームばねと、
を含み、
前記第１検出振動体と前記第２検出振動体は、前記第１検出振動体と前記第２検出振動体とが並んでいる第１方向に振動し、
前記フレームは、前記平面視で、
前記第１方向と直交する第２方向の一方の側に開放している第１凹部と、
前記第２方向の他方の側に開放している第２凹部と、
が設けられ、
前記第１固定部は、前記平面視で、前記第１凹部の内外に亘って配置され、
前記第２固定部は、前記平面視で、前記第２凹部の内外に亘って配置されていることを特徴とする。
これにより、従来の構成と比べて第１固定部および第２固定部をそれぞれ大きく形成することができる。そのため、基板と素子部との接合強度が向上し、優れた機械的強度を有する物理量センサーが得られる。

本発明の物理量センサーでは、前記フレームは、
長手方向が前記第２方向に沿っている第１アームと、
前記第１アームと前記第１方向に間隔を空けて配置され、長手方向が前記第２方向に沿っている第２アームと、
前記平面視で、前記第１固定部と前記第２固定部との間に配置され、前記第１アームと前記第２アームとを接続している接続部と、
を有していることが好ましい。
これにより、フレームの形状が単純なものとなり、フレームを形成し易くなる。

本発明の物理量センサーでは、前記第１フレームばねは、前記第１固定部と前記接続部とを接続し、
前記第２フレームばねは、前記第２固定部と前記接続部とを接続していることが好ましい。
これにより、フレームばねの形状を単純なものとすることができる。

本発明の物理量センサーでは、前記第１フレームばねは、その途中に位置し、前記第２方向に弾性変形可能な第１変形部を含み、
前記第２フレームばねは、その途中に位置し、前記第２方向に弾性変改可能な第２変形部を含むことが好ましい。
これにより、第１変形部が変形することで、第１フレームばねと第１固定部やフレームとの接続部への応力集中を緩和することができ、第２変形部が変形することで、第２フレームばねと第２固定部やフレームとの接続部への応力集中を緩和することができる。

本発明の物理量センサーでは、前記第１フレームばねは、
前記第１固定部と前記第１アームとを接続し、
かつ、前記第１固定部と前記第２アームとを接続し、
前記第２フレームばねは、
前記第２固定部と前記第１アームとを接続し、
かつ、前記第２固定部と前記第２アームとを接続していることが好ましい。
これにより、第１、第２フレームばねの長さをそれぞれ長くし易くなる。そのため、第１フレームばねと第１固定部やフレームとの接続部および第２フレームばねと第２固定部やフレームとの接続部への応力集中をそれぞれ緩和することができる。

本発明の物理量センサーでは、前記第１接続ばねは、前記第１アームと前記第１検出振動体とを接続し、
前記第２接続ばねは、前記第２アームと前記第２検出振動体とを接続していることが好ましい。
これにより、第１接続ばねによってフレームと第１検出振動体とを接続し易くなり、第２接続ばねによってフレームと第２検出振動体とを接続し易くなる。

本発明の物理量センサーでは、前記第１固定部と前記第１検出振動体および前記第２固定部と前記第１検出振動体をそれぞれ接続している一対の第１検出ばねと、
前記第１固定部と前記第２検出振動体および前記第２固定部と前記第２検出振動体をそれぞれ接続している一対の第２検出ばねと、を含むことが好ましい。
これにより、第１、第２検出振動体をより安定した姿勢で支持することができる。

本発明の慣性計測装置は、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーの駆動を制御する制御回路と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測装置が得られる。

本発明の移動体測位装置は、本発明の慣性計測装置と、
測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信する受信部と、
受信した前記衛星信号に基づいて、前記受信部の位置情報を取得する取得部と、
前記慣性計測装置から出力された慣性データに基づいて、移動体の姿勢を演算する演算部と、
算出された前記姿勢に基づいて前記位置情報を補正することにより、前記移動体の位置を算出する算出部と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の慣性計測装置の効果を享受でき、信頼性の高い移動体測位装置が得られる。

本発明の携帯型電子機器は、本発明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。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い携帯型電子機器が得られる。

本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーと、
制御回路と、
補正回路と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。

本発明の移動体は、本発明の物理量センサーと、
姿勢制御部と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。

本発明の第１実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 図１中のＡ－Ａ線断面図である。 図１の物理量センサーが有する素子部を示す平面図である。 図３に示す素子部の振動モードを説明するための模式図である。 図３に示す素子部の部分拡大平面図である。 本発明の第２実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す部分拡大平面図である。 本発明の第３実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す部分拡大平面図である。 本発明の第４実施形態に係る物理量センサーの素子部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素子部を示す平面図である。 本発明の第６実施形態に係る慣性計測装置の分解斜視図である。 図１０に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。 本発明の第７実施形態に係る移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。 図１２に示す移動体測位装置の作用を示す図である。 本発明の第８実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第９実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第１０実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第１１実施形態に係る携帯型電子機器を示す平面図である。 図１７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。 本発明の第１２実施形態に係る移動体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、移動体測位装置、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。

＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る物理量センサーについて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る物理量センサー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の物理量センサーが有する素子部を示す平面図である。図４は、図３に示す素子部の振動モードを説明するための模式図である。図５は、図３に示す素子部の部分拡大平面図である。なお、各図には、互いに直交する３つの軸としてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。また、以下では、説明の便宜上、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」とも言う。また、各軸の矢印先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸方向プラス側を「上」とも言い、Ｚ軸方向マイナス側を「下」とも言う。

図１に示す物理量センサー１は、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出することのできる角速度センサーである。物理量センサー１は、基板２と、蓋体３と、素子部４と、を有している。

図１に示すように、基板２は、矩形の平面視形状を有する板状をなしている。また、基板２は、上面に開放する凹部２１を有している。凹部２１は、素子部４と基板２との接触を防止（抑制）するための逃げ部として機能する。また、基板２は、凹部２１の底面から突出する複数のマウント２２（２２１、２２２、２２３、２２４、２２５）を有している。そして、これらマウント２２の上面に素子部４が接合されている。これにより、基板２との接触が防止された状態で、基板２に素子部４を固定することができる。また、基板２は、上面に開放する溝部２３、２４、２５、２６、２７、２８を有している。

基板２としては、例えば、ナトリウムイオン（Ｎａ^＋）、リチウムイオン（Ｌｉ^＋）等の可動イオン（アルカリ金属イオン、以下Ｎａ^＋で代表する）を含むガラス材料（例えば、テンパックスガラス（登録商標）、パイレックスガラス（登録商標）のような硼珪酸ガラス）で構成されたガラス基板を用いることができる。これにより、例えば、後述するように、基板２と素子部４とを陽極接合することができ、これらを強固に接合することができる。また、光透過性を有する基板２が得られるため、物理量センサー１の外側から、基板２を介して素子部４の状態を視認することができる。ただし、基板２の構成材料としては、特に限定されず、シリコン基板、セラミックス基板等を用いてもよい。

図１に示すように、溝部２３、２４、２５、２６、２７、２８には、それぞれ、配線７３、７４、７５、７６、７７、７８が配置されている。配線７３、７４、７５、７６、７７、７８は、それぞれ、素子部４と電気的に接続されている。また、配線７３、７４、７５、７６、７７、７８の一端部は、それぞれ、蓋体３の外側に露出し、外部装置との電気的な接続を行う電極パッドＰとして機能する。

図１に示すように、蓋体３は、矩形の平面視形状を有する板状をなしている。また、図２に示すように、蓋体３は、下面に開放する凹部３１を有している。蓋体３は、凹部３１内に素子部４を収納するようにして、基板２の上面に接合されている。そして、蓋体３および基板２によって、その内側に、素子部４を収納する収納空間Ｓが形成されている。

また、図２に示すように、蓋体３は、収納空間Ｓの内外を連通する連通孔３２を有している。そのため、連通孔３２を介して、収納空間Ｓを所望の雰囲気に置換することができる。また、連通孔３２内には封止部材３３が配置され、封止部材３３によって連通孔３２が気密封止されている。なお、収納空間Ｓは、減圧状態、特に真空状態であることが好ましい。これにより、粘性抵抗が減り、素子部４を効率的に振動させることができる。

このような蓋体３としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。ただし、蓋体３としては、特に限定されず、例えば、ガラス基板やセラミックス基板を用いてもよい。また、基板２と蓋体３との接合方法としては、特に限定されず、基板２や蓋体３の材料によって適宜選択すればよいが、例えば、陽極接合、プラズマ照射によって活性化させた接合面同士を接合させる活性化接合、ガラスフリット等の接合材による接合、基板２の上面および蓋体３の下面に成膜した金属膜同士を接合する拡散接合等が挙げられる。本実施形態では、ガラスフリット３９（低融点ガラス）を介して基板２と蓋体３とが接合されている。

素子部４は、収納空間Ｓに配置されており、マウント２２の上面に接合されている。素子部４は、例えば、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をドライエッチング法（シリコンディープエッチング）によってパターニングすることで形成することができる。以下、素子部４について詳細に説明する。なお、以下では、Ｚ軸方向からの平面視で、素子部４の中心Ｏと交わり、Ｙ軸方向に延びる直線を「仮想直線α」とも言う。

図３に示すように、素子部４の形状は、仮想直線αに対して対称である。また、素子部４は、仮想直線αの両側に配置された駆動部４１Ａ、４１Ｂを有している。駆動部４１Ａは、櫛歯状の可動駆動電極４１１Ａと、櫛歯状をなし可動駆動電極４１１Ａと噛み合って配置された固定駆動電極４１２Ａと、を有している。同様に、駆動部４１Ｂは、櫛歯状の可動駆動電極４１１Ｂと、櫛歯状をなし可動駆動電極４１１Ｂと噛み合って配置された固定駆動電極４１２Ｂと、を有している。

また、固定駆動電極４１２Ａ、４１２Ｂは、それぞれ、マウント２２１の上面に接合され、基板２に固定されている。また、可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂは、それぞれ、配線７３と電気的に接続されており、固定駆動電極４１２Ａ、４１２Ｂは、それぞれ、配線７４と電気的に接続されている。

また、素子部４は、駆動部４１Ａの周囲に配置された４つの固定部４２Ａと、駆動部４１Ｂの周囲に配置された４つの固定部４２Ｂと、を有している。そして、各固定部４２Ａ、４２Ｂは、マウント２２２の上面に接合され、基板２に固定されている。

また、素子部４は、各固定部４２Ａと可動駆動電極４１１Ａとを連結する４つの駆動ばね４３Ａと、各固定部４２Ｂと可動駆動電極４１１Ｂとを連結する４つの駆動ばね４３Ｂと、を有している。各駆動ばね４３ＡがＸ軸方向に弾性変形することで可動駆動電極４１１ＡのＸ軸方向への変位が許容され、各駆動ばね４３ＢがＸ軸方向に弾性変形することで可動駆動電極４１１ＢのＸ軸方向への変位が許容される。

配線７３、７４を介して可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂと固定駆動電極４１２Ａ、４１２Ｂとの間に駆動電圧を印加すると、可動駆動電極４１１Ａと固定駆動電極４１２Ａとの間および可動駆動電極４１１Ｂと固定駆動電極４１２Ｂとの間にそれぞれ静電引力が発生し、可動駆動電極４１１Ａが駆動ばね４３ＡをＸ軸方向に弾性変形させつつＸ軸方向に振動すると共に、可動駆動電極４１１Ｂが駆動ばね４３ＢをＸ軸方向に弾性変形させつつＸ軸方向に振動する。駆動部４１Ａ、４１Ｂは、仮想直線αに対して対称的に配置されているため、可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂは、図４に示すように、互いに接近、離間を繰り返すようにＸ軸方向に逆相で振動する。そのため、可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂの振動がキャンセルされ、振動漏れを低減することができる。以下では、この振動モードを「駆動振動モード」とも言う。

なお、本実施形態の物理量センサー１では、静電引力によって駆動振動モードを励振させる静電駆動方式となっているが、駆動振動モードを励振させる方式としては、特に限定されず、例えば、圧電駆動方式、磁場のローレンツ力を利用した電磁駆動方式等を適用することもできる。

また、図３に示すように、素子部４は、駆動部４１Ａ、４１Ｂの間に配置された検出部４４Ａ、４４Ｂを有している。検出部４４Ａは、櫛歯状の可動検出電極４４１Ａと、櫛歯状をなし可動検出電極４４１Ａと噛み合って配置された固定検出電極４４２Ａ、４４３Ａと、を有している。固定検出電極４４２Ａ、４４３Ａは、Ｙ軸方向に並んで配置されており、それぞれ、可動検出電極４４１ＡをＸ軸方向両側から挟み込むように一対配置されている。

同様に、検出部４４Ｂは、櫛歯状の可動検出電極４４１Ｂと、櫛歯状をなし可動検出電極４４１Ｂと噛み合って配置された固定検出電極４４２Ｂ、４４３Ｂと、を有している。固定検出電極４４２Ｂ、４４３Ｂは、Ｙ軸方向に並んで配置されており、それぞれ、可動検出電極４４１ＢをＸ軸方向の両側から挟み込むように一対配置されている。また、固定検出電極４４２Ａ、４４３Ａ、４４２Ｂ、４４３Ｂは、それぞれ、マウント２２３の上面に接合され、基板２に固定されている。

可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂは、それぞれ、配線７３と電気的に接続され、固定検出電極４４２Ａ、４４３Ｂは、それぞれ、配線７５と電気的に接続され、固定検出電極４４３Ａ、４４２Ｂは、それぞれ、配線７６と電気的に接続されている。物理量センサー１の駆動時には、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極４４２Ａとの間および可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極４４３Ｂとの間に静電容量Ｃａが形成され、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極４４３Ａとの間および可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極４４２Ｂとの間に静電容量Ｃｂが形成される。

また、素子部４は、検出部４４Ａ、４４Ｂの間に配置された２つの固定部４５１、４５２を有している。固定部４５１、４５２は、それぞれ、マウント２２（２２４）の上面に接合され、基板２に固定されている。固定部４５１、４５２は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在する長尺状となっている。また、固定部４５１、４５２は、Ｙ軸方向に並び、間隔を空けて配置されている。本実施形態では、固定部４５１、４５２を介して可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂや可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂが配線７３と電気的に接続されている。

また、素子部４は、可動検出電極４４１Ａと固定部４２Ａ、４５１、４５２とを連結する４つの検出ばね４６Ａと、可動検出電極４４１Ｂと固定部４２Ｂ、４５１、４５２とを連結する４つの検出ばね４６Ｂと、を有している。各検出ばね４６ＡがＸ軸方向に弾性変形することで可動検出電極４４１ＡのＸ軸方向への変位が許容され、Ｙ軸方向に弾性変形することで可動検出電極４４１ＡのＹ軸方向への変位が許容される。同様に、各検出ばね４６ＢがＸ軸方向に弾性変形することで可動検出電極４４１ＢのＸ軸方向への変位が許容され、Ｙ軸方向に弾性変形することで可動検出電極４４１ＢのＹ軸方向への変位が許容される。

また、素子部４は、駆動部４１Ａと検出部４４Ａとの間に位置し、可動駆動電極４１１Ａと可動検出電極４４１Ａとを連結する梁４７Ａと、駆動部４１Ｂと検出部４４Ｂとの間に位置し、可動駆動電極４１１Ｂと可動検出電極４４１Ｂとを連結する梁４７Ｂと、を有している。そのため、図４に示すように、駆動振動モードでは、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂも、可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂと一体となってＸ軸方向に逆相で振動する。言い換えると、駆動振動モードでは、可動駆動電極４１１Ａ、可動検出電極４４１Ａおよび梁４７Ａの集合体４Ａと、可動駆動電極４１１Ｂ、可動検出電極４４１Ｂおよび梁４７Ｂの集合体４Ｂと、がＸ軸方向に逆相で振動する。

このような駆動振動モードで駆動させている最中に物理量センサー１に角速度ωｚが加わると、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂは、コリオリの力によって、図４中の矢印Ａに示すように、検出ばね４６Ａ、４６ＢをＹ軸方向に弾性変形させつつＹ軸方向に逆相で振動する（この振動を「検出振動モード」とも言う）。検出振動モードでは、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢがＹ軸方向に振動するため、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極４４２Ａ、４４３Ａとのギャップおよび可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極４４２Ｂ、４４３Ｂとのギャップがそれぞれ変化し、それに伴って静電容量Ｃａ、Ｃｂがそれぞれ変化する。そのため、静電容量Ｃａ、Ｃｂの変化に基づいて、角速度ωｚを求めることができる。

検出振動モードでは、静電容量Ｃａが大きくなると静電容量Ｃｂが小さくなり、反対に、静電容量Ｃａが小さくなると静電容量Ｃｂが大きくなる。そのため、配線７５から出力される検出信号（静電容量Ｃａの大きさに応じた信号）と、配線７６から出力される検出信号（静電容量Ｃｂの大きさに応じた信号）とを差動演算（減算処理：Ｃａ－Ｃｂ）することで、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく角速度ωｚを検出することができる。

また、図３に示すように、素子部４は、その中央部（検出部４４Ａ、４４Ｂの間）に位置するフレーム４８を有している。このフレーム４８について具体的に説明すると、図５に示すように、フレーム４８は、平面視で、略Ｈ状をなしており、Ｙ軸方向プラス側に位置する欠損部４８１（凹部）と、Ｙ軸方向マイナス側に位置する欠損部４８２（凹部）と、を有している。別の言い方をすれば、フレーム４８は、Ｘ軸方向に隙間を空けて配置され、互いにＹ軸方向に延在する第１アーム４８３および第２アーム４８４と、第１アーム４８３と第２アーム４８４との間に配置され、第１アーム４８３と第２アーム４８４の中央部同士を接続する接続部４８５と、を有している。このような構成とすることで、比較的単純な形状で、欠損部４８１、４８２を有するフレーム４８を形成することができる。

そして、一本の長尺状の連続した固定部４５１が欠損部４８１の内外に亘って配置されており、一本の長尺状の連続した固定部４５２が欠損部４８２の内外に亘って配置されている。すなわち、固定部４５１は、フレーム４８側（Ｙ軸方向マイナス側）の端部が欠損部４８１の内側に位置し、反対側（Ｙ軸方向プラス側）の端部が欠損部４８１の外側に位置している。同様に、固定部４５２は、フレーム４８側（Ｙ軸方向プラス側）の端部が欠損部４８２の内側に位置し、反対側（Ｙ軸方向マイナス側）の端部が欠損部４８２の外側に位置している。このように、固定部４５１、４５２の一部を欠損部４８１、４８２内に収納する構成とすることで、固定部４５１、４５２をＹ軸方向になるべく長く配置することができる。そのため、例えば、前述した従来の構成と比べ、素子部４全体を大きくすることなく、固定部４５１、４５２を大きくすることができ、その分、素子部４と基板２との接合強度を高めることができる。

固定部４５１、４５２の欠損部４８１、４８２内に位置する部分の長さＬ１は、特に限定されないが、固定部４５１、４５２の全長Ｌ０に対し、Ｌ１／Ｌ０を好ましくは１／５以上４／５以下とすることができ、より好ましくは１／４以上２／３以下とすることができる。これにより、前述した効果がより顕著なものとなる。

また、素子部４は、固定部４５１とフレーム４８との間に位置し、固定部４５１とフレーム４８とを接続するフレームばね５１と、固定部４５２とフレーム４８との間に位置し、固定部４５２とフレーム４８とを接続するフレームばね５２と、を有している。フレームばね５１、５２は、それぞれ、欠損部４８１、４８２内に位置し、Ｙ軸方向に延在しており、Ｘ軸方向に弾性変形可能となっている。

また、図３に示すように、素子部４は、フレーム４８と検出部４４Ａとの間に位置し、フレーム４８と可動検出電極４４１Ａとを接続する接続ばね４０Ａと、フレーム４８と検出部４４Ｂとの間に位置し、フレーム４８と可動検出電極４４１Ｂとを接続する接続ばね４０Ｂと、を有している。より具体的には、接続ばね４０Ａは、第１アーム４８３と可動検出電極４４１Ａとの間に位置し、第１アーム４８３の両端部と可動検出電極４４１Ａの中央部とを接続している。同様に、接続ばね４０Ｂは、第２アーム４８４と可動検出電極４４１Ｂとの間に位置し、第２アーム４８４の両端部と可動検出電極４４１Ｂの中央部とを接続している。接続ばね４０Ａは、検出ばね４６Ａと共に可動検出電極４４１Ａを支持する機能を有している。同様に、接続ばね４０Ｂは、検出ばね４６Ｂと共に可動検出電極４４１Ｂを支持する機能を有している。これにより、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂをより安定した姿勢で支持することができる。

なお、検出振動モードでは、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂが逆相で振動すると、フレーム４８が接続ばね４０Ａ、４０Ｂおよびフレームばね５１、５２をそれぞれ弾性変形させながら、中心Ｏを中心としてＺ軸まわりに回動するようになっている。そのため、フレームばね５１、５２、フレーム４８および接続ばね４０Ａ、４０Ｂによっては、検出振動モードの励振が阻害されない。

また、図３に示すように、素子部４は、駆動振動モードでの可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂの振動状態を検出するためのモニター部４９Ａ、４９Ｂを有している。モニター部４９Ａは、可動検出電極４４１Ａに配置された櫛歯状の可動モニター電極４９１Ａと、櫛歯状をなし可動モニター電極４９１Ａと噛み合って配置された固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａと、を有している。同様に、モニター部４９Ｂは、可動検出電極４４１Ｂに配置された櫛歯状の可動モニター電極４９１Ｂと、櫛歯状をなし可動モニター電極４９１Ｂと噛み合って配置された固定モニター電極４９２Ｂ、４９３Ｂと、を有している。固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ、４９２Ｂ、４９３Ｂは、それぞれ、マウント２２５の上面に接合され、基板２に固定されている。

なお、モニター部４９Ａでは、可動モニター電極４９１ＡのＸ軸方向プラス側に固定モニター電極４９２Ａが位置し、Ｘ軸方向マイナス側に固定モニター電極４９３Ａが位置している。一方、モニター部４９Ｂでは、可動モニター電極４９１ＢのＸ軸方向マイナス側に固定モニター電極４９２Ｂが位置し、Ｘ軸方向プラス側に固定モニター電極４９３Ｂが位置している。

また、可動モニター電極４９１Ａ、４９１Ｂは、それぞれ、配線７３と電気的に接続されており、固定モニター電極４９２Ａ、４９２Ｂは、配線７７と電気的に接続されており、固定モニター電極４９３Ａ、４９３Ｂは、配線７８と電気的に接続されている。物理量センサー１の駆動時には、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９２Ａとの間および可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９２Ｂとの間に静電容量Ｃｃが形成され、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９３Ａとの間および可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９３Ｂとの間に静電容量Ｃｄが形成される。

前述したように、駆動振動モードでは、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢがＸ軸方向に振動するため、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａとのギャップおよび可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９２Ｂ、４９３Ｂとのギャップがそれぞれ変化し、それに伴って静電容量Ｃｃ、Ｃｄがそれぞれ変化する。そのため、静電容量Ｃｃ、Ｃｄの変化に基づいて、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂの振動状態を検出することができる。

以上、物理量センサー１について説明した。このような物理量センサー１は、前述したように、基板２と、可動検出電極４４１Ａ（第１検出振動体）と、可動検出電極４４１Ｂ（第２検出振動体）と、平面視で、可動検出電極４４１Ａと可動検出電極４４１Ｂとの間に配置されているフレーム４８と、フレーム４８と可動検出電極４４１Ａとを接続している接続ばね４０Ａ（第１接続ばね）と、フレーム４８と可動検出電極４４１Ｂとを接続している接続ばね４０Ｂ（第２接続ばね）と、平面視で、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂの間に配置され、基板２に固定されている固定部４５１（第１固定部）および固定部４５２（第２固定部）と、固定部４５１とフレーム４８とを接続しているフレームばね５１（第１フレームばね）と、固定部４５２とフレーム４８とを接続しているフレームばね５２（第２フレームばね）と、を含み、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂは、Ｘ軸方向（可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂが並んでいる第１方向）に振動する。また、フレーム４８は、平面視で、Ｙ軸方向（第１方向と直交する第２方向）の一方の側に開放している欠損部４８１（第１凹部）と、Ｙ軸方向の他方の側に開放している欠損部４８２（第２凹部）と、が設けられている。そして、固定部４５１は、平面視で、欠損部４８１の内外に亘って配置され、固定部４５２は、平面視で、欠損部４８２の内外に亘って配置されている。このような構成とすることで、前述した従来の構成ように、フレーム４８の内側と外側とで固定部を分離する必要がなくなる。また、固定部４５１、４５２をＹ軸方向になるべく長く配置することができる。そのため、従来構成と比べて、固定部４５１、４５２を大きくすることができ、その分、素子部４と基板２との接合強度を高めることができる。

また、前述したように、物理量センサー１では、フレーム４８は、長手方向がＹ軸方向に沿っている第１アーム４８３と、第１アーム４８３とＸ軸方向に間隔を空けて配置され、長手方向がＹ軸方向に沿っている第２アーム４８４と、平面視で、固定部４５１と固定部４５２との間に配置され、第１アーム４８３と第２アーム４８４とを接続している接続部４８５と、を有している。これにより、フレーム４８の形状が単純なものとなり、フレーム４８の形成が容易となる。

また、前述したように、物理量センサー１では、フレームばね５１は、固定部４５１と接続部４８５とを接続し、フレームばね５２は、固定部４５２と接続部４８５とを接続している。これにより、例えば、フレームばね５１、５２をＹ軸に延びる直線状に形成することができ、フレームばね５１、５２の形状が単純なものとなる。

また、前述したように、物理量センサー１では、接続ばね４０Ａは、第１アーム４８３と可動検出電極４４１Ａとを接続し、接続ばね４０Ｂは、第２アーム４８４と可動検出電極４４１Ｂとを接続している。これにより、接続ばね４０Ａによって、可動検出電極４４１Ａとフレーム４８とを容易に接続することができ、接続ばね４０Ｂによって、可動検出電極４４１Ｂとフレーム４８とを容易に接続することができる。

また、前述したように、物理量センサー１は、固定部４５１と可動検出電極４４１Ａおよび固定部４５２と可動検出電極４４１Ａをそれぞれ接続している一対の検出ばね４６Ａ（第１検出ばね）と、固定部４５１と可動検出電極４４１Ｂおよび固定部４５２と可動検出電極４４１Ｂをそれぞれ接続している一対の検出ばね４６Ｂ（第２検出ばね）と、を含んでいる。これにより、接続ばね４０Ａおよび検出ばね４６Ａによって可動検出電極４４１Ａをより安定した姿勢で支持することができる。同様に、接続ばね４０Ｂおよび検出ばね４６Ｂによって可動検出電極４４１Ｂをより安定した姿勢で支持することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーについて説明する。

図６は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す部分拡大平面図である。

本実施形態に係る物理量センサー１では、主に、素子部４の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態に係る物理量センサー１と同様である。

なお、以下の説明では、第２実施形態の物理量センサー１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図６では、前述した第１実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

図６に示すように、本実施形態では、フレームばね５１は、変形部５１１と、変形部５１１とフレーム４８との間に位置し、これらを接続する梁５１２と、変形部５１１と固定部４５１との間に位置し、これら接続する梁５１３と、を有している。梁５１２、５１３は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在しており、Ｘ軸方向に弾性を有している。また、変形部５１１は、Ｙ軸方向に並んで配置され、互いにＸ軸方向に延在する一対のアーム５１１ａ、５１１ｂと、アーム５１１ａ、５１１ｂの両端を接続する一対の接続部５１１ｃと、を有し、枠状となっている。このような変形部５１１は、Ｙ軸方向に弾性を有している。

また、本実施形態では、フレームばね５２は、変形部５２１と、変形部５２１とフレーム４８との間に位置し、これらを接続する梁５２２と、変形部５２１と固定部４５２との間に位置し、これら接続する梁５２３と、を有している。梁５２２、５２３は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在しており、Ｘ軸方向に弾性を有している。また、変形部５２１は、Ｙ軸方向に並んで配置され、互いにＸ軸方向に延在する一対のアーム５２１ａ、５２１ｂと、アーム５２１ａ、５２１ｂの両端を接続する一対の接続部５２１ｃと、を有し、枠状となっている。このような変形部５２１は、Ｙ軸方向に弾性を有している。

このように、本実施形態の物理量センサー１では、フレームばね５１は、その途中に位置し、Ｙ軸方向に弾性変形可能な変形部５１１（第１変形部）を含み、フレームばね５２は、その途中に位置し、Ｙ軸方向に弾性変形可能な変形部５２１（第２変形部）を含んでいる。そのため、例えば、検出振動モードで駆動している際に生じる応力を変形部５１１、５２１がＹ軸方向に弾性変形することで吸収、緩和することができる。そのため、例えば、フレームばね５１、５２とフレーム４８との接続部やフレームばね５１、５２と固定部４５１、４５２との接続部への応力集中が緩和され、これら箇所の破損を効果的に抑制することができる。そのため、より優れた機械的強度を有する物理量センサー１となる。

以上、第２実施形態の物理量センサー１について説明した。このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、本実施形態では、変形部５１１、５２１が枠状をなしているが、これに限定されず、例えば、蛇行形状となっていてもよい。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーについて説明する。

図７は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す部分拡大平面図である。

本実施形態に係る物理量センサー１では、主に、素子部４の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態に係る物理量センサー１と同様である。

なお、以下の説明では、第３実施形態の物理量センサー１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図７では、前述した第１実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

図７に示すように、本実施形態では、フレームばね５１は、固定部４５１とフレーム４８の第１アーム４８３とを接続するばね片５１Ａと、固定部４５１とフレーム４８の第２アーム４８４とを接続するばね片５１Ｂと、を有している。ばね片５１Ａは、欠損部４８１内で蛇行して配置されており、固定部４５１のＹ軸方向マイナス側の端部と第１アーム４８３のＹ軸方向プラス側の端部とを接続している。同様に、ばね片５１Ｂは、欠損部４８１内で蛇行して配置されており、固定部４５１のＹ軸方向マイナス側の端部と第２アーム４８４のＹ軸方向プラス側の端部とを接続している。

また、フレームばね５２は、固定部４５２とフレーム４８の第１アーム４８３とを接続するばね片５２Ａと、固定部４５２とフレーム４８の第２アーム４８４とを接続するばね片５２Ｂと、を有している。ばね片５２Ａは、欠損部４８２内で蛇行して配置されており、固定部４５２のＹ軸方向プラス側の端部と第１アーム４８３のＹ軸方向マイナス側の端部とを接続している。同様に、ばね片５２Ｂは、欠損部４８２内で蛇行して配置されており、固定部４５２のＹ軸方向プラス側の端部と第２アーム４８４のＹ軸方向マイナス側の端部とを接続している。

このように、フレームばね５１は、固定部４５１と第１アーム４８３とを接続し、かつ、固定部４５１と第２アーム４８４とを接続している。また、フレームばね５２は、固定部４５２と第１アーム４８３とを接続し、かつ、固定部４５２と第２アーム４８４とを接続している。このような構成によれば、フレーム４８の四隅にフレームばね５１、５２が接続されるため、フレームばね５１、５２によって、フレーム４８をより安定した姿勢で支持することができる。また、ばね片５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂが蛇行しているため、例えば、前述した第１実施形態と比べて、フレームばね５１、５２を長くすることができる。そのため、フレームばね５１、５２がより柔軟となり、フレームばね５１、５２で応力を緩和し易くなる。そのため、例えば、フレームばね５１、５２とフレーム４８との接続部やフレームばね５１、５２と固定部４５１、４５２との接続部への応力集中が緩和され、これら箇所の破損を効果的に抑制することができる。そのため、より優れた機械的強度を有する物理量センサー１となる。

以上、第３実施形態の物理量センサー１について説明した。このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
図８は、本発明の第４実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す平面図である。

本実施形態に係る物理量センサー１では、主に、素子部４の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態に係る物理量センサー１と同様である。

なお、以下の説明では、第４実施形態の物理量センサー１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図８では、前述した第１実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

図８に示すように、本実施形態の素子部４では、可動駆動電極４１１Ａと可動検出電極４４１Ａとがばね５３Ａによって接続され、可動駆動電極４１１Ｂと可動検出電極４４１Ｂとがばね５３Ｂによって接続されている。ばね５３Ａ、５３Ｂは、それぞれ、Ｘ軸方向に弾性を有している。

このような構成によれば、駆動振動モードにおいて、ばね５３Ａが弾性変形することで、可動検出電極４４１Ａの振幅が可動駆動電極４１１Ａの振幅よりも大きくなり、ばね５３Ｂが弾性変形することで、可動検出電極４４１Ｂの振幅が可動駆動電極４１１Ｂの振幅よりも大きくなる。そのため、例えば、前述した第１実施形態のように可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂと可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂとが梁４７Ａ、４７Ｂで接続され、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂの振幅が可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂの振幅と同じ場合と比べて、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂの振幅が大きくなる。そして、それに伴って、角速度ωｙが加わった際に作用するコリオリの力も前述した第１実施形態よりも大きくなる。したがって、角速度ωｙの検出感度が向上する。

なお、駆動振動モードでは、ばね５３Ａを弾性変形させることで可動検出電極４４１Ａが可動駆動電極４１１Ａと接近、離間を繰り返すようにＸ軸方向に逆相で振動し、ばね５３Ｂを弾性変形させることで可動検出電極４４１Ｂが可動駆動電極４１１Ｂと接近、離間を繰り返すようにＸ軸方向に逆相で振動することが好ましい。これにより、基板２への振動漏れを効果的に低減することができ、Ｑ値がより向上する。ただし、これに限定されず、可動検出電極４４１Ａが可動駆動電極４１１Ａと同相で振動し、可動検出電極４４１Ｂが可動駆動電極４１１Ｂと同相で振動してもよい。

以上、第４実施形態の物理量センサー１について説明した。このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
図９は、本発明の第５実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す平面図である。

本実施形態に係る物理量センサー１では、主に、素子部４の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態に係る物理量センサー１と同様である。

なお、以下の説明では、第５実施形態の物理量センサー１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図９では、前述した第１実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

図９に示す物理量センサー１は、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出することのできる角速度センサーである。このような物理量センサー１では、前述した第１実施形態の構成から固定検出電極４４２Ａ、４４３Ａ、４４２Ｂ、４４３Ｂが省略されており、検出部４４Ａが可動検出電極４４１Ａから構成され、検出部４４Ｂが可動検出電極４４１Ｂから構成されている。

その代わりに、物理量センサー１は、凹部２１の底面に配置され、可動検出電極４４１Ａと対向配置された固定検出電極８１と、可動検出電極４４１Ｂと対向配置された固定検出電極８２と、を有している。図示しないが、固定検出電極８１は、配線７５と電気的に接続され、固定検出電極８２は、配線７６と電気的に接続されている。物理量センサー１の駆動時には、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極８１との間に静電容量Ｃａが形成され、可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極８２との間に静電容量Ｃｂが形成される。

このような構成では、駆動振動モードで駆動させている最中に物理量センサー１に角速度ωｙが加わると、コリオリの力によって、Ｚ軸方向に逆相で振動する。そのため、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極８１とのギャップおよび可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極８２とのギャップがそれぞれ変化し、それに伴って静電容量Ｃａ、Ｃｂがそれぞれ変化する。したがって、静電容量Ｃａ、Ｃｂの変化に基づいて角速度ωｙを求めることができる。

以上、第５実施形態の物理量センサー１について説明した。このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る慣性計測装置について説明する。

図１０は、本発明の第６実施形態に係る慣性計測装置の分解斜視図である。図１１は、図１０に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。

図１０に示す慣性計測装置２０００（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）は、自動車や、ロボットなどの運動体（被装着装置）の姿勢や、挙動（慣性運動量）を検出する装置である。慣性計測装置２０００は、３軸の加速度センサーと、３軸の角速度センサーと、を備えた、いわゆる６軸モーションセンサーとして機能する。

慣性計測装置２０００は、平面形状が略正方形の直方体である。また、正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に、固定部としてのネジ穴２１１０が形成されている。この２ヶ所のネジ穴２１１０に２本のネジを通して、自動車などの被装着体の被装着面に慣性計測装置２０００を固定することができる。なお、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンや、デジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。

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、を有し、アウターケース２１００の内部に、接合部材２２００を介在させて、センサーモジュール２３００を挿入した構成となっている。また、センサーモジュール２３００は、インナーケース２３１０と、基板２３２０と、を有している。

アウターケース２１００の外形は、慣性計測装置２０００の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に、それぞれネジ穴２１１０が形成されている。また、アウターケース２１００は、箱状であり、その内部にセンサーモジュール２３００が収納されている。

インナーケース２３１０は、基板２３２０を支持する部材であり、アウターケース２１００の内部に収まる形状となっている。また、インナーケース２３１０には、基板２３２０との接触を防止するための凹部２３１１や後述するコネクター２３３０を露出させるための開口２３１２が形成されている。このようなインナーケース２３１０は、接合部材２２００（例えば、接着剤を含浸させたパッキン）を介してアウターケース２１００に接合されている。また、インナーケース２３１０の下面には接着剤を介して基板２３２０が接合されている。

図１１に示すように、基板２３２０の上面には、コネクター２３３０、Ｚ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｚ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサー２３５０などが実装されている。また、基板２３２０の側面には、Ｘ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｘおよびＹ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｙが実装されている。なお、角速度センサー２３４０ｚ、２３４０ｘ、２３４０ｙとしては、特に限定されず、例えば、コリオリの力を利用した振動ジャイロセンサーを用いることができる。特に、Ｚ軸方向の角速度を検出するものとして、前述した第１実施形態から第４実施形態までの構成を用いることができ、Ｙ軸方向およびＸ軸方向の角速度を検出するものとして、前述した第５実施形態の構成を用いることができる。また、加速度センサー２３５０としては、特に限定されず、例えば、静電容量型の加速度センサーを用いることができる。

また、基板２３２０の下面には、制御ＩＣ２３６０が実装されている。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や、Ａ／Ｄコンバーターなどを内蔵しており、慣性計測装置２０００の各部を制御する。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や、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、付随するデータなどが記憶されている。なお、基板２３２０には、その他にも複数の電子部品が実装されている。

以上、慣性計測装置２０００（慣性計測装置）について説明した。このような慣性計測装置２０００は、物理量センサーとしての角速度センサー２３４０ｚ、２３４０ｘ、２３４０ｙおよび加速度センサー２３５０と、これら各センサー２３４０ｚ、２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３５０の駆動を制御する制御ＩＣ２３６０（制御回路）と、を含んでいる。これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測装置２０００が得られる。

＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係る移動体測位装置について説明する。

図１２は、本発明の第７実施形態に係る移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。図１３は、図１２に示す移動体測位装置の作用を示す図である。

図１２に示す移動体測位装置３０００は、移動体に装着して用い、当該移動体の測位を行うための装置である。移動体としては、特に限定されず、自転車、自動車（四輪自動車およびバイクを含む）、電車、飛行機、船等のいずれでもよいが、本実施形態では四輪自動車として説明する。移動体測位装置３０００は、慣性計測装置３１００（ＩＭＵ）と、演算処理部３２００と、ＧＰＳ受信部３３００と、受信アンテナ３４００と、位置情報取得部３５００と、位置合成部３６００と、処理部３７００と、通信部３８００と、表示部３９００と、を有している。なお、慣性計測装置３１００としては、例えば、前述した第６実施形態の慣性計測装置２０００を用いることができる。

また、慣性計測装置３１００は、３軸の加速度センサー３１１０と、３軸の角速度センサー３１２０と、を有している。演算処理部３２００は、加速度センサー３１１０からの加速度データおよび角速度センサー３１２０からの角速度データを受け、これらデータに対して慣性航法演算処理を行い、慣性航法測位データ（移動体の加速度および姿勢を含むデータ）を出力する。

また、ＧＰＳ受信部３３００は、受信アンテナ３４００を介してＧＰＳ衛星からの信号（ＧＰＳ搬送波。位置情報が重畳された衛星信号）を受信する。また、位置情報取得部３５００は、ＧＰＳ受信部３３００が受信した信号に基づいて、移動体測位装置３０００（移動体）の位置（緯度、経度、高度）、速度、方位を表すＧＰＳ測位データを出力する。このＧＰＳ測位データには、受信状態や受信時刻等を示すステータスデータも含まれている。

位置合成部３６００は、演算処理部３２００から出力された慣性航法測位データおよび位置情報取得部３５００から出力されたＧＰＳ測位データに基づいて、移動体の位置、具体的には移動体が地面のどの位置を走行しているかを算出する。例えば、ＧＰＳ測位データに含まれている移動体の位置が同じであっても、図１３に示すように、地面の傾斜等の影響によって移動体の姿勢が異なっていれば、地面の異なる位置を移動体が走行していることになる。そのため、ＧＰＳ測位データだけでは移動体の正確な位置を算出することができない。そこで、位置合成部３６００は、慣性航法測位データ（特に、移動体の姿勢に関するデータ）を用いて、移動体が地面のどの位置を走行しているのかを算出する。なお、当該判定は、三角関数（鉛直方向に対する傾きθ）を用いた演算によって比較的簡単に行うことができる。

位置合成部３６００から出力された位置データは、処理部３７００によって所定の処理が行われ、測位結果として、表示部３９００に表示されるようになっている。また、位置データは、通信部３８００によって外部装置に送信されるようになっていてもよい。

以上、移動体測位装置３０００について説明した。このような移動体測位装置３０００は、前述したように、慣性計測装置３１００と、測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信するＧＰＳ受信部３３００（受信部）と、受信した衛星信号に基づいて、ＧＰＳ受信部３３００の位置情報を取得する位置情報取得部３５００（取得部）と、慣性計測装置３１００から出力された慣性航法測位データ（慣性データ）に基づいて、移動体の姿勢を演算する演算処理部３２００（演算部）と、算出された姿勢に基づいて位置情報を補正することにより、移動体の位置を算出する位置合成部３６００（算出部）と、を含んでいる。これにより、本発明の慣性計測装置の効果を享受でき、信頼性の高い移動体測位装置３０００が得られる。

＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態に係る電子機器について説明する。
図１４は、本発明の第８実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。

図１４に示すモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューター１１００は、本発明の電子機器を適用したものである。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、物理量センサー１と、物理量センサー１の駆動を制御する制御回路１１１０と、物理量センサー１により検出された物理量を、例えば環境温度に基づいて補正する補正回路１１２０と、が内蔵されている。なお、物理量センサー１としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。

このようなパーソナルコンピューター１１００（電子機器）は、物理量センサー１と、制御回路１１１０と、補正回路１１２０と、を有している。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。

＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態に係る電子機器について説明する。
図１５は、本発明の第９実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。

図１５に示す携帯電話機１２００（ＰＨＳも含む）は、本発明の電子機器を適用したものである。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、物理量センサー１と、物理量センサー１の駆動を制御する制御回路１２１０と、物理量センサー１により検出された物理量を、例えば環境温度に基づいて補正する補正回路１２２０と、が内蔵されている。なお、物理量センサー１としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。

このような携帯電話機１２００（電子機器）は、物理量センサー１と、制御回路１２１０と、補正回路１２２０と、を有している。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。

＜第１０実施形態＞
次に、本発明の第１０実施形態に係る電子機器について説明する。
図１６は、本発明の第１０実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。

図１６に示すデジタルスチールカメラ１３００は、本発明の電子機器を適用したものである。この図において、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、物理量センサー１と、物理量センサー１の駆動を制御する制御回路１３２０と、物理量センサー１により検出された物理量を、例えば環境温度に基づいて補正する補正回路１３３０と、が内蔵されている。なお、物理量センサー１としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。

このようなデジタルスチールカメラ１３００（電子機器）は、物理量センサー１と、制御回路１３２０と、補正回路１３３０と、を有している。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、本発明の電子機器は、前述した実施形態のパーソナルコンピューターおよび携帯電話機、本実施形態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）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、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、移動体端末基地局用機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。

＜第１１実施形態＞
次に、本発明の第１１実施形態に係る携帯型電子機器について説明する。
図１７は、本発明の第１１実施形態に係る携帯型電子機器を示す平面図である。図１８は、図１７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１７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を備えると共に、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１８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。

＜第１２実施形態＞
次に、本発明の第１２実施形態に係る移動体について説明する。
図１９は、本発明の第１２実施形態に係る移動体を示す斜視図である。

図１９に示す自動車１５００は、本発明の移動体を適用した自動車である。この図において、自動車１５００には、加速度センサーおよび角速度センサーの少なくとも一方（好ましくは両方を検出できる複合センサー）として機能する物理量センサー１が内蔵されており、物理量センサー１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。物理量センサー１の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０２（姿勢制御部）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。ここで、物理量センサー１としては、例えば、前述した各実施形態と同様のものを用いることができる。

このような自動車１５００（移動体）は、物理量センサー１と、車体姿勢制御装置１５０２（姿勢制御部）と、を有している。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、物理量センサー１は、他にも、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。

また、移動体としては、自動車１５００に限定されず、例えば、飛行機、ロケット、人工衛星、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。

以上、本発明の物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、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。また、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

また、前述した実施形態では、物理量センサーとして角速度を検出するものについて説明したが、これに限定されず、例えば、加速度を検出するものであってもよい。また、加速度と角速度の両方を検出するものであってもよい。

１…物理量センサー、２…基板、２１…凹部、２２、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５…マウント、２３、２４、２５、２６、２７、２８…溝部、３…蓋体、３１…凹部、３２…連通孔、３３…封止部材、３９…ガラスフリット、４…素子部、４Ａ、４Ｂ…集合体、４０Ａ、４０Ｂ…接続ばね、４１Ａ、４１Ｂ…駆動部、４１１Ａ、４１１Ｂ…可動駆動電極、４１２Ａ、４１２Ｂ…固定駆動電極、４２Ａ、４２Ｂ…固定部、４３Ａ、４３Ｂ…駆動ばね、４４Ａ、４４Ｂ…検出部、４４１Ａ、４４１Ｂ…可動検出電極、４４２Ａ、４４２Ｂ、４４３Ａ、４４３Ｂ…固定検出電極、４５１、４５２…固定部、４６Ａ、４６Ｂ…検出ばね、４７Ａ、４７Ｂ…梁、４８…フレーム、４８１、４８２…欠損部、４８３…第１アーム、４８４…第２アーム、４８５…接続部、４９Ａ、４９Ｂ…モニター部、４９１Ａ、４９１Ｂ…可動モニター電極、４９２Ａ、４９２Ｂ、４９３Ａ、４９３Ｂ…固定モニター電極、５１…フレームばね、５１Ａ、５１Ｂ…ばね片、５１１…変形部、５１１ａ、５１１ｂ…アーム、５１１ｃ…接続部、５１２、５１３…梁、５２…フレームばね、５２Ａ、５２Ｂ…ばね片、５２１…変形部、５２１ａ、５２１ｂ…アーム、５２１ｃ…接続部、５２２、５２３…梁、５３Ａ、５３Ｂ…ばね、７３、７４、７５、７６、７７、７８…配線、８１、８２…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、１１１０…制御回路、１１２０…補正回路、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１２１０…制御回路、１２２０…補正回路、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、１３２０…制御回路、１３３０…補正回路、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…ネジ穴、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、２３２０…基板、２３３０…コネクター、２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３４０ｚ…角速度センサー、２３５０…加速度センサー、２３６０…制御ＩＣ、３０００…移動体測位装置、３１００…慣性計測装置、３１１０…加速度センサー、３１２０…角速度センサー、３２００…演算処理部、３３００…ＧＰＳ受信部、３４００…受信アンテナ、３５００…位置情報取得部、３６００…位置合成部、３７００…処理部、３８００…通信部、３９００…表示部、Ａ…矢印、Ｏ…中心、Ｐ…電極パッド、Ｓ…収納空間、α…仮想直線、θ…傾き、ωｙ、ωｚ…角速度

Claims (12)

1. 基板と、
   第１検出振動体と、
   第２検出振動体と、
   平面視で、前記第１検出振動体と前記第２検出振動体との間に配置されているフレームと、
   前記フレームと前記第１検出振動体とを接続している第１接続ばねと、
   前記フレームと前記第２検出振動体とを接続している第２接続ばねと、
   前記平面視で、前記第１検出振動体と前記第２検出振動体との間に配置され、前記基板に固定されている第１固定部および第２固定部と、
   前記第１固定部と前記フレームとを接続している第１フレームばねと、
   前記第２固定部と前記フレームとを接続している第２フレームばねと、
   を含み、
   前記第１検出振動体と前記第２検出振動体は、前記第１検出振動体と前記第２検出振動体とが並んでいる第１方向に振動し、
   前記フレームは、前記平面視で、
   前記第１方向と直交する第２方向の一方の側に開放している第１凹部と、
   前記第２方向の他方の側に開放している第２凹部と、
   が設けられ、
   前記フレームは、
   長手方向が前記第２方向に沿っている第１アームと、
   前記第１アームと前記第１方向に間隔を空けて配置され、長手方向が前記第２方向に沿っている第２アームと、
   前記平面視で、前記第１固定部と前記第２固定部との間に配置され、前記第１アームと前記第２アームとを接続している接続部と、
   を含み、
   前記第１フレームばねは、前記第１固定部と前記接続部とを接続し、
   前記第２フレームばねは、前記第２固定部と前記接続部とを接続し、
   前記第１フレームばねは、前記第２方向に沿って、前記第１固定部と前記接続部との間に位置し、
   前記第２フレームばねは、前記第２方向に沿って、前記第２固定部と前記接続部との間に位置していることを特徴とする物理量センサー。
2. 請求項１において、
   前記第１固定部は、前記平面視で、前記第１凹部に配置され、
   前記第２固定部は、前記平面視で、前記第２凹部に配置されていることを特徴とする物理量センサー。
3. 請求項１または２において、
   前記第１固定部は、前記平面視で、前記第１凹部の内外に亘って配置され、
   前記第２固定部は、前記平面視で、前記第２凹部の内外に亘って配置されていることを特徴とする物理量センサー。
4. 請求項１乃至３の何れか一項において、
   前記第１フレームばねは、前記第２方向に弾性変形可能な第１変形部を含み、
   前記第２フレームばねは、前記第２方向に弾性変形可能な第２変形部を含むことを特徴とする物理量センサー。
5. 請求項１乃至４の何れか一項において、
   前記前記フレームの前記第１凹部には、一つの前記第１固定部のみが配置され、
   前記前記フレームの前記第２凹部には、一つの前記第２固定部のみが配置されていることを特徴とする物理量センサー。
6. 請求項１乃至５の何れか一項において、
   前記第１接続ばねは、前記第１アームと前記第１検出振動体とを接続し、
   前記第２接続ばねは、前記第２アームと前記第２検出振動体とを接続していることを特徴とする物理量センサー。
7. 請求項１乃至６の何れか一項において、
   前記第１固定部と前記第１検出振動体および前記第２固定部と前記第１検出振動体をそれぞれ接続している一対の第１検出ばねと、
   前記第１固定部と前記第２検出振動体および前記第２固定部と前記第２検出振動体をそれぞれ接続している一対の第２検出ばねと、
   を含むことを特徴とする物理量センサー。
8. 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と、
   前記物理量センサーの駆動を制御する制御回路と、
   を含むことを特徴とする慣性計測装置。
9. 請求項８に記載の慣性計測装置と、
   測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信する受信部と、
   受信した前記衛星信号に基づいて、前記受信部の位置情報を取得する取得部と、
   前記慣性計測装置から出力された慣性データに基づいて、移動体の姿勢を演算する演算部と、
   算出された前記姿勢に基づいて前記位置情報を補正することにより、前記移動体の位置を算出する算出部と、
   を含むことを特徴とする移動体測位装置。
10. 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。
11. 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と、
    制御回路と、
    補正回路と、
    を含むことを特徴とする電子機器。
12. 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と、
    姿勢制御部と、
    を含むことを特徴とする移動体。

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