JP7056099B2 - 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、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

物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、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 Download PDF

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Description

本発明は、物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、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。
例えば、特許文献1に記載されている加速度センサーは、基板(第1シリコン基板)に固定された固定部と、固定部に支持され、固定部に対してX軸方向に変位可能な可動部と、可動部に接続された第1可動電極部および第2可動電極部と、第2シリコン基板に固定された第1固定電極部および第2固定電極部と、を有している。
また、第1可動電極部は、可動部のY軸方向マイナス側の部分からY軸方向プラス側へ延出する第1可動電極指を有し、第2可動電極部は、可動部のY軸方向プラス側の部分からY軸方向マイナス側へ延出する第2可動電極指を有している。
また、第1固定電極部は、基板に固定された固定部と、固定部からX軸方向プラス側に延出した支持部と、支持部からY軸方向マイナス側に延出した第1固定電極指と、を有している。そして、第1可動電極指と第1固定電極指とがX軸方向に対向し、これらの間に静電容量が形成されている。
同様に、第2固定電極部は、基板に固定された固定部と、固定部からX軸方向プラス側に延出した支持部と、支持部からY軸方向マイナス側に延出した第2固定電極指と、を有している。そして、第2可動電極指と第2固定電極指とがX軸方向に対向し、これらの間に静電容量が形成されている。
このような加速度センサーでは、加わった加速度によって可動部が変位することで第1可動電極指と第1固定電極指との間の静電容量および第2可動電極指と第2固定電極指との間の静電容量が変化し、この静電容量の変化に基づいて、受けた加速度を検出することができる。
特開2007-139505号公報
しかしながら、例えば、落下等の過度な衝撃を受けたときに、可動部がX軸方向に大きく変位し、第1、第2可動電極指と、第1、第2固定電極指と、が衝突してしまうことにより電極指が破損する虞があった。
本発明の目的は、優れた耐衝撃性(機械的強度)を有する物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、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、
前記基板に固定されている支持部と、
前記支持部に対して第1方向に変位可能であり、可動電極部が設けられている可動体と、
前記基板に固定されている固定電極部と、
を含み、
前記固定電極部は、
前記支持部に対して前記第1方向と直交する第2方向の一方側に位置し、第1固定電極指が設けられている第1固定電極部、および前記第1固定電極部と離間して設けられ、第2固定電極指が設けられている第2固定電極部と、
前記支持部に対して前記第2方向の他方側に位置し、第3固定電極指が設けられている第3固定電極部、および前記第3固定電極部と離間して設けられ、第4固定電極指が設けられている第4固定電極部と、
を含み、
前記可動電極部は、
前記第1固定電極指に対して前記第1方向に対向している第1可動電極指が設けられている第1可動電極部と、
前記第2固定電極指に対して前記第1方向に対向している第2可動電極指が設けられている第2可動電極部と、
前記第3固定電極指に対して前記第1方向に対向している第3可動電極指が設けられている第3可動電極部と、
前記第4固定電極指に対して前記第1方向に対向している第4可動電極指が設けられている第4可動電極部と、
を含むことを特徴とする。
これにより、各電極指を従来よりも短くすることができるため、電極指の撓み量が小さくなり、電極指同士の衝突による電極指が破損し難くなり、優れた耐衝撃性(機械的強度)を有する物理量センサーを実現できる。
本発明の物理量センサーでは、前記支持部と前記可動体とを接続しているバネ部を含むことが好ましい。
これにより、簡単な構成で、可動体を支持部に対して第1方向に変位可能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可動電極指は、前記第1固定電極指に対して前記第1方向の一方側に対向し、
前記第2可動電極指は、前記第2固定電極指に対して前記第1方向の他方側に対向し、
前記第3可動電極指は、前記第3固定電極指に対して前記第1方向の前記一方側に対向し、
前記第4可動電極指は、前記第4固定電極指に対して前記第1方向の前記他方側に対向していることが好ましい。
これにより、第1可動電極指と第1固定電極指との間および第3可動電極指と第3固定電極指との間に形成される静電容量と、第2可動電極指と第2固定電極指との間および第4可動電極指と第4固定電極指との間に形成される静電容量とが、第1方向の加速度が加わった際に互いに逆相で変化するため、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく物理量を検出することができる。また、電極指の長さが短くなっても物理量の検出感度を低下させることがない。
本発明の物理量センサーでは、前記第1固定電極部と前記第3固定電極部とは、前記支持部に対して対称的に配置されており、
前記第2固定電極部と前記第4固定電極部とは、前記支持部に対して対称的に配置されていることが好ましい。
これにより、例えば、可動体の不要な振動(第1方向以外への変位)に対する不感性を高めることができ、より精度よく物理量を検出することができる。
本発明の物理量センサーでは、前記第1可動電極部と前記第3可動電極部とは、前記支持部に対して対称的に配置されており、
前記第2可動電極部と前記第4可動電極部とは、前記支持部に対して対称的に配置されていることが好ましい。
これにより、例えば、可動体の不要な振動(第1方向以外への変位)に対する不感性を高めることができ、より精度よく物理量を検出することができる。
本発明の物理量センサーでは、前記第1固定電極指および前記第3固定電極指は、互いに電気的に接続され、
前記第2固定電極指および前記第4固定電極指は、互いに電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、第1可動電極指と第1固定電極指との間および第3可動電極指と第3固定電極指との間に形成される静電容量と、第2可動電極指と第2固定電極指との間および第4可動電極指と第4固定電極指との間に形成される静電容量とが、第1方向の加速度が加わった際に互いに逆相で変化するため、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく第1方向の加速度を検出することができる。また、電極指の長さが短くなっても物理量の検出感度を低下させることがない。
本発明の物理量センサーでは、前記第1固定電極部は、
前記基板に固定されている第1固定部と、
前記第1固定部に設けられている第1幹部と、
を含み、
前記第1固定電極指は、長手方向が前記第2方向に沿うように、前記第1幹部に設けられ、
前記第2固定電極部は、
前記基板に固定されている第2固定部と、
前記第2固定部に設けられている第2幹部と、
を含み、
前記第2固定電極指は、長手方向が前記第2方向に沿うように、前記第2幹部に設けられ、
前記第2幹部は、前記第1幹部よりも前記支持部の側に位置し、
前記第1固定電極指は、前記第1幹部の前記支持部の側とは反対側に設けられ、
前記第2固定電極指は、前記第2幹部の前記支持部の側に設けられていることが好ましい。
これにより、第1固定部と第2固定部とを接近させて配置し易くなる。そのため、基板の残留応力に起因した反りや熱撓みによる影響を、第1、第2固定電極部でより効果的に等しくすることができる。
本発明の物理量センサーでは、前記第1固定部と前記第2固定部とは、前記第2方向に沿って、隣り合って配置されていることが好ましい。
これにより、第1、第2固定部の配置が簡単なものとなる。
本発明の物理量センサーでは、前記第3固定電極部は、
前記基板に固定されている第3固定部と、
前記第3固定部に設けられている第3幹部と、
を含み、
前記第3固定電極指は、長手方向が前記第2方向に沿うように、前記第3幹部に設けられ、
前記第4固定電極部は、
前記基板に固定されている第4固定部と、
前記第4固定部に設けられている第4幹部と、
を含み、
前記第4固定電極指は、長手方向が前記第2方向に沿うように、前記第4幹部に設けられ、
前記第4幹部は、前記第3幹部よりも前記支持部の側に位置し、
前記第3固定電極指は、前記第3幹部の前記支持部の側とは反対側に設けられ、
前記第4固定電極指は、前記第4幹部の前記支持部の側に設けられていることが好ましい。
これにより、第3固定部と第4固定部とを接近させて配置し易くなる。そのため、基板の残留応力に起因した反りや熱撓みによる影響を、第3、第4固定電極部でより効果的に等しくすることができる。
本発明の物理量センサーでは、前記第3固定部と前記第4固定部とは、前記第2方向に沿って、隣り合って配置されていることが好ましい。
これにより、第3、第4固定部の配置が簡単なものとなる。
本発明の物理量センサーでは、前記物理量センサーは、加速度を検出可能なセンサーであることが好ましい。
これにより、利便性の高い物理量センサーとなる。
本発明の物理量センサーデバイスは、本発明の物理量センサーと、
回路素子と、
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、信頼性の高い物理量センサーデバイスが得られる。
本発明の物理量センサーデバイスでは、ベース基板と、
前記ベース基板との間に収納空間を形成するように前記ベース基板に接合されている蓋体と、
を含み、
前記収納空間に、前記物理量センサーおよび前記回路素子が収納されていることが好ましい。
これにより、物理量センサーおよび回路素子を保護することができる。
本発明の物理量センサーデバイスでは、前記物理量センサーは、前記ベース基板に取り付けられ、
前記回路素子は、前記物理量センサーに取り付けられていることが好ましい。
例えば、物理量センサーの平面サイズよりも回路素子の平面サイズが小さい場合、このような配置とすることで、物理量センサーおよび回路素子をバランスよく配置することができる。
本発明の物理量センサーデバイスでは、前記回路素子は、前記ベース基板に取り付けられ、
前記物理量センサーは、前記回路素子に取り付けられていることが好ましい。
例えば、回路素子の平面サイズよりも物理量センサーの平面サイズが小さい場合、このような配置とすることで、物理量センサーおよび回路素子をバランスよく配置することができる。
本発明の複合センサーデバイスは、本発明の物理量センサーである第1物理量センサーと、
前記第1物理量センサーとは異なる物理量を検出する第2物理量センサーと、
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、信頼性の高い複合センサーデバイスが得られる。
本発明の複合センサーデバイスでは、前記第1物理量センサーは、加速度を検出可能なセンサーであり、
前記第2物理量センサーは、角速度を検出可能なセンサーであることが好ましい。
これにより、利便性の高い複合センサーデバイスとなる。
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。
本発明の携帯型電子機器では、衛星測位システムを含み、
ユーザーの移動距離や移動軌跡を計測することが好ましい。
これにより、より利便性の高い携帯型電子機器となる。
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、
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、
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、
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。
本発明の移動体では、エンジンシステム、ブレーキシステムおよびキーレスエントリーシステムの少なくともいずれかのシステムを含み、
前記制御部は、前記検出信号に基づいて、前記システムを制御することが好ましい。
これにより、システムを精度よく制御することができる。
本発明の第1実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 図1中のA-A線断面図である。 従来の素子部の構成を示す平面図である。 基板の熱撓みによる影響を説明するための断面図である。 本発明の第2実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 本発明の第3実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 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を示す平面図である。 本発明の第7実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 本発明の第8実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 図11に示す素子部の変形例を示す平面図である。 本発明の第9実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 本発明の第10実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 本発明の第11実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 本発明の第12実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 本発明の第13実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 本発明の第14実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 図18に示す素子部の変形例を示す平面図である。 本発明の第15実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 本発明の第16実施形態に係る物理量センサーデバイスを示す断面図である。 本発明の第17実施形態に係る物理量センサーデバイスを示す断面図である。 本発明の第18実施形態に係る複合センサーデバイスを示す平面図である。 図23に示す複合センサーデバイスの断面図である。 本発明の第19実施形態に係る複合センサーデバイスを示す断面図である。 本発明の第20実施形態に係る慣性計測装置の分解斜視図である。 図26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21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28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22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23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24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25実施形態に係る携帯型電子機器を示す平面図である。 図33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26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、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、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、従来の素子部の構成を示す平面図である。図4は、基板の熱撓みによる影響を説明するための断面図である。なお、各図には、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸をX軸、Y軸およびZ軸を示しており、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、各軸の矢印方向先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Z軸方向のプラス側を「上」、Z軸方向のマイナス側を「下」とも言う。
図1に示す物理量センサー1は、X軸方向の加速度Axを検出することのできる加速度センサーである。このような物理量センサー1は、基板2と、基板2上に配置された素子部3と、素子部3を覆うように基板2に接合された蓋体8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、上面側に開放する凹部21を有している。また、Z軸方向からの平面視で、凹部21は、素子部3を内側に内包するように、素子部3よりも大きく形成されている。この凹部21は、素子部3と基板2との接触を防止するための逃げ部として機能する。
また、図2に示すように、基板2は、凹部21の底面に設けられた突起状のマウント22を有している。そして、マウント22の上面に素子部3が接合されている。これにより、素子部3を凹部21の底面から浮かせた状態で支持することができる。また、図1に示すように、基板2は、上面側に開放する溝部25、26、27を有している。
基板2としては、アルカリ金属イオン(Na)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。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25、26、27には、配線75、76、77が配置されている。配線75、76、77は、それぞれ、マウント22上に引き回れており、マウント22上で素子部3と電気的に接続されている。また、配線75、76、77の一端部は、それぞれ、蓋体8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8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8は、下面に開放する凹部81を有している。蓋体8は、凹部81内に素子部3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8および基板2によって、その内側に、素子部3を収納する収納空間Sが形成されている。収納空間Sは、気密空間であり、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入され、使用温度(-40℃~120℃程度)で、ほぼ大気圧となっていることが好ましい。これにより、粘性抵抗が増してダンピング効果が発揮され、素子部3の振動を速やかに収束(停止)させることができる。そのため、物理量センサー1による加速度Axの検出精度が向上する。
蓋体8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8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8との接合方法としては、特に限定されず、基板2や蓋体8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8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。なお、本実施形態では、ガラスフリット89(低融点ガラス)を介して基板2と蓋体8とが接合されている。
素子部3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3は、例えば、リン(P)、ボロン(B)、砒素(As)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:ボッシュ法)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。また、素子部3は、陽極接合によってマウント22の上面に接合されている。ただし、素子部3と基板2との接合方法は、特に限定されない。以下、素子部3について詳細に説明する。以下では、説明の便宜上、Z軸方向からの平面視で、素子部3の中心Oと交わり、X軸方向に延びる直線を「中心軸αx」とも言う。
図1に示すように、素子部3は、マウント22に固定された固定電極部4と、マウント22に固定された支持部51と、支持部51に対してX軸方向に変位可能な可動体52と、支持部51と可動体52とを接続するバネ部53、54と、可動体52に設けられた可動電極部6と、を有している。また、固定電極部4は、第1固定電極部41、第2固定電極部42、第3固定電極部43および第4固定電極部44を有している。また、可動電極部6は、第1可動電極部61、第2可動電極部62、第3可動電極部63および第4可動電極部64を有している。
支持部51は、X軸方向に延在する長手形状をなしている。また、支持部51は、中心軸αxに沿って配置されている。このように、支持部51を素子部3の中心部に配置することで、可動体52を安定して支持することができる。また、支持部51は、X軸方向のマイナス側の端部において、マウント22の上面に接合されている。そして、支持部51は、マウント22との接合部分において配線75と電気的に接続されている。なお、本実施形態では、支持部51は、X軸方向に延在する長手形状となっているが、支持部51の形状としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。
図1に示すように、可動体52は、Z軸方向からの平面視で、枠状をなしており、支持部51、バネ部53、54および固定電極部4を囲んでいる。このように、可動体52を枠状とすることにより、可動体52の質量をより大きくすることができる。そのため、より感度を向上させ、より精度よく加速度Axを検出することができる。また、可動体52は、支持部51の一方側(Y軸方向プラス側)に位置し、内側に第1、第2固定電極部41、42が配置された第1開口部528と、支持部51の他方側(Y軸方向マイナス側)に位置し、内側に第3、第4固定電極部43、44が配置された第2開口部529と、を有している。
また、バネ部53、54は、弾性変形可能であり、バネ部53、54が弾性変形することで、可動体52が支持部51に対してX軸方向に変位することができる。図1に示すように、バネ部53は、支持部51のX軸方向プラス側の端部と可動体52とを連結し、バネ部54は、支持部51のX軸方向マイナス側の端部と可動体52とを連結している。これにより、可動体52をX軸方向の両側で支持することができるため、可動体52の姿勢および挙動が安定する。そのため、不要な振動が低減し、より高い精度で加速度Axを検出することができる。
また、固定電極部4は、第1開口部528内に位置する第1、第2固定電極部41、42と、第2開口部529内に位置する第3、第4固定電極部43、44と、を有している。そして、第1、第2固定電極部41、42は、支持部51の一方側(Y軸方向プラス側)に位置し、第3、第4固定電極部43、44は、支持部51の他方側(Y軸方向マイナス側)に位置している。
第1固定電極部41は、マウント22の上面に固定された固定部411と、固定部411に支持された幹部412と、幹部412から延出した複数の固定電極指413と、を有している。そして、第1固定電極部41は、固定部411において、配線76と電気的に接続されている。
幹部412は、棒状の長手形状をなし、その一端(X軸方向マイナス側の端)が固定部411に接続されている。また、幹部412は、Z軸方向からの平面視で、X軸およびY軸のそれぞれに対して傾斜した方向に延在している。具体的には、幹部412は、その先端側に向けて中心軸αxとの離間距離が大きくなるように傾斜している。なお、X軸に対する幹部412の傾きとしては、特に限定されないが、10°以上、45°以下であること好ましく、10°以上、30°以下であることがより好ましい。これにより、第1固定電極部41のY軸方向への広がりを低減することができ、素子部3の小型化を図ることができる。
固定電極指413は、幹部412からY軸方向プラス側(片側)に延出している。また、固定電極指413は、X軸方向に沿って互いに等間隔に離間して複数設けられている。また、複数の固定電極指413の長さ(Y軸方向の長さ)は、X軸方向プラス側に向けて漸減している。また、複数の固定電極指413の先端は、それぞれ、X軸方向に沿う同一直線上に位置している。
第2固定電極部42は、マウント22の上面に固定された固定部421と、固定部421に支持された幹部422と、幹部422から延出した複数の固定電極指423と、を有している。そして、第2固定電極部42は、固定部421において、配線77と電気的に接続されている。
固定部421は、固定部411のY軸方向マイナス側に位置し、固定部411とY軸方向に並んで配置されている。言い換えると、固定部421は、支持部51と固定部411との間に位置している。
幹部422は、棒状の長手形状をなし、その一端(X軸方向マイナス側の端)が固定部421に接続されている。また、幹部422は、Z軸方向からの平面視で、X軸およびY軸のそれぞれに対して傾斜した方向に延在している。また、幹部422は、幹部412のY軸方向マイナス側に位置し、幹部412と平行となるように配置されている。
また、固定電極指423は、幹部422からY軸方向マイナス側(片側)に延出している。また、固定電極指423は、X軸方向に沿って互いに等間隔に離間して複数設けられている。また、複数の固定電極指423の長さ(Y軸方向の長さ)は、X軸方向プラス側に向けて漸増している。また、複数の固定電極指423の先端は、それぞれ、X軸方向に沿う同一直線上に位置している。
第3固定電極部43は、マウント22の上面に固定された固定部431と、固定部431に支持された幹部432と、幹部432から延出した複数の固定電極指433と、を有している。このような第3固定電極部43は、中心軸αxに対して第1固定電極部41と対称的に配置されている。また、第3固定電極部43は、第1固定電極部41と同様に、固定部431において、配線76と電気的に接続されている。
幹部432は、棒状の長手形状をなし、その一端(X軸方向マイナス側の端)が固定部431に接続されている。また、幹部432は、Z軸方向からの平面視で、X軸およびY軸のそれぞれに対して傾斜した方向に延在している。具体的には、幹部432は、その先端側に向けて中心軸αxとの離間距離が大きくなるように傾斜している。
固定電極指433は、幹部432からY軸方向マイナス側(片側)に延出している。また、固定電極指433は、X軸方向に沿って互いに等間隔に離間して複数設けられている。また、複数の固定電極指433の長さ(Y軸方向の長さ)は、X軸方向プラス側に向けて漸減している。また、複数の固定電極指433の先端は、それぞれ、X軸方向に沿う同一直線上に位置している。
第4固定電極部44は、マウント22の上面に固定された固定部441と、固定部441に支持された幹部442と、幹部442から延出した複数の固定電極指443と、を有している。このような第4固定電極部44は、中心軸αxに対して第2固定電極部42と対称的に配置されている。また、第4固定電極部44は、第2固定電極部42と同様に、固定部441において、配線77と電気的に接続されている。
固定部441は、固定部431のY軸方向プラス側に位置し、固定部431とY軸方向に並んで配置されている。言い換えると、固定部441は、支持部51と固定部431との間に位置している。
幹部442は、棒状の長手形状をなし、その一端(X軸方向マイナス側の端)が固定部441に接続されている。また、幹部442は、Z軸方向からの平面視で、X軸およびY軸のそれぞれに対して傾斜した方向に延在している。また、幹部442は、幹部432のY軸方向プラス側に位置し、幹部432と平行となるように配置されている。
固定電極指443は、幹部442からY軸方向プラス側(片側)に延出している。また、固定電極指443は、X軸方向に沿って互いに等間隔に離間して複数設けられている。また、複数の固定電極指443の長さ(Y軸方向の長さ)は、X軸方向プラス側に向けて漸増している。また、複数の固定電極指443の先端は、それぞれ、X軸方向に沿う同一直線上に位置している。
第1固定電極部41(幹部412)と第2固定電極部42(幹部422)とがギャップを介して離間して配置されており、第3固定電極部43(幹部432)と第4固定電極部44(幹部442)が、ギャップを介して離間して配置されている(対向している)。
以上、第1、第2、第3、第4固定電極部41、42、43、44の構成について説明した。このように、中心軸αxの一方側に第1、第2固定電極部41、42を配置し、中心軸αxの他方側に第3、第4固定電極部43、44を配置することで、例えば、図3に示すような中心軸αxの一方側に第1固定電極部41だけが配置され、中心軸αxの他方側に第4固定電極部44だけが配置された構成と比較して、加速度Axの検出特性を犠牲にすることなく、固定電極指413、423、433、443の長さをそれぞれ1/2程度に短くすることができる。このように、物理量センサー1によれば、各固定電極指413、423、433、443を従来よりも短くすることができ、各固定電極指413、423、433、443の機械的強度が増して、破損し難くなる。なお、各固定電極指413、423、433、443は、細長い部分であるため、素子部3の中でも特に破損し易い箇所である。このように、破損し易い箇所である各固定電極指413、423、433、443を破損し難くすることで、素子部3全体の機械的強度が著しく向上する。
また、前述したように、幹部412、422、432、442が、それぞれ、中心軸αxに対して傾斜しているため、固定部411、421、431、441を、支持部51のマウント22との接合部分の近くに配置することができる。そのため、基板2の残留応力や熱撓みに起因した可動体52と固定電極部4との間における、X軸、Y軸、Z軸方向のずれのうち、特にZ軸方向へのずれを低減することができる。特に、本実施形態では、固定部411、421、431、441が、Y軸方向に並んで配置している。そのため、固定部411、421、431、441を、支持部51のマウント22との接合部分の近くに配置し易くなる。
図1に示すように、可動電極部6は、第1開口部528内に位置する第1、第2可動電極部61、62と、第2開口部529内に位置する第3、第4可動電極部63、64と、を有している。
第1可動電極部61は、第1固定電極部41と対をなす電極部であり、可動体52に設けられている。このような第1可動電極部61は、複数の固定電極指413と櫛歯状に噛み合うようにY軸方向に延在する複数の可動電極指611を有している。また、複数の可動電極指611は、X軸方向に沿って互いに等間隔に離間して配置されている。また、各可動電極指611は、対応する固定電極指413に対してX軸方向プラス側に位置し、この固定電極指413とギャップを介して対向している。また、複数の可動電極指611の長さ(Y軸方向の長さ)は、複数の固定電極指413と同様に、X軸方向プラス側に向けて漸減している。
第2可動電極部62は、第2固定電極部42と対をなす電極部であり、可動体52に設けられている。このような第2可動電極部62は、複数の固定電極指423と櫛歯状に噛み合うようにY軸方向に延在する複数の可動電極指621を有している。また、複数の可動電極指621は、X軸方向に沿って互いに等間隔に離間して配置されている。また、各可動電極指621は、対応する固定電極指423に対してX軸方向マイナス側に位置し、この固定電極指423とギャップを介して対向している。また、複数の可動電極指621の長さ(Y軸方向の長さ)は、複数の固定電極指423と同様に、X軸方向プラス側に向けて漸増している。
第3可動電極部63は、第3固定電極部43と対をなす電極部であり、可動体52に設けられている。このような第3可動電極部63は、複数の固定電極指433と櫛歯状に噛み合うようにY軸方向に延在する複数の可動電極指631を有している。また、複数の可動電極指631は、X軸方向に沿って互いに等間隔に離間して配置されている。また、各可動電極指631は、対応する固定電極指433に対してX軸方向プラス側に位置し、この固定電極指433とギャップを介して対向している。また、複数の可動電極指631の長さ(Y軸方向の長さ)は、複数の固定電極指433と同様に、X軸方向プラス側に向けて漸減している。このような第3可動電極部63は、中心軸αxに対して第1可動電極部61と対称的に配置されている。
第4可動電極部64は、第4固定電極部44と対をなす電極部であり、可動体52に設けられている。このような第4可動電極部64は、複数の固定電極指443と櫛歯状に噛み合うようにY軸方向に延在する複数の可動電極指641を有している。また、複数の可動電極指641は、X軸方向に沿って互いに等間隔に離間して配置されている。また、各可動電極指641は、対応する固定電極指443に対してX軸方向マイナス側に位置し、この固定電極指443とギャップを介して対向している。また、複数の可動電極指641の長さ(Y軸方向の長さ)は、複数の固定電極指443と同様に、X軸方向プラス側に向けて漸増している。このような第4可動電極部64は、中心軸αxに対して第2可動電極部62と対称的に配置されている。
以上、第1、第2、第3、第4可動電極部61、62、63、64の構成について説明した。このように、中心軸αxの一方側に第1、第2可動電極部61、62を配置し、中心軸αxの他方側に第3、第4可動電極部63、64を配置することで、例えば、図3に示すような中心軸αxの一方側に第1可動電極部61だけが配置され、中心軸αxの他方側に第4可動電極部64だけが配置された構成と比較して、加速度Axの検出特性を犠牲にすることなく、可動電極指611、621、631、641の長さをそれぞれ1/2程度に短くすることができる。このように、物理量センサー1によれば、各可動電極指611、621、631、641を従来よりも短くすることができ、各可動電極指611、621、631、641の機械的強度が増して、破損し難くなる。なお、各可動電極指611、621、631、641は、細長い部分であるため、素子部3の中でも特に破損し易い箇所である。このように、破損し易い箇所である各可動電極指611、621、631、641を破損し難くすることで、素子部3全体の機械的強度が著しく向上する。
以上、物理量センサー1の構成について詳細に説明した。物理量センサー1の作動時には、例えば、第1、第3固定電極部41、43が配線76を介してQVアンプ(電荷/電圧変換回路)に接続され、第2、第4固定電極部42、44が配線77を介してQVアンプに接続される。そして、配線75を介して可動電極部6に駆動電圧が印加されることで、可動電極指611と固定電極指413との間および可動電極指631と固定電極指433との間にそれぞれ静電容量Caが形成され、可動電極指621と固定電極指423との間および可動電極指641と固定電極指443との間にそれぞれ静電容量Cbが形成される。
物理量センサー1にX軸方向プラス側への加速度Axが作用すると、その加速度Axの大きさに基づいて、可動体52がバネ部53、54を弾性変形させながら支持部51に対してX軸方向に変位する。そのため、可動電極指611と固定電極指413とのギャップ、可動電極指621と固定電極指423とのギャップ、可動電極指631と固定電極指433とのギャップおよび可動電極指641と固定電極指443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、加速度Axを求めることができる。
ここで、前述したように、第1、第3可動電極部61、63では可動電極指611、631が固定電極指413、433に対してX軸方向プラス側に位置しているのに対し、第2、第4可動電極部62、64では可動電極指621、641が固定電極指423、443に対してX軸方向マイナス側に位置している。そのため、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。したがって、配線76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77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、より精度よく加速度Axを検出することができる。
特に、本実施形態では、極性が異なる第1、第2固定電極部41、42を中心軸αxに対して一方側(Y軸方向プラス側)に隣接し、極性が異なる第3、第4固定電極部43、44を中心軸αxに対して他方側(Y軸方向マイナス側)に隣接して配置している。そのため、基板2の残留応力に起因した反りや熱撓みによる影響が第1、第2固定電極部41、42でほぼ等しくなり、第3、第4固定電極部43、44でもほぼ等しくなる。したがって、前記影響による検出信号のずれが第1固定電極部41と第2固定電極部42とでキャンセルされると共に、第3固定電極部43と第4固定電極部44とでもキャンセルされ、その結果、より精度よく加速度Axを検出することができる。
なお、基板2の残留応力に起因した反りや熱撓みによる影響とは、例えば、図4に示すような、可動体52に対する第1、第2、第3、第4固定電極部41、42、43、44のZ軸方向へのずれが挙げられる。第1、第2固定電極部41、42は、隣接して配置されているため、可動体52に対するZ軸方向のずれがほぼ等しくなる。同様に、第3、第4固定電極部43、44は、隣接して配置されているため、可動体52に対するZ軸方向のずれがほぼ等しくなる。そのため、第1固定電極部41の変位に起因する静電容量Caの変化量と第2固定電極部42の変位に起因する静電容量Cbの変化量とがほぼ等しくなり、第3固定電極部43の変位に起因する静電容量Caの変化量と第4固定電極部44の変位に起因する静電容量Cbの変化量とがほぼ等しくなる。よって、静電容量Ca、Cbの変化量が全体としてほぼ等しくなり、静電容量Ca、Cbを差動演算することで、静電容量Ca、Cbの変化分をキャンセルすることができる。したがって、このような構成によれば、より精度よく加速度Axを検出することができる。特に、基板2の熱撓みは、環境温度によってその程度が変化し、これが温度特性の悪化を招くおそれがある。これに対して、物理量センサー1は、上述したように、基板2の熱撓みによる影響を低減することができるため、優れた温度特性を発揮することができる。
すなわち、本発明に係る物理量センサー1の構造の特徴は、実際はきれいな基板2の反り(図3中の一点鎖線)ではなく、蓋体8等の形状非対称性に起因して、場所によって反り量が異なり、例えば、図3中の実線で示す基板2の反り(固定電極部4の固定部411、421、431、441の反りが可動体52の支持部51に対して対称ではない)のような場合においてもキャンセルされて、非常に効果を発揮することができる。
以上、物理量センサー1について詳細に説明した。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、基板2に固定されている支持部51と、支持部51に対してX軸方向(第1方向)に変位可能であり、可動電極部6が設けられている可動体52と、基板2に固定されている固定電極部4と、を含んでいる。また、固定電極部4は、支持部51に対してX軸方向と直交するY軸方向(第2方向)の一方側に位置し、固定電極指413(第1固定電極指)が設けられている第1固定電極部41、および第1固定電極部41と離間して設けられ、固定電極指423(第2固定電極指)が設けられている第2固定電極部42と、支持部51に対してY軸方向の他方側に位置し、固定電極指433(第3固定電極指)が設けられている第3固定電極部43、および第3固定電極部43と離間して設けられ、固定電極指443(第4固定電極指)が設けられている第4固定電極部44と、を含んでいる。また、可動電極部6は、固定電極指413に対してX軸方向に対向している可動電極指611(第1可動電極指)が設けられている第1可動電極部61と、固定電極指423に対してX軸方向に対向している可動電極指621(第2可動電極指)が設けられている第2可動電極部62と、固定電極指433に対してX軸方向に対向している可動電極指631(第3可動電極指)が設けられている第3可動電極部63と、固定電極指443に対してX軸方向に対向している可動電極指641(第4可動電極指)が設けられている第4可動電極部64と、を含んでいる。このような構成によれば、例えば、図3に示すような構成と比較して、加速度Axの検出特性(静電容量Ca、Cbの大きさ)を犠牲にすることなく、各電極指413、423、433、443、611、621、631、641の長さをそれぞれ1/2程度に短くすることができる。そのため、各電極指413、423、433、443、611、621、631、641の機械的強度が増して、破損し難くなる。したがって、物理量センサー1は、優れた耐衝撃性(機械的強度)を有するものとなる。
また、前述したように、物理量センサー1は、支持部51と可動体52とを接続しているバネ部53、54を含んでいる。これにより、簡単な構成で、可動体52を支持部51に対してX軸方向に変位可能とすることができる。なお、バネ部53、54の構成としては、特に限定されず、例えば、バネ部53、54のいずれか一方が省略されていてもよい。
また、前述したように、可動電極指611は、固定電極指413に対してX軸方向のプラス側(一方側)に対向し、可動電極指621は、固定電極指423に対してX軸方向のマイナス(他方側)に対向し、可動電極指631は、固定電極指433に対してX軸方向のプラス側に対向し、可動電極指641は、固定電極指443に対してX軸方向のマイナス側に対向している。これにより、可動電極指611と固定電極指413との間および可動電極指631と固定電極指433との間に形成される静電容量Caと、可動電極指621と固定電極指423との間および可動電極指641と固定電極指443との間に形成される静電容量Cbとが、加速度Axが加わった際に互いに逆相で変化するため、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく加速度Axを検出することができる。また、電極指の長さが短くなっても物理量の検出感度が低下させることがない。さらに、このような構成によれば、基板2の残留応力に起因した反りや熱撓みによる影響が極性が異なる第1、第2固定電極部41、42でほぼ等しくなり、極性が異なる第3、第4固定電極部43、44でもほぼ等しくなる。したがって、前記影響による静電容量Ca、Cbのずれがキャンセルされ、その結果、より精度よく加速度Axを検出することができる。
また、前述したように、物理量センサー1では、第1固定電極部41と第3固定電極部43とは、支持部51(中心軸αx)に対して対称的に配置されており、第2固定電極部42と第4固定電極部44とは、支持部51(中心軸αx)に対して対称的に配置されている。また、第1可動電極部61と第3可動電極部63とは、支持部51(中心軸αx)に対して対称的に配置されており、第2可動電極部62と第4可動電極部64とは、支持部51(中心軸αx)に対して対称的に配置されている。このような構成によれば、例えば、可動体52のZ軸まわりの不要な振動に対する不感性を高めることができ、より精度よく加速度Axを検出することができる。すなわち、このような構成とすれば、例えば、可動体52が意図せずに中心Oまわりに回動してしまった場合、可動電極指611と固定電極指413とのギャップが小さくなると可動電極指631と固定電極指433とのギャップが大きくなり、反対に、可動電極指611と固定電極指413とのギャップが大きくなると可動電極指631と固定電極指433とのギャップが小さくなる。そのため、可動電極指611と固定電極指413との間の静電容量の変化量と、可動電極指631と固定電極指433との間の静電容量の変化量と、がキャンセルされて静電容量Caの変動を低減することができる。同様に、可動電極指621と固定電極指423とのギャップが小さくなると可動電極指641と固定電極指443とのギャップが大きくなり、反対に、可動電極指621と固定電極指423とのギャップが大きくなると可動電極指641と固定電極指443とのギャップが小さくなる。そのため、可動電極指621と固定電極指423との間の静電容量の変化量と、可動電極指641と固定電極指443との間の静電容量の変化量と、がキャンセルされて静電容量Cbの変動を低減することができる。したがって、物理量センサー1は、可動体52のZ軸まわりの不要な振動に対する不感性が高く、より精度よく加速度Axを検出することができる。
また、前述したように、固定電極指413および固定電極指433は、互いに電気的に接続され、固定電極指423および固定電極指443は、互いに電気的に接続されている。これにより、前述したように、可動電極指611と固定電極指413との間および可動電極指631と固定電極指433との間に形成される静電容量Caと、可動電極指621と固定電極指423との間および可動電極指641と固定電極指443との間に形成される静電容量Cbとが、加速度Axが加わった際に互いに逆相で変化するため、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく加速度Axを検出することができる。また、電極指の長さが短くなっても物理量の検出感度が低下させることがない。
また、前述したように、第1固定電極部41は、基板2に固定されている固定部411(第1固定部)と、固定部411に設けられている幹部412(第1幹部)と、を含み、固定電極指413は、長手方向がY軸方向に沿うように、幹部412に設けられている。同様に、第2固定電極部42は、基板2に固定されている固定部421(第2固定部)と、固定部421に設けられている幹部422(第2幹部)と、を含み、固定電極指423は、長手方向がY軸方向に沿うように、幹部422に設けられている。そして、幹部422は、幹部412よりも支持部51(中心軸αx)の側に位置し、固定電極指413は、幹部412の支持部51(中心軸αx)の側とは反対側に設けられ、固定電極指423は、幹部422の支持部51(中心軸αx)の側に設けられている。このような構成とすることで、固定部411と固定部421とを互いに近づけて配置し易くなる。そのため、基板2の残留応力に起因した反りや熱撓みによる影響を、第1、第2固定電極部41、42でより効果的に等しくすることができる。
また、前述したように、固定部411と固定部421とは、Y軸方向に沿って、隣り合って配置されている。これにより、固定部411、421の配置が簡単なものとなる。なお、「隣り合って配置されている」とは、例えば、間に他の構造体(例えば、素子部3の一部)が位置することなく固定部411、421同士が並んで配置されていることを意味する。
また、前述したように、第3固定電極部43は、基板2に固定されている固定部431(第3固定部)と、固定部431に設けられている幹部432(第3幹部)と、を含み、固定電極指433は、長手方向がY軸方向に沿うように、幹部432に設けられている。同様に、第4固定電極部44は、基板2に固定されている固定部441(第4固定部)と、固定部441に設けられている幹部442(第4幹部)と、を含み、固定電極指443は、その長手方向がY軸方向に沿うように、幹部442に設けられている。そして、幹部442は、幹部432よりも支持部51(中心軸αx)の側に位置し、固定電極指433は、幹部432の支持部51(中心軸αx)の側とは反対側に設けられ、固定電極指443は、幹部442の支持部51(中心軸αx)の側に設けられている。このような構成とすることで、固定部431と固定部441とを互いに近づけて配置し易くなる。そのため、基板2の残留応力に起因した反りや熱撓みによる影響を、第3、第4固定電極部43、44でより効果的に等しくすることができる。
また、前述したように、固定部431と固定部441とは、Y軸方向に沿って、隣り合って配置されている。これにより、固定部431、441の配置が簡単なものとなる。なお、「隣り合って配置されている」とは、例えば、間に他の構造体(例えば、素子部3の一部)が位置することなく固定部431、441同士が並んで配置されていることを意味する。
<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5は、本発明の第2実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。なお、説明の便宜上、図5では、基板2および蓋体8の図示を省略し、素子部3のみを図示している。
本実施形態に係る物理量センサー1は、主に、素子部3の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態の物理量センサー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5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5に示すように、本実施形態の物理量センサー1では、前述した第1実施形態と比べて、第3固定電極部43および第3可動電極部63と、第4固定電極部44および第4可動電極部64と、の配置が逆転している。すなわち、前述した第1実施形態と比べて、第1固定電極部41と第3固定電極部43との対称性および第2固定電極部42と第4固定電極部44との対称性がそれぞれ失われている。同様に、第1可動電極部61と第3可動電極部63との対称性および第2可動電極部62と第4可動電極部64との対称性がそれぞれ失われている。
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。
<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6は、本発明の第3実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。なお、説明の便宜上、図6では、基板2および蓋体8の図示を省略し、素子部3のみを図示している。
本実施形態に係る物理量センサー1は、主に、素子部3の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態の物理量センサー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、第1、第2固定電極部41、42では、幹部412、422がX軸に対して逆向きに傾斜しており、幹部412、422の離間距離がX軸方向プラス側に向けて漸増している。また、複数の固定電極指413は、それぞれ、幹部412からY軸方向両側に延出している。すなわち、固定電極指413は、幹部412からY軸方向プラス側に延出した複数の固定電極指413’と、幹部412からY軸方向マイナス側に延出した複数の固定電極指413”と、を有している。同様に、複数の固定電極指423は、それぞれ、幹部422からY軸方向両側に延出している。すなわち、固定電極指423は、幹部422からY軸方向プラス側に延出した複数の固定電極指423’と、幹部422からY軸方向マイナス側に延出した複数の固定電極指423”と、を有している。
このような固定電極指413に対応するように、可動電極指611は、複数の固定電極指413’と噛み合って配置された複数の可動電極指611’と、複数の固定電極指413”と噛み合って配置された複数の可動電極指611”と、を有している。同様に、固定電極指423に対応するように、可動電極指621は、複数の固定電極指423’と噛み合って配置された複数の可動電極指621’と、複数の固定電極指423”と噛み合って配置された複数の可動電極指621”と、を有している。
また、第3、第4固定電極部43、44では、幹部432、442がX軸に対して逆向きに傾斜しており、幹部432、442の離間距離がX軸方向プラス側に向けて漸増している。また、複数の固定電極指433は、それぞれ、幹部432からY軸方向両側に延出している。すなわち、固定電極指433は、幹部432からY軸方向マイナス側に延出した複数の固定電極指433’と、幹部432からY軸方向プラス側に延出した複数の固定電極指433”と、を有している。同様に、複数の固定電極指443は、それぞれ、幹部442からY軸方向両側に延出している。すなわち、固定電極指443は、幹部442からY軸方向マイナス側に延出した複数の固定電極指443’と、幹部442からY軸方向プラス側に延出した複数の固定電極指443”と、を有している。
このような固定電極指433に対応するように、可動電極指631は、複数の固定電極指433’と噛み合って配置された複数の可動電極指631’と、複数の固定電極指433”と噛み合って配置された複数の可動電極指631”と、を有している。同様に、固定電極指443に対応するように、可動電極指641は、複数の固定電極指443’と噛み合って配置された複数の可動電極指641’と、複数の固定電極指443”と噛み合って配置された複数の可動電極指641”と、を有している。
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。特に、本実施形態では、各電極指413、423、433、443、611、621、631、641の長さを、前述した第1実施形態の1/2程度に短くすることができるため、さらに耐衝撃性に優れた物理量センサー1となる。
<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7は、本発明の第4実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。なお、説明の便宜上、図7では、基板2および蓋体8の図示を省略し、素子部3のみを図示している。
本実施形態に係る物理量センサー1は、主に、素子部3の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態の物理量センサー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、本実施形態の物理量センサー1では、幹部412、422、432、442がそれぞれX軸方向に沿って延在している。また、幹部412に支持された複数の固定電極指413の長さはほぼ等しく、複数の固定電極指413と噛み合って配置された複数の可動電極指611の長さもほぼ等しい。同様に、幹部422に支持された複数の固定電極指423の長さはほぼ等しく、複数の固定電極指423と噛み合って配置された複数の可動電極指621の長さもほぼ等しい。また、幹部432に支持された複数の固定電極指433の長さはほぼ等しく、複数の固定電極指433と噛み合って配置された複数の可動電極指631の長さもほぼ等しい。また、幹部442に支持された複数の固定電極指443の長さはほぼ等しく、複数の固定電極指443と噛み合って配置された複数の可動電極指641の長さもほぼ等しい。
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8は、本発明の第5実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。なお、説明の便宜上、図8では、基板2および蓋体8の図示を省略し、素子部3のみを図示している。
本実施形態に係る物理量センサー1は、主に、素子部3の構成が異なること以外は、前述した第4実施形態の物理量センサー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4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4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、第1固定電極部41は、固定部411、幹部412および固定電極指413に加えて、さらに、固定部411と幹部412とを連結する連結部414(第1連結部)を有している。連結部414は、固定部411からY軸方向プラス側に延出しており、幹部412のX軸方向マイナス側の端部に接続されている。同様に、第2固定電極部42は、固定部421、幹部422および固定電極指423に加えて、さらに、固定部421と幹部422とを連結する連結部424(第2連結部)を有している。連結部424は、固定部421からY軸方向プラス側に延出しており、幹部422のX軸方向マイナス側の端部に接続されている。このような第1、第2固定電極部41、42では、固定部411、421がX軸方向に並んで隣り合って配置されており、さらには、支持部51ともY軸方向に隣り合って配置されている。
また、第3固定電極部43は、固定部431、幹部432および固定電極指433に加えて、さらに、固定部431と幹部432とを連結する連結部434(第3連結部)を有している。連結部434は、固定部431からY軸方向マイナス側に延出しており、幹部432のX軸方向マイナス側の端部に接続されている。同様に、第4固定電極部44は、固定部441、幹部442および固定電極指443に加えて、さらに、固定部441と幹部442とを連結する連結部444(第4連結部)を有している。連結部444は、固定部441からY軸方向マイナス側に延出しており、幹部442のX軸方向マイナス側の端部に接続されている。このような第3、第4固定電極部43、44では、固定部431、441がX軸方向に隣り合って配置されており、さらには、支持部51ともY軸方向に隣り合って配置されている。
このような第5実施形態によっても、前述した第4実施形態と同様の効果を発揮することができる。特に、本実施形態では、連結部414、424、434、444を有しているため、固定部411、421、431、441を、それぞれ、支持部51のマウント22との接合部のより近くに配置することができる。そのため、基板2の残留応力や熱撓みに起因した可動体52と固定電極部4との間における、X軸、Y軸、Z軸方向のずれのうち、特に、Z軸方向へのずれを効果的に低減することができる。よって、より精度よく加速度Axを検出することができる。
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
図9は、本発明の第6実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。なお、説明の便宜上、図9では、基板2および蓋体8の図示を省略し、素子部3のみを図示している。
本実施形態に係る物理量センサー1は、主に、素子部3の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態の物理量センサー1と同様である。なお、以下の説明では、第6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に示すように、第1固定電極部41は、X軸およびY軸のそれぞれに対して傾斜した方向に延在する一対の幹部412を有している。また、一対の幹部412は、固定部411に対してX軸方向の両側に位置している。すなわち、一方の幹部412は、固定部411からX軸方向プラス側にX軸に対して傾斜した方向に沿って延出し、他方の幹部412は、固定部411からX軸方向マイナス側にX軸方向に対して傾斜した方向に沿って延出している。一対の幹部412は、素子部3の中心Oと交わり、Y軸方向に延びる中心軸αyに対して対称的に配置されている。そして、各幹部412に、複数の固定電極指413が設けられ、可動体52に、複数の固定電極指413と噛み合う複数の可動電極指611が設けられている。
同様に、第2固定電極部42は、X軸およびY軸のそれぞれに対して傾斜した方向に延在する一対の幹部422を有している。また、一対の幹部422は、固定部421に対してX軸方向の両側に位置し、中心軸αyに対して対称的に配置されている。そして、各幹部422に、複数の固定電極指423が設けられ、可動体52に、複数の固定電極指423と噛み合う複数の可動電極指621が設けられている。
同様に、第3固定電極部43は、X軸およびY軸のそれぞれに対して傾斜した方向に延在する一対の幹部432を有している。また、一対の幹部432は、固定部431に対してX軸方向の両側に位置し、中心軸αyに対して対称的に配置されている。そして、各幹部432に、複数の固定電極指433が設けられ、可動体52に、複数の固定電極指433と噛み合う複数の可動電極指631が設けられている。
同様に、第4固定電極部44は、X軸およびY軸のそれぞれに対して傾斜した方向に延在する一対の幹部442を有している。また、一対の幹部442は、固定部441に対してX軸方向の両側に位置し、中心軸αyに対して対称的に配置されている。そして、各幹部442に、複数の固定電極指443が設けられ、可動体52に、複数の固定電極指443と噛み合う複数の可動電極指641が設けられている。
このような構成によれば、例えば、前述した第1実施形態と比較して、固定電極指413、423、433、443および可動電極指611、621、631、641の数を倍程度に増やすことができる。そのため、例えば、前述した第1実施形態と各電極指の長さが同じであれば、静電容量Ca、Cbを大きくすることができる。これにより、加速度Axが加わった際の静電容量Ca、Cbの変化量も大きくなるため、感度が向上し、より精度よく加速度Axを検出することができる。また、別の観点から言えば、例えば、前述した第1実施形態と静電容量Ca、Cbの大きさが同じであれば、その分、固定電極指413、423、433、443および可動電極指611、621、631、641を短くすることができ、これら各電極指413、423、433、443、611、621、631、641がより破損し難くなる。
また、このような構成に合わせて、支持部51は、その長手方向の中央部においてマウント22の上面に接合されている。
このような第6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7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
図10は、本発明の第7実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。なお、説明の便宜上、図10では、基板2および蓋体8の図示を省略し、素子部3のみを図示している。
本実施形態に係る物理量センサー1は、主に、素子部3の構成が異なること以外は、前述した第4実施形態の物理量センサー1と同様である。なお、以下の説明では、第7実施形態の物理量センサー1に関し、前述した第4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10では、前述した第4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10に示すように、第1固定電極部41は、X軸方向に沿って延在する一対の幹部412を有している。また、一対の幹部412は、固定部411に対してX軸方向の両側に位置している。すなわち、一方の幹部412は、固定部411からX軸方向プラス側に延出し、他方の幹部412は、固定部411からX軸方向マイナス側に延出している。そして、各幹部412に、複数の固定電極指413が設けられ、可動体52に、複数の固定電極指413と噛み合う複数の可動電極指611が設けられている。
同様に、第2固定電極部42は、X軸方向に沿って延在する一対の幹部422を有している。また、一対の幹部422は、固定部421に対してX軸方向の両側に位置している。そして、各幹部422に、複数の固定電極指423が設けられ、可動体52に、複数の固定電極指423と噛み合う複数の可動電極指621が設けられている。
同様に第3固定電極部43は、X軸方向に沿って延在する一対の幹部432を有している。また、一対の幹部432は、固定部431に対してX軸方向の両側に位置している。そして、各幹部432に、複数の固定電極指433が設けられ、可動体52に、複数の固定電極指433と噛み合う複数の可動電極指631が設けられている。
同様に、第4固定電極部44は、X軸方向に沿って延在する一対の幹部442を有している。また、一対の幹部442は、固定部441に対してX軸方向の両側に位置している。そして、各幹部442に、複数の固定電極指443が設けられ、可動体52に、複数の固定電極指443と噛み合う複数の可動電極指641が設けられている。
このような構成によれば、例えば、前述した第4実施形態と比較して、固定電極指413、423、433、443および可動電極指611、621、631、641の数を増やすことができる。そのため、例えば、前述した第4実施形態と電極指の長さが同じであれば、静電容量Ca、Cbを大きくすることができる。これにより、加速度Axが加わった際の静電容量Ca、Cbの変化量も大きくなるため、感度が向上し、より精度よく加速度Axを検出することができる。また、別の観点から言えば、例えば、前述した第4実施形態と静電容量Ca、Cbの大きさが同じであれば、その分、固定電極指413、423、433、443および可動電極指611、621、631、641を短くすることができ、各電極指413、423、433、443、611、621、631、641がより破損し難くなる。
また、このような構成に合わせて、支持部51は、その長手方向の中央部においてマウント22の上面に接合されている。
このような第7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8実施形態>
次に、本発明の第8実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
図11は、本発明の第8実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。図12は、図11に示す素子部の変形例を示す平面図である。なお、説明の便宜上、図11および図12では、それぞれ、基板2および蓋体8の図示を省略し、素子部3のみを図示している。
本実施形態に係る物理量センサー1は、主に、素子部3の構成が異なること以外は、前述した第5実施形態の物理量センサー1と同様である。なお、以下の説明では、第8実施形態の物理量センサー1に関し、前述した第5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11では、前述した第5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11に示すように、本実施形態の物理量センサー1では、固定電極部4がX軸方向に並んで一対設けられている。一対の固定電極部4は、中心軸αyに対してほぼ対称的に配置されている。このような構成によれば、前述した第5実施形態と比較して、固定電極指413、423、433、443および可動電極指611、621、631、641の数を増やすことができる。そのため、例えば、前述した第5実施形態と電極指の長さが同じであれば、静電容量Ca、Cbを大きくすることができる。これにより、加速度Axが加わった際の静電容量Ca、Cbの変化量も大きくなるため、感度が向上し、より精度よく加速度Axを検出することができる。また、別の観点から言えば、例えば、前述した第5実施形態と静電容量Ca、Cbの大きさが同じであれば、その分、固定電極指413、423、433、443および可動電極指611、621、631、641を短くすることができ、各電極指413、423、433、443、611、621、631、641がより破損し難くなる。
また、このような構成に合わせて、支持部51は、その長手方向の中央部においてマウント22の上面に接合されている。
このような第8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、例えば、図12に示すように、一対の第1固定電極部41の固定部411同士および幹部412同士を一体化してもよい。同様に、一対の第3固定電極部43の固定部431同士および幹部432同士を一体化してもよい。
<第9実施形態>
次に、本発明の第9実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
図13は、本発明の第9実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。なお、説明の便宜上、図13では、基板2および蓋体8の図示を省略し、素子部3のみを図示している。
本実施形態に係る物理量センサー1は、主に、素子部3の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態の物理量センサー1と同様である。なお、以下の説明では、第9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13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13に示すように、本実施形態の物理量センサー1では、固定電極部4がX軸方向に並んで一対設けられている。一対の固定電極部4は、中心軸αyに対してほぼ対称的に配置されている。このような構成によれば、前述した第1実施形態と比較して、固定電極指413、423、433、443および可動電極指611、621、631、641の数を増やすことができる。そのため、例えば、前述した第1実施形態と電極指の長さが同じであれば、静電容量Ca、Cbを大きくすることができる。これにより、加速度Axが加わった際の静電容量Ca、Cbの変化量も大きくなるため、感度が向上し、より精度よく加速度Axを検出することができる。また、別の観点から言えば、例えば、前述した第1実施形態と静電容量Ca、Cbの大きさが同じであれば、その分、固定電極指413、423、433、443および可動電極指611、621、631、641を短くすることができ、各電極指413、423、433、443、611、621、631、641がより破損し難くなる。
また、支持部51は、一対の固定電極部4の間、具体的には、一方の固定電極部4の固定部411、421、431、441と他方の固定電極部4の固定部411、421、431、441との間に位置し、Y軸方向に延在している。そして、支持部51のY軸方向プラス側の端部と可動体52とが一対のバネ部53で接続され、Y軸方向マイナス側の端部と可動体52とが一対のバネ部54で接続されている。このような配置とすることで、各固定部411、421、431、441を、支持部51のマウント22との接合部の近くに配置することができる。
このような第9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10実施形態>
次に、本発明の第10実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
図14は、本発明の第10実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。なお、説明の便宜上、図14では、基板2および蓋体8の図示を省略し、素子部3のみを図示している。
本実施形態に係る物理量センサー1は、主に、素子部3の構成が異なること以外は、前述した第9実施形態の物理量センサー1と同様である。なお、以下の説明では、第11実施形態の物理量センサー1に関し、前述した第9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14では、前述した第9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14に示すように、可動体52は、Y軸方向の両側に形成された切り欠き521、522を有している。また、可動体52は、切り欠き521、522を接続し、X軸方向プラス側に位置する固定電極部4とX軸方向マイナス側に位置する固定電極部4とを仕切るように配置された梁部523を有している。
支持部51は、可動体52の外側に設けられている。また、支持部51は、枠状をなし、可動体52を囲むように設けられている。支持部51は、枠状をなす基部512と、基部512から切り欠き521、522内に向けて突出する一対の突出部513、514と、を有している。そして、突出部513、514の先端部(中心O側の端部)がマウント22と接合されている。
また、バネ部53、54は、それぞれ、可動体52と支持部51との間に位置している。また、バネ部53は、可動体52のX軸方向プラス側の端部と支持部51のX軸方向プラス側の端部とを連結し、バネ部54は、可動体52のX軸方向マイナス側の端部と支持部51のX軸方向マイナス側の端部とを連結している。これにより、可動体52をX軸方向の両側で支持することができため、可動体52の姿勢および挙動が安定する。そのため、不要な振動を低減させ、より高い精度で加速度Axを検出することができる。
このような第10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11実施形態>
次に、本発明の第11実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
図15は、本発明の第11実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。なお、説明の便宜上、図15では、基板2および蓋体8の図示を省略し、素子部3のみを図示している。
本実施形態に係る物理量センサー1は、主に、素子部3の構成が異なること以外は、前述した第9実施形態の物理量センサー1と同様である。なお、以下の説明では、第11実施形態の物理量センサー1に関し、前述した第9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15では、前述した第9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15に示すように、支持部51は、可動体52の内側に、一対設けられている。また、一方の支持部51は、中心軸αxよりもY軸方向プラス側に位置し、他方の支持部51は、中心軸αxよりもY軸方向マイナス側に位置している。また、各支持部51は、X軸方向に延在する基部515と、基部515の中央部から素子部3の中心Oに向けてY軸方向に延出する延出部516と、を有しており、T字状をなしている。そして、各延出部516の先端部(中心O側の端部)がマウント22と接合されている。
このような第11実施形態によっても、前述した第9実施形態と同様の効果を発揮することができる。
<第12実施形態>
次に、本発明の第12実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
図16は、本発明の第12実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。なお、説明の便宜上、図16では、基板2および蓋体8の図示を省略し、素子部3のみを図示している。
本実施形態に係る物理量センサー1は、主に、素子部3の構成が異なること以外は、前述した第8実施形態の物理量センサー1と同様である。なお、以下の説明では、第12実施形態の物理量センサー1に関し、前述した第8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16では、前述した第8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16に示すように、一対の固定電極部4では、それぞれ、第1固定電極部41の固定部411と第3固定電極部43の固定部431とが一体化されて固定部451が形成され、第2固定電極部42の固定部421と第4固定電極部44の固定部441とが一体化されて固定部461が形成されている。そして、これら固定部451、461は、中心軸αxに沿って配置されている。
また、支持部51は、一対の固定電極部4の間、具体的には、一方の固定電極部4の固定部451と他方の固定電極部4の固定部451との間に位置し、Y軸方向に延在している。そして、支持部51のY軸方向プラス側の端部と可動体52とが一対のバネ部53で接続され、Y軸方向マイナス側の端部と可動体52とが一対のバネ部54で接続されている。
このような第12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13実施形態>
次に、本発明の第13実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
図17は、本発明の第13実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。なお、説明の便宜上、図17では、基板2および蓋体8の図示を省略し、素子部3のみを図示している。
本実施形態に係る物理量センサー1は、主に、素子部3の構成が異なること以外は、前述した第12実施形態の物理量センサー1と同様である。なお、以下の説明では、第13実施形態の物理量センサー1に関し、前述した第12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17では、前述した第12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17に示すように、可動体52は、Y軸方向の両側に形成された切り欠き521、522を有している。また、可動体52は、切り欠き521、522を接続し、X軸方向プラス側に位置する固定電極部4とX軸方向マイナス側に位置する固定電極部4とを仕切るように配置された梁部523を有している。
支持部51は、可動体52の外側に設けられている。また、支持部51は、枠状をなし、可動体52を囲むように設けられている。支持部51は、枠状をなす基部512と、基部512から切り欠き521、522内に向けて突出する一対の突出部513、514と、を有している。そして、突出部513、514の先端部(中心O側の端部)がマウント22と接合されている。
また、バネ部53、54は、それぞれ、可動体52と支持部51との間に位置している。また、バネ部53は、可動体52のX軸方向プラス側の端部と支持部51のX軸方向プラス側の端部とを連結し、バネ部54は、可動体52のX軸方向マイナス側の端部と支持部51のX軸方向マイナス側の端部とを連結している。
このような第13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14実施形態>
次に、本発明の第14実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
図18は、本発明の第14実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。図19は、図18に示す素子部の変形例を示す平面図である。なお、説明の便宜上、図18では、基板2および蓋体8の図示を省略し、素子部3のみを図示している。
本実施形態に係る物理量センサー1は、主に、素子部3の構成が異なること以外は、前述した第12実施形態の物理量センサー1と同様である。なお、以下の説明では、第14実施形態の物理量センサー1に関し、前述した第12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18では、前述した第12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18に示すように、支持部51は、可動体52の内側に、一対設けられている。また、一方の支持部51は、中心軸αxよりもY軸方向プラス側に位置し、他方の支持部51は、中心軸αxよりもY軸方向マイナス側に位置している。また、各支持部51は、X軸方向に延在する基部515と、基部515の中央部から素子部3の中心Oに向けてY軸方向に延出する延出部516と、を有しており、T字状をなしている。そして、各延出部516の先端部(中心O側の端部)がマウント22と接合されている。
このような第14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、例えば、図19に示すように、2つの固定部451同士を一体化してもよい。
<第15実施形態>
次に、本発明の第15実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
図20は、本発明の第15実施形態に係る物理量センサー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は、主に、3つの素子部3X、3Y、3Zを有すること以外は、前述した第1実施形態の物理量センサー1と同様である。なお、以下の説明では、第15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20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20に示すように、基板2には3つの凹部21X、21Y、21Zが設けられている。そして、凹部21Xと重なるようにして素子部3Xが配置されており、凹部21Yと重なるようにして素子部3Yが配置されており、凹部21Zと重なるようにして素子部3Zが配置されている。素子部3Xは、前述した第1実施形態と同様の構成であり、X軸方向の加速度Azを検出可能なセンサー素子である。また、素子部3Yは、姿勢がZ軸まわりに90°回転している以外は、前述した第1実施形態と同様の構成であり、Y軸方向の加速度Ayを検出可能なセンサー素子である。素子部3Zは、Z軸方向の加速度Azを検出可能なセンサー素子である。
素子部3Zについて簡単に説明すると、素子部3Zは、揺動軸Jまわりにシーソー揺動可能な可動体91を有している。可動体91は、揺動軸Jの一方側に位置する第1可動部911と、他方側に位置する第2可動部912と、を有しており、これら第1、第2可動部911、912の回転モーメントが互いに異なっている。また、凹部21Zの底面には、第1可動部911と対向して第1固定電極92が配置されており、第2可動部912と対向して第2固定電極93が配置されている。そして、第1可動部911と第1固定電極92との間に静電容量Ccが形成され、第2可動部912と第2固定電極93との間に静電容量Cdが形成される。物理量センサー1に加速度Azが加わると、可動体91が揺動軸Jまわりにシーソー揺動し、これにより、静電容量Cc、Cdが変化するため、この静電容量Cc、Cdの変化に基づいて加速度Azを検出することができる。
このような物理量センサー1によれば、互いに直交する3軸の加速度が検出可能となる。
<第16実施形態>
次に、本発明の第16実施形態に係る物理量センサーデバイスについて説明する。
図21は、本発明の第16実施形態に係る物理量センサーデバイスを示す断面図である。
図21に示すように、物理量センサーデバイス5000は、パッケージ5100と、パッケージ5100内に収納された物理量センサー1および半導体素子5900(回路素子)と、を有している。なお、物理量センサー1としては、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。
パッケージ5100は、キャビティ状のベース5200(基板)と、ベース5200の上面に接合された蓋体5300と、を有している。ベース5200は、その上面に開口する凹部5210を有している。また、凹部5210は、ベース5200の上面に開口する第1凹部5211と、第1凹部5211の底面に開口する第2凹部5212と、を有している。
一方、蓋体5300は、板状であり、凹部5210の開口を塞ぐようにしてベース5200の上面に接合されている。このように、蓋体5300によって凹部5210の開口を塞ぐことで、パッケージ5100内に収納空間S2が形成され、この収納空間S2に物理量センサー1および半導体素子5900が収納されている。そのため、パッケージ5100によって物理量センサー1および半導体素子5900を衝撃、埃、熱、湿気(水分)等から好適に保護することができる。なお、ベース5200と蓋体5300との接合方法としては、特に限定されず、本実施形態では、シームリング5400を介したシーム溶接を用いている。
収納空間S2は、気密封止されている。収納空間S2の雰囲気としては、特に限定されないが、例えば、物理量センサー1の収納空間Sと同じ雰囲気となっていることが好ましい。これにより、仮に収納空間Sの気密性が崩壊し、収納空間S、S2が連通してしまっても、収納空間Sの雰囲気をそのまま維持することができる。そのため、収納空間Sの雰囲気が変化することによる物理量センサー1の加速度検出特性の変化を低減することができ、安定した加速度検出特性を発揮することができる。
ベース5200の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミナ、ジルコニア、チタニア等の各種セラミックスを用いることができる。また、蓋体5300の構成材料としては、特に限定されないが、ベース5200の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース5200の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金を用いることが好ましい。
ベース5200は、収納空間S2内(第1凹部5211の底面)に配置された複数の内部端子5230と、底面に配置された複数の外部端子5240と、を有している。各内部端子5230は、ベース5200内に配置された図示しない内部配線を介して、所定の外部端子5240と電気的に接続されている。
そして、凹部5210の底面に、ダイアタッチ材DAを介して物理量センサー1が固定されており、さらに、物理量センサー1の上面に、ダイアタッチ材DAを介して半導体素子5900が配置されている。そして、ボンディングワイヤーBW1を介して物理量センサー1と半導体素子5900とが電気的に接続されており、ボンディングワイヤーBW2を介して半導体素子5900と内部端子5230とが電気的に接続されている。
半導体素子5900は、例えば、素子部3X、3Y、3Zに駆動電圧を印加する駆動回路や、素子部3X、3Y、3Zからの出力に基づいて加速度Ax、Ay、Azを検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が、必要に応じて含まれている。
以上、物理量センサーデバイス5000について説明した。このような物理量センサーデバイス5000は、物理量センサー1と、半導体素子5900(回路素子)と、を含んでいる。そのため、物理量センサー1の効果を享受でき、信頼性の高い物理量センサーデバイス5000が得られる。
また、前述したように、物理量センサーデバイス5000は、ベース5200(ベース基板)と、ベース5200との間に収納空間S2を形成するようにベース5200に接合されている蓋体5300と、を含んでいる。そして、収納空間S2に、物理量センサー1および半導体素子5900が収納されている。これにより、物理量センサー1および半導体素子5900を衝撃、埃、熱、湿気(水分)等から好適に保護することができる。
また、前述したように、物理量センサー1は、ベース5200に取り付けられ、半導体素子5900は、物理量センサー1に取り付けられている。例えば、本実施形態のように、物理量センサー1の平面サイズよりも半導体素子5900の平面サイズが小さい場合には、このような配置とすることで、物理量センサー1および半導体素子5900をバランスよく配置することができる。
<第17実施形態>
次に、本発明の第17実施形態に係る物理量センサーデバイスについて説明する。
図22は、本発明の第17実施形態に係る物理量センサーデバイスを示す断面図である。
本実施形態に係る物理量センサーデバイス5000は、物理量センサー1と半導体素子5900との配置が逆転していること以外は、前述した第16実施形態の物理量センサーデバイス5000と同様である。なお、以下の説明では、第17実施形態の物理量センサーデバイス5000に関し、前述した第16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22では、前述した第16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22に示すように、本実施形態の物理量センサーデバイス5000では、ベース5200の凹部5210の底面に、ダイアタッチ材DAを介して半導体素子5900が固定されており、さらに、半導体素子5900の上面に、ダイアタッチ材DAを介して物理量センサー1が固定されている。すなわち、半導体素子5900(回路素子)は、ベース5200(基板)に取り付けられ、物理量センサー1は、半導体素子5900に取り付けられている。例えば、本実施形態のように、半導体素子5900の平面サイズよりも物理量センサー1の平面サイズが小さい場合には、このような配置とすることで、物理量センサー1および半導体素子5900をバランスよく配置することができる。
<第18実施形態>
次に、本発明の第18実施形態に係る複合センサーデバイスについて説明する。
図23は、本発明の第18実施形態に係る複合センサーデバイスを示す平面図である。図24は、図23に示す複合センサーデバイスの断面図である。
図23および図24に示すように、複合センサーデバイス4000は、ベース基板4100と、ベース基板4100の上面にダイアタッチ材DA(樹脂接着剤)を介して取り付けられた半導体素子4200(回路素子)と、半導体素子4200の上面にダイアタッチ材を介して取り付けられた加速度センサー4300(第1物理量センサー)および角速度センサー4400(第2物理量センサー)と、半導体素子4200、加速度センサー4300および角速度センサー4400を覆う樹脂パッケージ4500と、を有している。加速度センサー4300は、互いに直交する3軸(X軸、Y軸、Z軸)の加速度をそれぞれ独立して検出可能な3軸加速度センサーであり、例えば、前述した第15実施形態の物理量センサー1を適用することができる。また、角速度センサー4400は、互いに直交する3軸(X軸、Y軸、Z軸)の角速度をそれぞれ独立して検出可能な3軸角速度センサーであり、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。
ベース基板4100は、その上面に複数の接続端子4110を有し、その下面に複数の外部端子4120を有している。各接続端子4110は、ベース基板4100内に配置された図示しない内部配線等を介して対応する外部端子4120と電気的に接続されている。そして、このようなベース基板4100の上面に半導体素子4200が配置されている。
半導体素子4200は、加速度センサー4300および角速度センサー4400を駆動させる駆動回路、加速度センサー4300からの出力に基づいてX軸方向の加速度、Y軸方向の加速度およびZ軸方向の加速度をそれぞれ独立して検出する加速度検出回路、角速度センサー4400からの出力に基づいてX軸まわりの角速度、Y軸まわりの角速度およびZ軸まわりの角速度をそれぞれ独立して検出する角速度検出回路、加速度検出回路および角速度検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が、必要に応じて含まれている。
このような半導体素子4200は、ボンディングワイヤーBW3を介して加速度センサー4300と電気的に接続され、ボンディングワイヤーBW4を介して角速度センサー4400と電気的に接続され、ボンディングワイヤーBW5を介してベース基板4100の接続端子4110と電気的に接続されている。そして、このような半導体素子4200の上面に、加速度センサー4300と、角速度センサー4400と、が並んで配置されている。
以上、複合センサーデバイス4000について説明した。このような複合センサーデバイス4000は、前述したように、加速度センサー4300(第1物理量センサー)と、加速度センサー4300とは異なる物理量を検出する角速度センサー4400(第2物理量センサー)と、を含んでいる。これにより、異なる種類の物理量を検出することができ、利便性の高い複合センサーデバイス4000となる。特に、本実施形態では、第1物理量センサーは、加速度を検出可能な加速度センサー4300であり、第2物理量センサーは、角速度を検出可能な角速度センサー4400である。そのため、例えば、モーションセンサー等に好適に利用することができ、極めて利便性の高い複合センサーデバイス4000となる。
<第19実施形態>
次に、本発明の第19実施形態に係る複合センサーデバイスについて説明する。
図25は、本発明の第19実施形態に係る複合センサーデバイスを示す断面図である。
本実施形態に係る複合センサーデバイス4000は、加速度センサー4300および角速度センサー4400の配置が異なること以外は、前述した第18実施形態の複合センサーデバイス4000と同様である。なお、以下の説明では、第19実施形態の複合センサーデバイス4000に関し、前述した第18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25では、前述した第18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25に示すように、加速度センサー4300および角速度センサー4400は、半導体素子4200を間に挟むようにして、ベース基板4100の上面に取り付けられている。このような構成とすることで、複合センサーデバイス4000の低背化を図ることができる。
<第20実施形態>
次に、本発明の第20実施形態に係る慣性計測装置について説明する。
図26は、本発明の第20実施形態に係る慣性計測装置の分解斜視図である。図27は、図26に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。
図26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)を検出する慣性計測装置である。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、前述した慣性計測装置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27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。加速度センサー2350としては、例えば、前述した第15実施形態の物理量センサー1を用いることができる。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。
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21実施形態>
次に、本発明の第21実施形態に係る移動体測位装置について説明する。
図28は、本発明の第21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29は、図28に示す移動体測位装置の作用を示す図である。
図28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、前述した慣性計測装置2000を用いることができる。
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29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、前述した慣性計測装置2000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22実施形態>
次に、本発明の第22実施形態に係る電子機器について説明する。
図30は、本発明の第22実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図30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。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。また、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から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1110(制御部)と、が内蔵されている。物理量センサー1としては、例えば、前述した各実施形態のもののいずれかを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、物理量センサー1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1110(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。
<第23実施形態>
次に、本発明の第23実施形態に係る電子機器について説明する。
図31は、本発明の第23実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図31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。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。また、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から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1210(制御部)と、が内蔵されている。
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、物理量センサー1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1210(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。
<第24実施形態>
次に、本発明の第24実施形態に係る電子機器について説明する。
図32は、本発明の第24実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図32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。デジタルスチールカメラ1300は、ケース1302を備え、このケース1302の背面には表示部1310が設けられている。表示部1310は、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、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。また、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から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1320(制御部)と、が内蔵されている。物理量センサー1は、例えば、手振れ補正に用いられる。
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、物理量センサー1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路1320(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、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25実施形態>
次に、本発明の第25実施形態に係る携帯型電子機器について説明する。
図33は、本発明の第25実施形態に係る携帯型電子機器を示す平面図である。図34は、図33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33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34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。
また、前述したように、活動計1400は、GPSセンサー1411(衛星測位システム)を含み、ユーザーの移動距離や移動軌跡を計測することができる。そのため、利便性の高い活動計1400が得られる。
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または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26実施形態>
次に、本発明の第26実施形態に係る移動体について説明する。
図35は、本発明の第26実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
図35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は、エンジンシステム、ブレーキシステムおよびキーレスエントリーシステムの少なくともいずれかのシステム1510を含んでいる。また、自動車1500には、物理量センサー1が内蔵されており、物理量センサー1の検出信号は、制御装置1502に供給され、制御装置1502は、その信号に基づいてシステム1510を制御することができる。
このような自動車1500(移動体)は、物理量センサー1と、物理量センサー1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御装置1502(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。また、自動車1500は、エンジンシステム、ブレーキシステムおよびキーレスエントリーシステムの少なくともいずれかのシステム1510を含み、制御装置1502は、検出信号に基づいて、システム1510を制御する。これにより、システム1510を精度よく制御することができる。
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、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、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、物理量センサーが加速度を検出する構成について説明したが、物理量センサーが検出する物理量としては、特に限定されず、例えば、角速度、圧力等であってもよい。また、物理量センサーが複数の物理量を検出できるようになっていてもよい。なお、複数の物理量とは、検出軸が異なる同種の物理量(例えば、X軸方向の加速度、Y軸方向の加速度およびZ軸方向の加速度や、X軸まわりの角速度、Y軸まわりの角速度およびZ軸まわりの角速度)であってもよいし、異なる物理量(例えば、X軸まわりの角速度およびX軸方向の加速度)であってもよい。
1…物理量センサー、2…基板、21、21X、21Y、21Z…凹部、22…マウント、25、26、27…溝部、3、3X、3Y、3Z…素子部、4…固定電極部、41…第1固定電極部、411…固定部、412…幹部、413、413’、413”…固定電極指、414…連結部、42…第2固定電極部、421…固定部、422…幹部、423、423’、423”…固定電極指、424…連結部、43…第3固定電極部、431…固定部、432…幹部、433、433’、433”…固定電極指、434…連結部、44…第4固定電極部、441…固定部、442…幹部、443、443’、443”…固定電極指、444…連結部、451、461…固定部、51…支持部、512…基部、513、514…突出部、515…基部、516…延出部、52…可動体、521、522…切り欠き、523…梁部、528…第1開口部、529…第2開口部、53、54…バネ部、6…可動電極部、61…第1可動電極部、611、611’、611”…可動電極指、62…第2可動電極部、621、621’、621”…可動電極指、63…第3可動電極部、631、631’、631”…可動電極指、64…第4可動電極部、641、641’、641”…可動電極指、75、76、77…配線、8…蓋体、81…凹部、89…ガラスフリット、91…可動体、911…第1可動部、912…第2可動部、92…第1固定電極、93…第2固定電極、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、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、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、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…操作ボタン、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、1502…制御装置、1510…システム、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、4000…複合センサーデバイス、4100…ベース基板、4110…接続端子、4120…外部端子、4200…半導体素子、4300…加速度センサー、4400…角速度センサー、4500…樹脂パッケージ、5000…物理量センサーデバイス、5100…パッケージ、5200…ベース、5210…凹部、5211…第1凹部、5212…第2凹部、5230…内部端子、5240…外部端子、5300…蓋体、5400…シームリング、5900…半導体素子、Ax、Ay、Az…加速度、BW1、BW2、BW3、BW4、BW5…ボンディングワイヤー、DA…ダイアタッチ材、J…揺動軸、O…中心、P…電極パッド、S…収納空間、S2…収納空間、αx、αy…中心軸、θ…傾き

Claims (23)

  1. 基板と、
    前記基板に固定されている支持部と、
    前記支持部に対して第1方向に変位可能であり、可動電極部が設けられている可動体と、
    前記基板に固定されている固定電極部と、
    を含み、
    前記固定電極部は、
    前記支持部に対して前記第1方向と直交する第2方向の一方側に位置し、第1固定電極指が設けられている第1固定電極部、および前記第1固定電極部と離間して設けられ、第2固定電極指が設けられている第2固定電極部と、
    前記支持部に対して前記第2方向の他方側に位置し、第3固定電極指が設けられている第3固定電極部、および前記第3固定電極部と離間して設けられ、第4固定電極指が設けられている第4固定電極部と、
    を含み、
    前記可動電極部は、
    前記第1固定電極指に対して前記第1方向に対向している第1可動電極指が設けられている第1可動電極部と、
    前記第2固定電極指に対して前記第1方向に対向している第2可動電極指が設けられている第2可動電極部と、
    前記第3固定電極指に対して前記第1方向に対向している第3可動電極指が設けられている第3可動電極部と、
    前記第4固定電極指に対して前記第1方向に対向している第4可動電極指が設けられている第4可動電極部と、
    を含み、
    前記第1固定電極部は、
    前記基板に固定されている第1固定部と、
    前記第1固定部に設けられている第1幹部と、
    を含み、
    前記第1固定電極指は、長手方向が前記第2方向に沿うように、前記第1幹部に設けられ、
    前記第2固定電極部は、
    前記基板に固定されている第2固定部と、
    前記第2固定部に設けられている第2幹部と、
    を含み、
    前記第2固定電極指は、長手方向が前記第2方向に沿うように、前記第2幹部に設けられ、
    前記第2幹部は、前記第1幹部よりも前記支持部の側に位置し、
    前記第1固定電極指は、前記第1幹部の前記支持部の側とは反対側に設けられ、
    前記第2固定電極指は、前記第2幹部の前記支持部の側に設けられていることを特徴とする物理量センサー。
  2. 請求項において、
    前記第1固定部と前記第2固定部とは、前記第2方向に沿って、隣り合って配置されている物理量センサー。
  3. 基板と、
    前記基板に固定されている支持部と、
    前記支持部に対して第1方向に変位可能であり、可動電極部が設けられている可動体と、
    前記基板に固定されている固定電極部と、
    を含み、
    前記固定電極部は、
    前記支持部に対して前記第1方向と直交する第2方向の一方側に位置し、第1固定電極指が設けられている第1固定電極部、および前記第1固定電極部と離間して設けられ、第2固定電極指が設けられている第2固定電極部と、
    前記支持部に対して前記第2方向の他方側に位置し、第3固定電極指が設けられている第3固定電極部、および前記第3固定電極部と離間して設けられ、第4固定電極指が設けられている第4固定電極部と、
    を含み、
    前記可動電極部は、
    前記第1固定電極指に対して前記第1方向に対向している第1可動電極指が設けられている第1可動電極部と、
    前記第2固定電極指に対して前記第1方向に対向している第2可動電極指が設けられている第2可動電極部と、
    前記第3固定電極指に対して前記第1方向に対向している第3可動電極指が設けられている第3可動電極部と、
    前記第4固定電極指に対して前記第1方向に対向している第4可動電極指が設けられている第4可動電極部と、
    を含み、
    前記第3固定電極部は、
    前記基板に固定されている第3固定部と、
    前記第3固定部に設けられている第3幹部と、
    を含み、
    前記第3固定電極指は、長手方向が前記第2方向に沿うように、前記第3幹部に設けられ、
    前記第4固定電極部は、
    前記基板に固定されている第4固定部と、
    前記第4固定部に設けられている第4幹部と、
    を含み、
    前記第4固定電極指は、長手方向が前記第2方向に沿うように、前記第4幹部に設けられ、
    前記第4幹部は、前記第3幹部よりも前記支持部の側に位置し、
    前記第3固定電極指は、前記第3幹部の前記支持部の側とは反対側に設けられ、
    前記第4固定電極指は、前記第4幹部の前記支持部の側に設けられていることを特徴とする物理量センサー。
  4. 請求項において、
    前記第3固定部と前記第4固定部とは、前記第2方向に沿って、隣り合って配置されている物理量センサー。
  5. 請求項1ないし4のいずれか一項において、
    前記支持部と前記可動体とを接続しているバネ部を含む物理量センサー。
  6. 請求項1ないし5のいずれか一項において、
    前記第1可動電極指は、前記第1固定電極指に対して前記第1方向の一方側に対向し、
    前記第2可動電極指は、前記第2固定電極指に対して前記第1方向の他方側に対向し、
    前記第3可動電極指は、前記第3固定電極指に対して前記第1方向の前記一方側に対向し、
    前記第4可動電極指は、前記第4固定電極指に対して前記第1方向の前記他方側に対向している物理量センサー。
  7. 請求項において、
    前記第1固定電極部と前記第3固定電極部とは、前記支持部に対して対称的に配置されており、
    前記第2固定電極部と前記第4固定電極部とは、前記支持部に対して対称的に配置されている物理量センサー。
  8. 請求項またはにおいて、
    前記第1可動電極部と前記第3可動電極部とは、前記支持部に対して対称的に配置されており、
    前記第2可動電極部と前記第4可動電極部とは、前記支持部に対して対称的に配置されている物理量センサー。
  9. 請求項ないしのいずれか一項において、
    前記第1固定電極指および前記第3固定電極指は、互いに電気的に接続され、
    前記第2固定電極指および前記第4固定電極指は、互いに電気的に接続されている物理量センサー。
  10. 請求項1ないしのいずれか一項において、
    前記物理量センサーは、加速度を検出可能なセンサーである物理量センサー。
  11. 請求項1ないし10のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
    回路素子と、
    を含むことを特徴とする物理量センサーデバイス。
  12. 請求項11において、
    ベース基板と、
    前記ベース基板との間に収納空間を形成するように前記ベース基板に接合されている蓋体と、
    を含み、
    前記収納空間に、前記物理量センサーおよび前記回路素子が収納されている物理量センサーデバイス。
  13. 請求項12において、
    前記物理量センサーは、前記ベース基板に取り付けられ、
    前記回路素子は、前記物理量センサーに取り付けられている物理量センサーデバイス。
  14. 請求項12において、
    前記回路素子は、前記ベース基板に取り付けられ、
    前記物理量センサーは、前記回路素子に取り付けられている物理量センサーデバイス。
  15. 請求項1ないし10のいずれか一項に記載の物理量センサーである第1物理量センサーと、
    前記第1物理量センサーとは異なる物理量を検出する第2物理量センサーと、
    を含むことを特徴とする複合センサーデバイス。
  16. 請求項15において、
    前記第1物理量センサーは、加速度を検出可能なセンサーであり、
    前記第2物理量センサーは、角速度を検出可能なセンサーである複合センサーデバイス。
  17. 請求項1ないし10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。
  18. 請求項17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。
  19. 請求項1ないし10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。
  20. 請求項19において、
    衛星測位システムを含み、
    ユーザーの移動距離や移動軌跡を計測する携帯型電子機器。
  21. 請求項1ないし10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から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、
    を含むことを特徴とする電子機器。
  22. 請求項1ないし10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から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、
    を含むことを特徴とする移動体。
  23. 請求項22において、
    エンジンシステム、ブレーキシステムおよびキーレスエントリーシステムの少なくともいずれかのシステムを含み、
    前記制御部は、前記検出信号に基づいて、前記システムを制御する移動体。
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