JP7087479B2 - 物理量センサー、物理量センサーデバイス、物理量センサーデバイスを用いた傾斜計、慣性計測装置、構造物監視装置、及び移動体 - Google Patents
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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、物理量センサーデバイスを用いた傾斜計、慣性計測装置、構造物監視装置、及び移動体等に関する。
特許文献１に、シリコン半導体ウエハーからなる台座（ベース）及び上部電極と、台座と上部電極との間に介在し、かつ、支点部を中心として湾曲可能な自由端部を有するカンチレバーとを備えた加速度検出デバイスが記載されている。
しかしながら、特許文献１に記載されている加速度検出デバイスでは、加速度検出部の外周が全て固定されているため、加速度検出デバイスをプリント基板に実装したときに生じるプリント基板と加速度検出デバイスとの異種材料同士に起因した熱膨張係数差による応力歪が、デバイスの容器を介して容器とリジットに固定されている物理量検出素子へ伝達されてしまうので、物理量検出信号に悪影響を及ぼしてしまうという問題があった。
本発明の少なくとも一つの態様は、上記の如き課題に鑑みてなされたものであり、応力歪みが物理量検出信号に悪影響を及ぼすことを低減することができる物理量センサー、物理量センサーデバイス、物理量センサーデバイスを用いた傾斜計、慣性計測装置、構造物監視装置、及び移動体を提供することを目的とする。
（１）本発明の一態様は、
基部と、
前記基部に連結され、固定領域がそれぞれ設けられている第１の腕部及び第２の腕部と、
平面視で、前記第１の腕部と前記第２の腕部との間に配置されている可動部と、
前記基部と前記可動部との間に配置され、前記基部と前記可動部とを接続している括れ部と、
前記平面視で前記括れ部を跨いで配置され、前記基部と前記可動部とに取り付けられている物理量検出素子と、
を含み、
前記固定領域は、
前記平面視で、前記括れ部を跨いでいる方向に沿って、前記物理量検出素子の中心を通る第１直線で区画される第１の領域及び第２の領域に配置され、
かつ、
前記平面視で、前記第１直線と、前記括れ部上を通り前記第１直線と直交する第２直線とで区画される４つの領域のうち、前記第２直線よりも前記基部側の前記第１の領域に位置する第３の領域、及び前記第２直線よりも前記基部側の前記第２の領域に位置する第４の領域の少なくとも一方には配置されていない物理量センサーに関する。
基部と、
前記基部に連結され、固定領域がそれぞれ設けられている第１の腕部及び第２の腕部と、
平面視で、前記第１の腕部と前記第２の腕部との間に配置されている可動部と、
前記基部と前記可動部との間に配置され、前記基部と前記可動部とを接続している括れ部と、
前記平面視で前記括れ部を跨いで配置され、前記基部と前記可動部とに取り付けられている物理量検出素子と、
を含み、
前記固定領域は、
前記平面視で、前記括れ部を跨いでいる方向に沿って、前記物理量検出素子の中心を通る第１直線で区画される第１の領域及び第２の領域に配置され、
かつ、
前記平面視で、前記第１直線と、前記括れ部上を通り前記第１直線と直交する第２直線とで区画される４つの領域のうち、前記第２直線よりも前記基部側の前記第１の領域に位置する第３の領域、及び前記第２直線よりも前記基部側の前記第２の領域に位置する第４の領域の少なくとも一方には配置されていない物理量センサーに関する。
（２）本発明の一態様（１）では、前記固定領域は、前記平面視で、前記第２直線よりも前記可動部側の前記第１の領域に位置する第５の領域に配置されている第１固定領域と、前記平面視で、前記第２直線よりも前記可動部側の前記第２の領域に位置する第６の領域に配置されている第２固定領域と、前記平面視で、前記第３の領域と前記第４の領域とのいずれか一方に配置されている第３固定領域と、から構成することができる。
（３）本発明の一態様（１）では、前記固定領域は、前記平面視で、前記第２直線よりも前記可動部側の前記第１の領域に位置する第５の領域に配置されている第１固定領域と、前記平面視で、前記第２直線よりも前記可動部側の前記第２の領域に位置する第６の領域に配置されている第２固定領域と、から構成することができる。
（４）本発明の一態様（１）では、前記固定領域は、前記平面視で、前記第３の領域と前記第４の領域とのいずれか一方に配置されている第１固定領域と、前記平面視で、前記第１固定領域が配置されている前記第１の領域及び前記第２の領域の一方とは異なる他方の領域に配置され、前記第２直線よりも前記可動部側に位置する領域に配置されている第２固定領域と、から構成することができる。
（５）本発明の一態様（１）～（４）では、前記基部と連結されている第３の腕部を含み、前記第３の腕部は、前記平面視で前記４つの領域のうち前記固定領域が配置されない少なくとも一つの領域において、前記物理量検出素子が取り付けられている面とは反対側の面に設けられている突起を含むこと。
（６）本発明の他の態様は、
上述された（１）～（５）のいずれかに記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーが実装されている基台と、
を含み、
前記固定領域が前記基台に取り付けられている物理量センサーデバイスに関する。
上述された（１）～（５）のいずれかに記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーが実装されている基台と、
を含み、
前記固定領域が前記基台に取り付けられている物理量センサーデバイスに関する。
（７）本発明の他の態様（６）で、回路基板を含み、前記物理量センサーを３つ有し、前記３つの物理量センサーは、各々の検出軸が直交する三軸の各々に合わせられて前記回路基板に実装されてもよい。
（８）本発明の他の態様（６）または（７）で、前記物理量は加速度とすることができる。
（９）本発明の他の態様は、
上述された（８）に記載の物理量センサーデバイスと、
構造体に取り付けられている前記物理量センサーデバイスからの出力信号に基ついて、前記構造体の傾斜角度を算出する算出部と、
を含むことを特徴とする傾斜計。
上述された（８）に記載の物理量センサーデバイスと、
構造体に取り付けられている前記物理量センサーデバイスからの出力信号に基ついて、前記構造体の傾斜角度を算出する算出部と、
を含むことを特徴とする傾斜計。
（１０）本発明のさらに他の態様は、
上述された（８）に記載の物理量センサーデバイスと、
角速度センサーデバイスと、
前記物理量センサーデバイスからの加速度信号と、前記角速度センサーデバイスからの角速度信号とに基づいて、移動体の姿勢を算出する回路部と、
を含む慣性計測装置に関する。
上述された（８）に記載の物理量センサーデバイスと、
角速度センサーデバイスと、
前記物理量センサーデバイスからの加速度信号と、前記角速度センサーデバイスからの角速度信号とに基づいて、移動体の姿勢を算出する回路部と、
を含む慣性計測装置に関する。
（１１）本発明のさらに他の態様は、
上述さたれ（８）に記載の物理量センサーデバイスと、
構造物に取り付けられている前記物理量センサーデバイスからの検出信号を受信する受信部と、
前記受信部から出力された信号に基づいて、前記構造物の傾斜角度を算出する算出部と、
を含む構造物監視装置に関する。
上述さたれ（８）に記載の物理量センサーデバイスと、
構造物に取り付けられている前記物理量センサーデバイスからの検出信号を受信する受信部と、
前記受信部から出力された信号に基づいて、前記構造物の傾斜角度を算出する算出部と、
を含む構造物監視装置に関する。
（１２）本発明のさらに他の態様は、
上述さたれ（８）に記載の物理量センサーデバイスと、
前記物理量センサーデバイスで検出された検出信号に基づいて、加速、制動、及び操舵の少なくともいずれかを制御する制御部と、
を含み、
自動運転の実施或いは不実施は、前記物理量センサーデバイスからの検出信号の変化に応じて切り替えられる移動体に関する。
上述さたれ（８）に記載の物理量センサーデバイスと、
前記物理量センサーデバイスで検出された検出信号に基づいて、加速、制動、及び操舵の少なくともいずれかを制御する制御部と、
を含み、
自動運転の実施或いは不実施は、前記物理量センサーデバイスからの検出信号の変化に応じて切り替えられる移動体に関する。
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
１．物理量センサー及び物理量センサーデバイスの概要
図１は物理量センサー１０を示す。物理量センサー１０は、基部２０と、少なくとも２本例えば３本の第１の腕部３１、第２の腕部３２、第３の腕部３３と、可動部４０と、括れ部５０と、物理量検出素子６０とを含む。
図１は物理量センサー１０を示す。物理量センサー１０は、基部２０と、少なくとも２本例えば３本の第１の腕部３１、第２の腕部３２、第３の腕部３３と、可動部４０と、括れ部５０と、物理量検出素子６０とを含む。
第１の腕部３１、第２の腕部３２、第３の腕部３３は、基端部が基部２０に連結され、好ましくは自由端部側に固定領域３１Ａ，固定領域３２Ａ，固定領域３３Ａがそれぞれ設けられている。括れ部５０は、基部２０と可動部４０との間に配置され、基部２０と可動部３０とを接続している。物理量検出素子６０は例えば双音叉型の水晶振動子で構成され、物理量として例えば加速度や圧力を検出する。物理量検出素子６０は、基部２０の厚さ方向から見た平面視で、括れ部５０を跨いで配置され、接着剤等の接合部６１（図２参照）を介して、基部２０と可動部４０とに取り付けられている。また、括れ部５０を支点としたカンチレバーである可動部４０の自由端部側には、例えば金属（ＳＵＳや銅等）で形成される錘（質量部）７０を配置することができる。錘７０は、図１に示すように可動部４０の表面側に設けるものに限らず、可動部４０の裏面側にも設けることができる（図２参照）。図１及び図２に示すように、錘７０は接着剤等の接合部７１により可動部４０と取り付けられている。なお、図１に示す錘７０は可動部４０と共に上下動するが、錘７０の両端部７０Ａ，端部７０Ｂは、図１に示す腕部３１，腕部３２と接触することで過度な振幅を防止するストッパーとして機能する。
ここで、括れ部５０を支点として可動部１４が例えば加速度や圧力等の物理量に応じて変位することで、基部２０と可動部４０とに取り付けられている物理量検出素子６０に応力が生じる。物理量検出素子６０に加わる応力に応じて、物理量検出素子６０の振動周波数（共振周波数）が変化する。この振動周波数の変化に基づいて、物理量を検出することができる。
図２は、図１の物理量センサー１０が内蔵されている物理量センサーデバイス１００を示す断面図である。物理量センサーデバイス１００は、物理量センサー１０が搭載される基台１１０を有する。本実施形態では、基台１１０は、底壁１１０Ａと側壁１１０Ｂとを含むパッケージベースとして構成されている。基台１１０は蓋体１２０と共に、物理量センサー１０を収容するパッケージを形成する。蓋体１２０は、基台１１０の開口端に接着剤１２１を介して接合される。
基台１１０の底壁１１０Ａには、４つの側壁１１０Ｂのうちの例えば３つの側壁１１０Ｂに沿って、底壁１１０Ａの内面１１０Ａ１よりも一段高い段部１１２が設けられている。段部１１２は、側壁１１０Ｂの内面から突起するものでも良く、基台１１０と一体でも別体でも良いが、基台１１０を構成する一部である。図２に示すように、物理量センサー１０は、段部１１２に対して接着剤１１３で固定される。ここで、接着剤１１３は、弾性率の高い樹脂系（例えばエポキシ樹脂）接着剤を用いることが好ましい。低融点ガラス等の接着剤は固いので、接合時に発生する応力歪みを吸収できず、物理量検出素子６０に悪影響を与えるからである。なお、物理量センサー１０が段部１１２に固定される固定領域３１Ａ～３３Ａの位置については、図１及び図５～図７を用いて後述する。
本実施形態では、図１に示すように、物理量検出素子６０はワイヤーボンディング６２，６２により、段部１１２に形成された電極（例えば金電極）と接続することができる。この場合、基部２０に電極パターンを形成する必要はない。ただし、ワイヤーボンディング６２，６２を採用せずに、基部２０にも設けられる電極パターンを、基台１１０の段部１１２に形成される電極と導電性接着剤を介して接続しても良い。
基台１１０の底壁１１０Ａは、その外面（内面１１０Ａ１と反対側の面）１１０Ａ２には、図３に示す電子回路基板２１０Ａに実装される際に用いられる外部端子１１４が設けられている。外部端子１１４は、図示しない配線や電極等を介して物理量検出素子６０と電気的に接続されている。
例えば底壁１１０Ａには、基台１１０と蓋体１２０とで形成されるパッケージの内部（キャビティー）１３０を封止する封止部１１５が設けられている。封止部１１５は、基台１１０に形成された貫通孔１１６内に設けられている。封止部１１５は、貫通孔１１６に封止材を配置し、封止材を加熱溶融した後、固化させることで設けられる。封止部１１５は、パッケージの内部を気密に封止するために設けられる。
図３は、３つの一軸物理量センサーデバイス１００を含む三軸物理量センサーデバイス２００Ａの組み立て分解斜視図である。図３では、電子回路基板２１０Ａに３つの物理量センサーデバイス１００が実装されている。３つの一軸物理量センサーデバイス１００は、検出軸が直交３軸に沿って設けられ、３軸の物理量を検出する。回路基板２１０Ａはコネクター基板２２０Ａと電気的に接続される。これら回路基板２１０Ａ及びコネクター基板２２０Ａは、パッケージベース２３０Ａと蓋体２４０Ａで形成されるパッケージに収容保持される。
図４は、図３とは異なる三軸物理量センサーデバイス２００Ｂを示している。図３では回路基板２１０Ａ及びコネクター基板２２０Ａが同一平面上に並設されていたが、図４では回路基板２２０Ｂとコネクター基板２２０Ｂとは上下方向で並設されている。図４でも、回路基板２１０Ａ及びコネクター基板２２０Ｂは、パッケージベース２３０Ｂと蓋体２４０Ｂで形成されるパッケージに収容保持される。
２．基台に対する物理量センサーの固定位置
２．１．第１実施形態
図１では、３つの腕部３１～３３には、基台１１０の一部に設けられた段部１１２に固定される各一つの固定領域３１Ａ～３３Ａが示されている。図１では、固定領域３１Ａ～３３Ａは段部１１２に固定される位置を平面視で示している。本実施形態では、図１に示す３つの腕部３１～３３の裏面（物理量検出素子６０が固定される側の面とは反対側の面）における固定領域３１Ａ～３３Ａが、段部１１２に固定される。
２．１．第１実施形態
図１では、３つの腕部３１～３３には、基台１１０の一部に設けられた段部１１２に固定される各一つの固定領域３１Ａ～３３Ａが示されている。図１では、固定領域３１Ａ～３３Ａは段部１１２に固定される位置を平面視で示している。本実施形態では、図１に示す３つの腕部３１～３３の裏面（物理量検出素子６０が固定される側の面とは反対側の面）における固定領域３１Ａ～３３Ａが、段部１１２に固定される。
ここで、図１に示す固定領域３１Ａ～３３Ａの位置を、物理量センサー１０を平面視から見た図５を参照して説明する。図５において、括れ部５０を跨いでいる方向に沿って物理量検出素子６０の中心を通る直線Ｌ１を第１直線と称する。この第１直線Ｌ１で区画される２つの領域を第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２と称する。図５では第１直線Ｌ１の左側を第１の領域Ａ１とし、その右側を第２の領域と称している。ただし、図５において第１直線Ｌ１の右側を第１の領域とし、その左側を第２の領域と称しても良い。本実施形態では、固定領域３１Ａは第１の領域Ａ１に配置され、固定領域３２Ａ，３３Ａは第２の領域Ａ２に配置される。
図５において、括れ部５０上を通り第１直線Ｌ１と直交する直線Ｌ２を第２直線と称する。この直交二軸の第１，第２直線Ｌ１，Ｌ２により、第１象限から第４象限の各領域に属する４つの領域Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２が区画される。また、第２直線Ｌ２よりも図５に示すＣ１側を、物理量検出素子６０の「基部側」と称する。同様に第２直線Ｌ２よりも図５に示すＣ２側を「可動部側」と称する。また、第１の領域Ａ１であって、かつ、第２直線Ｌ２よりも基部側（Ｃ１側）の領域Ｂ２２を、第３の領域Ｂ２２と称する。第２の領域Ａ２であって、かつ、第２直線Ｌ２よりも基部側（Ｃ１側）の領域Ｂ１２を、第４の領域Ｂ１２と称する。
図５に示す実施形態では、固定領域３１Ａは第１の領域Ａ１の可動部側（Ｃ２側）の領域Ｂ２１に配置される。固定領域３２Ａは第２の領域Ａ２の可動部側（Ｃ２側）の領域Ｂ１１に配置される。固定領域３３Ａは第２の領域Ａ２の基部側（Ｃ１側）の領域（第４の領域）Ｂ１２に配置される。つまり、図５に示す実施形態では、固定領域は、第３の領域Ｂ２２及び第４の領域Ｂ１２の双方に設けられることはなく、図５では第３の領域Ｂ２２には固定領域が設けられない。
ここで、本実施形態において、特許文献１のように全周固定とはせずに、基部２０に連結されている第１～第３の腕部３１～３３を設けている理由は、局所的に固定される腕部３１～３３に変形の自由度を付与し、第１～第３の腕部３１～３３に応力集中させて、第１～第３の腕部３１～３３の変形により応力歪みを吸収するためである。第１～第３の腕部３１～３３の変形により応力歪みが吸収されると、物理量検出素子６０には応力歪みが伝達されることを低減し又は防止できる。物理量検出素子６０は、例えば加速度によって生ずる応力により物理量検出素子６０に発生する物理量検出情報が変化することで、物理量を検出するものである。本来避けるべき原因（製造時の機械的な過負荷や、互いに連結される異種材料間の熱膨張率差）により生じた応力歪みが物理量検出素子６０に作用すると、それによっても物理量検出情報が変化し、検出精度が劣化してしまう。それに対して、本実施形態では検出精度を高めることができる。
本実施形態では、全周固定せずに、変形し易い腕部を用いた局所固定を採用することに加えて、その局所固定領域の位置を制限することで、応力歪みの悪影響をさらに低減している。図５では、第４象限の領域Ｂ２２には固定領域が設けられていない。それにより、第１～第４象限の全領域Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２にて局所固定するものと比較して、第１～第３の腕部３１～３３の変形の自由度はさらに高まり、それにより応力歪みを吸収できる。特に、第２直線Ｌ２の基部側（Ｃ１側）である第３の領域Ｂ２２に固定領域を設けていないので、基部２０も変形し易くなり、物理量検出素子６０に応力歪みが作用することを効果的に低減できる。この理由から、図５に示す固定領域３３Ａは第４の領域Ｂ１２に代えて第３の領域Ｂ２２に設けても良い。いずれの場合も、第３の領域Ｂ２２及び第４の領域Ｂ１２のいずれか一方には固定領域が配置されないからである。
２．２．第２実施形態
図６は、図５に示す固定領域３１Ａ，３３Ａを有するが、固定領域３２Ａを有しない第２実施形態を示している。つまり、図６に示す固定領域は、第２直線Ｌ２よりも可動部側（Ｃ２側）の第１の領域Ａ１に位置する領域（第５の領域と称する）Ｂ２１に配置されている固定領域（第１の固定領域と称する）３１Ａと、第２直線Ｌ２よりも基部側（Ｃ１側）の第２の領域Ａ２に位置する領域（第６の領域と称する）Ｂ１２に配置されている固定領域（第２の固定領域と称する）３３Ａと、から構成されている。こうすると、図５に示す３点支持から２点支持となり、腕部３１，３３及び基部２０の変形の自由度はさらに高まる。ただし、第１，第２の固定領域３１Ａ，３３Ａは、対角位置にある第２，第３象限の領域Ｂ１２，Ｂ２１に設けられているので、物理量センサー１０を安定して支持できる。この理由から、第１，第２の固定領域は、対角位置にある第１，第４象限の領域Ｂ１１，Ｂ２２に設けても同様の効果を奏することができる。
図６は、図５に示す固定領域３１Ａ，３３Ａを有するが、固定領域３２Ａを有しない第２実施形態を示している。つまり、図６に示す固定領域は、第２直線Ｌ２よりも可動部側（Ｃ２側）の第１の領域Ａ１に位置する領域（第５の領域と称する）Ｂ２１に配置されている固定領域（第１の固定領域と称する）３１Ａと、第２直線Ｌ２よりも基部側（Ｃ１側）の第２の領域Ａ２に位置する領域（第６の領域と称する）Ｂ１２に配置されている固定領域（第２の固定領域と称する）３３Ａと、から構成されている。こうすると、図５に示す３点支持から２点支持となり、腕部３１，３３及び基部２０の変形の自由度はさらに高まる。ただし、第１，第２の固定領域３１Ａ，３３Ａは、対角位置にある第２，第３象限の領域Ｂ１２，Ｂ２１に設けられているので、物理量センサー１０を安定して支持できる。この理由から、第１，第２の固定領域は、対角位置にある第１，第４象限の領域Ｂ１１，Ｂ２２に設けても同様の効果を奏することができる。
２．３．第３実施形態
図７は、図５に示す固定領域３１Ａ，３２Ａを有するが、固定領域３３Ａを有しない第３実施形態を示している。つまり、図７に示す固定領域は、第２直線Ｌ２よりも可動部側（Ｃ２側）の第１の領域Ａ１に位置する領域（第５の領域と称する）Ｂ２１に配置されている固定領域（第１の固定領域と称する）３１Ａと、第２直線Ｌ２よりも可動部側（Ｃ２側）の第２の領域Ａ２に位置する領域（第６の領域と称する）Ｂ１１に配置されている固定領域（第２の固定領域と称する）３２Ａと、から構成されている。こうしても、図５に示す３点支持から２点支持となり、腕部３１，３２の変形の自由度はさらに高まる。この場合、第１，第２の固定領域３１Ａ，３２Ａは、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２に配置されるので、物理量センサー１０を安定して支持できる。
図７は、図５に示す固定領域３１Ａ，３２Ａを有するが、固定領域３３Ａを有しない第３実施形態を示している。つまり、図７に示す固定領域は、第２直線Ｌ２よりも可動部側（Ｃ２側）の第１の領域Ａ１に位置する領域（第５の領域と称する）Ｂ２１に配置されている固定領域（第１の固定領域と称する）３１Ａと、第２直線Ｌ２よりも可動部側（Ｃ２側）の第２の領域Ａ２に位置する領域（第６の領域と称する）Ｂ１１に配置されている固定領域（第２の固定領域と称する）３２Ａと、から構成されている。こうしても、図５に示す３点支持から２点支持となり、腕部３１，３２の変形の自由度はさらに高まる。この場合、第１，第２の固定領域３１Ａ，３２Ａは、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２に配置されるので、物理量センサー１０を安定して支持できる。
３．第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態の評価
物理量検出素子６０に意図しない原因による応力歪みが作用したか否かを評価するのに、以下の表１に示す通り、物理量検出素子６０の温度特性の変化（温度特性における平均頂点の位置の変化）、再現性、ヒステリシスを評価することができる。ここで、下記の表１中の比較例１，２は、図５～図７に示す第１～第４象限の４つの領域Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２に固定領域を配置している。比較例２は比較例１よりも腕部を太くして腕部の剛性を高めている。表１中の比較例３は、図５～図７に示す第２，第４象限に位置する領域Ｂ１２，Ｂ２２の２箇所に固定領域を配置したものである。比較例１～３はいずれも、第２直線Ｌ２よりも基部側（Ｃ１側）に位置する２つの領域Ｂ１２，Ｂ２２に固定領域をそれぞれ有する点で、本発明の第１～第３実施形態と異なる。
物理量検出素子６０に意図しない原因による応力歪みが作用したか否かを評価するのに、以下の表１に示す通り、物理量検出素子６０の温度特性の変化（温度特性における平均頂点の位置の変化）、再現性、ヒステリシスを評価することができる。ここで、下記の表１中の比較例１，２は、図５～図７に示す第１～第４象限の４つの領域Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２に固定領域を配置している。比較例２は比較例１よりも腕部を太くして腕部の剛性を高めている。表１中の比較例３は、図５～図７に示す第２，第４象限に位置する領域Ｂ１２，Ｂ２２の２箇所に固定領域を配置したものである。比較例１～３はいずれも、第２直線Ｌ２よりも基部側（Ｃ１側）に位置する２つの領域Ｂ１２，Ｂ２２に固定領域をそれぞれ有する点で、本発明の第１～第３実施形態と異なる。
３．１．温度特性
図８は、物理量検出素子６０の一例である水晶振動子の温度特性を示している。図８の縦軸は周波数の変化量（df/f）であり、横軸は温度（℃）である。特性Ｋ０は、応力歪みが作用していない水晶振動子の固有の温度特性を示す。特性Ｋ０は、水晶のヤング率に基づく固有の温度特性であり、頂点温度は２５．２℃である（表１も参照）。
図８は、物理量検出素子６０の一例である水晶振動子の温度特性を示している。図８の縦軸は周波数の変化量（df/f）であり、横軸は温度（℃）である。特性Ｋ０は、応力歪みが作用していない水晶振動子の固有の温度特性を示す。特性Ｋ０は、水晶のヤング率に基づく固有の温度特性であり、頂点温度は２５．２℃である（表１も参照）。
図８中の特性Ｋ１，Ｋ２は、表１中の比較例１，２の特性である。熱膨張率差等の影響により水晶振動子に応力が作用すると、図８中の温度特性Ｋ１，Ｋ２が傾いて、頂点温度がマイナス方向にシフトする。特性Ｋ１よりも特性Ｋ２の方が、腕部の剛性が高く応力歪みを吸収する効果が小さいので、傾きはより大きくなる。
表１に示すように、比較例１～３の平均頂点温度は水晶固有の頂点温度２５．２℃より大きくマイナス側にシフトしていることが分かる。一方、本発明の第１～第３実施形態では、平均頂点温度が水晶固有の頂点温度２５．２℃の付近に維持されている。それにより、第２直線Ｌ２よりも基部側（Ｃ１側）に位置する領域Ｂ１２，Ｂ２２の少なくとも一方に固定領域を有しない本発明の第１～第３実施形態では、物理量検出素子６０に作用する無駄な応力が低減されていることが分かる。
３．２．再現性
表１に示す「再現性」とは、温度を上げ下げした時に、物理量検出素子６０で検出される物理量（表１では加速度）が、始点と終点とでどれだけずれるかを、ずれた加速度の大きさ（ｍＧ）で表わしている。正方向または負方向にずれた絶対値が大きいほど再現性が悪いことを示している。温度ドリフトが小さい本発明の第１～第３実施形態は、温度ドリフトが大きい比較例１～３よりも再現性の点で優れていることが分かる。
表１に示す「再現性」とは、温度を上げ下げした時に、物理量検出素子６０で検出される物理量（表１では加速度）が、始点と終点とでどれだけずれるかを、ずれた加速度の大きさ（ｍＧ）で表わしている。正方向または負方向にずれた絶対値が大きいほど再現性が悪いことを示している。温度ドリフトが小さい本発明の第１～第３実施形態は、温度ドリフトが大きい比較例１～３よりも再現性の点で優れていることが分かる。
３．３．ヒステリシス
表１に示す「ヒステリシス」とは、温度を上げ下げした時に、物理量検出素子６０で検出される物理量（表１では加速度）のずれの最大値を、ずれた加速度の大きさ（ｍＧ）で表わしている。温度ドリフトが小さい本発明の第１～第３実施形態は、温度ドリフトが大きい比較例１～３よりも、ヒステリシスの点においても優れていることが分かる。
表１に示す「ヒステリシス」とは、温度を上げ下げした時に、物理量検出素子６０で検出される物理量（表１では加速度）のずれの最大値を、ずれた加速度の大きさ（ｍＧ）で表わしている。温度ドリフトが小さい本発明の第１～第３実施形態は、温度ドリフトが大きい比較例１～３よりも、ヒステリシスの点においても優れていることが分かる。
上述した温度特性、再現性及びヒステリシス以外の他の評価項目についても検討する。
３．４．組立時の安定性
図５に示すように３つの固定領域３１Ａ～３３Ａが存在すれば、図２に示す基台１１０の段部１１２に３点支持されるので、物理量センサー１０を段部１１２に安定して載置することができる。一方、図６及び図７では２つの固定領域による２点支持となるので、段部１１２に載置して組み立てる時の安定性が悪い。そこで、図５～図７の実施形態、特に図６及び図７の実施形態では、図９に示すように基部２０と連結されている第３の腕部３４をさらに設けることができる。第３の腕部３４は、平面視で４つの領域Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２のうち固定領域が配置されない少なくとも一つの領域において、物理量検出素子６０が接続される面とは反対側の面に形成された突起３４Ａを含むことができる。突起３４Ａの高さＨは、図２に示す接合部（接着剤）１１３の厚さＴと実質的に等しい。それにより、物理量センサー１０を基台１１０上に載置した時には、２つの固定領域と突起３４Ａとの３点支持となって、組み立て時の安定性が改善される。ただし、突起３４Ａは段部１１２と接合されない。
３．４．組立時の安定性
図５に示すように３つの固定領域３１Ａ～３３Ａが存在すれば、図２に示す基台１１０の段部１１２に３点支持されるので、物理量センサー１０を段部１１２に安定して載置することができる。一方、図６及び図７では２つの固定領域による２点支持となるので、段部１１２に載置して組み立てる時の安定性が悪い。そこで、図５～図７の実施形態、特に図６及び図７の実施形態では、図９に示すように基部２０と連結されている第３の腕部３４をさらに設けることができる。第３の腕部３４は、平面視で４つの領域Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２のうち固定領域が配置されない少なくとも一つの領域において、物理量検出素子６０が接続される面とは反対側の面に形成された突起３４Ａを含むことができる。突起３４Ａの高さＨは、図２に示す接合部（接着剤）１１３の厚さＴと実質的に等しい。それにより、物理量センサー１０を基台１１０上に載置した時には、２つの固定領域と突起３４Ａとの３点支持となって、組み立て時の安定性が改善される。ただし、突起３４Ａは段部１１２と接合されない。
３．５．耐衝撃性
物理量センサー１０の用途によっては耐衝撃性も求められる。耐衝撃性を高めるには、腕部の剛性を高めることが考えられる。比較例１よりも腕部の剛性を高めた比較例２の特性が劣化したことから分かるように、耐衝撃性の確保と、物理量センサー１０の温度特性向上とは二律背反性を有する。本発明の第１～第３の実施形態で腕部の剛性を高めて耐衝撃性を確保しても、比較例１～３と対比して物理量センサー１０の温度特性の劣化は抑制できる。
物理量センサー１０の用途によっては耐衝撃性も求められる。耐衝撃性を高めるには、腕部の剛性を高めることが考えられる。比較例１よりも腕部の剛性を高めた比較例２の特性が劣化したことから分かるように、耐衝撃性の確保と、物理量センサー１０の温度特性向上とは二律背反性を有する。本発明の第１～第３の実施形態で腕部の剛性を高めて耐衝撃性を確保しても、比較例１～３と対比して物理量センサー１０の温度特性の劣化は抑制できる。
以上説明したように、本発明の第１～第３実施形態では、図１に示す基部２０と、少なくとも２本の腕部（３１Ａ～３３Ａ、３１Ａ及び３２Ａ、３１Ａ及び３３Ａのいずれか）と、可動部４０と、括れ部５０と、物理量検出素子６０とを有する物理量センサー１０において、図５～図７に示す固定領域（３１Ａ～３３Ａ）は、平面視で、括れ部５０を跨いでいる方向に沿って、物理量検出素子６０の中心を通る第１直線Ｌ１で区画される第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２に配置され、かつ、平面視で、第１直線Ｌ１と、括れ部５０上を通り第１直線Ｌ１と直交する第２直線Ｌ２とで区画される４つの領域（Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２）のうち、第２直線Ｌ２よりも基部側（Ｃ１側）の第１の領域Ａ１に位置する第３の領域Ｂ２２、及び第２直線Ｌ２よりも基部側（Ｃ１側）の第２の領域Ａ２に位置する第４の領域Ｂ１２の少なくとも一方には配置されていない。それにより、本来避けるべき原因（製造時の機械的な過負荷や、互いに連結される異種材料間の熱膨張率差）により生じた応力歪みが、物理量検出素子６０に作用することが低減される。こうして、表１に示す再現性、ヒステリシス、温度特性（平均頂点温度のシフト）に優れた物理量センサー１０及びそれを基台１１０に搭載した物理量センサーデバイス１００を提供することができる。
３．６．物理量センサーと基台との接合
本実施形態では、物理量センサー１０の物理量検出素子６０は図１に示すワイヤーボンディング６２，６２により、段部１１２に形成された電極と接続することができる。その理由は、物理量検出素子６０に上述した応力歪みが作用しないことから、ワイヤーボンディング６２，６２が断線する虞が無いからである。ワイヤーボンディング６２，６２を用いることにより、基部２０に設けられる電極パターンを段部１１２上の金電極と導電性接着剤を介して接続する不要がない。金電極と導電性接着剤との接着は、金が高温で分子間力が減少するので剥離し易いが、ワイヤーボンディング６２，６２を用いればそのような弊害を排除できる。
本実施形態では、物理量センサー１０の物理量検出素子６０は図１に示すワイヤーボンディング６２，６２により、段部１１２に形成された電極と接続することができる。その理由は、物理量検出素子６０に上述した応力歪みが作用しないことから、ワイヤーボンディング６２，６２が断線する虞が無いからである。ワイヤーボンディング６２，６２を用いることにより、基部２０に設けられる電極パターンを段部１１２上の金電極と導電性接着剤を介して接続する不要がない。金電極と導電性接着剤との接着は、金が高温で分子間力が減少するので剥離し易いが、ワイヤーボンディング６２，６２を用いればそのような弊害を排除できる。
物理量センサー１０の第１～第３の固定領域３１Ａ～３３Ａと、基台１１０の段部１１２とは、上述した通り接着剤好ましくは樹脂系接着剤１１３で接合される。この場合、図１０または図１１に示す接合を採用することができる。
図１０では、第１～第３の腕部３１～３３は、母材である例えば水晶をハーフエッチングして、自由端部の厚さが薄くされている。図１１では、第１～第３の腕部３１～３３は、母材である例えば水晶を、マスク等を介して局所的にエッチングして、自由端部に溝が形成されている。図１０及び図１１では、樹脂系接着剤１１３は、第１～第３の腕部３１～３３の自由端部と段部１１２及び側壁１１０Ｂとの隙間に充填される。これにより、接着面積が増えて強度が増加される。図１０ではさらに、物理量センサー１０を基台１１０にマウントする時に回転や位置ずれなどが発生しにくいので、組立作業性が改善される。
４．物理量センサーデバイスを用いた機器
以下、上述した構成を有する物理量センサーデバイスを用いた機器について、図１２～図２０を参照して説明する。
以下、上述した構成を有する物理量センサーデバイスを用いた機器について、図１２～図２０を参照して説明する。
４．１．傾斜計
図１２は、傾斜計の構成例を示す図であって、一部断面表示された側面図である。
傾斜計３００は、設置された位置の傾斜角度に応じた信号を出力する装置である。具体
的には、傾斜計３００は、アンダーケース３０１と、アッパーケース３０２とで画成された内部空間に、第１実施形態の物理量センサーデバイス２００Ａ（２００Ｂ）の構造を備えた物理量センサーデバイス３１０と、物理量センサーデバイス３１０の出力信号に基づいて傾斜角度を算出する算出部３３０と、算出部２１０で算出された傾斜角度に応じた信号を外部出力する外部出力端子３３２と、を有する。傾斜計３００は、これら以外の要素を適宜含めることができる。例えば、内蔵バッテリーや、電源回路、無線装置、などを含めることができる。
傾斜計３００は、設置された位置の傾斜角度に応じた信号を出力する装置である。具体
的には、傾斜計３００は、アンダーケース３０１と、アッパーケース３０２とで画成された内部空間に、第１実施形態の物理量センサーデバイス２００Ａ（２００Ｂ）の構造を備えた物理量センサーデバイス３１０と、物理量センサーデバイス３１０の出力信号に基づいて傾斜角度を算出する算出部３３０と、算出部２１０で算出された傾斜角度に応じた信号を外部出力する外部出力端子３３２と、を有する。傾斜計３００は、これら以外の要素を適宜含めることができる。例えば、内蔵バッテリーや、電源回路、無線装置、などを含めることができる。
傾斜算出部３３０は、物理量センサーデバイス３１０の出力信号から傾斜角度を演算して、傾斜角度に応じた信号を出力する回路であって、例えば汎用ＩＣ（Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などにより実現することができる。
物理量センサーデバイス３１０からは、例えば直交三軸であるｘ，ｙ，ｚ軸方向の加速度が出力される。傾斜計３００は、ｘ，ｙ，ｚ軸方向の加速度から、ｘ，ｙ，ｚ軸の傾斜角（ｘ，ｙ，ｚ軸の水平面となす角）を計測する。例えば、傾斜計３００は、船舶の重心近傍の床面において、ｘ軸が船舶の船首方向を向き、ｙ軸が船舶の左舷方向を向き、ｚ軸が床面垂直方向を向くように取り付けられる場合がある。
図１３に示すように、物理量センサーデバイス３１０と傾斜算出部３３０との間に補正部３２０を含むことができる。補正部３２０は、物理量センサーデバイス３１０から出力されるｘ，ｙ，ｚ軸方向の加速度を補正する。例えば、補正部３２０は、物理量センサーデバイス３１０から出力されるｘ，ｙ，ｚ軸方向の加速度のアライメント補正や、オフセット補正、温度ドリフト補正等を行う。なお、補正部３２０は、物理量センサーデバイス３１０から出力される加速度のアライメントや、オフセット、温度ドリフト等が小さい場合、省略してもよい。
傾斜算出部３３０（本発明の算出部に相当する）は、補正部３２０によって補正されたｘ，ｙ，ｚ軸方向の加速度に基づいて、各軸の水平面に対する傾きを算出することができる。
図１４は、傾斜角の算出例を説明する図である。図１４に示す「ｘ’」は水平方向に平行な軸を、「ｚ’」は重力方向に平行な軸を、それぞれ示している。「ｘ」は、物理量センサーデバイス３１０のｘ軸を示している。「ｚ」は、物理量センサーデバイス３１０のｚ軸を示している。なお、物理量センサーデバイス３１０の「ｙ」軸は、紙面の裏面方向を向いているものとする。また、重力加速度の向きは、図１４中で上向きとする。
物理量センサーデバイス３１０のｘ軸は、図１４に示すように、ｙ軸を回転軸として角度「θｘ」傾いたとする。このとき、加速度センサー１１から出力されるｘ軸方向の加速度（重力加速度成分）を「ａｘ」とすると、次の式（１）が成り立つ。
式（１）に示す「１Ｇ」は、重力加速度であり、「１Ｇ＝９．８０６６５ｍ／ｓ２」である。
式（１）より、ｘ軸の水平方向に対する傾き「θｘ」は、次の式（２）で示される。
同様にして、ｙ，ｚ軸の水平方向に対する傾き「θｙ」および「θｚ」は、次の式（３）および式（４）で示される。
式（３）の「ａｙ」は、ｙ軸方向の加速度であり、式（４）の「ａｚ」は、ｚ軸方向の加速度である。
すなわち、傾斜算出部３３０は、補正部３２０から出力されるｘ，ｙ，ｚ軸方向の加速度「ａｘ」、「ａｙ」、および「ａｚ」と、重力加速度「１Ｇ」とに基づいて、式（２）～式（４）に示す演算を行うことにより、ｘ，ｙ，ｚ軸の水平方向に対する傾斜角を算出する。
なお、傾斜算出部３３０は、傾斜計３００に予め設定（記憶）された重力加速度（１Ｇ）を用いて、各軸の傾斜角を算出してもよい。この場合、傾斜計３００に設定される重力加速度の値は、傾斜計３００が用いられる緯度が考慮されていてもよい。
また、傾斜算出部３３０は、補正部３２０から出力される加速度から、重力加速度を算出してもよい。例えば、傾斜算出部３３０は、「（ａｘ
２＋ａｙ
２＋ａｚ
２）１／２」によって、重力加速度を算出することができる。
４．２．慣性計測装置
図１５は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）の構成例を示す図であって、一部断面表示された側面図である。図１６は慣性計測装置のブロック図である。慣性計測装置４００は、移動体に取り付けられる慣性計測装置であって、アンダーケース４０１と、アッパーケース４０２とで画成された内部空間に、実施形態の物理量センサーデバイス２００Ａ（２００Ｂ）と同じ構造を有する物理量センサーデバイス４１０と、角速度センサーデバイス４２０と、物理量センサーデバイス４１０の加速度信号および角速度センサーデバイス４２０の角速度信号に基づいて移動体の姿勢を算出する姿勢算出部（回路部）４３０と、回路部４３０で算出された姿勢に応じた信号を外部出力する外部出力端子４３１と、を有する。慣性計測装置４００には、例えば、内蔵バッテリーや、電源回路、無線装置、などを含めることができる。
図１５は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）の構成例を示す図であって、一部断面表示された側面図である。図１６は慣性計測装置のブロック図である。慣性計測装置４００は、移動体に取り付けられる慣性計測装置であって、アンダーケース４０１と、アッパーケース４０２とで画成された内部空間に、実施形態の物理量センサーデバイス２００Ａ（２００Ｂ）と同じ構造を有する物理量センサーデバイス４１０と、角速度センサーデバイス４２０と、物理量センサーデバイス４１０の加速度信号および角速度センサーデバイス４２０の角速度信号に基づいて移動体の姿勢を算出する姿勢算出部（回路部）４３０と、回路部４３０で算出された姿勢に応じた信号を外部出力する外部出力端子４３１と、を有する。慣性計測装置４００には、例えば、内蔵バッテリーや、電源回路、無線装置、などを含めることができる。
回路部４３０は、例えば、汎用ＩＣ（Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により実現され、物理量センサーデバイス４１０の加速度信号および角速度センサーデバイス４２０の角速度信号とから慣性計測装置４００が取り付けられている移動体の姿勢を算出し、姿勢に応じた信号を出力する。なお、加速度及び角速度から移動体の姿勢を計測する手法は、周知であるので省略する。
本実施形態の慣性計測装置４００によれば、物理量センサーデバイス４１０が本実施形態のセンサーデバイス２００Ａ（２００Ｂ）の構造を利用している。このため、物理量センサーデバイス４１０の出力である加速度信号の精度が高いため、移動体の姿勢の計測精度を従来の慣性計測装置よりも向上させることができる。
４．３．構造物監視装置
図１７に、構造物監視装置（ＳＨＭ：Structural Health Monitoring）５００を示す。構造物監視装置５００は、実施形態の物理量センサーデバイス２００Ａ（２００Ｂ）と同じ構造を有し、監視対象とされる構造物５９０に取り付けられる物理量センサーデバイス５１０を有する。物理量センサーデバイス５１０は、検出信号を送信する送信部５１１を含む。送信部５１１は、物理量センサーデバイス５１０とは別体の通信モジュール及びアンテナとして実現するとしてもよい。
図１７に、構造物監視装置（ＳＨＭ：Structural Health Monitoring）５００を示す。構造物監視装置５００は、実施形態の物理量センサーデバイス２００Ａ（２００Ｂ）と同じ構造を有し、監視対象とされる構造物５９０に取り付けられる物理量センサーデバイス５１０を有する。物理量センサーデバイス５１０は、検出信号を送信する送信部５１１を含む。送信部５１１は、物理量センサーデバイス５１０とは別体の通信モジュール及びアンテナとして実現するとしてもよい。
物理量センサーデバイス５１０は、無線又は優先の通信網５８０を介して例えば監視コンピューター５７０と接続される。監視コンピューター５７０は、通信網５８０を介して物理量センサーデバイス５１０と接続される受信部５２０と、受信部５２０の受信信号に基づいて構造物５９０の傾斜角度を算出する傾斜算出部５３０と、を有する（図１８も参照）。
算出部５３０は、本実施形態では監視コンピューター４６０に搭載されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等で実現することとする。ただし、算出部５３０をＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーとして、当該プロセッサーがＩＣメモリー５３１に記憶されたプログラムを演算処理することによりソフトウェア的に実現する構成としてもよい。監視コンピューター５７０は、キーボード５４０によりオペレーターの各種操作入力を受け付け、演算処理の結果をタッチパネル５５０に表示することができる。
本実施形態の構造物監視装置５００によれば、本実施形態の物理量センサーデバイス２００Ａ（２００Ｂ）を利用して構造物５９０の傾斜を監視している。そのため、物理量センサーデバイス２００Ａ（２００Ｂ）の作用効果である高精度な加速度の検出を利用することができ、監視対象である構造物５９０の傾斜を精度良く検出することが可能となって、構造物５９０の監視品質を向上させることができる。
４．４．移動体
図１９は、移動体の構成例を示す図である。本実施形態では移動体６００を、乗用車として例示するが車種は適宜変更可能である。また、移動体６００は、小型船舶や自動運搬装置、構内用の運搬車、フォークリフトなどでもよい。
図１９は、移動体の構成例を示す図である。本実施形態では移動体６００を、乗用車として例示するが車種は適宜変更可能である。また、移動体６００は、小型船舶や自動運搬装置、構内用の運搬車、フォークリフトなどでもよい。
移動体６００は、実施形態の物理量センサーデバイス２００Ａ（２００Ｂ）と同じ構造を有する物理量センサーデバイス６１０と、物理量センサーデバイス６１０の加速度信号に基づいて、加速、制動及び操舵のうちの少なくとも１つを制御する自動運転制御部（制御部）６２０と、を有し、自動運転の実施或いは不実施を、物理量センサーデバイス６１０の検出信号に基づいて切り替えることができる。
制御部６２０は、車載用のコンピューターにより実現される。制御部６２０は車内ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信網によって、物理量センサーデバイス６１０、スロットルコントローラー５０３、ブレーキコントローラー５０５、ステアリングコントローラー５０７、などの各種のセンサーおよびコントローラーと信号送受可能に接続されている。ここで、スロットルコントローラー６０２はエンジン６０１の出力を制御する装置である。ブレーキコントローラー６０４はブレーキ６０３の作動を制御する装置である。ステアリングコントローラー６０６はパワーステアリング６０５の作動を制御する装置である。なお、制御部６２０に接続されるセンサーやコントローラーの種類はこれらに限らず適宜設定できる。
そして、制御部６２０は、内蔵する演算装置で、物理量センサーデバイス６１０の例えば加速度検出信号に基づいて演算処理を行って、自動運転の実施或いは不実施を判定し、自動運転を実施する場合には、スロットルコントローラー６０２、ブレーキコントローラー６０４、ステアリングコントローラー６０６の少なくとも何れか１つに制御命令信号を送信して、加速、制動及び操舵のうちの少なくとも１つを制御する。
自動制御の内容は、適宜設定可能である。例えば、コーナリング中に、物理量センサーデバイス６１０で検出される加速度が、スピンやコーナーアウトを生じる恐れが高いとされる閾値に達した場合に、スピンやコーナーアウトを防止するような制御を行うとしてもよい。また、停止中に、物理量センサーデバイス６１０で検出される加速度が、操作を誤って急激な前進又は後進が生じた可能性が高いとされる閾値に達した場合に、スロットルを強制全閉させて急ブレーキを強制発動させるような制御を行うとしてもよい。
図１９に示す自動運転される移動体６００に用いられるＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance Systems）ロケーターは、物理量センサーデバイス６１０を含む慣性センサーの他に、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）受信機、地図データを格納した地図データベースを有する。ＡＤＡＳロケーターは、ＧＮＳＳ受信機で受信する測位信号と、慣性センサーの計測結果とを組み合わせることにより、移動体の走行位置をリアルタイムで測定する。ＡＤＡＳロケーターは、地図データベースから地図データを読み出す。物理量センサーデバイス６１０を含むＡＤＡＳロケーターからの出力は自動運転制御部６２０に入力される。自動運転制御部６２０は、ＡＤＡＳロケーターからの出力（物理量センサーデバイス６１０からの検出信号を含む）に基づいて、移動体６００の加速、制動、及び操舵の少なくともいずれかを制御する。
図２０は、移動体６００に係るシステムを示すブロック図である。切替部６３０は、ＡＤＡＳロケーターからの出力の変化（物理量センサーデバイス６１０からの検出信号の変化を含む）に基づいて、自動運転制御部６２０での自動運転の実施或いは不実施を切り替える。切替部６３０は、例えば、ＡＤＡＳロケーター中のセンサー（物理量センサーデバイス６１０を含む）の検出能力が低下した異常時に、自動運転の実施から不実施に切り替える信号を制御部６２０に出力する。
また、上述した全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）は、例えば、衛星測位システムとしてのＧＰＳ（Global Positioning System）を利用してもよい。あるいは、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。
また、上述した全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）は、例えば、衛星測位システムとしてのＧＰＳ（Global Positioning System）を利用してもよい。或いは、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。
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。
１０…物理量センサー、２０…基部、３１～３３…第１～第３の腕部、３１Ａ～３３Ａ…固定領域、３４…第３の腕部、３４Ａ…突起、４０…可動部、５０…括れ部、６０…物理量検出素子、７０…錘、１００…物理量センサーデバイス、１１０…基部（パッケージベース）、１１２…段部（基部の一部）、１１３…接着剤、２００Ａ、２００Ｂ…三軸物理量センサーデバイス、３００…傾斜計、３１０…物理量センサーデバイス、３３０…算出部、４００…慣性計測装置、４１０…物理量センサーデバイス、４２０…角速度センサーデバイス、４３０…算出部、５００…構造物監視装置、５１０…物理量センサーデバイス、５２０…受信部、５３０…算出部、６００…移動体、６１０…物理量センサーデバイス、６２０…制御部、６３０…切替部、Ａ１…第１の領域、Ａ２…第２の領域、Ｂ２２…第３の領域、Ｂ１２…第４の領域または第６の領域、Ｂ２１…第５の領域、Ｂ１１…第６の領域、Ｌ１…第１直線、Ｌ２…第２直線
Claims (10)
- 基部と、
前記基部に連結され、固定領域がそれぞれ設けられている第１の腕部及び第２の腕部と、
平面視で、前記第１の腕部と前記第２の腕部との間に配置されている可動部と、
前記基部と前記可動部との間に配置され、前記基部と前記可動部とを接続している括れ部と、
前記平面視で前記括れ部を跨いで配置され、前記基部と前記可動部とに取り付けられている物理量検出素子と、
を含み、
前記固定領域は、
前記平面視で、前記括れ部を跨いでいる方向に沿って、前記物理量検出素子の中心を通る第１直線で区画される第１の領域及び第２の領域に配置され、
かつ、
前記平面視で、前記第１直線と、前記括れ部上を通り前記第１直線と直交する第２直線とで区画される４つの領域のうち、前記第２直線よりも前記基部側の前記第１の領域に位置する第３の領域、及び前記第２直線よりも前記基部側の前記第２の領域に位置する第４の領域の少なくとも一方には配置されてなく、
前記固定領域は、
前記平面視で、前記第２直線よりも前記可動部側の前記第１の領域に位置する第５の領域に配置されている第１固定領域と、
前記平面視で、前記第２直線よりも前記可動部側の前記第２の領域に位置する第６の領域に配置されている第２固定領域と、
前記平面視で、前記第３の領域と前記第４の領域とのいずれか一方に配置されている第３固定領域と、
から構成されていることを特徴とする物理量センサー。 - 基部と、
前記基部に連結され、固定領域がそれぞれ設けられている第１の腕部及び第２の腕部と、
平面視で、前記第１の腕部と前記第２の腕部との間に配置されている可動部と、
前記基部と前記可動部との間に配置され、前記基部と前記可動部とを接続している括れ部と、
前記平面視で前記括れ部を跨いで配置され、前記基部と前記可動部とに取り付けられている物理量検出素子と、
を含み、
前記固定領域は、
前記平面視で、前記括れ部を跨いでいる方向に沿って、前記物理量検出素子の中心を通る第１直線で区画される第１の領域及び第２の領域に配置され、
かつ、
前記平面視で、前記第１直線と、前記括れ部上を通り前記第１直線と直交する第２直線とで区画される４つの領域のうち、前記第２直線よりも前記基部側の前記第１の領域に位置する第３の領域、及び前記第２直線よりも前記基部側の前記第２の領域に位置する第４の領域の少なくとも一方には配置されてなく、
前記固定領域は、
前記平面視で、前記第３の領域と前記第４の領域とのいずれか一方に配置されている第１固定領域と、
前記平面視で、前記第１固定領域が配置されている前記第１の領域及び前記第２の領域の一方とは異なる他方の領域に配置され、前記第２直線よりも前記可動部側に位置する領域に配置されている第２固定領域と、
から構成されていることを特徴とする物理量センサー。 - 請求項１または２において、
前記基部と連結されている第３の腕部を含み、
前記第３の腕部は、前記平面視で前記４つの領域のうち前記固定領域が配置されない少なくとも一つの領域において、前記物理量検出素子が取り付けられている面とは反対側の面に設けられている突起を含むことを特徴とする物理量センサー。 - 請求項１乃至３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実装されている基台と、
を含み、
前記固定領域が前記基台に取り付けられていることを特徴とする物理量センサーデバイス。 - 請求項４において、
回路基板を含み、
前記物理量センサーを３つ有し、
前記３つの物理量センサーは、各々の検出軸が直交する三軸の各々に合わせられて前記回路基板に実装されていることを特徴とする物理量センサーデバイス。 - 請求項４または５において、
前記物理量は加速度であることを特徴とする物理量センサーデバイス。 - 請求項６に記載の物理量センサーデバイスと、
構造体に取り付けられている前記物理量センサーデバイスからの出力信号に基ついて、前記構造体の傾斜角度を算出する算出部と、
を含むことを特徴とする傾斜計。 - 請求項６に記載の物理量センサーデバイスと、
角速度センサーデバイスと、
前記物理量センサーデバイスからの加速度信号及び前記角速度センサーデバイスからの角速度信号に基づいて移動体の姿勢を算出する回路部と、
を含むことを特徴とする慣性計測装置。 - 請求項６に記載の物理量センサーデバイスと、
構造物に取り付けられている前記物理量センサーデバイスからの検出信号を受信する受信部と、
前記受信部から出力された信号に基づいて、前記構造物の傾斜角度を算出する算出部と、
を含むことを特徴とする構造物監視装置。 - 請求項６に記載の物理量センサーデバイスと、
前記物理量センサーデバイスで検出された検出信号に基づいて、加速、制動、及び操舵の少なくともいずれかを制御する制御部と、
を含み、
自動運転の実施或いは不実施は、前記物理量センサーデバイスからの検出信号の変化に応じて切り替えられることを特徴とする移動体。
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