JP7362684B2

JP7362684B2 - センサ及び電子装置

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Publication number: JP7362684B2
Application number: JP2021028468A
Authority: JP
Inventors: 竜之介丸藤; 大騎小野; 泰冨澤; 史登宮崎; 志織加治; 桂増西; 広貴平賀; 悦治小川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2021-02-25
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2023-10-17
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Description

本発明の実施形態は、センサ及び電子装置に関する。

ジャイロセンサなどのセンサがある。センサ及び電子装置において、検出精度の向上が望まれる。

特開２０２０－１８７０１８号公報

本発明の実施形態は、精度を向上できるセンサ及び電子装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、センサは、第１センサ素子及び第２センサ素子を含むセンサ部と、回路部と、を含む。前記第１センサ素子は、第１支持部と、前記第１支持部に支持され振動可能な第１可動部と、第１電極と、第２電極と、を含む。前記第１電極は、前記第１可動部の振動に応じた第１信号を出力可能である。前記第１支持部から前記第１電極への向きは、第１方向に沿う。前記第２電極は、前記第１可動部の前記振動に応じた第２信号を出力可能である。前記第１支持部から前記第２電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿う。前記第２センサ素子は、第２支持部と、前記第２支持部に支持され振動可能な第２可動部と、第３電極及び第４電極を含む。前記第３電極は、前記第２可動部の振動に応じた第３信号を出力可能である。前記第２支持部から前記第３電極への向きは、前記第１方向に沿う。前記第４電極は、前記第２可動部の前記振動に応じた第４信号を出力可能である。前記第２支持部から前記第４電極への方向は、前記第２方向に沿う。前記第２支持部から前記第３電極への向きは、前記第１支持部から前記第１電極への向きと逆であり前記第２支持部から前記第４電極への向きは、前記第１支持部から前記第２電極への向きと同じである。または、前記第２支持部から前記第３電極への向きは、前記第１支持部から前記第１電極への向きと同じであり前記第２支持部から前記第４電極への向きは、前記第１支持部から前記第２電極への向きと逆である。前記回路部は、演算部を含む。前記演算部は、前記第１信号及び前記第２信号に基づく第１処理信号と、前記第３信号及び前記第４信号に基づく第２処理信号と、の差動演算結果を出力可能である。

図１は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。図２（ａ）～図２（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。図３（ａ）～図３（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。図４は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。図５は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。図６は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。図７は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。図８は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。図９は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。図１０は、第２実施形態に係る電子装置を例示する模式図である。図１１（ａ）～図１１（ｈ）は、電子装置の応用を例示する模式図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図１に示すように、第１実施形態に係るセンサ１１０は、センサ部１０Ｕ及び回路部７０を含む。センサ部１０Ｕは、第１センサ素子１０及び第２センサ素子２０を含む。

第１センサ素子１０は、第１支持部１０Ｓ、第１可動部１０Ｍ、第１電極１１及び第２電極１２を含む。

第１可動部１０Ｍは、第１支持部１０Ｓに支持される。第１可動部１０Ｍは、振動可能である。例えば、第１支持部１０Ｓと第１可動部１０Ｍとを接続する第１ばね部材１０Ｗが設けられる。第１可動部１０Ｍは、第１ばね部材１０Ｗを介して、第１支持部１０Ｓに支持される。

第１電極１１は、第１可動部１０Ｍの振動に応じた第１信号Ｓｇ１を出力可能である。第１支持部１０Ｓから第１電極１１への向きは、第１方向に沿う。第１方向は、例えばＹ軸方向である。

Ｙ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｙ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。

第２電極１２は、第１可動部１０Ｍの振動に応じた第２信号Ｓｇ２を出力可能である。第１支持部１０Ｓから第２電極１２への方向は、第２方向に沿う。第２方向は、第１方向と交差する。第２方向は、例えば、Ｘ軸方向である。

第２センサ素子２０は、第２支持部２０Ｓ、第２可動部２０Ｍ、第３電極２３及び第４電極２４を含む。

第２可動部２０Ｍは、第２支持部２０Ｓに支持される。第２可動部２０Ｍは、振動可能である。例えば、第２支持部２０Ｓと第２可動部２０Ｍとを接続する第２ばね部材２０Ｗが設けられる。第２可動部２０Ｍは、第２ばね部材２０Ｗを介して、第２支持部２０Ｓに支持される。

第３電極２３は、第２可動部２０Ｍの振動に応じた第３信号Ｓｇ３を出力可能である。第２支持部２０Ｓから第３電極２３への向きは、第１方向（Ｙ軸方向）に沿う。

第４電極２４は、第２可動部２０Ｍの振動に応じた第４信号Ｓｇ４を出力可能である。第２支持部２０Ｓから第４電極２４への方向は、第２方向（Ｘ軸方向）に沿う。

この例では、第１支持部１０Ｓから第２支持部２０Ｓへの方向は、第１方向及び第２方向を含む平面（例えばＸ－Ｙ平面）に沿う。例えば、第１支持部１０ＳのＺ軸方向における位置は、第２支持部２０ＳのＺ軸方向における位置と同じである。後述するように、第１支持部１０ＳのＺ軸方向における位置は、第２支持部２０ＳのＺ軸方向における位置と異なっても良い。

図１に示すように、この例では、第２支持部２０Ｓから第３電極２３への向きは、第１支持部１０Ｓから第１電極１１への向きと逆である。第２支持部２０Ｓから第４電極２４への向きは、第１支持部１０Ｓから第２電極１２への向きと同じである。このように、実施形態においては、２つのセンサ素子の間で、２つの検出向きの１つが逆である。

回路部７０は、演算部７５を含む。演算部７５は、第１信号Ｓｇ１及び第２信号Ｓｇ２に基づく第１処理信号Ｓｐ１と、第３信号Ｓｇ３及び第４信号Ｓｇ４に基づく第２処理信号Ｓｐ２と、の差動演算結果を出力可能である。第１処理信号Ｓｐ１は、第１可動部１０Ｍの回転に応じている。第２処理信号Ｓｐ２は、第２可動部２０Ｍの回転に応じている。差動演算結果は、第１センサ素子１０及び第２センサ素子２０の回転角度に応じている。センサ１１０は、例えば、センサ部１０Ｕの回転角度に関する情報を検出結果として出力可能である。

例えば、センサ部１０Ｕに回転の力が加わる。回転は、例えばＺ軸方向を中心とする成分を含む。回転の力に応じた回転角速度が、センサ部１０Ｕに加わる。これにより、第１可動部１０Ｍ及び第２可動部２０Ｍにおける振動の状態が変化する。振動の状態の変化に応じて、第１～第４信号Ｓｇ１～Ｓｇ４ｇが変化する。これらの信号に基づく信号を処理（例えば積分処理）することで、回転角度を検出できる。

例えば、温度の変化などの影響により、１つのセンサ素子から得られる信号がシフトする場合がある。温度の変化などの影響により、検出対象の回転角速度または回転角度が、真の値からシフトする場合がある。１つのセンサ素子から得られる信号は、検出対象の回転に応じた変化と、温度などの別の要因に応じた変化と、を含む。このため、正確な検出が困難な場合が生じる。

実施形態においては、２つのセンサ素子が設けられる。２つのセンサ素子のそれぞれから得られる信号は、検出対象の回転に応じた変化と、温度などの別の要因に応じた変化と、を含む。２つのセンサ素子のそれぞれから得られる信号を差動処理することで、温度などの別の要因による影響を除去できる。実施形態においては、上記のように、２つのセンサ素子の間で、２つの検出向きの１つが逆である。このような配置の場合、回転に応じた信号成分がキャンセルされない。従って、温度などの別の要因による影響が除去され、検出対象の角度を高い精度で検出できる。実施形態によれば、精度を向上できるセンサが提供できる。

例えば、以下ようなの参考例が考えられる。参考例においては、第２支持部２０Ｓから第３電極２３への向きが第１支持部１０Ｓから第１電極１１への向きと同じであり、第２支持部２０Ｓから第４電極２４への向きは、第１支持部１０Ｓから第２電極１２への向きと同じである。この場合、回転による信号はキャンセルされない。この参考例において、２つのセンサ素子からの信号を差動処理すると、２つのセンサ素子が同じ特性を有する場合、処理結果は、０となる。

実施形態においては、２つのセンサ素子の間で、２つの検出向きの１つが逆である。２つのセンサ素子は、回転しても重ならない。温度などの別の要因による影響が除去され、検出対象の角度を高い精度で検出できる。

以下、２つのセンサ素子における検出向きの例について説明する。
図２（ａ）～図２（ｄ）、及び、図３（ａ）～図３（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
これらの図においては、第１支持部１０Ｓ、第１可動部１０Ｍ、第１電極１１、第２電極１２、第２支持部２０Ｓ、第２可動部２０Ｍ、第３電極２３及び第４電極２４の位置の例が示されている。これらの図において、他の部材は省略されている。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す第１構造ＣＦ１及び第２構造ＣＦ２においては、第２支持部２０Ｓから第３電極２３への向きは、第１支持部１０Ｓから第１電極１１への向きと逆である。第２支持部２０Ｓから第４電極２４への向きは、第１支持部１０Ｓから第２電極１２への向きと同じである。

図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示す第３構造ＣＦ３及び第４構造ＣＦ４においては、第２支持部２０Ｓから第３電極２３への向きは、第１支持部１０Ｓから第１電極１１への向きと同じである。第２支持部２０Ｓから第４電極２４への向きは、第１支持部１０Ｓから第２電極１２への向きと逆である。

第１～第４構成ＣＦ１～ＣＦ４においては、例えば、第１センサ素子１０から第２センサ素子２０への方向は、第１方向及び第２方向を含む平面（Ｘ－Ｙ平面）に沿って良い。第１センサ素子１０の第３方向における位置は、第２センサ素子２０の第３方向における位置と実質的に同じで良い。第３方向は、第１方向及び第２方向を含む平面と交差する。第３方向は、例えば、Ｚ軸方向である。

図３（ａ）～図３（ｄ）に示す第５～第８構成ＣＦ５～ＣＦ８において、第１センサ素子１０の第３方向における位置は、第２センサ素子２０の第３方向における位置と異なっても良い。例えば、第１センサ素子１０の少なくとも一部が、Ｚ軸方向において、第２センサ素子２０と重なっても良い。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す第５構造ＣＦ５及び第６構造ＣＦ６においては、第２支持部２０Ｓから第３電極２３への向きは、第１支持部１０Ｓから第１電極１１への向きと逆である。第２支持部２０Ｓから第４電極２４への向きは、第１支持部１０Ｓから第２電極１２への向きと同じである。

図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示す第７構造ＣＦ７及び第８構造ＣＦ８においては、第２支持部２０Ｓから第３電極２３への向きは、第１支持部１０Ｓから第１電極１１への向きと同じである。第２支持部２０Ｓから第４電極２４への向きは、第１支持部１０Ｓから第２電極１２への向きと逆である。

このような構造により、２つのセンサ素子の間で、２つの検出向きの１つが逆になる。差動処理を実施することで、温度などの別の要因による影響が除去され、検出対象の角度を高い精度で検出できる。２つのセンサ素子の間で２つの検出向きの１つを逆にすることで、簡単な構成の回路により、高い精度の検出が容易になる。

図１に示すように、回路部７０は、第１～第４検出回路７１～７５を含んで良い。第１検出回路７１に、第１信号Ｓｇ１が入力される。第２検出回路７２に、第２信号Ｓｇ２が入力される。第３検出回路７３に、第３信号Ｓｇ３が入力される。第４検出回路７４に、第４信号Ｓｇ４が入力される。これらの検出回路は、上記の信号に応じて検出信号Ｖｙ１、Ｖｘ１、Ｖｙ２及びＶｘ２を出力する。

第１～第４検出回路７１～７４に共通の電源が接続されることが好ましい。これにより、これらの検出回路の特性が均一になる。例えば、共通の電気的なグランドが複数の検出経路に適用される。例えば、共通の電源電圧が複数の検出経路に適用される。複数の検出回路の特性がより均一にできる。

例えば、回路部７０は、電源回路７７を含んで良い。電源回路７７は、第１～第４検出回路７１～７４に電力を供給可能である。

第１検出回路７１は、例えば、第２方向に振動する第１可動部１０Ｍに働く回転角速度による第１可動部１０Ｍの振動の第１方向の成分の振幅に応じた信号（検出信号Ｖｙ１）を出力可能である。第２検出回路７２は、第１方向に振動する第１可動部１０Ｍに働く回転角速度による第１可動部１０Ｍの振動の第２方向の成分の振幅に応じた信号（検出信号Ｖｘ１）を出力可能である。

第３検出回路７３は、第２方向に振動する第２可動部２０Ｍに働く回転角速度による第２可動部２０Ｍの振動の第１方向の成分の振幅に応じた信号（検出信号Ｖｙ２）を出力可能である。第４検出回路７４は、第１方向に振動する第２可動部２０Ｍに働く回転角速度による第２可動部２０Ｍの振動の第２方向の成分の振幅に応じた信号（検出信号Ｖｘ２）を出力可能である。

検出信号Ｖｙ１、Ｖｘ１、Ｖｙ２及びＶｘ２に基づく信号が演算部７５に供給される。この例では、回路部７０は、第１処理回路７６ａ及び第２処理回路７６ｂをさらに含む。第１処理回路７６ａは、第１検出回路７１の出力（検出信号Ｖｙ１）、及び、第２検出回路７２の出力（検出信号Ｖｘ１）を入手して、第１処理信号Ｓｐ１を演算部７５に供給可能である。第２処理回路７６ｂは、第３検出回路７３の出力（検出信号Ｖｙ２）、及び、第４検出回路７４の出力（検出信号Ｖｘ２）を入手して、第２処理信号Ｓｐ２を演算部７５に供給可能である。

第１処理回路７６ａは、例えば、第１検出回路７１の出力（検出信号Ｖｙ１）、及び、第２検出回路７２の出力（検出信号Ｖｘ１）に基づいて、第１可動部１０Ｍの回転の角度に関する情報（第１処理信号Ｓｐ１）を算出可能である。第２処理回路７６ｂは、例えば、第３検出回路７３の出力（検出信号Ｖｙ２）、及び、第４検出回路７４の出力（検出信号Ｖｘ２）に基づいて、第２可動部２０Ｍの回転の角度に関する情報（第２処理信号Ｓｐ２）を算出可能である。

図１に示すように、第１センサ素子１０は、第５電極１５及び第６電極１６を含んで良い。第１方向（例えばＹ軸方向）において、第５電極１５と第１電極１１との間に第１支持部１０Ｓがある。第２方向（例えばＸ軸方向）において、第６電極１６と第２電極１２との間に第１支持部１０Ｓがある。第１可動部１０Ｍは、第５電極１５に印加される第１駆動信号Ｓｖ１及び第６電極１６に印加される第２駆動信号Ｓｖ２に応じて振動する。

第２センサ素子２０は、第７電極２７及び第８電極２８をさらに含んで良い。第１方向（例えばＹ軸方向）において、第３電極２３と第７電極２７との間に第２支持部２０Ｓがある。第２方向（例えばＸ軸方向）において、第８電極２８と第４電極２４との間に第２支持部２０Ｓがある。第２可動部２０Ｍは、第７電極２７に印加される第１駆動信号Ｓｖ１及び第８電極２８に印加される第２駆動信号Ｓｖ２に応じて振動する。

回路部７０は、駆動回路７８をさらに含んで良い。駆動回路７８は、第５電極１５及び第７電極２７に第１駆動信号Ｓｖ１を供給可能である。駆動回路７８は、第６電極１６及び第８電極２８に第２駆動信号Ｓｖ２を供給可能である。

これらの駆動信号に応じて、第１可動部１０Ｍ及び第２可動部２０Ｍが振動する。外から加わる回転の力（回転角速度）により、振動の状態が変化する。振動の状態が変化は、例えば、コリオリ力に基づく。

例えば、第１処理回路７６ａにおいて、以下の第１式で表される角度θ_１が算出される。例えば、第２処理回路７６ｂにおいて、以下の第２式で表される角度θ_２が算出される。

上記において、「Ω」は、検出対象の角速度である。「Ｔ」は、温度である。「ａ_１」は、第１センサ素子１０における係数である。「ａ_２」は、第２センサ素子２０における係数である。「ａ_１」及び「ａ_２」は、１つの関係を有する。例えば、ａ_１／ａ_２は、定数である。

演算部７５において、これらの角度に基づいて、以下の第３式に関する演算が実施される。

第３式の右辺が、検出対象の角度に対応する。

例えば、回路部７０（または演算部７５）は、電子回路（コンピュータなどを含む）で良い。センサ１１０は、例えば、センサ装置２１０（例えば、ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）に含まれても良い。

図１に示すように、第１センサ素子１０は、調整用電極Ｅ１などの別の電極を含んでも良い。第２センサ素子２０は、調整用電極Ｅ２などの別の電極を含んでも良い。

図４は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図４に示すように、実施形態に係るセンサ１１０において、センサ部１０Ｕは、第１基体３１を含む。第１基体３１は、例えば、基板である。第１基体３１は、例えば、半導体基板（例えばシリコン基板など）で良い。第１基体３１の上に、第１センサ素子１０及び第２センサ素子２０が形成される。例えば、第１支持部１０Ｓは、第１基体３１の一部に固定される。第２支持部２０Ｓは、第１基体３１の別の一部に固定される。第１支持部１０Ｓから第２支持部２０Ｓへの方向は、第１方向及び第２方向を含む平面（例えばＸ－Ｙ平面）に沿う。

センサ１１０は、筐体４０を含んでも良い。センサ部１０Ｕは、筐体４０のなかに設けられる。筐体４０は、例えば、第１部材４１及び第２部材４２を含む。センサ部１０Ｕは、例えば、第１部材４１に固定される。センサ部１０Ｕは、第１部材４１と第２部材４２との間にある。

図５は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図５に示すように、実施形態に係るセンサ１１１において、第１センサ素子１０は、第１基体３１を含む。第２センサ素子２０は、第２基体３２を含む。センサ部１０Ｕは、筐体４０のなかに設けられる。第１センサ素子１０及び第２センサ素子２０は、筐体４０の第１部材４１に固定される。この例においても、第１センサ素子１０から第２センサ素子２０への方向は、第１方向及び第２方向を含む平面（Ｘ－Ｙ平面）に沿う。

図６は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図６に示すように、実施形態に係るセンサ１１２は、第１部材４１を含む。第１部材４１は、第１方向及び第２方向を含む平面と交差する第３方向（例えばＺ軸方向）において、第１センサ素子１０と第２センサ素子２０との間にある。センサ部１０Ｕは、筐体４０のなかに設けられる。

図７は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図７に示すように、実施形態に係るセンサ１１３において、第１部材４１は、第１センサ素子１０と第２センサ素子２０との間にある。第１センサ素子１０は、第１基体３１を含む。第２センサ素子２０は、第２基体３２を含む。センサ部１０Ｕは、筐体４０のなかに設けられる。

センサ１１０～１１３において、第１センサ素子１０の温度は、第２センサ素子２０の温度と実質的に同じである。例えば、第１基体３１を介して２つのセンサ素子の温度が実質的に同じなる。例えば、第１部材４１を介して２つセンサ素子の温度が実質的に同じなる。第１センサ素子１０の温度と、第２センサ素子２０の温度と、の差は、例えば、５℃以下で良い。温度が実質的に同じことで、より高い精度の検出が可能なる。

図８は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図８に示すように、実施形態に係るセンサ１１４は、第１部材４１及び第２部材４２を含む。第１センサ素子１０は、第１部材４１に固定される。第２センサ素子２０は、第２部材４２に固定される。第２センサ素子２０と第１センサ素子１０との間に第２部材４２がある。第２部材４２と第１センサ素子１０との間に第１部材４１がある。

第１部材４１、第２部材４２、第１センサ素子１０及び第２センサ素子２０は、筐体４０のなかに設けられる。この例では、第１部材４１及び第２部材４２は、筐体４０と接続される。第２部材４２の温度は、第１部材４１の温度と実質的に同じになる。

図９は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図９に示すように、実施形態に係るセンサ１１５は、筐体４０を含む。筐体４０は、第１部材４１及び第２部材４２を含む。第１センサ素子１０は、第１部材４１に固定される。第２センサ素子２０は、第２部材４２に固定される。第１部材４１と第２部材４２との間に第１センサ素子１０がある。第１センサ素子１０と第２部材４２との間に第２センサ素子２０がある。第２部材４２の温度は、第１部材４１の温度と実質的に同じである。

センサ１１４及び１１５において、例えば、第１部材４１及び第２部材４２を介して２つのセンサ素子の温度が実質的に同じなる。第１センサ素子１０の温度と、第２センサ素子２０の温度と、の差は、例えば、５℃以下で良い。温度が実質的に同じことで、より高い精度の検出が可能なる。

（第２実施形態）
第２実施形態は、電子装置に係る。
図１０は、第２実施形態に係る電子装置を例示する模式図である。
図１０に示すように、実施形態に係る電子装置３１０は、実施形態に係るセンサと、回路制御部１７０と、を含む。図１０の例では、センサとして、センサ１１０（またはセンサ装置２１０）が描かれている。回路制御部１７０は、センサから得られる信号Ｓ１に基づいて回路１８０を制御可能である。回路１８０は、例えば駆動装置１８５の制御回路などである。実施形態によれば、高精度の検出結果に基づいて、駆動装置１８５を制御するための回路１８０などを高精度で制御できる。

図１１（ａ）～図１１（ｈ）は、電子装置の応用を例示する模式図である。
図１１（ａ）に示すように、電子装置３１０は、ロボットの少なくとも一部でも良い。図１１（ｂ）に示すように、電子装置３１０は、製造工場などに設けられる工作ロボットの少なくとも一部でも良い。図１１（ｃ）に示すように、電子装置３１０は、工場内などの自動搬送車の少なくとも一部でも良い。図１１（ｄ）に示すように、電子装置３１０は、ドローン（無人航空機）の少なくとも一部でも良い。図１１（ｅ）に示すように、電子装置３１０は、飛行機の少なくとも一部でも良い。図１１（ｆ）に示すように、電子装置３１０は、船舶の少なくとも一部でも良い。図１１（ｇ）に示すように、電子装置３１０は、潜水艦の少なくとも一部でも良い。図１１（ｈ）に示すように、電子装置３１０は、自動車の少なくとも一部でも良い。電子装置３１０は、例えば、ロボット及び移動体の少なくともいずれかを含んでも良い。

例えば、ロボット、自動運転、及び航空機などに向けて高精度のセンサが開発されている。センサは、例えば、ジャイロセンサなどを含む。例えば、製造ばらつきなどに起因して、センサの特性は必ずしも一定ではない。例えば、センサの特性の不均一を補正するための補正が行われる。この補正の効果は、温度が変化すると減少する。

実施形態においては、２つのセンサ素子を用いることで、温度の影響を抑制できる。例えば、温度のドリフトなどの使用環境の変化の影響を抑制できる。

実施形態において、例えば、共通の熱的なグランドが２つの素子に適用される。実施形態において、例えば、共通の電気的なグランド及び電源電圧が複数の検出回路に適用される。より高い精度の検出が可能なる。

実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んでも良い。
（構成１）
第１センサ素子及び第２センサ素子を含むセンサ部と、
回路部と、
を備え、
前記第１センサ素子は、
第１支持部と、
前記第１支持部に支持され振動可能な第１可動部と、
前記第１可動部の振動に応じた第１信号を出力可能な第１電極であって、前記第１支持部から前記第１電極への向きは、第１方向に沿う、前記第１電極と、
前記第１可動部の前記振動に応じた第２信号を出力可能な第２電極であって、前記第１支持部から前記第２電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿う、前記第２電極と、
を含み、
前記第２センサ素子は、
第２支持部と、
前記第２支持部に支持され振動可能な第２可動部と、
前記第２可動部の振動に応じた第３信号を出力可能な第３電極であって、前記第２支持部から前記第３電極への向きは、前記第１方向に沿う、前記第３電極と、
前記第２可動部の前記振動に応じた第４信号を出力可能な第４電極であって、前記第２支持部から前記第４電極への方向は、前記第２方向に沿う、前記第４電極と、
を含み、前記第２支持部から前記第３電極への向きは、前記第１支持部から前記第１電極への向きと逆であり前記第２支持部から前記第４電極への向きは、前記第１支持部から前記第２電極への向きと同じである、または、前記第２支持部から前記第３電極への向きは、前記第１支持部から前記第１電極への向きと同じであり前記第２支持部から前記第４電極への向きは、前記第１支持部から前記第２電極への向きと逆であり、
前記回路部は、演算部を含み、
前記演算部は、前記第１信号及び前記第２信号に基づく第１処理信号と、前記第３信号及び前記第４信号に基づく第２処理信号と、の差動演算結果を出力可能である、センサ。

（構成２）
前記第１処理信号は、前記第１可動部の回転に応じ、
前記第２処理信号は、前記第２可動部の回転に応じた、構成１記載のセンサ。

（構成３）
前記差動演算結果は、前記第１センサ素子及び前記第２センサ素子の回転角度に応じる、構成１または２に記載のセンサ。

（構成４）
前記回路部は、
前記第１信号が入力される第１検出回路と、
前記第２信号が入力される第２検出回路と、
前記第３信号が入力される第３検出回路と、
前記第４信号が入力される第４検出回路と、
をさらに含み、
前記第１～第４検出回路に共通の電源が接続される、構成１～３のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成５）
前記回路部は、
前記第１信号が入力される第１検出回路と、
前記第２信号が入力される第２検出回路と、
前記第３信号が入力される第３検出回路と、
前記第４信号が入力される第４検出回路と、
前記第１～第４検出回路に電力を供給可能な電源回路と、
を含む、構成１～３のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成６）
前記第１検出回路は、前記第２方向に振動する前記第１可動部に働く回転角速度による前記第１可動部の前記振動の前記第１方向の成分の振幅に応じた信号を出力可能であり、
前記第２検出回路は、前記第１方向に振動する前記第１可動部に働く前記回転角速度による前記第１可動部の前記振動の前記第２方向の成分の振幅に応じた信号を出力可能である、構成４または５に記載のセンサ。

（構成７）
前記第３検出回路は、前記第２方向に振動する前記第２可動部に働く回転角速度による前記第２可動部の前記振動の前記第１方向の成分の振幅に応じた信号を出力可能であり、
前記第４検出回路は、前記第１方向に振動する前記第２可動部に働く前記回転角速度による前記第２可動部の前記振動の前記第２方向の成分の振幅に応じた信号を出力可能である、構成４～６のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成８）
前記回路部は、第１処理回路と、第２処理回路と、をさらに含み、
前記第１処理回路は、前記第１検出回路の出力及び前記第２検出回路の出力を入手して前記第１処理信号を前記演算部に供給可能であり、
前記第２処理回路は、前記第３検出回路の出力及び前記第４検出回路の出力を入手して前記第２処理信号を前記演算部に供給可能である、構成４～７のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成９）
前記第１センサ素子は、第５電極及び第６電極をさらに含み、
前記第１方向において、前記第５電極と前記第１電極との間に前記第１支持部があり、
前記第２方向において、前記第６電極と前記第２電極との間に前記第１支持部があり、
前記第１可動部は、前記第５電極に印加される第１駆動信号及び前記第６電極に印加される第２駆動信号に応じて振動し、
前記第２センサ素子は、第７電極及び第８電極をさらに含み、
前記第１方向において、前記第３電極と前記第７電極との間に前記第２支持部があり、
前記第２方向において、前記第８電極と前記第４電極との間に前記第２支持部があり、
前記第２可動部は、前記第７電極に印加される前記第１駆動信号及び前記第８電極に印加される前記第２駆動信号に応じて振動する、構成１～８のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１０）
前記回路部は、駆動回路をさらに含み、
前記駆動回路は、前記第５電極及び前記第７電極に前記第１駆動信号を供給可能であり、
前記駆動回路は、前記第６電極及び前記第８電極に前記第２駆動信号を供給可能である、構成９記載のセンサ。

（構成１１）
前記センサ部は、第１基体をさらに含み、
前記第１支持部は、前記第１基体の一部に固定され、
前記第２支持部は、前記第１基体の別の一部に固定され、
前記第１支持部から前記第２支持部への方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面に沿う、構成１～１０のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１２）
第１部材を含む筐体をさらに備え、
前記センサ部は、前記筐体のなかに設けられ、
前記第１センサ素子及び前記第２センサ素子は、前記第１部材に固定された、構成１～１０のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１３）
前記第１センサ素子から前記第２センサ素子への方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面に沿う、構成１２記載のセンサ。

（構成１４）
第１部材をさらに備え、
前記第１部材は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する第３方向において、前記第１センサ素子と前記第２センサ素子との間にある、構成１～１０のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１５）
第１部材及び第２部材をさらに備え、
前記第１センサ素子は、前記第１部材に固定され、
前記第２センサ素子は、前記第２部材に固定され、
前記第２センサ素子と前記第１センサ素子との間に前記第２部材があり、
前記第２部材と前記第１センサ素子との間に前記第１部材がある、構成１～１０のいずれか１に記載のセンサ。

（構成１６）
筐体をさらに備え、
前記第１部材、前記第１センサ素子及び前記第２センサ素子は、前記筐体のなかに設けられた、構成１４または１５に記載のセンサ。

（構成１７）
第１部材及び第２部材を含む筐体を備え、
前記第１センサ素子は、前記第１部材に固定され、
前記第２センサ素子は、前記第２部材に固定され、
前記第１部材と前記第２部材との間に前記第１センサ素子があり、
前記第１センサ素子と前記第２部材との間に前記第２センサ素子がある、構成１～１０のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１８）
前記第１センサ素子の温度と、前記第２センサ素子の温度と、の差は、５℃以下である、構成１～１７のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１９）
構成１～１８のいずれか１つに記載のセンサと、
前記センサから得られる信号に基づいて回路を制御可能な回路制御部と、
を備えた電子装置。

（構成２０）
前記電子装置は、ロボット及び移動体の少なくともいずれかを含む、構成１９記載の電子装置。

実施形態によれば、精度を向上できるセンサ及び電子装置が提供できる。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、センサに含まれるセンサ部、センサ素子、支持部、可動部、電極及び回路部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述したセンサを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０、２０…第１、第２センサ素子、１０Ｍ、２０Ｍ…第１、第２可動部、１０Ｓ、２０Ｓ…第１、第２支持部、１０Ｕ…センサ部、１０Ｗ、２０Ｗ…第１、第２ばね部材、１１、１２…第１、第２電極、１５、１６…第５、第６電極、２３、２４…第３、第４電極、２７、２８…第７、第８電極、３１、３２…第１、第２基体、４０…筐体、４１、４２…第１、第２部材、７０…回路部、７１～７４…第１～第４検出回路、７５…演算部、７６ａ、７６ｂ…第１、第２処理回路、７７…電源回路、７８…駆動回路、１１０～１１５…センサ、１７０…回路制御部、１８０…回路、１８５…駆動装置、２１０…センサ装置、３１０…電子装置、ＣＦ１～ＣＦ８…第１～第８構造、Ｅ１、Ｅ２…調整用電極、Ｓ１…信号、Ｓｇ１～Ｓｇ４…第１～第４信号、Ｓｐ１、Ｓｐ２…第１、第２処理信号、Ｓｖ１、Ｓｖ２…第１、第２駆動信号、Ｖｘ１、Ｖｘ２、Ｖｙ１、Ｖｙ２…検出信号

Claims

第１センサ素子及び第２センサ素子を含むセンサ部と、
回路部と、
を備え、
前記第１センサ素子は、
第１支持部と、
前記第１支持部に支持され振動可能な第１可動部と、
前記第１可動部の振動に応じた第１信号を出力可能な第１電極であって、前記第１支持部から前記第１電極への向きは、第１方向に沿う、前記第１電極と、
前記第１可動部の前記振動に応じた第２信号を出力可能な第２電極であって、前記第１支持部から前記第２電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿う、前記第２電極と、
を含み、
前記第２センサ素子は、
第２支持部と、
前記第２支持部に支持され振動可能な第２可動部と、
前記第２可動部の振動に応じた第３信号を出力可能な第３電極であって、前記第２支持部から前記第３電極への向きは、前記第１方向に沿う、前記第３電極と、
前記第２可動部の前記振動に応じた第４信号を出力可能な第４電極であって、前記第２支持部から前記第４電極への方向は、前記第２方向に沿う、前記第４電極と、
を含み、前記第２支持部から前記第３電極への向きは、前記第１支持部から前記第１電極への向きと逆であり前記第２支持部から前記第４電極への向きは、前記第１支持部から前記第２電極への向きと同じである、または、前記第２支持部から前記第３電極への向きは、前記第１支持部から前記第１電極への向きと同じであり前記第２支持部から前記第４電極への向きは、前記第１支持部から前記第２電極への向きと逆であり、
前記回路部は、演算部を含み、
前記演算部は、前記第１信号及び前記第２信号に基づく第１処理信号と、前記第３信号及び前記第４信号に基づく第２処理信号と、の差動演算結果を出力可能である、センサ。
前記回路部は、
前記第１信号が入力される第１検出回路と、
前記第２信号が入力される第２検出回路と、
前記第３信号が入力される第３検出回路と、
前記第４信号が入力される第４検出回路と、
をさらに含み、
前記第１～第４検出回路に共通の電源が接続される、請求項１記載のセンサ。
前記第１検出回路は、前記第２方向に振動する前記第１可動部に働く回転角速度による前記第１可動部の前記振動の前記第１方向の成分の振幅に応じた信号を出力可能であり、
前記第２検出回路は、前記第１方向に振動する前記第１可動部に働く前記回転角速度による前記第１可動部の前記振動の前記第２方向の成分の振幅に応じた信号を出力可能である、請求項２記載のセンサ。
前記第３検出回路は、前記第２方向に振動する前記第２可動部に働く回転角速度による前記第２可動部の前記振動の前記第１方向の成分の振幅に応じた信号を出力可能であり、
前記第４検出回路は、前記第１方向に振動する前記第２可動部に働く前記回転角速度による前記第２可動部の前記振動の前記第２方向の成分の振幅に応じた信号を出力可能である、請求項２または３に記載のセンサ。
前記回路部は、第１処理回路と、第２処理回路と、をさらに含み、
前記第１処理回路は、前記第１検出回路の出力及び前記第２検出回路の出力を入手して前記第１処理信号を前記演算部に供給可能であり、
前記第２処理回路は、前記第３検出回路の出力及び前記第４検出回路の出力を入手して前記第２処理信号を前記演算部に供給可能である、請求項２～４のいずれか１つに記載のセンサ。
前記第１センサ素子は、第５電極及び第６電極をさらに含み、
前記第１方向において、前記第５電極と前記第１電極との間に前記第１支持部があり、
前記第２方向において、前記第６電極と前記第２電極との間に前記第１支持部があり、
前記第１可動部は、前記第５電極に印加される第１駆動信号及び前記第６電極に印加される第２駆動信号に応じて振動し、
前記第２センサ素子は、第７電極及び第８電極をさらに含み、
前記第１方向において、前記第３電極と前記第７電極との間に前記第２支持部があり、
前記第２方向において、前記第８電極と前記第４電極との間に前記第２支持部があり、
前記第２可動部は、前記第７電極に印加される前記第１駆動信号及び前記第８電極に印加される前記第２駆動信号に応じて振動する、請求項１～５のいずれか１つに記載のセンサ。
第１部材をさらに備え、
前記第１部材は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する第３方向において、前記第１センサ素子と前記第２センサ素子との間にある、請求項１～６のいずれか１つに記載のセンサ。
第１部材及び第２部材をさらに備え、
前記第１センサ素子は、前記第１部材に固定され、
前記第２センサ素子は、前記第２部材に固定され、
前記第２センサ素子と前記第１センサ素子との間に前記第２部材があり、
前記第２部材と前記第１センサ素子との間に前記第１部材がある、請求項１～６のいずれか１に記載のセンサ。
第１部材及び第２部材を含む筐体を備え、
前記第１センサ素子は、前記第１部材に固定され、
前記第２センサ素子は、前記第２部材に固定され、
前記第１部材と前記第２部材との間に前記第１センサ素子があり、
前記第１センサ素子と前記第２部材との間に前記第２センサ素子がある、請求項１～６のいずれか１つに記載のセンサ。
請求項１～９のいずれか１つに記載のセンサと、
前記センサから得られる信号に基づいて回路を制御可能な回路制御部と、
を備えた電子装置。