JP7421508B2 - センサ及び電子装置 - Google Patents

センサ及び電子装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7421508B2
JP7421508B2 JP2021023043A JP2021023043A JP7421508B2 JP 7421508 B2 JP7421508 B2 JP 7421508B2 JP 2021023043 A JP2021023043 A JP 2021023043A JP 2021023043 A JP2021023043 A JP 2021023043A JP 7421508 B2 JP7421508 B2 JP 7421508B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
movable
conductive
movable part
along
width
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021023043A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022125454A (ja
Inventor
桂 増西
泰 冨澤
悦治 小川
竜之介 丸藤
志織 加治
広貴 平賀
史登 宮崎
大騎 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2021023043A priority Critical patent/JP7421508B2/ja
Priority to CN202110967992.5A priority patent/CN114966113A/zh
Priority to US17/461,835 priority patent/US11834326B2/en
Publication of JP2022125454A publication Critical patent/JP2022125454A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7421508B2 publication Critical patent/JP7421508B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0018Structures acting upon the moving or flexible element for transforming energy into mechanical movement or vice versa, i.e. actuators, sensors, generators
    • B81B3/0021Transducers for transforming electrical into mechanical energy or vice versa
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/14Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of gyroscopes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/097Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by vibratory elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0228Inertial sensors
    • B81B2201/0235Accelerometers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0271Resonators; ultrasonic resonators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0278Temperature sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/04Electrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/06Devices comprising elements which are movable in relation to each other, e.g. slidable or rotatable
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0808Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
    • G01P2015/0811Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0817Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for pivoting movement of the mass, e.g. in-plane pendulum

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Description

本発明の実施形態は、センサ及び電子装置に関する。
例えば、MEMS構造を利用したセンサがある。センサにおいて、検出精度の向上が望まれる。
特開平4-115165号公報
実施形態は、検出精度を向上できるセンサ及び電子装置を提供する。
実施形態によれば、センサは、第1検出素子を含む。前記第1検出素子は、基体と、前記基体に固定された第1支持部材と、導電性の第1可動部材と、前記基体に固定された第1導電部と、を含む。前記第1可動部材は、第1可動部、第2可動部、第3可動部、第4可動部及び第5可動部を含む。前記基体から前記第1可動部材への第1方向と交差する第2方向において前記第1可動部と前記第2可動部との間に前記第3可動部があり、前記第2方向において前記第1可動部と前記第3可動部との間に前記第4可動部があり、前記第2方向において前記第3可動部と前記第2可動部との間に前記第5可動部がある。前記第1可動部は、前記第1支持部材に支持される。前記第2可動部、前記第3可動部、前記第4可動部及び前記第5可動部は、前記基体から離れる。前記第1可動部の第3方向に沿う第1幅は、前記第4可動部の前記第3方向に沿う第4幅よりも大きく、前記第5可動部の前記第3方向の第5幅よりも大きい。前記第3方向は、前記第1方向及び前記第2方向を含む第1平面と交差する。前記第3可動部の第3幅は、前記第4幅よりも小さく、前記第5幅よりも小さい。前記第2可動部の前記第3方向に沿う第2幅は、前記第4幅よりも大きく、前記第5幅よりも大きい。前記第3可動部の前記第2方向に沿う第3長さは、前記第4可動部の前記第2方向に沿う第4長さよりも短く、前記第5可動部の前記第2方向に沿う第5長さよりも短い。前記第2可動部は、前記第2方向及び前記第3方向を含む第2平面において前記第1導電部と対向する第1可動対向部を含む。前記第1可動対向部は、前記第1導電部に向けて突出する第1可動凸部を含む。前記第1導電部は、前記第1可動対向部と対向する第1導電対向部を含む。前記第1導電対向部は、前記第1可動対向部に向けて突出する第1導電凸部を含む。前記第1導電凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第1放射方向において、前記第1可動凸部と重なる。
図1(a)及び図1(b)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)及び図2(b)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平面図である。 図5(a)及び図5(b)は、第1実施形態に係るセンサの動作を例示する模式的平面図である。 図6は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図7は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図8(a)及び図8(b)は、第1実施形態に係るセンサの動作を例示する模式的平面図である。 図9は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図10(a)及び図10(b)は、第1実施形態に係るセンサの動作を例示する模式的平面図である。 図11は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図12は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図13は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図14は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図15は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図16は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図17は、第1実施形態に係るセンサにおける動作を例示するフローチャート図である。 図18は、第1実施形態に係るセンサにおける動作を例示するフローチャート図である。 図19は、第2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20は、第3実施形態に係る電子装置を例示する模式図である。 図21(a)~図21(h)は、電子装置の応用を例示する模式図である。 図22(a)及び図22(b)は、第4実施形態に係るセンサ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(a)、図1(b)、図2(a)、図2(b)、及び、図3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(a)は、平面図である。図1(b)は、図1(a)のX1-X2線断面図である。図2(a)は、図1(a)の一部を拡大した平面図である。図2(b)は、図2(a)のY1-Y2線断面図である。図3は、平面図である。
図1(a)及び図1(b)に示すように、実施形態に係るセンサ110は、第1検出素子10Uを含む。第1検出素子10Uは、基体50Sと、第1支持部材50Aと、第1可動部材10と、第1導電部51と、を含む。
図1(a)に示すように、制御部70が設けられても良い。例えば、センサ110は、制御部70を含んでも良い。制御部70は、センサ110とは別に設けられても良い。制御部70は、例えば、第1可動部材10と電気的に接続された電極10Eと電気的に接続される。制御部70は、記憶部70Mから情報を取得しても良い。制御部70は、記憶部70Mに情報を記憶させても良い。記憶部70Mは、センサ110に含まれても良い。記憶部70Mは、センサ110とは別に設けられても良い。
第1支持部材50Aは、基体50Sに固定される。第1支持部材50Aは、例えば、絶縁性で良い。
第1可動部材10は、導電性である。第1可動部材10は、例えば、不純物を含む半導体(例えばシリコン)などを含んで良い。第1可動部材10の一部は、第1支持部材50Aに支持される。第1可動部材10は、基体50Sから離れる。例えば、第1可動部材10の他の一部は、基体50Sから離れている。図1(b)に示すように、基体50Sの第1面50Sfと、第1可動部材10の一部と、の間に間隙10Zが設けられる。第1面50Sfは、例えば、上面である。
基体50Sから第1可動部材10への第1方向をZ軸方向とする。Z軸方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向及びX軸方向に対して垂直な方向をY軸方向とする。例えば、X-Y平面は、第1面50Sfに沿う。
第1可動部材10は、第1可動部10a、第2可動部10b、第3可動部10c、第4可動部10d及び第5可動部10eを含む。第2方向において、第1可動部10aと第2可動部10bとの間に第3可動部10cがある。第2方向は、基体50Sから第1可動部材10への第1方向(Z軸方向)と交差する。第2方向は、例えば、X軸方向である。
第2方向(例えば、X軸方向)において、第1可動部10aと第3可動部10cとの間に第4可動部10dがある。第2方向において、第3可動部10cと第2可動部10bとの間に第5可動部10eがある。例えば、第1~第5可動部10a~10eは、互いに連続している。
図1(b)に示すように、第1可動部10aは、第1支持部材50Aに支持される。第2可動部10b、第3可動部10c、第4可動部10d及び第5可動部10eは、基体50Sから離れる。
図3に示すように、第1可動部10aの第3方向に沿う幅を第1幅w1とする。第3方向は、第1方向(Z軸方向)及び第2方向(例えばX軸方向)を含む第1平面と交差する。第3方向は、例えば、Y軸方向である。第2可動部10bの第3方向に沿う幅を第2幅w2とする。第3可動部10cの第3方向に沿う幅を第3幅w3とする。第4可動部10dの第3方向に沿う幅を第4幅w4とする。第5可動部10eの第3方向に沿う幅を第5幅w5とする。幅がX軸方向に沿って変化する場合は、幅は、最大値として良い。
第1幅w1は、第4幅w4よりも大きく、第5幅w5よりも大きい。第3幅w3は、第4幅w4よりも小さく、第5幅w5よりも小さい。第2幅w2は、第4幅w4よりも大きく、第5幅w5よりも大きい。
第3可動部10cの第2方向(X軸方向)に沿う長さを第3長さL3とする。第4可動部10dの第2方向に沿う長さを第4長さL4とする。第5可動部10eの第2方向に沿う長さを第5長さL5とする。第3長さL3は、第4長さL4よりも短く、第5長さL5さよりも短い。第3可動部10cは、例えば、ピポット部、または、ヒンジ部である。
例えば、第1検出素子10Uが加速度(または力)を受けると、第2可動部10bは、X-Y平面内で、第3可動部10cを中心とした回転方向(弧方向)に沿って変位可能である。第2可動部10bは、例えば、「Proof Mass」である。
図3に示すように、第2可動部10bは、第1部分領域10baと、第2部分領域10bbと、を含む。第1部分領域10baは、第5可動部10eと第2部分領域10bbとの間にある。第1部分領域10baの第3方向(例えばY軸方向)に沿う長さwr1は、第2部分領域10bbの第3方向に沿う長さwr2よりも短い。第2可動部10bの平面形状は、例えば、扇状である。
図2(a)に示すように、この例では、第1可動部材10は、第1梁11及び第2梁12を含む。第1梁11は、第1端部11e及び第1他端部11fを含む。第1端部11eは、第1可動部10aと接続される。第1他端部11fは、第2可動部10bと接続される。第2梁12は、第2端部12e及び第2他端部12fを含む。第2端部12eは第1可動部10aと接続される。第2他端部12fは、第2可動部10bと接続される。第3方向(Y軸方向)において、第3可動部10cは、第1梁11と第2梁12との間にある。
既に説明したように、第1検出素子10Uが受けた加速度に応じて第2可動部10bが変位する。第2可動部10bの変位に応じて、第1梁11の第1共振周波数と、第2梁12の第2共振周波数と、の差が変化可能である。例えば、加速度に応じて、第1梁11に圧縮応力及び引っ張り応力の一方が加わり、第2梁12に圧縮応力及び引っ張り応力の他方が加わる。これにより、これらの梁の共振周波数に変化が生じる。1つの例において、これらの共振周波数の変化を検出することで、加速度が検出されても良い。
図2(a)に示すように、第1梁11は、第1可動梁11Mに含まれる。第2梁12は、第2可動梁12Mに含まれる。例えば、第1可動梁11Mは、第1可動導電部11Aと、第1可動接続部11C、を含む。第1梁11は、第1端部11eと第1他端部11fとの間の第1中間部11cを含む。第1可動接続部11Cは、第1中間部11cと第1可動導電部11Aとを互いに接続する。例えば、第2可動梁12Mは、第2可動導電部12Aと、第2可動接続部12C、を含む。第2梁12は、第2端部12eと第2他端部12fとの間の第2中間部12cを含む。第2可動接続部12Cは、第2中間部12cと第2可動導電部12Aとを互いに接続する。
図2に示すように、この例では、第1固定導電部61及び第2固定導電部62が設けられる。これらの固定導電部は、例えば、基体50Sに固定されて良い。第1固定導電部61は、例えば、Y軸方向において、第1可動導電部11Aと対向する。第2固定導電部62は、例えば、Y軸方向において、第2可動導電部12Aと対向する。例えば、第1固定導電部61及び第2固定導電部62により、第1可動梁11M及び第2可動梁12Mの変位が検出されても良い。第1固定導電部61及び第2固定導電部62は、例えば、検出用電極として機能して良い。
図2に示すように、この例では、第5導電部65、第6導電部66、導電部65A、及び、導電部66Aが設けられる。これらの導電部は、基体50Sに固定されて良い。第5導電部65及び導電部65Aは、例えば、Y軸方向において、第1可動導電部11Aと対向する。第5導電部65及び導電部65Aは、例えば、Y軸方向において、第1梁11と対向しても良い。第6導電部66及び導電部66Aは、例えば、Y軸方向において、第2可動導電部12Aと対向する。第5導電部66及び導電部66Aは、例えば、Y軸方向において、第2梁12と対向しても良い。例えば、第5導電部65及び導電部65Aに印加される電圧により、第1可動梁11Mが振動可能である。例えば、第6導電部66及び導電部66Aに印加される電圧により、第2可動梁12Mが振動可能である。第5導電部65、導電部65A、第6導電部66、及び、導電部66Aは、例えば、駆動用電極及び調整用電極の少なくともいずれかとして機能して良い。
図2(a)に示すように、制御部70は、第1固定導電部61、第2固定導電部62、第5導電部65、導電部65A、第6導電部66及び導電部66Aと電気的に接続される。電気的な接続は、例えば、電極61E、電極62E、電極65E、電極65AE、電極66E及び電極66AEを介して行われる。
図2(a)に示すように、第1可動導電部11AのX軸方向に沿う長さは、第1可動接続部11CのX軸方向に沿う長さよりも長い。第2可動導電部12AのX軸方向に沿う長さは、第2可動接続部12CのX軸方向に沿う長さよりも長い。このような構成により、これらの可動導電部と固定導電部とが互いに対向する領域の幅が大きくなる。より高い精度の検出が可能になる。
図1(a)に示す第1導電部51は、基体50Sに固定される。図1(a)に示すように、第1導電部51は、X-Y平面において、第2可動部10bと対向する。例えば、第2可動部10bは、第1可動対向部21Fを含む。第1可動対向部21Fは、第2方向及び第3方向を含む第2平面(X-Y平面)において、第1導電部51と対向する。第1可動対向部21Fは、第1導電部51に向けて突出する第1可動凸部21を含む。
図1(a)に示すように、第1導電部51は、第1導電対向部41Fを含む。第1導電対向部41Fは、X-Y平面において、第1可動対向部21Fと対向する。第1導電対向部41Fは、第1可動対向部21Fに向けて突出する第1導電凸部41を含む。
第1導電凸部41は、第1放射方向Dr1において、第1可動凸部21と重なる。第1放射方向Dr1は、第3可動部10cを通り第2平面(X-Y平面)に沿う方向である。
図1(a)に示すように、例えば、第1可動対向部21Fは、複数の第1可動凸部21を含む。複数の第1可動凸部21の間の領域は、凹部である。第1可動対向部21Fは、複数の凹凸を含む。第1導電対向部41Fは、複数の第1導電凸部41を含む。複数の第1導電凸部41の間の領域は、凹部である。第1導電対向部41Fは、複数の凹凸を含む。
複数の第1導電凸部41の1つは、第1放射方向Dr1において、複数の第1可動凸部21の1つと、複数の第1可動凸部21の別の1つと、の間にある。複数の第1可動凸部21の1つは、第1放射方向Dr1において、複数の第1導電凸部41の1つと、複数の第1導電凸部41の別の1つと、の間にある。複数の第1可動凸部21、及び、複数の第1導電凸部41により櫛歯状の電極対が形成される。櫛歯状の電極対により、例えば、第2可動部10bをより効果的に制御できる。
図1(a)に示すように、櫛歯状の電極対は、第3可動部10cを通る第1放射方向Dr1に沿って並ぶ。例えば、第2可動部10bが第3可動部10cを中心として回転することが容易である。例えば、第1導電部51と第2可動部10bとの間に電圧を印加したときに、第2可動部10bは、第3可動部10cを中心として、安定して回転方向(弧方向)に沿って変位できる。加速度に伴う第2可動部10bの回転(変位)がより安定して得られる。例えば、検出精度を向上できるセンサが提供できる。
図1(a)に示すように、制御部70は、第1導電部51と電気的に接続される。この例では、電極51Eを介して、制御部70は、第1導電部51と電気的に接続される。一方、制御部70は、例えば、電極10Eを介して、第1可動部材10と電気的に接続される。制御部70は、第1導電部51と、第2可動部10bと、の間に電圧を印加可能である。制御部70は、電圧により、第1導電部51に対して第2可動部10bを変位させることができる。例えば、制御部70は、2つの梁の共振周波数の差を制御するように、第1導電部51と第2可動部10bとの間に印加する電圧を制御可能である。これにより、高い精度で、加速度を検出できる。検出の例については、後述する。
図1(a)に示すように、複数の第1可動凸部21は、第1可動放射方向Dmr1に沿って並ぶ。第1可動放射方向Dmr1は、第3可動部10cを通り、第2平面(X-Y平面)に沿う。複数の第1導電凸部41は、第1導電放射方向Dcr1に沿って並ぶ。第1導電放射方向Dcr1は、第3可動部10cを通り、第2平面(X-Y平面)に沿う。第1可動放射方向Dmr1は、第1導電放射方向Dcr1に対して実質的に平行でも良い。第1可動放射方向Dmr1及び第1導電放射方向Dcr1は、第1放射方向Dr1に対して実質的に平行でも良い。
図1(a)に示すように、第1検出素子10Uは、第2導電部52をさらに含んでも良い。第2導電部52は、基体50Sに固定される。第2可動部10bは、第2可動対向部22Fを含む。第2可動対向部22Fは、第2平面(X-Y平面)において第2導電部52と対向する。第2可動対向部22Fは、前2導電部52に向けて突出する第2可動凸部22を含む。
図1(a)に示すように、第2導電部52は、第2導電対向部42Fを含む。第2導電対向部42Fは、第2可動対向部22Fと対向する。第2導電対向部42Fは、第2可動対向部22Fに向けて突出する第2導電凸部42を含む。第2導電凸部42は、第2放射方向Dr2において、第2可動凸部22と重なる。第2放射方向Dr2は、第3可動部10cを通り、第2平面(X-Y平面)に沿う。
図1(a)に示すように、例えば、第2可動対向部22Fは、複数の第2可動凸部22を含む。複数の第2可動凸部22の間の領域は、凹部である。第2可動対向部22Fは、複数の凹凸を含む。第2導電対向部42Fは、複数の第2導電凸部42を含む。複数の第2導電凸部42の間の領域は、凹部である。第2導電対向部42Fは、複数の凹凸を含む。
複数の第2導電凸部42の1つは、第2放射方向Dr2において、複数の第2可動凸部22の1つと、複数の第2可動凸部22の別の1つと、の間にある。複数の第2可動凸部22の1つは、第2放射方向Dr2において、複数の第2導電凸部42の1つと、複数の第2導電凸部42の別の1つと、の間にある。複数の第2可動凸部22、及び、複数の第1導電凸部42により櫛歯状の電極対が形成される。櫛歯状の電極対により、例えば、第2可動部10bをより効果的に制御できる。
櫛歯状の電極対は、第3可動部10cを通る第2放射方向Dr2に沿って並ぶ。例えば、第2可動部10bが第3可動部10cを中心として回転することが容易である。例えば、第2導電部52と第2可動部10bとの間に電圧を印加したときに、第2可動部10bは、第3可動部10cを中心として、安定して回転方向(弧方向)に沿って変位できる。加速度に伴う第2可動部10bの回転(変位)がより安定して得られる。例えば、検出精度を向上できるセンサが提供できる。
例えば、第2放射方向Dr2は、第1放射方向Dr1と交差する。図1(a)に示すように、制御部70は、電極52Eを介して第2導電部52と電気的に接続される。例えば、後述するように、第1導電部51に印加する電圧と、第2導電部52に印加する電圧と、を切り替えることで、第2可動部10bを所望の向きに沿って回転方向に沿って変位させることが容易になる。
図1(a)に示すように、複数の第2可動凸部22は、第2可動放射方向Dmr2に沿って並ぶ。第2可動放射方向Dmr2は、第3可動部10cを通り、第2平面(X-Y平面)に沿う。複数の第2導電凸部42は、第2導電放射方向Dcr2に沿って並ぶ。第2導電放射方向Dcr2は、第3可動部10cを通り、第2平面(X-Y平面)に沿う。第2可動放射方向Dmr2は、第2導電放射方向Dcr2に対して実質的に平行でも良い。第2可動放射方向Dmr2及び第2導電放射方向Dcr2は、第2放射方向Dr2に対して実質的に平行でも良い。
図4は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図4に示すように、複数の第1可動凸部21の突出方向の長さは、複数の第1可動凸部21の第3可動部10cからの距離に応じて変化して良い。例えば、第2平面(X-Y平面)に沿い、第1可動放射方向Dmr1と交差する方向を第1可動弧方向Dmx1とする。複数の第1可動凸部21の第1可動弧方向Dmx1に沿った長さが第3可動部10cからの距離が長くなると、長くなる。例えば、複数の第1可動凸部21の1つと第3可動部10cとの間の距離は、複数の第1可動凸部21の別の1つと第3可動部10cとの間の距離よりも長い。複数の第1可動凸部21の上記の1つの第1可動弧方向Dmx1に沿う長さは、複数の第1可動凸部21の上記の別の1つの第1可動弧方向Dmx1に沿う長さよりも長い。突出方向の長さは、弧に沿う長さでも良い。
図4に示すように、第2平面(X-Y平面)に沿い、第1導電放射方向Dcr1と交差する方向を第1導電弧方向Dcx1とする。複数の第1導電凸部41の1つと第3可動部10cとの間の距離は、複数の第1導電凸部41の別の1つと第3可動部10cとの間の距離よりも長い。複数の第1導電凸部41の上記の1つの第1導電弧方向Dcx1に沿う長さは、複数の第1導電凸部41の上記の別の1つの第1導電弧方向Dcx1に沿う長さよりも長い。距離は、弧に沿う長さでも良い。
このような複数の第1可動凸部21及び複数の第1導電凸部41により、より効果的に第2可動部10bを制御できる。
例えば、複数の第1可動凸部21の第1可動弧方向Dmx1に沿う長さは、複数の第1可動凸部21の、第3可動部10bからの距離に比例して増大する。例えば、複数の第1導電凸部41の第1導電弧方向Dcx1に沿う長さは、複数の第1導電凸部41の、第3可動部10cからの距離に比例して増大する。より効果的に第2可動部10bを制御できる。凸部の長さは、弧に沿う長さでも良い。
図4に示すように、例えば、第2平面(X-Y平面)に沿い、第2可動放射方向Dmr2と交差する方向を第2可動弧方向Dmx2とする。例えば、複数の第2可動凸部22の1つと第3可動部10cとの間の距離は、複数の第2可動凸部22の別の1つと第3可動部10cとの間の距離よりも長い。複数の第2可動凸部22の上記の1つの第2可動弧方向Dmx2に沿う長さは、複数の第2可動凸部22の上記の別の1つの第2可動弧方向Dmx2に沿う長さよりも長い。距離は、弧に沿う長さでも良い。
図4に示すように、第2平面(X-Y平面)に沿い、第2導電放射方向Dcr2と交差する方向を第2導電弧方向Dcx2とする。複数の第2導電凸部42の1つと第3可動部10cとの間の距離は、複数の第2導電凸部42の別の1つと第3可動部10cとの間の距離よりも長い。複数の第2導電凸部42の上記の1つの第2導電弧方向Dcx2に沿う長さは、複数の第2導電凸部42の上記の別の1つの第2導電弧方向Dcx2に沿う長さよりも長い。
図4に示すように、第2可動部10bの少なくとも一部は、第1導電部51と第2導電部52との間にある。
図5(a)及び図5(b)は、第1実施形態に係るセンサの動作を例示する模式的平面図である。
図5(a)に示すように、例えば、第1電圧印加動作ST1において、制御部70は、第1可動部材10と、第2導電部52と、の間に、第1電圧V1を印加する。第1電圧印加動作ST1において、制御部70は、第1可動部材10と、第1導電部51と、の間に、第2電圧V2を印加する。第2電圧V2の絶対値は、第1電圧V1の絶対値よりも小さい。第2電圧V2は、例えば、グランド電圧でも良いこのような第1電圧印加動作ST1により、第2可動部10bは、例えば、時計周りに回転する。
図5(b)に示すように、例えば、第2電圧印加動作ST2において、制御部70は、第1可動部材10と、第1導電部51と、の間に、第1電圧V1を印加する。第2電圧印加動作ST2において、制御部70は、第1可動部材10と、第2導電部51と、の間に、第2電圧V2を印加する。このような第2電圧印加動作ST2により、第2可動部10bは、例えば、反時計周りに回転する。
第1電圧V1の値は、例えば、第1検出素子10Uが受ける加速度による第2可動部10bの変位を打ち消す電圧以上の値に設定されて良い。
以下、実施形態に係るセンサのいくつかの例について説明する。以下の図において、図を見やすくするために、第1可動梁11Mの一部、第2可動梁12Mの一部、第1固定導電部61、第2固定導電部62、第5導電部65、導電部65A、第6導電部66、導電部66A、電極61E、電極62E、電極65E、電極65AE、電極66E及び電極66AEなどが省略される。
図6及び図7は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図6に示すように、実施形態に係るセンサ111においては、第1検出素子10Uは、第1導電部51及び第2導電部52に加えて、第3導電部53をさらに含む。第3導電部53は、基体50Sに固定される。第2可動部10bは、第3可動対向部23Fを含む。第3可動対向部23Fは、第2平面(X-Y平面)において、第3導電部53と対向する。第3可動対向部23Fは、第3導電部53に向けて突出する第3可動凸部23を含む。
第3導電部53は、第3導電対向部43Fを含む。第3導電対向部43Fは、第3可動対向部23Fと対向する。第3導電対向部43Fは、第3可動対向部23Fに向けて突出する第3導電凸部43を含む。第3導電凸部43は、第3放射方向Dr3において、第3可動凸部23と重なる。第3放射方向Dr3は、第3可動部10cを通り第2平面(X-Y平面)に沿う。
第2可動部10bの一部は、第3可動部10cを中心とする回転方向(弧方向)において、第1導電部51と第3導電部53との間にある。
この例では、第1検出素子10Uは、第4導電部54をさらに含む。第4導電部54は、基体50Sに固定される。第2可動部10bは、第4可動対向部24Fを含む。第4可動対向部24Fは、第2平面(X-Y平面)において、第4導電部54と対向する。第4可動対向部24Fは、第4導電部54に向けて突出する第4可動凸部24を含む。
第4導電部54は、第4導電対向部44Fを含む。第4導電対向部44Fは、第4可動対向部24Fと対向する。第4導電対向部44Fは、第4可動対向部24Fに向けて突出する第4導電凸部44を含む。
第4導電凸部44は、第4放射方向Dr4において、第4可動凸部24と重なる。第4放射方向Dr4は、第3可動部10cを通り第2平面(X-Y平面)に沿う。第2可動部10bの一部は、第3可動部10cを中心とする回転方向(弧方向)において、第2導電部52と第4導電部54との間にある。例えば、第3放射方向Dr3は、第1放射方向Dr1と第2放射方向Dr2との間にある。第4放射方向Dr4は、第3放射方向Dr3と第2放射方向Dr2との間にある。
図6に示すように、例えば、複数の第3可動凸部23は、第3可動放射方向Dmr3に沿って並ぶ。第3可動放射方向Dmr3は、第3可動部10cを通り、第2平面(X-Y平面)に沿う。複数の第3導電凸部43は、第3導電放射方向Dcr3に沿って並ぶ。第3導電放射方向Dcr3は、第3可動部10cを通り、第2平面(X-Y平面)に沿う。第3可動放射方向Dmr3は、第3導電放射方向Dcr3に対して実質的に平行でも良い。第3可動放射方向Dmr3及び第3導電放射方向Dcr3は、第3放射方向Dr3に対して実質的に平行でも良い。
図6に示すように、例えば、複数の第4可動凸部24は、第4可動放射方向Dmr4に沿って並ぶ。第4可動放射方向Dmr4は、第3可動部10cを通り、第2平面(X-Y平面)に沿う。複数の第4導電凸部44は、第4導電放射方向Dcr4に沿って並ぶ。第4導電放射方向Dcr4は、第3可動部10cを通り、第2平面(X-Y平面)に沿う。第4可動放射方向Dmr4は、第4導電放射方向Dcr4に対して実質的に平行でも良い。第4可動放射方向Dmr4及び第4導電放射方向Dcr4は、第4放射方向Dr4に対して実質的に平行でも良い。例えば、第4放射方向Dr4は、第3放射方向Dr3と交差する。
図7に示すように、例えば、第2平面(X-Y平面)に沿い、第3可動放射方向Dmr3と交差する方向を第3可動弧方向Dmx3とする。例えば、複数の第3可動凸部23の1つと第3可動部10cとの間の距離は、複数の第3可動凸部23の別の1つと第3可動部10cとの間の距離よりも長い。複数の第3可動凸部23の上記の1つの第3可動弧方向Dmx3に沿う長さは、複数の第3可動凸部23の上記の別の1つの第3可動弧方向Dmx3に沿う長さよりも長い。距離は、弧に沿う長さでも良い。
図7に示すように、例えば、第2平面(X-Y平面)に沿い、第3導電放射方向Dcr3と交差する方向を第3導電弧方向Dcx3とする。例えば、複数の第3導電凸部43の1つと第3可動部10cとの間の距離は、複数の第3導電凸部43の別の1つと第3可動部10cとの間の距離よりも長い。複数の第3導電凸部43の上記の1つの第3導電弧方向Dcx3に沿う長さは、複数の第3導電凸部43の上記の別の1つの第3導電弧方向Dcx3に沿う長さよりも長い。距離は、弧に沿う長さでも良い。
図7に示すように、例えば、第2平面(X-Y平面)に沿い、第4可動放射方向Dmr4と交差する方向を第4可動弧方向Dmx4とする。例えば、複数の第4可動凸部24の1つと第3可動部10cとの間の距離は、複数の第4可動凸部24の別の1つと第3可動部10cとの間の距離よりも長い。複数の第4可動凸部24の上記の1つの第4可動弧方向Dmx4に沿う長さは、複数の第4可動凸部24の上記の別の1つの第4可動弧方向Dmx4に沿う長さよりも長い。距離は、弧に沿う長さでも良い。
図7に示すように、例えば、第2平面(X-Y平面)に沿い、第4導電放射方向Dcr4と交差する方向を第4導電弧方向Dcx4とする。例えば、複数の第4導電凸部44の1つと第3可動部10cとの間の距離は、複数の第4導電凸部44の別の1つと第3可動部10cとの間の距離よりも長い。複数の第4導電凸部44の上記の1つの第4導電弧方向Dcx4に沿う長さは、複数の第4導電凸部44の上記の別の1つの第4導電弧方向Dcx4に沿う長さよりも長い。距離は、弧に沿う長さでも良い。
図7に示すように、第3導電部53の少なくとも一部は、第1導電部51と第2導電部52との間にある。第4導電部54の少なくとも一部は、第3導電部53と第2導電部52との間にある。
図6に示すように、センサ111においては、第3導電部53は、第3可動対向部23Fと、第1導電部51との間にある。第4導電部54は、第4可動対向部24Fと、第4導電部54との間にある。
図8(a)及び図8(b)は、第1実施形態に係るセンサの動作を例示する模式的平面図である。
図8(a)に示すように、センサ111において、第3導電部53は、第1導電部51と電気的に接続される。第4導電部54は、第2導電部52と電気的に接続される。制御部70は、例えば、電極53Eを介して、第3導電部53と電気的に接続される。例えば、電極54Eを介して、第4導電部54と電気的に接続される。
図8(a)に示すように、例えば、第1電圧印加動作ST1において、制御部70は、第1可動部材10と第2導電部52との間、及び、第1可動部材10と第4導電部54との間に、第1電圧V1を印加する。第1電圧印加動作ST1において、制御部70は、第1可動部材10と第1導電部51との間、及び、第1可動部材10と第3導電部53との間に、第2電圧V2を印加する。このような第1電圧印加動作ST1により、第2可動部10bは、例えば、時計周りに回転する。
図8(b)に示すように、例えば、第2電圧印加動作ST2において、制御部70は、第1可動部材10と第1導電部51との間、及び、第1可動部材10と第3導電部53との間に、第1電圧V1を印加する。第2電圧印加動作ST2において、制御部70は、第1可動部材10と第2導電部52との間に、及び、第1可動部材10と第4導電部54との間に、第2電圧V2を印加する。このような第2電圧印加動作ST2により、第2可動部10bは、例えば、反時計周りに回転する。
図9は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図9に示すように、実施形態に係るセンサ112において、第1検出素子10Uは、第1導電部51、第2導電部52、第3導電部53及び第4導電部54を含む。第1可動部材は、第1可動対向部21F、第2可動対向部22F、第3可動対向部23F及び第4可動対向部24Fを含む。センサ112においては、第3可動対向部23Fは、第1導電部51と第3導電部53との間にある。第4可動対向部24Fは、第2導電部52と第4導電部54との間にある。センサ112におけるこれを除く構成は、センサ111の構成と同様で良い。
図10(a)及び図10(b)は、第1実施形態に係るセンサの動作を例示する模式的平面図である。
図10(a)に示すように、センサ112において、第3導電部53は、第2導電部52と電気的に接続される。第4導電部54は、第1導電部51と電気的に接続される。
図10(a)に示すように、例えば、第1電圧印加動作ST1において、制御部70は、第1可動部材10と第2導電部52との間、及び、第1可動部材10と第3導電部53との間に、第1電圧V1を印加する。第1電圧印加動作ST1において、制御部70は、第1可動部材10と第1導電部51との間、及び、第1可動部材10と第4導電部54との間に、第2電圧V2を印加する。このような第1電圧印加動作ST1により、第2可動部10bは、例えば、時計周りに回転する。
図10(b)に示すように、例えば、第2電圧印加動作ST2において、制御部70は、第1可動部材10と第1導電部51との間、及び、第1可動部材10と第4導電部54との間に、第2電圧V1を印加する。第2電圧印加動作ST2において、制御部70は、第1可動部材10と第2導電部52との間、及び、第1可動部材10と第3導電部53との間に、第2電圧V2を印加する。このような第2電圧印加動作ST2により、第2可動部10bは、例えば、反時計周りに回転する。
センサ111及びセンサ112のように、第2平面(X-Y平面)において、第3導電部53の少なくとも一部の周りに第2可動部10bがある。第4導電部54の少なくとも一部の周りに第2可動部10bがある。
図11は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図11に示すように、実施形態に係るセンサ113においても、第1検出素子10Uは、第1導電部51、第2導電部52、第3導電部53及び第4導電部54を含む。第3導電部53の一部は、第2可動部10bに囲まれなくても良い。第4導電部54の一部は、第2可動部10bに囲まれなくても良い。センサ113におけるこれを除く構成は、センサ111の構成と同様で良い。
図12は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図12に示すように、実施形態に係るセンサ114においても、第1検出素子10Uは、第1導電部51、第2導電部52、第3導電部53及び第4導電部54を含む。第3導電部53の一部は、第2可動部10bに囲まれなくても良い。第4導電部54の一部は、第2可動部10bに囲まれなくても良い。センサ114におけるこれを除く構成は、センサ112の構成と同様で良い。センサ111~114においても、検出精度を向上できる。
図13及び図14は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図13及び図14に示すように、実施形態に係るセンサ115及びセンサ116においても、第1可動対向部21Fは、第1可動凸部21を含み、第1導電対向部41Fは、第1導電凸部41を含む。第2可動対向部22Fは、第2可動凸部22を含み、第2導電対向部42Fは、第2導電凸部42を含む。センサ115及びセンサ116においても、検出精度を向上できる。
図15及び図16は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図15及び図16に示すように、実施形態に係るセンサ121及びセンサ122においても、第2可動部10bは、第1可動対向部21F、及び、第2可動対向部22Fを含む。第1導電部51は、第1導電対向部41Fを含む。第2導電部52は、第2導電対向部42Fを含む。
第1可動対向部21Fは、第2平面(X-Y平面)において、第1導電部51と対向する。第1導電対向部41Fは、第1可動対向部21Fと対向する。第1可動対向部21F及び第1導電対向部41Fは、第1放射方向Dr1に沿って延びる。第1放射方向Dr1は、第3可動部10cを通り第2平面に沿う。
第2可動対向部22Fは、第2平面(X-Y平面)において、第2導電部52と対向する。第2導電対向部42Fは、第2可動対向部22Fと対向する。第2可動対向部22F及び第2導電対向部42Fは、第2放射方向Dr2に沿って延びる。第2放射方向Dr2は、第3可動部10cを通り第2平面に沿う。センサ121及びセンサ121においても、検出精度を向上できる。
上記のように、実施形態に係るセンサにおいて、加速度に伴う第2可動部10bの回転(変位)がより安定して得られる。例えば、第2可動部10bが回転すると、第1可動梁11M及び第2可動梁12Mの一方に、引張応力及び圧縮応力の一方が作用し、第1可動梁11M及び第2可動梁12Mの他方に、引張応力及び圧縮応力の他方が作用しする。応力の極性は、回転方向に基づく。応力により、第1梁11の第1共振周波数と、第2梁12の第2共振周波数と、の差が変化する。1つの例において、時計回りの回転の場合に、第1共振周波数は上昇し、第2共振周波数は減少する。例えば、反時計回りの回転の場合に、第1共振周波数は減少し、第2共振周波数は上昇する。安定した回転により、例えば、共振周波数の安定した変化が得られる。これにより、例えば、検出精度を向上できるセンサが提供できる。
以下、実施形態に係るセンサにおける検出動作の例について説明する。
例えば、制御部70(図1(a)参照)は、第1動作を実施可能である。第1動作において、制御部70は、第1固定導電部61から得られる第1信号sig1(図2(a)参照)、及び、第2固定導電部62から得られる第2信号sig2(図2(a)参照)を入手する。制御部70は、第1信号sig1及び第2信号sig2に基づいて、第1検出素子10Uに加わる加速度、及び、第1検出素子10Uの温度に関する情報を出力可能である。第1動作は、温度補償した加速度を出力することを含んでも良い。実施形態によれば、検出精度を向上できるセンサを提供できる。制御部70は、例えば、処理部(例えば、CPU:Central Processing Unit)などの処理回路(例えば、電気回路)を含んでも良い。
第1検出素子10Uに加わる加速度により、第2可動部10bに回転の変位が生じる。第1動作は、例えば、上記のような第1電圧印加動作ST1及び第2電圧印加動作ST2を含む。第1電圧印加動作ST1及び第2電圧印加動作ST2により、加速度による第2可動部10bの回転の変位を小さくする(例えば打ち消す)ことが可能である。第1電圧印加動作ST1及び第2電圧印加動作ST2において印加される電圧に基づいて、第1検出素子10Uに加わる加速度、及び、第1検出素子10Uの温度に関する情報が得られる。
1つの例において、第1動作は、第2可動部10bの回転の変位を実質的にゼロに保つことを含んでも良い。回転の変位を実質的にゼロに保つ電圧を測定することで、加速度が検出される。このような第1動作が行われる場合は、例えば、第1検出素子10Uに大きな加速度が加わった際に、第2可動部10bが他の側壁に接触することなく、測定が可能である。例えば、測定可能な加速度の大きさの範囲が増大する。
例えば、第1動作は、第1可動梁11Mの第1共振周波数と、第2可動梁12Mの第2共振周波数と、の差及び和に基づいて、加速度及び温度に関する情報を導出することを含む。第1共振周波数は、第1信号sig1から得られる。第2共振周波数は、第2信号sig2から得られる。
例えば信号をPLL(phase locked loop)回路により処理することで、共振周波数が得られる。例えば、PLL回路は、制御部70に含まれても良い。PLL回路は、制御部70とは別に設けられても良い。
例えば、第1動作は、第1共振周波数、第2共振周波数、複数の加速度、複数の温度、第1電圧V1及び第2電圧V2の関係に関するデータに基づいて、加速度及び温度に関する情報を導出することを含んでもよい。このデータは、例えば、記憶部70M(図1(a)参照)に記憶される。制御部70は、データを記憶する記憶部70Mから、データを取得する。例えば、第1動作は、取得されたデータに基づいて、加速度及び温度に関する情報を導出することを含んでも良い。
図17は、第1実施形態に係るセンサにおける動作を例示するフローチャート図である。
図17に示す動作の少なくとも一部は、制御部70で行われる。
図17に示すように、共振周波数(第1共振周波数f、及び、第2共振周波数f)、第1電圧V1、第2電圧V2、加速度G、及び、温度Tの関係に関するデータが取得される(ステップS105)。既に説明したように、このデータは、予め取得される。例えば、記憶部70Mに記憶されたデータを、制御部70が取得しても良い。
図17に示すように、制御部70は、第1固定導電部61から得られる第1信号sig1、及び、第2固定導電部62から得られる第2信号sig2を取得する(ステップS110)。
制御部70は、第1信号sig1に基づいて、第1可動梁11Mの第1共振周波数fを導出し、第2信号sig2に基づいて、第2可動梁12Mの第2共振周波数fを導出する(ステップS120)。既に説明したように、PLL回路などによる処理が行われる。
制御部70は、第1共振周波数f、及び、第2共振周波数fに基づいて、第1共振周波数fと第2共振周波数fの差(共振周波数差)と、第1共振周波数fと第2共振周波数fの和(共振周波数和)と、を算出する(ステップS130)。
制御部70は、上記の差(共振周波数差)の変化量を算出する(ステップS140)。変化量は、例えば、ステップS130で得られた差と、初期の差と、の差を含む。変化量は、例えば、最新のステップS130で得られた差と、前回のステップS130で得られた差と、の差を含む。
制御部70は、変化量の絶対値が基準値以下かどうかを判断する(ステップS150)。変化量の絶対値が基準値よりも大きい場合、第1電圧V1及び第2電圧V2を変更(ステップS155)し、ステップS110に進む。ステップS110~ステップS150が、変化量の絶対値が基準値以下になるまで繰り返される。
変化量の絶対値が基準値以下の場合、ステップS160に進む。ステップS160において、制御部70は、第1電圧V1及び第2電圧V2(第1電圧印加動作ST1及び第2電圧印加動作ST2における電圧)に基づいて、加速度G及び温度Tを推定する。制御部70は、加速度G及び温度Tに関する情報を出力する(ステップS170)。
このようにして、実施形態においては、加速度G及び温度Tを出力できる。実施形態においては、上記の第1可動対向部21F及び第1導電対向部41Fが設けられる。これにより、第1電圧V1により、より効果的に第2可動部10bを変位されることが可能である。実施形態においては、第1梁11及び第2梁12が設けられる。これらの梁において、加速度Gに応じて共振周波数の変化が生じる。加速度、温度と、第1電圧V1及び第2電圧V2の関係を利用することで、高い精度の検出が可能である。実施形態において、例えば、フォースリバランスによる検出が行われても良い。
上記のように、第1動作は、第1電圧V1を変化させて、第1共振周波数fと第2共振周波数fとの差を小さくすることを含んでも良い。例えば、第1共振周波数fと第2共振周波数fとの差が実質的に0になるような第1電圧V1が導電部に印加されても良い。この状態における、第1電圧V1と、第1共振周波数fと、第2共振周波数fと、加速度Gと、温度Tと、の関係に関するデータが予め取得されても良い。予め取得されたデータが、例えば記憶部70Mなどに記憶される。制御部70は、記憶されたデータに基づいて、加速度G及び温度Tを算出(推定)可能である。
上記のように、第1動作において、制御部70は、第1共振周波数fと第2共振周波数fとの差の変化量が規準値よりも小さくなったときの加速度G及び温度Tを、第1検出素子10Uに加わる加速度G及び第1検出素子10Uの温度Tとして、出力することが可能である。
以下、第1共振周波数fと、第2共振周波数fと、加速度Gと、温度Tと、第1電圧V1と、第2電圧V2と、の関係に関するデータの取得の例について説明する。第2電圧V2は、0でも良い。この場合、第2電圧V2に関する記載は省略される。この場合、第1電圧V1は、「第1電圧V1と第2電圧V2との差」で良い。
図18は、第1実施形態に係るセンサにおける動作を例示するフローチャート図である。
図18に示す動作の少なくとも一部は、制御部70で行われても良い。別の制御部により図18に示す動作が行われ、得られたデータが記憶部70Mなどに記憶されても良い。
図18に示すように、加速度Gを設定する(ステップS205)。例えば、最初の動作では、加速度Gが0とされる。
温度Tを設定する(ステップS206)。例えば、第1検出素子10Uの温度が、対象温度範囲内のいくつかの温度の1つに設定される。対象温度範囲は、例えば、センサの使用温度範囲である。対象温度範囲は、例えば、-20℃以上80℃以下である。
第1電圧V1及び第2電圧V2(第1電圧印加動作ST1及び第2電圧印加動作ST2における電圧)を設定する(ステップS207)。これらの電圧の設定は、例えば、第1電圧V1の制御範囲である。制御範囲は、例えば、0V以上40V以下である。
第1固定導電部61から得られる第1信号sig1、及び、第2固定導電部62から得られる第2信号sig2を取得する(ステップS210)。
第1信号sig1に基づいて、第1可動梁11Mの第1共振周波数fが算出され、第2信号sig2に基づいて、第2可動梁12Mの第2共振周波数fが算出される(ステップS220)。既に説明したように、PLL回路などによる処理が行われる。
対象電圧範囲内の測定が終了したかどうかが判断される(ステップS230)。対象電圧範囲内の測定が終了していない場合は、ステップS235に進む。ステップS235において、第1電圧V1及び第2電圧V2が変更され、ステップS207に戻る。
対象電圧範囲内の測定が終了した場合、対象温度範囲内の測定が終了しているかどうかが判断される(ステップS240)。対象温度範囲内の測定が終了していない場合は、ステップS245に進む。ステップS245において、第1検出素子10Uの温度が変更され、ステップS206に戻る。
対象温度範囲内の測定が終了している場合は、ステップS250に進む。ステップS250では、対象加速度範囲内の測定が終了したかどうかが判断される。対象加速度範囲内の測定が終了していない場合は、ステップS255に進む。ステップS255において加速度が変更される。その後、ステップS205に戻る。
対象加速度範囲内の測定が終了した場合は、測定結果を記憶する(ステップS260)。
例えば、3種類の加速度Gと、3種類の温度Tと、3種類の第1電圧V1と、の27種類の条件において、図18の動作が行われても良い。3種類の加速度Gは、例えば、-1G、0G、及び+1Gを含む。3種類の温度Tは、-20℃、+20℃及び+80℃を含む。3種類の第1電圧V1(第1電圧V1と第2電圧V2との差でも良い)は、0V、20V、及び、40Vを含む。
このような動作により、例えば、第1共振周波数fと、第2共振周波数fと、加速度Gと、温度Tと、駆動/調整電圧の関係に関するデータが取得され、記憶される。取得され記憶されたデータを用いて、図17に関して説明した動作が実施される。
(第2実施形態)
図19は、第2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19に示すように、実施形態に係るセンサ120は、第1実施形態に関して説明した第1検出素子10Uに加えて、第2検出素子10Vを含む。第2検出素子10Vは、例えば、第2支持部材50B及び第2可動部材10Sを含む。第2支持部材50Bは、基体50Sに固定される。第2可動部材10Sは、第2支持部材50Bに支持され、基体50Sから離れている。センサ120は、第2可動部材10Sの動きに応じた信号により、センサ120の角度を検出可能である。例えば、第2可動部材10Sの少なくとも一部が、振動される。角度の変化に応じて変化する振動状態を検出することで、角度が検出できる。例えば、フーコーの振り子の原理に基づく角度の検出が行われる。第2可動部材10Sは、例えば、角度直接検出型ジャイロ(RIG:Rate Integrating Gyroscope)である。センサ120は、例えば、慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)である。
センサ120において、基体50S、第1支持部材50A及び第1可動部材10などの構成は、第1実施形態に関して説明した構成が適用できる。
図19に示すように、センサ120において、蓋部10Rが設けられても良い。蓋部10Rは、基体50Sと接続される。基体50Sと蓋部10Rとの間に、第1支持部材50A、第1可動部材10、第2支持部材50B及び第2可動部材10Sがある。例えば、基体50Sと蓋部10Rとにより囲まれた空間SPは、1気圧未満である。空間SPが減圧されることで、より高精度の検出が実施できる。空間SPは、例えば、0.1Pa以下である。
図19に示すように、第1可動部材10から得られる電気信号、及び、第2可動部材10Sから得られる電気信号が、処理回路75に供給されても良い。例えば、配線78aにより、第1可動部材10と処理回路75とが電気的に接続される。配線78bにより、第2可動部材10Sと処理回路75とが電気的に接続される。処理回路75は、例えば、PLL回路である。処理回路75は、例えば、制御部70に含まれる。処理回路75により、第1可動部材10から得られる共振周波数の変化が検出できる。これにより、例えば、加速度が検出できる。処理回路75により、第2可動部材10Sから得られる共振周波数の変化が検出できる。これにより、例えば、角度が検出できる。角速度が検出されても良い。小型のセンサが得られる。
(第3実施形態)
第3実施形態は、電子装置に係る。
図20は、第3実施形態に係る電子装置を例示する模式図である。
図20に示すように、第3実施形態に係る電子装置310は、第1実施形態または第2実施形態に係るセンサと、回路制御部170と、を含む。図20の例では、センサとして、センサ110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21(a)~図21(h)は、電子装置の応用を例示する模式図である。
図21(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21(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21(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21(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21(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21(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21(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21(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。第3実施形態に係る電子装置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。
(第4実施形態)
図22(a)及び図22(b)は、第4実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図22(a)に示すように、第4実施形態に係るセンサ430は、第1実施形態または第2実施形態に係るセンサと、送受信部420と、を含む。図22(a)の例では、センサとして、センサ110が描かれている。送受信部420は、センサ110から得られる信号を、例えば、無線及び有線の少なくともいずれかの方法により送信可能である。センサ430は、例えば、道路400などのスロープ面410などに設けられる。センサ430は、例えば、施設(例えばインフラストラクチャ)などの状態をモニタリングできる。センサ430は、例えば状態モニタリング装置で良い。
例えば、センサ430により、道路400のスロープ面410の状態の変化が高精度で検出される。スロープ面410の状態の変化は、例えば、傾斜角度の変化、及び、振動状態の変化の少なくともいずれかを含む。センサ110から得られた信号(検査結果)が、送受信部420により伝達される。施設(例えばインフラストラクチャ)の状態を、例えば、連続的に、監視できる。
図22(b)に示すように、センサ430は、例えば、橋梁460の一部に設けられる。橋梁460は、河川470の上に設けられる。例えば、橋梁460は、主桁450及び橋脚440の少なくともいずれかを含む。センサ430は、主桁450及び橋脚440の少なくともいずれかに設けられる。例えば、劣化などに起因して、主桁450及び橋脚440の少なくともいずれかの角度が変化する場合がある。例えば、主桁450及び橋脚440の少なくともいずれかにおいて、振動状態が変化する場合がある。センサ430により、これらの変化が高精度で検出される。検出結果が、送受信部420により、任意の場所に伝達できる。異常を効果的に検知することができる。
実施形態は、例えば、以下の構成(例えば技術案)を含んで良い。
(構成1)
基体と、
前記基体に固定された第1支持部材と、
導電性の第1可動部材であって、前記第1可動部材は、第1可動部、第2可動部、第3可動部、第4可動部及び第5可動部を含み、
前記基体から前記第1可動部材への第1方向と交差する第2方向において前記第1可動部と前記第2可動部との間に前記第3可動部があり、前記第2方向において前記第1可動部と前記第3可動部との間に前記第4可動部があり、前記第2方向において前記第3可動部と前記第2可動部との間に前記第5可動部があり、
前記第1可動部は、前記第1支持部材に支持され、前記第2可動部、前記第3可動部、前記第4可動部及び前記第5可動部は、前記基体から離れ、
前記第1可動部の第3方向に沿う第1幅は、前記第4可動部の前記第3方向に沿う第4幅よりも大きく、前記第5可動部の前記第3方向の第5幅よりも大きく、前記第3方向は、前記第1方向及び前記第2方向を含む第1平面と交差し、前記第3可動部の第3幅は、前記第4幅よりも小さく、前記第5幅よりも小さく、前記第2可動部の前記第3方向に沿う第2幅は、前記第4幅よりも大きく、前記第5幅よりも大きく、前記第3可動部の前記第2方向に沿う第3長さは、前記第4可動部の前記第2方向に沿う第4長さよりも短く、前記第5可動部の前記第2方向に沿う第5長さよりも短い、前記第1可動部材と、
前記基体に固定された第1導電部と、
を含む第1検出素子を備え、
前記第2可動部は、前記第2方向及び前記第3方向を含む第2平面において前記第1導電部と対向する第1可動対向部を含み、前記第1可動対向部は、前記第1導電部に向けて突出する第1可動凸部を含み、
前記第1導電部は、前記第1可動対向部と対向する第1導電対向部を含み、前記第1導電対向部は、前記第1可動対向部に向けて突出する第1導電凸部を含み、
前記第1導電凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第1放射方向において、前記第1可動凸部と重なる、センサ。
(構成2)
前記第1可動対向部は、複数の前記第1可動凸部を含み、
前記第1導電対向部は、複数の前記第1導電凸部を含み、
前記複数の第1導電凸部の1つは、前記第1放射方向において、前記複数の第1可動凸部の1つと、前記複数の第1可動凸部の別の1つと、の間にある、構成1記載のセンサ。
(構成3)
前記複数の第1可動凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第1可動放射方向に沿って並び、
前記複数の第1導電凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第1導電放射方向に沿って並ぶ、構成2記載のセンサ。
(構成4)
前記複数の第1可動凸部の第1可動弧方向に沿う長さは、前記複数の第1可動凸部の前記第3可動部からの距離に比例して増大し、前記第1可動弧方向は、前記第2平面に沿い前記第1可動放射方向と交差し、
前記複数の第1導電凸部の第1導電弧方向に沿う長さは、前記複数の第1導電凸部の前記第3可動部からの距離に比例して増大し、前記第1導電弧方向は、前記第2平面に沿い前記第1導電放射方向と交差する、構成3記載のセンサ。
(構成5)
前記第1可動対向部は、複数の前記第1可動凸部を含み、
前記複数の第1可動凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第1可動放射方向に沿って並び、
前記複数の第1可動凸部の1つと前記第3可動部との間の距離は、前記複数の第1可動凸部の別の1つと前記第3可動部との間の距離よりも長く、
前記複数の第1可動凸部の前記1つの第1可動弧方向に沿う長さは、前記複数の第1可動凸部の前記別の1つの前記第1可動弧方向に沿う長さよりも長く、前記第1可動弧方向は、前記第2平面に沿い、前記第1可動放射方向と交差する、構成1記載のセンサ。
(構成6)
前記第1導電対向部は、複数の前記第1導電凸部を含み、
前記複数の第1導電凸部の1つは、前記第1放射方向において、前記複数の第1可動凸部の1つと、前記複数の第1可動凸部の別の1つと、の間にあり、
前記複数の第1導電凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第1導電放射方向に沿って並び、
前記複数の第1導電凸部の1つと前記第3可動部との間の距離は、前記複数の第1導電凸部の別の1つと前記第3可動部との間の距離よりも長く、
前記複数の第1導電凸部の前記1つの第1導電弧方向に沿う長さは、前記複数の第1導電凸部の前記別の1つの前記第1導電弧方向に沿う長さよりも長く、前記第1導電弧方向は、前記第2平面に沿い、前記第1導電放射方向と交差する、構成5記載のセンサ。
(構成7)
前記第1検出素子は、前記基体に固定された第2導電部をさらに含み、
前記第2可動部は、前記第2平面において前記第2導電部と対向する第2可動対向部を含み、前記第2可動対向部は、前記第2導電部に向けて突出する第2可動凸部を含み、
前記第2導電部は、前記第2可動対向部と対向する第2導電対向部を含み、前記第2導電対向部は、前記第2可動対向部に向けて突出する第2導電凸部を含み、
前記第2導電凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第2放射方向において、前記第2可動凸部と重なる、構成1~6のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成8)
前記第2可動部の少なくとも一部は、前記第1導電部と前記第2導電部との間にある、構成7記載のセンサ。
(構成9)
前記第2可動対向部は、複数の前記第2可動凸部を含み、
前記複数の第2可動凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿い第2可動放射方向に沿って並び、
前記複数の第2可動凸部の1つと前記第3可動部との間の距離は、前記複数の第2可動凸部の別の1つと前記第3可動部との間の距離よりも長く、
前記複数の第2可動凸部の前記1つの第2可動弧方向に沿う長さは、前記複数の第2可動凸部の前記別の1つの前記第2可動弧方向に沿う長さよりも長く、前記第2可動弧方向は、前記第2平面に沿い、前記第2可動放射方向と交差する、構成7または8に記載のセンサ。
(構成10)
前記第2導電対向部は、複数の前記第2導電凸部を含み、
前記複数の第2導電凸部の1つは、前記第2放射方向において、前記複数の第2可動凸部の1つと、前記複数の第2可動凸部の別の1つと、の間にあり、
前記複数の第2導電凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第2導電放射方向に沿って並び、
前記複数の第2導電凸部の1つと前記第3可動部との間の距離は、前記複数の第2導電凸部の別の1つと前記第3可動部との間の距離よりも長く、
前記複数の第2導電凸部の前記1つの第2導電弧方向に沿う長さは、前記複数の第2導電凸部の前記別の1つの前記第2導電弧方向に沿う長さよりも長く、前記第2導電弧方向は、前記第2平面に沿い、前記第2導電放射方向と交差する、構成9記載のセンサ。
(構成11)
前記第1検出素子は、前記基体に固定された第3導電部をさらに含み、
前記第2可動部は、前記第2平面において前記第3導電部と対向する第3可動対向部を含み、前記第3可動対向部は、前記第3導電部に向けて突出する第3可動凸部を含み、
前記第3導電部は、前記第3可動対向部と対向する第3導電対向部を含み、前記第3導電対向部は、前記第3可動対向部に向けて突出する第3導電凸部を含み、
前記第3導電凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第3放射方向において、前記第3可動凸部と重なり、
前記第2可動部の少なくとも一部は、前記第3可動部を中心とする弧方向において、前記第1導電部と前記第3導電部との間にある、構成7~10のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成12)
前記第1検出素子は、前記基体に固定された第4導電部をさらに含み、
前記第2可動部は、前記第2平面において前記第4導電部と対向する第4可動対向部を含み、前記第4可動対向部は、前記第4導電部に向けて突出する第4可動凸部を含み、
前記第4導電部は、前記第4可動対向部と対向する第4導電対向部を含み、前記第4導電対向部は、前記第4可動対向部に向けて突出する第4導電凸部を含み、
前記第4導電凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第4放射方向において、前記第4可動凸部と重なり、
前記第2可動部の少なくとも一部は、前記第3可動部を中心とする弧方向において、前記第2導電部と前記第4導電部との間にある、構成11記載のセンサ。
(構成13)
前記第3導電部の少なくとも一部は、前記第1導電部と前記第2導電部との間にあり、
前記第4導電部の少なくとも一部は、前記第3導電部と前記第2導電部との間にあり、
前記第3導電部は、前記第1導電部と電気的に接続され、
前記第4導電部は、前記第2導電部と電気的に接続された、構成12記載のセンサ。
(構成14)
前記第2平面において、前記第3導電部の少なくとも一部の周りに前記第2可動部がある、構成11~13のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成15)
基体と、
前記基体に固定された第1支持部材と、
導電性の第1可動部材であって、前記第1可動部材は、第1可動部、第2可動部、第3可動部、第4可動部及び第5可動部を含み、
前記基体から前記第1可動部材への第1方向と交差する第2方向において前記第1可動部と前記第2可動部との間に前記第3可動部があり、前記第2方向において前記第1可動部と前記第3可動部との間に前記第4可動部があり、前記第2方向において前記第3可動部と前記第2可動部との間に前記第5可動部があり、
前記第1可動部は、前記第1支持部材に支持され、前記第2可動部、前記第3可動部、前記第4可動部及び前記第5可動部は、前記基体から離れ、
前記第1可動部の第3方向に沿う第1幅は、前記第4可動部の前記第3方向に沿う第4幅よりも大きく、前記第5可動部の前記第3方向の第5幅よりも大きく、前記第3方向は、前記第1方向及び前記第2方向を含む第1平面と交差し、前記第3可動部の第3幅は、前記第4幅よりも小さく、前記第5幅よりも小さく、前記第2可動部の前記第3方向に沿う第2幅は、前記第4幅よりも大きく、前記第5幅よりも大きく、前記第3可動部の前記第2方向に沿う第3長さは、前記第4可動部の前記第2方向に沿う第4長さよりも短く、前記第5可動部の前記第2方向に沿う第5長さよりも短い、前記第1可動部材と、
前記基体に固定された第1導電部と、
を含む第1検出素子を備え、
前記第2可動部は、前記第2方向及び前記第3方向を含む第2平面において前記第1導電部と対向する第1可動対向部を含み、
前記第1導電部は、前記第1可動対向部と対向する第1導電対向部を含み、
前記第1可動対向部及び前記第1導電対向部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第1放射方向に沿って延びる、センサ。
(構成16)
前記第1可動部材は、第1梁及び第2梁を含み、
前記第1梁は、第1端部及び第1他端部を含み、前記第1端部は前記第1可動部と接続され、前記第1他端部は、前記第2可動部と接続され、
前記第2梁は、第2端部及び第2他端部を含み、前記第2端部は前記第1可動部と接続され、前記第2他端部は、前記第2可動部と接続され、
前記第3方向において、前記第3可動部は、前記第1梁と前記第2梁との間にあり、
受けた加速度に応じた前記第2可動部の変位に応じて、前記第1梁の第1共振周波数と、前記第2梁の第2共振周波数と、の少なくともいずれかが変化可能である、構成1~15のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成17)
制御部をさらに備え、
前記第1可動部材は、
前記第1梁と対向する第1固定導電部と、
前記第2梁と対向する第2固定導電部と、
を含み、
前記制御部は、前記第1固定導電部及び前記第2固定導電部と電気的に接続され、
前記制御部は、前記第1固定導電部から得られる第1信号、及び、前記第2固定導電部から得られる第2信号に基づいて、前記第1梁の第1共振周波数、及び、前記第2梁の第2共振周波数を導出可能である、構成16記載のセンサ。
(構成18)
前記第1可動部材は、前記第1梁と対向する第5導電部と、前記第2梁と対向する第6導電部と、を含み、
前記制御部は、前記第5導電部及び前記第6導電部と電気的に接続され、
前記制御部は、前記第1共振周波数と前記第2共振周波数との差の変化量が小さくなるように、前記第1可動部と前記第1導電部との間の電位差を制御可能である、構成17記載のセンサ。
(構成19)
前記基体に固定された第2支持部材と、
前記第2支持部材に支持され前記基体から離れた第2可動部材と、
を含む第2検出素子をさらに備え、
前記第2可動部材の動きに応じた信号により角度を検出可能である、構成1~18のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成20)
構成1~19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。
実施形態によれば、検出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、センサに含まれる基体、支持部、可動部及び制御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及び電子装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサ及び電子装置も、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…第1可動部材、 10E…電極、 10R…蓋部、 10S…第2可動部材、 10U…第1検出素子、 10V…第2検出素子、 10Z…間隙、 10a~10e…第1~第5可動部、 10ba、10bb…第1、第2部分領域、 11、12…第1、第2梁、 11A、12A…第1、第2可動導電部、 11C、12C…第1、第2接続領域、 11M、12M…第1、第2可動梁、 11c、12c…第1、第2中間部、 11e、12e…第1、第2端部、 11f、12f…第1、第2他端部、 21~24…第1~第4可動凸部、 21F~24F…第1~第4可動対向部、 41~44…第1~第4導電凸部、 41F~44F…第1~第4導電対向部、 50A、50B…第1、第2支持部材、 50S…基体、 50Sf…第1面、 51~54…第1~第4導電部、 51E~54E…電極、 61、62…第1、第2固定導電部、 61E、62E…電極、 65、66…第5、第6導電部、 65A、66A…導電部、 65E、65AE、66E、66AE…電極、 70…制御部、 70M…記憶部、 75…処理回路、 78a、78b…配線、 110~116、120、121、122、430…センサ、 170…回路制御部、 180…回路、 185…駆動装置、 310…電子装置、 400…道路、 410…スロープ面、 420…送受信部、 440…橋脚、 450…主桁、 460…橋梁、 470…河川、 Dcr1~Dcr4…第1~第4導電放射方向、 Dcx1~Dcx4…第1~第4導電弧方向、 Dmr1~Dmr4…第1~第4可動放射方向、 Dmx1~Dmx4…第1~第4可動弧方向、 Dr1~Dr4…第1~第4放射方向、 L3~L5…第3~第5長さ、 S1…信号、 SP…空間、 ST1、ST2…第1、第2電圧印加動作、 V1、V2…第1、第2電圧、 sig1、sig2…第1、第2信号、 w1~w5…第1~第5幅、 wr1、wr2…長さ

Claims (10)

  1. 基体と、
    前記基体に固定された第1支持部材と、
    導電性の第1可動部材であって、前記第1可動部材は、第1可動部、第2可動部、第3可動部、第4可動部及び第5可動部を含み、
    前記基体から前記第1可動部材への第1方向と交差する第2方向において前記第1可動部と前記第2可動部との間に前記第3可動部があり、前記第2方向において前記第1可動部と前記第3可動部との間に前記第4可動部があり、前記第2方向において前記第3可動部と前記第2可動部との間に前記第5可動部があり、
    前記第1可動部は、前記第1支持部材に支持され、前記第2可動部、前記第3可動部、前記第4可動部及び前記第5可動部は、前記基体から離れ、
    前記第1可動部の第3方向に沿う第1幅は、前記第4可動部の前記第3方向に沿う第4幅よりも大きく、前記第5可動部の前記第3方向の第5幅よりも大きく、前記第3方向は、前記第1方向及び前記第2方向を含む第1平面と交差し、前記第3可動部の第3幅は、前記第4幅よりも小さく、前記第5幅よりも小さく、前記第2可動部の前記第3方向に沿う第2幅は、前記第4幅よりも大きく、前記第5幅よりも大きく、前記第3可動部の前記第2方向に沿う第3長さは、前記第4可動部の前記第2方向に沿う第4長さよりも短く、前記第5可動部の前記第2方向に沿う第5長さよりも短い、前記第1可動部材と、
    前記基体に固定された第1導電部と、
    を含む第1検出素子を備え、
    前記第2可動部は、前記第2方向及び前記第3方向を含む第2平面において前記第1導電部と対向する第1可動対向部を含み、前記第1可動対向部は、前記第1導電部に向けて突出する第1可動凸部を含み、
    前記第1導電部は、前記第1可動対向部と対向する第1導電対向部を含み、前記第1導電対向部は、前記第1可動対向部に向けて突出する第1導電凸部を含み、
    前記第1導電凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第1放射方向において、前記第1可動凸部と重なる、センサ。
  2. 前記第1可動対向部は、複数の前記第1可動凸部を含み、
    前記第1導電対向部は、複数の前記第1導電凸部を含み、
    前記複数の第1導電凸部の1つは、前記第1放射方向において、前記複数の第1可動凸部の1つと、前記複数の第1可動凸部の別の1つと、の間にある、請求項1記載のセンサ。
  3. 前記第1可動対向部は、複数の前記第1可動凸部を含み、
    前記複数の第1可動凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第1可動放射方向に沿って並び、
    前記複数の第1可動凸部の1つと前記第3可動部との間の距離は、前記複数の第1可動凸部の別の1つと前記第3可動部との間の距離よりも長く、
    前記複数の第1可動凸部の前記1つの第1可動弧方向に沿う長さは、前記複数の第1可動凸部の前記別の1つの前記第1可動弧方向に沿う長さよりも長く、前記第1可動弧方向は、前記第2平面に沿い、前記第1可動放射方向と交差する、請求項1記載のセンサ。
  4. 前記第1導電対向部は、複数の前記第1導電凸部を含み、
    前記複数の第1導電凸部の1つは、前記第1放射方向において、前記複数の第1可動凸部の1つと、前記複数の第1可動凸部の別の1つと、の間にあり、
    前記複数の第1導電凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第1導電放射方向に沿って並び、
    前記複数の第1導電凸部の1つと前記第3可動部との間の距離は、前記複数の第1導電凸部の別の1つと前記第3可動部との間の距離よりも長く、
    前記複数の第1導電凸部の前記1つの第1導電弧方向に沿う長さは、前記複数の第1導電凸部の前記別の1つの前記第1導電弧方向に沿う長さよりも長く、前記第1導電弧方向は、前記第2平面に沿い、前記第1導電放射方向と交差する、請求項3記載のセンサ。
  5. 前記第1検出素子は、前記基体に固定された第2導電部をさらに含み、
    前記第2可動部は、前記第2平面において前記第2導電部と対向する第2可動対向部を含み、前記第2可動対向部は、前記第2導電部に向けて突出する第2可動凸部を含み、
    前記第2導電部は、前記第2可動対向部と対向する第2導電対向部を含み、前記第2導電対向部は、前記第2可動対向部に向けて突出する第2導電凸部を含み、
    前記第2導電凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第2放射方向において、前記第2可動凸部と重なる、請求項1~4のいずれか1つに記載のセンサ。
  6. 前記第1検出素子は、前記基体に固定された第3導電部をさらに含み、
    前記第2可動部は、前記第2平面において前記第3導電部と対向する第3可動対向部を含み、前記第3可動対向部は、前記第3導電部に向けて突出する第3可動凸部を含み、
    前記第3導電部は、前記第3可動対向部と対向する第3導電対向部を含み、前記第3導電対向部は、前記第3可動対向部に向けて突出する第3導電凸部を含み、
    前記第3導電凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第3放射方向において、前記第3可動凸部と重なり、
    前記第2可動部の少なくとも一部は、前記第3可動部を中心とする弧方向において、前記第1導電部と前記第3導電部との間にある、請求項5記載のセンサ。
  7. 前記第1検出素子は、前記基体に固定された第4導電部をさらに含み、
    前記第2可動部は、前記第2平面において前記第4導電部と対向する第4可動対向部を含み、前記第4可動対向部は、前記第4導電部に向けて突出する第4可動凸部を含み、
    前記第4導電部は、前記第4可動対向部と対向する第4導電対向部を含み、前記第4導電対向部は、前記第4可動対向部に向けて突出する第4導電凸部を含み、
    前記第4導電凸部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第4放射方向において、前記第4可動凸部と重なり、
    前記第2可動部の少なくとも一部は、前記第3可動部を中心とする弧方向において、前記第2導電部と前記第4導電部との間にある、請求項6記載のセンサ。
  8. 基体と、
    前記基体に固定された第1支持部材と、
    導電性の第1可動部材であって、前記第1可動部材は、第1可動部、第2可動部、第3可動部、第4可動部及び第5可動部を含み、
    前記基体から前記第1可動部材への第1方向と交差する第2方向において前記第1可動部と前記第2可動部との間に前記第3可動部があり、前記第2方向において前記第1可動部と前記第3可動部との間に前記第4可動部があり、前記第2方向において前記第3可動部と前記第2可動部との間に前記第5可動部があり、
    前記第1可動部は、前記第1支持部材に支持され、前記第2可動部、前記第3可動部、前記第4可動部及び前記第5可動部は、前記基体から離れ、
    前記第1可動部の第3方向に沿う第1幅は、前記第4可動部の前記第3方向に沿う第4幅よりも大きく、前記第5可動部の前記第3方向の第5幅よりも大きく、前記第3方向は、前記第1方向及び前記第2方向を含む第1平面と交差し、前記第3可動部の第3幅は、前記第4幅よりも小さく、前記第5幅よりも小さく、前記第2可動部の前記第3方向に沿う第2幅は、前記第4幅よりも大きく、前記第5幅よりも大きく、前記第3可動部の前記第2方向に沿う第3長さは、前記第4可動部の前記第2方向に沿う第4長さよりも短く、前記第5可動部の前記第2方向に沿う第5長さよりも短い、前記第1可動部材と、
    前記基体に固定された第1導電部と、
    を含む第1検出素子を備え、
    前記第2可動部は、前記第2方向及び前記第3方向を含む第2平面において前記第1導電部と対向する第1可動対向部を含み、
    前記第1導電部は、前記第1可動対向部と対向する第1導電対向部を含み、
    前記第1可動対向部及び前記第1導電対向部は、前記第3可動部を通り前記第2平面に沿う第1放射方向に沿って延びる、センサ。
  9. 前記第1可動部材は、第1梁及び第2梁を含み、
    前記第1梁は、第1端部及び第1他端部を含み、前記第1端部は前記第1可動部と接続され、前記第1他端部は、前記第2可動部と接続され、
    前記第2梁は、第2端部及び第2他端部を含み、前記第2端部は前記第1可動部と接続され、前記第2他端部は、前記第2可動部と接続され、
    前記第3方向において、前記第3可動部は、前記第1梁と前記第2梁との間にあり、
    受けた加速度に応じた前記第2可動部の変位に応じて、前記第1梁の第1共振周波数と、前記第2梁の第2共振周波数と、の少なくともいずれかが変化可能である、請求項1~8のいずれか1つに記載のセンサ。
  10. 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。
JP2021023043A 2021-02-17 2021-02-17 センサ及び電子装置 Active JP7421508B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021023043A JP7421508B2 (ja) 2021-02-17 2021-02-17 センサ及び電子装置
CN202110967992.5A CN114966113A (zh) 2021-02-17 2021-08-23 传感器和电子装置
US17/461,835 US11834326B2 (en) 2021-02-17 2021-08-30 Sensor and electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021023043A JP7421508B2 (ja) 2021-02-17 2021-02-17 センサ及び電子装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022125454A JP2022125454A (ja) 2022-08-29
JP7421508B2 true JP7421508B2 (ja) 2024-01-24

Family

ID=82801089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021023043A Active JP7421508B2 (ja) 2021-02-17 2021-02-17 センサ及び電子装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11834326B2 (ja)
JP (1) JP7421508B2 (ja)
CN (1) CN114966113A (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000509812A (ja) 1996-10-07 2000-08-02 ハーン―シッカート―ゲゼルシャフト フア アンゲワンテ フォルシュンク アインゲトラーゲナー フェライン 直交する1次振動および2次振動の相互干渉を防止した回転速度ジャイロスコープ
US20200025792A1 (en) 2018-07-20 2020-01-23 Honeywell International Inc. Mechanically-isolated in-plane pendulous vibrating beam accelerometer

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04115165A (ja) 1990-09-05 1992-04-16 Ricoh Co Ltd 加速度センサ
WO2000029855A1 (en) * 1998-10-14 2000-05-25 Irvine Sensors Corporation Multi-element micro-gyro
US9194704B2 (en) * 2013-03-13 2015-11-24 Freescale Semiconductor, Inc. Angular rate sensor having multiple axis sensing capability
US9689888B2 (en) * 2014-11-14 2017-06-27 Honeywell International Inc. In-plane vibrating beam accelerometer
EP3546954B1 (en) * 2016-01-07 2022-12-14 Analog Devices, Inc. 3-axis angular accelerometer
JP2019056645A (ja) * 2017-09-21 2019-04-11 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、慣性計測装置、測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000509812A (ja) 1996-10-07 2000-08-02 ハーン―シッカート―ゲゼルシャフト フア アンゲワンテ フォルシュンク アインゲトラーゲナー フェライン 直交する1次振動および2次振動の相互干渉を防止した回転速度ジャイロスコープ
US20200025792A1 (en) 2018-07-20 2020-01-23 Honeywell International Inc. Mechanically-isolated in-plane pendulous vibrating beam accelerometer

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022125454A (ja) 2022-08-29
CN114966113A (zh) 2022-08-30
US11834326B2 (en) 2023-12-05
US20220259035A1 (en) 2022-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11313681B2 (en) Micromechanical detection structure of a MEMS multi-axis gyroscope, with reduced drifts of corresponding electrical parameters
US12019092B2 (en) Sensor and electronic device
US11531042B2 (en) Sensor and electronic device
CN110621961B (zh) 低成本惯性导航系统
US20210381831A1 (en) Sensor and electronic device
JP7421508B2 (ja) センサ及び電子装置
CN110366685B (zh) 电极层分区
JP7397782B2 (ja) センサ及び電子装置
JP2004506883A (ja) マイクロメカニカル回転速度センサおよびその製造方法
EP3798642B1 (en) Coriolis vibratory accelerometer system
JP4983107B2 (ja) 慣性センサおよび慣性センサの製造方法
EP4242667A1 (en) Sensor and electronic device
JP3783061B1 (ja) 傾斜角と並進加速度の検出方法および検出装置
EP4339620A1 (en) Sensor and electronic device
KR100601890B1 (ko) 복수의 질량체가 감지방향으로 배열되는 구조를 갖는초소형 자이로스코프
CN116621111A (zh) 物理量传感器、惯性测量装置以及制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230214

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20230616

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231206

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231215

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240112

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7421508

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150