JPH06347473A - Posture sensor - Google Patents

Posture sensor

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Publication number
JPH06347473A
JPH06347473A JP5163877A JP16387793A JPH06347473A JP H06347473 A JPH06347473 A JP H06347473A JP 5163877 A JP5163877 A JP 5163877A JP 16387793 A JP16387793 A JP 16387793A JP H06347473 A JPH06347473 A JP H06347473A
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JP
Japan
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strain
posture
sensor
etching
detecting
Prior art date
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Pending
Application number
JP5163877A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Fushimi
正弘 伏見
Yoshihisa Sano
義久 左納
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06347473A publication Critical patent/JPH06347473A/en
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Abstract

PURPOSE:To detect change in posture in many directions by making up each posture sensor of a first beam section formed in a structure liable to be strained so as to be deformed in a specified direction, and of a plurality of beams liable to be strained so as to be deformed in the direction different from that of the first beam, and making comparison strain signals from these detecting sections are made to pass through each low-pass filter. CONSTITUTION:The quantity of displacement of each beam 102 and 104 is changed by that static force due to gravity is applied to the first and second beams 102 and 104 to change sensors in direction. When the beam section 102 is subjected to gravity in the direction 109, it is strained the most, and when the beam section 104 is subjected to gravity in the direction 110, it is strained the most. The quantity of strain in the beam section 102 is determined by its detecting sections 108 at both the sides of a neutral surface of strain, and the quantity of strain in the beam section 104 is determined by detecting change in capacitance between an electrode provided for a surface opposite to a second overlapping section 103 and the overlapping section 103. The voltage signal of the detecting section 108 and the capacitance signal of the beam section 104 are changed into voltage by a capacity-voltage conversion circuit 302, and the high frequency portion is cut-off by low-pass filters 303 and 305. Comparison is made by a comparison circuits 303 and 304 with voltage values set in advance, and judgement is made on the directions 109 and 110, so that a posture is thereby judged by a comparison circuit 307.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、物体の姿勢を簡便に検
知可能な小型の姿勢センサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small posture sensor which can easily detect the posture of an object.

【0002】[0002]

【従来の技術】物体の姿勢を検知する方法としては、加
速度センサ、速度センサ、変位センサなど物体の相対変
化を検知するセンサを複数個用い、その相対変化より姿
勢検知する手段が知られている。また、重力を利用して
物体の姿勢変化を検知する姿勢センサも知られている。
図12は、物体の姿勢変化を2値により検知する姿勢セ
ンサである。ガラス容器121の中には、水銀122が
封入されており、物体の姿勢変化に伴ってこの水銀が移
動して、両方の金属探子123,124に触れると金属
探子123,124間の抵抗が下がり、物体の姿勢変化
を検知することができる。この姿勢センサを複数個用い
ることにより、多方向への物体の姿勢変化を検知するこ
とができる。
2. Description of the Related Art As a method of detecting the posture of an object, there is known a means for detecting the posture from the relative change by using a plurality of sensors such as an acceleration sensor, a velocity sensor and a displacement sensor for detecting the relative change of the object. . In addition, a posture sensor that detects a posture change of an object using gravity is also known.
FIG. 12 is a posture sensor that detects a change in the posture of an object based on two values. Mercury 122 is enclosed in the glass container 121, and this mercury moves along with the change in the attitude of the object, and when both of the metal probes 123 and 124 are touched, the resistance between the metal probes 123 and 124 decreases. , It is possible to detect changes in the posture of an object. By using a plurality of attitude sensors, it is possible to detect attitude changes of an object in multiple directions.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】小型機器に登載する姿
勢センサについては、小型であることが望ましい。しか
しながら、従来の姿勢センサは大型であり、かつ複数の
方向にたいしての姿勢変化を検知する場合には、多数個
のセンサを別個に組み込まなければならないという問題
点があった。また、水銀を用いる場合には、安全性・環
境性の面から用途が限られるという問題があった。
It is desirable that the attitude sensor mounted on a small device is small in size. However, the conventional attitude sensor is large in size, and when detecting attitude changes in a plurality of directions, a large number of sensors must be separately incorporated. Further, when mercury is used, there is a problem that its application is limited in terms of safety and environment.

【0004】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたもので、水銀を用いることなく、簡単な構成で、多
方向の姿勢変化を検知することができる姿勢センサを提
供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a posture sensor which can detect posture changes in multiple directions with a simple structure without using mercury. .

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、以上
の問題点を解決するものであり、特定方向に歪変形しや
すい構造をなす第1の梁部と第1の梁部に結合し、第1
の梁部の変形方向と異なる向きに歪変形し易い構造をな
す少なくとも一つ以上の梁部で構成されており、かつ各
々の梁部が基体のエッチングにより一体形成されてお
り、各々の梁部の歪量を検出する検出部からの歪信号を
ローパスフィルタを透過させた後、各々の信号値を比較
することにより物体の向きを検知することに、多方向の
姿勢変化の検知が可能な小型の姿勢センサを提供するも
のである。
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and it is connected to a first beam portion and a first beam portion which are structured so as to be easily strain-deformed in a specific direction. , First
Each of the beam parts is formed of at least one beam part having a structure that is easily deformed in a direction different from the deformation direction of the beam part, and each beam part is integrally formed by etching the base. The distortion signal from the detection unit that detects the amount of distortion is transmitted through the low-pass filter, and then the orientation of the object is detected by comparing the signal values of each. To provide the attitude sensor of

【0006】また、本発明は基体をフォトリングラフィ
法及びエッチング技術を用いて加工することにより、従
来の機械加工では難しかった加工精度の向上に伴うセン
サの小型化、多方向の姿勢変化の検知、高い量産性を同
時に実現するものである。
Further, according to the present invention, by processing the substrate using the photolinography method and the etching technique, the size of the sensor can be reduced and the posture change in multiple directions can be detected in accordance with the improvement of the processing accuracy which is difficult in the conventional machining. , And high mass productivity at the same time.

【0007】尚、フォトリングラフィ法及びエッチング
技術が適用できる加工材料としては、シリコン単結晶体
の他、感光性ガラス、水晶等の高いエッチング加工精度
をもつ材料が使用可能である。
As a processing material to which the photolinography method and the etching technique can be applied, a material having a high etching processing accuracy such as a photosensitive glass or a crystal can be used in addition to a silicon single crystal.

【0008】また、本発明のもう一つの特徴としては、
第1の検出梁の歪方向が、基体のエッチング面内方向に
あることである。エッチングは表面より深さ方向に進行
する。このため、エッチング面と平行な方向に変形し易
い構造体は、エッチング面に対して垂直な構造体の形成
方法に比べ、作製精度が低下する。本発明の構成におい
ては、第2の梁部及びそれと結合する重り部は、第1の
梁部の重りとして作用する。このため、作製精度の低い
梁を第1の梁とすることにより、容易に二つのセンシン
グ方向に対して同等のセンサ特性とすることができる。
このとき、センササイズは個々のセンサを別々に形成す
る場合や、第1の梁部と第2の梁部の検出方向が逆の場
合に比べ、大幅な小型化が可能である。
Another feature of the present invention is as follows.
The strain direction of the first detection beam lies in the etching in-plane direction of the substrate. Etching proceeds from the surface in the depth direction. Therefore, the structure that is easily deformed in the direction parallel to the etching surface has lower manufacturing accuracy than the method of forming the structure perpendicular to the etching surface. In the configuration of the present invention, the second beam portion and the weight portion coupled to the second beam portion act as the weight of the first beam portion. Therefore, by setting the beam having low fabrication accuracy as the first beam, it is possible to easily obtain the same sensor characteristics in the two sensing directions.
At this time, the sensor size can be significantly reduced as compared with the case where each sensor is formed separately and the case where the detection directions of the first beam portion and the second beam portion are opposite.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例に基づいてよ
り詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるもので
はない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail based on the examples shown in the drawings, but the present invention is not limited thereto.

【0010】(実施例1)図1から図5は、本発明の姿
勢センサの第1の実施例を示すものであり、図1は本実
施例の姿勢センサの構造図、図2は本実施例の姿勢セン
サの作製工程図、図3は本実施例の姿勢センサの信号処
理法を説明する図、図4及び図5は本実施例の姿勢セン
サの応用例として、カメラの姿勢センサに用いた場合の
説明図である。
(Embodiment 1) FIGS. 1 to 5 show a first embodiment of the attitude sensor of the present invention. FIG. 1 is a structural diagram of the attitude sensor of this embodiment, and FIG. FIG. 3 is a drawing for explaining the signal processing method of the orientation sensor of this embodiment, and FIGS. 4 and 5 are application examples of the orientation sensor of this embodiment for a camera orientation sensor. FIG.

【0011】図1及び図2において、101は第1の重
り部、102は検出用の第1の梁部、103は第2の重
り部、104は検出用の第2の梁部、105はシリコン
単結晶基板、106は枠部、107はエッチング除去し
て形成した空隙部、108は検知部、109は第1の梁
の歪方向、110は第2の梁の歪方向である。
In FIGS. 1 and 2, 101 is a first weight portion, 102 is a first beam portion for detection, 103 is a second weight portion, 104 is a second beam portion for detection, and 105 is a beam portion. A silicon single crystal substrate, 106 is a frame portion, 107 is a void portion formed by etching removal, 108 is a detection portion, 109 is the strain direction of the first beam, and 110 is the strain direction of the second beam.

【0012】本実施例において、第1の梁部102及び
第2の梁部104には重力により、静的力が加わってお
り、センサの向きを変えることにより、各梁の変位量が
変わる。この時、第1の梁部102は109の方向に重
力を受けたとき最大となり、第2の梁部104は110
の方向に重力を受けたとき歪量が最大となる。尚、本実
施例においては、第1の梁部102は、歪の中立面の両
側に形成した検出部108である圧電体の起電力により
歪量を、第2の梁部104は第2の重り部103の対抗
する面に設けた電極(図示せず)と、第2の重り部10
3との間の容量変化を検出することにより歪量を求め
た。尚、第1の梁部102の長さは2mm、幅は100
μm、第2の梁部104の長さは1mm、幅は10μm
とした。
In the present embodiment, a static force is applied to the first beam portion 102 and the second beam portion 104 due to gravity, and the displacement amount of each beam is changed by changing the direction of the sensor. At this time, the first beam portion 102 becomes maximum when gravity is applied in the direction of 109, and the second beam portion 104 becomes 110
The amount of strain becomes maximum when gravity is applied in the direction of. In the present embodiment, the first beam portion 102 causes the strain amount by the electromotive force of the piezoelectric body which is the detection portion 108 formed on both sides of the strain neutral surface, and the second beam portion 104 causes the second beam portion 104 An electrode (not shown) provided on the opposite surface of the weight portion 103 of the second weight portion 10 and the second weight portion 10
The amount of strain was determined by detecting the change in capacity between 3 and 4. The first beam 102 has a length of 2 mm and a width of 100.
μm, the length of the second beam portion 104 is 1 mm, and the width is 10 μm
And

【0013】ここで、図2を用いて、本実施例の姿勢セ
ンサの作製方法を示す。図2において、201は窒化シ
リコン膜、202はシリコン(111)面、203はシ
リコン(100)面、204は第2の梁部形成用のエッ
チング部、205は垂直エッチング面、206はエッチ
ング部、207はガラス部、208は電極部、209は
圧電体部である。
Here, a method of manufacturing the attitude sensor of this embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, 201 is a silicon nitride film, 202 is a silicon (111) surface, 203 is a silicon (100) surface, 204 is an etching portion for forming a second beam portion, 205 is a vertical etching surface, 206 is an etching portion, Reference numeral 207 is a glass portion, 208 is an electrode portion, and 209 is a piezoelectric body portion.

【0014】本実施例においては、シリコン基板105
としては、4mm厚の〈100〉方位のn型単結晶シリ
コン基板を用い、異方性エッチングにより構造体を一体
的に形成した。図2(a)において、単結晶基板105
に、ジクロロシラン及びアンモニアガスを原料としたL
PCVD成膜法を用いて、窒化シリコン膜201を0.
2μmの厚さに堆積させた。
In this embodiment, the silicon substrate 105
As the substrate, an n-type single crystal silicon substrate having a thickness of 4 mm and a <100> orientation was used, and the structure was integrally formed by anisotropic etching. In FIG. 2A, the single crystal substrate 105
L made from dichlorosilane and ammonia gas
The silicon nitride film 201 is formed into a thin film with a PCVD film forming method.
It was deposited to a thickness of 2 μm.

【0015】次に、両面マスクアライナー装置を用いた
フォトリングラフィ法により、基板両面のエッチング除
去する空隙部107の窒化シリコン膜を除去する。尚、
窒化シリコン膜の除去は四フッ化炭素を用いた反応性イ
オンエッチング法により行った。
Next, the silicon nitride film in the voids 107 to be etched and removed on both surfaces of the substrate is removed by a photolinography method using a double-sided mask aligner device. still,
The removal of the silicon nitride film was performed by a reactive ion etching method using carbon tetrafluoride.

【0016】次に、この基板を約110°に加熱した水
酸化カリウム水溶液で所望時間エッチングを行い、図2
(b)の状態を得た。ここで、シリコンの(111)結
晶面202は、シリコンの(100)面203との結晶
面によるエッチング速度との違いにより出現する。ここ
で、窒化シリコン膜の一部を上述の方法を用いて除去
し、第2の梁部の形成のためのエッチング204を形成
する。
Next, this substrate was etched with a potassium hydroxide aqueous solution heated to about 110 ° for a desired time, and then, as shown in FIG.
The state of (b) was obtained. Here, the (111) crystal plane 202 of silicon appears due to the difference in etching rate between the (100) plane 203 of silicon and the crystal plane. Here, a part of the silicon nitride film is removed by using the above method, and etching 204 for forming the second beam portion is formed.

【0017】次に、再び加熱した水酸化カリウム水溶液
によりエッチングを行い、図2(d)に示す構造体を形
成した。図2(d)において、第2の梁部104は、エ
ッチング時において、他のエッチング部がエッチングに
より、略垂直断面が得られる時間と、所望の第2の梁部
の厚みが得られる時間を一致させることにより、所望の
構造体の形成が可能となる。また、本実施例では、エッ
チング溶液として、水酸化カリウム水溶液を用いたが、
ヒドラジン、アンモニア、テトラメチルアンモニウムハ
イドロオキサイド等のシリコンの異方性エッチングを示
すエッチング液を用いることができる。
Next, etching was performed again with the heated potassium hydroxide aqueous solution to form the structure shown in FIG. 2 (d). In FIG. 2D, the second beam portion 104 has a time period during which a substantially vertical cross section is obtained by etching other etching portions and a time period during which a desired thickness of the second beam portion is obtained during etching. By making them coincident with each other, a desired structure can be formed. Further, in the present embodiment, an aqueous potassium hydroxide solution was used as the etching solution,
An etching solution that exhibits anisotropic etching of silicon such as hydrazine, ammonia, and tetramethylammonium hydroxide can be used.

【0018】次に、図2(e)に示すように、基板裏面
の枠部106以外の部分を1μmの深さにエッチングし
た。なお、エッチングには、六フッ化硫黄ガスを用い、
反応性イオンスパッタ法により形成した。
Next, as shown in FIG. 2 (e), the portion other than the frame portion 106 on the back surface of the substrate was etched to a depth of 1 μm. In addition, sulfur hexafluoride gas was used for etching,
It was formed by the reactive ion sputtering method.

【0019】次に、図2(f)に示すように、第2の重
り部103に対する面に形成され、第2の梁部104の
歪を検出するための電極部208を形成したガラス部2
07とシリコン枠部207とを接合した。尚、ガラスに
は、コーニング#7059(商標:コーニング社)を用
い、接合は、陽極接合法を用いた。
Next, as shown in FIG. 2F, the glass portion 2 formed on the surface for the second weight portion 103 and having the electrode portion 208 for detecting the strain of the second beam portion 104 is formed.
07 and the silicon frame part 207 were joined. Corning # 7059 (trademark: Corning) was used for the glass, and the anodic bonding method was used for the bonding.

【0020】次に、図2(g)に示すように、第1の梁
部の歪量を検出する検出部の圧電体である酸化亜鉛20
9をスパッタリング法を用いて形成した。酸化亜鉛20
9の上下には、金電極(図示せず)を真空蒸着法を用い
て形成しており、二つの金電極はそれぞれの引き出し電
極部(図示せず)が接続されている。
Next, as shown in FIG. 2 (g), zinc oxide 20 which is a piezoelectric body of a detecting portion for detecting the strain amount of the first beam portion 20.
9 was formed using the sputtering method. Zinc oxide 20
Gold electrodes (not shown) are formed on the upper and lower sides of 9 by a vacuum vapor deposition method, and the two gold electrodes are connected to respective extraction electrode portions (not shown).

【0021】ここで、センサの向きにより109の方向
に歪む検出用の第1の梁部102は中立面を境にして、
検出部108は両側で伸縮と伸張変形し、各々逆の電位
を発生する。この時、片方の出力電圧を判定し、両方の
電圧を加算することにより、重力による梁の歪を検出す
ることができる。また、二つの電位の出力方向を判断す
ることにより、伸張と伸縮を検知し、どちらが上か検知
することも可能である。
Here, the first beam portion for detection 102 which is distorted in the direction of 109 depending on the orientation of the sensor is bounded by the neutral plane.
The detection unit 108 expands and contracts and expands and contracts on both sides to generate opposite electric potentials. At this time, by determining one output voltage and adding both voltages, the strain of the beam due to gravity can be detected. Further, by determining the output directions of the two potentials, it is possible to detect extension and expansion and contraction, and to detect which is higher.

【0022】ここで、本実施例の姿勢センサの信号取り
出し方法について、図3を用いて説明する。図3におい
て、301は姿勢センサ、302は容量−電圧変換回
路、303,305はローパスフィルム回路、304,
306,307は比較回路を示す。
Now, a method for extracting signals from the attitude sensor of this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 3, 301 is a posture sensor, 302 is a capacitance-voltage conversion circuit, 303 and 305 are low-pass film circuits, 304 and
Reference numerals 306 and 307 denote comparison circuits.

【0023】第1の梁部102の検出部108からの電
圧信号及び第2の両部104からの容量信号は、容量−
電圧変換回路302で電圧信号に変換された後、ローパ
スフィルタ305,303で各々高周波成分が除去され
る。このローパスフィルタによって、梁部の固有振動数
に伴う信号を除去することができ、衝撃等の加速度が加
わった際にも安定に姿勢を検知できる。ローパスフィル
タ305,303を通過した信号は、比較回路304で
予め設定した電圧値と比較し109方向、110方向が
下向きにあるかどうかを判断する。この二つの2値出力
により、比較回路307で姿勢方向を判断し出力する。
本実施例において、比較回路307では109方向、1
10方向及び二つの方向以外とする三種類の出力を行っ
た。
The voltage signal from the detecting portion 108 of the first beam portion 102 and the capacitance signal from the second both portions 104 are the capacitance −
After being converted into a voltage signal by the voltage conversion circuit 302, high-frequency components are removed by the low-pass filters 305 and 303. With this low-pass filter, a signal associated with the natural frequency of the beam can be removed, and the posture can be detected stably even when acceleration such as impact is applied. The signals that have passed through the low-pass filters 305 and 303 are compared with a preset voltage value in the comparison circuit 304, and it is determined whether the 109 and 110 directions are downward. Based on these two binary outputs, the comparison circuit 307 determines and outputs the posture direction.
In this embodiment, the comparison circuit 307 has 109 directions, 1
Three types of outputs other than 10 directions and 2 directions were output.

【0024】次に、本実施例をカメラの姿勢センサに用
いた例を、図4と図5により説明する。図4は、本実施
例の姿勢センサを用いたカメラ図、図5はこのカメラの
ファインダの様子を示す。
Next, an example in which this embodiment is used for the attitude sensor of the camera will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows a camera using the attitude sensor of this embodiment, and FIG. 5 shows the viewfinder of this camera.

【0025】図4及び図5において、401はカメラ、
402はフレキシブル基板の一部、403は姿勢セン
サ、501はファインダ枠、502はファインダ内表示
領域、503から507はオートフォーカス測定距離領
域を示す表示である。
In FIGS. 4 and 5, 401 is a camera,
Reference numeral 402 is a part of the flexible substrate, 403 is a posture sensor, 501 is a finder frame, 502 is a display area in the finder, and 503 to 507 are displays showing an autofocus measurement distance area.

【0026】図4に示すように、本実施例において姿勢
センサ403はフレキシブル基板402に固定されてお
り、カメラの構えを横位置と縦位置にしたときのカメラ
の姿勢を検知し、カメラの制御系に信号を出力して、様
々な撮影条件に対応できるようになっている。
As shown in FIG. 4, in this embodiment, the attitude sensor 403 is fixed to the flexible substrate 402, detects the attitude of the camera when the camera is held in the horizontal position and the vertical position, and controls the camera. A signal is output to the system to support various shooting conditions.

【0027】ここで、図5を用いてオートフォーカス時
の縦位置と横位置での測定距離点の選択を自動的に変え
るモードを説明する。図5(a)は横位置、図5(b)
は縦位置を示す。横位置では506,504,507の
3点を、縦位置では503,504,505の3点を選
択するようにし、オートフォーカスの合焦確率が向上す
るようにした。また、分割センサを用いた評価測定にも
縦位置と横位置の条件を変えて適正露出が得られる確率
を高くすることが可能である。
A mode for automatically changing the selection of the measurement distance point at the vertical position and the horizontal position during autofocus will be described with reference to FIG. FIG. 5 (a) is a lateral position, FIG. 5 (b)
Indicates the vertical position. Three points 506, 504, and 507 are selected in the horizontal position, and three points 503, 504, and 505 are selected in the vertical position so that the focusing probability of autofocus is improved. Also, in the evaluation measurement using the divided sensor, it is possible to increase the probability of obtaining proper exposure by changing the conditions of the vertical position and the horizontal position.

【0028】次に、図6を用いて本実施例の姿勢センサ
の他の形態を示す。図6において、601は第1の重り
部、602は検出用の第1の梁部、603は第2の重り
部、604は検出用の第2の梁部、605はシリコン単
結晶基板、606は枠部、607はエッチング除去して
形成した空隙部、608は検知部である。
Next, another form of the attitude sensor of this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 6, 601 is a first weight portion, 602 is a first beam portion for detection, 603 is a second weight portion, 604 is a second beam portion for detection, 605 is a silicon single crystal substrate, 606. Is a frame portion, 607 is a void portion formed by etching removal, and 608 is a detection portion.

【0029】本形態においては、第1の梁部602を2
本としており、外力に対して、ねじれにくい構造を有し
ている。なお、検出部(図示せず)は、上述姿勢センサ
と同様に形成されており、第1の梁部602の検出部は
2本の梁とも形成されており、二つの梁の出力値の和を
とっている。この形態においても、上述センサと同様に
姿勢をセンシングすることができた。
In this embodiment, the first beam portion 602 has two
The book has a structure that does not easily twist with respect to external force. Note that the detection unit (not shown) is formed in the same manner as the above-described attitude sensor, the detection unit of the first beam unit 602 is also formed of two beams, and is the sum of the output values of the two beams. Is taking. Also in this form, the posture could be sensed similarly to the above-mentioned sensor.

【0030】また、本実施例においては、歪量を検出す
る手段を第1の梁部に対しては圧電体の歪に伴う発生電
位、第2の梁部については、静電容量変化により検知し
たが、ピエゾ抵抗素子、光こて法等の歪を検知する他の
手段の適用が可能である。
Further, in this embodiment, the means for detecting the amount of strain is detected by the potential generated by the strain of the piezoelectric body for the first beam portion and by the change in the capacitance for the second beam portion. However, other means for detecting strain such as a piezoresistive element and an optical iron method can be applied.

【0031】(実施例2)図7及び図8は、本発明の姿
勢センサの第2の実施例を示すものであり、図7は、本
発明の第2の実施例の姿勢センサの構造部、図8は図7
の本実施例の姿勢センサをノート型コンピュータの入力
デバイスに使用した例を示す図である。
(Embodiment 2) FIGS. 7 and 8 show a second embodiment of the attitude sensor of the present invention, and FIG. 7 is a structural portion of the attitude sensor of the second embodiment of the present invention. , FIG. 8 is FIG.
It is a figure which shows the example which used the attitude | position sensor of this Example for the input device of a notebook computer.

【0032】図7において、701は第1の重り部、7
02は検出用に第1の梁部、703は第2の重り部、7
04は検出用の第2の梁部、705はシリコン単結晶基
板、706は枠部、707はエッチング除去して形成し
た空隙部、708は第3の重り部、709は第3の梁
部、710,711,712は第1から第3までの梁の
歪方向、713は検知部である。
In FIG. 7, 701 is a first weight portion, 7
Reference numeral 02 is a first beam portion for detection, 703 is a second weight portion, 7
Reference numeral 04 is a second beam portion for detection, 705 is a silicon single crystal substrate, 706 is a frame portion, 707 is a void portion formed by etching removal, 708 is a third weight portion, 709 is a third beam portion, Reference numerals 710, 711, and 712 are strain directions of the first to third beams, and 713 is a detection unit.

【0033】本実施例の姿勢センサは、第1の実施例と
同様の方法を用いて作製した。また、第1の梁部702
及び第3の梁部709の検出部713は、第1の実施例
と同様の方法を用いて酸化亜鉛により作製した。このと
き、本実施例においては、形成領域を梁の片側だけとし
た。本実施例において、第1の実施例と同様の信号検出
手段を用いることにより3方向の姿勢検出が可能となっ
た。
The attitude sensor of this embodiment was manufactured by using the same method as that of the first embodiment. In addition, the first beam portion 702
The detecting portion 713 of the third beam portion 709 was made of zinc oxide using the same method as in the first embodiment. At this time, in the present embodiment, the formation region was only on one side of the beam. In this embodiment, it is possible to detect postures in three directions by using the same signal detecting means as in the first embodiment.

【0034】次に、図8を用いてコンピュータの入力装
置に本実施例の姿勢センサを用いた例を示す。図8にお
いて、801はマルチタスクが可能なコンピュータ、8
02は画面A、803は画面B、804は画面C、80
5は入力装置、806はオンオフスイッチ、807はト
ラックボールである。図8において、本入力装置805
に姿勢センサを組み込んであり、入力装置の姿勢が変化
し、かつオン・オフスイッチ806が1sec以内に押
されると710,711,712の方向の姿勢に対応し
て、画面Aから画面Cを切り替えるようにした。本実施
例の入力装置により、スムーズなタスクの移動が可能と
なり、特に、電車や船などの振動の多い場所や使用スペ
ースの限られた場所においても簡便かつ良好に入力が行
えるようになった。
Next, an example in which the attitude sensor of this embodiment is used as an input device of a computer will be described with reference to FIG. In FIG. 8, reference numeral 801 denotes a computer capable of multitasking, 8
02 is screen A, 803 is screen B, 804 is screen C, 80
Reference numeral 5 is an input device, 806 is an on / off switch, and 807 is a trackball. In FIG. 8, this input device 805
When the attitude of the input device is changed and the on / off switch 806 is pressed within 1 sec, the attitude sensor is incorporated in the switch to switch the screen A to the screen C in accordance with the attitude in the directions of 710, 711, and 712. I did it. The input device according to the present embodiment enables smooth movement of tasks, and in particular, enables easy and favorable input even in a place with a lot of vibration such as a train or a ship or a place where the use space is limited.

【0035】(実施例3)図9から図11は、本発明の
第3の実施例を示す図であり、図9は姿勢センサの斜視
図、図10は姿勢センサの検出部を示す図、図11は信
号処理方法を示す図である。
(Embodiment 3) FIGS. 9 to 11 are views showing a third embodiment of the present invention, FIG. 9 is a perspective view of an attitude sensor, FIG. 10 is a view showing a detecting portion of the attitude sensor, FIG. 11 is a diagram showing a signal processing method.

【0036】図9及び図11において、901は重り
部、902は検出用の第1の梁部、903は検出用の第
2の梁部、904はシリコン単結晶基板、905は枠
部、906はエッチング除去して形成した空隙部、90
6から908は梁の歪方向、1001から1004は第
1の梁部に形成された検出部、1005から1012は
第2の梁部に形成された検出部、1101及び1104
は加算回路、1102及び1105は加算及び反転回路
1103,1106,1107は加算及び比較回路を示
す。本実施例においては、二つの梁上に形成された検出
部の信号処理により3軸方向の姿勢を検知可能用にし
た。
9 and 11, 901 is a weight portion, 902 is a first beam portion for detection, 903 is a second beam portion for detection, 904 is a silicon single crystal substrate, 905 is a frame portion, and 906. Is a void formed by etching removal, 90
6 to 908, the strain direction of the beam, 1001 to 1004, the detection unit formed on the first beam portion, and 1005 to 1012, the detection units 1101 and 1104 formed on the second beam portion.
Is an addition circuit, 1102 and 1105 are addition and inversion circuits 1103, 1106, and 1107 are addition and comparison circuits. In the present embodiment, the postures in the three axis directions can be detected by the signal processing of the detection unit formed on the two beams.

【0037】図9及び図10における姿勢センサは、実
施例と同様な方法を用いて単結晶シリコンから作製して
おり、検出部1001から1012は酸化亜鉛を用いて
形成した。検出部1001から1012は、いずれも梁
の中立面に対して片側に等価な位置にある梁上に形成さ
れている。また、第1の梁部902は906及び907
の方向に、第2の梁部903は908の方向にそれぞれ
歪やすい構造とした。
The attitude sensor shown in FIGS. 9 and 10 is made of single crystal silicon by the same method as that of the embodiment, and the detecting portions 1001 to 1012 are made of zinc oxide. Each of the detection units 1001 to 1012 is formed on the beam at a position equivalent to one side with respect to the neutral plane of the beam. Also, the first beam portion 902 has 906 and 907.
The second beam portion 903 has a structure in which the second beam portion 903 is easily distorted in the direction 908.

【0038】次に、本実施例における3方向の姿勢検知
方法について、図11を用いて説明する。図11(a)
において、検出部1001から1004の信号は、ロー
パスフィルタ(図示せず)を通過した後1101及び1
102の回路で加算された後、1103及び1104の
加算信号のみを反転させ、歪に対する出力方向を一致さ
せた。次に、1103の回路において加算された後、設
定値と比較して908方向の向きにセンサがあるかどう
かを判断する。同様に、図11(b)において906方
向、図11(c)において907方向の歪を検知し、セ
ンサの向きを判定した。本実施例を、第2の実施例で説
明した入力装置に使用したところ、第2の実施例同様、
良好に動作した。
Next, the three-direction posture detection method in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 (a)
In, the signals of the detection units 1001 to 1004 are passed through a low-pass filter (not shown), and then 1101 and 1
After being added by the circuit of 102, only the added signals of 1103 and 1104 are inverted to match the output directions with respect to the distortion. Next, after being added in the circuit of 1103, it is compared with the set value and it is determined whether or not there is a sensor in the direction of 908. Similarly, the strain in the 906 direction in FIG. 11B and the strain in the 907 direction in FIG. 11C were detected and the orientation of the sensor was determined. When this embodiment is used for the input device described in the second embodiment, as in the second embodiment,
It worked well.

【0039】尚、本実施例においては、これらの三つの
信号の内、一つのみがその方向にあると判断した場合に
のみ、姿勢信号を出力し、衝撃等により二つ以上の方向
にセンサの歪方向があると判断された場合には、その信
号を無効とした。
In this embodiment, the posture signal is output only when it is judged that only one of these three signals is in that direction, and the sensor outputs in two or more directions due to impact or the like. If it is determined that there is a distortion direction of, the signal is invalidated.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、多
方向の姿勢変化の検知が可能な姿勢センサの提供が可能
となった。また、シリコン基体をフォトリングラフィ法
及びエッチング技術を用いて加工することにより、従来
の機械加工では難しかった加工精度の向上に伴うセンサ
の小型化と高い量産性を同時に実現する効果がある。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a posture sensor capable of detecting posture changes in multiple directions. Further, by processing the silicon substrate by using the photolinography method and the etching technique, there is an effect that the miniaturization of the sensor and the high mass productivity can be realized at the same time due to the improvement of the processing accuracy which was difficult by the conventional mechanical processing.

【0041】また、水銀等安全性、環境性に問題のある
構成材料を使用していないため、幅広い分野での使用が
可能となった。
Further, since no constituent material such as mercury which has a problem in safety and environment is used, it can be used in a wide variety of fields.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の姿勢センサの構造図で
ある。
FIG. 1 is a structural diagram of a posture sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の姿勢センサの作製工程
図である。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the attitude sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例の姿勢センサの信号処理
法を説明するブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a signal processing method of the attitude sensor according to the first embodiment of this invention.

【図4】カメラに本発明の第1の実施例の姿勢センサを
用いた場合の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram when a posture sensor according to the first embodiment of the present invention is used for a camera.

【図5】カメラに本発明の第1の実施例の姿勢センサを
用いた場合の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram when a posture sensor according to the first embodiment of the present invention is used for a camera.

【図6】本発明の第1の実施例における別の形態の姿勢
センサの構造図である。
FIG. 6 is a structural diagram of a posture sensor of another form according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例の姿勢センサの構造図で
ある。
FIG. 7 is a structural diagram of a posture sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施例の姿勢センサを用いた入
力装置を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an input device using an attitude sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施例の姿勢センサの構造図で
ある。
FIG. 9 is a structural diagram of a posture sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図10】姿勢センサの検出部を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a detection unit of an attitude sensor.

【図11】信号処理方法を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a signal processing method.

【図12】従来の姿勢センサを説明するための図であ
る。
FIG. 12 is a diagram for explaining a conventional attitude sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,601,701,901 第1の重り部 102,602,702,902 第1の検出用梁部 103,603,703 第2の重り部 104,604,704,903 第2の検出用梁部 105,605,705,904 シリコン単結晶基板 106,606,706,905 枠部 107,607,707,906 エッチング除去して
形成した空隙部 108,608,713,1001〜1012 歪の検
知部 109,110,710,711,712,907,9
08,909 歪方向 201 窒化シリコン膜 202 シリコン(111)面 203 シリコン(100)面 204 第2の梁部形成用のエッチング部 205 垂直エッチング面 206 エッチング部 207 ガラス部 208 電極部 209 圧電体部 301 姿勢センサ 302 容量−電圧変換回路 303,305 ローパスフィルタ回路 304,306,307 比較回路 401 カメラ 402 フレキシブル基板の一部 403 姿勢センサ 501 ファインダ枠 502 ファインダ内表示領域 503〜507 オートフォーカス測定距離領域 708 第3の重り部 709 第3の梁部 801 コンピュータ 802,803 タスク画面 805 入力装置 806 オン・オフスイッチ 807 トラックボール 1101,1104 加算回路 1102,1105 加算及び反転回路 1103,1106,1107 加算及び比較回路
101, 601, 701, 901 1st weight part 102, 602, 702, 902 1st detection beam part 103, 603, 703 2nd weight part 104, 604, 704, 903 2nd detection beam part 105, 605, 705, 904 Silicon single crystal substrate 106, 606, 706, 905 Frame portion 107, 607, 707, 906 Void portion formed by etching removal 108, 608, 713, 1001 to 1012 Strain detection portion 109, 110,710,711,712,907,9
08,909 Strain direction 201 Silicon nitride film 202 Silicon (111) surface 203 Silicon (100) surface 204 Etching portion for forming second beam portion 205 Vertical etching surface 206 Etching portion 207 Glass portion 208 Electrode portion 209 Piezoelectric body portion 301 Attitude sensor 302 Capacitance-voltage conversion circuit 303, 305 Low-pass filter circuit 304, 306, 307 Comparison circuit 401 Camera 402 Part of flexible substrate 403 Attitude sensor 501 Viewfinder frame 502 Display area in viewfinder 503 to 507 Autofocus measurement distance area 708 No. Weight part 709 Third beam part 801 Computer 802, 803 Task screen 805 Input device 806 ON / OFF switch 807 Trackball 1101, 1104 Adder circuit 1102, 110 Addition and inversion circuit 1103,1106,1107 addition and comparison circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 特定方向に歪変形しやすい構造をなす第
1の梁部、該第1の梁部に結合し、第1の梁部の変形方
向と異なる向きに歪変形し易い構造をなす少なくとも一
つ以上の梁部で構成され、各々の梁部が基体のエッチン
グにより一体形成されて成る構造であって、各々の梁部
の歪量を検出する検出部を有し、各々の検出部の歪信号
をローパスフィルタを透過させた後、この信号値を比較
することにより、センサの向きを検知することを特徴と
する姿勢センサ。
1. A first beam part having a structure that is easily strain-deformed in a specific direction, and a structure that is coupled to the first beam part and is easily strain-deformed in a direction different from the deformation direction of the first beam part. A structure that is composed of at least one or more beam portions, and each beam portion is integrally formed by etching a substrate, and has a detection portion that detects the amount of strain of each beam portion. The posture sensor, which detects the orientation of the sensor by comparing the signal values of the strain signals of the signal after passing through the low-pass filter.
【請求項2】 請求項1記載の姿勢センサにおいて、第
1の梁部の歪変形し易い方向が基体のエッチング面に対
して略平行であることを特徴とする姿勢センサ。
2. The attitude sensor according to claim 1, wherein a direction in which the first beam portion is likely to be strained and deformed is substantially parallel to an etching surface of the base body.
【請求項3】 請求項1記載の姿勢センサにおいて、基
体がシリコンの単結晶基板であることを特徴とする姿勢
センサ。
3. The attitude sensor according to claim 1, wherein the base is a silicon single crystal substrate.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008076122A (en) * 2006-09-20 2008-04-03 Hiroshima Univ Angle and displacement sensor
JP2008170247A (en) * 2007-01-11 2008-07-24 Epson Toyocom Corp Acceleration detection unit
JP2008190892A (en) * 2007-02-01 2008-08-21 Hitachi Metals Ltd Acceleration sensor and electronic device using it

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