JP2019066294A - Physical quantity sensor, inertial measurement device, mobile object positioning device, portable electronic device, electronic device and mobile object - Google Patents
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Abstract
【課題】出力信号のドリフトを低減することのできる物理量センサー、この物理量センサーを備えた慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】物理量センサーは、基板と、第1質量部および前記第1質量部よりも質量が大きい第2質量部を含み、平面視で前記第1質量部と前記第2質量部との間に位置する揺動軸まわりに揺動可能な可動部と、前記基板に配置され、前記第1質量部と対向している第1固定電極と、前記基板に配置され、前記第2質量部と対向している第2固定電極と、前記基板に配置され、前記第2質量部と対向し、前記第2質量部との間に静電引力を生じさせる調整電極と、前記可動部の前記基板の側とは反対側に配置されている蓋体と、を含む。【選択図】図1A physical quantity sensor capable of reducing a drift of an output signal, an inertial measurement device provided with the physical quantity sensor, a mobile positioning device, a portable electronic device, an electronic device, and a mobile. A physical quantity sensor includes a substrate, a first mass part, and a second mass part having a mass larger than the first mass part, and between the first mass part and the second mass part in a plan view. A movable portion capable of swinging about a swinging axis located on the first substrate; a first fixed electrode disposed on the substrate facing the first mass; and disposed on the substrate; An opposing second fixed electrode, an adjusting electrode disposed on the substrate, facing the second mass, and generating an electrostatic attraction between the second mass and the substrate of the movable part And a lid disposed opposite to the side of the cover. [Selected figure] Figure 1
Description
本発明は、物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体に関するものである。 The present invention relates to a physical quantity sensor, an inertial measurement device, a mobile object positioning device, a portable electronic device, an electronic device, and a mobile object.
例えば、特許文献1に記載の加速度センサーは、揺動軸まわりにシーソー揺動可能な可動電極部と、可動電極部を介して対向して配置されている基板と、を有している。また、可動電極部は、揺動軸の一方側に位置する第1可動電極部と、他方側に位置する第2可動電極部と、を有している。また、第1、第2可動電極部は、揺動軸まわりの回転モーメントが互いに異なっている。また、前記基板には、第1可動電極部と対向して配置されている第1固定電極と、第2可動電極部と対向して配置されている第2固定電極と、が設けられている。
For example, the acceleration sensor described in
このような構成の加速度センサーでは、加速度が加わると、その向きおよび大きさに基づいて可動電極部が揺動軸まわりにシーソー揺動する。すると、第1可動電極部と第1固定電極との間の静電容量および第2可動電極部と第2固定電極との間の静電容量がそれぞれ変化する。そのため、これら静電容量の変化に基づいて、加わった加速度を検出することができる。 In the acceleration sensor having such a configuration, when acceleration is applied, the movable electrode portion seesaws rocking around the rocking axis based on the direction and the size. Then, the capacitance between the first movable electrode portion and the first fixed electrode and the capacitance between the second movable electrode portion and the second fixed electrode change. Therefore, the applied acceleration can be detected based on the change in capacitance.
しかしながら、このような構成では、前記基板の一方の側と可動電極部との間に生じる静電引力に起因して可動電極部に働く第1トルクと、前記基板の他方の側と可動電極部との間に生じる静電引力に起因して可動電極部に働く第2トルク(第1トルクとは逆向きのトルク)と、のバランスが取られていないと、第1、第2トルクの差に起因して可動電極部がシーソー揺動してしまい、出力信号にドリフト(ゼロ点バイアス出力の変動)が生じてしまうという問題があった。 However, in such a configuration, the first torque acting on the movable electrode portion due to the electrostatic attractive force generated between the one side of the substrate and the movable electrode portion, the other side of the substrate and the movable electrode portion And the second torque (a torque in the direction opposite to the first torque) acting on the movable electrode portion due to the electrostatic attraction generated between the first and second torques. As a result, the movable electrode portion is rocked by the seesaw, causing a drift (variation in zero point bias output) to occur in the output signal.
本発明の目的は、出力信号のドリフトを低減することのできる物理量センサー、この物理量センサーを備えた慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a physical quantity sensor capable of reducing the drift of an output signal, an inertial measurement device provided with the physical quantity sensor, a mobile positioning device, a portable electronic device, an electronic device and a mobile. .
このような目的は、下記の本発明により達成される。 Such an object is achieved by the present invention described below.
本発明の物理量センサーは、基板と、
第1質量部、及び前記第1質量部よりも質量が大きい第2質量部を含み、平面視で前記第1質量部と前記第2質量部との間に位置する揺動軸まわりに揺動可能な可動部と、
前記基板に配置され、前記第1質量部と対向している第1固定電極と、
前記基板に配置され、前記第2質量部と対向している第2固定電極と、
前記基板に配置され、前記第2質量部と対向し、前記第2質量部との間に静電引力を生じさせる調整電極と、
前記可動部の前記基板の側とは反対側に配置されている蓋体と、
を含むことを特徴とする。
これにより、出力信号のドリフトを低減することのできる物理量センサーが得られる。
The physical quantity sensor of the present invention comprises a substrate,
A first mass portion and a second mass portion having a mass larger than the first mass portion, and swinging around a swing axis located between the first mass portion and the second mass portion in plan view Possible moving parts,
A first fixed electrode disposed on the substrate and facing the first mass portion;
A second fixed electrode disposed on the substrate and facing the second mass portion;
An adjustment electrode disposed on the substrate, facing the second mass, and generating an electrostatic attractive force with the second mass;
A lid disposed on the opposite side of the movable portion to the substrate side;
It is characterized by including.
This provides a physical quantity sensor capable of reducing the drift of the output signal.
本発明の物理量センサーでは、前記基板と可動部とが重なる方向からの平面視で、
前記第2質量部は、
前記揺動軸に対して前記第1質量部と線対称の関係にある第1の部分と、
前記第1の部分の前記揺動軸の側とは反対側に位置する第2の部分と、
を含み、
前記第2固定電極部は、前記第1の部分と対向して配置され、
前記調整電極は、前記第2の部分と対向して配置されていることが好ましい。
これにより、第1固定電極と第2固定電極とを揺動軸に対して対称的に配置することができるため、加速度の検出をより精度よく検出することができる。
In the physical quantity sensor of the present invention, in a plan view from the direction in which the substrate and the movable portion overlap,
The second mass part is
A first portion that is in line symmetry with the first mass portion with respect to the swing axis;
A second portion located on the opposite side to the swing shaft side of the first portion;
Including
The second fixed electrode portion is disposed to face the first portion,
It is preferable that the adjustment electrode is disposed to face the second portion.
Thereby, since the first fixed electrode and the second fixed electrode can be arranged symmetrically with respect to the swing axis, it is possible to detect the acceleration more accurately.
本発明の物理量センサーでは、前記第2の部分と前記蓋体との間に生じる静電引力に起因した前記揺動軸まわりのトルクをT1、
前記第2の部分と前記調整電極との間に生じる静電引力に起因した前記揺動軸まわりのトルクをT2としたとき、
0<T2<2×T1
を満足することが好ましい。
これにより、従来のようにトルクT2が発生しない構成と比較して、可動部の自然状態での不本意な揺動を抑制することができる。
In the physical quantity sensor of the present invention, the torque about the swinging axis due to the electrostatic attractive force generated between the second portion and the lid is T1,
Assuming that the torque about the swinging axis resulting from the electrostatic attraction generated between the second portion and the adjustment electrode is T2,
0 <T2 <2 × T1
It is preferable to satisfy
As a result, compared to the conventional configuration in which the torque T2 is not generated, it is possible to suppress the unintentional swinging of the movable portion in the natural state.
本発明の物理量センサーでは、
0.5T1<T2<1.5×T1
を満足することが好ましい。
これにより、可動部の自然状態での不本意な揺動を効果的に抑制することができる。
In the physical quantity sensor of the present invention,
0.5T1 <T2 <1.5 × T1
It is preferable to satisfy
Thereby, the unintentional swinging in the natural state of the movable portion can be effectively suppressed.
本発明の物理量センサーでは、
0.7T1<T2<1.3×T1
を満足することが好ましい。
これにより、可動部の自然状態での不本意な揺動をより効果的に抑制することができる。
In the physical quantity sensor of the present invention,
0.7T1 <T2 <1.3 × T1
It is preferable to satisfy
Thereby, it is possible to more effectively suppress the unintentional swinging of the movable portion in the natural state.
本発明の物理量センサーでは、
0.9T1<T2<1.1×T1
を満足することが好ましい。
これにより、可動部の自然状態での不本意な揺動をさらに効果的に抑制することができる。
In the physical quantity sensor of the present invention,
0.9T1 <T2 <1.1 × T1
It is preferable to satisfy
This makes it possible to more effectively suppress the unintentional swinging of the movable portion in the natural state.
本発明の物理量センサーでは、
T1=T2
を満足することが好ましい。
これにより、より効果的に、可動部の自然状態での不本意な揺動を抑制することができる。
In the physical quantity sensor of the present invention,
T1 = T2
It is preferable to satisfy
As a result, it is possible to more effectively suppress unintentional swinging in the natural state of the movable portion.
本発明の物理量センサーでは、前記第2の部分と前記蓋体との離間距離をd1、
前記第2の部分と前記調整電極との離間距離をd2としたとき、
1/3<d1/d2<3
を満足していることが好ましい。
これにより、d1、d2の一方が小さくなり過ぎてしまうことが抑制され、可動部がシーソー揺動の際に基板または蓋体と接触してしまうことを抑制することができる。また、d1、d2の他方が大きくなり過ぎてしまうことが抑制され、物理量センサーの高さ方向への過度な大型化を抑制することができる。
In the physical quantity sensor of the present invention, the distance between the second portion and the lid is d1,
When a separation distance between the second portion and the adjustment electrode is d2,
1/3 <d1 / d2 <3
It is preferable to satisfy
As a result, it is possible to suppress that one of d1 and d2 becomes too small, and it is possible to suppress the contact of the movable portion with the substrate or the lid during the seesaw rocking. Moreover, it is suppressed that the other of d1 and d2 becomes large too much, and it can suppress the excessive enlargement to the height direction of a physical quantity sensor.
本発明の物理量センサーでは、
1/2<d1/d2<2
を満足していることが好ましい。
これにより、効果的に、可動部がシーソー揺動の際に基板または蓋体と接触してしまうことを抑制することができる。また、物理量センサーの高さ方向への過度な大型化を効果的に抑制することができる。
In the physical quantity sensor of the present invention,
1/2 <d1 / d2 <2
It is preferable to satisfy
As a result, it is possible to effectively suppress contact of the movable portion with the substrate or the lid during the seesaw rocking. Moreover, the excessive enlargement to the height direction of a physical quantity sensor can be suppressed effectively.
本発明の物理量センサーでは、
d1=d2
を満足していることが好ましい。
これにより、T1=T2の関係を満足させ易くなる。
In the physical quantity sensor of the present invention,
d1 = d2
It is preferable to satisfy
This makes it easy to satisfy the relationship of T1 = T2.
本発明の物理量センサーでは、前記平面視で、
前記第2の部分の面積をS1、
前記第2の部分と前記調整電極とが重なる領域の面積をS2としたとき、
S1=S2
を満足していることが好ましい。
これにより、T1=T2の関係を満足させ易くなる。
In the physical quantity sensor of the present invention, in the plan view,
The area of the second portion is S1,
When an area of a region where the second portion and the adjustment electrode overlap is S2,
S1 = S2
It is preferable to satisfy
This makes it easy to satisfy the relationship of T1 = T2.
本発明の物理量センサーでは、前記第2の部分と前記調整電極との離間距離をd2、
前記第1の部分と前記第2固定電極との離間距離および前記第1質量部と前記第1固定電極との離間距離をd3としたとき、
d2>d3
を満足していることが好ましい。
これにより、基板と可動部との接触を抑制しつつ、第1質量部と第1固定電極との間に形成される静電容量および第2質量部と第2固定電極との間に形成される静電容量をそれぞれ大きくすることができる。そのため、加速度をより精度よく検出することができると共に、加速度をより広い範囲で検出することができる。
In the physical quantity sensor of the present invention, the distance between the second portion and the adjustment electrode is d2,
When a separation distance between the first portion and the second fixed electrode and a separation distance between the first mass portion and the first fixed electrode are d3
d2> d3
It is preferable to satisfy
Thus, the electrostatic capacitance formed between the first mass portion and the first fixed electrode and the second mass portion formed between the second fixed electrode and the second fixed electrode while suppressing the contact between the substrate and the movable portion. Capacitance can be increased. Therefore, while being able to detect acceleration more accurately, acceleration can be detected in a wider range.
本発明の物理量センサーでは、前記調整電極は、グランドに接続されていることが好ましい。
これにより、調整電極の電源を設ける必要がないため、装置構成が簡単なものとなる。
In the physical quantity sensor of the present invention, preferably, the adjustment electrode is connected to a ground.
As a result, there is no need to provide a power supply for the adjustment electrode, and the apparatus configuration is simplified.
本発明の物理量センサーでは、前記蓋体は、グランドに接続されていることが好ましい。
これにより、蓋体によって外乱が遮断され、加速度をより精度よく検出することができる。
In the physical quantity sensor of the present invention, the lid is preferably connected to a ground.
As a result, disturbance is blocked by the lid, and acceleration can be detected more accurately.
本発明の慣性計測装置は、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーの駆動を制御する制御回路と、
を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測装置が得られる。
An inertial measurement device of the present invention is a physical quantity sensor of the present invention,
A control circuit that controls driving of the physical quantity sensor;
It is characterized by including.
Thereby, the effect of the physical quantity sensor of the present invention can be obtained, and a highly reliable inertial measurement device can be obtained.
本発明の移動体測位装置は、本発明の慣性計測装置と、
測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信する受信部と、
受信した前記衛星信号に基づいて、前記受信部の位置情報を取得する取得部と、
前記慣性計測装置から出力された慣性データに基づいて、移動体の姿勢を演算する演算部と、
算出された前記姿勢に基づいて前記位置情報を補正することにより、前記移動体の位置を算出する算出部と、
を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の慣性計測装置の効果を享受でき、信頼性の高い移動体測位装置が得られる。
A mobile positioning device according to the present invention comprises the inertial measurement device according to the present invention;
A receiver for receiving a satellite signal on which position information is superimposed from a positioning satellite;
An acquisition unit that acquires position information of the reception unit based on the received satellite signal;
An arithmetic unit that calculates the attitude of the moving object based on the inertial data output from the inertial measurement device;
Calculating the position of the moving body by correcting the position information based on the calculated attitude;
It is characterized by including.
Thereby, the effect of the inertial measurement device of the present invention can be enjoyed, and a highly reliable mobile positioning device can be obtained.
本発明の携帯型電子機器は、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーが収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、
を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測装置が得られる。
A portable electronic device of the present invention is the physical quantity sensor of the present invention,
A case containing the physical quantity sensor;
A processing unit housed in the case and processing output data from the physical quantity sensor;
A display unit housed in the case;
A translucent cover closing the opening of the case;
It is characterized by including.
Thereby, the effect of the physical quantity sensor of the present invention can be obtained, and a highly reliable inertial measurement device can be obtained.
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーと、
制御回路と、
補正回路と、
を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。
An electronic device of the present invention includes the physical quantity sensor of the present invention,
Control circuit,
A correction circuit,
It is characterized by including.
Thereby, the effect of the physical quantity sensor of the present invention can be obtained, and a highly reliable electronic device can be obtained.
本発明の移動体は、本発明の物理量センサーと、
姿勢制御部と、
を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。
A mobile according to the present invention is a physical quantity sensor according to the present invention,
A posture control unit,
It is characterized by including.
Thereby, the effect of the physical quantity sensor of the present invention can be enjoyed, and a highly reliable mobile object can be obtained.
以下、本発明の物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a physical quantity sensor, an inertial measurement device, a mobile positioning device, a portable electronic device, an electronic device and a mobile according to the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the attached drawings.
<第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
First Embodiment
First, the physical quantity sensor according to the first embodiment of the present invention will be described.
図1は、本発明の第1実施形態に係る物理量センサーの平面図である。図2は、図1中のA−A線断面図である。図3は、図1に示す物理量センサーの電極を示す平面図である。図4は、図1中のB−B線断面図である。図5は、図1に示す物理量センサーが有する素子部の斜視図である。図6は、駆動電圧を示すグラフである。図7および図8は、それぞれ、図1に示す物理量センサーの作動を説明する断面図である。図9および図10は、それぞれ、図1に示す物理量センサーが有する調整電極の機能を説明する断面図である。 FIG. 1 is a plan view of a physical quantity sensor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 3 is a plan view showing an electrode of the physical quantity sensor shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. FIG. 5 is a perspective view of an element portion of the physical quantity sensor shown in FIG. FIG. 6 is a graph showing the drive voltage. 7 and 8 are cross-sectional views for explaining the operation of the physical quantity sensor shown in FIG. 9 and 10 are cross-sectional views for explaining the function of the adjustment electrode of the physical quantity sensor shown in FIG.
なお、以下では、説明の便宜上、図1中の紙面手前側および図2中の上側を「上」、図1中の紙面奥側および図2中の下側を「下」とも言う。また、各図には、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸が図示されている。 In the following, for convenience of explanation, the front side of the paper surface in FIG. 1 and the upper side in FIG. 2 are also referred to as “upper”, and the back side in FIG. 1 and the lower side in FIG. Further, in each drawing, an X axis, a Y axis and a Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other.
図1に示す物理量センサー1は、Z軸方向(鉛直方向)の加速度Azを測定することのできる加速度センサーである。このような物理量センサー1は、基板2と、基板2上に配置された素子部3と、素子部3を覆うように基板2に接合された蓋体4と、を有している。以下、これら各部について、順に詳細に説明する。
The
(基板)
図1に示すように、基板2は、矩形の平面視形状を有する板状をなしている。また、基板2は、上面側に開放する凹部21を有している。また、Z軸方向からの平面視で、凹部21は、素子部3を内側に内包するように、素子部3よりも大きく形成されている。このような凹部21は、素子部3と基板2との接触を防止(抑制)するための逃げ部として機能する。
(substrate)
As shown in FIG. 1, the
また、図2に示すように、基板2は、凹部21の底面に設けられた突起状のマウント部22を有している。そして、このマウント部22に素子部3が接合されている。これにより、素子部3を、凹部21の底面と離間させた状態で基板2に固定することができる。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、図1に示すように、基板2は、上面側に開放する溝部25、26、27、28を有している。また、溝部25、26、27、28の一端部は、それぞれ、蓋体4の外側に位置し、他端部は、それぞれ、凹部21に接続されている。
Further, as shown in FIG. 1, the
このような基板2としては、例えば、アルカリ金属イオン(Na+等の可動イオン)を含むガラス材料(例えば、テンパックスガラス(登録商標)、パイレックスガラス(登録商標)のような硼珪酸ガラス)で構成されたガラス基板を用いることができる。これにより、例えば、蓋体4の構成材料によっては、基板2と蓋体4とを陽極接合により接合することができ、これらを強固に接合することができる。また、光透過性を有する基板2が得られるため、物理量センサー1の外側から、基板2を介して素子部3の状態(例えば、素子部3が凹部21の底面に貼り付いてしまう現象である「スティッキング」の有無)を視認することができる。
Such a
ただし、基板2としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板やセラミックス基板を用いてもよい。なお、基板2としてシリコン基板を用いる場合は、短絡を防止する観点から、高抵抗のシリコン基板を用いるか、表面に熱酸化等によってシリコン酸化膜(絶縁性酸化物)を形成したシリコン基板を用いることが好ましい。
However, the
また、図1および図2に示すように、凹部21の底面には、電極8として、第1固定電極81、第2固定電極82および調整電極83が互いに離間して配置されている。なお、これら第1固定電極81、第2固定電極82および調整電極83については、後に詳しく説明する。
Further, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the first fixed
また、図3に示すように、溝部25、26、27、28には配線75、76、77、78が設けられている。配線75は、凹部21の底面を通ってマウント部22まで引き回され、マウント部22上で素子部3と電気的に接続されている(図4参照)。また、配線76は、第1固定電極81と電気的に接続されている。また、配線77は、第2固定電極82と電気的に接続されている。また、配線78は、調整電極83と電気的に接続されている。また、これら配線75、76、77、78の一端部は、それぞれ、蓋体4の外側に露出しており、外部装置との電気的な接続を行う電極パッドPとなっている。
Further, as shown in FIG. 3, in the
電極8および各配線75、76、77、78の構成材料としては、それぞれ、特に限定されず、例えば、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、Ti(チタン)、タングステン(W)等の金属材料、これら金属材料を含む合金、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ZnO、IGZO等の酸化物系の透明導電性材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば2層以上の積層体として)用いることができる。
It does not specifically limit as a constituent material of
(蓋体)
図1に示すように、蓋体4は、矩形の平面視形状を有する板状をなしている。また、図2に示すように、蓋体4は、下面側に開放する凹部41を有している。蓋体4は、凹部41内に素子部3を収納するようにして、基板2の上面に接合されている。そして、蓋体4および基板2によって、素子部3を収納する内部空間Sが形成されている。なお、蓋体4の凹部41と重なる部分(凹部41によって薄くなっている部分)は、天井部48となっており、素子部3と対向している。また、天井部48の内面481は、素子部3と略平行である。このような蓋体4は、定電位となっており、本実施形態ではグランド(0V)に接続されている。これにより、外乱を遮断することができ、加速度Azの検出精度が向上する。
(Lid)
As shown in FIG. 1, the
また、図2に示すように、蓋体4は、内部空間Sの内外を連通する連通孔42を有している。この連通孔42を介して、内部空間Sを所望の雰囲気に置換することができる。また、連通孔42内には封止部材43が配置され、封止部材43によって連通孔42が気密封止されている。
Further, as shown in FIG. 2, the
封止部材43としては、連通孔42を封止できれば、特に限定されず、例えば、金(Au)/錫(Sn)系合金、金(Au)/ゲルマニウム(Ge)系合金、金(Au)/アルミニウム(Al)系合金等の各種合金、低融点ガラス等のガラス材料等を用いることができる。
The sealing
内部空間Sは、気密空間である。また、内部空間Sは、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されて、使用温度(−40℃〜80℃程度)で、ほぼ大気圧となっていることが好ましい。内部空間Sを大気圧とすることで、粘性抵抗が増してダンピング効果が発揮され、素子部3の揺動を速やかに収束させることができる。そのため、物理量センサー1の加速度Azの検出精度が向上する。
The internal space S is an airtight space. In addition, it is preferable that the internal space S be filled with an inert gas such as nitrogen, helium, argon or the like, and be at substantially atmospheric pressure at a use temperature (about -40 ° C to about 80 ° C). By setting the internal space S to the atmospheric pressure, the viscosity resistance is increased, the damping effect is exhibited, and the oscillation of the
このような蓋体4としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。ただし、蓋体4としては、特に限定されず、例えば、ガラス基板やセラミックス基板を用いてもよい。また、基板2と蓋体4との接合方法としては、特に限定されず、基板2や蓋体4の材料によって適宜選択すればよいが、例えば、陽極接合、プラズマ照射によって活性化させた接合面同士を接合させる活性化接合、ガラスフリット等の接合材による接合、基板2の上面および蓋体4の下面に成膜した金属膜同士を接合する拡散接合等が挙げられる。
For example, a silicon substrate can be used as such a
また、蓋体4の材料は、ガラス基板やセラミックス基板を用いてもよく、蓋体4の内側481が金属膜、等でコーティングされ、グランドに電気的に接続して蓋体4をGND電位にすることにより、内部空間Sを静電遮蔽することが好ましい。
Further, a glass substrate or a ceramic substrate may be used as the material of the
本実施形態では、図2に示すように、接合材の一例であるガラスフリット49(低融点ガラス)を介して基板2と蓋体4とが接合されている。基板2と蓋体4とを重ね合わせた状態では、溝部25、26、27、28を介して内部空間Sの内外が連通してしまうが、ガラスフリット49を用いることで、基板2と蓋体4とを接合すると共に、溝部25、26、27、28を封止することができる。そのため、より容易に、内部空間Sを気密封止することができる。なお、基板2と蓋体4とを陽極接合等(溝部25、26、27、28を封止できない接合方法)で接合した場合には、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)を用いたCVD法等で形成されたSiO2膜によって溝部25、26、27、28を塞ぐことができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
(素子部)
素子部3は、基板2の上方に設けられている。図1および図5に示すように、素子部3は、マウント部22に接合されている固定部31と、固定部31に対して変位可能な可動部としての可動電極部32と、固定部31と可動電極部32とを接続している一対の梁部33(33a、33b)と、を有している。そして、可動電極部32が、梁部33a、33bを揺動軸Jとして、梁部33a、33bを捩り変形させつつ、固定部31に対してシーソー揺動可能となっている。
(Element part)
The
このような素子部3は、例えば、リン(P)、ボロン(B)等の不純物がドープされたシリコン基板をパターニングすることで形成することができる。また、素子部3は、例えば、陽極接合によって基板2(マウント部22)に接合されている。ただし、素子部3の材料や、素子部3の基板2への接合方法は、特に限定されない。
Such an
可動電極部32は、X軸方向に延びる長手形状をなし、揺動軸Jに対して一方側の部分が第1質量部としての第1可動電極部321となっており、揺動軸Jに対して他方側の部分が第2質量部としての第2可動電極部322となっている。また、第2可動電極部322は、第1可動電極部321よりもX軸方向に長く、加速度Azが加わったときの回転モーメント(トルク)が第1可動電極部321よりも大きくなっている。この回転モーメントの差によって、加速度Azが加わると可動電極部32が揺動軸Jまわりにシーソー揺動する。
The
第2可動電極部322は、Z軸方向からの平面視で、揺動軸Jに対して第1可動電極部321と線対称の関係にある位置に配置されている第1の部分としての対称部分322Aと、揺動軸Jに対して第1可動電極部321と非対称に配置されている第2の部分としての非対称部分322Bと、を有している。つまり、第2の部分としての非対称部分322Bは、第1の部分としての対称部分322Aの揺動軸Jの側とは反対側の位置に配置されている。
The second
本実施形態では、第2可動電極部322の基端側(揺動軸Jに近い側)に第1の部分としての対称部分322Aが位置し、先端側(揺動軸Jから遠い側)に第2の部分としての非対称部分322Bが位置している。すなわち、非対称部分322Bは、対称部分322Aの先端からさらに揺動軸Jから遠ざかる方向に延長されて形成されている。このように、第2可動電極部322は、非対称部分322Bを有することで、加速度Azが加わったときの回転モーメント(トルク)が第1可動電極部321よりも大きくなっている。
In the present embodiment, the
図2に示すように、以上のような素子部3と対向して、第1固定電極81、第2固定電極82および調整電極83が設けられている。第1固定電極81は、第1可動電極部321と対向して配置されている。第2固定電極82は、第2可動電極部322の対称部分322Aと対向して配置されている。調整電極83は、第2可動電極部322の非対称部分322Bと対向して配置されている。なお、第1、第2固定電極81、82は、Z軸方向からの平面視で、揺動軸Jに対して対称的に設けられている。
As shown in FIG. 2, the first fixed
物理量センサー1の作動時には、例えば、可動電極部32に図6中の電圧Vd1が印加され、第1固定電極81および第2固定電極82に、それぞれ、図6中の電圧Vd2が印加される。電圧Vd1は、基準電位VDD/2を基準として、VDDとGND(0V)との間で電位が周期的に変化する電圧である。そのため、電圧Vd1は、時間平均するとVDD/2となる電圧である。一方、電圧Vd2は、電位がVDD/2(すなわち、電圧Vd1の基準電位)である固定電圧である。これにより、第1固定電極81と第1可動電極部321との間に静電容量C1が形成され、第2固定電極82と第2可動電極部322(対称部分322A)との間に静電容量C2が形成される。なお、VDD/2としては、特に限定されないが、例えば、0.5V以上5V以下程度とすることができる。
At the time of operation of the
図7に示すように、物理量センサー1にZ軸方向のマイナス側への加速度−Azが加わると、第1、第2可動電極部321、322の回転モーメントの異なりから、可動電極部32が揺動軸Jを中心にして反時計回りにシーソー揺動する。また、図8に示すように、物理量センサー1にZ軸方向のプラス側への加速度+Azが加わると、可動電極部32が揺動軸Jを中心にして時計回りにシーソー揺動する。
As shown in FIG. 7, when acceleration −Az to the negative side in the Z-axis direction is applied to the
このような可動電極部32のシーソー揺動によって、第1可動電極部321と第1固定電極81のギャップおよび第2可動電極部322と第2固定電極82のギャップがそれぞれ逆相で変化し、これに応じて静電容量C1、C2が逆相で変化する。そのため、静電容量C1、C2の変化に基づいて加速度Azを検出することができる。なお、第1固定電極81から得られる第1検出信号(静電容量C1に基づく検出信号)と、第2固定電極82から得られる第2検出信号(静電容量C2に基づく検出信号)と、を差動演算することで、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく加速度Azを検出することができる。
Due to such seesaw rocking of the
次に、調整電極83の機能について説明する。前述したように、可動電極部32には図6中の電圧Vd1が印加され、蓋体4はグランドに接続されている。そのため、可動電極部32と蓋体4とに電位差が生じ、これらの間に静電引力Fが作用する。図9に示すように、静電引力Fには、第1可動電極部321と蓋体4との間に発生する第1静電引力Faと、第2可動電極部322の対称部分322Aと蓋体4との間に発生する第2静電引力Fbと、第2可動電極部322の非対称部分322Bと蓋体4との間に発生する第3静電引力Fcと、が含まれている。
Next, the function of the
なお、前述したように、可動電極部32には図6中の電圧Vd1が印加され、第1、第2固定電極81、82には図6中の電圧Vd2が印加される。電圧Vd1は、時間平均するとVDD/2となる電圧であり、電圧Vd2は、電位がVDD/2の固定電圧である。
As described above, the voltage Vd1 in FIG. 6 is applied to the
前述したように、Z軸方向からの平面視で、第1可動電極部321と、第2可動電極部322の対称部分322Aと、が揺動軸Jに対して対称的に配置されている。また、第1可動電極部321と天井部48との離間距離と、対称部分322Aと天井部48との離間距離と、がほぼ等しい。そのため、第1静電引力Faに起因して可動電極部32に働くトルクTaと、第2静電引力Fbに起因して可動電極部32に働くトルクTbとがほぼ等しく、互いに相殺される。可動電極部32には、さらに第3静電引力Fcに起因したトルクTc(アンバランスなトルク)が働くため、可動電極部32は、加速度Azが加わっていない自然状態にも関わらず、図9に示すように傾斜(揺動)した状態となる。これにより、出力のドリフト(ゼロ点バイアス出力の変動)が生じ、加速度Azの検出特性が悪化する。
As described above, the first
そこで、物理量センサー1では、調整電極83を設け、調整電極83と非対称部分322Bとの間に第4静電引力Fdを発生させ、トルクTcの少なくとも一部をキャンセルするトルクTd(トルクTcと反対向きのトルク)を発生させることで、図10に示すように、可動電極部32の不本意な傾斜(揺動)を抑制している。すなわち、調整電極83は、自然状態での可動電極部32の姿勢を制御するための電極として機能する。
Therefore, in the
トルクTc、Tdは、0<Td<2×Tc(|Td−Tc|<Tc)の関係を満足している。これにより、トルクTdが発生しない構成と比較して、図9に示すような可動電極部32の不本意な傾斜を低減することができる。トルクTc、Tdは、0<Td<2×Tcであればよいが、その中でも、0.5Tc<Td<1.5×Tcであることが好ましく、0.7Tc<Td<1.3×Tcであることがより好ましく、0.9Tc<Td<1.1×Tcであることがさらに好ましく、Tc=Tdであることが特に好ましい。これにより、トルクTc、Tdのバランスが向上し、上述した効果がより顕著なものとなる。なお、トルクTc、Tdは、例えば、次のようにして算出することができる。
The torques Tc and Td satisfy the relationship of 0 <Td <2 × Tc (| Td−Tc | <Tc). Thereby, compared with the structure which torque Td does not generate | occur | produce, the unwilling inclination of the
第3静電引力Fcは、非対称部分322Bの面積(平面視での面積)をS1とし、非対称部分322Bと天井部48との離間距離をd1とし、非対称部分322Bと天井部48との電位差をV1としたとき、下記の式(1)となる。なお、式(1)中のεは、内部空間S内の気体の誘電率である。さらに、第3静電引力Fcにより可動電極部32に発生するトルクTcは、揺動軸Jから非対称部分322Bまでの距離をL1としたとき、下記の式(2)となる。なお、距離L1は、非対称部分322Bの中心までの距離(すなわち平均距離)とすることができる。
The third electrostatic attractive force Fc is such that the area (area in plan view) of the
第4静電引力Fdは、非対称部分322Bと調整電極83とが対向している部分の面積をS2とし、非対称部分322Bと調整電極83との離間距離をd2とし、非対称部分322Bと調整電極83との電位差をV2としたとき、下記の式(3)となる。なお、式(3)中のεは、内部空間S内の気体の誘電率である。また、第4静電引力Fdにより可動電極部32に発生するトルクTdは、揺動軸Jから第4静電引力Fdが加わる位置までの距離をL2としたとき、下記の式(4)となる。なお、距離L2は、前記対向している部分の中心までの距離(すなわち平均距離)とすることができる。
In the fourth electrostatic attractive force Fd, the area of the portion where the
なお、誘電率εは、真空の誘電率ε0(=8.854187817×10−12[F/m])と比誘電率εrとの積で表される。1気圧における比誘電率εrの具体例として幾つか例示すれば、空気では1.000536、窒素では1.000574、アルゴンでは1.000517、水素では1.000272、ヘリウムでは1.000070、二酸化炭素では1.002900である(参考:理科年表平成17年)。 The dielectric constant ε is represented by the product of the vacuum dielectric constant ε0 (= 8.854187817 × 10 −12 [F / m]) and the relative dielectric constant εr. As a specific example of the relative dielectric constant に お け る r at 1 atmospheric pressure, 1.000536 for air, 1.000574 for nitrogen, 1.000517 for hydrogen, 1.000272 for helium, 1.000070 for helium, and some examples for air pressure It is 1.002900 (Reference: Science chronology 2005).
図1に示すように、本実施形態では、調整電極83が非対称部分322Bの全域と対向しているため、S1=S2およびL1=L2の関係を満足している。このように、トルクTc、Tdに影響を与えるパラメータのうちの少なくとも1つを等しくすることで、Tc=Tdの関係を満足させ易くなる。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the
d1とd2の関係としては、1/3<d1/d2<3であることが好ましく、1/2<d1/d2<2であることがより好ましい。これにより、d1、d2の一方が小さくなり過ぎてしまうことが抑制され、可動電極部32がシーソー揺動の際に基板2または蓋体4と接触してしまうことを抑制することができる。また、d1、d2の他方が大きくなり過ぎてしまうことが抑制され、物理量センサー1の高さ方向(Z軸方向)への過度な大型化を抑制することができる。
The relationship between d1 and d2 is preferably 1/3 <d1 / d2 <3 and more preferably 1/2 <d1 / d2 <2. As a result, it is possible to suppress that one of d1 and d2 becomes too small, and it is possible to suppress the contact of the
特に、本実施形態では、d1=d2の関係を満足している。そのため、上述した効果がより顕著なものとなる。また、S1=S2、L1=L2およびd1=d2となるため、V1=V2とするだけで、容易にTc=Tdの関係を満足することができる。前述したように、可動電極部32は、時間平均でVDD/2の電位であり、蓋体4は、グランド(0V)に接続されている。そのため、V1は、VDD/2である。したがって、調整電極83をグランドに接続するか、または、調整電極83に電圧VDDを印加することで、V1=V2となり、Tc=Tdの関係を満足することができる。なお、調整電極83をグランドに接続することで、調整電極83用の電源を設ける必要がないため、装置構成が簡単なものとなる。
In particular, in the present embodiment, the relationship of d1 = d2 is satisfied. Therefore, the above-mentioned effect becomes more remarkable. Further, since S1 = S2, L1 = L2 and d1 = d2, the relationship of Tc = Td can be easily satisfied simply by setting V1 = V2. As described above, the
物理量センサー1では、電圧VDDが変動してもトルクTc、Tdの関係は変化しないため、レシオメトリック特性を発揮することができる。レシオメトリック特性とは、ゼロ点バイアス出力が電圧VDDに比例する特性を言う。
In the
なお、S1、S2の関係、L1、L2の関係、d1、d2の関係およびV1、V2の関係としては、上記の関係に限定されず、0<Td<2Tcの関係を満足する限り、如何なる関係であってもよい。 The relationship between S1 and S2, the relationship between L1 and L2, the relationship between d1 and d2, and the relationship between V1 and V2 is not limited to the above relationship, and any relationship as long as 0 <Td <2Tc is satisfied. It may be
以上、物理量センサー1について説明した。このような物理量センサー1は、前述したように、基板2と、第1可動電極部321(第1質量部)および第1可動電部321よりも質量が大きい第2可動電極部322(第2質量部)を含み、平面視で第1可動電極部321と第2可動電極部322との間に位置する揺動軸Jまわりに揺動可能な可動電極部32(可動部)と、基板2に配置され、第1可動電極部321と対向している第1固定電極81と、基板2に配置され、第2可動電極部322と対向している第2固定電極82と、基板2に配置され、第2可動電極部322と対向し、第2可動電極部322との間に静電引力を生じさせる調整電極83と、可動電極部32の基板2の側とは反対側に配置されている蓋体4と、を含んでいる。このように、第2可動電極部322と調整電極83との間に静電引力を生じさせることで、可動電極部32の自然状態での姿勢を制御(不本意な揺動を抑制)することができる。そのため、出力信号のドリフト(ゼロ点バイアス出力の変動)が低減され、加速度Azの検出特性が向上する。
The
また、前述したように、物理量センサー1では、基板2と可動電極部32とが重なる方向からの平面視で、第2可動電極部322は、揺動軸Jに対して第1可動電極部321と線対称の関係にある対称部分322A(第1の部分)と、対称部分322Aの揺動軸Jの側とは反対側に位置する非対称部分322B(第2の部分)と、を含んでいる。そして、第2固定電極部82は、対称部分322Aと対向して配置され、調整電極83は、非対称部分322Bと対向して配置されている。これにより、第1固定電極81と第2固定電極82とを揺動軸Jに対して対称的に配置することができるため、加速度Azの検出をより精度よく検出することができる。
Further, as described above, in the
また、前述したように、物理量センサー1では、非対称部分322Bと蓋体4との間に生じる第3静電引力Fcに起因した揺動軸JまわりのトルクをTc(T1)、非対称部分322Bと調整電極83との間に生じる第4静電引力Fdに起因した揺動軸JまわりのトルクをTd(T2)としたとき、0<Td<2×Tcを満足している。これにより、従来のようにトルクTdが発生しない構成と比較して、可動電極部32の自然状態での不本意な揺動を抑制することができる。なお、0.5Tc<Td<1.5×Tcを満足することが好ましく、0.7Tc<Td<1.3×Tcを満足することがより好ましく、0.9Tc<Td<1.1×Tcを満足することがさらに好ましく、Tc=Tdを満足することが特に好ましい。これにより、上述した効果がより顕著なものとなる。
Further, as described above, in the
また、前述したように、物理量センサー1では、非対称部分322Bと天井部48との離間距離をd1、非対称部分322Bと調整電極83との離間距離をd2としたとき、1/3<d1/d2<3を満足していることが好ましい。これにより、d1、d2の一方が小さくなり過ぎてしまうことが抑制され、可動電極部32がシーソー揺動の際に基板2または蓋体4と接触してしまうことを抑制することができる。また、d1、d2の他方が大きくなり過ぎてしまうことが抑制され、物理量センサー1の高さ方向(Z軸方向)への過度な大型化を抑制することができる。なお、1/2<d1/d2<2を満足していることが好ましい。これにより、上述した効果が顕著なものとなる。特に、本実施形態では、d1=d2を満足している。これにより、上述した効果がより顕著なものとなると共に、Tc=Tdの関係を満足させ易くなる。
Further, as described above, in the
また、前述したように、物理量センサー1では、平面視で、非対称部分322Bの面積をS1、非対称部分322Bと調整電極83とが重なる領域の面積をS2としたとき、S1=S2を満足している。これにより、Tc=Tdの関係を満足させ易くなる。
Further, as described above, in the
また、前述したように、物理量センサー1では、調整電極83は、グランドに接続されている。これにより、調整電極83の電源を設ける必要がないため、装置構成が簡単なものとなる。
Further, as described above, in the
また、前述したように、物理量センサー1では、蓋体4は、グランドに接続されている。これにより、蓋体4によって外乱が遮断され、加速度Azをより精度よく検出することができる。
Further, as described above, in the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
Second Embodiment
Next, a physical quantity sensor according to a second embodiment of the present invention will be described.
図11は、本発明の第2実施形態に係る物理量センサーの断面図である。 FIG. 11 is a cross-sectional view of a physical quantity sensor according to a second embodiment of the present invention.
本実施形態にかかる物理量センサーでは、主に、基板の形状が異なっていること以外は、前述した第1実施形態にかかる物理量センサーと同様である。 The physical quantity sensor according to the present embodiment is the same as the physical quantity sensor according to the first embodiment described above, except that the shape of the substrate is mainly different.
なお、以下の説明では、第2実施形態の物理量センサーに関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図11では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。 In the following description, the physical quantity sensor according to the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment described above, and the description of the same matters will be omitted. Further, in FIG. 11, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.
図11に示すように、基板2の凹部21は、基板2の上面に開口する第1凹部21Aと、第1凹部21Aの底面に開口する第2凹部21Bと、を有している。第2凹部21Bは、Z軸方向からの平面視で、非対称部分322B(第2可動電極部322の先端部)と重なるように配置されている。
As shown in FIG. 11, the
そして、第1凹部21Aの底面に第1、第2固定電極81、82が配置され、第2凹部21Bの底面に調整電極83が配置されている。そのため、非対称部分322Bと調整電極83との離間距離をd2、対称部分322Aと第2固定電極82との離間距離および第1可動電極部321と第1固定電極81との離間距離をd3としたとき、d2>d3を満足している。このような構成とすることで、基板2と可動電極部32との接触を抑制しつつ、第1可動電極部321と第1固定電極81との間に形成される静電容量および第2可動電極部322と第2固定電極82との間に形成される静電容量をそれぞれ大きくすることができる。そのため、加速度Azをより精度よく検出することができると共に、加速度Azをより広い範囲で検出することができる。
The first and second
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。 Also by such a second embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above can be exhibited.
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
Third Embodiment
Next, a physical quantity sensor according to a third embodiment of the present invention will be described.
図12は、本発明の第3実施形態に係る物理量センサーの平面図である。 FIG. 12 is a plan view of a physical quantity sensor according to a third embodiment of the present invention.
本実施形態にかかる物理量センサーでは、主に、素子部およびダミー電極の形状が異なっていること以外は、前述した第1実施形態にかかる物理量センサーと同様である。 The physical quantity sensor according to the present embodiment is the same as the physical quantity sensor according to the first embodiment described above, except that the shapes of the element portion and the dummy electrode are mainly different.
図12に示すように、本実施形態の物理量センサー1は、電極8として、第1固定電極81、第2固定電極82および調整電極83に加えて、ダミー電極84を有している。ダミー電極84は、第2固定電極82と調整電極83との間に配置されており、非対称部分322Bと対向している。また、ダミー電極84には電圧Vd1が印加され、ダミー電極84と可動電極部32とが同電位となっている。
As shown in FIG. 12, the
このような構成では、S1≠S2、L1≠L2、d1=d2およびV1=V2となっているため、S1・L1=S2・L2となるように、S1、S2、L1、L2を設計することで、Tc=Tdの関係を満足することができる。 In such a configuration, S1 ≠ S2, L1 ≠ L2, d1 = d2 and V1 = V2, so design S1, S2, L1, L2 so that S1 · L1 = S2 · L2 Then, the relationship of Tc = Td can be satisfied.
このような第3実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。 Also by such a third embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above can be exhibited.
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る慣性計測装置について説明する。
Fourth Embodiment
Next, an inertial measurement device according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
図13は、本発明の第4実施形態に係る慣性計測装置の分解斜視図である。図14は、図13に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。 FIG. 13 is an exploded perspective view of an inertial measurement device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 14 is a perspective view of a substrate of the inertial measurement device shown in FIG.
図13に示すセンサーユニット2000は、自動車や、ロボットなどの運動体(被装着装置)の姿勢や、挙動(慣性運動量)を検出する慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)である。センサーユニット2000は、3軸の加速度センサーと、3軸の角速度センサーと、を備えた、いわゆる6軸モーションセンサーとして機能する。
A
センサーユニット2000は、平面形状が略正方形の直方体である。また、正方形の対角線方向に位置する2ヶ所の頂点近傍に、固定部としてのネジ穴2110が形成されている。この2ヶ所のネジ穴2110に2本のネジを通して、自動車などの被装着体の被装着面にセンサーユニット2000を固定することができる。なお、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンや、デジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。
The
センサーユニット2000は、アウターケース2100と、接合部材2200と、センサーモジュール2300と、を有し、アウターケース2100の内部に、接合部材2200を介在させて、センサーモジュール2300を挿入した構成となっている。また、センサーモジュール2300は、インナーケース2310と、基板2320と、を有している。
The
アウターケース2100の外形は、前述したセンサーユニット2000の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する2ヶ所の頂点近傍にそれぞれネジ穴2110が形成されている。また、アウターケース2100は、箱状であり、その内部にセンサーモジュール2300が収納されている。
The outer shape of the
インナーケース2310は、基板2320を支持する部材であり、アウターケース2100の内部に収まる形状となっている。また、インナーケース2310には、基板2320との接触を防止するための凹部2311や後述するコネクター2330を露出させるための開口2312が形成されている。このようなインナーケース2310は、接合部材2200(例えば、接着剤を含浸させたパッキン)を介してアウターケース2100に接合されている。また、インナーケース2310の下面には接着剤を介して基板2320が接合されている。
The
図14に示すように、基板2320の上面には、コネクター2330、Z軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340z、X軸、Y軸およびZ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサー2350などが実装されている。また、基板2320の側面には、X軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340xおよびY軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340yが実装されている。なお、角速度センサー2340z、2340x、2340yとしては、特に限定されず、例えば、コリオリの力を利用した振動ジャイロセンサーを用いることができる。また、加速度センサー2350としては、特に限定されず、例えば、静電容量型の加速度センサーを用いることができ、特に、Z軸方向の加速度を検出するものとして、前述した第1から第3実施形態のいずれかの構成を用いることができる。
As shown in FIG. 14, on the upper surface of the
また、基板2320の下面には、制御IC2360が実装されている。制御IC2360は、MCU(Micro Controller Unit)であり、不揮発性メモリーを含む記憶部や、A/Dコンバーターなどを内蔵しており、センサーユニット2000の各部を制御する。記憶部には、加速度、および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。なお、基板2320には、その他にも複数の電子部品が実装されている。
Further, a
以上、センサーユニット2000(慣性計測装置)について説明した。このようなセンサーユニット2000は、物理量センサーとしての角速度センサー2340z、2340x、2340yおよび加速度センサー2350と、これら各センサー2340z、2340x、2340y、2350の駆動を制御する制御IC2360(制御回路)と、を含んでいる。これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高いセンサーユニット2000が得られる。
The sensor unit 2000 (inertial measurement device) has been described above. Such a
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係る移動体測位装置について説明する。
Fifth Embodiment
Next, a mobile positioning device according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
図15は、本発明の第5実施形態に係る移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。図16は、図15に示す移動体測位装置の作用を示す図である。 FIG. 15 is a block diagram showing an entire system of a mobile positioning device according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 16 is a diagram showing an operation of the mobile positioning device shown in FIG.
図15に示す移動体測位装置3000は、移動体に装着して用い、当該移動体の測位を行うための装置である。移動体としては、特に限定されず、自転車、自動車(四輪自動車およびバイクを含む)、電車、飛行機、船等のいずれでもよいが、本実施形態では四輪自動車として説明する。移動体測位装置3000は、慣性計測装置3100(IMU)と、演算処理部3200と、GPS受信部3300と、受信アンテナ3400と、位置情報取得部3500と、位置合成部3600と、処理部3700と、通信部3800と、表示部3900と、を有している。なお、慣性計測装置3100としては、例えば、前述した第4実施形態のセンサーユニット2000を用いることができる。
A mobile
また、慣性計測装置3100は、3軸の加速度センサー3110と、3軸の角速度センサー3120と、を有している。演算処理部3200は、加速度センサー3110からの加速度データおよび角速度センサー3120からの角速度データを受け、これらデータに対して慣性航法演算処理を行い、慣性航法測位データ(移動体の加速度および姿勢を含むデータ)を出力する。
Further, the
また、GPS受信部3300は、受信アンテナ3400を介してGPS衛星からの信号(GPS搬送波。位置情報が重畳された衛星信号)を受信する。また、位置情報取得部3500は、GPS受信部3300が受信した信号に基づいて、移動体測位装置3000(移動体)の位置(緯度、経度、高度)、速度、方位を表すGPS測位データを出力する。このGPS測位データには、受信状態や受信時刻等を示すステータスデータも含まれている。
Also, the
位置合成部3600は、演算処理部3200から出力された慣性航法測位データおよび位置情報取得部3500から出力されたGPS測位データに基づいて、移動体の位置、具体的には移動体が地面のどの位置を走行しているかを算出する。例えば、GPS測位データに含まれている移動体の位置が同じであっても、図16に示すように、地面の傾斜等の影響によって移動体の姿勢が異なっていれば、地面の異なる位置を移動体が走行していることになる。そのため、GPS測位データだけでは移動体の正確な位置を算出することができない。そこで、位置合成部3600は、慣性航法測位データ(特に、移動体の姿勢に関するデータ)を用いて、移動体が地面のどの位置を走行しているのかを算出する。なお、当該判定は、三角関数(鉛直方向に対する傾きθ)を用いた演算によって比較的簡単に行うことができる。
The
位置合成部3600から出力された位置データは、処理部3700によって所定の処理が行われ、測位結果として、表示部3900に表示されるようになっている。また、位置データは、通信部3800によって外部装置に送信されるようになっていてもよい。
The position data output from the
以上、移動体測位装置3000について説明した。このような移動体測位装置3000は、前述したように、慣性計測装置3100と、測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信するGPS受信部3300(受信部)と、受信した衛星信号に基づいて、GPS受信部3300の位置情報を取得する位置情報取得部3500(取得部)と、慣性計測装置3100から出力された慣性航法測位データ(慣性データ)に基づいて、移動体の姿勢を演算する演算処理部3200(演算部)と、算出された姿勢に基づいて位置情報を補正することにより、移動体の位置を算出する位置合成部3600(算出部)と、を含んでいる。これにより、本発明の慣性計測装置の効果を享受でき、信頼性の高い移動体測位装置3000が得られる。
The
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態に係る電子機器について説明する。
Sixth Embodiment
Next, an electronic device according to a sixth embodiment of the present invention will be described.
図17は、本発明の第6実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 FIG. 17 is a perspective view showing an electronic device according to a sixth embodiment of the present invention.
図17に示すモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューター1100は、本発明の電子機器を適用したものである。この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1108を備えた表示ユニット1106と、により構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
The mobile (or notebook)
このようなパーソナルコンピューター1100には、物理量センサー1と、物理量センサー1の駆動を制御する制御回路1110と、物理量センサー1により検出された物理量を、例えば環境温度に基づいて補正する補正回路1120と、が内蔵されている。なお、物理量センサー1としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。
Such a
このようなパーソナルコンピューター1100(電子機器)は、物理量センサー1と、制御回路1110と、補正回路1120と、を有している。そのため、前述した物理量センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
Such a personal computer 1100 (electronic device) includes the
<第7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態に係る電子機器について説明する。
Seventh Embodiment
Next, an electronic device according to a seventh embodiment of the present invention will be described.
図18は、本発明の第7実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 FIG. 18 is a perspective view showing an electronic device according to a seventh embodiment of the present invention.
図18に示す携帯電話機1200(PHSも含む)は、本発明の電子機器を適用したものである。この図において、携帯電話機1200は、アンテナ(図示せず)、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1208が配置されている。
A mobile phone 1200 (including a PHS) shown in FIG. 18 is an application of the electronic device of the present invention. In this figure, the
このような携帯電話機1200には、物理量センサー1と、物理量センサー1の駆動を制御する制御回路1210と、物理量センサー1により検出された物理量を、例えば環境温度に基づいて補正する補正回路1220と、が内蔵されている。なお、物理量センサー1としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。
Such a
このような携帯電話機1200(電子機器)は、物理量センサー1と、制御回路1210と、補正回路1220と、を有している。そのため、前述した物理量センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
Such a mobile phone 1200 (electronic device) includes the
<第8実施形態>
次に、本発明の第8実施形態に係る電子機器について説明する。
Eighth Embodiment
Next, an electronic device according to an eighth embodiment of the present invention will be described.
図19は、本発明の第8実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 FIG. 19 is a perspective view showing an electronic device according to an eighth embodiment of the present invention.
図19に示すデジタルスチールカメラ1300は、本発明の電子機器を適用したものである。この図において、ケース1302の背面には表示部1310が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1310は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。そして、撮影者が表示部1310に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押すと、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。
The
このようなデジタルスチールカメラ1300には、物理量センサー1と、物理量センサー1の駆動を制御する制御回路1320と、物理量センサー1により検出された物理量を、例えば環境温度に基づいて補正する補正回路1330と、が内蔵されている。なお、物理量センサー1としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。
Such a
このようなデジタルスチールカメラ1300(電子機器)は、物理量センサー1と、制御回路1320と、補正回路1330と、を有している。そのため、前述した物理量センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
Such a digital still camera 1300 (electronic device) includes the
なお、本発明の電子機器は、前述した実施形態のパーソナルコンピューターおよび携帯電話機、本実施形態のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計(スマートウォッチを含む)、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンタ)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。 The electronic device according to the present invention may be, for example, a smartphone, a tablet terminal, a watch (including a smart watch), an inkjet discharge, in addition to the personal computer and the mobile phone of the above-described embodiment and the digital still camera of the present embodiment. Devices (for example, inkjet printers), laptop personal computers, televisions, wearable terminals such as HMDs (head mounted displays), video cameras, video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic organizers (including communication function included), electronics Dictionaries, calculators, electronic game devices, word processors, workstations, video phones, television monitors for crime prevention, electronic binoculars, POS terminals, medical devices (such as electronic thermometers, sphygmomanometers, blood glucose meters, electrocardiogram measuring devices, ultrasound examinations Devices, electronic endoscopes), fish finders, various measuring devices, devices for mobile terminal base stations, instruments (for example, instruments of vehicles, aircraft, ships), flight simulators, network servers, etc. it can.
<第9実施形態>
次に、本発明の第9実施形態に係る携帯型電子機器について説明する。
The Ninth Embodiment
Next, a portable electronic device according to a ninth embodiment of the present invention will be described.
図20は、本発明の第9実施形態に係る携帯型電子機器を示す平面図である。図21は、図20に示す携帯型電子機器の概略構成を示す機能ブロック図である。 FIG. 20 is a plan view showing a portable electronic device according to a ninth embodiment of the present invention. FIG. 21 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the portable electronic device shown in FIG.
図20に示す腕時計型の活動計1400(アクティブトラッカー)は、本発明の携帯型電子機器を適用したリスト機器である。活動計1400は、バンド1401によってユーザーの手首等の部位(被検体)に装着される。また、活動計1400は、デジタル表示の表示部1402を備えると共に、無線通信が可能である。上述した本発明に係る物理量センサー1は、加速度を測定するセンサーや角速度を計測するセンサーとして活動計1400に組込まれている。
The wristwatch-type activity meter 1400 (active tracker) shown in FIG. 20 is a wrist device to which the portable electronic device of the present invention is applied. The
活動計1400は、物理量センサー1が収容されているケース1403と、ケース1403に収容され、物理量センサー1からの出力データを処理する処理部1410と、ケース1403に収容されている表示部1402と、ケース1403の開口部を塞いでいる透光性カバー1404と、を備えている。また、透光性カバー1404の外側にはベゼル1405が設けられている。また、ケース1403の側面には複数の操作ボタン1406、1407が設けられている。
The
図21に示すように、物理量センサー1としての加速度センサー1408は、互いに交差する(理想的には直交する)3軸方向の各々の加速度を検出し、検出した3軸加速度の大きさおよび向きに応じた信号(加速度信号)を出力する。また、角速度センサー1409は、互いに交差する(理想的には直交する)3軸方向の各々の角速度を検出し、検出した3軸角速度の大きさおよび向きに応じた信号(角速度信号)を出力する。
As shown in FIG. 21, an acceleration sensor 1408 as the
表示部1402を構成する液晶ディスプレイ(LCD)では、種々の検出モードに応じて、例えば、GPSセンサー1411や地磁気センサー1412を用いた位置情報、移動量や物理量センサー1に含まれる加速度センサー1408や角速度センサー1409などを用いた運動量などの運動情報、脈拍センサー1413などを用いた脈拍数などの生体情報、もしくは現在時刻などの時刻情報などが表示される。なお、温度センサー1414を用いた環境温度を表示することもできる。
In the liquid crystal display (LCD) constituting the
通信部1415は、ユーザー端末と図示しない情報端末との間の通信を成立させるための各種制御を行う。通信部1415は、例えば、Bluetooth(登録商標)(BTLE:Bluetooth Low Energyを含む)、Wi−Fi(登録商標)(Wireless Fidelity)、Zigbee(登録商標)、NFC(Near field communication)、ANT+(登録商標)等の近距離無線通信規格に対応した送受信機や、USB(Universal Serial Bus)等の通信バス規格に対応したコネクターを含んで構成される。
The
処理部1410(プロセッサー)は、例えば、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等により構成される。処理部1410は、記憶部1416に格納されたプログラムと、操作部1417(例えば操作ボタン1406、1407)から入力された信号とに基づき、各種の処理を実行する。処理部1410による処理には、GPSセンサー1411、地磁気センサー1412、圧力センサー1418、加速度センサー1408、角速度センサー1409、脈拍センサー1413、温度センサー1414、計時部1419の各出力信号に対するデータ処理、表示部1402に画像を表示させる表示処理、音出力部1420に音を出力させる音出力処理、通信部1415を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー1421からの電力を各部へ供給する電力制御処理などが含まれる。
The processing unit 1410 (processor) is configured of, for example, a micro processing unit (MPU), a digital signal processor (DSP), an application specific integrated circuit (ASIC), or the like. The
このような活動計1400では、少なくとも以下のような機能を有することができる。
1.距離:高精度のGPS機能により計測開始からの合計距離を計測する。
2.ペース:ペース距離計測から、現在の走行ペースを表示する。
3.平均スピード:平均スピード走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。
4.標高:GPS機能により、標高を計測し表示する。
5.ストライド:GPS電波が届かないトンネル内などでも歩幅を計測し表示する。
6.ピッチ:1分あたりの歩数を計測し表示する。
7.心拍数:脈拍センサーにより心拍数を計測し表示する。
8.勾配:山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。
9.オートラップ:事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計
測を行う。
10.運動消費カロリー:消費カロリーを表示する。
11.歩数:運動開始からの歩数の合計を表示する。
Such an
1. Distance: Measure the total distance from the start of measurement by high precision GPS function.
2. Pace: Displays the current running pace from the pace distance measurement.
3. Average Speed: Average Speed Calculates and displays the average speed from the start of driving to the present.
4. Elevation: Measure and display elevation by GPS function.
5. Stride: Measures and displays stride even in a tunnel where GPS radio waves do not reach.
6. Pitch: Measure and display the number of steps per minute.
7. Heart rate: The heart rate is measured and displayed by the pulse sensor.
8. Slope: Measure and display the slope of the ground during training or trail running in mountainous areas.
9. Auto lap: Automatic lap measurement is performed when running a certain distance or certain time set in advance.
10. Exercise calories burned: Display calories burned.
11. Number of steps: Display the total number of steps from the start of exercise.
このような活動計1400(携帯型電子機器)は、物理量センサー1と、物理量センサー1が収容されているケース1403と、ケース1403に収容され、物理量センサー1からの出力データを処理する処理部1410と、ケース1403に収容されている表示部1402と、ケース1403の開口部を塞いでいる透光性カバー1404と、を含んでいる。そのため、前述した物理量センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
The activity meter 1400 (portable electronic device) includes a
なお、活動計1400は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、デュアスロンやトライアスロン等マルチスポーツ対応のランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、および衛星測位システム、例えばGPSを搭載したGPSウォッチ、等に広く適用できる。
The
また、上述では、衛星測位システムとしてGPS(Global Positioning System)を用いて説明したが、他の全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)を利用してもよい。例えば、EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System)、GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System)、GALILEO、BeiDou(BeiDou Navigation Satellite System)、等の衛星測位システムのうち1又は2以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも1つにWAAS(Wide Area Augmentation System)、EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)等の静止衛星型衛星航法補強システム(SBAS:Satellite-based Augmentation System)を利用してもよい。 Also, although the above description has been made using the GPS (Global Positioning System) as a satellite positioning system, another Global Navigation Satellite System (GNSS) may be used. For example, one or more of satellite positioning systems such as EGNOS (European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service), QZSS (Quasi Zenith Satellite System), GLONASS (GLO Bal NAvigation Satellite System), GALILEO, BeiDou (BeiDou Navigation Satellite System), etc. You may use In addition, using at least one of the satellite positioning systems, the Satellite-based Augmentation System (SBAS) such as Wide Area Augmentation System (WAAS), European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service (EGNOS), etc. It is also good.
<第10実施形態>
次に、本発明の第10実施形態に係る移動体について説明する。
Tenth Embodiment
Next, a mobile unit according to a tenth embodiment of the present invention will be described.
図22は、本発明の第10実施形態に係る移動体を示す斜視図である。 FIG. 22 is a perspective view showing a mobile unit according to the tenth embodiment of the present invention.
図22に示す自動車1500は、本発明の移動体を適用した自動車である。この図において、自動車1500には、加速度センサーおよび角速度センサーの少なくとも一方(好ましくは両方を検出できる複合センサー)として機能する物理量センサー1が内蔵されており、物理量センサー1によって車体1501の姿勢を検出することができる。物理量センサー1の検出信号は、車体姿勢制御装置1502(姿勢制御部)に供給され、車体姿勢制御装置1502は、その信号に基づいて車体1501の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪1503のブレーキを制御したりすることができる。ここで、物理量センサー1としては、例えば、前述した各実施形態と同様のものを用いることができる。
An
このような自動車1500(移動体)は、物理量センサー1と、車体姿勢制御装置1502(姿勢制御部)と、を有している。そのため、前述した物理量センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
Such an automobile 1500 (moving body) includes the
なお、物理量センサー1は、他にも、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
In addition, the
また、移動体としては、自動車1500に限定されず、例えば、飛行機、ロケット、人工衛星、船舶、AGV(無人搬送車)、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。
Also, the moving body is not limited to the
以上、本発明の物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。 The physical quantity sensor, inertial measurement device, mobile body positioning device, portable electronic device, electronic device and mobile body according to the present invention have been described above based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited thereto. The configuration of each part can be replaced with any configuration having the same function. In addition, any other component may be added to the present invention. Also, the embodiments described above may be combined as appropriate.
また、前述した実施形態では、物理量センサーとして加速度を検出するものについて説明したが、これに限定されず、例えば、角速度を検出するものであってもよい。また、加速度と角速度の両方を検出するものであってもよい。 Further, in the embodiment described above, the physical quantity sensor that detects acceleration has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, an angular velocity may be detected. In addition, both acceleration and angular velocity may be detected.
また、前述した実施形態では、X軸、Y軸およびZ軸が互いに直交しているが、互いに交差していれば、これに限定されず、例えば、X軸がYZ平面の法線方向に対して若干傾いていてもよいし、Y軸がXZ平面の法線方向に対して若干傾いていてもよいし、Z軸がXY平面の法線方向に対して若干傾いていてもよい。なお、若干とは、物理量センサーがその効果を発揮することができる範囲を意味し、具体的な傾き角度(数値)は、構成等によって異なる。 In the embodiment described above, the X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other, but the present invention is not limited to this as long as they intersect with each other. For example, the X axis is perpendicular to the YZ plane. The Y axis may be slightly inclined with respect to the normal direction of the XZ plane, or the Z axis may be slightly inclined with respect to the normal direction of the XY plane. Note that “slightly” means a range in which the physical quantity sensor can exhibit the effect, and the specific inclination angle (numerical value) differs depending on the configuration or the like.
1…物理量センサー、2…基板、21…凹部、21A…第1凹部、21B…第2凹部、22…マウント部、25、26、27、28…溝部、3…素子部、31…固定部、32…可動電極部、321…第1可動電極部、322…第2可動電極部、322A…対称部分、322B…非対称部分、33、33a、33b…梁部、4…蓋体、41…凹部、42…連通孔、43…封止部材、48…天井部、481…内面、49…ガラスフリット、75、76、77、78…配線、8…電極、81…第1固定電極、82…第2固定電極、83…調整電極、84…ダミー電極、1100…パーソナルコンピューター、1102…キーボード、1104…本体部、1106…表示ユニット、1108…表示部、1110…制御回路、1120…補正回路、1200…携帯電話機、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1208…表示部、1210…制御回路、1220…補正回路、1300…デジタルスチールカメラ、1302…ケース、1304…受光ユニット、1306…シャッターボタン、1308…メモリー、1310…表示部、1320…制御回路、1330…補正回路、1500…自動車、1501…車体、1502…車体姿勢制御装置、1503…車輪、2000…センサーユニット、2100…アウターケース、2110…ネジ穴、2200…接合部材、2300…センサーモジュール、2310…インナーケース、2311…凹部、2320…基板、2330…コネクター、2340x、2340y、2340z…角速度センサー、2350…加速度センサー、2360…制御IC、3000…移動体測位装置、3100…慣性計測装置、3110…加速度センサー、3120…角速度センサー、3200…演算処理部、3300…GPS受信部、3400…受信アンテナ、3500…位置情報取得部、3600…位置合成部、3700…処理部、3800…通信部、3900…表示部、Az…加速度、C1、C2…静電容量、F…静電引力、Fa…第1静電引力、Fb…第2静電引力、Fc…第3静電引力、Fd…第4静電引力、J…揺動軸、L1、L2…距離、P…電極パッド、S…内部空間、S1、S2…面積、Ta、Tb、Tc、Td…トルク、Vd1、Vd2…電圧、θ…傾き
DESCRIPTION OF
Claims (19)
第1質量部および前記第1質量部よりも質量が大きい第2質量部を含み、平面視で前記第1質量部と前記第2質量部との間に位置する揺動軸まわりに揺動可能な可動部と、
前記基板に配置され、前記第1質量部と対向している第1固定電極と、
前記基板に配置され、前記第2質量部と対向している第2固定電極と、
前記基板に配置され、前記第2質量部と対向し、前記第2質量部との間に静電引力を生じさせる調整電極と、
前記可動部の前記基板の側とは反対側に配置されている蓋体と、
を含むことを特徴とする物理量センサー。 A substrate,
A first mass portion and a second mass portion having a mass larger than the first mass portion, and capable of oscillating around a swing axis located between the first mass portion and the second mass portion in a plan view Moving parts,
A first fixed electrode disposed on the substrate and facing the first mass portion;
A second fixed electrode disposed on the substrate and facing the second mass portion;
An adjustment electrode disposed on the substrate, facing the second mass, and generating an electrostatic attractive force with the second mass;
A lid disposed on the opposite side of the movable portion to the substrate side;
Physical quantity sensor characterized by including.
前記基板と可動部とが重なる方向からの平面視で、
前記第2質量部は、
前記揺動軸に対して前記第1質量部と線対称の関係にある第1の部分と、
前記第1の部分の前記揺動軸の側とは反対側に位置する第2の部分と、
を含み、
前記第2固定電極部は、前記第1の部分と対向して配置され、
前記調整電極は、前記第2の部分と対向して配置されている物理量センサー。 In claim 1,
In a plan view from the direction in which the substrate and the movable portion overlap,
The second mass part is
A first portion that is in line symmetry with the first mass portion with respect to the swing axis;
A second portion located on the opposite side to the swing shaft side of the first portion;
Including
The second fixed electrode portion is disposed to face the first portion,
The physical quantity sensor, wherein the adjustment electrode is disposed to face the second portion.
前記第2の部分と前記蓋体との間に生じる静電引力に起因した前記揺動軸まわりのトルクをT1、
前記第2の部分と前記調整電極との間に生じる静電引力に起因した前記揺動軸まわりのトルクをT2としたとき、
0<T2<2×T1
を満足する物理量センサー。 In claim 2,
The torque about the swinging axis due to the electrostatic attractive force generated between the second portion and the lid is T1,
Assuming that the torque about the swinging axis resulting from the electrostatic attraction generated between the second portion and the adjustment electrode is T2,
0 <T2 <2 × T1
A physical quantity sensor that satisfies
0.5Tc<Td<1.5×Tc
を満足する物理量センサー。 In claim 3,
0.5Tc <Td <1.5 × Tc
A physical quantity sensor that satisfies
0.7Tc<Td<1.3×Tc
を満足する物理量センサー。 In claim 4,
0.7Tc <Td <1.3 × Tc
A physical quantity sensor that satisfies
0.9Tc<Td<1.1×Tc
を満足する物理量センサー。 In claim 4,
0.9Tc <Td <1.1 × Tc
A physical quantity sensor that satisfies
T1=T2
を満足する物理量センサー。 In any one of claims 3 to 6,
T1 = T2
A physical quantity sensor that satisfies
前記第2の部分と前記蓋体との離間距離をd1、
前記第2の部分と前記調整電極との離間距離をd2としたとき、
1/3<d1/d2<3
を満足している物理量センサー。 In any one of claims 2 to 7,
The distance between the second portion and the lid is d1,
When a separation distance between the second portion and the adjustment electrode is d2,
1/3 <d1 / d2 <3
The physical quantity sensor that is satisfied.
1/2<d1/d2<2
を満足している物理量センサー。 In claim 8,
1/2 <d1 / d2 <2
The physical quantity sensor that is satisfied.
d1=d2
を満足している物理量センサー。 In claim 8 or 9,
d1 = d2
The physical quantity sensor that is satisfied.
前記平面視で、
前記第2の部分の面積をS1、
前記第2の部分と前記調整電極とが重なる領域の面積をS2としたとき、
S1=S2
を満足している物理量センサー。 In any one of claims 2 to 10,
In the plan view,
The area of the second portion is S1,
When an area of a region where the second portion and the adjustment electrode overlap is S2,
S1 = S2
The physical quantity sensor that is satisfied.
前記第2の部分と前記調整電極との離間距離をd2、
前記第1の部分と前記第2固定電極との離間距離および前記第1質量部と前記第1固定電極との離間距離をd3としたとき、
d2>d3
を満足している物理量センサー。 In any one of claims 2 to 11,
The distance between the second portion and the adjustment electrode is d2,
When a separation distance between the first portion and the second fixed electrode and a separation distance between the first mass portion and the first fixed electrode are d3
d2> d3
The physical quantity sensor that is satisfied.
前記調整電極は、グランドに接続されている物理量センサー。 In any one of claims 1 to 12,
The adjustment electrode is a physical quantity sensor connected to a ground.
前記蓋体は、グランドに接続されている物理量センサー。 In any one of claims 1 to 13,
The lid is a physical quantity sensor connected to a ground.
前記物理量センサーの駆動を制御する制御回路と、
を含むことを特徴とする慣性計測装置。 A physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 14,
A control circuit that controls driving of the physical quantity sensor;
An inertial measurement device comprising:
測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信する受信部と、
受信した前記衛星信号に基づいて、前記受信部の位置情報を取得する取得部と、
前記慣性計測装置から出力された慣性データに基づいて、移動体の姿勢を演算する演算部と、
算出された前記姿勢に基づいて前記位置情報を補正することにより、前記移動体の位置を算出する算出部と、を含むことを特徴とする移動体測位装置。 An inertial measurement device according to claim 15;
A receiver for receiving a satellite signal on which position information is superimposed from a positioning satellite;
An acquisition unit that acquires position information of the reception unit based on the received satellite signal;
An arithmetic unit that calculates the attitude of the moving object based on the inertial data output from the inertial measurement device;
And a calculator configured to calculate the position of the mobile body by correcting the position information based on the calculated attitude.
前記物理量センサーが収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、
を含むことを特徴とする携帯型電子機器。 A physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 14,
A case containing the physical quantity sensor;
A processing unit housed in the case and processing output data from the physical quantity sensor;
A display unit housed in the case;
A translucent cover closing the opening of the case;
A portable electronic device characterized by including.
制御回路と、
補正回路と、
を含むことを特徴とする電子機器。 A physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 14,
Control circuit,
A correction circuit,
An electronic device characterized by including.
姿勢制御部と、
を含むことを特徴とする移動体。 A physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 14,
A posture control unit,
A mobile unit characterized by including.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017191364A JP2019066294A (en) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | Physical quantity sensor, inertial measurement device, mobile object positioning device, portable electronic device, electronic device and mobile object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017191364A JP2019066294A (en) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | Physical quantity sensor, inertial measurement device, mobile object positioning device, portable electronic device, electronic device and mobile object |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019066294A true JP2019066294A (en) | 2019-04-25 |
Family
ID=66339452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017191364A Pending JP2019066294A (en) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | Physical quantity sensor, inertial measurement device, mobile object positioning device, portable electronic device, electronic device and mobile object |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2019066294A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021173700A (en) * | 2020-04-28 | 2021-11-01 | セイコーエプソン株式会社 | Physical quantity sensors, electronics and mobiles |
| US12153064B2 (en) | 2020-10-28 | 2024-11-26 | Seiko Epson Corporation | Physical quantity sensor, physical quantity sensor device, and inertial measurement unit |
-
2017
- 2017-09-29 JP JP2017191364A patent/JP2019066294A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021173700A (en) * | 2020-04-28 | 2021-11-01 | セイコーエプソン株式会社 | Physical quantity sensors, electronics and mobiles |
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