JP6447049B2 - Physical quantity sensor, electronic device and mobile object - Google Patents
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Description
本発明は、物理量センサー、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 electronic device, and a moving object.
近年、振動デバイスとして、例えばシリコンMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を用いた機能素子が開発されている。そして、この機能素子の一例としてのジャイロ素子を用いて角速度を検出するジャイロセンサーが知られている。 In recent years, functional elements using, for example, silicon MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology have been developed as vibration devices. And the gyro sensor which detects an angular velocity using the gyro element as an example of this functional element is known.
このようなジャイロセンサーの一例として、例えば特許文献1には、互いに直交する3つの軸(X軸、Y軸、Z軸)のうちX−Y面に設けられた2つのマス(駆動部)と、これを支持する支持基板と、2つのマスを支持基板に振動可能に支持するサスペンションスプリングと、2つのマスの振動を検出する検出プレート(電極部)と、2つのマスを駆動させる駆動手段と、を備えたジャイロセンサーについて開示されている。
As an example of such a gyro sensor, for example, in
この特許文献1に記載されたジャイロセンサーは、2つのマスがX軸方向に沿って互いに反対方向に振動している状態で、マスにY軸まわりの角速度が加わると、Z軸方向にコリオリ力が作用してマスがZ軸方向に振動する。これにより、マスと検出プレートとの離間距離が変化することにより、これらの間の静電容量が変化する。このような静電容量の変化に基づいてY軸周りの角速度を検知することができる。
In the gyro sensor described in
また、特許文献1に記載されたジャイロセンサーは、ステアリング電圧部材を有しており、このステアリング電圧部材によって、マスに加わる不要振動を低減することが開示されている。具体的には、2つのマスに対して、Z軸方向に隣接して設けられたステアリング電圧部材により、マスをステアリング電圧部材の方向に静電気的に引き付けることで、マスのZ軸方向の加わる不要振動を減少させている。
Moreover, the gyro sensor described in
しかしながら、引用文献1に記載されたジャイロセンサーでは、Z軸方向から見たステアリング電圧部材とマスとの重なる面積が小さいため、これらの間に生じる静電引力が小さくなってしまう。そのため、マスのZ軸方向の運動を十分に抑えることができず、その結果、ジャイロセンサーの検出特性(精度)が低下してしまうという問題があった。
However, in the gyro sensor described in the cited
本発明の目的は、優れた検出特性を有する物理量センサー、この物理量センサーを備えた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 having excellent detection characteristics, an electronic device including the physical quantity sensor, and a moving body.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
本適用例に係る物理量センサーは、固定部と、
第1方向に沿って振動する駆動部と、
前記固定部と前記駆動部とを接続している第1梁部と、
前記駆動部に作用するコリオリ力により前記第1方向に直交する第2方向に沿って振動する検出部と、
前記駆動部と前記検出部とを接続している第2梁部と、
前記駆動部との間に前記第2方向に沿った静電引力を生じさせる補償用電極と、を有し、
前記駆動部は、前記補償用電極側に開口する孔または凹部で構成された複数の非電極部を有し、前記複数の非電極部は、前記第1方向に沿って並んでおり、
前記補償用電極は、前記第1方向に沿って並んでいる複数の電極部を有していることを特徴とする。
[Application Example 1]
The physical quantity sensor according to this application example includes a fixed part,
A drive unit that vibrates along a first direction;
A first beam portion connecting the fixed portion and the drive portion;
A detector that vibrates along a second direction orthogonal to the first direction by Coriolis force acting on the drive unit;
A second beam part connecting the drive part and the detection part;
A compensation electrode that generates an electrostatic attraction along the second direction between the driving unit and the driving unit;
The drive unit has a plurality of non-electrode parts configured by holes or recesses that are open to the compensation electrode side, and the plurality of non-electrode parts are arranged along the first direction,
The compensation electrode has a plurality of electrode portions arranged along the first direction.
これにより、第2方向から見たとき、駆動部と電極部との重なる面積を、従来のこれらの重なる面積に比べて大きくすることができる。そのため、駆動部と電極部との間に生じる静電引力を大きくすることできるので、例えば、第1梁部の加工精度に起因した駆動部の振動に伴って検出部が第2方向成分を持って振動してしまう不要振動を十分に(効率的に)低減することができる。その結果、物理量センサーは、優れた振動特性を発揮することができる。 Thereby, when it sees from a 2nd direction, the area where a drive part and an electrode part overlap can be enlarged compared with these conventional overlapping areas. Therefore, the electrostatic attractive force generated between the drive unit and the electrode unit can be increased. For example, the detection unit has a second direction component accompanying the vibration of the drive unit due to the processing accuracy of the first beam unit. Unnecessary vibrations that vibrate can be reduced sufficiently (efficiently). As a result, the physical quantity sensor can exhibit excellent vibration characteristics.
[適用例2]
本適用例に係る物理量センサーでは、前記電極部は、前記第2方向から見たときに、初期状態にある前記非電極部内に内包されていることが好ましい。
[Application Example 2]
In the physical quantity sensor according to this application example, it is preferable that the electrode unit is included in the non-electrode unit in an initial state when viewed from the second direction.
これにより、駆動部が初期状態、すなわち駆動部が第1方向に沿って振動していない状態にあるとき、駆動部と電極部との間に静電引力が生じることを低減することができる。そのため、駆動部が初期状態にあるとき、駆動部と電極部との間のギャップが極めて小さくなる。すなわち意図していない前記第2方向に沿った運動や、さらにはこれらの間の静電引力が急激に増加するプルイン現象が生じて駆動部と電極部が静電引力により引き合い、接触することを防ぐことができる。 Thereby, when the drive unit is in an initial state, that is, in a state where the drive unit is not vibrating along the first direction, it is possible to reduce the occurrence of electrostatic attraction between the drive unit and the electrode unit. Therefore, when the drive unit is in the initial state, the gap between the drive unit and the electrode unit is extremely small. That is, an unintended movement along the second direction, or a pull-in phenomenon in which the electrostatic attraction between them suddenly increases, causing the drive unit and the electrode unit to be attracted and contacted by the electrostatic attraction. Can be prevented.
[適用例3]
本適用例に係る物理量センサーでは、前記非電極部は、前記第1方向および前記第2方向の双方に直交する方向に沿ったスリット状をなしていることが好ましい。
[Application Example 3]
In the physical quantity sensor according to this application example, it is preferable that the non-electrode portion has a slit shape along a direction orthogonal to both the first direction and the second direction.
これにより、駆動部に非電極部を効率的に配置することができ、その結果、物理量センサーの大型化を防ぐことができる。 Thereby, a non-electrode part can be efficiently arrange | positioned at a drive part, As a result, the enlargement of a physical quantity sensor can be prevented.
[適用例4]
本適用例に係る物理量センサーでは、前記電極部は、前記第1方向および前記第2方向の双方に直交する方向に沿ったスリット状をなしていることが好ましい。
[Application Example 4]
In the physical quantity sensor according to this application example, it is preferable that the electrode portion has a slit shape along a direction orthogonal to both the first direction and the second direction.
これにより、駆動部が変位したときに電極部と駆動部との重なる面積をより大きくすることができる。 Thereby, when the drive part is displaced, the overlapping area of the electrode part and the drive part can be increased.
[適用例5]
本適用例に係る物理量センサーでは、前記補償用電極を支持する凸部を有する支持基板を備えていることが好ましい。
[Application Example 5]
The physical quantity sensor according to this application example preferably includes a support substrate having a convex portion that supports the compensation electrode.
これにより、駆動部と補償用電極が備える電極部との間の距離をより小さくすることができるため、駆動部と電極部との間に生じる静電引力をより増大させることができる。その結果、不要振動をより低減することができる。 Thereby, since the distance between the drive part and the electrode part with which the electrode for compensation is provided can be made smaller, the electrostatic attractive force generated between the drive part and the electrode part can be further increased. As a result, unnecessary vibration can be further reduced.
[適用例6]
本適用例に係る物理量センサーでは、前記補償用電極は、前記第1方向に沿って1対設けられていることが好ましい。
[Application Example 6]
In the physical quantity sensor according to this application example, it is preferable that one pair of the compensation electrodes is provided along the first direction.
これにより、不要振動の例えば方向や大きさ等の発生特性に応じて、1対の補償用電極のうち、必要な一方の補償用電極のみを選択して用いることができる。 Accordingly, only one necessary compensation electrode can be selected and used from the pair of compensation electrodes in accordance with the generation characteristics such as direction and magnitude of unnecessary vibration.
[適用例7]
本適用例に係る物理量センサーでは、前記補償用電極と前記駆動部との間に直流電圧を印加する電源部を備えていることが好ましい。
これにより、交流電圧を用いる場合に比べて、物理量センサーの構成を簡単にできる。
[Application Example 7]
The physical quantity sensor according to this application example preferably includes a power supply unit that applies a DC voltage between the compensation electrode and the driving unit.
Thereby, compared with the case where an alternating voltage is used, the structure of a physical quantity sensor can be simplified.
[適用例8]
本適用例の電子機器は、本適用例の物理量センサーを備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
[Application Example 8]
An electronic apparatus according to this application example includes the physical quantity sensor according to this application example.
Thereby, an electronic device with high reliability can be provided.
[適用例9]
本適用例の移動体は、本適用例の物理量センサーを備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体を提供することができる。
[Application Example 9]
The moving body of this application example includes the physical quantity sensor of this application example.
Thereby, a reliable mobile body can be provided.
以下、本発明の物理量センサー、電子機器および移動体を添付図面に示す好適実施形態および参考例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a physical quantity sensor, an electronic device, and a moving body of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments and reference examples shown in the accompanying drawings.
1.物理量センサー
≪第1実施形態≫
まず、物理量センサー10について説明する。
1. Physical quantity sensor << first embodiment >>
First, the
図1は、本発明の第1実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。図2は、図1中のA−A線断面図である。図3は、図1に示すセンサー素子の拡大平面図である。図4および図5は、図1に示す駆動部がX軸方向に沿って変位したときの検出部の状態を説明するための図である。図6は、図1に示す駆動部のX軸方向に沿った変位を説明するための図である。図7は、図1に示す駆動部がX軸方向に沿った変位したときの駆動部と補償用電極との位置関係を説明するための図である。図8は、図1に示す補償用電極の作用を説明するための図である。 FIG. 1 is a plan view showing a physical quantity sensor according to the first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 3 is an enlarged plan view of the sensor element shown in FIG. 4 and 5 are diagrams for explaining the state of the detection unit when the drive unit shown in FIG. 1 is displaced along the X-axis direction. FIG. 6 is a diagram for explaining the displacement along the X-axis direction of the drive unit shown in FIG. 1. FIG. 7 is a diagram for explaining the positional relationship between the drive unit and the compensation electrode when the drive unit shown in FIG. 1 is displaced along the X-axis direction. FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the compensation electrode shown in FIG.
なお、図1〜図8では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示している。また、以下では、X軸(第1軸)に平行な方向を「X軸方向(第1方向)」、Y軸(第3軸)に平行な方向を「Y軸方向(第3方向)」、Z軸(第2軸)に平行な方向を「Z軸方向(第2方向)」と言う。また、以下の説明では、説明の便宜上、図2中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図1、図3および図7中の右側を「右」、左側を「左」と言う。また、図1では、パッケージ2が備える蓋部材22および第1、第2電源部71、72の図示を省略している。
1 to 8, for convenience of explanation, the X axis, the Y axis, and the Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other. In the following, a direction parallel to the X axis (first axis) is referred to as “X axis direction (first direction)”, and a direction parallel to the Y axis (third axis) is referred to as “Y axis direction (third direction)”. A direction parallel to the Z-axis (second axis) is referred to as a “Z-axis direction (second direction)”. In the following description, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 2 is referred to as “upper”, the lower side is referred to as “lower”, the right side is referred to as “right”, and the left side is referred to as “left”. The right side is called “right” and the left side is called “left”. In FIG. 1, illustration of the
図1および図2に示す物理量センサー10は、本発明の物理量センサーの一例であり、Y軸まわりの角速度を検出するジャイロセンサーである。
A
この物理量センサー10は、パッケージ2と、パッケージ2に収容された2つのセンサー素子1A、1Bと、第1電源部(電源部)71、第2電源部(電源部)72とを有している。
The
<パッケージ>
図2に示すように、パッケージ2は、センサー素子1A、1Bを収納する部材であり、支持基板21と、支持基板21上に設けられた板状の蓋部材22とを有している。
<Package>
As shown in FIG. 2, the
支持基板21には、上面に開口した凹部211A、211Bが形成されている。具体的には、支持基板21は、底部212と、底部212の外縁部から立設した側壁部213と、底部212の中央部から立設した中央壁部214とを有し、これらにより、凹部211Aと凹部211Bとが形成されている。このような凹部211A上にセンサー素子1Aが設けられ、凹部211B上にセンサー素子1Bが設けられている。
The support substrate 21 is formed with
また、底部212には、4つの凸部215が設けられている。4つの凸部215のうち2つの凸部215は、凹部211A内に、互いにX軸方向に並んで設けられ、残り2つの凸部215は、凹部211B内に、互いにX軸方向に並んで設けられている。なお、図示では、底部212と各凸部215とは、別体で形成された後に接着剤等を介して接合されたものであるが、これらは一体で形成されたものであってもよい。
In addition, four
このような構成の支持基板21の上面に蓋部材22が接合されている。蓋部材22には、下面に開口している凹部221が形成されている。蓋部材22が支持基板21に接合されることにより、凹部221と凹部211A、211Bとで、センサー素子1A、1Bを気密的に収納する収納空間Sが形成されている。なお、収納空間Sは、例えば、真空状態となっている。
The
このような支持基板21および蓋部材22の構成材料としては、特に限定されず、例えば、シリコン材料、ガラス材料、セラミックス材料等を用いることができる。
The constituent materials of the support substrate 21 and the
<センサー素子>
図1および図2に示すように、センサー素子1A、1Bは、X軸方向に並んで設けられている。
<Sensor element>
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1に示すように、センサー素子1A、1Bは、それぞれ、X−Y面内に設けられた振動体3と、振動体3をX軸方向に振動(駆動)させる駆動機構4と、振動体3の振動を検出する検出機構5と、振動体3の不要振動を低減する2つ(1対)の補償用電極61、62と、を有している。
As shown in FIG. 1, each of the
なお、以下に、センサー素子1A、1Bについて説明するが、センサー素子1A、1Bの構成は同様であるため、以下では、センサー素子1Aの構成について代表に説明し、センサー素子1Bの構成については省略する。ただし、センサー素子1Bは、Z軸方向から見て、センサー素子1Aに対して、図1に示すY軸方向に沿った軸D(物理量センサー10のY軸方向に沿った中心線)を境に対称に配置されている。
The
(振動体)
図3に示すように、振動体3は、枠状の駆動部31と、駆動部31を支持する固定部321、322、323、324と、駆動部31と固定部321、322、323、324とを連結する第1梁部331、332、333、334と、駆動部31の内側に設けられた2つの検出部341、342と、検出部341と駆動部31とを連結する第2梁部351、352と、検出部342と駆動部31とを連結する第2梁部353、354と、駆動部31に設けられた可動電極部36と、で構成されている。
(Vibrating body)
As shown in FIG. 3, the vibrating
本実施形態の振動体3は、導電性を有し、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされたシリコン基板から形成されており、駆動部31、固定部321、322、323、324、第1梁部331、332、333、334、検出部341、342、第2梁部351、352、353、354および可動電極部36が一体的に形成されている。
The vibrating
――駆動部――
駆動部31は、Z軸方向から見て枠状をなしている。具体的には、駆動部31は、X軸方向に延在する1対のX軸方向延在部313、314と、Y軸方向に延在し、X軸方向延在部313、314を連結する1対のY軸方向延在部311、312とで構成されている。
--Drive part--
The
また、Y軸方向延在部311には、Y軸方向に沿った長尺状の2つのスリット(非電極部)315が形成されている。2つのスリット315は、X軸方向に間隔を空けて並んで設けられ、それぞれ、Y軸方向延在部311の厚さ方向(Z軸方向)に貫通している。また、2つのスリット315は、互いにほぼ同じ幅(X軸方向の長さ)W1で形成されている。各スリット315の幅W1は、駆動部31がX軸方向に振動する際のX軸方向の変位量、すなわち、駆動部31の振幅と同程度である。
The Y-axis
このようなY軸方向延在部311は、Y軸方向に延在した3つの長尺部316を有し、これら3つの長尺部316のそれぞれの間に、2つのスリット315が形成されている。
Such a Y-axis
3つの長尺部316は、互いにほぼ同じ幅(X軸方向の長さ)W2で形成されている。また、各長尺部316の幅W2は、スリット315の幅W1とほぼ等しく形成されている。そのため、各長尺部316の幅W2は、駆動部31のX軸方向の変位量(振幅)と同程度である。
The three
なお、本実施形態では、長尺部316の幅W2は、スリット315の幅W1と同程度であるが、スリット315の幅W1と異なっていてもよい。ただし、幅W1、W2の関係は、例えば0.8≦W1/W2≦2であるのが好ましい。W1/W2が大き過ぎると、振動体3の大型化を招き、W1/W2が小さすぎると、後述する補償用電極61、62により振動体3(より具体的には検出部341、342)の不要振動を低減する機能が若干低下する可能性がある。
In the present embodiment, the width W2 of the
また、本実施形態では、スリット315の幅W1および長尺部316の幅W2は、それぞれ、駆動部31のX軸方向の変位量と同程度であるが、駆動部31のX軸方向の変位量と異なっていても構わない。
In the present embodiment, the width W1 of the
また、図3に示すように、Y軸方向延在部312の構成も、前述したY軸方向延在部311の構成と同様である。すなわち、Y軸方向延在部312にはY軸方向に沿った長尺状の2つのスリット315が形成されており、Y軸方向延在部312は3つの長尺部316を有している。なお、Y軸方向延在部312のスリット315や長尺部316の構成は、上述したY軸方向延在部311のスリット315や長尺部316の構成と同様である。
Further, as shown in FIG. 3, the configuration of the Y-axis
――固定部――
図3に示すように、固定部321、322、323、324は、それぞれ、駆動部31の角部に対応して配置されている。これら固定部321、322は、それぞれ、側壁部213の上面に接合されている。また、固定部323、324は、中央壁部214の上面に接合されている。
--Fixed part--
As shown in FIG. 3, the fixing
――第1梁部――
図3に示すように、第1梁部331、332、333、334は、固定部321、322、323、324に対して駆動部31をX軸方向に振動可能とするように駆動部31と固定部321、322、323、324とを連結する。
--First beam part--
As shown in FIG. 3, the
第1梁部331は、駆動部31の左上の角部と固定部321とを連結し、第1梁部332は、駆動部31の左下の角部と固定部322とを連結し、第1梁部333は、駆動部31の右下の角部と固定部323とを連結し、第1梁部334は、駆動部31の右上の角部と固定部324とを連結する。
The
これら第1梁部331、332、333、334は、それぞれ、Y軸方向に往復してX軸方向に延びた蛇行状をなしている。第1梁部331、332、333、334をこのような形状とすることにより、第1梁部331、332、333、334がX軸方向に変形(伸縮)し易く、Y軸方向に変形し難いものとなる。このような第1梁部331、332、333、334によれば、駆動部31をX軸方向により正確に振動させることができる。
Each of the
――検出部――
図3に示すように、検出部341、342は、それぞれ板状をなしている。また、検出部341、342は、それぞれ、駆動部31の内側に駆動部31と離間して設けられている。また、検出部341、342は、それぞれ、Z軸方向から見て、X軸方向を長手方向とする矩形状をなし、互いに離間してY軸方向に並んで設けられている。
また、このような検出部341、342は、後述する検出機構5の一部を兼ねている。
--Detection unit--
As shown in FIG. 3, each of the
――第2梁部――
図3に示すように、第2梁部351、352は、駆動部31に対して検出部341をZ軸方向に振動可能とするように検出部341と駆動部31とを連結している。同様に、第2梁部353、354は、駆動部31に対して検出部342をZ軸方向に振動可能とするように検出部342と駆動部31とを連結している。
-Second beam-
As shown in FIG. 3, the
第2梁部351は、検出部341の左上の角部と駆動部31とを連結し、第2梁部352は、検出部341の右上の角部と駆動部31とを連結している。このように検出部341の2つの角部に第2梁部351、352が連結していることにより、第2梁部351、352により駆動部31に連結された検出部341は、第2梁部351、352を支点にしてZ軸方向に振動可能となっている。
The
同様に、第2梁部353は、検出部342の左下の角部と駆動部31とを連結し、第2梁部354は、検出部342の右下の角部と駆動部31とを連結している。このように第2梁部353、354により駆動部31に連結された検出部342は、第2梁部353、354を支点にしてZ軸方向に振動可能となっている。
Similarly, the
――可動電極部――
図3に示すように、可動電極部36は、駆動部31からY軸方向に延在した6つの可動電極指361を有している。
--Moving electrode part--
As shown in FIG. 3, the
6つの可動電極指361のうち3つの可動電極指361は、X軸方向延在部313から+Y軸方向に延出しており、櫛歯状をなすようにX軸方向に一定の間隔で並んでいる。また、6つの可動電極指361のうち残りの3つの可動電極指361は、X軸方向延在部314から−Y軸方向に延出しており、櫛歯状をなすようにX軸方向に一定の間隔で並んでいる。
また、このような可動電極部36は、後述する駆動機構4の一部を兼ねている。
Of the six
Moreover, such a
(駆動機構)
図3に示すように、駆動機構4は、第1固定電極部(固定電極部)41と、第2固定電極部(固定電極部)42と、前述した振動体3が備える可動電極部36と、を有している。
(Drive mechanism)
As shown in FIG. 3, the driving mechanism 4 includes a first fixed electrode portion (fixed electrode portion) 41, a second fixed electrode portion (fixed electrode portion) 42, and the
第1固定電極部41は、Y軸方向に沿った長尺状の第1固定電極指411を4つ有している。
The first
4つの第1固定電極指411は、それぞれ可動電極指361の一方側(−X方向側)に配置され、対応する可動電極指361に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並んでいる。また、4つの第1固定電極指411は、それぞれ、一方の端部が固定端として側壁部213の上面に接合され、他方の端部が自由端として駆動部31側に延出して凹部211A上に位置している。
The four first
第2固定電極部42は、Y軸方向に沿った長尺状の第2固定電極指421を4つ有している。
The second
4つの第2固定電極指421は、それぞれ可動電極指361の他方側(+X方向側)に配置され、対応する可動電極指361に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並んでいる。また、4つの第2固定電極指421は、それぞれ、一方の端部が固定端として側壁部213の上面に接合され、他方の端部が自由端として駆動部31側に延出して凹部211A上に位置している。
The four second
このような駆動機構4は、第1固定電極指411と可動電極指361との間、および、第2固定電極指421と可動電極指361との間に交互に電圧を印加することにより、これらの間に所定の周波数で静電引力を生じさせる。これにより、可動電極指361がX軸方向に往復動(振動)し、よって、駆動部31をX軸方向に振動させる。
Such a drive mechanism 4 applies these voltages alternately between the first
なお、以下では、図3に示すような駆動部31がX軸方向に沿って振動していない静止状態(自然状態)を「非駆動状態(初期状態)」と言い、駆動部31がX軸方向に振動(駆動)した状態を「駆動状態」と言う。
Hereinafter, a stationary state (natural state) in which the
(検出機構)
図2および図3に示すように、検出機構5は、前述した振動体3が備える検出部341、342と、底部212上に設けられた検出電極51、52と、を有している。
(Detection mechanism)
As shown in FIGS. 2 and 3, the
検出電極51は、検出部341とZ軸方向に離間して設けられ、検出電極52は、検出部342とZ軸方向に離間して設けられている。
The
また、検出電極51は、Z軸方向から見て、検出部341の縁部を除く中央部と重なり、検出部341に内包されるように設けられている。同様に、検出電極52は、Z軸方向から見て、検出部342の縁部を除く中央部と重なり、検出部342に内包されるように設けられている。
Further, the
検出電極51、52の構成材料としては、それぞれ、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、金(Au)、金合金、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、銀(Ag)、銀合金、クロム(Cr)、クロム合金、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)等の金属材料や、ITO、ZnO等の電極材料等が挙げられる。
The constituent materials of the
このような検出機構5は、検出電極51と検出部341との間、および、検出電極52と検出部342との間の各離間距離の変化に応じたこれらの間の静電容量の変化量を検出する。
Such a
(補償用電極)
図2および図3に示すように、補償用電極61(一方の補償用電極)は、駆動部31のY軸方向延在部311に対応して設けられ、補償用電極62(他方の補償用電極)は、Y軸方向延在部312に対応して設けられている。
(Compensation electrode)
As shown in FIGS. 2 and 3, the compensation electrode 61 (one compensation electrode) is provided corresponding to the Y-axis
補償用電極61は、Y軸方向に延在した帯状(長尺状)をなす2つ(1対)の電極部611を有している。2つの電極部611は、それぞれ、支持基板21の凸部215の上面に形成されており、これらは互いにX軸方向に離間している。また、2つの電極部611は、それぞれ、Y軸方向延在部311の下方に位置し、Y軸方向延在部311とZ軸方向に離間して設けられている。
The
また、2つの電極部611は、それぞれ、そのZ軸方向から見た形状がスリット315の形状と相似形であり、その平面積がスリット315の平面積よりも小さく形成されている。このような2つの電極部611は、それぞれ、その長手方向がスリット315の長手方向と平行に配置され、Z軸方向から見てスリット315に内包されるように設けられている。
Each of the two
このような補償用電極61は、駆動部31の駆動時に、Y軸方向延在部311と電極部611との間に、静電引力を生じさせることで、駆動部31に連れて振動する検出部341、342にそれぞれ生じる不要振動を低減させる機能を有している。
Such a
また、図3に示すように、補償用電極62の構成も、前述した補償用電極61の構成と同様である。すなわち、補償用電極62は、Y軸方向に延在した帯状(長尺状)をなす2つ(1対)の電極部621を有している。なお、電極部621の構成は、上述した電極部611の構成と同様である。
As shown in FIG. 3, the configuration of the
<電源部>
図2に示すように、第1電源部(電源部)71はセンサー素子1Aに接続され、第2電源部(電源部)72はセンサー素子1Bに接続されている。
<Power supply unit>
As shown in FIG. 2, the first power supply unit (power supply unit) 71 is connected to the
具体的には、第1電源部71は、センサー素子1Aが備える振動体3と1対の補償用電極61、62とに接続されており、Y軸方向延在部311、312とこれに対応する補償用電極61、62との間に静電引力を生じさせることができる。
Specifically, the first
同様に、第2電源部72は、センサー素子1Bが備える振動体3と1対の補償用電極61、62とに接続されており、Y軸方向延在部311、312とこれに対応する補償用電極61、62との間に静電引力を生じさせることができる。
Similarly, the second
また、本実施形態では、第1電源部71および第2電源部72は、それぞれ、1対の補償用電極61、62のうちいずれか一方に直流電圧を印加できるよう構成されている。
以上、物理量センサー10の構成について簡単に説明した。
In the present embodiment, the first
The configuration of the
このような構成の物理量センサー10は、下記のようにして物理量センサー10にY軸周りに加わる角速度を検出する。
The
まず、第1、第2電源部71、72によって、センサー素子1A、1Bがそれぞれ備える第1固定電極指411と可動電極指361との間、および、第2固定電極指421と可動電極指361との間に交互に電圧を印加して、可動電極指361をX軸方向に往復動する。これにより、所定の周波数で駆動部31を+X軸方向および−X軸方向に交互に変位させる、すなわち、駆動部31をX軸方向に振動(駆動)させる。
First, between the first
ここで、前述したように、センサー素子1A、1Bは、図1に示す軸Dを境にして対照に配置されている。このため、前記のように電圧を印加すると、センサー素子1Aが備える駆動部31とセンサー素子1Bが備える駆動部31とは、それぞれ所定の周波数で互いに逆相(逆位相)で振動する、すなわち、X軸に沿って互いに反対方向に変位する。
Here, as described above, the
例えば、図1に示すように、センサー素子1Aが備える駆動部31がα1方向(−X軸方向)へ変位しているとき、センサー素子1Bが備える駆動部31がα2方向(+X軸方向)へ変位する。また、例えば、センサー素子1Aが備える駆動部31がβ1方向(+X軸方向)へ変位しているとき、センサー素子1Bが備える駆動部31がβ2方向(−X軸方向)へ変位する。
For example, as shown in FIG. 1, when the
このようにセンサー素子1A、1Bが備える各駆動部31を互いに逆相で振動された状態で、物理量センサー10にY軸方向まわりの角速度が加わると、各駆動部31にZ軸方向のコリオリ力が働く。これに連れて各検出部341、342もZ軸方向に変位する。例えば、センサー素子1Aが備える検出部341、342と、センサー素子1Bが備える検出部341、342とでは、図4または図5に示すように、コリオリ力の向きが逆に働き、これらはZ軸に沿って互いに反対方向に変位する。
When the angular velocity around the Y-axis direction is applied to the
図4に示す例では、センサー素子1Aが備える検出部341、342は、図4(a)に示すように、それぞれ+Z軸方向に変位し、センサー素子1Bが備える検出部341、342は、図4(b)に示すように、それぞれ−Z軸方向に変位する。また、図5に示す例では、センサー素子1Aが備える検出部341、342は、図5(a)に示すように、それぞれ−Z軸方向に変位し、センサー素子1Bが備える検出部341、342は、図5(b)に示すように、それぞれ+Z軸方向に変位する。
In the example shown in FIG. 4, the
このように検出部341、342が変位して検出振動することにより、検出部341、342と検出電極51、52との間の距離が変化するので、これらの間の静電容量が変化する。
Since the
そして、このような各検出部341、342と各検出電極51、52との間の静電容量の変化量に基づいて、物理量センサー10に加わったY軸まわりの角速度に応じた容量変化を検出することができる。
Then, based on the amount of change in capacitance between each of the
上記のように駆動部31がX軸方向に振動(駆動)するにあたり、理想的には、駆動部31は、非駆動時の状態からX軸方向にほぼ平行に変位する。
As described above, when the
例えば、図6(a)に示すように、センサー素子1Aが有する駆動部31がα1方向に変位するとき、理想的には、駆動部31は、非駆動時の駆動部31’に対してX軸方向にほぼ平行に変位する。
For example, as shown in FIG. 6A, when the
しかしながら、振動体3の各部、特に第1梁部331、332、333、334の加工精度等によっては、X軸方向に振動する駆動部31に、Z軸方向に振動する成分を有する斜め振動が加わってしまうことがある。そのため、例えば、図6(b)に示すように、駆動部31がα1方向に変位するとき、駆動部31が非駆動時の駆動部31’に対して斜めに変位することがある。なお、図示では、駆動部31は左斜め上に変位しているが、駆動部31は右斜め上に変位することもある。
However, depending on the machining accuracy of each part of the vibrating
このように、振動体3の各部の加工精度等に起因する駆動部31の斜め振動により、駆動部31が底部212から離間するように変位することがある。
As described above, the
そして、このような駆動部31の斜め振動に伴って、各検出部341、342が検出振動の方向であるZ軸方向成分を持って振動してしまうことがある。すなわち、駆動部31の斜め振動に伴って、物理量センサー10に角速度が加わっていないにもかかわらず、各検出部341、342にZ軸方向成分を含む不要振動が加わってしまうことがある。
As the
本実施形態では、このような各検出部341、342に加わる不要振動を補償用電極61、62によって低減している。
In the present embodiment, such unnecessary vibration applied to the
以下に、補償用電極61、62により、各検出部341、342に加わる不要振動を低減させることについて説明する。なお、上記のような各検出部341、342に加わる不要振動は、センサー素子1Bにおいても同様に生じることであるが、センサー素子1A、1Bは同様の構成であるため、以下では、センサー素子1Aについて代表して説明する。また、センサー素子1Aが備える補償用電極61、62は同様の構成であるため、以下では、センサー素子1Aが備える補償用電極61について代表して説明する。
Hereinafter, reduction of unnecessary vibration applied to the
補償用電極61は、Y軸方向延在部311との間に静電引力を発生させて駆動部31を底部212側(+Z軸方向)に引き付けることで、駆動部31の底部212から離間する方向(−Z軸方向)の変位を抑え、よって、検出部341、342に生じる不要振動を低減している。
The
具体的には、図6(b)に示すように、例えば駆動部31が非駆動時の駆動部31’に対して斜めに変位する場合、まず、駆動部31を振動させる前に、第1電源部71によって、補償用電極61が備える電極部611に直流電圧を印加しておく。そして、この電極部611に電圧を印加した状態で、前述したように、駆動部31をX軸方向に振動させる。
Specifically, as shown in FIG. 6B, for example, when the
この駆動部31の振動において、例えば駆動部31がα1方向に変位すると、駆動部31のY軸方向延在部311は、図7(a)に示す非駆動状態から図7(b)に示すα1方向(−X軸方向)に変位した状態となる。このようにY軸方向延在部311がα1方向に変位した状態では、図7(b)に示すように、Y軸方向延在部311の複数の長尺部316は、それぞれZ軸方向から見て駆動部31の変位量に応じた面積で電極部611と重なる。このように長尺部316と電極部611とが重なることで、長尺部316と電極部611との間に実質的な静電引力が生じる。これにより、図8に示すように、破線で示すような底部212から離間するように変位しようとする駆動部31は、実線で示す駆動部31のように底部212側に引き付けられる。
In the vibration of the
このようにして、補償用電極61によって、駆動部31を底部212側に引き付けることで、駆動部31の底部212から離間する方向の変位を抑えることができる。
In this manner, the
ここで、前述したように、本実施形態では、補償用電極61が複数の電極部611を備え、これらに対応するように、Y軸方向延在部311には複数のスリット315が設けられている。このため、駆動部31がα1方向に変位したとき、電極部611と長尺部316(駆動部31)との重なる面積を十分に大きくすることができる。すなわち、電極部611と長尺部316との重なる面積は、駆動部31の変位量に応じて決定されるが、本実施形態では、スリット315と電極部611との組を複数有しているため、その組の数分、電極部611と長尺部316との重なる面積を大きくすることができる。そのため、電極部611と長尺部316との間に生じる静電引力を十分に大きくすることができる。このため、駆動部31の斜め振動を低減することができ、検出部341、342に生じる不要振動を十分に低減することができる。これにより、物理量センサー10に角速度が加わっていないにもかかわらず、検出部341、342が角速度を検出してしまったり、検出した角速度に誤差を生じてしまったりことを低減することができる。すなわち、物理量センサー10の検出特性(精度)を高めることができる。
Here, as described above, in the present embodiment, the
また、前述したように、各電極部611がY軸方向に沿った長尺状をなし、同様に、各スリット315がY軸方向に沿った長尺状をなしている。このように、各電極部611とスリット315とが駆動部31の振動方向であるX軸方向と交差するY軸方向に長い形状であることで、駆動部31がX軸方向に変位した変位量分、電極部611と長尺部316(駆動部31)との重なる面積をより大きくすることができる。
As described above, each
また、前述したように、電極部611は、支持基板21が有する凸部215上に固定されている。このため、電極部611と長尺部316との間の離間距離をより小さくすることができる。電極部611と長尺部316との間に生じる静電引力は、これらの離間距離が小さいほど大きくなる。このため、凸部215上に電極部611を固定することで、電極部611と長尺部316との間に生じる静電引力をより大きくすることができ、よって、検出部341、342に生じる不要振動をより低減することができる。
Further, as described above, the
なお、例えば凸部215を設ける代わりに、凹部211Aの深さを浅くすることで、電極部611と長尺部316との間の離間距離をより小さくする方法も考えられる。しかしながら、このような方法では、底部212上に設けられた検出電極51、52とこれにそれぞれ対応する検出部341、342との離間距離も小さくなってしまう。その結果、検出部341、342がZ軸方向に検出振動したときに、その振幅によっては検出部341、342が検出電極51、52に接触してしまうおそれがある。
For example, instead of providing the
そこで、本実施形態では、検出電極51、52を底部212上に設け、電極部611を凸部215上に設けている。これにより、検出部341、342と検出電極51、52との接触を防ぎつつ、電極部611と長尺部316との間に生じる静電引力をより大きくすることができる。
Therefore, in the present embodiment, the
このような観点から、図2に示すように、非駆動状態での検出部341と検出電極51との離間距離(および検出部342と検出電極52との離間距離)をd1とし、電極部611とY軸方向延在部311との離間距離をd2としたとき、離間距離d1と離間距離d2とは以下のような関係であるのが好ましい。
From such a viewpoint, as shown in FIG. 2, the distance between the
例えば、補償用電極61に印加する印加電圧の最大値が10Vである場合、離間距離d1と離間距離d2との関係は、d2≦d1≦(10×d2)であるのが好ましい。
For example, when the maximum value of the applied voltage applied to the
また、例えば、補償用電極61に印加する印加電圧が3V〜30Vである場合、非駆動時における離間距離d1と離間距離d2との関係は、(2×d2)≦d1≦(4×d2)であるのが好ましい。
Further, for example, when the applied voltage applied to the
また、前述したように、駆動部31がα1方向に変位したとき、各電極部611は、図7(b)に示すように、Z軸方向から見て長尺部316と重なっている。これに対して、非駆動状態では、各電極部611は、図7(a)に示すように、Z軸方向から見て長尺部316と重なっておらずスリット315と重なっている。このため、非駆動状態(静止状態)では、電極部611と長尺部316との間には静電引力が実質的には生じず、駆動部31は底部212側には引き付けられない。そのため、非駆動状態では、電極部611と長尺部316との間のギャップが極めて小さくなることでこれらの間の静電引力が急激に増加するプルイン現象が生じることを抑えることができる。その結果、非駆動時に、長尺部316が電極部611に接触することを回避することができる。
As described above, when the
また、電極部611は、非駆動状態では、Z軸方向から見てスリット315内に内包されていて、駆動部31が非駆動状態から少しでもα1方向に移動すれば、Z軸方向から見て長尺部316に重なるように配置されている。そのため、電極部611に直流電圧を印加する本実施形態の構成では、前記のように駆動部31が非駆動状態から少しでもα1方向に移動すれば、駆動部31を底部212側に引き付けることができる。また、このように電極部611に直流電圧を印加する本実施形態の構成は、電極部611と長尺部316とがZ軸方向から見て重なる周期に合わせた交流電圧を印加するような構成よりも簡単である。
The
また、前述した説明では、補償用電極61を使用する場合について説明したが、例えば、駆動部31が図6(b)とは逆方向に斜めに変位する場合には、補償用電極62を使用すればよい。その際には、第2電源部72によって補償用電極62に直流電圧を印加することにより、例えば駆動部31がβ1方向に変位したとき、Y軸方向延在部312の長尺部316と電極部621とが重なることで、Y軸方向延在部312と電極部621との間に静電引力を実質的に生じさせることができる。これにより、駆動部31を底部212側に引き付けることができる。
In the above description, the case where the
このように、本実施形態では、X軸方向に並んで配置された1対の補償用電極61、62を備えているので、駆動部31に生じる斜め振動の方向や大きさ等の発生特性に応じて、必要な一方の補償用電極61または補償用電極62を選択して用いることができる。
As described above, in the present embodiment, since the pair of compensating
以上、物理量センサー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。 Although the physical quantity sensor has been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and the configuration of each unit can be replaced with an arbitrary configuration having the same function. In addition, any other component may be added to the present invention.
また、前述した説明では、非電極部として駆動部にスリットを設けた構成について説明したが、非電極部は、例えば駆動部の厚さ方向に貫通しておらず、補償用電極側に開口している凹部等であってもよい。 In the above description, the configuration in which the slit is provided in the driving unit as the non-electrode unit has been described. However, the non-electrode unit does not penetrate in the thickness direction of the driving unit, for example, and opens to the compensation electrode side. It may be a recessed portion or the like.
また、前述した説明では、スリットはY軸方向延在部に2つ設けられた構成について説明したが、スリットの数はこれに限定されない。例えば、スリットの数は、Y軸方向延在部に3つ以上設けられていてもよい。 In the above description, the configuration in which two slits are provided in the Y-axis direction extending portion has been described, but the number of slits is not limited to this. For example, three or more slits may be provided in the Y-axis direction extending portion.
≪第1参考例≫
次に、本発明の物理量センサーの第1参考例について説明する。
≪First Reference Example≫
Next, a first reference example of the physical quantity sensor of the present invention will be described.
図9は、本発明の物理量センサーの第1参考例を示す平面図である。図10は、図9中のB−B線断面図である。 FIG. 9 is a plan view showing a first reference example of the physical quantity sensor of the present invention. 10 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
以下、物理量センサーの第1参考例について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 Hereinafter, the first reference example of the physical quantity sensor will be described, but the description will focus on differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
第1参考例の物理量センサー10では、スリット315の数と、電極部611、621の数が前述した第1実施形態と相違する。
In the
なお、第1参考例の物理量センサー10も、前述した第1実施形態と同様にセンサー素子1A、1Bを有しており、これらの構成は同様であるため、以下では、センサー素子1Aの構成について代表して説明する。
Note that the
図9および図10に示す物理量センサー10が有するセンサー素子1Aでは、駆動部31のY軸方向延在部311、312に、それぞれスリット315が1つ設けられている。また、Y軸方向延在部311、312は、それぞれY軸方向に延在した2つの長尺部316を有し、2つの長尺部316の間に1つのスリット315が形成されている。
In the
また、補償用電極61は電極部611を1つ有しており、電極部611は、非駆動状態において、Z軸方向から見てY軸方向延在部311のスリット315に内包するように設けられている。同様に、補償用電極62は電極部621を1つ有しており、電極部621は、非駆動状態において、Z軸方向から見てY軸方向延在部312のスリット315に内包するように設けられている。
The
このような構成の物理量センサー10によっても、駆動部31の斜め振動を低減して、検出部341、342に加わる不要振動を低減することができる。
Also with the
特に、本参考例においても、各電極部611がY軸方向に沿った長尺状をなし、同様に、各スリット315がY軸方向に沿った長尺状をなしているため、駆動部31がX軸方向に変位した変位量分、電極部611とY軸方向延在部311との重なる面積をより大きくすることができる。そのため、電極部611と長尺部316との間に生じる静電引力をより大きくすることができ、よって、検出部341、342に生じる不要振動をより低減することができる。
In particular, also in the present reference example, each
≪第2参考例≫
次に、本発明の物理量センサーの第2参考例について説明する。
≪Second reference example≫
Next, a second reference example of the physical quantity sensor of the present invention will be described.
図11は、本発明の物理量センサーの第2参考例を示す平面図である。図12は、図11中のC−C線断面図である。 FIG. 11 is a plan view showing a second reference example of the physical quantity sensor of the present invention. 12 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
以下、物理量センサーの第2参考例について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 Hereinafter, a second reference example of the physical quantity sensor will be described, but the description will focus on differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
第2参考例の物理量センサー10では、スリット315を備えていないところが前述した第1実施形態と相違する。
The
なお、第2参考例の物理量センサー10も、前述した第1実施形態と同様にセンサー素子1A、1Bを有しており、これらの構成は同様であるため、以下では、センサー素子1Aの構成について代表して説明する。
Note that the
図11および図12に示す物理量センサー10では、駆動部31のY軸方向延在部311、312にそれぞれスリット315が設けられておらず、駆動部31は、X軸方向に延在する1対のX軸方向延在部313、314と、Y軸方向に延在し、X軸方向延在部313、314を連結する1対のY軸方向延在部311、312とで構成されている。
In the
また、補償用電極61は電極部611を1つ有している。電極部611は、その幅が、Y軸方向延在部311の幅(X軸方向の長さ)よりも大きく形成されており、非駆動状態で、Z軸方向から見てY軸方向延在部311と重なるように配置されている。
The
同様に、補償用電極62は電極部621を1つ有している。電極部621は、その幅が、Y軸方向延在部312の幅(X軸方向の長さ)よりも大きく形成されており、非駆動状態で、Z軸方向から見てY軸方向延在部312と重なるように配置されている。
Similarly, the
このような構成の物理量センサー10は、非駆動状態および駆動状態において、Z軸方向から見て、Y軸方向延在部311と電極部611とが重なり、Y軸方向延在部312と電極部621とが重なっている。
In the
そして、本参考例では、第1電源部71によって、駆動部31が+X軸方向および−X軸方向に変位する周期に合わせて、補償用電極61、62の少なくとも一方に交流電圧を印加する。
In the present reference example, the first
したがって、このような構成の物理量センサー10によっても、駆動部31に生じる斜め振動の方向等に応じて、補償用電極61および補償用電極62の少なくとも一方を使用して、駆動部31の斜め振動を低減し、よって、検出部341、342に加わる不要振動を低減することができる。
Therefore, even with the
特に、本参考例においても、電極部611が、支持基板21が有する凸部215上に固定されているため、電極部611とY軸方向延在部311との間の離間距離をより小さくすることができる。電極部611とY軸方向延在部311との間に生じる静電引力は、これらの離間距離が小さいほど大きくなるため、凸部215上に電極部611を固定することで、電極部611とY軸方向延在部311との間に生じる静電引力をより大きくすることができる。その結果、検出部341、342に生じる不要振動をより低減することができる。
In particular, also in this reference example, since the
なお、例えば凸部215を設ける代わりに、凹部211Aの深さを浅くすることで、電極部611とY軸方向延在部311との間の離間距離をより小さくする方法も考えられる。しかしながら、このような方法では、底部212上に設けられた検出電極51、52とこれにそれぞれ対応する検出部341、342との離間距離も小さくなってしまう。その結果、検出部341、342がZ軸方向に検出振動したときに、その振幅によっては検出部341、342が検出電極51、52に接触してしまうおそれがある。
For example, instead of providing the
そこで、本参考例では、検出電極51、52に底部212上に設け、電極部611を凸部215上に設けている。これにより、検出部341、342と検出電極51、52との接触を防ぎつつ、電極部611とY軸方向延在部311との間に生じる静電引力をより大きくすることができる。
Therefore, in this reference example, the
このような観点から、図12に示すように、非駆動時における検出部341と検出電極51との離間距離(および検出部342と検出電極52との離間距離)をd1とし、電極部611とY軸方向延在部311との離間距離をd2としたとき、離間距離d1と離間距離d2とは以下のような関係であるのが好ましい。
From such a viewpoint, as shown in FIG. 12, the distance between the
例えば、補償用電極61に印加する印加電圧の最大値が10Vである場合、離間距離d1と離間距離d2との関係は、d2≦d1≦(10×d2)であるのが好ましい。
For example, when the maximum value of the applied voltage applied to the
また、例えば、補償用電極61に印加する印加電圧が3V〜30Vである場合、非駆動時における離間距離d1と離間距離d2との関係は、(2×d2)≦d1≦(4×d2)であるのが好ましい。
Further, for example, when the applied voltage applied to the
2.電子機器
次いで、本発明の物理量センサーを適用した電子機器(本発明の電子機器)について、図13〜図15に基づき、詳細に説明する。
2. Electronic Device Next, an electronic device to which the physical quantity sensor of the present invention is applied (electronic device of the present invention) will be described in detail with reference to FIGS.
図13は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。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2000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。このようなパーソナルコンピューター1100には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する物理量センサー10が内蔵されている。
FIG. 13 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer to which an electronic device including the physical quantity sensor of the present invention is applied. In this figure, a
図14は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機1200は、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2000が配置されている。このような携帯電話機1200には、フィルター、共振器等として機能する物理量センサー10が内蔵されている。
FIG. 14 is a perspective view showing a configuration of a mobile phone (including PHS) to which an electronic device including the physical quantity sensor of the present invention is applied. In this figure, a
図15は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of a digital still camera to which an electronic device including the physical quantity sensor of the present invention is applied. In this figure, connection with an external device is also simply shown. Here, an ordinary camera sensitizes a silver halide photographic film with a light image of a subject, whereas a
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部2000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、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。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。
A
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、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。また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ1300には、フィルター、共振器等として機能する物理量センサー10が内蔵されている。
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit and presses the shutter button 1306, the CCD image pickup signal at that time is transferred and stored in the
なお、本発明の物理量センサーを備える電子機器は、図13のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図14の携帯電話機、図15のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、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ー)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、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、ページャー、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、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレーター等に適用することができる。 In addition to the personal computer (mobile personal computer) shown in FIG. 13, the mobile phone shown in FIG. 14, and the digital still camera shown in FIG. Inkjet printers), laptop personal computers, televisions, video cameras, video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks (including those with communication functions), electronic dictionaries, calculators, electronic game devices, word processors, workstations, televisions Telephone, crime prevention TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (for example, electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measuring devices, instruments Type (for example, vehicle Aircraft, gauges of a ship), can be applied to a flight simulator or the like.
3.移動体
次いで、本発明の物理量センサーを適用した移動体(本発明の移動体)について、図16に基づき、詳細に説明する。
3. Next, a mobile body to which the physical quantity sensor of the present invention is applied (a mobile body of the present invention) will be described in detail with reference to FIG.
図16は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。この図において、自動車1500は、車体1501と、4つの車輪1503とを有しており、車体1501に設けられた図示しない動力源(エンジン)によって車輪1503を回転させるように構成されている。
FIG. 16 is a perspective view showing an automobile to which the moving body of the present invention is applied. In this figure, an
このような自動車1500には、物理量センサー10が内蔵されている。物理量センサー10によれば、車体1501の姿勢や移動方向を検出することができる。物理量センサー10の検出信号は、車体姿勢制御装置1502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。
Such an
なお、本発明の物理量センサーを備える移動体は、自動車に限定されず、例えば、オートバイ、鉄道等の他の車両、航空機、船舶、宇宙船、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプター等にも適用可能である。 Note that the mobile body including the physical quantity sensor of the present invention is not limited to an automobile, and can be applied to other vehicles such as motorcycles, railways, aircraft, ships, spacecrafts, biped robots, radio controlled helicopters, and the like. is there.
以上、本発明の物理量センサー、電子機器および移動体について図示の実施形態および参考例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、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。 As described above, the physical quantity sensor, the electronic device, and the moving body of the present invention have been described based on the illustrated embodiment and the reference example, but the present invention is not limited to this, and the configuration of each part has the same function. It can be replaced with one having any structure. In addition, any other component may be added to the present invention. Moreover, you may combine each embodiment suitably.
10……物理量センサー
1A、1B……センサー素子
2……パッケージ
21……支持基板
211A、211B……凹部
212……底部
213……側壁部
214……中央壁部
215……凸部
22……蓋部材
221……凹部
3……振動体
31、31’……駆動部
311、312……Y軸方向延在部
313、314……X軸方向延在部
315……スリット
316……長尺部
321、322、323、324……固定部
331、332、333、334……第1梁部
341、342……検出部
351、352、353、354……第2梁部
36……可動電極部
361……可動電極指
4……駆動機構
41……第1固定電極部(固定電極部)
42……第2固定電極部(固定電極部)
5……検出機構
51、52……検出電極
61、62……補償用電極
71……第1電源部
72……第2電源部
411……第1固定電極指
421……第2固定電極指
611、621……電極部
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
1200……携帯電話機
1202……操作ボタン
1204……受話口
1206……送話口
1300……ディジタルスチルカメラ
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
1312……ビデオ信号出力端子
1314……入出力端子
1430……テレビモニター
1440……パーソナルコンピューター
1500……自動車
1501……車体
1502……車体姿勢制御装置
1503……車輪
2000……表示部
D……軸
S……収納空間
d1、d2……離間距離
W1、W2……幅
10.
42 …… Second fixed electrode part (fixed electrode part)
5 ...
Claims (9)
第1方向に沿って振動する駆動部と、
前記固定部と前記駆動部とを接続している第1梁部と、
前記駆動部に作用するコリオリ力により前記第1方向に直交する第2方向に沿って振動する検出部と、
前記駆動部と前記検出部とを接続している第2梁部と、
前記駆動部との間に前記第2方向に沿った静電引力を生じさせる補償用電極と、を有し、
前記駆動部は、前記補償用電極側に開口する孔または凹部で構成された複数の非電極部を有し、前記複数の非電極部は、前記第1方向に沿って並んでおり、
前記補償用電極は、前記第1方向に沿って並んでいる複数の電極部を有していることを特徴とする物理量センサー。 A fixed part;
A drive unit that vibrates along a first direction;
A first beam portion connecting the fixed portion and the drive portion;
A detector that vibrates along a second direction orthogonal to the first direction by Coriolis force acting on the drive unit;
A second beam part connecting the drive part and the detection part;
A compensation electrode that generates an electrostatic attraction along the second direction between the driving unit and the driving unit;
The drive unit has a plurality of non-electrode parts configured by holes or recesses that are open to the compensation electrode side, and the plurality of non-electrode parts are arranged along the first direction,
The physical quantity sensor according to claim 1, wherein the compensation electrode has a plurality of electrode portions arranged along the first direction.
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