(57)【要約】【課題】診断時の物理量検出素子への突入電流を低減させることが可能な物理量検出装置を提供すること。【解決手段】物理量検出素子の第１電極と電気的に接続される第１端子と、前記物理量検出素子と電気的に接続される駆動回路と、診断電圧を発生する診断電圧発生回路及び前記診断電圧が入力される電流制限回路を含む診断電圧出力回路と、前記第１端子及び前記電流制限回路に電気的に接続されているスイッチと、を含む、物理量検出回路。【選択図】図９
2020003278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量検出素子の第１電極と電気的に接続される第１端子と、
前記物理量検出素子と電気的に接続される駆動回路と、
診断電圧を発生する診断電圧発生回路及び前記診断電圧が入力される電流制限回路を含む診断電圧出力回路と、
前記第１端子及び前記電流制限回路に電気的に接続されているスイッチと、
を含む、物理量検出回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記電流制限回路は抵抗である、物理量検出回路。
【請求項３】
請求項１において、
前記電流制限回路は過電流制御回路である、物理量検出回路。
【請求項４】
請求項３において、
前記電流制限回路は、
ツェナーダイオードと、
バイポーラトランジスターである第１トランジスターと、
バイポーラトランジスターである第２トランジスターと、
第１抵抗と、
第２抵抗と、
第３抵抗と、
前記診断電圧が供給される第１ノードと、
基準電圧が供給される第２ノードと、
前記スイッチと電気的に接続されている第３ノードと、
前記物理量検出素子の第２電極と電気的に接続されている第４ノードと、
第５ノードと、
を含み、
前記第１トランジスターのコレクター、前記第１抵抗の一端、及び前記第２抵抗の一端は、前記第１ノードと電気的に接続され、
前記ツェナーダイオードのアノード、前記第２トランジスターのエミッター、及び前記第３抵抗の一端は、前記第２ノードと電気的に接続され、
前記第１トランジスターのエミッターは、前記第３ノードと電気的に接続され、
前記第２トランジスターのベース及び前記第３抵抗の他端は、前記第４ノードと電気的に接続され、
前記ツェナーダイオードのカソード、前記第２トランジスターのベース、前記第１抵抗の他端、及び前記第２抵抗の他端は、前記第５ノードと電気的に接続されている、物理量検出回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記駆動回路は前記物理量検出素子を周期的に駆動し、
前記スイッチは、周期的に前記第１端子と前記電流制限回路とを電気的に接続し、
前記第１端子と前記電流制限回路とが電気的に接続される各期間の長さは、前記物理量検出素子が駆動される各期間の長さ以下である、物理量検出回路。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項において、
前記物理量検出素子の第２電極と電気的に接続される第２端子と、
前記物理量検出素子の第３電極と電気的に接続される第３端子と、
前記第１端子及び前記第３端子から入力される信号を電圧に変換して出力する変換回路
と、
を含み、
前記スイッチは、前記第１端子を前記電流制限回路及び前記変換回路の何れかと電気的に接続し、
前記駆動回路は、前記第２端子と電気的に接続されている、
物理量検出回路。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れか一項において、
前記物理量検出素子の第２電極と電気的に接続される第２端子と、
前記物理量検出素子の第３電極と電気的に接続される第３端子と、
前記第２端子から入力される信号を電圧に変換して出力する変換回路と、
を含み、
前記スイッチは、前記第１端子を前記電流制限回路及び前記駆動回路の何れかと電気的に接続し、
前記駆動回路は、前記第３端子と電気的に接続されている、
物理量検出回路。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の物理量検出回路と、
前記物理量検出素子と、
を含む、
物理量検出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の物理量検出装置と、
前記物理量検出装置から出力された物理量信号に基づいて演算処理を行う演算処理装置と、
を含む、電子機器。
【請求項１０】
請求項８に記載の物理量検出装置と、
前記物理量検出装置から出力された物理量信号に基づいて姿勢の制御を行う姿勢制御部と、
を含む、移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量検出回路、物理量検出装置、電子機器及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物理量検出素子に設けられている複数の電極間に生じる静電容量の容量値が加速度や角速度等の物理量の大きさ及び向きに応じて変化することを利用して物理量を検出する静電容量型の物理量検出装置が開発されている。例えば、シリコンＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いた静電容量型の加速度検出装置や角速度検出装置が広く知られている。ここで、特許文献１には自己診断機能を備えた静電容量型の加速度センサーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−９５１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、物理量検出素子への突入電流が大きいと、大きな静電気力が物理量検出素子に作用するので、物理量検出素子の電極指同士が接触してしまうおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前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、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
本発明に係る物理量検出回路の一態様は、
物理量検出素子の第１電極と電気的に接続される第１端子と、
前記物理量検出素子と電気的に接続される駆動回路と、
診断電圧を発生する診断電圧発生回路及び前記診断電圧が入力される電流制限回路を含む診断電圧出力回路と、
前記第１端子及び前記電流制限回路に電気的に接続されているスイッチと、
を含む。
【０００７】
前記物理量検出回路の一態様において、
前記電流制限回路は抵抗であってもよい。
【０００８】
前記物理量検出回路の一態様において、
前記電流制限回路は過電流制御回路であってもよい。
【０００９】
前記物理量検出回路の一態様において、
前記電流制限回路は、
ツェナーダイオードと、
バイポーラトランジスターである第１トランジスターと、
バイポーラトランジスターである第２トランジスターと、
第１抵抗と、
第２抵抗と、
第３抵抗と、
前記診断電圧が供給される第１ノードと、
基準電圧が供給される第２ノードと、
前記スイッチと電気的に接続されている第３ノードと、
前記物理量検出素子の第２電極と電気的に接続されている第４ノードと、
第５ノードと、
を含み、
前記第１トランジスターのコレクター、前記第１抵抗の一端、及び前記第２抵抗の一端は、前記第１ノードと電気的に接続され、
前記ツェナーダイオードのアノード、前記第２トランジスターのエミッター、及び前記第３抵抗の一端は、前記第２ノードと電気的に接続され、
前記第１トランジスターのエミッターは、前記第３ノードと電気的に接続され、
前記第２トランジスターのベース及び前記第３抵抗の他端は、前記第４ノードと電気的に接続され、
前記ツェナーダイオードのカソード、前記第２トランジスターのベース、前記第１抵抗の他端、及び前記第２抵抗の他端は、前記第５ノードと電気的に接続されていてもよい。
【００１０】
前記物理量検出回路の一態様において、
前記駆動回路は前記物理量検出素子を周期的に駆動し、
前記スイッチは、周期的に前記第１端子と前記電流制限回路とを電気的に接続し、
前記第１端子と前記電流制限回路とが電気的に接続される各期間の長さは、前記物理量検出素子が駆動される各期間の長さ以下であってもよい。
【００１１】
前記物理量検出回路の一態様は、
前記物理量検出素子の第２電極と電気的に接続される第２端子と、
前記物理量検出素子の第３電極と電気的に接続される第３端子と、
前記第１端子及び前記第３端子から入力される信号を電圧に変換して出力する変換回路と、
を含み、
前記スイッチは、前記第１端子を前記電流制限回路及び前記変換回路の何れかと電気的に接続し、
前記駆動回路は、前記第２端子と電気的に接続されていてもよい。
【００１２】
前記物理量検出回路の一態様は、
前記物理量検出素子の第２電極と電気的に接続される第２端子と、
前記物理量検出素子の第３電極と電気的に接続される第３端子と、
前記第２端子から入力される信号を電圧に変換して出力する変換回路と、
を含み、
前記スイッチは、前記第１端子を前記電流制限回路及び前記駆動回路の何れかと電気的に接続し、
前記駆動回路は、前記第３端子と電気的に接続されていてもよい。
【００１３】
本発明に係る物理量検出装置の一態様は、
前記物理量検出回路の一態様と、
前記物理量検出素子と、
を含む。
【００１４】
本発明に係る電子機器の一態様は、
前記物理量検出装置の一態様と、
前記物理量検出装置から出力された物理量信号に基づいて演算処理を行う演算処理装置と、
を含む。
【００１５】
本発明に係る移動体の一態様は、
前記物理量検出装置の一態様と、
前記物理量検出装置から出力された物理量信号に基づいて姿勢の制御を行う姿勢制御部と、
を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す斜視図。
【図２】物理量センサーの概略構成を示す断面図。
【図３】物理量検出素子の取り付け状態を示す平面図。
【図４】物理量検出素子の配置例を示す平面図。
【図５】Ｘ軸センサー部の一例を示す平面図。
【図６】図５中のＡ−Ａ線断面図。
【図７】ｚ軸物理量検出素子を模式的に示す平面図。
【図８】ｚ軸物理量検出素子を模式的に示す断面図。
【図９】第１実施形態の物理量検出装置の機能ブロック図。
【図１０】第１実施形態における診断電圧出力回路の構成例を示す図。
【図１１】第１実施形態における信号波形の一例を示す図。
【図１２】第１実施形態における診断出力電圧の波形の一例を示す図。
【図１３】第２実施形態における診断電圧出力回路の構成例を示す図。
【図１４】第２実施形態における診断出力電圧の波形の一例を示す図。
【図１５】第３実施形態の物理量検出装置の機能ブロック図。
【図１６】第３実施形態における信号波形の一例を示す図。
【図１７】電子機器の一例である本実施形態の慣性計測装置の構成例を示す図。
【図１８】電子機器の一例である本実施形態の移動体測位装置の構成例を示す図。
【図１９】本実施形態の電子機器の機能ブロック図。
【図２０】電子機器の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図。
【図２１】電子機器の一例である腕装着型の携帯機器の外観の一例を示す図。
【図２２】電子機器の一例であるリスト機器の外観の一例を示す図。
【図２３】リスト機器の機能ブロック図。
【図２４】本実施形態の移動体の一例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００１８】
以下では、物理量として加速度を検出する物理量検出装置である加速度検出装置を例にとり説明する。
【００１９】
１．物理量検出装置
１−１．第１実施形態
［物理量検出装置の構造］
第１実施形態に係る物理量検出装置を、図１、図２、図３、図４を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る物理量検出装置の概略構成を示す斜視図である。図２は、物理量検出装置の概略構成を示す断面図である。図３は、物理量検出装置に用いられている物理量検出素子の取り付け状態を示す平面図である。図４は、物理量検出素子の配置例を示す平面図である。なお、説明の便宜上、図４では蓋体を省略した状態を示している。
【００２０】
なお、以下では、各図面に記載されているように、互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸として説明する。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、Ｘ軸とＹ軸とを含む面を「ＸＹ面」とも言う。また、Ｚ軸方向は、パッケージを構成するベース基板と蓋体の積層方向に沿った方向、換言すれば物理量検出素子とベース基板との取り付け方向に沿った方向をＺ軸方向とする。さらに、説明の便宜上、Ｚ軸方向から視たときの平面視において、蓋体側である＋Ｚ軸方向側の面を上面、これと反対側となる−Ｚ軸方向側の面を下面として説明することがある。
【００２１】
図１及び図２に示す物理量検出装置１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれの加速度を独立して検知することのできる３軸加速度センサーとして利用可能である。このような物理量検出装置１は、パッケージ７と、パッケージ７内に収容された構造体５と、を有している。なお、構造体５は、物理量として３軸方向の加速度を検出する物理量検出素子２０と、物理量検出素子２０上に配置され、ＩＣ（Integrated Circuit）として構成される物理量検出回路４０と、を含み、接合材としての樹脂接着材１８によって、物理量検出素子２０の下面２０ｒがパッケージ７の内側に接続されている。
【００２２】
図１、図２及び図３に示すように、パッケージ７は、第１の基材１１、第２の基材１２及び第３の基材１３で構成されているベース部１０と、封止部材１４を介して第３の基材１３に接続されている蓋体１５と、を含む。なお、第１の基材１１、第２の基材１２及び第３の基材１３は、この順で積層されてベース部１０が構成される。第１の基材１１は、平板状であり、第２の基材１２及び第３の基材１３は、中央部が除去された環状体であり、第３の基材１３の上面の周縁にシールリングや低融点ガラス等の封止部材１４が形成されている。
【００２３】
パッケージ７は、中央部が除去された環状体である第２の基材１２と第３の基材１３とにより、構造体５を収容する凹部であるキャビティーが形成される。そして、パッケージ７は、キャビティーの開口が蓋体１５によって塞がれることによって密閉空間である収容空間１７が設けられ、この収容空間１７に構造体５を収容することができる。このように、パッケージ７と蓋体１５との間に設けられている収容空間１７に、物理量検出素子２０及び物理量検出回路４０で構成される構造体５が収納されていることにより、コンパクトで高性能な物理量検出装置１とすることができる。なお、第１の基材１１や第２の基材１２を含むベース部１０に形成された配線パターンや電極パッドの一部は図示を省略してある。
【００２４】
第１の基材１１、第２の基材１２及び第３の基材１３の構成材料には、セラミックなどが好適に用いられる。なお、第１の基材１１、第２の基材１２及び第３の基材１３の構成材料は、セラミック以外に、ガラス、樹脂、金属等を用いてもよい。また、蓋体１５の構成材料には、例えば、コバールなどの金属材料、ガラス材料、シリコン材料、セラミック材料、樹脂材料などを用いることができる。
【００２５】
また、第２の基材１２の上面には複数の内部端子１９が配置されており、第１の基材１１の下面であるパッケージ７の外底面１０ｒには複数の外部端子１６が配置されている。また、各内部端子１９は、ベース部１０に形成された図示しない内部配線などを介して対応する外部端子１６に電気的に接続されている。
【００２６】
物理量検出回路４０は、接着層４１を介して、物理量検出素子２０の、パッケージ７を構成する第１の基材１１の側の面である下面２０ｒとは反対側の面に取り付けられている。このように、パッケージ７と物理量検出素子２０と物理量検出回路４０とを積層することにより、平面方向の配置効率を高め、物理量検出装置１の平面視における面積を小さく
することができる。
【００２７】
構造体５は、図２及び図３に示すように、接合材としての樹脂接着材１８によって、第１の基材１１の上面に、物理量検出素子２０の下面２０ｒが接続され、パッケージ７の収容空間１７に収納されている。パッケージ７の収容空間１７は、大気圧よりも低い減圧雰囲気、または窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性気体雰囲気に気密封止されている。
【００２８】
図４に示すように、物理量検出素子２０は、ベース基板２２、及びキャップ部である蓋部２３を有する容器２５と、容器２５内に収容され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれの加速度を独立して検知することのできるＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及び２つのＺ軸センサー部２１ｚと、を含む。Ｘ軸センサー部２１ｘ及びＹ軸センサー部２１ｙは、Ｘ−Ｙ平面方向の２軸であるＸ軸方向及びＹ軸方向の加速度を検知し、２つのＺ軸センサー部２１ｚの各々は、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸方向の加速度を検知し、静電容量の変化データを示す信号を出力する。２つのＺ軸センサー部２１ｚは、Ｘ軸方向の加速度及びＹ軸方向の加速度もわずかに検知してしまうため、これらの加速度の検出信号が互いに打ち消し合うように、Ｘ軸と平行な仮想軸ＸＬに対して線対称となるように配置されている。２つのＺ軸センサー部２１ｚの出力信号が合わさって物理量検出回路４０に送信される。物理量検出回路４０は、物理量検出素子２０から送られた静電容量の変化を示す信号を、ユーザーの使い易い形式、例えばバイアス方式に変換処理し、加速度データとして出力する。
【００２９】
物理量検出素子２０及び物理量検出回路４０は、ボンディングワイヤー４３によって電気的に接続されている。また、物理量検出回路４０は、ボンディングワイヤー４２によってパッケージ７において第２の基材１２の上面に設けられている内部端子１９に電気的に接続されている。なお、内部端子１９及び外部端子１６は、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属配線材料を、所定の位置にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等のめっきを施す方法などによって形成することができる。
【００３０】
また、ベース基板２２には、不図示のＸ軸センサー部２１ｘ用の配線、Ｙ軸センサー部２１ｙ用の配線及びＺ軸センサー部２１ｚ用の配線が配置されている。また、これら各配線の端部は、容器２５の外部に露出しており、露出した部分が接続端子２９となっている。そして、この各接続端子２９がボンディングワイヤー４３を介して物理量検出回路４０の不図示の電極パッドと電気的に接続されている。
【００３１】
このようなベース基板２２は、例えば、アルカリ金属イオンを含むガラス材料から形成されている。これにより、シリコン基板から形成されているＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚをベース基板２２に対して陽極接合により強固に接合することができる。また、ベース基板２２に光透過性を付与することができるため、ベース基板２２を介して容器２５の内部を観察することができる。ただし、ベース基板２２の構成材料としては、ガラス材料に限定されず、例えば、高抵抗なシリコン材料を用いることができる。この場合、Ｘ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚとの接合は、例えば、直接接合、シロキサン結合、樹脂系接着材、ガラスペースト、金属層、等を介して行うことができる。
【００３２】
物理量検出回路４０は、接着層４１を介して物理量検出素子２０の上面である蓋部２３上に配置されている。なお、接着層４１としては、物理量検出素子２０上に物理量検出回路４０を固定することができれば、特に限定されず、例えば、半田、銀ペースト、樹脂系接着材等を用いることができる。
【００３３】
また、物理量検出回路４０は、上面に不図示の複数の電極パッドを有し、各電極パッドがボンディングワイヤー４２を介して第２の基材１２の内部端子１９に電気的に接続され、各電極パッドがボンディングワイヤー４３を介して物理量検出素子２０の接続端子２９に電気的に接続されている。これにより、物理量検出回路４０は、物理量検出素子２０を制御することができる。
【００３４】
［Ｘ軸センサー部及びＹ軸センサー部の構造及び動作］
図５は、Ｘ軸センサー部２１ｘの一例を示す平面図である。図６は、図５中のＡ−Ａ線断面図である。なお、Ｙ軸センサー部２１ｙは、Ｘ軸センサー部２１ｘと同じ構造であり、図５においてＸ軸センサー部２１ｘを反時計回りに９０°回転させたものに相当し、その図示及び説明を省略する。以下では、説明の便宜上、図５中の紙面手前側及び図６中の上側を「上」とも言い、図５中の紙面奥側及び図６中の下側を「下」とも言う。また、各軸の矢印方向先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。
【００３５】
図５に示すＸ軸センサー部２１ｘは、ベース基板２２上に配置された素子部２１０を含む。
【００３６】
ベース基板２２は上面側に開放する凹部２０１を有しており、Ｚ軸方向からの平面視で、凹部２０１は、素子部２１０を内側に内包するように、素子部２１０よりも大きく形成されている。この凹部２０１は、素子部２１０とベース基板２２との接触を防止するための逃げ部として機能する。
【００３７】
また、図６に示すように、ベース基板２２は、凹部２０１の底面に設けられた３つの突起状のマウント部２０２，２０３，２０４を有している。マウント部２０２には第１固定電極部２２１が接合され、マウント部２０３には第２固定電極部２３１が接合され、マウント部２０４には可動部支持部２５０が接合されている。
【００３８】
また、図５に示すように、ベース基板２２は、上面側に開放する溝部２０５，２０６，２０７を有している。溝部２０５，２０６，２０７の一端部は、それぞれ、図４の互いに異なる接続端子２９まで延伸しており、他端部は、それぞれ、凹部２０１に接続されている。
【００３９】
図５に示すように、溝部２０５，２０６，２０７には配線３０１，３０２，３０３が設けられている。溝部２０５内の配線３０１の一端部は、図４の接続端子２９と電気的に接続されている。図６に示すように、配線３０１の他端部は、凹部２０１を介してマウント部２０２まで引き回されている。そして、配線３０１は、マウント部２０２上で第１固定電極部２２１と電気的に接続されている。
【００４０】
溝部２０６内の配線３０２の一端部は、図４の接続端子２９と電気的に接続されている。図６に示すように、配線３０２の他端部は、凹部２０１を介してマウント部２０３まで引き回されている。そして、配線３０２は、マウント部２０３上で第２固定電極部２３１と電気的に接続されている。
【００４１】
溝部２０７内の配線３０３の一端部は、図４の接続端子２９と電気的に接続されている。図６に示すように、配線３０３の他端部は、凹部２０１を介してマウント部２０４まで引き回されている。そして、配線３０３は、マウント部２０４上で可動部支持部２５０と電気的に接続されている。
【００４２】
配線３０１，３０２，３０３の構成材料としては、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用いることができる。
【００４３】
図５に示すように、素子部２１０は、ベース基板２２に固定されている固定電極部２２０と、ベース基板２２に固定されている可動部支持部２５０と、可動部支持部２５０に対してＸ軸方向に変位可能な可動部２６０と、可動部支持部２５０と可動部２６０とを連結するバネ部２７０，２７４と、可動部２６０に設けられている可動電極部２８０と、を有している。このうち、可動部支持部２５０、可動部２６０、バネ部２７０，２７４及び可動電極部２８０は、一体的に形成されている。このような素子部２１０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２１０は、陽極接合によってベース基板２２のマウント部２０２，２０３，２０４に接合されている。ただし、素子部２１０の材料や、素子部２１０のベース基板２２への接合方法は、特に限定されない。
【００４４】
図５に示すように、可動部支持部２５０は、Ｘ軸方向に延在する長手形状をなしている。そして、可動部支持部２５０は、Ｘ軸方向のマイナス側の端部にマウント部２０４と接合している接合部２５１を有している。なお、本実施形態では、可動部支持部２５０は、Ｘ軸方向に延在する長手形状となっているが、可動部支持部２５０の形状としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。また、以下では、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動部支持部２５０をＹ軸方向に二等分する仮想軸を中心軸Ｌとする。
【００４５】
可動部支持部２５０は、第１固定電極部２２１及び第２固定電極部２３１の間に位置している。これにより、可動部支持部２５０を、可動部２６０の中心部に配置することができ、可動部２６０をより安定して支持することができる。
【００４６】
図５に示すように、可動部２６０は、Ｚ軸方向から見た平面視で、枠状をなしており、可動部支持部２５０、バネ部２７０、バネ部２７４、第１固定電極部２２１及び第２固定電極部２３１を囲んでいる。すなわち、可動部２６０は、固定電極部２２０を囲む枠状をなしている。これにより、可動部２６０の質量をより大きくすることができる。そのため、より感度を向上させ、Ｘ軸方向の加速度Ａｘを精度よく検出することができる。
【００４７】
また、可動部２６０は、内側に第１固定電極部２２１が配置された第１開口部２６８と、内側に第２固定電極部２３１が配置された第２開口部２６９と、を有している。また、第１開口部２６８及び第２開口部２６９は、Ｙ軸方向に並んで配置されている。このような可動部２６０は、中心軸Ｌに対して対称である。
【００４８】
可動部２６０の形状をより具体的に説明すると、可動部２６０は、可動部支持部２５０、バネ部２７０、バネ部２７４、第１固定電極部２２１及び第２固定電極部２３１を囲む枠部２６１と、第１開口部２６８のＸ軸方向プラス側に位置し、枠部２６１からＹ軸方向マイナス側へ延出する第１Ｙ軸延在部２６２と、第１Ｙ軸延在部２６２の先端部からＸ軸方向マイナス側へ延出する第１Ｘ軸延在部２６３と、第２開口部２６９のＸ軸方向プラス側に位置し、枠部２６１からＹ軸方向プラス側へ延出する第２Ｙ軸延在部２６４と、第２Ｙ軸延在部２６４の先端部からＸ軸方向マイナス側へ延出する第２Ｘ軸延在部２６５と、を有している。また、第１Ｙ軸延在部２６２及び第２Ｙ軸延在部２６４は、それぞれ、バネ部２７０の近くに設けられ、バネ部２７０のＹ軸方向、すなわちバネ片２７１の延在方向に沿うように配置されており、第１Ｘ軸延在部２６３及び第２Ｘ軸延在部２６５は、それぞれ、可動部支持部２５０の近くに設けられ、可動部支持部２５０に沿って配置されている。
【００４９】
このような構成において、第１Ｙ軸延在部２６２及び第１Ｘ軸延在部２６３は、第１可動電極指２８２を支持する支持部として機能し、第２Ｙ軸延在部２６４及び第２Ｘ軸延在部２６５は、第２可動電極指２９２を支持する支持部として機能する。
【００５０】
また、可動部２６０は、第１開口部２６８の余ったスペースを埋めるように、枠部２６１から第１開口部２６８内へ突出する第１突出部２６６と、第２開口部２６９の余ったスペースを埋めるように、枠部２６１から第２開口部２６９内へ突出する第２突出部２６７と、を有している。このように、第１突出部２６６及び第２突出部２６７を設けることで、可動部２６０の大型化を招くことなく、可動部２６０の質量をより大きくすることができる。そのため、より感度を向上させ、感度の高いＸ軸センサー部２１ｘとなる。
【００５１】
また、バネ部２７０、２７４は、弾性変形可能であり、バネ部２７０、２７４が弾性変形することで、可動部２６０が可動部支持部２５０に対してＸ軸方向に変位することができる。図５に示すように、バネ部２７０は、可動部２６０のＸ軸方向プラス側の端部と可動部支持部２５０のＸ軸方向プラス側の端部とを連結し、バネ部２７４は、可動部２６０のＸ軸方向マイナス側の端部と可動部支持部２５０のＸ軸方向マイナス側の端部とを連結している。これにより、可動部２６０をＸ軸方向の両側で支持することができるため、可動部２６０の姿勢及び挙動が安定する。そのため、不要な振動を低減させ、より高い精度で、加速度Ａｘを検出することができる。
【００５２】
また、バネ部２７０は、Ｙ軸方向に並んで配置された一対のバネ片２７１，２７２を有している。また、一対のバネ片２７１，２７２は、それぞれ、Ｙ軸方向に蛇行した形状をなし、中心軸Ｌに対して対称的に形成されている。このようなバネ部２７０は、Ｙ軸方向に長く延在した部分２７０ｙと、Ｘ軸方向に短く延在した部分２７０ｘと、を有している。なお、バネ部２７４の構成は、バネ部２７０の構成と同様である。
【００５３】
このように、バネ部２７０，２７４を、検出軸であるＸ軸よりも、Ｘ軸に直交するＹ軸方向に長い形状とすることで、加速度Ａｘが加わった際の、可動部２６０のＸ軸方向、すなわち検出軸方向以外への変位、特にＺ軸まわりの回転変位を抑制することができる。そのため、不要な振動を低減させ、より高い精度で加速度Ａｘを検出することができる。ただし、バネ部２７０，２７４の構成としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。
【００５４】
また、図５に示すように、固定電極部２２０は、第１開口部２６８内に位置する第１固定電極部２２１と、第２開口部２６９に位置する第２固定電極部２３１と、を有している。第１固定電極部２２１及び第２固定電極部２３１は、Ｙ軸方向に並んで配置されている。
【００５５】
第１固定電極部２２１は、ベース基板２２に固定された第１幹部支持部２２４と、第１幹部支持部２２４に支持された第１幹部２２２と、第１幹部２２２からＹ軸方向両側に延出した複数の第１固定電極指２２３と、を有している。なお、第１幹部支持部２２４、第１幹部２２２及び各第１固定電極指２２３は、一体形成されている。
【００５６】
第１幹部支持部２２４は、マウント部２０２と接合された接合部２２４ａを有している。なお、接合部２２４ａは、第１幹部支持部２２４のＸ軸方向マイナス側に偏って配置されている。
【００５７】
第１幹部２２２は、棒状の長手形状をなし、その一端が第１幹部支持部２２４に接続されており、これにより、第１幹部支持部２２４に支持されている。また、第１幹部２２２
は、Ｚ軸方向から見た平面視で、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれに対して傾斜した方向に延在している。より具体的には、第１幹部２２２は、その先端側に向けて中心軸Ｌとの離間距離が大きくなるように傾斜している。このような配置とすることで、第１幹部支持部２２４を可動部支持部２５０の近くに配置し易くなる。
【００５８】
なお、Ｘ軸に対する第１幹部２２２の軸Ｌ２２２の傾きとしては、特に限定されないが、１０°以上、４５°以下であること好ましく、１０°以上、３０°以下であることがより好ましい。これにより、第１固定電極部２２１のＹ軸方向への広がりを抑制することができ、素子部２１０の小型化を図ることができる。
【００５９】
第１固定電極指２２３は、第１幹部２２２からＹ軸方向両側に延出している。すなわち、第１固定電極指２２３は、第１幹部２２２のＹ軸方向プラス側に位置する第１固定電極指２２３’と、Ｙ軸方向マイナス側に位置する第１固定電極指２２３”と、を有している。第１固定電極指２２３’、２２３”は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。
【００６０】
複数の第１固定電極指２２３’のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸減している。複数の第１固定電極指２２３’の先端は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿う同一直線上に位置している。一方、複数の第１固定電極指２２３”のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸増している。複数の第１固定電極指２２３”の先端は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿う同一直線上に位置している。Ｙ軸方向に並ぶ第１固定電極指２２３’と第１固定電極指２２３”の総長さは、それぞれ、ほぼ同じである。
【００６１】
第２固定電極部２３１は、ベース基板２２に固定された第２幹部支持部２３４と、第２幹部支持部２３４に支持された第２幹部２３２と、第２幹部２３２からＹ軸方向両側に延出した複数の第２固定電極指２３３と、を有している。なお、第２幹部支持部２３４、第２幹部２３２及び各第２固定電極指２３３は、一体形成されている。
【００６２】
第２幹部支持部２３４は、マウント部２０３の上面と接合された接合部２３４ａを有している。なお、接合部２３４ａは、第２幹部支持部２３４のＸ軸方向マイナス側に偏って配置されている。
【００６３】
第２幹部２３２は、棒状の長手形状をなし、その一端が第２幹部支持部２３４に接続されており、これにより、第２幹部支持部２３４に支持されている。また、第２幹部２３２は、Ｚ軸方向から見た平面視で、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれに対して傾斜した方向に延在している。より具体的には、第２幹部２３２は、その先端側に向けて中心軸Ｌとの離間距離が大きくなるように傾斜している。このような配置とすることで、第２幹部支持部２３４を可動部支持部２５０の近くに配置し易くなる。
【００６４】
なお、Ｘ軸に対する第２幹部２３２の軸Ｌ２３２の傾きとしては、特に限定されないが、１０°以上、４５°以下であること好ましく、１０°以上、３０°以下であることがより好ましい。これにより、第２固定電極部２３１のＹ軸方向への広がりを抑制することができ、素子部２１０の小型化を図ることができる。
【００６５】
第２固定電極指２３３は、第２幹部２３２からＹ軸方向両側に延出している。すなわち、第２固定電極指２３３は、第２幹部２３２のＹ軸方向プラス側に位置する第２固定電極指２３３’と、Ｙ軸方向マイナス側に位置する第２固定電極指２３３”と、を有している。第２固定電極指２３３’、２３３”は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。
【００６６】
複数の第２固定電極指２３３’のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸増している。複数の第２固定電極指２３３’の先端は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿う同一直線上に位置している。一方、複数の第２固定電極指２３３”のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸減している。複数の第２固定電極指２３３”の先端は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿う同一直線上に位置している。Ｙ軸方向に並ぶ第２固定電極指２３３’と第２固定電極指２３３”の総長さは、それぞれ、ほぼ同じである。
【００６７】
このような第１固定電極部２２１及び第２固定電極部２３１の形状及び配置は、第１固定電極指２２３及び第２固定電極指２３３がＸ軸方向にずれていることを除いて、中心軸Ｌに対して線対称である。特に、本実施形態では、第１幹部２２２及び第２幹部２３２は、それぞれ、中心軸Ｌとの離間距離が先端側へ向けて漸増するようにＸ軸に対して傾斜した方向に延在している。このような配置とすることで、第１幹部支持部２２４の接合部２２４ａ及び第２幹部支持部２３４の接合部２３４ａを、可動部支持部２５０の接合部２５１のより近くに配置することができる。そのため、熱や残留応力等に起因してベース基板２２に反りや撓みが生じた際の可動部２６０と固定電極部２２０とのＺ軸方向のずれの差、具体的には、第１可動電極指２８２と第１固定電極指２２３とのＺ軸方向のずれの差、第２可動電極指２９２と第２固定電極指２３３とのＺ軸方向のずれの差をより効果的に抑制することができる。
【００６８】
特に、本実施形態では、第１幹部支持部２２４の接合部２２４ａ、第２幹部支持部２３４の接合部２３４ａ及び可動部支持部２５０の接合部２５１が、Ｙ軸方向に並んで配置されている。これにより、接合部２２４ａ、２３４ａを、接合部２５１のさらに近くに配置することができ、上述した効果がより顕著となる。
【００６９】
図５に示すように、可動電極部２８０は、第１開口部２６８内に位置する第１可動電極部２８１と、第２開口部２６９内に位置する第２可動電極部２９１と、を有している。第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１は、Ｙ軸方向に並んで配置されている。
【００７０】
第１可動電極部２８１は、第１幹部２２２のＹ軸方向両側に位置し、Ｙ軸方向に延在する複数の第１可動電極指２８２を有している。すなわち、第１可動電極指２８２は、第１幹部２２２のＹ軸方向プラス側に位置する第１可動電極指２８２’と、Ｙ軸方向マイナス側に位置する第１可動電極指２８２”と、を有している。第１可動電極指２８２’、２８２”は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。第１可動電極指２８２’は、枠部２６１からＹ軸方向マイナス側に向けて延出し、第１可動電極指２８２”は、第１Ｘ軸延在部２６３からＹ軸方向プラス側に向けて延出している。
【００７１】
各第１可動電極指２８２は、対応する第１固定電極指２２３に対してＸ軸方向プラス側に位置し、この第１固定電極指２２３とギャップを介して対向している。
【００７２】
複数の第１可動電極指２８２’のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸減している。複数の第１可動電極指２８２’の先端は、それぞれ、第１幹部２２２の延在方向に沿う同一直線上に位置している。一方、複数の第１可動電極指２８２”のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸増している。複数の第１可動電極指２８２”の先端は、それぞれ、第１幹部２２２の延在方向に沿う同一直線上に位置している。Ｙ軸方向に並ぶ第１可動電極指２８２’と第１可動電極指２８２”の総長さは、それぞれ、ほぼ同じである。
【００７３】
第２可動電極部２９１は、第２幹部２３２のＹ軸方向両側に位置し、Ｙ軸方向に延在する複数の第２可動電極指２９２を有している。すなわち、第２可動電極指２９２は、第２幹部２３２のＹ軸方向プラス側に位置する第２可動電極指２９２’と、Ｙ軸方向マイナス
側に位置する第２可動電極指２９２”と、を有している。第２可動電極指２９２’、２９２”は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。第２可動電極指２９２’は、第２Ｘ軸延在部２６５からＹ軸方向マイナス側に向けて延出し、第２可動電極指２９２”は、枠部２６１からＹ軸方向プラス側に向けて延出している。
【００７４】
各第２可動電極指２９２は、対応する第２固定電極指２３３に対してＸ軸方向マイナス側に位置し、この第２固定電極指２３３とギャップを介して対向している。
【００７５】
複数の第２可動電極指２９２’のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸増している。複数の第２可動電極指２９２’の先端は、それぞれ、第２幹部２３２の延在方向に沿う同一直線上に位置している。一方、複数の第２可動電極指２９２”のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸減している。複数の第２可動電極指２９２”の先端は、それぞれ、第２幹部２３２の延在方向に沿う同一直線上に位置している。Ｙ軸方向に並ぶ第２可動電極指２９２’と第２可動電極指２９２”の総長さは、それぞれ、ほぼ同じである。
【００７６】
このような第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１の形状及び配置は、第１可動電極指２８２及び第２可動電極指２９２がＸ軸方向にずれていることを除いて、中心軸Ｌに対して線対称である。
【００７７】
このような構成のＸ軸センサー部２１ｘにＸ軸方向の加速度Ａｘが加わると、その加速度Ａｘの大きさに基づいて、可動部２６０がバネ部２７０，２７４を弾性変形させながらＸ軸方向に変位する。このような変位に伴って、第１可動電極指２８２と第１固定電極指２２３とのギャップ及び第２可動電極指２９２と第２固定電極指２３３とのギャップがそれぞれ変化し、この変位に伴って、第１可動電極指２８２と第１固定電極指２２３との間の静電容量及び第２可動電極指２９２と第２固定電極指２３３との間の静電容量の大きさ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速度Ａｘを検出することができる。
【００７８】
ここで、上述したように、各第１可動電極指２８２は、対応する第１固定電極指２２３に対してＸ軸方向プラス側に位置し、逆に、各第２可動電極指２９２は、対応する第２固定電極指２３３に対してＸ軸方向マイナス側に位置している。すなわち、各第１可動電極指２８２は、対をなす第１固定電極指２２３に対してＸ軸方向の一方側に位置し、各第２可動電極指２９２は、対をなす第２固定電極指２３３に対してＸ軸方向の他方側に位置している。そのため、Ｘ軸方向の加速度Ａｘが加わると、第１可動電極指２８２と第１固定電極指２２３とのギャップが縮まり、第２可動電極指２９２と第２固定電極指２３３とのギャップが広がるか、逆に、第１可動電極指２８２と第１固定電極指２２３とのギャップが広がり、第２可動電極指２９２と第２固定電極指２３３とのギャップが縮まる。よって、第１固定電極指２２３及び第１可動電極指２８２の間から得られる第１検出信号と、第２固定電極指２３３及び第２可動電極指２９２の間から得られる第２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Ａｘを検出することができる。
【００７９】
［Ｚ軸センサー部の構造及び動作］
図７は、図４において上側のＺ軸センサー部２１ｚの一例を示す平面図である。図８は、図７中のＩ−Ｉ線断面図である。なお、図４において下側のＺ軸センサー部２１ｚは、図７においてＺ軸センサー部２１ｚを上下反対にしたものに相当し、その図示及び説明を省略する。
【００８０】
図７及び図８に示すように、Ｚ軸センサー部２１ｚは、可動体３３０と、第１固定電極
部３６０と、第２固定電極部３６２と、第３固定電極部３６４と、を含む。
【００８１】
ベース基板２２には、凹部３１６が形成されており、凹部３１６の上方に、すなわち＋Ｚ軸方向側に可動体３３０が配置されている。凹部３１６の底面、すなわち凹部３１６を規定するベース基板２２の面には、ポスト部３１８が設けられている。図示の例では、ポスト部３１８は、ベース基板２２と一体に設けられている。ポスト部３１８は、凹部３１６の底面よりも上方に突出している。ポスト部３１８は、可動体３３０を支持している。
【００８２】
第１固定電極部３６０、第２固定電極部３６２及び第３固定電極部３６４は、ベース基板２２の凹部３１６に設けられている。可動体３３０、第１固定電極部３６０、第２固定電極部３６２及び第３固定電極部３６４は、例えば、陽極接合や直接接合によって、ベース基板２２に接合されている。
【００８３】
可動体３３０は、第１連結部３４０と、第２連結部３４２と、支持部３５０と、を有している。
【００８４】
可動体３３０は、凹部３１６の上方に設けられ、ベース基板２２と離間している。可動体３３０の厚さ、すなわちＺ軸方向の大きさは、例えば、２０μｍ以上３５μｍ以下程度である。
【００８５】
可動体３３０は、支持軸Ｑまわりに変位可能である。具体的には、可動体３３０は、Ｚ軸方向の加速度が加わると、第１連結部３４０及び第２連結部３４２によって決定される支持軸Ｑを回転軸としてシーソー揺動する。
【００８６】
可動体３３０は、Ｚ軸方向からみた平面視において、支持軸Ｑによって区画される第１シーソー片３３０ａと第２シーソー片３３０ｂとを有している。支持軸Ｑは可動体３３０の中心から外れた位置に配置されており、第１シーソー片３３０ａと第２シーソー片３３０ｂとは互いに異なる質量を有している。図示の例では、支持軸Ｑから第１シーソー片３３０ａの端面３３３までの距離は、支持軸Ｑから第２シーソー片３３０ｂの端面３３４までの距離よりも長い。そのため、第１シーソー片３３０ａの質量は、第２シーソー片３３０ｂの質量よりも大きい。このように、第１シーソー片３３０ａと第２シーソー片３３０ｂとが互いに異なる質量を有することにより、鉛直方向、すなわちＺ軸方向の加速度が加わったときに、第１シーソー片３３０ａの回転モーメントと、第２シーソー片３３０ｂの回転モーメントと、が均衡しない。したがって、Ｚ軸方向の加速度が加わったときに、可動体３３０に所定の傾きが生じる。
【００８７】
可動体３３０は、導電性を有しており、第１シーソー片３３０ａの一部は第１可動電極部３３１として機能し、第２シーソー片３３０ｂの一部は第２可動電極部３３２として機能する。第１可動電極部３３１は、第１シーソー片３３０ａのうち、平面視において第１固定電極部３６０と重なる部分である。第１可動電極部３３１は、第１固定電極部３６０との間に静電容量Ｃ１を形成する。第２可動電極部３３２は、第２シーソー片３３０ｂのうち、平面視において第２固定電極部３６２と重なる部分である。第２可動電極部３３２は、第２固定電極部３６２との間に静電容量Ｃ２を形成する。平面視において、第１可動電極部３３１の面積と第２可動電極部３３２の面積とは、例えば、等しい。第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２は、例えば、支持軸Ｑに関して対称である。
【００８８】
静電容量Ｃ１及び静電容量Ｃ２は、例えば、図７に示す可動体３３０が水平な状態で、互いに等しくなるように構成されている。第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２は、可動体３３０の動きに応じて位置が変化する。第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２の位置に応じて、静電容量Ｃ１，Ｃ２が変化する。可動体３３０には、第１
連結部３４０、第２連結部３４２及び支持部３５０を介して、所定の電位が与えられる。支持部３５０は、図示せぬ配線と接続されている。
【００８９】
可動体３３０には、可動体３３０を貫通する貫通孔３３５が設けられている。これにより、可動体３３０が揺動する際の空気の影響を低減することができる。貫通孔３３５は、例えば、複数形成されている。図示の例では、可動体３３０には、Ｚ軸方向からみた平面形状、すなわちＺ軸方向からみた形状が長方形の貫通孔３３５と、平面形状が正方形の貫通孔３３５とが設けられている。
【００９０】
第１連結部３４０は、第１シーソー片３３０ａと支持部３５０とを連結し、第２連結部３４２は、第２シーソー片３３０ｂと支持部３５０とを連結している。第１連結部３４０及び第２連結部３４２は、トーションバネとして機能する。これにより、第１連結部３４０及び第２連結部３４２は、第１シーソー片３３０ａ及び第２シーソー片３３０ｂがシーソー揺動することにより第１連結部３４０及び第２連結部３４２に生じるねじり変形に対して強い復元力を有することができる。
【００９１】
第１連結部３４０及び第２連結部３４２は、平面視において、支持軸Ｑ上に配置されている。第１連結部３４０及び第２連結部３４２は、支持軸Ｑに沿って延出している。第１連結部３４０は、支持部３５０から＋Ｘ軸方向に延出している。第２連結部３４２は、支持部３５０から−Ｘ軸方向に延出している。
【００９２】
支持部３５０の一部は、ポスト部３１８に例えば陽極接合されている。図示の例では、支持部３５０は、略Ｈ字状の平面形状を有しているが、その形状は特に限定されない。
【００９３】
可動体３３０の材料は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。可動体３３０は、シリコン基板を加工して形成されたシリコンＭＥＭＳを構成している。
【００９４】
第１固定電極部３６０、第２固定電極部３６２及び第３固定電極部３６４は、ベース基板２２の凹部３１６の底面に設けられている。第１固定電極部３６０は、可動体３３０の第１可動電極部３３１と離間し、第１可動電極部３３１に対向して設けられている。第２固定電極部３６２は、可動体３３０の第２可動電極部３３２と離間し、第２可動電極部３３２に対向して設けられている。第３固定電極部３６４は、第２固定電極部３６２よりも第２可動電極部３３２よりも可動体３３０の端側、すなわち端面３３３側において可動体３３０の第１シーソー片３３０ａと離間し、第１シーソー片３３０ａに対向して設けられている。
【００９５】
第１固定電極部３６０、第２固定電極部３６２及び第３固定電極部３６４の材料は、例えば、アルミニウム、金、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、白金（プラチナ、ＰＴ）、等である。
【００９６】
このような構造のＺ軸センサー部２１ｚでは、加速度に応じて、可動体３３０が支持軸Ｑまわりに揺動する。この可動体３３０の動きに伴って、第１可動電極部３３１と第１固定電極部３６０との間の距離、及び第２可動電極部３３２と第２固定電極部３６２との間の距離が変化する。具体的には、＋Ｚ軸方向の加速度がＺ軸センサー部２１ｚに加わると、可動体３３０は反時計回りに回転し、第１可動電極部３３１と第１固定電極部３６０との間の距離が小さくなり、第２可動電極部３３２と第２固定電極部３６２との間の距離が大きくなる。この結果、静電容量Ｃ１が大きくなり、静電容量Ｃ２が小さくなる。また、−Ｚ軸方向の加速度がＺ軸センサー部２１ｚに加わると、可動体３３０は時計回りに回転し、第１可動電極部３３１と第１固定電極部３６０との間の距離が大きくなり、第２可動
電極部３３２と第２固定電極部３６２との間の距離が小さくなる。この結果、静電容量Ｃ１が小さくなり、静電容量Ｃ２が大きくなる。
【００９７】
物理量検出回路４０は、可動体３３０に駆動信号を供給し、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２との差に応じて変化する電荷量に基づいて、Ｚ軸方向の加速度の向きや大きさを検出することができる。
【００９８】
これに対して、第３固定電極部３６４は、加速度の検出に必要な電荷を出力する電極ではなく、いわゆるダミー電極である。第３固定電極部３６４により、第１シーソー片３３０ａとベース基板２２とが直接対向しないようになっている。これにより、可動体３３０とベース基板２２との接合時に第１シーソー片３３０ａのベース基板２２への貼り付きのおそれが低減される。さらに、可動体３３０がベース基板２２の帯電の影響を受けにくくなるため、加速度の検出精度が低下するおそれも低減される。ただし、可動体３３０と第３固定電極部３６４との間に電位差が生じると、Ｚ軸方向の加速度が加わらなくても、可動体３３０と第３固定電極部３６４との間の静電引力によって可動体３３０が傾いてしまい、Ｚ軸方向の加速度に応じて物理量検出回路４０によって生成される物理量信号に初期オフセット、すなわち静止状態におけるオフセットが生じる原因になる。そのため、可動体３３０と第３固定電極部３６４とは同電位であることが好ましい。
【００９９】
［物理量検出回路の構成及び動作］
図９は、第１実施形態の物理量検出装置１の機能ブロック図である。前述の通り、本実施形態の物理量検出装置１は、物理量検出素子２０と物理量検出回路４０とを含む。
【０１００】
図９に示すように、物理量検出素子２０のＸ軸センサー部２１ｘは、図５に示した第１固定電極部２２１と第１可動電極部２８１とによって構成される第１容量形成部２Ｘと、第２固定電極部２３１と第２可動電極部２９１とによって第２容量形成部３Ｘと、を含む。第１容量形成部２Ｘの一端を形成する第１固定電極部２２１は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＸＰと電気的に接続され、第２容量形成部３Ｘの一端を形成する第２固定電極部２３１は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＸＮと電気的に接続されている。また、第１容量形成部２Ｘの他端を形成する第１可動電極部２８１及び第２容量形成部３Ｘの他端を形成する第２可動電極部２９１は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＣＯＭと電気的に接続されている。
【０１０１】
物理量検出素子２０のＹ軸センサー部２１ｙは、図５に示したＸ軸センサー部２１ｘを反時計回りに９０°回転させた状態における、第１固定電極部２２１と第１可動電極部２８１とによって構成される第１容量形成部２Ｙと、第２固定電極部２３１と第２可動電極部２９１とによって第２容量形成部３Ｙと、を含む。第１容量形成部２Ｙの一端を形成する第１固定電極部２２１は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＹＰと電気的に接続され、第２容量形成部３Ｙの一端を形成する第２固定電極部２３１は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＹＮと電気的に接続されている。また、第１容量形成部２Ｙの他端を形成する第１可動電極部２８１及び第２容量形成部３Ｙの他端を形成する第２可動電極部２９１は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＣＯＭと電気的に接続されている。
【０１０２】
物理量検出素子２０のＺ軸センサー部２１ｚは、図７及び図８に示した第１固定電極部３６０と第１可動電極部３３１とによって構成される第１容量形成部２Ｚと、第２固定電極部３６２と第２可動電極部３３２とによって構成される第２容量形成部３Ｚと、を含む。第１容量形成部２Ｚの一端を形成する第１固定電極部３６０は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＺＰと電気的に接続され、第２容量形成部３Ｚの
一端を形成する第２固定電極部３６２は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＺＮと電気的に接続されている。また、第１容量形成部２Ｚの他端を形成する第１可動電極部３３１及び第２容量形成部３Ｚの他端を形成する第２可動電極部３３２は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＣＯＭと電気的に接続されている。
【０１０３】
図９に示すように、本実施形態では、物理量検出回路４０は、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚ、制御回路１１０、マルチプレクサー１１１、Ｑ／Ｖアンプ（ＱＶＡ）１１２、プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）１１３、スイッチトキャパシターフィルター回路（ＳＣＦ）１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚ、マルチプレクサー１１５、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）１１６、デジタルフィルター１１７、発振回路１１８、駆動回路１１９、インターフェース回路１２０、記憶部１３０及び診断電圧出力回路１４０を含む。ただし、物理量検出回路４０は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。なお、本実施形態では、物理量検出回路４０は、１つのＩＣとして実現されているが、複数のＩＣで実現されていてもよいし、一部がディスクリート部品で構成されていてもよい。
【０１０４】
物理量検出回路４０は、不図示の電源端子から供給される高位側の電源電圧ＶＤＤと不図示の他の電源端子から供給される低位側の電源電圧ＶＳＳとに基づいて動作する。電源電圧ＶＤＤは例えば３Ｖであり、電源電圧ＶＳＳは例えば０Ｖである。
【０１０５】
発振回路１１８は、クロック信号ＭＣＬＫを出力する。例えば、ＣＲ発振器やリングオシレーター等であってもよい。
【０１０６】
制御回路１１０は、クロック信号ＭＣＬＫに基づいて、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚ，ＳＣＦＣＬＫ＿Ｘ，ＳＣＦＣＬＫ＿Ｙ，ＳＣＦＣＬＫ＿Ｚ，ＳＭＰＣＬＫ、及び制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚ，ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚを生成する。
【０１０７】
駆動回路１１９は、端子ＣＯＭと電気的に接続されており、端子ＣＯＭを介して、物理量検出素子２０と電気的に接続されている。そして、駆動回路１１９は、クロック信号ＭＣＬＫ及びクロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚに基づいて、Ｘ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚを駆動する駆動信号ＤＲＶを生成し、駆動信号ＤＲＶを物理量検出回路４０の端子ＣＯＭに出力する。駆動信号ＤＲＶは、物理量検出回路４０の端子ＣＯＭを介して、第１容量形成部２Ｘ，２Ｙ，２Ｚ及び第２容量形成部３Ｘ，３Ｙ，３Ｚに共通に印加される。
【０１０８】
診断電圧出力回路１４０は、診断電圧ＶＤを発生する診断電圧発生回路１４１と、診断電圧ＶＤが入力され、診断出力電圧ＶＯを出力する電流制限回路１４２と、を含む。図１０は、診断電圧出力回路１４０の構成例を示す図であり、本実施形態では、電流制限回路１４２は抵抗１５０である。また、診断電圧発生回路１４１は、電源電圧ＶＤＤを昇圧して診断電圧ＶＤを発生してもよい。
【０１０９】
図９に示すように、スイッチ１０１Ｘは、端子ＸＰと電流制限回路１４２とに電気的に接続されている。スイッチ１０１Ｙは、端子ＹＰと電流制限回路１４２とに電気的に接続されている。スイッチ１０１Ｚは、端子ＺＰと電流制限回路１４２とに電気的に接続されている。スイッチ１０２Ｘは、端子ＸＮと電流制限回路１４２とに電気的に接続されている。スイッチ１０２Ｙは、端子ＹＮと電流制限回路１４２とに電気的に接続されている。スイッチ１０２Ｚは、端子ＺＮと電流制限回路１４２とに電気的に接続されている。スイ
ッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚは、さらにマルチプレクサー１１１を介してＱ／Ｖアンプ１１２と電気的に接続されている。
【０１１０】
そして、スイッチ１０１Ｘは、制御信号ＳＰ＿Ｘに応じて、端子ＸＰを電流制限回路１４２及びＱ／Ｖアンプ１１２の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０１Ｙは、制御信号ＳＰ＿Ｙに応じて、端子ＹＰを電流制限回路１４２及びＱ／Ｖアンプ１１２の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０１Ｚは、制御信号ＳＰ＿Ｚに応じて、端子ＺＰを電流制限回路１４２及びＱ／Ｖアンプ１１２の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０２Ｘは、制御信号ＳＮ＿Ｘに応じて、端子ＸＮを電流制限回路１４２及びＱ／Ｖアンプ１１２の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０２Ｙは、制御信号ＳＮ＿Ｙに応じて、端子ＹＮを電流制限回路１４２及びＱ／Ｖアンプ１１２の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０２Ｚは、制御信号ＳＮ＿Ｚに応じて、端子ＺＮを電流制限回路１４２及びＱ／Ｖアンプ１１２の何れかと電気的に接続する。
【０１１１】
例えば、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚは、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚがそれぞれローレベルのときに、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ，ＸＮ，ＹＮ，ＺＮをそれぞれＱ／Ｖアンプ１１２と電気的に接続する。また、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚは、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚがそれぞれハイレベルのときに、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ，ＸＮ，ＹＮ，ＺＮをそれぞれ電流制限回路１４２と電気的に接続する。
【０１１２】
本実施形態では、例えば、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなる。この場合、任意の時点において、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されず、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されないか、いずれか１つのみが電流制限回路１４２と電気的に接続される。端子ＸＰが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１容量形成部２Ｘの一端を形成する第１固定電極部２２１に診断出力電圧ＶＯが印加される。先に示した図１０はこの状態を示している。このとき、端子ＸＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されていないので、Ｘ軸センサー部２１ｘの第２容量形成部３Ｘの一端を形成する第２固定電極部２３１には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｘの他端及び第２容量形成部３Ｘの他端を形成するＸ軸センサー部２１ｘの可動部２６０が変位して第１容量形成部２Ｘ及び第２容量形成部３Ｘの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＸ軸センサー部２１ｘが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＹＰが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１容量形成部２Ｙの一端を形成する第１固定電極部２２１に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、端子ＹＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されていないので、Ｙ軸センサー部２１ｙの第２容量形成部３Ｙの一端を形成する第２固定電極部２３１には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｙの他端及び第２容量形成部３Ｙの他端を形成するＹ軸センサー部２１ｙの可動部２６０が変位して第１容量形成部２Ｙ及び第２容量形成部３Ｙの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＹ軸センサー部２１ｙが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＺＰが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、Ｚ軸センサー部２１ｚの第１容量形成部２Ｚの一端を形成する第１固定電極部３６０に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、端子ＺＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されていないので、Ｚ軸センサー部２１ｚの第２容量形成部３Ｚの一端を形成する第２固定電極部３６２には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｚの他端及び第２容量形成部３Ｚの他端を形成するＺ軸センサー部２１ｚの可動体３３０が変位して第１容量形成部２Ｚ及び第２容量形成部３Ｚの静電容量が変化するので、この
変化量が所望の範囲にあるか否かによってＺ軸センサー部２１ｚが正常であるか否かを診断することができる。
【０１１３】
なお、この場合、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰがそれぞれ本発明の「第１端子」に相当する。また、端子ＣＯＭが本発明の「第２端子」に相当する。また、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮがそれぞれ本発明の「第３端子」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１固定電極部２２１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１固定電極部２２１及びＺ軸センサー部２１ｚの第１固定電極部３６０が、それぞれ本発明の「第１電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、並びにＺ軸センサー部２１ｚの第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２が、それぞれ本発明の「第２電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第２固定電極部２３１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第２固定電極部２３１及びＺ軸センサー部２１ｚの第２固定電極部３６２が、それぞれ本発明の「第３電極」に相当する。
【０１１４】
また、本実施形態では、例えば、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよい。この場合、任意の時点において、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されず、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されないか、いずれか１つのみが電流制限回路１４２と電気的に接続される。端子ＸＮが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第２容量形成部３Ｘの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、端子ＸＰは電流制限回路１４２と電気的に接続されていないので、第１容量形成部２Ｘの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｘ及び第２容量形成部３Ｘの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＸ軸センサー部２１ｘが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＹＮが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第２容量形成部３Ｙの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、端子ＹＰは電流制限回路１４２と電気的に接続されていないので、第１容量形成部２Ｙの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｙ及び第２容量形成部３Ｙの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＹ軸センサー部２１ｙが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＺＮが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第２容量形成部３Ｚの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、端子ＺＰは電流制限回路１４２と電気的に接続されていないので、第１容量形成部２Ｚの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｚ及び第２容量形成部３Ｚの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＺ軸センサー部２１ｚが正常であるか否かを診断することができる。
【０１１５】
なお、この場合、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮがそれぞれ本発明の「第１端子」に相当する。また、端子ＣＯＭが本発明の「第２端子」に相当する。また、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰがそれぞれ本発明の「第３端子」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第２固定電極部２３１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第２固定電極部２３１及びＺ軸センサー部２１ｚの第２固定電極部３６２が、それぞれ本発明の「第１電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１固定電極部２２１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１固定電極部２２１及びＺ軸センサー部２１ｚの第１固定電極部３６０が、それぞれ本発明の「第３電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、並びにＺ軸センサー部２１ｚの第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２が、それぞれ本発明の「第２電極」に相当する。
【０１１６】
マルチプレクサー１１１は、互いに排他的にハイレベルとなるクロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚに基づいて、端子ＸＰ，ＸＮからスイッチ１０１Ｘ，１０２Ｘを介して入力される差動の電荷、端子ＹＰ，ＹＮからスイッチ１０１Ｙ，１０２Ｙを介して入力される差動の電荷及び端子ＺＰ，ＺＮからスイッチ１０１Ｚ，１０２Ｚを介して入力される差動の電荷のいずれかを選択して差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして出力する。具体的には、マルチプレクサー１１１は、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘがハイレベルのときは、端子ＸＰ，ＸＮからスイッチ１０１Ｘ，１０２Ｘを介して入力される差動の電荷を選択し、差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして出力する。また、マルチプレクサー１１１は、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙがハイレベルのときは、端子ＹＰ，ＹＮからスイッチ１０１Ｙ，１０２Ｙを介して入力される差動の電荷を選択し、差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして出力する。また、マルチプレクサー１１１は、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚがハイレベルのときは、端子ＺＰ，ＺＮからスイッチ１０１Ｚ，１０２Ｚを介して入力される差動の電荷を選択し、差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして出力する。また、マルチプレクサー１１１は、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚがいずれもローレベルのときは、ともにゼロの差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮを出力する。
【０１１７】
図１１に、本実施形態における駆動信号ＤＲＶ、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚ、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚ及び差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮの波形の一例を示す。例えば、期間Ｔ１〜Ｔ７は、それぞれ、クロック信号ＭＣＬＫのＮ周期分の期間である。また、期間Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６では、駆動信号ＤＲＶの電圧は基準電圧ＶＣＯＭ、電源電圧ＶＤＤ、電源電圧ＶＳＳ、基準電圧ＶＣＯＭの順に変化する。基準電圧ＶＣＯＭは、例えば電源電圧ＶＤＤの１／２の電圧である。駆動信号ＤＲＶの電圧が基準電圧ＶＣＯＭから変化して基準電圧ＶＣＯＭへと戻るまでの時間は、クロック信号ＭＣＬＫの１周期の時間と同じであってもよい。
【０１１８】
期間Ｔ１では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘがハイレベルからローレベルへと変化する。制御信号ＳＰ＿Ｘがハイレベルである期間Ｔｏｎにおいて、端子ＸＰが電流制限回路１４２と電気的に接続され、第１容量形成部２Ｘの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、制御信号ＳＮ＿Ｘはローレベルであるので、端子ＸＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されず、第２容量形成部３Ｘの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。その結果、期間Ｔ１では、第１容量形成部２Ｘの静電容量が変化し、かつ、第２容量形成部３Ｘの静電容量が変化せず、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘがハイレベルであるため、Ｘ軸センサー部２１ｘから出力される差動の電荷が差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして選択される。そのため、制御信号ＳＰ＿Ｘがローレベルになると、第１容量形成部２Ｘの静電容量の変化量に応じて信号ＰＩＮが変化し、かつ、信号ＮＩＮはゼロとなる。
【０１１９】
期間Ｔ３では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｙがハイレベルからローレベルへと変化する。制御信号ＳＰ＿Ｙがハイレベルである期間Ｔｏｎにおいて、端子ＹＰが電流制限回路１４２と電気的に接続され、第１容量形成部２Ｙの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、制御信号ＳＮ＿Ｙはローレベルであるので、端子ＹＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されず、第２容量形成部３Ｙの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。その結果、期間Ｔ３では、第１容量形成部２Ｙの静電容量が変化し、かつ、第２容量形成部３Ｙの静電容量が変化せず、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙがハイレベルであるため、Ｙ軸センサー部２１ｙから出力される差動の電荷が差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして選択される。そのため、制御信号ＳＰ＿Ｙがローレベルになると、第１容量形成部２Ｙの静電容量の変化量に応じて信号ＰＩＮが変化し、かつ、信号ＮＩＮはゼロとなる。
【０１２０】
期間Ｔ５では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｚがハイレベルからローレベルへと変化する。制御信号ＳＰ＿Ｚがハイレベルである期間Ｔｏｎにおいて、端子ＺＰが電流制限回路１４２と電気的に接続され、第１容量形成部２Ｚの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、制御信号ＳＮ＿Ｚはローレベルであるので、端子ＺＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されず、第２容量形成部３Ｚの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。その結果、期間Ｔ５では、第１容量形成部２Ｚが変化し、かつ、第２容量形成部３Ｚの静電容量が変化せず、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚがハイレベルであるため、Ｚ軸センサー部２１ｚから出力される差動の電荷が差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして選択される。そのため、制御信号ＳＰ＿Ｚがローレベルになると、第１容量形成部２Ｚの静電容量の変化量に応じて信号ＰＩＮが変化し、かつ、信号ＮＩＮはゼロとなる。
【０１２１】
期間Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６では、駆動信号ＤＲＶによりＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚが共通に駆動される。そして、期間Ｔ２では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｘがいずれもローレベルであるので、Ｘ軸方向の加速度に応じてＸ軸センサー部２１ｘから出力される差動の電荷が端子ＸＰ，ＸＮに入力され、差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして選択される。また、期間Ｔ４では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｙがいずれもローレベルであるので、Ｙ軸方向の加速度に応じてＹ軸センサー部２１ｙから出力される差動の電荷が端子ＹＰ，ＹＮに入力され、差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして選択される。また、期間Ｔ６では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｚがいずれもローレベルであるので、Ｚ軸方向の加速度に応じてＺ軸センサー部２１ｚから出力される差動の電荷が端子ＺＰ，ＺＮに入力され、差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして選択される。
【０１２２】
期間Ｔ７では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚがいずれもローレベルであるため、差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮは共にゼロとなる。
【０１２３】
図９の説明に戻り、Ｑ／Ｖアンプ１１２はマルチプレクサー１１１から出力される電荷の差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮを電圧の差動信号対に変換して出力する。したがって、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、図１１の期間Ｔ１，Ｔ２では、Ｘ軸センサー部２１ｘから出力されて端子ＸＰ，ＸＮから入力される信号である差動の電荷を差動の電圧信号に変換する。また、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、図１１の期間Ｔ３、Ｔ４では、Ｙ軸センサー部２１ｙから出力されて端子ＹＰ，ＹＮから入力される信号である差動の電荷を差動の電圧信号に変換する。また、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、図１１の期間Ｔ５，Ｔ６では、Ｚ軸センサー部２１ｚから出力されて端子ＺＰ，ＺＮから入力される信号である差動の電荷を差動の電圧信号に変換する。また、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、期間Ｔ７では、共にゼロの差動信号対を共に基準電圧ＶＣＯＭの電圧信号に変換する。なお、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、本発明の「変換回路」の一例である。
【０１２４】
プログラマブルゲインアンプ１１３は、Ｑ／Ｖアンプ１１２から出力される差動信号対が入力され、当該差動信号対を増幅した差動信号対ＰＯＰ，ＰＯＮを出力する。
【０１２５】
スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚは、プログラマブルゲインアンプ１１３から出力される差動信号対ＰＯＰ，ＰＯＮが共通に入力される。そして、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘは、クロック信号ＳＣＦＣＬＫ＿Ｘに基づいて、差動信号対ＰＯＰ，ＰＯＮに含まれる信号のうち、Ｘ軸センサー部２１ｘから端子ＸＰ，ＸＮを介して入力された差動の電荷が変換された電圧信号をサンプリングしてホールドするとともにフィルタリング処理を行う。また、スイッチトキャパシター
フィルター回路１１４Ｙは、クロック信号ＳＣＦＣＬＫ＿Ｙに基づいて、差動信号対ＰＯＰ，ＰＯＮに含まれる信号のうち、Ｙ軸センサー部２１ｙから端子ＹＰ，ＹＮを介して入力された差動の電荷が変換された電圧信号をサンプリングしてホールドするとともにフィルタリング処理を行う。また、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚは、クロック信号ＳＣＦＣＬＫ＿Ｚに基づいて、差動信号対ＰＯＰ，ＰＯＮに含まれる信号のうち、Ｚ軸センサー部２１ｚから端子ＺＰ，ＺＮを介して入力された差動の電荷が変換された電圧信号をサンプリングしてホールドするとともにフィルタリング処理を行う。スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚは、同じ回路構成であってもよい。
【０１２６】
マルチプレクサー１１５は、互いに排他的にハイレベルとなる制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚに基づいて、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘが出力する差動信号対、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｙが出力する差動信号対、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚが出力する差動信号対のいずれかを選択して出力する。具体的には、マルチプレクサー１１５は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘがハイレベルのときは、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘが出力する差動信号対を選択して出力する。また、マルチプレクサー１１５は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙがハイレベルのときは、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｙが出力する差動信号対を選択して出力する。また、マルチプレクサー１１５は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚがハイレベルのときは、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚが出力する差動信号対を選択して出力する。
【０１２７】
Ａ／Ｄ変換回路１１６は、クロック信号ＳＭＰＣＬＫに基づいて、マルチプレクサー１１５が出力する差動信号対をサンプリングし、当該差動信号対の電位差をデジタル信号に変換する。クロック信号ＳＭＰＣＬＫは、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚがそれぞれハイレベルの期間に１つずつハイパルスを含むクロック信号である。そして、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘがハイレベルの期間のクロック信号ＳＭＰＣＬＫの立ち上がりで、マルチプレクサー１１５から出力される差動信号対、すなわちスイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘが出力する差動信号対をサンプリングしてデジタル信号に変換する。また、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙがハイレベルの期間のクロック信号ＳＭＰＣＬＫの立ち上がりで、マルチプレクサー１１５から出力される差動信号対、すなわちスイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｙが出力する差動信号対をサンプリングしてデジタル信号に変換する。また、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚがハイレベルの期間のクロック信号ＳＭＰＣＬＫの立ち上がりで、マルチプレクサー１１５から出力される差動信号対、すなわちスイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚが出力する差動信号対をサンプリングしてデジタル信号に変換する。このように、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、図１１の期間Ｔ１〜Ｔ７において、マルチプレクサー１１５から出力される差動信号対を６回サンプリングして時分割にＡ／Ｄ変換する。
【０１２８】
なお、サンプリング定理に基づき、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚの出力信号において、Ａ／Ｄ変換回路１１６のサンプリング周波数ｆｓの１／２よりも高い信号成分は、Ａ／Ｄ変換回路１１６におけるサンプリングにより、ＤＣ近傍の周波数帯に折り返されてノイズ成分となる。そのため、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚは、Ａ／Ｄ変換回路１１６のサンプリングにより生ずるノイズ成分を低減させるためのアンチエイリアスフィルターとしても機能するように、そのカットオフ周波数はサンプリング周波数ｆｓの１／２以下に設定される。
【０１２９】
デジタルフィルター１１７は、クロック信号ＭＣＬＫに基づいて、Ａ／Ｄ変換回路１１
６から出力されるデジタル信号に対してフィルタリング処理を行う。Ａ／Ｄ変換回路１１６から出力されるデジタル信号には、Ａ／Ｄ変換回路１１６のＡ／Ｄ変換処理により発生した高周波ノイズが重畳されているため、デジタルフィルター１１７は、この高周波ノイズを低減させるローパスフィルターとして機能する。このデジタルフィルター１１７から出力されるデジタル信号は、Ｘ軸センサー部２１ｘからの診断出力信号であるＸ軸診断信号、Ｘ軸方向の加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル値を有するＸ軸加速度信号、Ｙ軸センサー部２１ｙからの診断出力信号であるＹ軸診断信号、Ｙ軸方向の加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル値を有するＹ軸加速度信号、Ｚ軸センサー部２１ｚからの診断出力信号であるＺ軸診断信号及びＺ軸方向の加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル値を有するＺ軸加速度信号が時分割に含まれている。
【０１３０】
インターフェース回路１２０は、物理量検出装置１の外部装置と通信するための回路である。当該外部装置は、インターフェース回路１２０を介して、記憶部１３０に対するデータの書き込みや読み出し、デジタルフィルター１１７から出力されるデジタル信号であるＸ軸診断信号、Ｘ軸加速度信号、Ｙ軸診断信号、Ｙ軸加速度信号、Ｚ軸診断信号及びＺ軸加速度信号の読み出し等を行うことができる。インターフェース回路１２０は、例えば、３端子や４端子のＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）インターフェース回路であってもよいし、２端子のＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）インターフェース回路であってもよい。
【０１３１】
記憶部１３０は、レジスター１３１及び不揮発性メモリー１３２を有している。不揮発性メモリー１３２には、物理量検出回路４０に含まれる各回路に対する各種のデータ、例えば、プログラマブルゲインアンプ１１３の利得調整データ、デジタルフィルター１１７のフィルター係数等の各種の情報が記憶されている。不揮発性メモリー１３２は、例えば、ＭＯＮＯＳ（Metal Oxide Nitride Oxide Silicon）型メモリーやＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）として構成することができる。また、物理量検出回路４０の電源投入時に、不揮発性メモリー１３２に記憶されている各種のデータがレジスター１３１に転送されて保持され、レジスター１３１に保持された各種のデータが各回路に供給される。
【０１３２】
このように構成されている物理量検出回路４０は、インターフェース回路１２０を介して、物理量信号であるＸ軸加速度信号、Ｙ軸加速度信号及びＺ軸加速度信号を出力することができる。さらに、物理量検出回路４０は、インターフェース回路１２０を介して、Ｘ軸診断信号、Ｙ軸診断信号及びＺ軸診断信号を出力することができる。例えば、外部装置は、Ｘ軸診断信号の値が所望の範囲にあるか否かによってＸ軸センサー部２１ｘが正常であるか否かを診断し、正常の場合はその直後のＸ軸加速度信号を有効とし、異常の場合はその直後のＸ軸加速度信号を無効としてもよい。同様に、外部装置は、Ｙ軸診断信号の値が所望の範囲にあるか否かによってＹ軸センサー部２１ｙが正常であるか否かを診断し、正常の場合はその直後のＹ軸加速度信号を有効とし、異常の場合はその直後のＹ軸加速度信号を無効としてもよい。同様に、外部装置は、Ｚ軸診断信号の値が所望の範囲にあるか否かによってＺ軸センサー部２１ｚが正常であるか否かを診断し、正常の場合はその直後のＺ軸加速度信号を有効とし、異常の場合はその直後のＺ軸加速度信号を無効としてもよい。
【０１３３】
［第１実施形態の作用効果］
以上に説明した第１実施形態の物理量検出装置１では、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚのいずれかがハイレベルのとき、診断電圧発生回路１４１が発生させる診断電圧ＶＤは、電流制限回路１４２である抵抗１５０を介して診断出力電圧ＶＯとなって、Ｘ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚのいずれかに印加される。図１２は、図１１の期間Ｔ１における診断出力電
圧ＶＯの波形の一例を示す図である。期間Ｔ１において、制御信号ＳＰ＿Ｘがローレベルからハイレベルに変化すると、図１０に示すように、スイッチ１０１Ｘを介して抵抗１５０と第１容量形成部２Ｘとが電気的に接続され、診断電圧発生回路１４１から抵抗１５０を介して第１容量形成部２Ｘへと電流が流れ込む。このとき、抵抗１５０により第１容量形成部２Ｘに流れ込む電流が制限され、抵抗１５０と第１容量形成部２ＸによるＲＣ回路の時定数に応じて診断出力電圧ＶＯが基準電圧ＶＣＯＭから緩やかに診断電圧ＶＤまで立ち上がる。そのため、診断時において、物理量検出素子２０のＸ軸センサー部２１ｘ及びＹ軸センサー部２１ｙへの突入電流が低減され、Ｘ軸センサー部２１ｘ及びＹ軸センサー部２１ｙに発生する静電気力によって、可動部２６０の第１可動電極指２８２及び第２可動電極指２９２がそれぞれ第１固定電極部２２１の第１固定電極指２２３及び第２固定電極部２３１の第２固定電極指２３３と接触するおそれが低減される。同様に、診断時に物理量検出素子２０のＺ軸センサー部２１ｚへの突入電流が低減され、Ｚ軸センサー部２１ｚに発生する静電気力によって、可動体３３０が第１固定電極部３６０、第２固定電極部３６２あるいは蓋部２３に貼り付いたり衝突したりするおそれが低減される。したがって、第１実施形態の物理量検出装置１によれば、診断時に物理量検出素子２０が破損するおそれを低減させることができる。
【０１３４】
また、第１実施形態の物理量検出装置１において、図１１に示したように、駆動回路１１９は物理量検出素子２０を周期的に駆動し、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚは、周期的に端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰと電流制限回路１４２とを電気的に接続し、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰと電流制限回路１４２とが電気的に接続される各期間Ｔｏｎの長さは、物理量検出素子が駆動される各期間Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６の長さ以下であるようにしてもよい。これにより、診断期間である期間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５の長さを期間Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６の長さと一致させることが可能となり、制御回路１１０による時分割処理の制御が容易になる。
【０１３５】
１−２．第２実施形態
第２実施形態の物理量検出装置１は、診断電圧出力回路１４０に含まれる電流制限回路１４２の構成を除いて、第１実施形態の物理量検出装置１と同様である。以下、第２実施形態の物理量検出装置１について、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号が付されているものとし、主として第１実施形態と異なる内容について説明する。
【０１３６】
第１実施形態の物理量検出装置１における電流制限回路１４２は抵抗であったのに対して、第２実施形態の物理量検出装置１における電流制限回路１４２は、診断時に物理量検出素子２０に過電流が供給されないように制御する過電流制御回路である。
【０１３７】
図１３は、第２実施形態の物理量検出装置１における診断電圧出力回路１４０の構成例を示す図である。また、図１４は、図１１の期間Ｔ１における診断出力電圧ＶＯの波形の一例を示す図である。
【０１３８】
図１３に示すように、電流制限回路１４２は、ツェナーダイオード１６０と、第１トランジスター１６１と、第２トランジスター１６２と、第１抵抗１６３と、第２抵抗１６４と、第３抵抗１６５と、第１ノードＮ１と、第２ノードＮ２と、第３ノードＮ３と、第４ノードＮ４と、第５ノードＮ５と、を含む、過電流制御回路である。
【０１３９】
第１トランジスター１６１及び第２トランジスター１６２は、バイポーラトランジスターであり、例えば、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスターである。第１トランジスター１６１のコレクター、第１抵抗１６３の一端及び第２抵抗１６４の一端は、第１ノードＮ１と電気的に接続されている。ツェナーダイオード１６０のアノード、第２トランジスター１６２のエミッター及び第３抵抗１６５の一端は、第２ノードＮ２と電気的に接続されている。第１トランジスター１６１のエミッターは、第３ノードＮ３と電気的に接続されて
いる。第２トランジスター１６２のベース及び第３抵抗１６５の他端は、第４ノードＮ４と電気的に接続されている。ツェナーダイオード１６０のカソード、第２トランジスター１６２のベース、第１抵抗１６３の他端及び第２抵抗１６４の他端は、第５ノードＮ５と電気的に接続されている。
【０１４０】
第１ノードＮ１には診断電圧ＶＤが供給され、第２ノードＮ２には基準電圧ＶＣＯＭが供給される。第３ノードＮ３はスイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚと電気的に接続されている。なお、図１３では、スイッチ１０１Ｘのみが代表して図示されている。第４ノードＮ４は、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、並びにＺ軸センサー部２１ｚの第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２と電気的に接続されている。
【０１４１】
スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚがすべて非導通のとき、第５ノードＮ５の電圧値はツェナーダイオード１６０によって決まり、第１トランジスター１６１がオンし、診断出力電圧ＶＯは診断電圧ＶＤに基づく所定の電圧値Ｖ１になっている。この状態で、例えば、Ｘ軸センサー部２１ｘの診断のために、制御信号ＳＰ＿Ｘがローレベルからハイレベルに変化すると、スイッチ１０１Ｘが導通して端子ＸＰが電流制限回路１４２と電気的に接続され、第１容量形成部２Ｘの一端を形成する第１固定電極部２２１に診断出力電圧ＶＯが印加される。図１３はこの状態を示している。
【０１４２】
スイッチ１０１Ｘが導通した瞬間に診断出力電圧ＶＯは基準電圧ＶＣＯＭまで下がるとともに、診断電圧発生回路１４１から電流制限回路１４２を介して第１容量形成部２Ｘへと電流が流れ込む。この電流により、第３抵抗１６５に電流が流れて第２トランジスター１６２のベースとエミッターとの間に電位差が生じて第２トランジスター１６２がオンする。これにより、診断電圧発生回路１４１から第２抵抗１６４を介して第２トランジスター１６２のコレクターとエミッターとの間に電流が流れ、第１トランジスター１６１のベースの電圧が低下する。その結果、第１トランジスター１６１のコレクターとエミッターとの間に流れる電流、すなわち、第１容量形成部２Ｘへと電流が流れ込む電流が制限される。この第１容量形成部２Ｘへと電流が流れ込む電流、すなわち、第３抵抗１６５に流れる電流は徐々に小さくなっていき、これにより、第２トランジスター１６２のベースとエミッターとの間の電圧が徐々に小さくなっていく。そのため、第２トランジスター１６２のコレクターとエミッターとの間に流れる電流が徐々に低下し、第１トランジスター１６１のベースの電圧が徐々に上昇する。これにより、図１４に示すように、診断出力電圧ＶＯは、基準電圧ＶＣＯＭから診断電圧ＶＤに基づく所定の電圧値Ｖ１まで緩やかに立ち上がる。そのため、第２実施形態の物理量検出装置１によれば、第１実施形態の物理量検出装置１と同様、診断時において、物理量検出素子２０のＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚへの突入電流が低減され、物理量検出素子２０が破損するおそれを低減させることができる。
【０１４３】
その他、第２実施形態の物理量検出装置１によれば、第１実施形態の物理量検出装置１と同様の効果を奏することができる。
【０１４４】
１−３．第３実施形態
以下、第３実施形態の物理量検出装置１について、第１実施形態又は第２実施形態と同様の構成要素には同じ符号が付されているものとし、主として第１実施形態及び第２実施形態と異なる内容について説明する。
【０１４５】
図１５は、第３実施形態の物理量検出装置１の機能ブロック図である。第１実施形態と同様、第３実施形態の物理量検出装置１は、物理量検出素子２０と物理量検出回路４０と
を含む。物理量検出素子２０の構成は第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【０１４６】
図１５に示すように、物理量検出回路４０は、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚ、制御回路１１０、Ｑ／Ｖアンプ（ＱＶＡ）１１２、プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）１１３、スイッチトキャパシターフィルター回路（ＳＣＦ）１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚ、マルチプレクサー１１５、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）１１６、デジタルフィルター１１７、発振回路１１８、駆動回路１１９、インターフェース回路１２０、記憶部１３０及び診断電圧出力回路１４０を含む。ただし、物理量検出回路４０は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。なお、本実施形態では、物理量検出回路４０は、１つのＩＣとして実現されているが、複数のＩＣで実現されていてもよいし、一部がディスクリート部品で構成されていてもよい。
【０１４７】
制御回路１１０、発振回路１１８、駆動回路１１９の構成及び機能は第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【０１４８】
駆動回路１１９は、クロック信号ＭＣＬＫ及びクロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘに基づいて、Ｘ軸センサー部２１ｘを駆動する互いに逆極性の駆動信号ＤＲＶＸＰ，ＤＲＶＸＮを生成し、スイッチ１０１Ｘ，１０２Ｘにそれぞれ出力する。同様に、駆動回路１１９は、クロック信号ＭＣＬＫ及びクロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙに基づいて、Ｙ軸センサー部２１ｙを駆動する互いに逆極性の駆動信号ＤＲＶＹＰ，ＤＲＶＹＮを生成し、スイッチ１０１Ｙ，１０２Ｙにそれぞれ出力する。同様に、駆動回路１１９は、クロック信号ＭＣＬＫ及びクロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚに基づいて、Ｚ軸センサー部２１ｚを駆動する互いに逆極性の駆動信号ＤＲＶＺＰ，ＤＲＶＺＮを生成し、スイッチ１０１Ｚ，１０２Ｚにそれぞれ出力する。
【０１４９】
スイッチ１０１Ｘは、制御信号ＳＰ＿Ｘに応じて、端子ＸＰを電流制限回路１４２及び駆動回路１１９の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０１Ｙは、制御信号ＳＰ＿Ｙに応じて、端子ＹＰを電流制限回路１４２及び駆動回路１１９の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０１Ｚは、制御信号ＳＰ＿Ｚに応じて、端子ＺＰを電流制限回路１４２及び駆動回路１１９の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０２Ｘは、制御信号ＳＮ＿Ｘに応じて、端子ＸＮを電流制限回路１４２及び駆動回路１１９の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０２Ｙは、制御信号ＳＮ＿Ｙに応じて、端子ＹＮを電流制限回路１４２及び駆動回路１１９の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０２Ｚは、制御信号ＳＮ＿Ｚに応じて、端子ＺＮを電流制限回路１４２及び駆動回路１１９の何れかと電気的に接続する。
【０１５０】
例えば、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚは、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚがそれぞれローレベルのときに、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ，ＸＮ，ＹＮ，ＺＮをそれぞれ駆動回路１１９と電気的に接続する。また、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚは、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚがそれぞれハイレベルのときに、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ，ＸＮ，ＹＮ，ＺＮをそれぞれ電流制限回路１４２と電気的に接続する。
【０１５１】
したがって、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｘがともにハイレベルのとき、駆動信号ＤＲＶＸＰ，ＤＲＶＸＮは、端子ＸＰ，ＸＮを介してＸ軸センサー部２１ｘの第１容量形成部２Ｘの一端及び第２容量形成部３Ｘの一端にそれぞれ印加される。これにより、Ｘ軸センサー部２１ｘが駆動される。同様に、制御信号ＳＰ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｙがハイレベルのとき、駆
動信号ＤＲＶＹＰ，ＤＲＶＹＮは、端子ＹＰ，ＹＮを介してＹ軸センサー部２１ｙの第１容量形成部２Ｙの一端及び第２容量形成部３Ｙの一端にそれぞれ印加される。これにより、Ｙ軸センサー部２１ｙが駆動される。同様に、制御信号ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｚがハイレベルのとき、駆動信号ＤＲＶＺＰ，ＤＲＶＺＮは、端子ＺＰ，ＺＮを介してＺ軸センサー部２１ｚの第１容量形成部２Ｚの一端及び第２容量形成部３Ｚの一端にそれぞれ印加される。これにより、Ｚ軸センサー部２１ｚが駆動される。
【０１５２】
本実施形態では、例えば、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなる。この場合、任意の時点において、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されず、駆動回路１１９と電気的に接続されている。また、任意の時点において、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されずに駆動回路１１９と電気的に接続されるか、いずれか１つのみが電流制限回路１４２と電気的に接続される。端子ＸＰが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第１容量形成部２Ｘの一端に診断出力電圧ＶＯが印加され、第２容量形成部３Ｘの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｘの他端及び第２容量形成部３Ｘの他端を形成するＸ軸センサー部２１ｘの可動部２６０が変位して第１容量形成部２Ｘ及び第２容量形成部３Ｘの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＸ軸センサー部２１ｘが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＹＰが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第１容量形成部２Ｙの一端に診断出力電圧ＶＯが印加され、第２容量形成部３Ｙの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｙの他端及び第２容量形成部３Ｙの他端を形成するＹ軸センサー部２１ｙの可動部２６０が変位して第１容量形成部２Ｙ及び第２容量形成部３Ｙの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＹ軸センサー部２１ｙが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＺＰが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第１容量形成部２Ｚの一端に診断出力電圧ＶＯが印加され、第２容量形成部３Ｚの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｚの他端及び第２容量形成部３Ｚの他端を形成するＺ軸センサー部２１ｚの可動体３３０が変位して第１容量形成部２Ｚ及び第２容量形成部３Ｚの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＺ軸センサー部２１ｚが正常であるか否かを診断することができる。
【０１５３】
なお、この場合、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰがそれぞれ本発明の「第１端子」に相当する。また、端子ＣＯＭが本発明の「第２端子」に相当する。また、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮがそれぞれ本発明の「第３端子」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１固定電極部２２１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１固定電極部２２１及びＺ軸センサー部２１ｚの第１固定電極部３６０が、それぞれ本発明の「第１電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、並びにＺ軸センサー部２１ｚの第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２が、それぞれ本発明の「第２電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第２固定電極部２３１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第２固定電極部２３１及びＺ軸センサー部２１ｚの第２固定電極部３６２が、それぞれ本発明の「第３電極」に相当する。
【０１５４】
また、本実施形態では、例えば、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよい。この場合、任意の時点において、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されず、駆動回路１１９と電気的に接続されている。また、任意の時点において、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されずに駆動回路１１９と電気的に接続されるか、いずれか１つのみが電流制限回路１
４２と電気的に接続される。端子ＸＮが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第２容量形成部３Ｘの一端に診断出力電圧ＶＯが印加され、第１容量形成部２Ｘの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｘ及び第２容量形成部３Ｘの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＸ軸センサー部２１ｘが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＹＮが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第２容量形成部３Ｙの一端に診断出力電圧ＶＯが印加され、第１容量形成部２Ｙの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｙ及び第２容量形成部３Ｙの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＹ軸センサー部２１ｙが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＺＮが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第２容量形成部３Ｚの一端に診断出力電圧ＶＯが印加され、第１容量形成部２Ｚの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｚ及び第２容量形成部３Ｚの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＺ軸センサー部２１ｚが正常であるか否かを診断することができる。
【０１５５】
なお、この場合、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮがそれぞれ本発明の「第１端子」に相当する。また、端子ＣＯＭが本発明の「第２端子」に相当する。また、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰがそれぞれ本発明の「第３端子」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第２固定電極部２３１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第２固定電極部２３１及びＺ軸センサー部２１ｚの第２固定電極部３６２が、それぞれ本発明の「第１電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１固定電極部２２１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１固定電極部２２１及びＺ軸センサー部２１ｚの第１固定電極部３６０が、それぞれ本発明の「第３電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、並びにＺ軸センサー部２１ｚの第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２が、それぞれ本発明の「第２電極」に相当する。
【０１５６】
本実施形態では、第１容量形成部２Ｘ，２Ｙ，２Ｚの各他端及び第２容量形成部３Ｘ，３Ｙ，３Ｚの各他端は、物理量検出回路４０の端子ＣＯＭと電気的に接続されており、端子ＣＯＭから、物理量検出素子２０が出力する電荷が信号ＩＮとして入力される。
【０１５７】
図１６に、本実施形態における駆動信号ＤＲＶＸＰ，ＤＲＶＹＰ，ＤＲＶＺＰ，ＤＲＶＸＮ，ＤＲＶＹＮ，ＤＲＶＺＮ、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚ、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚ及び信号ＩＮの波形の一例を示す。例えば、期間Ｔ１〜Ｔ７は、それぞれ、クロック信号ＭＣＬＫのＮ周期分の期間である。期間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５，Ｔ７では、駆動信号ＤＲＶＸＰ，ＤＲＶＹＰ，ＤＲＶＺＰ，ＤＲＶＸＮ，ＤＲＶＹＮ，ＤＲＶＺＮの電圧は基準電圧ＶＣＯＭである。また、期間Ｔ２では、駆動信号ＤＲＶＸＰの電圧は基準電圧ＶＣＯＭ、電源電圧ＶＤＤ、電源電圧ＶＳＳ、基準電圧ＶＣＯＭの順に変化し、駆動信号ＤＲＶＸＮの電圧は基準電圧ＶＣＯＭ、電源電圧ＶＳＳ、電源電圧ＶＤＤ、基準電圧ＶＣＯＭの順に変化する。また、期間Ｔ４では、駆動信号ＤＲＶＹＰの電圧は基準電圧ＶＣＯＭ、電源電圧ＶＤＤ、電源電圧ＶＳＳ、基準電圧ＶＣＯＭの順に変化し、駆動信号ＤＲＶＹＮの電圧は基準電圧ＶＣＯＭ、電源電圧ＶＳＳ、電源電圧ＶＤＤ、基準電圧ＶＣＯＭの順に変化する。また、期間Ｔ６では、駆動信号ＤＲＶＺＰの電圧は基準電圧ＶＣＯＭ、電源電圧ＶＤＤ、電源電圧ＶＳＳ、基準電圧ＶＣＯＭの順に変化し、駆動信号ＤＲＶＺＮの電圧は基準電圧ＶＣＯＭ、電源電圧ＶＳＳ、電源電圧ＶＤＤ、基準電圧ＶＣＯＭの順に変化する。例えば、駆動信号ＤＲＶＸＰ，ＤＲＶＹＰ，ＤＲＶＺＰ，ＤＲＶＸＮ，ＤＲＶＹＮ，ＤＲＶＺＮの電圧が基準電圧ＶＣＯＭから変化して基準電圧ＶＣＯＭへと戻るまでの時間は、クロック信号ＭＣＬＫの１周期の時間と同じであってもよい。
【０１５８】
期間Ｔ１では、制御信号ＳＰ＿Ｘがハイレベルからローレベルへと変化する。制御信号ＳＰ＿Ｘがハイレベルである期間Ｔｏｎにおいて、端子ＸＰが電流制限回路１４２と電気的に接続され、第１容量形成部２Ｘの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、制御信号ＳＮ＿Ｘはローレベルであるので、端子ＸＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されず、第２容量形成部３Ｘの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。その結果、期間Ｔ１では、第１容量形成部２Ｘの静電容量が変化し、かつ、第２容量形成部３Ｘの静電容量が変化せず、Ｘ軸センサー部２１ｘから出力される電荷が信号ＩＮとして端子ＣＯＭから入力される。
【０１５９】
期間Ｔ２では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｘがローレベルであるため、第１容量形成部２Ｘの一端には端子ＸＰを介して駆動信号ＤＲＶＸＰが印加され、第２容量形成部３Ｘの一端には端子ＸＮを介して駆動信号ＤＲＶＸＮが印加される。駆動信号ＤＲＶＸＰ，ＤＲＶＸＮは互いに逆極性であり、駆動信号ＤＲＶＸＰ，ＤＲＶＸＮによってＸ軸センサー部２１ｘが駆動される。その結果、期間Ｔ２では、Ｘ軸方向の加速度に応じてＸ軸センサー部２１ｘから出力される電荷が信号ＩＮとして端子ＣＯＭから入力される。
【０１６０】
期間Ｔ３では、制御信号ＳＰ＿Ｙがハイレベルからローレベルへと変化する。制御信号ＳＰ＿Ｙがハイレベルである期間Ｔｏｎにおいて、端子ＹＰが電流制限回路１４２と電気的に接続され、第１容量形成部２Ｙの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、制御信号ＳＮ＿Ｙはローレベルであるので、端子ＹＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されず、第２容量形成部３Ｙの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。その結果、期間Ｔ３では、第１容量形成部２Ｙの静電容量が変化し、かつ、第２容量形成部３Ｙの静電容量が変化せず、Ｙ軸センサー部２１ｙから出力される電荷が信号ＩＮとして端子ＣＯＭから入力される。
【０１６１】
期間Ｔ４では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｙがローレベルであるため、第１容量形成部２Ｙの一端には端子ＹＰを介して駆動信号ＤＲＶＹＰが印加され、第２容量形成部３Ｙの一端には端子ＹＮを介して駆動信号ＤＲＶＹＮが印加される。駆動信号ＤＲＶＹＰ，ＤＲＶＹＮは互いに逆極性であり、駆動信号ＤＲＶＹＰ，ＤＲＶＹＮによってＹ軸センサー部２１ｙが駆動される。その結果、期間Ｔ４では、Ｙ軸方向の加速度に応じてＹ軸センサー部２１ｙから出力される電荷が信号ＩＮとして端子ＣＯＭから入力される。
【０１６２】
期間Ｔ５では、制御信号ＳＰ＿Ｚがハイレベルからローレベルへと変化する。制御信号ＳＰ＿Ｚがハイレベルである期間Ｔｏｎにおいて、端子ＺＰが電流制限回路１４２と電気的に接続され、第１容量形成部２Ｚの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、制御信号ＳＮ＿Ｚはローレベルであるので、端子ＺＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されず、第２容量形成部３Ｚの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。その結果、期間Ｔ５では、第１容量形成部２Ｚの静電容量が変化し、かつ、第２容量形成部３Ｚの静電容量が変化せず、Ｚ軸センサー部２１ｚから出力される電荷が信号ＩＮとして端子ＣＯＭから入力される。
【０１６３】
期間Ｔ６では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｚがローレベルであるため、第１容量形成部２Ｚの一端には端子ＺＰを介して駆動信号ＤＲＶＺＰが印加され、第２容量形成部３Ｚの一端には端子ＺＮを介して駆動信号ＤＲＶＺＮが印加される。駆動信号ＤＲＶＺＰ，ＤＲＶＺＮは互いに逆極性であり、駆動信号ＤＲＶＺＰ，ＤＲＶＺＮによってＺ軸センサー部２１ｚが駆動される。その結果、期間Ｔ６では、Ｚ軸方向の加速度に応じてＺ軸センサー部２１ｚから出力される電荷が信号ＩＮとして端子ＣＯＭから入力される。
【０１６４】
期間Ｔ７では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚ及び制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚがいずれもローレベルであるため、信号ＩＮはゼロとなる。
【０１６５】
図１５の説明に戻り、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、電荷の信号ＩＮを電圧に変換して出力する。したがって、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、図１６の期間Ｔ１，Ｔ２では、Ｘ軸センサー部２１ｘから出力されて端子ＣＯＭから入力される信号である電荷を電圧信号に変換する。また、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、図１６の期間Ｔ３、Ｔ４では、Ｙ軸センサー部２１ｙから出力されて端子ＣＯＭから入力される信号である電荷を電圧信号に変換する。また、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、図１６の期間Ｔ５，Ｔ６では、Ｚ軸センサー部２１ｚから出力されて端子ＣＯＭから入力される信号である電荷を電圧信号に変換する。また、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、期間Ｔ７では、ゼロの電荷を基準電圧ＶＣＯＭの電圧信号に変換する。なお、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、本発明の「変換回路」の一例である。
【０１６６】
プログラマブルゲインアンプ１１３は、Ｑ／Ｖアンプ１１２から出力される電圧信号が入力され、当該電圧信号を増幅した電圧信号ＰＯを出力する。
【０１６７】
スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚは、プログラマブルゲインアンプ１１３から出力される電圧信号ＰＯが共通に入力される。そして、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘは、クロック信号ＳＣＦＣＬＫ＿Ｘに基づいて、電圧信号ＰＯに含まれる信号のうち、Ｘ軸センサー部２１ｘから端子ＣＯＭを介して入力された電荷が変換された電圧信号をサンプリングしてホールドするとともにフィルタリング処理を行う。また、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｙは、クロック信号ＳＣＦＣＬＫ＿Ｙに基づいて、電圧信号ＰＯに含まれる信号のうち、Ｙ軸センサー部２１ｙから端子ＣＯＭを介して入力された電荷が変換された電圧信号をサンプリングしてホールドするとともにフィルタリング処理を行う。また、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚは、クロック信号ＳＣＦＣＬＫ＿Ｚに基づいて、電圧信号ＰＯに含まれる信号のうち、Ｚ軸センサー部２１ｚから端子ＣＯＭを介して入力された電荷が変換された電圧信号をサンプリングしてホールドするとともにフィルタリング処理を行う。スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚは、同じ回路構成であってもよい。
【０１６８】
マルチプレクサー１１５は、互いに排他的にハイレベルとなる制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚに基づいて、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘが出力する電圧信号、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｙが出力する電圧信号、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚが出力する電圧信号のいずれかを選択して出力する。具体的には、マルチプレクサー１１５は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘがハイレベルのときは、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘが出力する電圧信号を選択して出力する。また、マルチプレクサー１１５は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙがハイレベルのときは、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｙが出力する電圧信号を選択して出力する。また、マルチプレクサー１１５は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚがハイレベルのときは、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚが出力する電圧信号を選択して出力する。
【０１６９】
Ａ／Ｄ変換回路１１６は、クロック信号ＳＭＰＣＬＫに基づいて、マルチプレクサー１１５が出力する電圧信号をサンプリングし、当該電圧信号をデジタル信号に変換する。クロック信号ＳＭＰＣＬＫは、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚがそれぞれハイレベルの期間に１つずつハイパルスを含むクロック信号である。そして、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘがハイレベルの期間のクロッ
ク信号ＳＭＰＣＬＫの立ち上がりで、マルチプレクサー１１５から出力される電圧信号、すなわちスイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘが出力する電圧信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。また、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙがハイレベルの期間のクロック信号ＳＭＰＣＬＫの立ち上がりで、マルチプレクサー１１５から出力される電圧信号、すなわちスイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｙが出力する電圧信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。また、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚがハイレベルの期間のクロック信号ＳＭＰＣＬＫの立ち上がりで、マルチプレクサー１１５から出力される電圧信号、すなわちスイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚが出力する電圧信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。このように、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、図１６の期間Ｔ１〜Ｔ７において、マルチプレクサー１１５から出力される差動信号対を６回サンプリングして時分割にＡ／Ｄ変換する。
【０１７０】
デジタルフィルター１１７、インターフェース回路１２０、記憶部１３０の構成及び機能は第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【０１７１】
以上に説明した第３実施形態の物理量検出装置１によれば、第１実施形態又は第２実施形態の物理量検出装置１と同様の効果を奏することができる。
【０１７２】
１−４．変形例
上記の各実施形態では、外部装置が、物理量検出回路４０から出力されるＸ軸診断信号、Ｙ軸診断信号及びＺ軸診断信号に基づいて、Ｘ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚが正常であるか否かを診断するが、物理量検出回路４０が、Ｘ軸診断信号、Ｙ軸診断信号及びＺ軸診断信号に基づいて、Ｘ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚが正常であるか否かを診断する診断回路を含んでもよい。
【０１７３】
また、上記の各実施形態では、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなる、あるいは、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなるが、これに限られない。例えば、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよいし、あるいは、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよい。また、例えば、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよいし、あるいは、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよい。また、例えば、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよいし、あるいは、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよい。また、例えば、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚが互いに排他的にハイレベルとなってもよい。
【０１７４】
また、上記の各実施形態では、物理量検出回路４０は、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚを含むが、スイッチ１０１Ｘ，１０２Ｘの一方、スイッチ１０１Ｙ，１０２Ｙの一方及びスイッチ１０１Ｚ，１０２Ｚの一方を含まなくてもよい。第１実施形態又は第２実施形態の物理量検出装置１において、スイッチ１０１Ｘ，１０２Ｘの一方がない場合、端子ＸＰ，ＸＮの一方はマルチプレクサー１１１と電気
的に接続され、スイッチ１０１Ｙ，１０２Ｙの一方がない場合、端子ＹＰ，ＹＮの一方はマルチプレクサー１１１と電気的に接続され、スイッチ１０１Ｚ，１０２Ｚの一方がない場合、端子ＺＰ，ＺＮの一方はマルチプレクサー１１１と電気的に接続されてもよい。また、第３実施形態の物理量検出装置１において、スイッチ１０１Ｘ，１０２Ｘの一方がない場合、端子ＸＰ，ＸＮの一方は駆動回路１１９と電気的に接続され、スイッチ１０１Ｙ，１０２Ｙの一方がない場合、端子ＹＰ，ＹＮの一方は駆動回路１１９と電気的に接続され、スイッチ１０１Ｚ，１０２Ｚの一方がない場合、端子ＺＰ，ＺＮの一方は駆動回路１１９と電気的に接続されてもよい。
【０１７５】
また、上記の各実施形態では、物理量検出装置１が出力する物理量信号はデジタル信号であるが、アナログ信号であってもよい。
【０１７６】
また、上記の実施形態の物理量検出装置１は、３軸分の物理量を検出するが、１軸、２軸あるいは４軸以上の物理量を検出してもよい。
【０１７７】
また、上記の実施形態では、物理量として加速度を検出する物理量検出装置１や物理量検出回路４０を例に挙げたが、本発明は、角速度、角加速度、圧力等の各種の物理量を検出する物理量検出装置や物理量検出回路にも適用可能である。
【０１７８】
２．電子機器
以下に、上記の実施形態で説明した本発明に係る物理量検出回路、或いは物理量検出装置を搭載した電子機器の実施例について、それぞれ説明する。
【０１７９】
２−１．慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）
図１７は、電子機器の一例である本実施形態の慣性計測装置の構成例を示す図である。図１７に示されるように、本実施形態の慣性計測装置４００は、互いに交差する、理想的には直交する３軸であるｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の角速度をそれぞれ検出する３つの角速度検出装置４１１〜４１３、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の加速度をそれぞれ検出する３つの加速度検出装置４２１〜４２３、信号処理回路４３０、記憶部４４０及び通信回路４５０を含んで構成されている。なお、本実施形態の慣性計測装置４００は、図１７に示される構成要素の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【０１８０】
角速度検出装置４１１は、ｘ軸回りに生じる角速度を検出し、検出したｘ軸角速度の大きさ及び向きに応じた角速度信号を出力する。角速度検出装置４１２は、ｙ軸回りに生じる角速度を検出し、検出したｙ軸角速度の大きさ及び向きに応じた角速度信号を出力する。角速度検出装置４１３は、ｚ軸回りに生じる角速度を検出し、検出したｚ軸角速度の大きさ及び向きに応じた角速度信号を出力する。
【０１８１】
加速度検出装置４２１は、ｘ軸回りに生じる加速度を検出し、検出したｘ軸加速度の大きさ及び向きに応じた加速度信号を出力する。加速度検出装置４２２は、ｙ軸回りに生じる加速度を検出し、検出したｙ軸加速度の大きさ及び向きに応じた加速度信号を出力する。加速度検出装置４２３は、ｚ軸回りに生じる加速度を検出し、検出したｚ軸加速度の大きさ及び向きに応じた加速度信号を出力する。
【０１８２】
なお、３つの角速度検出装置４１１〜４１３は、１つのパッケージに収容されて３軸角速度検出モジュールを構成してもよい。同様に、３つの加速度検出装置４２１〜４２３は、１つのパッケージに収容されて３軸加速度検出モジュールを構成してもよい。
【０１８３】
信号処理回路４３０は、角速度検出装置４１１〜４１３から出力された３軸角速度信号を取得し、加速度検出装置４２１〜４２３から出力された３軸加速度信号を取得し、取得
した３軸角速度信号及び３軸加速度信号を処理する。例えば、信号処理回路４３０は、取得した３軸角速度信号及び３軸加速度信号を順次Ａ／Ｄ変換して３軸角速度データ及び３軸加速度データからなる慣性データを生成し、時刻情報を付して慣性データを記憶部４４０に記憶する処理を行う。また、信号処理回路４３０は、角速度検出装置４１１〜４１３及び加速度検出装置４２１〜４２３の各々の取り付け角誤差、すなわち各検出軸とｘ軸、ｙ軸及びｚ軸との誤差に応じてあらかじめ算出された補正パラメーターを用いて、記憶部４４０に記憶した慣性データをｘｙｚ座標系のデータに変換し、記憶部４４０に記憶する処理を行う。また、信号処理回路４３０は、ｘｙｚ座標系のデータに変換して記憶部４４０に記憶した慣性データを時刻順に読み出し、時刻情報と慣性データとを含むパケットデータを生成し、通信回路４５０に出力する。
【０１８４】
また、信号処理回路４３０は、慣性データに対して、オフセット補正処理や温度補正処理を行ってもよいし、角速度検出装置４１１〜４１３及び加速度検出装置４２１〜４２３の各々の検出動作、例えば検出周期等を制御してもよい。
【０１８５】
通信回路４５０は、信号処理回路４３０の処理によって得られたパケットデータ、すなわち時刻情報付きの慣性データを受け取って、当該パケットデータをあらかじめ決められた通信フォーマットに合わせたシリアルデータに変換し、外部に送信する。
【０１８６】
なお、角速度検出装置４１１〜４１３が出力する３軸角速度信号及び加速度検出装置４２１〜４２３が出力する３軸加速度信号は、デジタル信号であってもよい。また、本実施形態の慣性計測装置４００は、３つの角速度検出装置４１１〜４１３と３つの加速度検出装置４２１〜４２３とを含むが、これらのうちの少なくとも１つを含めばよい。
【０１８７】
本実施形態の慣性計測装置４００において、加速度検出装置４２１〜４２３の少なくとも何れか又は角速度検出装置４１１〜４１３の少なくとも何れかとして、上記の各実施形態又は各変形例の物理量検出装置１が適用される。本実施形態の慣性計測装置４００によれば、加速度検出装置４２１〜４２３の少なくとも何れか又は角速度検出装置４１１〜４１３の少なくとも何れかとして、診断時の物理量検出素子への突入電流を低減させることが可能な物理量検出装置１が適用されるので、高い信頼性を達成することができる。
【０１８８】
２−２．移動体測位装置
図１８は、電子機器の一例である本実施形態の移動体測位装置の構成例を示す図である。図１８に示されるように、本実施形態の移動体測位装置５００は、センサーモジュール５１０、処理部５２０、操作部５３０、記憶部５４０、表示部５５０、音出力部５６０及び通信部５７０を含んで構成されており、各種の移動体に搭載される。なお、本実施形態の移動体測位装置５００は、図１８に示される構成要素の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【０１８９】
センサーモジュール５１０は、慣性計測装置５１１と衛星信号受信部５１２とを含む。
【０１９０】
慣性計測装置５１１は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の３軸回りに生じる角速度をそれぞれ検出する不図示の３つの角速度検出装置と、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の３軸回りに生じる加速度をそれぞれ検出不図示の３つの加速度検出装置と、を含む。そして、センサーモジュール５１０は、３つの角速度検出装置によって検出された３軸角速度信号及び３つの加速度検出装置によって検出された３軸加速度信号に対して、Ａ／Ｄ変換処理、取り付け角誤差の補正処理等の所定の処理を行う。さらに、センサーモジュール５１０は、所定の処理を行って得られた慣性データ、すなわち３軸角速度データ及び３軸加速度データを処理部５２０に出力する。慣性計測装置５１１として、上記の実施形態の慣性計測装置４００が適用される。
【０１９１】
衛星信号受信部５１２は、不図示のアンテナを介して、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星等の測位用衛星から、測位用情報として、当該測位用衛星の軌道情報や時刻情報等を含む航法メッセージが重畳された衛星信号である電波を受信する。衛星信号受信部５１２は、例えば３つ以上の測位用衛星からそれぞれ送信された衛星信号を受信し、例えば公知の技術により、受信した各衛星信号に重畳されている航法メッセージを復調し、各航法メッセージを処理部５２０に出力する。なお、衛星信号受信部５１２は、ＧＰＳ以外の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の測位用衛星やＧＮＳＳ以外の測位用衛星からの衛星信号を用いてもよいし、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、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つ、あるいは２つ以上のシステムの測位用衛星からの衛星信号を利用してもよい。
【０１９２】
図１８では、慣性計測装置５１１と衛星信号受信部５１２とは、センサーモジュール５１０に含まれているが、センサーモジュール５１０として一体化されていなくてもよい。すなわち、慣性計測装置５１１と衛星信号受信部５１２とは１つのパッケージに収容されていなくてもよい。
【０１９３】
操作部５３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を処理部５２０に出力する。
【０１９４】
記憶部５４０は、処理部５２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）や、処理部５２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭから読み出されたプログラムやデータ、操作部５３０から入力されたデータ、処理部５２０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。
【０１９５】
表示部５５０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro-Luminescence Display）、電気泳動ディスプレイ等により構成される表示装置であり、処理部５２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。
【０１９６】
音出力部５６０は、スピーカー等の音を出力する装置である。
【０１９７】
通信部５７０は、処理部５２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
【０１９８】
処理部５２０は、記憶部５４０に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、処理部５２０は、慣性計測装置５１１から慣性データを取得し、衛星信号受信部５１２から航法メッセージを取得し、取得したこれらのデータや操作部５３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部装置とデータ通信を行うために通信部５７０を制御する処理、表示部５５０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、音出力部５６０に各種の音を出力させる処理等を行う。
【０１９９】
特に、本実施形態では、処理部５２０は、記憶部５４０に記憶されているプログラムを実行することにより、姿勢算出部５２１、位置算出部５２２及び位置補正部５２３の各部として機能する。
【０２００】
姿勢算出部５２１は、慣性計測装置５１１から出力される慣性データに基づいて、例えば公知の手法により、移動体測位装置５００が搭載される移動体の姿勢を算出する。
【０２０１】
位置算出部５２２は、衛星信号受信部５１２から出力される航法メッセージに基づいて、移動体の位置を算出する。具体的には、位置算出部５２２は、衛星信号受信部５１２から出力される３つ以上の航法メッセージに含まれる衛星信号の発信時刻や受信時の電波伝搬遅れ等の情報を用いて、移動体測位装置５００が搭載される移動体と３つ以上の測位用衛星との各距離を算出する。そして、位置算出部５２２は、算出した距離から移動体の位置を算出する。
【０２０２】
位置補正部５２３は、姿勢算出部５２１が算出した移動体の姿勢に基づいて、位置算出部５２２が算出した移動体の位置を補正する。例えば、位置補正部５２３は、移動体の姿勢から移動体の水平面に対する傾斜角度を算出し、算出した傾斜角度に基づいて、移動体の水平面上の位置を移動体が移動する面における位置に補正してもよい。
【０２０３】
処理部５２０は、移動体の位置や姿勢等の情報を、表示部５５０に表示させ、あるいは音出力部５６０から出力させ、あるいは、通信部５７０を介して外部装置に送信する。
【０２０４】
なお、衛星信号受信部５１２が各衛星信号を受信して航法メッセージを復調し、位置算出部５２２が航法メッセージを用いて移動体と各測位用衛星との距離を算出して移動体の位置を算出しているが、衛星信号受信部５１２が、移動体と各測位用衛星との距離を算出してもよいし、移動体の位置を算出してもよい。すなわち、衛星信号受信部５１２が、位置算出部５２２が行う処理の少なくとも一部を行ってもよい。
【０２０５】
本実施形態の移動体測位装置５００によれば、慣性計測装置５１１として、高い信頼性を達成することが可能な慣性計測装置４００が適用されるので、例えば、高い信頼性で移動体の位置や姿勢等を測定することができる。
【０２０６】
２−３．様々な電子機器の形態例
図１９は、本実施形態の電子機器の機能ブロック図の一例である。図１９に示されるように、本実施形態の電子機器６００は、物理量検出装置６１０、演算処理装置６２０、操作部６３０、ＲＯＭ６４０、ＲＡＭ６５０、通信部６６０、表示部６７０、音出力部６８０を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器６００は、図１９に示される構成要素の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【０２０７】
物理量検出装置６１０は、１軸又は複数軸に生じる物理量をそれぞれ検出し、物理量信号を演算処理装置６２０に出力する。物理量検出装置６１０として、上記の各実施形態又は各変形例の物理量検出装置１が適用される。
【０２０８】
演算処理装置６２０は、ＲＯＭ６４０等に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、演算処理装置６２０は、物理量検出装置６１０から出力された物理量信号に基づいて各種の計算処理や制御処理等の演算処理を行う。また、演算処理装置６２０は、操作部６３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部とデータ通信を行うために通信部６６０を制御する処理、表示部６７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、音出力部６８０に各種の音を出力させる処理等を行う。
【０２０９】
操作部６３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を演算処理装置６２０に出力する。
【０２１０】
ＲＯＭ６４０は、演算処理装置６２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。
【０２１１】
ＲＡＭ６５０は、演算処理装置６２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ６４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部６３０から入力されたデータ、演算処理装置６２０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
【０２１２】
通信部６６０は、演算処理装置６２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
【０２１３】
表示部６７０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro-Luminescence Display）、電気泳動ディスプレイ等により構成される表示装置であり、演算処理装置６２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。
【０２１４】
音出力部６８０は、スピーカー等の音を出力する装置である。
【０２１５】
本実施形態の電子機器６００によれば、物理量検出装置６１０として、診断時の物理量検出素子への突入電流を低減させることが可能な物理量検出装置１が適用されるので、例えば、物理量の変化に基づく処理、例えば姿勢に応じた制御等を高い信頼性で行うことができる。
【０２１６】
電子機器６００としては種々の電子機器が考えられる。例えば、地震計、作業用ロボット、ヘルスモニタリング装置、無人運転装置、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター）、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルカメラ、インクジェットプリンター等のインクジェット式吐出装置、ルーターやスイッチ等のストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、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（point of sale）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）、フライトシミュレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。
【０２１７】
図２０は、電子機器６００の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図であり、図２１は、電子機器６００の一例としての腕装着型の携帯機器の外観の一例を示す図である。図２０に示される電子機器６００であるスマートフォンは、操作部６３０としてボタンを、表示部６７０としてＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を備えている。図２１に示される電子機器６００である腕装着型の携帯機器は、操作部６３０としてボタン及び竜頭を、表示部６７０としてＬＣＤを備えている。これらの電子機器６００は、物理量検出装置６１０として、診断時の物理量検出素子への突入電流を低減させることが可能な物理量検出装置１が適用されるので、物理量の変化に基づく処理、例えば姿勢に応じた表示制御などを高い信頼性で行うことができる。
【０２１８】
更に、電子機器６００の一例として携帯型電子機器の１つである腕時計型の活動計（アクティブトラッカー）がある。腕時計型の活動計は、バンド等によって手首等の部位に装
着され、デジタル表示の表示部を備え無線通信が可能である。上記の各実施形態又は各変形例の物理量検出装置１は、腕時計型の活動計に組み込まれている。
【０２１９】
表示部６７０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や地磁気センサーを用いた位置情報、移動量や加速度センサーや角速度センサーなどを用いた運動量などの運動情報、脈波センサー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。
【０２２０】
図２２は、携帯型の電子機器６００の実施形態に係るリスト機器８００の平面図である。リスト機器８００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、及び衛星測位システム、例えば、ＧＰＳを搭載したＧＰＳウォッチ、等の腕時計型の活動計に広く適用できる。
【０２２１】
リスト機器８００は、ユーザーの所与の部位、例えば手首に装着され、ユーザーの位置情報や運動情報などを検出することができる。リスト機器は、ユーザーに装着されて位置情報や運動情報などを検出する機器本体８１０と、機器本体８１０に取り付けられ機器本体８１０をユーザーに装着するための第１のバンド部８２１及び第２のバンド部８２２と、を含む。なお、リスト機器８００には、ユーザーの位置情報や運動情報に加えて、例えば脈波情報などの生体情報を検出する機能や時刻情報などを取得する機能を設けることができる。
【０２２２】
機器本体８１０は、ユーザーへの装着側にケースとしての不図示のボトムケースが配置され、ユーザーへの装着側と反対側には、表側に開口する開口部を有するケースとしてのトップケース８３０が配置されている。ここで、ボトムケースとトップケース８３０とによって、ケースが構成される。機器本体８１０の表側のトップケース８３０に位置する開口部の外側には、ベゼル８４０が設けられるとともに、このベゼル８４０の内側にベゼル８４０と並んで配置されて内部構造を保護する天板部分あるいは外壁としての風防板８５０が設けられている。風防板８５０は、例えば、ガラス板であり、透光性カバーとして機能し、トップケース８３０の開口部を塞ぐように配置されている。機器本体８１０のトップケース８３０の側面には、複数の操作部８７１としての操作ボタンが設けられている。なお、ベゼル８４０には、表側から視認可能な表示を設けることができる。
【０２２３】
また、機器本体８１０は、風防板８５０の直下に配置されている液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などで構成される表示部８７４と、風防板８５０の外縁部分と表示部８７４との間に配置されている吸湿部材８６０と、を有しており、表示部８７４及び吸湿部材８６０はケースに収容されている。なお、吸湿部材８６０には、表側から視認可能な表示を設けることができる。機器本体８１０は、風防板８５０を介して、表示部８７４の表示や吸湿部材８６０の表示をユーザーが閲覧可能な構成としてもよい。つまり本実施形態のリスト機器８００では、検出した位置情報や運動情報、或いは時刻情報等の種々の情報を表示部８７４に表示し、当該表示を機器本体８１０のトップ側からユーザーに提示するものであってもよい。また、ボトムケースの両側には、第１のバンド部８２１及び第２のバンド部８２２との接続部である不図示の一対のバンド装着部が設けられている。
【０２２４】
図２３は、リスト機器８００の機能ブロック図の一例である。図２３に示すように、リスト機器８００は、処理部８７０、ＧＰＳセンサー８８０、地磁気センサー８８１、圧力センサー８８２、加速度センサー８８３、角速度センサー８８４、脈拍センサー８８５、温度センサー８８６、操作部８７１、計時部８７２、記憶部８７３、表示部８７４、音出力部８７５、通信部８７６、バッテリー８７７などを含んで構成されており、これらの各部はケースに収容されている。但し、リスト機器８００の構成は、これらの構成要素の一
部を削除又は変更し、あるいは他の構成要素を追加したものであってもよい。
【０２２５】
通信部８７６は、リスト機器８００と他の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８７６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通信部８７６は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。
【０２２６】
処理部８７０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８７０は、記憶部８７３に格納されたプログラムと、操作部８７１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８７０による処理には、ＧＰＳセンサー８８０、地磁気センサー８８１、圧力センサー８８２、加速度センサー８８３、角速度センサー８８４、脈拍センサー８８５、温度センサー８８６、計時部８７２の各出力信号に対するデータ処理、表示部８７４に画像を表示させる表示処理、音出力部８７５に音を出力させる音出力処理、通信部８７６を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー８７７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。
【０２２７】
処理部８７０は、高精度のＧＰＳ機能により計測開始からのユーザーが移動した合計距離を計測する。また、処理部８７０は、距離計測の結果から、ユーザーの現在の走行ペースを計測し表示する。また、処理部８７０は、ユーザーの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。また、処理部８７０は、ＧＰＳ機能により、標高を計測し表示する。また、処理部８７０は、ＧＰＳ電波が届かないトンネル内などでもユーザーの歩幅を計測し表示する。また、処理部８７０は、ユーザーの１分あたりの歩数、すなわちピッチを計測し表示する。また、処理部８７０は、脈拍センサーによりユーザーの心拍数を計測し表示する。また、処理部８７０は、ユーザーの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。また、処理部８７０は、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。また、処理部８７０は、ユーザーの消費カロリーを表示する。また、処理部８７０は、ユーザーの運動開始からの歩数の合計を表示する。
【０２２８】
上記の各実施形態又は各変形例の物理量検出装置１を含む加速度センサー８８３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軸加速度の大きさ及び向きに応じた加速度信号を出力する。あるいは、上記の各実施形態又は各変形例の物理量検出装置１を含む角速度センサー８８４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軸角速度の大きさ及び向きに応じた角速度信号を出力する。
【０２２９】
なお、上述したリスト機器８００は、衛星測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning System）を利用しているが、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。
【０２３０】
３．移動体
図２４は、本実施形態の移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。図２４に示すように、自動車１５００には上記の各実施形態又は各変形例の物理量検出装置１が搭載されており、例えば、物理量検出装置１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。物理量検出装置１から出力される物理量信号は、車体の姿勢を制御する姿勢制御部としての車体姿勢制御装置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。また、物理量検出装置１は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、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、自動運転用慣性航法の制御機器、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。
【０２３１】
また、移動体に適用される物理量検出装置１は、上記の例示の他にも、例えば、二足歩行ロボットや電車などの姿勢制御、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、及びドローンなどの遠隔操縦あるいは自律式の飛行体の姿勢制御、農業機械、もしくは建設機械などの姿勢制御において利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、物理量検出装置１及びそれぞれの制御部が組み込まれる。
【０２３２】
このような移動体は、診断時の物理量検出素子への突入電流を低減させることが可能な物理量検出装置１を含んでいるので、制御部による物理量の変化に基づく姿勢制御等を高い信頼性で行うことができる。
【０２３３】
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０２３４】
上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０２３５】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０２３６】
１…物理量検出装置、２Ｘ，２Ｙ，２Ｚ…第１容量形成部、３Ｘ，３Ｙ，３Ｚ…第２容量形成部、５…構造体、７…パッケージ、１０…ベース部、１１…第１の基材、１２…第２の基材、１３…第３の基材、１４…封止部材、１５…蓋体、１６…外部端子、１７…収容空間、１８…樹脂接着材、１９…内部端子、２０…物理量検出素子、２０ｒ…下面、２１ｘ…Ｘ軸センサー部、２１ｙ…Ｙ軸センサー部、２１ｚ…Ｚ軸センサー部、２２…ベース基板、２２ｆ…上面、２３…蓋部、２４…ガラスフリット、２５…容器、２６…溶融金属、２７…封止孔、２９…接続端子、４０…物理量検出回路、４１…接着層、４２，４３…ボンディングワイヤー、４５…信号処理部、４６…出力部、１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚ…スイッチ、１１０…制御回路、１１１…マルチプレクサー、１１２…Ｑ／Ｖアンプ、１１３…プログラマブルゲインアンプ、１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚ…スイッチトキャパシターフィルター回路、１１５…マルチプレクサー
、１１６…Ａ／Ｄ変換回路、１１７…デジタルフィルター、１１８…発振回路、１１９…駆動回路、１２０…インターフェース回路、１３０…記憶部、１３１…レジスター、１３２…不揮発性メモリー、１４０…診断電圧出力回路、１４１…診断電圧発生回路、１４２…電流制限回路、１５０…抵抗、１６０…ツェナーダイオード、１６１…第１トランジスター、１６２…第２トランジスター、１６３…第１抵抗、１６４…第２抵抗、１６５…第３抵抗、２０１…凹部、２０２，２０３，２０４…マウント部、２０５，２０６，２０７…溝部、２１０…素子部、２２０…固定電極部、２２１…第１固定電極部、２２２…第１幹部、２２３，２２３’，２２３”…第１固定電極指、２２４…第１幹部支持部、２２４ａ…接合部、２３１…第２固定電極部、２３２…第２幹部、２３３，２３３’，２３３”…第２固定電極指、２３４…第２幹部支持部、２３４ａ…接合部、２５０…可動部支持部、２５１…接合部、２６０…可動部、２６１…枠部、２６２…第１Ｙ軸延在部、２６３…第１Ｘ軸延在部、２６４…第２Ｙ軸延在部、２６５…第２Ｘ軸延在部、２６６…第１突出部、２６７…第２突出部、２６８…第１開口部、２６９…第２開口部、２７０，２７４…バネ部、２７０ｘ，２７０ｙ…部分、２７１，２７２…バネ片、２８０…可動電極部、２８１…第１可動電極部、２８２，２８２’，２８２”…第１可動電極指、２９１…第２可動電極部、２９２，２９２’，２９２”…第２可動電極指、３０１，３０２，３０３…配線、３１６…凹部、３１８…ポスト部、３３０…可動体、３３０ａ…第１シーソー片、３３０ｂ…第２シーソー片、３３１…第１可動電極部、３３２…第２可動電極部、３３３，３３４…端面、３３５…貫通孔、３４０…第１連結部、３４２…第２連結部、３５０…支持部、３６０…第１固定電極部、３６２…第２固定電極部、３６４…第３固定電極部、４００…慣性計測装置、４１１，４１２，４１３…角速度検出装置、４２１，４２２，４２３…加速度検出装置、４３０…信号処理回路、４４０…記憶部、４５０…通信回路、５００…移動体測位装置、５１０…センサーモジュール、５２０…処理部、５２１…姿勢算出部、５２２…位置算出部、５２３…位置補正部、５３０…操作部、５４０…記憶部、５５０…表示部、５６０…音出力部、５７０…通信部、６００…電子機器、６１０…物理量検出装置、６２０…演算処理装置、６３０…操作部、６４０…ＲＯＭ、６５０…ＲＡＭ、６６０…通信部、６７０…表示部、６８０…音出力部、８００…リスト機器、８１０…機器本体、８２１…第１のバンド部、８２２…第２のバンド部、８３０…トップケース、８４０…ベゼル、８５０…風防板、８６０…吸湿部材、８７０…処理部、８８０…ＧＰＳセンサー、８８１…地磁気センサー、８８２…圧力センサー、８８３…加速度センサー、８８４…角速度センサー、８８５…脈拍センサー、８８６…温度センサー、８７１…操作部、８７２…計時部、８７３…記憶部、８７４…表示部、８７５…音出力部、８７６…通信部、８７７…バッテリー、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…車体姿勢制御装置、１５０３…車輪
【図１】
2020003278.tif 000003
【図２】
2020003278.tif 000004
【図３】
2020003278.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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