(57)【要約】【課題】位置精度が良く、比較的簡単に形成することができるストッパーを有し、素子部の過度な変位を抑制することのできる物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】本発明の物理量センサーは、基板と、基板に対して変位可能な部分を有する素子部と、を有している。また、前記素子部は、可動検出電極と、前記可動検出電極を前記基板に対して接近、離間する第１方向に変位可能に支持する検出ばねと、前記可動検出電極と共に変位し、前記可動検出電極よりも先に前記基板と当接し得るストッパーと、を有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
基板に対して変位可能な部分を有する素子部と、を有し、
前記素子部は、
可動検出電極と、
前記可動検出電極を前記基板に対して接近、離間する第１方向に変位可能に支持する検出ばねと、
前記可動検出電極と共に変位し、前記可動検出電極よりも先に前記基板と当接し得るストッパーと、を有することを特徴とする物理量センサー。
【請求項２】
前記ストッパーは、前記可動検出電極よりも前記第１方向への変位量が大きい請求項１に記載の物理量センサー。
【請求項３】
前記ストッパーは、前記検出ばねに配置されている請求項１または２に記載の物理量センサー。
【請求項４】
前記検出ばねは、
前記第１方向に直交する第２方向に延在し、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に離間して配置された複数のアームと、
前記第３方向に隣り合う前記アーム同士を接続する接続部と、を有し、
前記ストッパーは、前記接続部に配置されている請求項３に記載の物理量センサー。
【請求項５】
前記検出ばねは、３つ以上の前記接続部を有し、
前記ストッパーは、３つ以上の前記接続部のうち、前記検出ばねの一端に最も近い前記接続部および前記検出ばねの他端に最も近い前記接続部を除いたうちの１つに配置されている請求項４に記載の物理量センサー。
【請求項６】
前記ストッパーは、先端が自由端である長尺状をなし、先端側に向けて幅が漸減するテーパー部を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項７】
前記ストッパーは、前記テーパー部の先端側に位置し、前記テーパー部の先端の幅よりも太い広幅部を有する請求項６に記載の物理量センサー。
【請求項８】
前記基板の前記ストッパーと当接し得る箇所に配置されている電極を有し、
前記電極は、前記ストッパーと同電位である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項９】
前記基板に配置され、前記可動検出電極と対向配置されている固定検出電極を有する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項１０】
前記可動検出電極は、第１可動検出電極および第２可動検出電極を有し、
前記第１可動検出電極および前記第２可動検出電極は、前記第１方向に逆相で変位する請求項１ないし９のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーの駆動を制御する制御回路と、を含むことを特徴とする慣性計測装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の慣性計測装置と、
測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信する受信部と、
受信した前記衛星信号に基づいて、前記受信部の位置情報を取得する取得部と、
前記慣性計測装置から出力された慣性データに基づいて、移動体の姿勢を演算する演算部と、
算出された前記姿勢に基づいて前記位置情報を補正することにより、前記移動体の位置を算出する算出部と、を含むことを特徴とする移動体測位装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーが収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、を含むことを特徴とする携帯型電子機器。
【請求項１４】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含むことを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、ＭＥＭＳ技術を用いた加速度センサー、角速度センサー等の物理量センサーの分野に用いられるものであって、外力に応じて変位する素子部の過度な変位を規制するストッパーの形成方法が記載されている。具体的には、特許文献１には、第１の基板を準備する工程と、第１の基板に接合層を成膜する工程と、接合層を介して第１の基板に第２の基板を接合する工程と、第２の基板をパターニングして、接合層で接合された部分以外を除去する工程と、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０８９８２２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、特許文献１に記載されているストッパーの製造方法では、第１の基板に対して接合層の位置がずれてしまったり、第２の基板のパターニングがずれてしまったりするおそれがあり、ストッパーの位置精度が悪い。また、形成工程が多く、ストッパーの形成に、複雑なプロセスを要する。
【０００５】
本発明の目的は、位置精度が良く、比較的簡単に形成することができるストッパーを有し、素子部の過度な変位を抑制することのできる物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、以下の発明として実現することが可能である。
【０００７】
本発明の物理量センサーは、基板と、
基板に対して変位可能な部分を有する素子部と、を有し、
前記素子部は、
可動検出電極と、
前記可動検出電極を前記基板に対して接近、離間する第１方向に変位可能に支持する検出ばねと、
前記可動検出電極と共に変位し、前記可動検出電極よりも先に前記基板と当接し得るストッパーと、を有することを特徴とする。
これにより、位置精度が良く、比較的簡単に形成することができるストッパーを有し、素子部の過度な変位を抑制することのできる物理量センサーが得られる。
【０００８】
本発明の物理量センサーでは、前記ストッパーは、前記可動検出電極よりも前記第１方向への変位量が大きいことが好ましい。
これにより、より確実に、可動検出電極よりも先にストッパーを基板と接触させることができる。
【０００９】
本発明の物理量センサーでは、前記ストッパーは、前記検出ばねに配置されていることが好ましい。
これにより、ストッパーの配置が容易となる。
【００１０】
本発明の物理量センサーでは、前記検出ばねは、
前記第１方向に直交する第２方向に延在し、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に離間して配置された複数のアームと、
前記第３方向に隣り合う前記アーム同士を接続する接続部と、を有し、
前記ストッパーは、前記接続部に配置されていることが好ましい。
これにより、ストッパーを設けることによる検出ばねの特性変化を小さく抑えることができる。また、ストッパーの変位を制御し易くなる。
【００１１】
本発明の物理量センサーでは、前記検出ばねは、３つ以上の前記接続部を有し、
前記ストッパーは、３つ以上の前記接続部のうち、前記検出ばねの一端に最も近い前記接続部および前記検出ばねの他端に最も近い前記接続部を除いたうちの１つに配置されていることが好ましい。
これにより、ストッパーの第１方向への変位量をより大きくすることができ、より確実に、ストッパーを可動検出電極よりも先に基板に接触させることができる。
【００１２】
本発明の物理量センサーでは、前記ストッパーは、先端が自由端である長尺状をなし、先端側に向けて幅が漸減するテーパー部を有することが好ましい。
これにより、ストッパーが基板と接触した際の衝撃を緩和することができる。そのため、素子部の破損を効果的に抑制することができ、機械的強度の高い物理量センサーが得られる。
【００１３】
本発明の物理量センサーでは、前記ストッパーは、前記テーパー部の先端側に位置し、前記テーパー部の先端の幅よりも太い広幅部を有することが好ましい。
これにより、ストッパーが基板と接触した際の衝撃を緩和することができる。そのため、素子部の破損を効果的に抑制することができ、機械的強度の高い物理量センサーが得られる。
【００１４】
本発明の物理量センサーでは、前記基板の前記ストッパーと当接し得る箇所に配置されている電極を有し、
前記電極は、前記ストッパーと同電位であることが好ましい。
これにより、基板から素子部への電荷の移動がなくなるため、物理量の検出精度の低下を効果的に抑制することができる。
【００１５】
本発明の物理量センサーでは、前記基板に配置され、前記可動検出電極と対向配置されている固定検出電極を有することが好ましい。
これにより、可動検出電極と固定検出電極との間の静電容量の変化に基づいて物理量を検出することができるため、物理量センサーの構成が簡単なものとなる。
【００１６】
本発明の物理量センサーでは、前記可動検出電極は、第１可動検出電極および第２可動検出電極を有し、
前記第１可動検出電極および前記第２可動検出電極は、前記第１方向に逆相で変位することが好ましい。
これにより、第１可動検出電極と対向する固定検出電極に発生する検出信号（電位）と、第２可動検出電極と対向する固定検出電極に発生する検出信号と、の差分を取ることで、ノイズがキャンセルされて精度よく物理量を検出することができる。
【００１７】
本発明の慣性計測装置は、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーの駆動を制御する制御回路と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測装置が得られる。
【００１８】
本発明の移動体測位装置は、本発明の慣性計測装置と、
測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信する受信部と、
受信した前記衛星信号に基づいて、前記受信部の位置情報を取得する取得部と、
前記慣性計測装置から出力された慣性データに基づいて、移動体の姿勢を演算する演算部と、
算出された前記姿勢に基づいて前記位置情報を補正することにより、前記移動体の位置を算出する算出部と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の慣性計測装置の効果を享受でき、信頼性の高い移動体測位装置が得られる。
【００１９】
本発明の携帯型電子機器は、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーが収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い携帯型電子機器が得られる。
【００２０】
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。
【００２１】
本発明の移動体は、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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】図１中のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の物理量センサーが有する素子部を示す平面図である。
【図４】図１の物理量センサーに印加する電圧を示す図である。
【図５】図３に示す素子部の振動モードを説明するための模式図である。
【図６】図３に示す素子部が有するストッパーを示す側面図である。
【図７】図３に示す素子部が有するストッパーを示す側面図である。
【図８】図３に示す素子部の部分拡大平面図である。
【図９】図３に示す素子部の部分拡大平面図である。
【図１０】検出ばねが弾性変形した状態を示す側面図である。
【図１１】プルイン臨界点を説明するための側面図である。
【図１２】プルイン臨界点を説明するための側面図である。
【図１３】図１に示す物理量センサーの変形例を示す側面図である。
【図１４】図１に示す物理量センサーの変形例を示す側面図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す部分拡大平面図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す部分拡大平面図である。
【図１７】本発明の第４実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す部分拡大平面図である。
【図１８】本発明の第５実施形態に係る慣性計測装置の分解斜視図である。
【図１９】図１８に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。
【図２０】本発明の第６実施形態に係る移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。
【図２１】図２０に示す移動体測位装置の作用を示す図である。
【図２２】本発明の第７実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図２３】本発明の第８実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図２４】本発明の第９実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図２５】本発明の第１０実施形態に係る携帯型電子機器を示す平面図である。
【図２６】図２５に示す携帯型電子機器の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２７】本発明の第１１実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
【００２５】
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の物理量センサーが有する素子部を示す平面図である。図４は、図１の物理量センサーに印加する電圧を示す図である。図５は、図３に示す素子部の振動モードを説明するための模式図である。図６および図７は、それぞれ、図３に示す素子部が有するストッパーを示す側面図である。図８および図９は、図３に示す素子部の部分拡大平面図である。図１０は、検出ばねが弾性変形した状態を示す側面図である。図１１および図１２は、それぞれ、プルイン臨界点を説明するための側面図である。図１３および図１４は、それぞれ、図１に示す物理量センサーの変形例を示す側面図である。
【００２６】
各図には、互いに直交する３つの軸としてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が図示されている。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、各軸の矢印先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸方向プラス側を「上」とも言い、Ｚ軸方向マイナス側を「下」とも言う。
【００２７】
なお、本願明細書において、「直交」とは、９０°で交わっている場合の他、９０°から若干傾いた角度（例えば、９０°±５°）で交わっている場合も含むものである。具体的には、Ｘ軸がＹＺ平面の法線方向に対して±５°程度傾いている場合、Ｙ軸がＸＺ平面の法線方向に対して±５°程度傾いている場合、Ｚ軸がＸＹ平面の法線方向に対して±５°程度傾いている場合、についても「直交」に含まれる。
【００２８】
図１に示す物理量センサー１は、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出することのできる角速度センサーである。物理量センサー１は、基板２と、蓋体３と、素子部４と、を有している。
【００２９】
図１に示すように、基板２は、矩形の平面視形状を有している。また、基板２は、上面に開放する凹部２１を有している。凹部２１は、素子部４と基板２との接触を防止（抑制）するための逃げ部として機能する。また、基板２は、凹部２１の底面から突出する複数のマウント２２（２２１、２２２、２２４、２２５）を有している。そして、これらマウント２２の上面に素子部４が接合されている。これにより、基板２との接触が防止された状態で、基板２に素子部４を固定することができる。また、基板２は、上面に開放する溝部２３、２４、２５、２６、２７、２８を有している。
【００３０】
基板２としては、例えば、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）、リチウムイオン（Ｌｉ＋）等の可動イオン（アルカリ金属イオン）を含むガラス材料（例えば、テンパックスガラス（登録商標）、パイレックスガラス（登録商標）のような硼珪酸ガラス）で構成されたガラス基板を用いることができる。これにより、例えば、後述するように、基板２と素子部４とを陽極接合することができ、これらを強固に接合することができる。また、光透過性を有する基板２が得られるため、物理量センサー１の外側から、基板２を介して素子部４の状態を視認することができる。ただし、基板２の構成材料としては、特に限定されず、シリコン基板、セラミックス基板等を用いてもよい。
【００３１】
図１に示すように、凹部２１の底面には固定検出電極８１、８２が配置されている。また、溝部２３、２４、２５、２６、２７、２８には、配線７３、７４、７５、７６、７７、７８が配置されている。配線７３、７４、７７、７８は、それぞれ、素子部４と電気的に接続されており、配線７５、７６は、固定検出電極８１、８２と電気的に接続されている。また、配線７３、７４、７５、７６、７７、７８の一端部は、それぞれ、蓋体３の外側に露出し、外部装置との電気的な接続を行う電極パッドＰとして機能する。
【００３２】
図１に示すように、蓋体３は、矩形の平面視形状を有している。また、図２に示すように、蓋体３は、下面に開放する凹部３１を有している。蓋体３は、凹部３１内に素子部４を収納するようにして、基板２の上面に接合されている。そして、蓋体３および基板２によって、その内側に、素子部４を収納する収納空間Ｓが形成されている。
【００３３】
また、図２に示すように、蓋体３は、収納空間Ｓの内外を連通する連通孔３２を有している。そのため、連通孔３２を介して、収納空間Ｓを所望の雰囲気に置換することができる。また、連通孔３２内には封止部材３３が配置され、封止部材３３によって連通孔３２が気密封止されている。なお、収納空間Ｓは、減圧状態、特に真空状態であることが好ましい。これにより、粘性抵抗が減り、素子部４を効率的に振動させることができる。
【００３４】
このような蓋体３としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。ただし、蓋体３としては、特に限定されず、例えば、ガラス基板やセラミックス基板を用いてもよい。また、基板２と蓋体３との接合方法としては、特に限定されず、基板２や蓋体３の材料によって適宜選択すればよいが、例えば、陽極接合、プラズマ照射によって活性化させた接合面同士を接合させる活性化接合、ガラスフリット等の接合材による接合、基板２の上面および蓋体３の下面に成膜した金属膜同士を接合する拡散接合等が挙げられる。本実施形態では、ガラスフリット３９（低融点ガラス）を介して基板２と蓋体３とが接合されている。
【００３５】
素子部４は、収納空間Ｓに配置されており、マウント２２の上面に接合されている。素子部４は、例えば、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をドライエッチング法（シリコンディープエッチング。特にボッシュ法）によってパターニングすることで形成することができる。以下、図３に基づいて、素子部４について詳細に説明する。なお、以下では、Ｚ軸方向からの平面視で、素子部４の中心Ｏと交わり、Ｙ軸方向に延びる直線を「仮想直線α」とも言う。
【００３６】
図３に示すように、素子部４の形状は、仮想直線αに対して対称である。また、素子部４は、仮想直線αの両側に配置された２つの駆動部４１Ａ、４１Ｂを有している。駆動部４１Ａは、櫛歯状の可動駆動電極４１１Ａと、櫛歯状をなし可動駆動電極４１１Ａと噛み合って配置された固定駆動電極４１２Ａと、を有している。同様に、駆動部４１Ｂは、櫛歯状の可動駆動電極４１１Ｂと、櫛歯状をなし可動駆動電極４１１Ｂと噛み合って配置された固定駆動電極４１２Ｂと、を有している。
【００３７】
また、固定駆動電極４１２Ａ、４１２Ｂは、それぞれ、マウント２２１の上面に接合され、基板２に固定されている。また、可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂは、それぞれ、配線７３と電気的に接続され、固定駆動電極４１２Ａ、４１２Ｂは、それぞれ、配線７４と電気的に接続されている。
【００３８】
また、素子部４は、駆動部４１Ａの周囲に配置された４つの固定部４２Ａと、駆動部４１Ｂの周囲に配置された４つの固定部４２Ｂと、を有している。そして、各固定部４２Ａ、４２Ｂは、マウント２２２の上面に接合され、基板２に固定されている。
【００３９】
また、素子部４は、各固定部４２Ａと可動駆動電極４１１Ａとを連結する４つの駆動ばね４３Ａと、各固定部４２Ｂと可動駆動電極４１１Ｂとを連結する４つの駆動ばね４３Ｂと、を有している。各駆動ばね４３ＡがＸ軸方向に弾性変形することで可動駆動電極４１１ＡのＸ軸方向への変位が許容され、各駆動ばね４３ＢがＸ軸方向に弾性変形することで可動駆動電極４１１ＢのＸ軸方向への変位が許容される。
【００４０】
可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂを振動させるには、例えば、配線７３を介して図４に示す電圧Ｖ１を可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂに印加し、配線７４を介して図４に示す電圧Ｖ２を固定駆動電極４１２Ａ、４１２Ｂに印加する。電圧Ｖ１は、ＧＮＤ基準（例えば、０．９Ｖ程度の電位）よりも大きい１５Ｖ程度の定電圧であり、電圧Ｖ２は、ＧＮＤ基準を中心とした矩形波である。
【００４１】
これにより、可動駆動電極４１１Ａと固定駆動電極４１２Ａとの間および可動駆動電極４１１Ｂと固定駆動電極４１２Ｂとの間にそれぞれ静電引力が発生し、可動駆動電極４１１Ａが駆動ばね４３ＡをＸ軸方向に弾性変形させつつＸ軸方向に振動すると共に、可動駆動電極４１１Ｂが駆動ばね４３ＢをＸ軸方向に弾性変形させつつＸ軸方向に振動する。前述したように、駆動部４１Ａ、４１Ｂは、仮想直線αに対して対称的に配置されているため、可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂは、互いに接近、離間するようにＸ軸方向に逆相で振動する。そのため、可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂの振動がキャンセルされ、振動漏れを低減することができる。以下では、この振動モードを「駆動振動モード」とも言う。
【００４２】
なお、駆動振動モードを励振することができれば、電圧Ｖ１、Ｖ２としては、特に限定されない。また、本実施形態の物理量センサー１では、静電引力によって駆動振動モードを励振させる静電駆動方式となっているが、励振させる方式は、特に限定されず、例えば、圧電駆動方式、磁場のローレンツ力を利用した電磁駆動方式等を適用することもできる。
【００４３】
また、素子部４は、駆動部４１Ａと仮想直線αとの間に位置する検出部４４Ａと、駆動部４１Ｂと仮想直線αとの間に位置する検出部４４Ｂと、を有している。検出部４４Ａは、板状の可動検出電極４４１Ａで構成されている。同様に、検出部４４Ｂは、板状の可動検出電極４４１Ｂで構成されている。また、可動検出電極４４１Ａは、固定検出電極８１と対向して配置され、可動検出電極４４１Ｂは、固定検出電極８２と対向して配置されている。
【００４４】
可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂは、それぞれ、配線７３と電気的に接続され、固定検出電極８１は、配線７５と電気的に接続され、固定検出電極８２は、配線７６と電気的に接続されている。そして、物理量センサー１の駆動時には、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極８１との間に静電容量Ｃａが形成され、可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極８２との間に静電容量Ｃｂが形成される。
【００４５】
また、素子部４は、検出部４４Ａ、４４Ｂの間に配置された２つの固定部４５１、４５２を有している。固定部４５１、４５２は、それぞれ、マウント２２４の上面に接合され、基板２に固定されている。なお、本実施形態では、固定部４５１、４５２を介して、可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂや可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂが配線７３と電気的に接続されている。
【００４６】
また、素子部４は、可動検出電極４４１Ａと固定部４２Ａ、４５１、４５２とを連結する４つの検出ばね４６Ａと、可動検出電極４４１Ｂと固定部４２Ｂ、４５１、４５２とを連結する４つの検出ばね４６Ｂと、を有している。各検出ばね４６ＡがＸ軸方向に弾性変形することで可動検出電極４４１ＡのＸ軸方向への変位が許容され、Ｚ軸方向に弾性変形することで可動検出電極４４１ＡのＺ軸方向への変位が許容される。同様に、各検出ばね４６ＢがＸ軸方向に弾性変形することで可動検出電極４４１ＢのＸ軸方向への変位が許容され、Ｚ軸方向に弾性変形することで可動検出電極４４１ＢのＺ軸方向への変位が許容される。
【００４７】
また、素子部４は、可動駆動電極４１１Ａと可動検出電極４４１Ａとの間に位置し、これらを接続する梁４７Ａと、可動駆動電極４１１Ｂと可動検出電極４４１Ｂとの間に位置し、これらを接続する梁４７Ｂと、を有している。そのため、図５に示すように、駆動振動モードでは、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂも、可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂと一体となってＸ軸方向に逆相で振動する。言い換えると、駆動振動モードでは、可動駆動電極４１１Ａ、可動検出電極４４１Ａおよび梁４７Ａの集合体である可動体４Ａと、可動駆動電極４１１Ｂ、可動検出電極４４１Ｂおよび梁４７Ｂの集合体である可動体４Ｂと、がＸ軸方向に逆相で振動する。
【００４８】
このような駆動振動モードで駆動させている最中に物理量センサー１に角速度ωｙが加わると、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂは、コリオリの力によって、図５中の矢印Ａに示すように、検出ばね４６Ａ、４６ＢをＺ軸方向に弾性変形させつつＺ軸方向に逆相で振動する。なお、以下では、この振動モードを「検出振動モード」とも言う。検出振動モードでは、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢがＺ軸方向に振動するため、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極８１とのギャップおよび可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極８２とのギャップがそれぞれ変化し、それに伴って静電容量Ｃａ、Ｃｂがそれぞれ変化する。そのため、静電容量Ｃａ、Ｃｂの変化に基づいて、角速度ωｙを求めることができる。
【００４９】
検出振動モードでは、静電容量Ｃａが大きくなると静電容量Ｃｂが小さくなり、反対に、静電容量Ｃａが小さくなると静電容量Ｃｂが大きくなる。そのため、配線７５から出力される検出信号（静電容量Ｃａの大きさに応じた信号）と、配線７６から出力される検出信号（静電容量Ｃｂの大きさに応じた信号）とを差動演算（減算処理：Ｃａ−Ｃｂ）することで、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく角速度ωｙを検出することができる。
【００５０】
また、図３に示すように、素子部４は、その中央部（検出部４４Ａ、４４Ｂの間）に位置するフレーム４８を有している。フレーム４８は、「Ｈ」形状をなし、Ｙ軸方向プラス側に位置する欠損部４８１（凹部）と、Ｙ軸方向マイナス側に位置する欠損部４８２（凹部）と、を有している。そして、欠損部４８１の内外に亘って固定部４５１が配置されており、欠損部４８２の内外に亘って固定部４５２が配置されている。これにより、固定部４５１、４５２をそれぞれＹ軸方向に長く形成することができ、その分、基板２との接合面積が増え、基板２と素子部４との接合強度が増す。
【００５１】
また、素子部４は、固定部４５１とフレーム４８との間に位置し、これらを接続するフレームばね４８８と、固定部４５２とフレーム４８との間に位置し、これらを接続するフレームばね４８９と、を有している。フレームばね４８８、４８９は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在しており、Ｘ軸方向に弾性変形可能となっている。
【００５２】
また、素子部４は、フレーム４８と可動検出電極４４１Ａとの間に位置し、これらを接続する接続ばね４０Ａと、フレーム４８と可動検出電極４４１Ｂとの間に位置し、これらを接続する接続ばね４０Ｂと、を有している。接続ばね４０Ａは、検出ばね４６Ａと共に可動検出電極４４１Ａを支持し、接続ばね４０Ｂは、検出ばね４６Ｂと共に可動検出電極４４１Ｂを支持している。これにより、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂをより安定した姿勢で支持することができ、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂの不要振動（スプリアス）を低減することができる。
【００５３】
また、素子部４は、駆動振動モードでの可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂの振動状態を検出するためのモニター部４９Ａ、４９Ｂを有している。モニター部４９Ａは、可動検出電極４４１Ａに配置された櫛歯状の可動モニター電極４９１Ａと、櫛歯状をなし可動モニター電極４９１Ａと噛み合って配置された固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａと、を有している。同様に、モニター部４９Ｂは、可動検出電極４４１Ｂに配置された櫛歯状の可動モニター電極４９１Ｂと、櫛歯状をなし可動モニター電極４９１Ｂと噛み合って配置された固定モニター電極４９２Ｂ、４９３Ｂと、を有している。また、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ、４９２Ｂ、４９３Ｂは、それぞれ、マウント２２５の上面に接合され、基板２に固定されている。
【００５４】
モニター部４９Ａでは、可動モニター電極４９１ＡのＸ軸方向プラス側に固定モニター電極４９２Ａが位置し、Ｘ軸方向マイナス側に固定モニター電極４９３Ａが位置している。一方、モニター部４９Ｂでは、可動モニター電極４９１ＢのＸ軸方向マイナス側に固定モニター電極４９２Ｂが位置し、Ｘ軸方向プラス側に固定モニター電極４９３Ｂが位置している。
【００５５】
可動モニター電極４９１Ａ、４９１Ｂは、それぞれ、配線７３と電気的に接続され、固定モニター電極４９２Ａ、４９２Ｂは、配線７７と電気的に接続され、固定モニター電極４９３Ａ、４９３Ｂは、配線７８と電気的に接続されている。そして、物理量センサー１の駆動時には、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９２Ａとの間および可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９２Ｂとの間に静電容量Ｃｃが形成され、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９３Ａとの間および可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９３Ｂとの間に静電容量Ｃｄが形成されている。
【００５６】
前述したように、駆動振動モードでは、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢがＸ軸方向に振動するため、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａとのギャップおよび可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９２Ｂ、４９３Ｂとのギャップがそれぞれ変化し、それに伴って静電容量Ｃｃ、Ｃｄがそれぞれ変化する。そのため、静電容量Ｃｃ、Ｃｄの変化に基づいて、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂの振動状態を検出することができる。
【００５７】
また、素子部４は、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢのＺ軸方向への過度な変位を規制する機能を有するストッパー５を有している。ストッパー５は、固定部４５１と可動検出電極４４１Ａとを接続する検出ばね４６Ａ（４６Ａ’）に設けられたストッパー５１Ａと、固定部４５２と可動検出電極４４１Ａとを接続する検出ばね４６Ａ（４６Ａ”）に設けられたストッパー５２Ａと、固定部４５１と可動検出電極４４１Ｂとを接続する検出ばね４６Ｂ（４６Ｂ’）に設けられたストッパー５１Ｂと、固定部４５２と可動検出電極４４１Ｂとを接続する検出ばね４６Ｂ（４６Ｂ”）に設けられたストッパー５２Ｂと、を有している。このように、ストッパー５を素子部４と一体化することで、ストッパー５の形成が容易となる。また、素子部４の他の部分との位置ずれが抑制されるため、ストッパー５の位置精度が高く、ストッパー５としての機能を精度よく発揮することができる。
【００５８】
ストッパー５１Ａは、検出ばね４６Ａ’からＸ軸方向プラス側に延出し、同様に、ストッパー５２Ａは、検出ばね４６Ａ”からＸ軸方向プラス側に延出している。また、ストッパー５１Ａは、可動検出電極４４１Ａとの接触を避けるようにして、可動検出電極４４１Ａの外側（Ｙ軸方向マイナス側）に位置し、ストッパー５２Ａは、可動検出電極４４１Ａとの接触を避けるようにして、可動検出電極４４１Ａの外側（Ｙ軸方向プラス側）に位置している。
【００５９】
また、ストッパー５１Ｂは、検出ばね４６Ｂ’からＸ軸方向マイナス側に延出し、同様に、ストッパー５２Ｂは、検出ばね４６Ｂ”からＸ軸方向マイナス側に延出している。また、ストッパー５１Ｂは、可動検出電極４４１Ｂとの接触を避けるようにして、可動検出電極４４１Ｂの外側（Ｙ軸方向マイナス側）に位置し、ストッパー５２Ｂは、可動検出電極４４１Ｂとの接触を避けるようにして、可動検出電極４４１Ｂの外側（Ｙ軸方向プラス側）に位置している。
【００６０】
ここで、Ｙ軸方向に並んで配置されたストッパー５１Ａ、５１Ｂについて、ストッパー５１Ａをストッパー５１Ｂと反対側（Ｘ軸方向プラス側）に向けて延出させ、ストッパー５１Ｂをストッパー５１Ａと反対側（Ｘ軸方向マイナス側）に向けて延出させているため、これらの接触を防止できる。そのため、ストッパー５１Ａ、５１Ｂをそれぞれ十分に長く形成することができる。同様に、Ｙ軸方向に並んで配置されたストッパー５２Ａ、５２Ｂについて、ストッパー５２Ａをストッパー５２Ｂと反対側（Ｘ軸方向プラス側）に向けて延出させ、ストッパー５２Ｂをストッパー５２Ａと反対側（Ｘ軸方向マイナス側）に向けて延出させているため、これらの接触を防止できる。そのため、ストッパー５２Ａ、５２Ｂをそれぞれ十分に長く形成することができる。よって、後述するように、より確実に、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂを可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂよりも先に凹部２１の底面に接触させることができ、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢのＺ軸方向への過度な変位を抑制することができる。
【００６１】
図６および図７に示すように、検出振動モードにおいて可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢがＸ軸方向に逆相で振動すると、当該振動に伴って検出ばね４６Ａ’、４６Ａ”、４６Ｂ’、４６Ｂ”が仮想直線αまわりに揺動（回動）するようにして弾性変形する。そして、このような検出ばね４６Ａ’、４６Ａ”、４６Ｂ’、４６Ｂ”の弾性変形に伴って、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂが仮想直線αまわりに揺動（回動）するようにして傾斜し、傾斜が大きくなると、その先端部が基板２（凹部２１の底面）に接触する。
【００６２】
具体的には、図６に示すように、可動検出電極４４１ＡがＺ軸方向マイナス側に変位し、可動検出電極４４１ＢがＺ軸方向プラス側に変位する場合には、可動検出電極４４１Ａよりも先にストッパー５１Ａ、５２Ａの先端部が凹部２１の底面に接触する。反対に、図７に示すように、可動検出電極４４１ＡがＺ軸方向プラス側に変位し、可動検出電極４４１ＢがＺ軸方向マイナス側に変位する場合には、可動検出電極４４１Ｂよりも先にストッパー５１Ｂ、５２Ｂの先端部が凹部２１の底面に接触する。このようにストッパー５１Ａ、５２Ａまたはストッパー５１Ｂ、５２Ｂが可動検出電極４４１Ａまたは可動検出電極４４１Ｂよりも先に凹部２１の底面に接触することで、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂのそれ以上のＺ軸方向への変位が規制される。そのため、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂによれば、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢのＺ軸方向への過度な変位を効果的に抑制することができる。
【００６３】
特に、図８に示すように、ストッパー５１Ａ、５２Ａは、その回転中心軸である仮想直線αから遠ざかる方向に検出ばね４６Ａ’、４６Ａ”から延出し、その先端部（凹部２１と接触する箇所）と仮想直線αとの離間距離Ｄａ１が、可動検出電極４４１Ａと仮想直線αとの離間距離Ｄａ２よりも大きくなっている。すなわち、Ｄａ１＞Ｄａ２の関係を満足している。そのため、図６に示すように、ストッパー５１Ａ、５２Ａの先端部のＺ軸方向への変位量Ｌａ１が、可動検出電極４４１ＡのＺ軸方向への変位量Ｌａ２よりも大きくなる。すなわち、Ｌａ１＞Ｌａ２の関係を満足する。これにより、より確実に、可動検出電極４４１Ａよりも先にストッパー５１Ａ、５２Ａを凹部２１と接触させることができる。
【００６４】
同様に、図８に示すように、ストッパー５１Ｂ、５２Ｂは、その回転中心軸である仮想直線αから遠ざかる方向に検出ばね４６Ｂ’、４６Ｂ”から延出し、その先端部（凹部２１と接触する箇所）と仮想直線αとの離間距離Ｄｂ１が、可動検出電極４４１Ｂと仮想直線αとの離間距離Ｄｂ２よりも大きくなっている。すなわち、Ｄｂ１＞Ｄｂ２の関係を満足している。そのため、図７に示すように、ストッパー５１Ｂ、５２Ｂの先端部のＺ軸方向への変位量Ｌｂ１が、可動検出電極４４１ＢのＺ軸方向への変位量Ｌｂ２よりも大きくなる。すなわち、Ｌｂ１＞Ｌｂ２の関係を満足する。これにより、より確実に、可動検出電極４４１Ｂよりも先にストッパー５１Ｂ、５２Ｂを凹部２１と接触させることができる。
【００６５】
ここで、検出ばね４６Ａ’、４６Ａ”、４６Ｂ’、４６Ｂ”の形状について詳細に説明する。ただし、検出ばね４６Ａ’、４６Ａ”、４６Ｂ’、４６Ｂ”は、対称的に形成されているため、以下では、検出ばね４６Ａ’の形状について代表して説明し、他の検出ばね４６Ａ”、４６Ｂ’、４６Ｂ”については、その説明を省略する。
【００６６】
図９に示すように、検出ばね４６Ａ’は、Ｙ軸方向に複数回往復する蛇行形状となっている。具体的には、検出ばね４６Ａ’は、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に離間して配置された６本のアーム４６１ａ、４６１ｂ、４６１ｃ、４６１ｄ、４６１ｅ、４６１ｆを有している。アーム４６１ａは、検出ばね４６Ｂ’と共通化されており、そのＹ軸方向プラス側の端部において固定部４５１と接続している。
【００６７】
また、検出ばね４６Ａ’は、アーム４６１ａ、４６１ｂのＹ軸方向マイナス側の端部同士を接続する接続部４６２と、アーム４６１ｂ、４６１ｃのＹ軸方向プラス側の端部同士を接続する接続部４６３と、アーム４６１ｃ、４６１ｄのＹ軸方向マイナス側の端部同士を接続する接続部４６４と、アーム４６１ｄ、４６１ｅのＹ軸方向プラス側の端部同士を接続する接続部４６５と、アーム４６１ｅ、４６１ｆのＹ軸方向マイナス側の端部同士を接続する接続部４６６と、アーム４６１ｆのＹ軸方向プラス側の端部と可動検出電極４４１Ａとを接続する接続部４６７と、を有している。
【００６８】
なお、以下では、説明の便宜上、アーム４６１ａ、４６１ｂ、４６１ｃ、４６１ｄ、４６１ｅ、４６１ｆを「アーム４６１ａ〜４６１ｆ」とも言い、接続部４６２、４６３、４６４、４６５、４６６、４６７を「接続部４６２〜４６７」とも言う。
【００６９】
そして、このような形状の検出ばね４６Ａ’において、ストッパー５１Ａは、接続部４６４に配置されている。以下、この理由について詳細に説明する。検出ばね４６Ａ’では、まず、接続部４６２〜４６７のいずれかにストッパー５１Ａを設けることが好ましい。接続部４６２〜４６７は、アーム４６１ａ〜４６１ｆと比べて検出ばね４６Ａ’の特性（例えば、ばね定数）に与える影響が小さい。そのため、ストッパー５１Ａを設けることによる検出ばね４６Ａ’の特性変化を小さく抑えることができる。また、接続部４６２〜４６７は、アーム４６１ａ〜４６１ｆと比べて捩じれ変形し難いし、捩じれの程度がアーム４６１ａ〜４６１ｆと比べて安定している。そのため、ストッパー５１Ａの変位を制御し易くなる。
【００７０】
さらには、接続部４６２〜４６７のうちでも、Ｙ軸方向マイナス側に位置する接続部４６２、４６４、４６４のいずれかにストッパー５１Ａを設けることが好ましい。これら接続部４６２、４６４、４６６は、素子部４の外側に面しているため、他の部分に邪魔されることなくストッパー５１Ａを配置することができ、かつ、ストッパー５１Ａを長く形成することができる。
【００７１】
さらには、接続部４６２、４６４、４６６のうちでも、検出ばね４６Ａ’の両端部から遠い場所（中央部）に位置する接続部４６４にストッパー５１Ａを設けることが好ましい。中央部に位置する接続部４６４は、図１０に示すように、両端部に位置する接続部４６２、４６６と比べてＺ軸まわりの回転角度θｚが大きくなる。そのため、接続部４６４にストッパー５１Ａを設けることで、ストッパー５１ＡのＺ軸方向への変位量Ｌａ１をより大きくすることができ、より確実に、可動検出電極４４１Ａよりも先に凹部２１の底面に接触させることができる。また、ストッパー５１ＡのＺ軸方向への変位量Ｌａ１が大きくなる分、ストッパー５１Ａを短くすることもできる。そのため、ストッパー５１Ａの剛性を高めることができ、ストッパー５１Ａの破損を効果的に抑制することができる。
【００７２】
以上の理由から、ストッパー５１Ａは、接続部４６４に配置されている。ただし、ストッパー５１Ａの配置としては、特に限定されない。例えば、ストッパー５１Ａは、アーム４６１ａ〜４６１ｆのいずれかに配置されていてもよいし、接続部４６４以外の接続部４６２、４６３、４６５、４６６、４６７のいずれかに配置されていてもよい。また、ストッパー５１Ａは、検出ばね４６Ａに２つ以上配置されていてもよい。
【００７３】
なお、上述の説明において、ストッパー５は、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢのＺ軸方向への過度な変位を規制することができる、と述べたが、この「Ｚ軸方向への過度な変位」とは、例えば、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂが基板２（凹部２１の底面）にぶつかってしまう程の変位が挙げられる。このような変位が生じると、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極８１との間に発生している静電引力によってこれらが張り付いたり、可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極８２との間に発生している静電引力によってこれらが張り付いたりし、素子部４を振動させることができなくなってしまう。すなわち、角速度ωｙを検出できなくなってしまう。また、検出ばね４６Ａ、４６Ｂが過度に変形してしまい、当該部分が破損するおそれもある。
【００７４】
そこで、ストッパー５１Ａ、５２Ａは、可動検出電極４４１Ａが凹部２１の底面に接触する前に凹部２１の底面に接触し、ストッパー５１Ｂ、５２Ｂは、可動検出電極４４１Ｂが凹部２１の底面に接触する前に凹部２１の底面に接触する。これにより、前述した可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂと固定検出電極８１、８２との貼り付きや素子部４の破損を効果的に抑制することができる。
【００７５】
また、前記「Ｚ軸方向への過度な変位」とは、例えば、図１１に示すように、可動検出電極４４１Ａを自然状態に戻そうとする機械ばね力Ｆａ１（素子部４の弾性変形した各部が自然状態に復帰しようとする力）と、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極８１との間に生じる静電引力Ｆａ２と、の関係がＦａ１＜Ｆａ２となってしまう程の変位、あるいは、図１２に示すように、可動検出電極４４１Ｂを自然状態に戻そうとする機械ばね力Ｆｂ１と、可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極８２との間に生じる静電引力Ｆｂ２と、の関係がＦｂ１＜Ｆｂ２となってしまう程の変位が挙げられる。このような変位が生じると、機械ばねが静電引力に抗することができなくなり、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極８１とが張り付いたり、可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極８２とが張り付いたりし、素子部４を振動させることができなくなってしまう。すなわち、角速度ωｙを検出できなくなってしまう。なお、Ｆａ１＝Ｆａ２となる可動検出電極４４１Ａの位置およびＦｂ１＝Ｆｂ２となる可動検出電極４４１Ｂの位置をそれぞれ「プルイン臨界点Ｚｐ」と言う。
【００７６】
そこで、ストッパー５１Ａ、５２Ａは、図１１に示すように、可動検出電極４４１Ａがプルイン臨界点Ｚｐまで変位する前に、すなわちＦａ１＞Ｆａ２の状態で凹部２１の底面に接触する。同様に、図１２に示すように、ストッパー５１Ｂ、５２Ｂは、可動検出電極４４１Ｂがプルイン臨界点Ｚｐまで変位する前に、すなわちＦｂ１＞Ｆｂ２の状態で凹部２１の底面に接触する。これにより、前述した可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂと固定検出電極８１、８２との貼り付きを効果的に抑制することができる。
【００７７】
ここで、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂの優れている点として、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂの延在長さ（Ｘ軸方向の長さ）を調整することで、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢのＺ軸方向への変位範囲を制限できることにある。前述したように、素子部４は、シリコン基板をドライエッチング法によってパターニングすることで形成されるが、当該方法によれば、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂの延在長さを精度よく制御することができる。そのため、ストッパー５は、その機能をより確実に、かつ、精度よく発揮することができる。
【００７８】
以上、ストッパー５について説明した。ただし、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂの構成としては、特に限定されず、例えば、本実施形態のような直線状に限定されず、途中で湾曲、屈曲していてもよい。また、本実施形態のようなＸ軸方向に延びる１本のものに限定されず、例えば、途中で複数本に分岐していてもよい。
【００７９】
物理量センサー１は、図３、図６および図７に示すように、凹部２１の底面であって、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂと接触する箇所に配置された電極８３を有している。電極８３は、配線７３と電気的に接続されており、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂと同電位となっている。これにより、次のような効果を発揮することができる。
【００８０】
物理量センサー１の駆動中に発生する電界によって、基板２内のアルカリ金属イオン（Ｎａ＋）が凹部２１の底面側に移動し、凹部２１の底面が帯電する。そして、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂと接触する箇所から基板２の表面が露出していると、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂと基板２との接触時に、基板２の表面にある電荷がストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂを介して素子部４に移動し、当該電荷の移動によって素子部４の特性が変動してしまう。そのため、角速度ωｙの検出精度が低下するおそれがある。これに対して、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂと接触し得る箇所に、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂと同電位の電極８３を配置することで、上述したような電荷の移動がなくなるため、角速度ωｙの検出精度の低下を効果的に抑制することができる。
【００８１】
以上、本実施形態の物理量センサー１について説明した。このような物理量センサー１は、前述したように、基板２と、基板２に対して変位可能な部分を有する素子部４と、を有している。そして、素子部４は、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂと、可動検出電極４４１Ａを基板２に対して接近、離間するＺ軸方向（第１方向）に変位可能に支持する検出ばね４６Ａと、可動検出電極４４１Ｂを基板２に対して接近、離間するＺ軸方向（第１方向）に変位可能に支持する検出ばね４６Ｂと、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂと共にＺ軸方向に変位し、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂよりも先に基板２と当接し得るストッパー５と、を有している。このように、ストッパー５を有することで、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢのＺ軸方向への過度な変位を規制することができ、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂの基板２への貼り付きや破損を効果的に抑制することができる。また、ストッパー５を素子部４と一体化することで、ストッパー５の形成が容易となる。また、素子部４の他の部分との位置ずれが抑制されるため、ストッパー５の位置精度が高く、ストッパー５としての機能を精度よく発揮することができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、基板２が「本発明の基板」となっているが、これに限定されず、例えば、蓋体３が「本発明の基板」であってもよい。すなわち、図１３に示すように、ストッパー５が基板２（凹部２１の底面）に接触するのではなくて、蓋体３（凹部３１の底面）に接触する構成であってもよい。なお、この場合、電極８３を省略してもよい。また、図１４に示すように、ストッパー５が基板２（凹部２１の底面）および蓋体３（凹部３１の底面）の両方に接触する構成であってもよい。
【００８３】
また、前述したように、物理量センサー１では、ストッパー５（５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂ）は、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢよりもＺ軸方向への変位量が大きい。すなわち、Ｌａ１＞Ｌａ２およびＬｂ１＞Ｌｂ２の関係を満足している。これにより、より確実に、可動検出電極４４１Ｂよりも先にストッパー５１Ｂ、５２Ｂを凹部２１と接触させることができる。なお、前述した通り、Ｌａ１は、ストッパー５１Ａ、５２Ａの先端部のＺ軸方向への変位量、Ｌａ２は、可動検出電極４４１ＡのＺ軸方向への変位量、Ｌｂ１は、ストッパー５１Ｂ、５２Ｂの先端部のＺ軸方向への変位量、Ｌｂ２は、可動検出電極４４１ＢのＺ軸方向への変位量である。
【００８４】
また、前述したように、物理量センサー１では、ストッパー５（５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂ）は、検出ばね４６Ａ、４６Ｂに配置されている。具体的には、ストッパー５１Ａ、５２Ａが検出ばね４６Ａに配置され、ストッパー５１Ｂ、５２Ｂが検出ばね４６Ｂに配置されている。これにより、ストッパー５（５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂ）の配置が容易となる。ただし、ストッパー５（５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂ）の配置としては、特に限定されず、例えば、後述する第４実施形態でも説明するように、接続ばね４０Ａ、４０Ｂに配置してもよい。
【００８５】
また、前述したように、物理量センサー１では、検出ばね４６Ａ’は、Ｙ軸方向（第１方向に直交する第２方向）に延在し、Ｘ軸方向（Ｚ軸方向およびＹ軸方向に直交する第３方向）に離間して配置された複数のアーム４６１ａ〜４６１ｆと、Ｘ軸方向に隣り合うアーム同士を接続する接続部４６２〜４６７と、を有している。そして、ストッパー５１Ａは、接続部４６２〜４６７（本実施形態では接続部４６４）に配置されている。接続部４６２〜４６７は、アーム４６１ａ〜４６１ｆと比べて検出ばね４６Ａ’の特性に与える影響が小さい。そのため、ストッパー５１Ａを設けることによる検出ばね４６Ａ’の特性変化を小さく抑えることができる。また、接続部４６２〜４６７は、アーム４６１ａ〜４６１ｆと比べて捩じれ変形し難いし、捩じれの程度がアーム４６１ａ〜４６１ｆと比べて安定している。そのため、ストッパー５１Ａの変位を制御し易くなる。ストッパー５２Ａが配置された検出ばね４６Ａ”、ストッパー５１Ｂが配置された検出ばね４６Ｂ’、ストッパー５２Ｂが配置された検出ばね４６Ｂ”についても同様である。
【００８６】
また、前述したように、物理量センサー１では、検出ばね４６Ａ’は、３つ以上（本実施形態では７つ）の接続部４６２〜４６７を有し、ストッパー５１Ａは、３つ以上の接続部４６２〜４６７のうち、検出ばね４６Ａ’の一端に最も近い接続部４６２および検出ばね４６Ａ’の他端に最も近い接続部４６７を除いたうちの１つ（本実施形態では接続部４６４）に配置されている。中央部に位置する接続部４６４は、両端部に位置する接続部４６２、４６７と比べてＺ軸まわりの回転角度θｚが大きくなる。そのため、接続部４６４にストッパー５１Ａを設けることで、ストッパー５１ＡのＺ軸方向への変位量をより大きくすることができ、より確実に、可動検出電極４４１Ａよりも先に凹部２１の底面に接触させることができる。また、ストッパー５１ＡのＺ軸方向への変位量をより大きくすることができる分、ストッパー５１Ａの長さを短くすることもできる。そのため、ストッパー５１Ａの剛性を高めることができ、ストッパー５１Ａの破損を効果的に抑制することができる。ストッパー５２Ａが配置された検出ばね４６Ａ”、ストッパー５１Ｂが配置された検出ばね４６Ｂ’、ストッパー５２Ｂが配置された検出ばね４６Ｂ”についても同様である。
【００８７】
また、前述したように、物理量センサー１では、基板２のストッパー５と当接し得る箇所に配置されている電極８３を有している。また、電極８３は、ストッパー５と同電位である。これにより、基板２から素子部４への電荷の移動がなくなるため、角速度ωｙの検出精度の低下を効果的に抑制することができる。
【００８８】
また、前述したように、物理量センサー１では、基板２に配置され、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂと対向配置されている固定検出電極８１、８２を有している。これにより、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極８１との間の静電容量Ｃａの変化と、可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極８２との間の静電容量Ｃｂの変化と、に基づいて角速度ωｙを検出することができるため、物理量センサー１の構成が簡単なものとなる。
【００８９】
また、前述したように、物理量センサー１では、可動検出電極は、可動検出電極４４１Ａ（第１可動検出電極）および可動検出電極４４１Ｂ（第２可動検出電極）を有している。そして、可動検出電極４４１Ａおよび可動検出電極４４１Ｂは、Ｚ軸方向に逆相で変位する。可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂの振動がキャンセルされて、基板２への振動漏れを低減することができる。また、固定検出電極８１から出力される検出信号（静電容量Ｃａの大きさに応じた信号）と、固定検出電極８２から出力される検出信号（静電容量Ｃｂの大きさに応じた信号）とを差動演算（減算処理：Ｃａ−Ｃｂ）することで、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく角速度ωｙを検出することができる。
【００９０】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
【００９１】
図１５は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す部分拡大平面図である。
【００９２】
本実施形態に係る物理量センサー１では、主に、素子部４（ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂ）の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態に係る物理量センサー１と同様である。
【００９３】
なお、以下の説明では、第２実施形態の物理量センサー１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１５では、前述した第１実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。また、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂは、互いに同様の構成であるため、以下では、ストッパー５１Ａについて代表して説明し、ストッパー５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂについてはその説明を省略する。
【００９４】
図１５に示すように、本実施形態の素子部４では、ストッパー５１Ａの先端部が先細りしている。すなわち、ストッパー５１Ａは、先端側に向けて幅Ｗ（Ｙ軸方向の長さ）が漸減するテーパー部５１１Ａを有している。これにより、例えば、前述した第１実施形態のように、テーパー部５１１Ａを有さず幅Ｗがほぼ一定な構成と比較して、ストッパー５１Ａの先端部を柔らかくすることができる。そのため、ストッパー５１Ａが凹部２１の底面と接触した際の衝撃を、ストッパー５１Ａの先端部が変形することで緩和することができる。これにより、素子部４の破損を効果的に抑制することができ、機械的強度の高い物理量センサー１が得られる。なお、本実施形態のテーパー部５１１Ａでは、幅Ｗの漸減率が一定であるが、これに限定されず、幅Ｗの漸減率が変化していてもよい。
【００９５】
以上のように、本実施形態の物理量センサー１では、ストッパー５１Ａは、先端が自由端である長尺状をなし、先端側に向けて幅が漸減するテーパー部５１１Ａを有している。そのため、ストッパー５１Ａが凹部２１の底面と接触した際の衝撃を、ストッパー５１Ａの先端部が変形することで緩和することができる。これにより、素子部４の破損を効果的に抑制することができ、機械的強度の高い物理量センサー１が得られる。ストッパー５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂについても同様である。
【００９６】
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００９７】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
【００９８】
図１６は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す部分拡大平面図である。
【００９９】
本実施形態に係る物理量センサー１では、主に、素子部４（ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂ）の構成が異なること以外は、前述した第２実施形態に係る物理量センサー１と同様である。
【０１００】
なお、以下の説明では、第３実施形態の物理量センサー１に関し、前述した第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１６では、前述した第２実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。また、ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂは、互いに同様の構成であるため、以下では、ストッパー５１Ａについて代表して説明し、ストッパー５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂについてはその説明を省略する。
【０１０１】
図１６に示すように、本実施形態の素子部４では、ストッパー５１Ａは、テーパー部５１１Ａの先端側に位置する広幅部５１２Ａを有しており、広幅部５１２Ａが凹部２１の底面と接触するようになっている。また、広幅部５１２Ａの幅Ｗ２は、テーパー部５１１Ａの先端の幅Ｗ１（すなわち最小幅）よりも大きい。このように、広幅部５１２Ａを設け、この広幅部５１２Ａが凹部２１の底面と接触する構成とすることで、例えば、前述した第２実施形態の構成と比べて、ストッパー５１Ａの凹部２１の底面との接触面積を大きくすることができる。そのため、ストッパー５１Ａが凹部２１の底面と接触した際の応力集中を緩和でき、かつ、テーパー部５１１Ａによって衝撃を緩和することができる。これにより、素子部４の破損をより効果的に抑制することができ、機械的強度の高い物理量センサー１が得られる。なお、本実施形態では、広幅部５１２Ａの平面視形状が矩形であるが、これに限定されず、例えば、各角部が面取りされていてもよいし、円形、長円形、楕円形、三角形、五角形以上の多角形等であってもよい。
【０１０２】
以上のように、本実施形態の物理量センサー１では、ストッパー５１Ａは、テーパー部５１１Ａの先端側に位置し、テーパー部５１１Ａの先端の幅Ｗ１よりも太い広幅部５１２Ａを有している。そのため、ストッパー５１Ａが凹部２１の底面と接触した際の応力集中を緩和でき、かつ、テーパー部５１１Ａによって衝撃を緩和することができる。これにより、素子部４の破損をより効果的に抑制することができ、機械的強度の高い物理量センサー１が得られる。ストッパー５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂについても同様である。
【０１０３】
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【０１０４】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
【０１０５】
図１７は、本発明の第４実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す部分拡大平面図である。
【０１０６】
本実施形態に係る物理量センサー１では、主に、素子部４（ストッパー５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂ）の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態に係る物理量センサー１と同様である。
【０１０７】
なお、以下の説明では、第４実施形態の物理量センサー１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１７では、前述した第２実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【０１０８】
図１７に示すように、本実施形態の素子部４では、接続ばね４０Ａにストッパー５１Ａ、５２Ａが配置されており、接続ばね４０Ｂにストッパー５１Ｂ、５２Ｂが配置されている。また、ストッパー５１Ａ、５２Ａを配置するために、可動検出電極４４１Ａに一対の切り欠きＫ１１、Ｋ１２が形成され、ストッパー５１Ｂ、５２Ｂを配置するために、可動検出電極４４１Ｂに一対の切り欠きＫ２１、Ｋ２２が形成されている。
【０１０９】
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【０１１０】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る慣性計測装置について説明する。
【０１１１】
図１８は、本発明の第５実施形態に係る慣性計測装置の分解斜視図である。図１９は、図１８に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。
【０１１２】
図１８に示す慣性計測装置２０００（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）は、自動車や、ロボットなどの運動体（被装着装置）の姿勢や、挙動（慣性運動量）を検出する慣性計測装置である。慣性計測装置２０００は、３軸の加速度センサーと、３軸の角速度センサーと、を備えた、いわゆる６軸モーションセンサーとして機能する。
【０１１３】
慣性計測装置２０００は、平面形状が略正方形の直方体である。また、正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に固定部としてのネジ穴２１１０が形成されている。この２ヶ所のネジ穴２１１０に２本のネジを通して、自動車などの被装着体の被装着面に慣性計測装置２０００を固定することができる。なお、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンや、デジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。
【０１１４】
慣性計測装置２０００は、アウターケース２１００と、接合部材２２００と、センサーモジュール２３００と、を有し、アウターケース２１００の内部に、接合部材２２００を介在させて、センサーモジュール２３００を挿入した構成となっている。また、センサーモジュール２３００は、インナーケース２３１０と、基板２３２０と、を有している。
【０１１５】
アウターケース２１００の外形は、前述した慣性計測装置２０００の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に、それぞれネジ穴２１１０が形成されている。また、アウターケース２１００は、箱状であり、その内部にセンサーモジュール２３００が収納されている。
【０１１６】
インナーケース２３１０は、基板２３２０を支持する部材であり、アウターケース２１００の内部に収まる形状となっている。また、インナーケース２３１０には、基板２３２０との接触を防止するための凹部２３１１や後述するコネクター２３３０を露出させるための開口２３１２が形成されている。このようなインナーケース２３１０は、接合部材２２００（例えば、接着剤を含浸させたパッキン）を介してアウターケース２１００に接合されている。また、インナーケース２３１０の下面には接着剤を介して基板２３２０が接合されている。
【０１１７】
図１９に示すように、基板２３２０の上面には、コネクター２３３０、Ｚ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｚ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサー２３５０などが実装されている。また、基板２３２０の側面には、Ｘ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｘおよびＹ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｙが実装されている。なお、角速度センサー２３４０ｚ、２３４０ｘ、２３４０ｙとしては、特に限定されず、例えば、コリオリの力を利用した振動ジャイロセンサーを用いることができる。特に、Ｙ軸方向の角速度を検出するものとして、前述した実施形態の構成を用いることができる。また、加速度センサー２３５０としては、特に限定されず、例えば、静電容量型の加速度センサーを用いることができる。
【０１１８】
また、基板２３２０の下面には、制御ＩＣ２３６０が実装されている。制御ＩＣ２３６０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、不揮発性メモリーを含む記憶部や、Ａ／Ｄコンバーターなどを内蔵しており、慣性計測装置２０００の各部を制御する。記憶部には、加速度、および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。なお、基板２３２０には、その他にも複数の電子部品が実装されている。
【０１１９】
以上、慣性計測装置２０００について説明した。このような慣性計測装置２０００は、物理量センサーとしての角速度センサー２３４０ｚ、２３４０ｘ、２３４０ｙおよび加速度センサー２３５０と、これら各センサー２３４０ｚ、２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３５０の駆動を制御する制御ＩＣ２３６０（制御回路）と、を含んでいる。これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測装置２０００が得られる。
【０１２０】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る移動体測位装置について説明する。
【０１２１】
図２０は、本発明の第６実施形態に係る移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。図２１は、図２０に示す移動体測位装置の作用を示す図である。
【０１２２】
図２０に示す移動体測位装置３０００は、移動体に装着して用い、当該移動体の測位を行うための装置である。移動体としては、特に限定されず、自転車、自動車（四輪自動車およびバイクを含む）、電車、飛行機、船等のいずれでもよいが、本実施形態では四輪自動車として説明する。移動体測位装置３０００は、慣性計測装置３１００（ＩＭＵ）と、演算処理部３２００と、ＧＰＳ受信部３３００と、受信アンテナ３４００と、位置情報取得部３５００と、位置合成部３６００と、処理部３７００と、通信部３８００と、表示部３９００と、を有している。なお、慣性計測装置３１００としては、例えば、前述した慣性計測装置２０００を用いることができる。
【０１２３】
また、慣性計測装置３１００は、３軸の加速度センサー３１１０と、３軸の角速度センサー３１２０と、を有している。演算処理部３２００は、加速度センサー３１１０からの加速度データおよび角速度センサー３１２０からの角速度データを受け、これらデータに対して慣性航法演算処理を行い、慣性航法測位データ（移動体の加速度および姿勢を含むデータ）を出力する。
【０１２４】
また、ＧＰＳ受信部３３００は、受信アンテナ３４００を介してＧＰＳ衛星からの信号（ＧＰＳ搬送波。位置情報が重畳された衛星信号）を受信する。また、位置情報取得部３５００は、ＧＰＳ受信部３３００が受信した信号に基づいて、移動体測位装置３０００（移動体）の位置（緯度、経度、高度）、速度、方位を表すＧＰＳ測位データを出力する。このＧＰＳ測位データには、受信状態や受信時刻等を示すステータスデータも含まれている。
【０１２５】
位置合成部３６００は、演算処理部３２００から出力された慣性航法測位データおよび位置情報取得部３５００から出力されたＧＰＳ測位データに基づいて、移動体の位置、具体的には移動体が地面のどの位置を走行しているかを算出する。例えば、ＧＰＳ測位データに含まれている移動体の位置が同じであっても、図２１に示すように、地面の傾斜等の影響によって移動体の姿勢が異なっていれば、地面の異なる位置を移動体が走行していることになる。そのため、ＧＰＳ測位データだけでは移動体の正確な位置を算出することができない。そこで、位置合成部３６００は、慣性航法測位データ（特に、移動体の姿勢に関するデータ）を用いて、移動体が地面のどの位置を走行しているのかを算出する。なお、当該判定は、三角関数（鉛直方向に対する傾きθ）を用いた演算によって比較的簡単に行うことができる。
【０１２６】
位置合成部３６００から出力された位置データは、処理部３７００によって所定の処理が行われ、測位結果として、表示部３９００に表示されるようになっている。また、位置データは、通信部３８００によって外部装置に送信されるようになっていてもよい。
【０１２７】
以上、移動体測位装置３０００について説明した。このような移動体測位装置３０００は、前述したように、慣性計測装置３１００と、測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信するＧＰＳ受信部３３００（受信部）と、受信した衛星信号に基づいて、ＧＰＳ受信部３３００の位置情報を取得する位置情報取得部３５００（取得部）と、慣性計測装置３１００から出力された慣性航法測位データ（慣性データ）に基づいて、移動体の姿勢を演算する演算処理部３２００（演算部）と、算出された姿勢に基づいて位置情報を補正することにより、移動体の位置を算出する位置合成部３６００（算出部）と、を含んでいる。これにより、慣性計測装置３１００（２０００）の効果を享受でき、信頼性の高い移動体測位装置３０００が得られる。
【０１２８】
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係る電子機器について説明する。
図２２は、本発明の第７実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【０１２９】
図２２に示すモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューター１１００は、本発明の電子機器を適用したものである。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１１０８を備えた表示ユニット１１０６と、により構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
【０１３０】
このようなパーソナルコンピューター１１００には、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１１１０（制御部）と、が内蔵されている。なお、物理量センサー１としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。
【０１３１】
このようなパーソナルコンピューター１１００（電子機器）は、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１１１０（制御部）と、を有している。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１３２】
＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態に係る電子機器について説明する。
図２３は、本発明の第８実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【０１３３】
図２３に示す携帯電話機１２００（ＰＨＳも含む）は、本発明の電子機器を適用したものである。この図において、携帯電話機１２００は、アンテナ（図示せず）、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。
【０１３４】
このような携帯電話機１２００には、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１２１０（制御部）と、が内蔵されている。なお、物理量センサー１としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。
【０１３５】
このような携帯電話機１２００（電子機器）は、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１２１０（制御部）と、を有している。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１３６】
＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態に係る電子機器について説明する。
図２４は、本発明の第９実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【０１３７】
図２４に示すデジタルスチールカメラ１３００は、本発明の電子機器を適用したものである。この図において、ケース１３０２の背面には表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。そして、撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押すと、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。
【０１３８】
このようなデジタルスチールカメラ１３００には、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１３２０（制御部）と、が内蔵されている。なお、物理量センサー１としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。
【０１３９】
このようなデジタルスチールカメラ１３００（電子機器）は、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１３２０（制御部）と、を有している。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１４０】
なお、本発明の電子機器は、前述した実施形態のパーソナルコンピューターおよび携帯電話機、本実施形態のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンタ）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。
【０１４１】
＜第１０実施形態＞
次に、本発明の第１０実施形態に係る携帯型電子機器について説明する。
【０１４２】
図２５は、本発明の第１０実施形態に係る携帯型電子機器を示す平面図である。図２６は、図２５に示す携帯型電子機器の概略構成を示す機能ブロック図である。
【０１４３】
図２５に示す腕時計型の活動計１４００（アクティブトラッカー）は、本発明の携帯型電子機器を適用したリスト機器である。活動計１４００は、バンド１４０１によってユーザーの手首等の部位（被検体）に装着される。また、活動計１４００は、デジタル表示の表示部１４０２を備えると共に、無線通信が可能である。上述した本発明に係る物理量センサー１は、加速度を測定する加速度センサー１４０８や角速度を計測する角速度センサー１４０９として活動計１４００に組込まれている。
【０１４４】
活動計１４００は、物理量センサー１が収容されているケース１４０３と、ケース１４０３に収容され、物理量センサー１からの出力データを処理する処理部１４１０と、ケース１４０３に収容されている表示部１４０２と、ケース１４０３の開口部を塞いでいる透光性カバー１４０４と、を備えている。また、透光性カバー１４０４の外側にはベゼル１４０５が設けられている。また、ケース１４０３の側面には複数の操作ボタン１４０６、１４０７が設けられている。
【０１４５】
図２６に示すように、加速度センサー１４０８は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の加速度を検出し、検出した３軸加速度の大きさおよび向きに応じた信号（加速度信号）を出力する。また、角速度センサー１４０９は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の角速度を検出し、検出した３軸角速度の大きさおよび向きに応じた信号（角速度信号）を出力する。
【０１４６】
表示部１４０２を構成する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）では、種々の検出モードに応じて、例えば、ＧＰＳセンサー１４１１や地磁気センサー１４１２を用いた位置情報、移動量や物理量センサー１に含まれる加速度センサー１４０８や角速度センサー１４０９などを用いた運動量などの運動情報、脈拍センサー１４１３などを用いた脈拍数などの生体情報、もしくは現在時刻などの時刻情報などが表示される。なお、温度センサー１４１４を用いた環境温度を表示することもできる。
【０１４７】
通信部１４１５は、ユーザー端末と図示しない情報端末との間の通信を成立させるための各種制御を行う。通信部１４１５は、例えば、Bluetooth（登録商標）（BTLE：Bluetooth Low Energyを含む）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）（Wireless Fidelity）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＮＦＣ（Near field communication）、ＡＮＴ＋（登録商標）等の近距離無線通信規格に対応した送受信機や、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の通信バス規格に対応したコネクターを含んで構成される。
【０１４８】
処理部１４１０（プロセッサー）は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により構成される。処理部１４１０は、記憶部１４１６に格納されたプログラムと、操作部１４１７（例えば操作ボタン１４０６、１４０７）から入力された信号とに基づき、各種の処理を実行する。処理部１４１０による処理には、ＧＰＳセンサー１４１１、地磁気センサー１４１２、圧力センサー１４１８、加速度センサー１４０８、角速度センサー１４０９、脈拍センサー１４１３、温度センサー１４１４、計時部１４１９の各出力信号に対するデータ処理、表示部１４０２に画像を表示させる表示処理、音出力部１４２０に音を出力させる音出力処理、通信部１４１５を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー１４２１からの電力を各部へ供給する電力制御処理などが含まれる。
【０１４９】
このような活動計１４００では、少なくとも以下のような機能を有することができる。
１．距離：高精度のＧＰＳ機能により計測開始からの合計距離を計測する。
２．ペース：ペース距離計測から、現在の走行ペースを表示する。
３．平均スピード：平均スピード走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。
４．標高：ＧＰＳ機能により、標高を計測し表示する。
５．ストライド：ＧＰＳ電波が届かないトンネル内などでも歩幅を計測し表示する。
６．ピッチ：１分あたりの歩数を計測し表示する。
７．心拍数：脈拍センサーにより心拍数を計測し表示する。
８．勾配：山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。
９．オートラップ：事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計
測を行う。
１０．運動消費カロリー：消費カロリーを表示する。
１１．歩数：運動開始からの歩数の合計を表示する。
【０１５０】
このような活動計１４００（携帯型電子機器）は、物理量センサー１と、物理量センサー１が収容されているケース１４０３と、ケース１４０３に収容され、物理量センサー１からの出力データを処理する処理部１４１０と、ケース１４０３に収容されている表示部１４０２と、ケース１４０３の開口部を塞いでいる透光性カバー１４０４と、を含んでいる。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１５１】
なお、活動計１４００は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、デュアスロンやトライアスロン等マルチスポーツ対応のランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、および衛星測位システム、例えばＧＰＳを搭載したＧＰＳウォッチ等に広く適用できる。
【０１５２】
また、上述では、衛星測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて説明したが、他の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用してもよい。例えば、ＥＧＮＯＳ(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ、ＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）、等の衛星測位システムのうち１又は２以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも１つにＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＥＧＮＯＳ（European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service）等の静止衛星型衛星航法補強システム（ＳＢＡＳ：Satellite-based Augmentation System）を利用してもよい。
【０１５３】
＜第１１実施形態＞
次に、本発明の第１１実施形態に係る移動体について説明する。
図２７は、本発明の第１１実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
【０１５４】
図２７に示す自動車１５００は、本発明の移動体を適用した自動車である。この図において、自動車１５００には、物理量センサー１が内蔵されており、物理量センサー１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。物理量センサー１の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０２（姿勢制御部）に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。ここで、物理量センサー１としては、例えば、前述した各実施形態と同様のものを用いることができる。
【０１５５】
このような自動車１５００（移動体）は、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う車体姿勢制御装置１５０２（制御部）と、を有している。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１５６】
なお、物理量センサー１は、他にも、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
【０１５７】
また、移動体としては、自動車１５００に限定されず、例えば、飛行機、ロケット、人工衛星、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。
【０１５８】
以上、本発明の物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【０１５９】
また、前述した実施形態では、物理量センサーとして角速度を検出するものについて説明したが、これに限定されず、例えば、加速度を検出するものであってもよい。また、加速度と角速度の両方を検出するものであってもよい。
【符号の説明】
【０１６０】
１…物理量センサー、２…基板、２１…凹部、２２、２２１、２２２、２２４、２２５…マウント、２３、２４、２５、２６、２７、２８…溝部、３…蓋体、３１…凹部、３２…連通孔、３３…封止部材、３９…ガラスフリット、４…素子部、４Ａ、４Ｂ…可動体、４０Ａ、４０Ｂ…接続ばね、４１Ａ、４１Ｂ…駆動部、４１１Ａ、４１１Ｂ…可動駆動電極、４１２Ａ、４１２Ｂ…固定駆動電極、４２Ａ、４２Ｂ…固定部、４３Ａ、４３Ｂ…駆動ばね、４４Ａ、４４Ｂ…検出部、４４１Ａ、４４１Ｂ…可動検出電極、４５１、４５２…固定部、４６Ａ、４６Ａ’、４６Ａ”、４６Ｂ、４６Ｂ’、４６Ｂ”…検出ばね、４６１ａ、４６１ｂ、４６１ｃ、４６１ｄ、４６１ｅ、４６１ｆ…アーム、４６２、４６３、４６４、４６５、４６６、４６７…接続部、４７Ａ、４７Ｂ…梁、４８…フレーム、４８１、４８２…欠損部、４８８、４８９…フレームばね、４９Ａ、４９Ｂ…モニター部、４９１Ａ、４９１Ｂ…可動モニター電極、４９２Ａ、４９２Ｂ、４９３Ａ、４９３Ｂ…固定モニター電極、５、５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ…ストッパー、５１１Ａ…テーパー部、５１２Ａ…広幅部、７３、７４、７５、７６、７７、７８…配線、８１、８２…固定検出電極、８３…電極、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１１０８…表示部、１１１０…制御回路、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１２１０…制御回路、１３００…デジタルスチールカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１３２０…制御回路、１４００…活動計、１４０１…バンド、１４０２…表示部、１４０３…ケース、１４０４…透光性カバー、１４０５…ベゼル、１４０６…操作ボタン、１４０７…操作ボタン、１４０８…加速度センサー、１４０９…角速度センサー、１４１０…処理部、１４１１…ＧＰＳセンサー、１４１２…地磁気センサー、１４１３…脈拍センサー、１４１４…温度センサー、１４１５…通信部、１４１６…記憶部、１４１７…操作部、１４１８…圧力センサー、１４１９…計時部、１４２０…音出力部、１４２１…バッテリー、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…車体姿勢制御装置、１５０３…車輪、２０００…慣性計測装置、２１００…アウターケース、２１１０…ネジ穴、２２００…接合部材、２３００…センサーモジュール、２３１０…インナーケース、２３１１…凹部、２３１２…開口、２３２０…基板、２３３０…コネクター、２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３４０ｚ…角速度センサー、２３５０…加速度センサー、２３６０…制御ＩＣ、３０００…移動体測位装置、３１００…慣性計測装置、３１１０…加速度センサー、３１２０…角速度センサー、３２００…演算処理部、３３００…ＧＰＳ受信部、３４００…受信アンテナ、３５００…位置情報取得部、３６００…位置合成部、３７００…処理部、３８００…通信部、３９００…表示部、Ａ…矢印、Ｄａ１、Ｄａ２、Ｄｂ１、Ｄｂ２…離間距離、Ｆａ１、Ｆｂ１…機械ばね力、Ｆａ２、Ｆｂ２…静電引力、Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ２１、Ｋ２２…切り欠き、Ｌａ１、Ｌａ２、Ｌｂ１、Ｌｂ２…変位量、Ｏ…中心、Ｐ…電極パッド、Ｓ…収納空間、Ｖ１、Ｖ２…電圧、Ｚｐ…プルイン臨界点、α…仮想直線、θ…傾き、θｚ…回転角度、ωｙ…角速度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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