(57)【要約】【課題】優れたモニタリング精度を有する物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、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、可動駆動電極、可動検出電極および前記可動駆動電極と前記可動検出電極とを接続する接続部を備え、前記基板に対して第１方向に振動可能な可動体と、前記基板に固定され、前記可動駆動電極と対向して配置され、前記可動体を前記第１方向に振動させる固定駆動電極と、前記基板に固定され、前記可動検出電極と対向して配置され、前記可動体の前記第１方向への振動を検出する固定モニター電極と、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、
可動駆動電極、可動検出電極および前記可動駆動電極と前記可動検出電極とを接続する接続部を備え、前記基板に対して第１方向に振動可能な可動体と、
前記基板に固定され、前記可動駆動電極と対向して配置され、前記可動体を前記第１方向に振動させる固定駆動電極と、
前記基板に固定され、前記可動検出電極と対向して配置され、前記可動体の前記第１方向への振動を検出する固定モニター電極と、を有していることを特徴とする物理量センサー。
【請求項２】
可動検出電極に配置され、前記固定モニター電極との間に静電容量を形成する可動モニター電極を有している請求項１に記載の物理量センサー。
【請求項３】
固定モニター電極は、第１固定モニター電極および第２固定モニター電極を含み、
前記可動体が前記第１方向に振動すると、前記可動モニター電極と前記第１固定モニター電極とのギャップおよび前記可動モニター電極と前記第２固定モニター電極とのギャップが逆相で変化する請求項２に記載の物理量センサー。
【請求項４】
前記固定モニター電極は、前記可動検出電極の外側に配置されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項５】
前記可動検出電極は、開口を有し、前記開口の内側に前記固定モニター電極が配置されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項６】
前記固定駆動電極と固定モニター電極との間に前記可動駆動電極が配置されている請求項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】
前記可動体には、定電圧が印加される請求項６に記載の物理量センサー。
【請求項８】
前記基板は、前記可動体側の主面に開口し、前記基板の平面視で前記可動体と重なって配置されている凹部を有し、
前記固定モニター電極は、前記凹部の外側において前記主面に固定されている請求項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】
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１０】
請求項９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１１】
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と、
制御回路と、
補正回路と、を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
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と、
姿勢制御部と、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、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に記載の角速度センサーは、基板と、基板に対して振動可能に支持されている振動体と、振動体を振動させるための駆動電極と、振動体の振動をモニタリングするためのモニター電極と、を有している。また、モニター電極は、振動体に設けられた可動モニター電極と、基板に固定された固定モニター電極と、を有している。振動体が振動すると、可動モニター電極と固定モニター電極との間の静電容量が変化するため、静電容量の変化に基づいて振動体の振動をモニタリングすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１８１９５７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の角速度センサーでは、駆動電極とモニター電極とが隣設している。そのため、モニター電極に駆動電極からのクロストークノイズが発生してしまい、振動体のモニタリング精度が低下する。
【０００５】
本発明の目的は、優れたモニタリング精度を有する物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、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、
可動駆動電極、可動検出電極および前記可動駆動電極と前記可動検出電極とを接続する接続部を備え、前記基板に対して第１方向に振動可能な可動体と、
前記基板に固定され、前記可動駆動電極と対向して配置され、前記可動体を前記第１方向に振動させる固定駆動電極と、
前記基板に固定され、前記可動検出電極と対向して配置され、前記可動体の前記第１方向への振動を検出する固定モニター電極と、を有していることを特徴とする。
これにより、固定駆動電極に対して固定モニター電極をなるべく遠ざけて配置することができる。そのため、モニター電極に駆動電極からのクロストークノイズが発生し難くなり、優れたモニタリング精度を有す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、可動検出電極に配置され、前記固定モニター電極との間に静電容量を形成する可動モニター電極を有していることが好ましい。
これにより、静電容量の変化に基づいて可動体の振動をモニタリングすることができる。
【０００９】
本発明の物理量センサーでは、固定モニター電極は、第１固定モニター電極および第２固定モニター電極を含み、
前記可動体が前記第１方向に振動すると、前記可動モニター電極と前記第１固定モニター電極とのギャップおよび前記可動モニター電極と前記第２固定モニター電極とのギャップが逆相で変化することが好ましい。
これにより、第１、第２固定モニター電極からの出力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、可動体の振動をモニタリングすることができる。
【００１０】
本発明の物理量センサーでは、前記固定モニター電極は、前記可動検出電極の外側に配置されていることが好ましい。
これにより、固定モニター電極の配置が簡単なものとなる。
【００１１】
本発明の物理量センサーでは、前記可動検出電極は、開口を有し、前記開口の内側に前記固定モニター電極が配置されていることが好ましい。
これにより、物理量センサーの小型化を図ることができる。
【００１２】
本発明の物理量センサーでは、前記固定駆動電極と固定モニター電極との間に前記可動駆動電極が配置されていることが好ましい。
これにより、固定駆動電極に対して固定モニター電極をより遠ざけて配置することができる。
【００１３】
本発明の物理量センサーでは、前記可動体には、定電圧が印加されることが好ましい。  これにより、モニター電極に駆動電極からのクロストークノイズがより発生し難くなる。
【００１４】
本発明の物理量センサーでは、前記基板は、前記可動体側の主面に開口し、前記基板の平面視で前記可動体と重なって配置されている凹部を有し、
前記固定モニター電極は、前記凹部の外側において前記主面に固定されていることが好ましい。
これにより、より確実に、固定モニター電極と基板とを所定の接合強度で接合することができる。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーと、
制御回路と、
補正回路と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。
【００１８】
本発明の移動体は、本発明の物理量センサーと、
姿勢制御部と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】素子部に印加する電圧を示す図である。
【図５】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】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平面図である。
【図７】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平面図である。
【図８】図７に示す素子部の変形例を示す平面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る慣性計測装置の分解斜視図である。
【図１０】図９に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。
【図１２】図１１に示す移動体測位装置の作用を示す図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図１４】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１５】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１６】本発明の第９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】
【００２０】
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、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。
【００２１】
＜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。
【００２２】
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、素子部に印加する電圧を示す図である。図５は、素子部の振動モードを説明するための模式図である。なお、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軸を図示している。また、以下では、説明の便宜上、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。
【００２３】
図１に示す物理量センサー１は、Ｚ軸まわりの角速度ωｚ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。
【００２４】
図１に示すように、基板２は、矩形の平面視形状を有する板状をなしている。また、基板２は、上面（素子部４側の主面）に開口する凹部２１を有している。凹部２１は、Ｚ軸方向からの平面視で、素子部４と重なるように配置されており、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、２２３、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が固定される。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。
【００２５】
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、以下Ｎａ＋で代表する）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。
【００２６】
図１に示すように、溝部２３、２４、２５、２６、２７、２８には、それぞれ、配線７３、７４、７５、７６、７７、７８が配置されている。配線７３、７４、７５、７６、７７、７８は、それぞれ、素子部４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。
【００２７】
図１に示すように、蓋体３は、矩形の平面視形状を有する板状をなしている。また、図２に示すように、蓋体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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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）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、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。
【００３１】
図３に示すように、素子部４は、仮想直線αに対して対称に形成されている。また、素子部４は、仮想直線αの両側に配置された駆動部４１Ａ、４１Ｂを有している。駆動部４１Ａは、櫛歯状に配置された複数の電極指を備えた可動駆動電極４１１Ａと、櫛歯状に配置された複数の電極指を備え可動駆動電極４１１Ａの電極指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、櫛歯状に配置された複数の電極指を備えた可動駆動電極４１１Ｂと、櫛歯状に配置された複数の電極指を備え可動駆動電極４１１Ｂの電極指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。
【００３２】
また、固定駆動電極４１２Ａは、可動駆動電極４１１Ａよりも外側（仮想直線αから遠い側）に位置しており、固定駆動電極４１２Ｂは、可動駆動電極４１１Ｂよりも外側（仮想直線αから遠い側）に位置している。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ており、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
また、素子部４は、駆動部４１Ａ、４１Ｂの間に配置された検出部４４Ａ、４４Ｂを有している。
【００３９】
検出部４４Ａは、櫛歯状に配置された複数の電極指を備えた可動検出電極４４１Ａと、櫛歯状に配置された複数の電極指を備え可動検出電極４４１Ａの電極指と噛み合って配置された固定検出電極４４２Ａ、４４３Ａと、を有している。固定検出電極４４２Ａ、４４３Ａは、Ｙ軸方向に並んで配置されており、可動検出電極４４１Ａの中心に対してＹ軸方向プラス側に固定検出電極４４２Ａが位置し、Ｙ軸方向マイナス側に固定検出電極４４３Ａが位置している。また、固定検出電極４４２Ａ、４４３Ａは、それぞれ、可動検出電極４４１ＡをＸ軸方向両側から挟み込むようにして一対配置されている。
【００４０】
同様に、検出部４４Ｂは、櫛歯状に配置された複数の電極指を備えた可動検出電極４４１Ｂと、櫛歯状に配置された複数の電極指を備え可動検出電極４４１Ｂの電極指と噛み合って配置された固定検出電極４４２Ｂ、４４３Ｂと、を有している。固定検出電極４４２Ｂ、４４３Ｂは、Ｙ軸方向に並んで配置されており、可動検出電極４４１Ｂの中心に対してＹ軸方向プラス側に固定検出電極４４２Ｂが位置し、Ｙ軸方向マイナス側に固定検出電極４４３Ｂが位置している。また、固定検出電極４４２Ｂ、４４３Ｂは、それぞれ、可動検出電極４４１ＢをＸ軸方向の両側から挟み込むようにして一対配置されている。
【００４１】
固定検出電極４４２Ａ、４４３Ａ、４４２Ｂ、４４３Ｂは、それぞれ、マウント２２３の上面に接合され、基板２に固定されている。
【００４２】
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４４２Ａ、４４３Ｂは、それぞれ、配線７５と電気的に接続され、固定検出電極４４３Ａ、４４２Ｂは、それぞれ、配線７６と電気的に接続されている。また、配線７５、７６は、それぞれ、ＱＶアンプ（電荷電圧変換回路）に接続される。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４４２Ａとの間および可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極４４３Ｂとの間に静電容量Ｃａが形成され、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極４４３Ａとの間および可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極４４２Ｂとの間に静電容量Ｃｂが形成される。
【００４３】
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。固定部４５１、４５２は、Ｙ軸方向に並び、間隔を空けて配置されている。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。
【００４４】
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、Ｙ軸方向に弾性変形することで可動検出電極４４１ＡのＹ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、Ｙ軸方向に弾性変形することで可動検出電極４４１ＢのＹ軸方向への変位が許容される。
【００４５】
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。
【００４６】
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ωｚ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Ｙ軸方向に弾性変形させつつＹ軸方向に逆相で振動する（この振動を「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Ｙ軸方向に振動するため、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極４４２Ａ、４４３Ａとのギャップおよび可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極４４２Ｂ、４４３Ｂ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ωｚを求めることができる。
【００４７】
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に接続されたＱＶアンプから得られる検出信号（静電容量Ｃａの大きさに応じた信号）と、配線７６に接続されたＱＶアンプから得られる検出信号（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ωｚを検出することができる。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
また、素子部４は、駆動振動モードでの可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂ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。
【００５２】
モニター部４９Ａは、可動検出電極４４１Ａに配置され、櫛歯状に配置された複数の電極指を備えた可動モニター電極４９１Ａと、櫛歯状に配置された複数の電極指を備え可動モニター電極４９１Ａの電極指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。
【００５３】
また、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａは、それぞれ、可動検出電極４４１Ａの外側に配置されている。具体的には、固定モニター電極４９２Ａは、可動モニター電極４９１Ａに対してＸ軸方向プラス側に位置し、固定モニター電極４９３Ａは、可動モニター電極４９１Ａに対してＸ軸方向マイナス側に位置している。そのため、可動検出電極４４１ＡがＸ軸方向プラス側に変位すれば、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９２Ａとのギャップが縮まり、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９３Ａとのギャップが広がる。反対に、可動検出電極４４１ＡがＸ軸方向マイナス側に変位すれば、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９２Ａとのギャップが広がり、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９３Ａとのギャップが縮まる。
【００５４】
また、固定モニター電極４９２Ａは、間に梁４７Ａを挟んで一対配置されており、固定モニター電極４９３Ａは、間に接続ばね４０Ａを挟んで一対配置されている。
【００５５】
同様に、モニター部４９Ｂは、可動検出電極４４１Ｂに配置され、櫛歯状に配置された複数の電極指を備えた可動モニター電極４９１Ｂと、櫛歯状に配置された複数の電極指を備え可動モニター電極４９１Ｂの電極指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。
【００５６】
また、固定モニター電極４９２Ｂ、４９３Ｂは、それぞれ、可動検出電極４４１Ｂの外側に配置されている。具体的には、固定モニター電極４９２Ｂは、可動モニター電極４９１Ｂに対してＸ軸方向マイナス側に位置し、固定モニター電極４９３Ｂは、可動モニター電極４９１Ｂに対してＸ軸方向プラス側に位置している。そのため、可動検出電極４４１ＢがＸ軸方向マイナス側に変位すれば、可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９２Ｂとのギャップが縮まり、可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９３Ｂとのギャップが広がる。反対に、可動検出電極４４１ＢがＸ軸方向プラス側に変位すれば、可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９２Ｂとのギャップが広がり、可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９３Ｂとのギャップが縮まる。
【００５７】
また、固定モニター電極４９３Ｂは、間に接続ばね４０Ｂを挟んで一対配置されており、固定モニター電極４９２Ｂは、間に梁４７Ｂを挟んで一対配置されている。
【００５８】
これら固定モニター電極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。また、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、それそれ、配線７７と電気的に接続され、固定モニター電極４９３Ａ、４９３Ｂは、それぞれ、配線７８と電気的に接続されている。また、配線７７、７８は、それぞれ、ＱＶアンプ（電荷電圧変換回路）に接続される。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が形成される。
【００５９】
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、可動体４Ａ、４Ｂの振動状態（特にＸ軸方向への振幅）を検出することができる。
【００６０】
駆動振動モードでは、静電容量Ｃｃが大きくなると静電容量Ｃｄが小さくなり、反対に、静電容量Ｃｃが小さくなると静電容量Ｃｄが大きくなる。そのため、配線７７に接続されたＱＶアンプから得られる検出信号（静電容量Ｃｃの大きさに応じた信号）と、配線７８に接続されたＱＶアンプから得られる検出信号（静電容量Ｃｄの大きさに応じた信号）とを差動演算（減算処理：Ｃｃ−Ｃｄ）することで、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく可動体４Ａ、４Ｂの振動状態を検出することができる。
【００６１】
なお、モニター部４９Ａ、４９Ｂからの出力によって検出された可動体４Ａ、４Ｂの振動状態（振幅）は、可動体４Ａ、４Ｂに電圧Ｖ２を印加する駆動回路にフィードバックされる。前記駆動回路は、可動体４Ａ、４Ｂの振幅が目標値となるように、電圧Ｖ２の周波数やＤｕｔｙ比を変更する。これにより、可動体４Ａ、４Ｂを効率的に振動させることができ、角速度ωｚの検出精度が向上する。
【００６２】
以上、物理量センサー１について説明した。このような物理量センサー１は、前述したように、基板２と、可動駆動電極４１１Ａ（４１１Ｂ）、可動検出電極４４１Ａ（４４１Ｂ）および可動駆動電極４１１Ａ（４１１Ｂ）と可動検出電極４４１Ａ（４４１Ｂ）とを接続する接続部としての梁４７Ａ（４７Ｂ）を備え、基板２に対してＸ軸方向（第１方向）に振動可能な可動体４Ａ（４Ｂ）と、基板２に固定され、可動駆動電極４１１Ａ（４１１Ｂ）と対向して配置され、可動体４Ａ（４Ｂ）をＸ軸方向に振動させる固定駆動電極４１２Ａ（４１２Ｂ）と、基板２に固定され、可動検出電極４４１Ａ（４４１Ｂ）と対向して配置され、可動体４Ａ（４Ｂ）のＸ軸方向への振動を検出する固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）と、を有している。このように、物理量センサー１では、固定駆動電極４１２Ａ（４１２Ｂ）が可動駆動電極４１１Ａ（４１１Ｂ）と対向して配置されているのに対して、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）が可動検出電極４４１Ａ（４４１Ｂ）と対向して配置されている。そのため、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）を固定駆動電極４１２Ａ（４１２Ｂ）からなるべく離間させて配置することができる。その結果、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）に固定駆動電極４１２Ａ（４１２Ｂ）からのクロストークノイズが発生してしまうことを効果的に抑制することができ、可動体４Ａ（４Ｂ）の振動を精度よくモニタリングすることができる。
【００６３】
なお、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）は、固定検出電極４４２Ａ、４４３Ａ（４４２Ｂ、４４３Ｂ）と並んで配置されているが、固定検出電極４４２Ａ、４４３Ａ（４４２Ｂ、４４３Ｂ）から出力される信号が固定駆動電極４１２Ａ（４１２Ｂ）に印加される電圧Ｖ１に対して非常に微弱である。そのため、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）に固定検出電極４４２Ａ、４４３Ａ（４４２Ｂ、４４３Ｂ）からのクロストークノイズは、モニタリングにほとんど影響がなく、実質的に無視することができる。
【００６４】
また、前述したように、物理量センサー１は、可動検出電極４４１Ａ（４４１Ｂ）に配置され、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）との間に静電容量Ｃｃ、Ｃｄを形成する可動モニター電極４９１Ａ（４９１Ｂ）を有している。これにより、静電容量Ｃｃ、Ｃｄの変化に基づいて、比較的簡単に、可動体４Ａ（４Ｂ）の振動をモニタリングすることができる。
【００６５】
また、前述したように、固定モニター電極は、第１固定モニター電極としての固定モニター電極４９２Ａ（４９２Ｂ）および第２固定モニター電極としての固定モニター電極４９３Ａ（４９３Ｂ）を含んでいる。そして、可動体４Ａ（４Ｂ）がＸ軸方向に振動すると、可動モニター電極４９１Ａ（４９１Ｂ）と固定モニター電極４９２Ａ（４９２Ｂ）とのギャップおよび可動モニター電極４９１Ａ（４９１Ｂ）と固定モニター電極４９３Ａ（４９３Ｂ）とのギャップが逆相で変化する。すなわち、可動モニター電極４９１Ａ（４９１Ｂ）と固定モニター電極４９２Ａ（４９２Ｂ）とのギャップが縮まれば、可動モニター電極４９１Ａ（４９１Ｂ）と固定モニター電極４９３Ａ（４９３Ｂ）とのギャップが広がり、反対に、可動モニター電極４９１Ａ（４９１Ｂ）と固定モニター電極４９２Ａ（４９２Ｂ）とのギャップが広がれば、可動モニター電極４９１Ａ（４９１Ｂ）と固定モニター電極４９３Ａ（４９３Ｂ）とのギャップが縮まる。これにより、固定モニター電極４９２Ａ（４９２Ｂ）から得られる検出信号と、固定モニター電極４９３Ａ（４９３Ｂ）から得られる検出信号と、を差動演算（減算処理）することで、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく可動体４Ａ、４Ｂの振動状態を検出することができる。
【００６６】
また、前述したように、物理量センサー１では、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）は、可動検出電極４４１Ａ（４４１Ｂ）の外側に配置されている。これにより、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）の配置が簡単なものとなる。
【００６７】
また、前述したように、物理量センサー１では、固定駆動電極４１２Ａ（４１２Ｂ）と固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）との間に可動駆動電極４１１Ａ（４１１Ｂ）が配置されている。言い換えると、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）は、可動駆動電極４１１Ａ（４１１Ｂ）に対して固定駆動電極４１２Ａ（４１２Ｂ）とは反対側に位置している。これにより、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）を固定駆動電極４１２Ａ（４１２Ｂ）からより離間させて配置することができる。そのため、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）に固定駆動電極４１２Ａ（４１２Ｂ）からのクロストークノイズが発生してしまうことをより効果的に抑制することができる。
【００６８】
また、前述したように、物理量センサー１では、可動体４Ａ（４Ｂ）には、定電圧である電圧Ｖ１が印加される。これにより、可動体４Ａ、４Ｂは、固定駆動電極４１２Ａ（４１２Ｂ）からのクロストークを抑制するシールド効果を発揮することができる。そのため、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）に固定駆動電極４１２Ａ（４１２Ｂ）からのクロストークノイズが発生してしまうことをさらに効果的に抑制することができる。
【００６９】
以上、本実施形態の物理量センサー１について説明したが、物理量センサー１の構成としては、特に限定されない。例えば、本実施形態では、モニター部４９Ａが固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａを有しているが、これらのうちの一方を省略してもよいし、さらに別の固定モニター電極を有していてもよい。このことは、モニター部４９Ｂについても同様である。
【００７０】
＜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。
図６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平面図である。
【００７１】
本実施形態に係る物理量センサー１では、主に、素子部４（特にモニター部４９Ａ、４９Ｂ）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。
【００７２】
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６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。
【００７３】
図６に示すように、可動検出電極４４１Ａには開口４４８Ａ、４４９Ａが形成されている。開口４４８Ａは、可動検出電極４４１ＡのＹ軸方向プラス側の端部に開放する凹部（切り欠き）で構成されており、開口４４９Ａは、可動検出電極４４１ＡのＹ軸方向マイナス側の端部に開放する凹部（切り欠き）で構成されている。そして、各開口４４８Ａ、４４９Ａの両側から各開口４４８Ａ、４４９Ａの内側に向けて可動モニター電極４９１Ａの電極指が突出している。また、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａは、それぞれ、一対設けられており、一方が開口４４８Ａ内に配置され、他方が開口４４９Ａ内に配置されている。このように、開口４４８Ａ、４４９Ａの内側に固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａを配置することで、素子部４の小型化を図ることができる。
【００７４】
同様に、可動検出電極４４１Ｂには開口４４８Ｂ、４４９Ｂが形成されている。開口４４８Ｂは、可動検出電極４４１ＢのＹ軸方向プラス側の端部に開放する凹部で構成されており、開口４４９Ｂは、可動検出電極４４１ＢのＹ軸方向マイナス側の端部に開放する凹部で構成されている。そして、各開口４４８Ｂ、４４９Ｂの両側から各開口４４８Ｂ、４４９Ｂの内側に向けて可動モニター電極４９１Ｂの電極指が突出している。また、固定モニター電極４９２Ｂ、４９３Ｂは、それぞれ、一対設けられており、一方が開口４４８Ｂ内に配置され、他方が開口４４９Ｂ内に配置されている。
【００７５】
また、各固定モニター電極４９２Ａは、電極指を支持する支持部４９２１Ａを有し、各固定モニター電極４９３Ａは、電極指を支持する支持部４９３１Ａを有し、各固定モニター電極４９２Ｂは、電極指を支持する支持部４９２１Ｂを有し、各固定モニター電極４９３Ｂは、電極指を支持する支持部４９３１Ｂを有している。そして、これら支持部４９２１Ａ、４９３１Ａ、４９２１Ｂ、４９３１Ｂは、それぞれ、凹部２１の外側まで延在しており、凹部２１の外側において基板２の上面と接合されている。なお、本構成に対応させるために、本実施形態では、前述した第１実施形態で各固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ、４９２Ｂ、４９３Ｂを支持していたマウント２２５を省略している。
【００７６】
ここで、前述した第１実施形態では、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ、４９２Ｂ、４９３Ｂは、それぞれ、マウント２２５上で配線７７または配線７８と電気的に接続されていた。このような構成では、マウント２２５と固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ、４９２Ｂ、４９３Ｂとの位置決めが難しく、これらの位置ずれが起こり易い。また、マウント２２５が小さいため、マウント２２５の形成が難しく、マウント２２５が所望の形状に出来上がらない場合もある。そのため、例えば、マウント２２５と固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ、４９２Ｂ、４９３Ｂとの接合強度が低下したり、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ、４９２Ｂ、４９３Ｂと配線７７、７８との電気的な接続に不良が生じたりするおそれがある。
【００７７】
このような問題に対して、本実施形態では、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ、４９２Ｂ、４９３Ｂは、それぞれ、凹部２１の外側において基板２の上面に接合（固定）されている。そのため、前述したようなマウント２２５の位置ずれや形成が難しいといった問題が生じ得ず、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ、４９２Ｂ、４９３Ｂと基板２とをより確実に設計通りの強度で接合することができる。
【００７８】
また、固定モニター電極４９２Ａ、４９２Ｂは、それぞれ、基板２との接合部で配線７７と電気的に接続され、固定モニター電極４９３Ａ、４９３Ｂは、それぞれ、基板２との接合部で配線７８と電気的に接続されている。これにより、より簡単にかつ確実にこれらを電気的に接続することができる。
【００７９】
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では、前述したように、可動検出電極４４１Ａ（４４１Ｂ）は、開口４４８Ａ、４４９Ａ（４４８Ｂ、４４９Ｂ）を有し、開口４４８Ａ、４４９Ａ（４４８Ｂ、４４９Ｂ）の内側に固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ（４９２Ｂ、４９３Ｂ）が配置されている。これにより、素子部４の小型化を図ることができる。
【００８０】
また、前述したように、基板２は、上面（可動体４Ａ、４Ｂ側の主面）に開口し、Ｚ軸方向からの平面視（基板２の平面視）で可動体４Ａ、４Ｂと重なって配置されている凹部２１を有している。そして、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ、４９２Ｂ、４９３Ｂは、凹部２１の外側において基板２の上面に固定されている。そのため、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ、４９２Ｂ、４９３Ｂと基板２とをより確実に設計通りの強度で接合することができる。また、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ、４９２Ｂ、４９３Ｂと配線７７、７８とをより確実に電気的に接続することができる。特に、本実施形態では、開口４４８Ａ、４４９Ａが可動検出電極４４１ＡのＹ軸方向両端部に開放しているため、検出ばね４６Ａに邪魔されることなく、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａの支持部４９２１Ａ、４９３１Ａを凹部２１の外側まで延在させることができる。同様に、開口４４８Ｂ、４４９Ｂが可動検出電極４４１ＢのＹ軸方向両端部に開放しているため、検出ばね４６Ｂに邪魔されることなく、固定モニター電極４９２Ｂ、４９３Ｂの支持部４９２１Ｂ、４９３１Ｂを凹部２１の外側まで延在させることができる。
【００８１】
以上、第２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。
【００８２】
＜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。
【００８３】
図７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平面図である。図８は、図７に示す素子部の変形例を示す平面図である。
【００８４】
本実施形態に係る物理量センサー１では、主に、素子部４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。
【００８５】
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７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。
【００８６】
図７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。このような物理量センサー１では、前述した第２実施形態の構成から固定検出電極４４２Ａ、４４３Ａ、４４２Ｂ、４４３Ｂが省略されており、検出部４４Ａが板状の可動検出電極４４１Ａから構成され、検出部４４Ｂが板状の可動検出電極４４１Ｂから構成されている。また、これに合わせて、前述した第２実施形態の構成からマウント２２３が省略されている。
【００８７】
その代わりに、物理量センサー１は、凹部２１の底面に配置され、可動検出電極４４１Ａと対向配置された固定検出電極８１と、可動検出電極４４１Ｂと対向配置された固定検出電極８２と、を有している。図示しないが、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。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４４１Ａと固定検出電極８２との間に静電容量Ｃｂが形成される。
【００８８】
このような構成では、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、コリオリの力によって、Ｚ軸方向に逆相で振動する。そのため、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。したがって、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。
【００８９】
以上、第３実施形態の物理量センサー１について説明した。このような第３実施形態によっても、前述した第２実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、本実施形態は、図８に示すように、第１実施形態と組み合わせることもできる。このような構成によっても、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００９０】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る慣性計測装置について説明する。
【００９１】
図９は、本発明の第４実施形態に係る慣性計測装置の分解斜視図である。図１０は、図９に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。
【００９２】
図９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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
アウターケース２１００の外形は、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。
【００９６】
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。
【００９７】
図１０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、Ｚ軸方向の角速度を検出するものとして、前述した第１〜第４実施形態のいずれか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。
【００９８】
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。
【００９９】
以上、慣性計測装置２０００（慣性計測装置）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。
【０１００】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る移動体測位装置について説明する。
【０１０１】
図１１は、本発明の第５実施形態に係る移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。図１２は、図１１に示す移動体測位装置の作用を示す図である。
【０１０２】
図１１に示す移動体測位装置３０００は、移動体に装着して用い、当該移動体の測位を行うための装置である。移動体としては、特に限定されず、自転車、自動車（四輪自動車およびバイクを含む）、電車、飛行機、船等のいずれでもよいが、本実施形態では四輪自動車として説明する。移動体測位装置３０００は、慣性計測装置３１００（ＩＭＵ）と、演算処理部３２００と、ＧＰＳ受信部３３００と、受信アンテナ３４００と、位置情報取得部３５００と、位置合成部３６００と、処理部３７００と、通信部３８００と、表示部３９００と、を有している。なお、慣性計測装置３１００としては、例えば、前述した第４実施形態の慣性計測装置２０００を用いることができる。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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１２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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
以上、移動体測位装置３０００について説明した。このような移動体測位装置３０００は、前述したように、慣性計測装置３１００と、測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信するＧＰＳ受信部３３００（受信部）と、受信した衛星信号に基づいて、ＧＰＳ受信部３３００の位置情報を取得する位置情報取得部３５００（取得部）と、慣性計測装置３１００から出力された慣性航法測位データ（慣性データ）に基づいて、移動体の姿勢を演算する演算処理部３２００（演算部）と、算出された姿勢に基づいて位置情報を補正することにより、移動体の位置を算出する位置合成部３６００（算出部）と、を含んでいる。これにより、本発明の慣性計測装置の効果を享受でき、信頼性の高い移動体測位装置３０００が得られる。
【０１０８】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る電子機器について説明する。
図１３は、本発明の第６実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【０１０９】
図１３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。
【０１１０】
このようなパーソナルコンピューター１１００には、物理量センサー１と、物理量センサー１の駆動を制御する制御回路１１１０と、物理量センサー１により検出された物理量を、例えば環境温度に基づいて補正する補正回路１１２０と、が内蔵されている。なお、物理量センサー１としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。
【０１１１】
このようなパーソナルコンピューター１１００（電子機器）は、物理量センサー１と、制御回路１１１０と、補正回路１１２０と、を有している。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１１２】
＜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１４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。
【０１１３】
図１４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。
【０１１４】
このような携帯電話機１２００には、物理量センサー１と、物理量センサー１の駆動を制御する制御回路１２１０と、物理量センサー１により検出された物理量を、例えば環境温度に基づいて補正する補正回路１２２０と、が内蔵されている。なお、物理量センサー１としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。
【０１１５】
このような携帯電話機１２００（電子機器）は、物理量センサー１と、制御回路１２１０と、補正回路１２２０と、を有している。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１１６】
＜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１５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。
【０１１７】
図１５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。
【０１１８】
このようなデジタルスチールカメラ１３００には、物理量センサー１と、物理量センサー１の駆動を制御する制御回路１３２０と、物理量センサー１により検出された物理量を、例えば環境温度に基づいて補正する補正回路１３３０と、が内蔵されている。なお、物理量センサー１としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。
【０１１９】
このようなデジタルスチールカメラ１３００（電子機器）は、物理量センサー１と、制御回路１３２０と、補正回路１３３０と、を有している。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１２０】
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。
【０１２１】
＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態に係る移動体について説明する。
図１６は、本発明の第９実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
【０１２２】
図１６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。
【０１２３】
このような自動車１５００（移動体）は、物理量センサー１と、車体姿勢制御装置１５０２（姿勢制御部）と、を有している。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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、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。
【０１２７】
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】
【０１２８】
１…物理量センサー、２…基板、２１…凹部、２２、２２１、２２２、２２３、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、４４２Ａ、４４２Ｂ、４４３Ａ、４４３Ｂ…固定検出電極、４４８Ａ、４４８Ｂ、４４９Ａ、４４９Ｂ…開口、４５１、４５２…固定部、４６Ａ、４６Ｂ…検出ばね、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…固定モニター電極、４９２１Ａ、４９２１Ｂ…支持部、４９３Ａ、４９３Ｂ…固定モニター電極、４９３１Ａ、４９３１Ｂ…支持部、７３、７４、７５、７６、７７、７８…配線、８１、８２…固定検出電極、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１１０８…表示部、１１１０…制御回路、１１２０…補正回路、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１２１０…制御回路、１２２０…補正回路、１３００…デジタルスチールカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１３２０…制御回路、１３３０…補正回路、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…車体姿勢制御装置、１５０３…車輪、２０００…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、Ｏ…中心、Ｐ…電極パッド、Ｓ…収納空間、Ｖ１、Ｖ２…電圧、α…仮想直線、θ…傾き、ωｙ、ωｚ…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】
2019066278.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2019066278.tif 000014
【図１３】
2019066278.tif 000015
【図１４】
2019066278.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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