知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 株式会社デンソーの特許一覧 ▶ トヨタ自動車株式会社の特許一覧 ▶ 株式会社ミライズテクノロジーズの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024172912
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】慣性センサ
(51)【国際特許分類】
G01C 19/5677 20120101AFI20241205BHJP
【ＦＩ】
G01C19/5677
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023090967
(22)【出願日】2023-06-01
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】520124752
【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】110001128
【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 啓太郎
(72)【発明者】
【氏名】原田 翔太
(72)【発明者】
【氏名】後藤 勝昭
(72)【発明者】
【氏名】稲垣 優輝
(72)【発明者】
【氏名】西川 英昭
(72)【発明者】
【氏名】吉田 貴彦
(72)【発明者】
【氏名】川合 祐輔
【テーマコード（参考）】
2F105
【Ｆターム（参考）】
2F105AA02
2F105BB02
2F105CD03
(57)【要約】
【課題】ホールアングルモードでの動作時における角度検知の精度低下を抑制可能な慣性センサとする。
【解決手段】慣性センサ１は、第一駆動モードと第二駆動モードとを有する共振器２と、共振器２を囲む複数の電極部５３を有する実装基板３と、共振器２を振動させるアクチュエータ６を備える。アクチュエータ６は、実装基板３のなす平面に対して直交する方向をｚ方向として、ｚ方向に振動することで、共振器２をｚ方向に振動させて共振モードを生じさせる。
【選択図】図１
【解決手段】慣性センサ１は、第一駆動モードと第二駆動モードとを有する共振器２と、共振器２を囲む複数の電極部５３を有する実装基板３と、共振器２を振動させるアクチュエータ６を備える。アクチュエータ６は、実装基板３のなす平面に対して直交する方向をｚ方向として、ｚ方向に振動することで、共振器２をｚ方向に振動させて共振モードを生じさせる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
慣性センサであって、
第一駆動モードと第二駆動モードとを有する共振器（２）と、
互いに距離を隔てて配置され、前記共振器を囲む複数の電極部（５３）を有する実装基板（３）と、
前記実装基板のなす平面に対して直交する方向をｚ方向として、前記ｚ方向に振動するアクチュエータ（６）とを備え、
前記アクチュエータは、前記共振器を前記ｚ方向に振動させることで共振モードを生じさせる、慣性センサ。
第一駆動モードと第二駆動モードとを有する共振器（２）と、
互いに距離を隔てて配置され、前記共振器を囲む複数の電極部（５３）を有する実装基板（３）と、
前記実装基板のなす平面に対して直交する方向をｚ方向として、前記ｚ方向に振動するアクチュエータ（６）とを備え、
前記アクチュエータは、前記共振器を前記ｚ方向に振動させることで共振モードを生じさせる、慣性センサ。
【請求項2】
前記アクチュエータは、前記第一駆動モードもしくは前記第二駆動モードを励起する共振周波数で前記共振器を振動させる、請求項１に記載の慣性センサ。
【請求項3】
前記アクチュエータは、前記実装基板のうち前記共振器と向き合う面とは反対面に配置されている、請求項２に記載の慣性センサ。
【請求項4】
前記アクチュエータは、前記共振器と前記実装基板との間に配置されている、請求項２に記載の慣性センサ。
【請求項5】
前記アクチュエータは、前記実装基板の一部として構成されている、請求項２に記載の慣性センサ。
【請求項6】
前記共振器および前記実装基板が収納される筐体（７）と、
前記筐体の開口部を塞ぐ蓋材（８）と、をさらに備え、
前記アクチュエータは、前記筐体および前記蓋材で構成されるパッケージの一部に接触する位置に配置されている、請求項２に記載の慣性センサ。
前記筐体の開口部を塞ぐ蓋材（８）と、をさらに備え、
前記アクチュエータは、前記筐体および前記蓋材で構成されるパッケージの一部に接触する位置に配置されている、請求項２に記載の慣性センサ。
【請求項7】
前記共振器は、円形状または環状とされた二次元対称構造である、請求項１または２に記載の慣性センサ。
【請求項8】
前記共振器は、半球形状の三次元曲面を有する曲面部（２１）と、前記曲面部から前記半球形状の中心に向かって延設された接続部（２２）とを有する三次元対称構造である、請求項１または２に記載の慣性センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、慣性センサに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、車両の自動運転のシステム開発が進められており、この種のシステムでは、高精度の自己位置の推定技術が必要である。例えば、いわゆるレベル３の自動運転向けに、ＧＮＳＳとＩＭＵとを備える自己位置推定システムの開発が進められている。ＧＮＳＳとは、Global Navigation Satellite Systemの略称である。ＩＭＵは、Inertial Measurement Unitの略称であり、例えば、３軸のジャイロセンサと３軸の加速度センサから構成される６軸の慣性センサである。将来的に、いわゆるレベル４以上の自動運転を実現するためには、現状よりもさらに高精度のＩＭＵが求められる。
【0003】
このような慣性センサとしては、例えば、特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１に記載の慣性センサは、振動体である共振器と、共振器を中心とする周方向に沿って互いに離れて配置され、所定距離を隔てて共振器を囲む複数の電極とが形成された基板を備える。この慣性センサは、複数の電極の一部からの静電気力により、共振器を基板の平面方向において第１の振動モードおよび第２の振動モードで共振させ、共振器と複数の電極との間における静電容量の変化に基づいて、共振器に印加される回転の角度を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許第１０５２０３３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
この種の慣性センサは、ホールアングルモードで動作させるため、共振器の振幅を一定にする制御、第１駆動軸と第２駆動軸との直交誤差をゼロにする制御、計測した角度をフィードバックする制御、および共振を維持する制御が必要となる。このホールアングルモードでの制御においては、振動定在波の向きを求める際の誤差、計算の時間遅延、第１駆動軸および第２駆動軸の駆動ゲイン差によるドリフトなどの影響により角度検知精度が低下しうる。
【0006】
本開示は、ホールアングルモードでの動作時における角度検知の精度低下を抑制可能な慣性センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の１つの観点による慣性センサは、第一駆動モードと第二駆動モードとを有する共振器（２）と、互いに距離を隔てて配置され、共振器を囲む複数の電極部（５３）を有する実装基板（３）と、実装基板のなす平面に対して直交する方向をｚ方向として、ｚ方向に振動するアクチュエータ（６）とを備え、アクチュエータは、共振器をｚ方向に振動させることで共振モードを生じさせる。
【0008】
これによれば、第一駆動モードと第二駆動モードとを有する共振器と、これを囲む複数の電極部を有する実装基板と、共振器をｚ方向に励振させるアクチュエータとを備える慣性センサとなる。この慣性センサは、共振器を実装基板のなす平面方向、すなわちｘｙ方向に沿った外力でなく、アクチュエータが当該平面方向に直交するｚ方向に振動することで共振器をｚ方向に振動させ、共振モードを生じさせる。このため、ｘｙ平面に沿った方向であって、共振器の駆動時における振動の回転方向を妨げることなく、アクチュエータが共振器に振動エネルギーを与えることが可能な構成の慣性センサとなっている。よって、この慣性センサは、ホールアングルモードでの動作時における角度検知の精度低下を抑制可能となる。
【0009】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１実施形態の慣性センサを示す断面図である。
【図4C】共振器の振動状態における第一駆動モードおよび第二駆動モードについての説明図である。
【図5】第１実施形態の慣性センサを含むホールアングルモードの制御回路を示すブロック図である。
【図6】比較例の慣性センサを示す断面図である。
【図7】比較例の慣性センサを含むホールアングルモードの制御回路を示すブロック図である。
【図8】第２実施形態の慣性センサを示す断面図である。
【図9】第３実施形態の慣性センサを示す断面図である。
【図10】第４実施形態の慣性センサを示す断面図である。
【図11】第５実施形態の慣性センサを示す断面図である。
【図12】第６実施形態の慣性センサを示す断面図である。
【図13】第７実施形態の慣性センサを示す断面図である。
【図14】第８実施形態の慣性センサを示す断面図である。
【図15】第９実施形態の慣性センサを示す断面図である。
【図17】第９実施形態の慣性センサの変形例における共振器の振動モードおよび当該振動モードにおける２つの駆動モード、並びに検出電極の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【0012】
【0013】
図１では、慣性センサ１の構成を分かり易くするため、別断面に位置する後述の第１電極部５３および電極膜５３１の外郭を破線で示している。図２では、慣性センサ１の構成を分かり易くするため、慣性センサ１のうち後述する下部基板４、上部基板５および共振器２の一部を省略しつつ、共振器２の断面構成を部分的に示している。
【0014】
以下、説明の便宜上、図２に示すように、実装基板３のなす平面方向の一方向を「ｘ方向」と、同平面上においてｘ方向に直交する方向を「ｙ方向」と、ｘｙ平面に対する法線方向を「ｚ方向」と、それぞれ称する。また、ｘｙ平面方向に沿った方向を「水平方向」と称することがある。図２以外の図中のｘ、ｙ、ｚ方向は、図２のｘ、ｙ、ｚ方向にそれぞれ対応するものである。また、本明細書における「上」とは、図中のｚ方向に沿った方向であって、矢印側を意味し、「下」とは上の反対側を意味する。さらに、本明細書では、ｚ方向上側から慣性センサ１、共振器２あるいは実装基板３を見た状態を「上面視」と称することがある。
【0015】
〔基本構成〕
本実施形態の慣性センサ１の基本構成について説明する。慣性センサ１は、例えば図１に示すように、共振器２と、実装基板３と、アクチュエータ６と、筐体７と、蓋材８とを備え、共振器２、実装基板３、アクチュエータ６が筐体７に収納され、蓋材８に覆われててなる。慣性センサ１は、後述する第一駆動モードおよび第二駆動モードで振動可能な薄肉の共振器２の一部と実装基板３のうち複数の第１電極部５３との間における静電容量の変化に基づいて、慣性センサ１に印加された角速度や回転した角度の検出が可能である。本明細書では、慣性センサ１がホールアングルモードのジャイロセンサとして構成された場合を代表例として説明する。なお、ホールアングルモードは、積分ジャイロとも称されうるものであり、以下、「ＷＡ」と称することがある。
本実施形態の慣性センサ１の基本構成について説明する。慣性センサ１は、例えば図１に示すように、共振器２と、実装基板３と、アクチュエータ６と、筐体７と、蓋材８とを備え、共振器２、実装基板３、アクチュエータ６が筐体７に収納され、蓋材８に覆われててなる。慣性センサ１は、後述する第一駆動モードおよび第二駆動モードで振動可能な薄肉の共振器２の一部と実装基板３のうち複数の第１電極部５３との間における静電容量の変化に基づいて、慣性センサ１に印加された角速度や回転した角度の検出が可能である。本明細書では、慣性センサ１がホールアングルモードのジャイロセンサとして構成された場合を代表例として説明する。なお、ホールアングルモードは、積分ジャイロとも称されうるものであり、以下、「ＷＡ」と称することがある。
【0016】
共振器２は、本実施形態では、例えば図３に示すように、略半球形状の三次元曲面の外形を含む曲面部２１と、曲面部２１のなす仮想半球の頂点側から当該半球の中心側に向かうように延設された接続部２２とを備える三次元対称構造の微小振動体である。共振器２は、例えば、曲面部２１が椀状の三次元曲面を有し、その振動のＱ値が１０５以上となっている。
【0017】
共振器２は、本実施形態では、例えば、曲面部２１および接続部２２を有する基部が、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスなどの添加物含有のガラス、金属ガラス、シリコン等によりなるリフロー材料で構成される。なお、共振器２の基部は、三次元曲面形状とされた曲面部２１および接続部２２を形成でき、ワイングラスモードまたは後述するｎ＝２モードでの振動が可能なリフロー材料で構成されていればよく、前述の材料例に限定されない。共振器２は、例えば、後述する形成工程により、上記した材料で構成された薄肉基材を加工して形成されることで、曲面部２１および接続部２２の厚みが１０μｍ～１００μｍといった具合のマイクロメートルオーダーの薄肉部材となっている。共振器２は、例えば、実装基板３の厚み方向に沿った方向を高さ方向として、高さ方向の寸法が２．５ｍｍ、後述するリム２１１の表面２ａ側の外径が５ｍｍといったミリサイズのバードバス形状となっている。
【0018】
共振器２は、例えば、厚み１００μｍ以下の石英板を、凹部と凹部の中心にて石英板の加熱軟化時にその一部を支える支柱部とを備える図示しない型にセットし、火炎等の加熱手段により軟化させつつ、凹部内を真空引きすることで曲面部２１が形成される。例えば、この工程により、石英板のうち図示しない型の支柱部に支えられた部分が曲面部２１に対して有底筒状に凹んだ形状の接続部２２となり、凹部から外側にはみ出した部分については加工されずに残るが、後工程で除去される。そして、例えば、図示しない型の凹部を常圧に戻して、略半球形の曲面部２１が形成された石英板を型から取り外し、任意の硬化性樹脂材料によりなる封止材で石英板を封止する。その後、例えば、封止材ごとを加工後の石英板のうち不要な部分を研磨およびＣＭＰにより除去した後、加熱や薬液等の任意の方法により封止材をすべて除去し、石英板を取り出す。ＣＭＰとは、Chemical Mechanical Polishingの略称である。共振器２の基部は、例えば、上記のような製造プロセスにより製造されるが、この製法例に限定されるものではなく、他の公知の方法を採用されても構わない。例えば、共振器２の基部は、曲面部２１および接続部２２が形成された石英板を封止せずに、曲面部２１よりも外側の不要部分をレーザ加工により除去されて形成されてもよい。その後、共振器２の基部に任意の成膜法によって表面電極２３を成膜することで、共振器２を製造することができる。
【0019】
曲面部２１のうち接続部２２とは反対側の端部をリム２１１として、リム２１１は、例えば、略円筒形状とされる。なお、ここでいう略円筒形状とは、リム２１１の外側面および内側面の上端から下端までの径が同一の円筒形状だけでなく、当該上端から下端までの径が変動する筒形状も含む。言い換えると、曲面部２１は、環状曲面形状の環状部とされたリム２１１を有する構成となっている。共振器２は、外径が大きいほうの面を表面２ａとし、その反対面を裏面２ｂとして、実装基板３に搭載された際に、リム２１１が、表面２ａ側が実装基板３のうち複数の第１電極部５３と距離を隔てて向き合っている。共振器２は、リム２１１と複数の第１電極部５３との間隔が等間隔となるように搭載される。共振器２は、実装基板３への実装時において、リム２１１を含む曲面部２１が他の部材とは接触しない中空状態になる部位である。共振器２は、本実施形態では、実装基板３に搭載されたとき、中空状態のリム２１１がワイングラスモードで振動可能な構造であり、振動子とも称されうる。
【0020】
接続部２２は、実装基板３等の他の部材と接続される接続部位であり、例えば、有底筒状の凹部とされるが、これに限定されず、略柱状であってもよい。接続部２２は、有底筒状の凹部とされる場合、表面２ａ側の凹部底面２２ａが、例えば、共振器２を実装基板３に搭載する際の吸着搬送に用いられる吸着面とされうる。接続部２２のうち凹部底面２２ａとは反対側、すなわち裏面２ｂ側の面は、実装基板３と向き合う実装面２２ｂとなっている。
【0021】
表面電極２３は、例えば、限定するものではないが、下地側からクロムあるいはチタンで形成される密着層と、金や白金等の任意の導電性材料で形成される導電層との積層膜で構成される。表面電極２３は、例えば、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤやＡＬＤ等の任意の成膜法により共振器２の表面２ａおよび裏面２ｂに成膜される。ＣＶＤとは、Chemical Vapor Depositionの略称である。ＡＬＤとは、Atomic Layer Depositionの略称である。表面電極２３は、例えば、少なくとも実装面２２ｂおよびリム２１１の表面２ａに成膜され、これらの部位が電気的に接続される構成となっている。表面電極２３は、共振器２の表裏面の全域を覆うベタ形状であってもよいし、フォトリソグラフィーエッチング法などによりパターニングされ、表裏面の一部を覆うパターン形状であってもよい。共振器２は、例えば、表面電極２３のうち接続部２２の実装面２２ｂを覆う部分が、導電性材料によりなる接合部材５２を介して実装基板３に接続される。
【0022】
実装基板３は、例えば図１に示すように、下部基板４と、上部基板５とを備え、これらが接合された構成となっている。例えば、実装基板３は、絶縁材料のホウケイ酸ガラスにより構成された下部基板４にエッチング加工および配線成膜を施した後、半導体材料のシリコンにより構成された上部基板５を下部基板４に陽極接合し、パターニングを行うことで得られる。実装基板３は、例えば、上部基板５の側に、複数の内枠部５１と、内枠部５１を囲むように互いに離れて配置された複数の第１電極部５３と、複数の第１電極部５３から離れてこれらを囲む第２電極部５４とを備える。また、実装基板３は、例えば、下部基板４側に、例えば、内枠部５１と複数の第１電極部５３とを隔てつつ、複数の内枠部５１を囲む円環形状の溝４１と、溝４１の内側と外側とを跨ぐ複数の配線４２とを備える。
【0023】
溝４１は、例えば、図２に示すように、内枠部５１と複数の第１電極部５３との間に設けられる溝であり、ウェットエッチングにより形成される。溝４１は、共振器２のリム２１１の外径に対応する寸法とされ、共振器２を実装基板３に実装したときに、リム２１１を実装基板３に接触させないために設けられる。
【0024】
配線４２は、例えばアルミニウム等の導電性材料により構成されるとともに、複数の第１電極部５３の間を通過する配置とされ、複数の第１電極部５３とは電気的に独立している。配線４２は、例えば、複数設けられるとともに、下部基板４において溝４１を跨ぎつつ、一端側が内枠部５１に、他端が第２電極部５４にそれぞれ接続されており、これらを電気的に接続している。これにより、実装基板３は、第２電極部５４、配線４２および内枠部５１を介して、共振器２の表面電極２３に電圧印加が可能となっている。
【0025】
内枠部５１は、例えば、下部基板４に陽極接合された上部基板５にＤＲＩＥなどのドライエッチングを行うことで、複数の第１電極部５３、第２電極部５４とともに形成される。ＤＲＩＥとは、Deep Reactive Ion Etchingの略称である。内枠部５１は、例えば、上面視にて円環形状とされ、その囲まれた領域内に共振器２の接続部２２を挿入が可能な構成とされる。言い換えると、内枠部５１は、実装基板３のうち共振器２の実装面２２ｂの直下に位置する領域を接合領域として、接合領域を囲む枠体形状となっている。例えば、実装基板３のうち内枠部５１に囲まれた領域に接合部材５２を配置した後、接合部材５２上に共振器２の接続部２２をマウントして、加熱・固化することで、実装基板３に共振器２が搭載される。
【0026】
接合部材５２は、例えば、焼結銀や金錫などの導電性材料によりなり、共振器２の接続部２２を実装基板３に固定する。接合部材５２は、接続部２２の実装面２２ｂ、および実装面２２ｂに隣接する側面２２ｃの一部を覆った状態で共振器２を実装基板３に固定している。接合部材５２は、共振器２や表面電極２３と接合可能な導電性材料であればよく、上記以外の導電性材料が用いられてもよい。
【0027】
複数の第１電極部５３は、互いに離れて配置されるとともに、例えば図１に示すように、それぞれ上面に電極膜５３１が形成されている。複数の第１電極部５３は、例えば、電極膜５３１に図示しないワイヤが接続され、図示しない外部の回路基板等と電気的に接続されることで、その電位の制御が可能となっている。複数の第１電極部５３は、例えば、上面視にて、共振器２のリム２１１を囲みつつ、ｘｙ平面上において１つの環を描くように等間隔で互いに離れて配置される。複数の第１電極部５３は、いずれも、共振器２が搭載されたとき、共振器２のリム２１１と所定の距離を隔てた状態となり、それぞれが共振器２とキャパシタを形成する。つまり、実装基板３は、複数の第１電極部５３を介して、共振器２との間の静電容量を検出することが可能となっている。複数の第１電極部５３は、一部が静電容量を検出する検出電極とされ、共振器２の第一駆動モードに対応する方向に位置するものが第一検出電極、第二駆動モードに対応する方向に位置するものが第二検出電極とされる。
【0028】
第２電極部５４は、例えば、上面視にて、内枠部５１およびこの周囲に配置された複数の第１電極部５３を囲む１つの枠体形状とされる。第２電極部５４は、例えば、上面にアルミニウム等によりなる電極膜５４１を少なくとも１つ備え、電極膜５４１に図示しないワイヤが接続される。第２電極部５４は、少なくとも配線４２を介して共振器２の表面電極２３に接続され、電圧を印加可能な構成であればよく、枠体形状以外の形状とされてもよいし、複数配置されてもよく、その形状や配置などについては適宜変更されうる。
【0029】
アクチュエータ６は、共振器２をｚ軸方向に振動させる駆動装置であり、例えば、圧電型、静電型あるいは電磁型のｚ方向に振動可能な素子とされる。アクチュエータ６は、本実施形態では、例えば、実装基板３とは別体として公知のアクチュエータの製造方法により別途製造され、筐体７の内側底面に配置される。アクチュエータ６は、例えば、筐体７に設けられた図示しない配線などに接続され、外部電源からの電圧印加によりｚ方向に振動することが可能となっている。アクチュエータ６は、筐体７に向き合う面とは反対面に実装基板３が図示しない接着層により接着されており、実装基板３に接合された共振器２をｚ方向に振動させる。なお、アクチュエータ６は、例えば、実装基板３と略同一の平面サイズとされ、ｘｙ平面における外郭を揃えて実装基板３が接着されるが、これに限定されるものではなく、実装基板３よりも大きい平面サイズとされ、一部が実装基板３からはみ出してもよい。
【0030】
以下、説明の便宜上、共振器２を平面方向に沿って振動させたとき、上面視にて、リム２１１の振動振幅における腹と節の数がｎ（ｎ：２以上の整数）で同じとなる振動モードを「平面共振モード」と称する。共振器２は、平面共振モード時においては、ｘｙ方向の平面方向に沿って振動するとともに、ｚ方向にも振動する。そして、共振器２は、ｚ方向に振動させることにより、ｘｙ平面方向への振動が励起される。アクチュエータ６は、ｚ方向に共振器２を振動させることで、水平方向への振動を励起し、平面共振モードに応じた共振モードを生じさせる役割を果たす。以下、アクチュエータ６による共振器２のｚ方向への励振を「ｚ軸励振」と称し、平面共振モードに応じた共振モードであって、ｚ軸励振により共振器２に生じる共振モードを「ｚ軸共振モード」と称する。アクチュエータ６による共振器２のｚ軸共振モードの詳細については後述する。
【0031】
筐体７は、例えば、基部がセラミックなどの絶縁性材料によりなり、少なくとも共振器２および実装基板３が収納されるパッケージ部材である。筐体７は、例えば、図示しない電極パッドや内部配線や外部端子を有し、実装基板３の第１電極部５３、第２電極部５４およびアクチュエータ６とワイヤ等により接続されるとともに、これらと外部電源とを電気的に繋ぐことが可能な構造となっている。
【0032】
蓋材８は、図示しない接着材により筐体７に取り付けられ、筐体７のうち共振器２および実装基板３の収納空間の開口部を覆う部材である。蓋材８は、例えば、筐体７と同じ絶縁性材料で構成されてもよいし、筐体７と異なる絶縁性材料で構成されてもよい。蓋材８は、本実施形態では、筐体７とともに、慣性センサ１のうち共振器２、実装基板３およびアクチュエータ６を内包するパッケージ材を構成している。
【0033】
以上が、慣性センサ１の基本的な構成である。
【0034】
【0035】
図４Ａ、４Ｂ、４Ｄ、４Ｅでは、見易くするため、共振器２のリム２１１を含む一部のみを簡略化して示すとともに、ｚ軸振動モードにおける当該一部の外郭を破線、一点鎖線、二点鎖線のいずれかで示している。図４Ｄでは、後述する第１検出電極５３Ａおよび第２検出電極５３Ｂを分かり易くするため、断面を示すものではないが、検出電極５３Ａ、５３Ｂにハッチングを施している。
【0036】
共振器２は、例えば、複数の第１電極部５３の一部から静電気力が印加されることによって、ｘｙ平面方向すなわち水平方向に振動させ、平面共振モードとされることも可能である。しかしながら、慣性センサ１は、ＷＡ動作時において、第１電極部５３からの静電気力などの水平方向に沿った外力でなく、ｚ方向にアクチュエータ６を振動させることで、共振器２を平面共振モードに類するｚ軸共振モードとされる。
【0037】
具体的には、共振器２は、例えば図４Ａに示すように、アクチュエータ６によりｚ方向に振動させられ、リム２１１を含む曲面部２１が上下方向に変位する。このとき、共振器２のリム２１１は、ｚ方向に沿った上下の変位に伴い、例えば図４Ｂに示すように、ｙ方向を縦とし、ｘ方向を横として、二点鎖線で示す横方向への変位と一点鎖線で示す縦方向の変位を交互に繰り返す振動状態となる。つまり、共振器２は、アクチュエータ６によりｚ方向の振動を与えられることで、リム２１１の水平方向への振動が励起される。図４Ｂに示す共振器２のｚ軸共振モードは、上面視にて、リム２１１の振動振幅における腹と節とがｎ＝２で同じの定在波振動パターンである。以下、図４Ｂに示すｚ軸共振モードを「ｎ＝２モード」と称する。
【0038】
共振器２は、例えば、リム２１１の振幅における腹および節がｎ＝２となる平面共振モードが生じる共振周波数により、ｚ軸励振されることで、ｎ＝２モードの振動状態となる。共振器２は、ｎ＝２モードの定在波振動パターンでは、例えば図４Ｃに示すように、上面視にて、実線の矢印で示す振動方向の第一駆動モードと、破線の矢印で示す振動方向の第二駆動モードとが生じる。ｎ＝２モードの場合、第二駆動モードは、第一駆動モードの方向に対して４５°傾いた方向に生じる。ｎ＝２モードの場合、例えば図４Ｄに示すように、複数の第１電極部５３のうち第一駆動モードの方向に位置するものを第１検出電極５３Ａとし、第二駆動モードの方向に位置するものを第２検出電極５３Ｂとすることで、ＷＡ動作時の回転角度が検出可能となる。
【0039】
なお、共振器２は、ＷＡ動作時におけるｚ軸共振モードについてはｎ＝２に限定されるものではなく、例えば図４Ｅに示すように、上面視にて、リム２１１の振幅における腹と節がｎ＝３となる共振モードであってもよいし、より高次の共振モードであってもよい。ｎ＝３の共振モードの場合、例えば図４Ｆに示すように、破線の矢印で示す振動方向の第二駆動モードは、実線の矢印で示す振動方向の第一駆動モードの方向に対して３０°傾いた方向に生じる。
【0040】
慣性センサ１は、ＷＡ動作時において、アクチュエータ６を駆動させて共振器２をｚ軸励振モードとし、第一駆動モードと第二駆動モードを生じさせる。このとき、慣性センサ１に回転が加わらない状態であれば、第一駆動モードおよび第二駆動モードの振動方向は、例えば図４Ｃに両矢印で示すように、直線振動のままその振動方向が変化しない。一方、共振器２がｚ軸励振モードの慣性センサ１に回転が加わると、共振器２の振動方向が回転する。このとき、慣性センサ１では、共振器２と検出電極５３Ａ、５３Ｂとの間の静電容量の変化に応じた検出信号から、共振器２の振動振幅、直交誤差、振動方向および位相差φを演算することが可能となっている。そして、慣性センサ１は、例えば、次に説明する制御回路１０により検知された位相差φに基づき、ｚ軸励振モードの共振周波数の維持制御がなされる。
【0041】
〔ＷＡ動作の制御回路〕
次に、慣性センサ１におけるＷＡ動作モードの処理に用いられる制御回路１０の一例について、図５を参照して説明する。
次に、慣性センサ１におけるＷＡ動作モードの処理に用いられる制御回路１０の一例について、図５を参照して説明する。
【0042】
制御回路１０は、例えば図５に示すように、ＷＡ動作モードにおける各種演算を実行するＷＡ演算部１１と、共振器２のｚ軸共振モードを維持するためのＰＬＬ１２と、アクチュエータ６に駆動信号を入力する駆動回路１５２と、を備える。なお、ＰＬＬとは、Phase Locked Loopの略称であり、位相同期ループとも称されうる。ＰＬＬ１２は、アクチュエータ６への入力信号と振幅の出力信号との位相差を一定に保つものである。
【0043】
制御回路１０は、例えば、ＰＬＬ１２からの信号に基づいて発振周波数の制御を実行する発振器１５３と、ＷＡ演算部１１からの信号の補正を行うＰＩＤ１３１、１３２と、発振器１５３やＰＩＤ１３１、１３２からの信号を変調する変調部１４とをさらに備える。ＰＩＤとは、Proportional Integral Differentialの略称である。ＰＩＤ１３１は、共振器２の振動振幅を一定にするための補正を行い、補正後の信号を変調部１４に入力する。ＰＩＤ１３２は、共振器２のｚ軸共振モードにおける直交誤差をゼロにするための補正を行い、補正後の信号を変調部１４に入力する。制御回路１０は、例えば、変調部１４からの出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ１５１をさらに備え、駆動回路１５２がＤＡＣ１５１から入力されるアナログ信号に基づいて、アクチュエータ６に駆動信号を入力する。ＤＡＣとは、Digital to Analog Converterの略称である。
【0044】
制御回路１０は、例えば、共振器２と複数の第１電極部５３のうち一部の検出電極との静電容量を検出する検出回路１６１、１６２と、検出回路１６１、１６２からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ１７１、１７２とをさらに備える。制御回路１０は、例えば、ＡＤＣ１７１、１７２からのデジタル信号や発振器１５３からの入力信号を復調する復調部１８１、１８２をさらに備え、共振器２からの検出信号が復調部１８１、１８２を介してＷＡ演算部１１に入力される。ＡＤＣとは、Analog to Digital Converterの略称である。
【0045】
ＷＡ演算部１１は、例えば、エネルギー演算部１１１と、クアドラチャ演算部１１２と、角度演算部１１３と、位相演算部１１４とを備える。エネルギー演算部１１１は、共振器２の振動振幅を演算する。クアドラチャ演算部１１２は、共振器２のｚ軸共振モードにおける直交誤差をゼロにするための演算を行う。角度演算部１１３は、ＷＡ動作時において慣性センサ１に印加された回転の角度θを演算する。位相演算部１１４は、アクチュエータ６に入力する信号の位相および共振器２の振動振幅の位相を演算する。ＷＡ演算部１１は、例えば、エネルギー演算部１１１の演算結果に応じた信号をＰＩＤ１３１に、クアドラチャ演算部１１２の演算結果に応じた信号をＰＩＤ１３２に、位相演算部１１４の演算結果に応じた信号をＰＬＬ１２に、それぞれ出力する。
【0046】
共振器２の振動における振幅量をＥとし、直交誤差をＱとして、振幅量Ｅ、直交誤差Ｑ、回転角度θ、位相差φは、例えば、それぞれ以下の数式１～４により算出される。
【0047】
【数1】
【0048】
【数2】
【0049】
【数3】
【0050】
【数4】
【0051】
以上が、慣性センサ１の制御回路１０の基本的な構成である。なお、制御回路１０は、図５に示す例に限定されるものではなく、可能な範囲内で適宜変更されてもよい。例えば、上記では、ＰＬＬ１２は、制御回路１０のうちデジタル回路ブロックで構成されていたが、共振器２に接続されるアナログ回路ブロックで構成されていてもよい。また、共振器２が第一駆動モードもしくは第二駆動モードで振動する振動モードに励起できる構成となっていれば、慣性センサ１が原理上動作するため、アクチュエータ６は、必ずしも共振器２の固有振動数で振動させられなくてもよい。
【0052】
次に、比較例の慣性センサ１００およびその制御回路１１０について、図６、７を参照して説明するが、ここでは、慣性センサ１およびその制御回路１０との相違点について主に説明する。
【0053】
比較例の慣性センサ１００は、例えば図６に示すように、アクチュエータ６を有さず、複数の第１電極部５３の一部を駆動電極として用い、駆動電極から共振器２に静電気力を印加することで平面共振モードにする。つまり、比較例の慣性センサ１００は、動作時において、ｘｙ平面方向、すなわち水平方向から外力を共振器２に印加し、共振器２を平面共振モードにする。しかしながら、比較例の慣性センサ１００は、外部から回転が印加された場合、当該回転に起因する外力、および駆動電極とされた一部の第１電極部５３からの静電気力の水平平面に沿った２つの力が共振器２に印加される。駆動電極による静電気力は、回転による外力と同じ水平方向に沿ったものであるため、共振器２の振動方向の回転にも影響を及ぼしてしまう。このため、比較例の慣性センサ１００は、外部から回転が加わった場合、平面共振モードを維持するためには、回転による変位を加味した調整が必要となる。
【0054】
制御回路１１０は、ＷＡ動作モードに用いられるものであり、例えば図７に示すように、ＰＩＤ１３１、１３２からの信号と、角度演算部１１３による回転角度θの演算結果に応じた信号とが入力される角度変換演算部１９をさらに有する。角度変換演算部１９は、共振器２の振幅量を一定にする制御および直交誤差をゼロにする制御における共振器２の振動定在波の角度に、角度演算部１１３で演算された回転角度θをフィードバックするために用いられる。角度変換演算部１９は、変調部１４１、１４２に信号を入力する。制御回路１１０は、ｘｙ平面方向において二以上の異なる方向から共振器２に駆動電極から静電気力を印加するため、変調部１４１、ＤＡＣ１５１、駆動回路１５２に加えて、変調部１４２、ＤＡＣ１５４、駆動回路１５５をさらに有する。
【0055】
比較例の慣性センサ１００は、上記したように回転角度θのフィードバックが必要であり、振動定在波の向きを求める際の誤差、計算の時間遅延、第一駆動軸および第二駆動軸の駆動ゲイン差によるドリフト、などの影響で回転角度の検知精度が低下してしまう。第一駆動軸および第二駆動軸とは、それぞれ、共振器２の第一駆動モードに対応する駆動電極および第二駆動モードに対応する駆動電極である。
【0056】
これに対して、慣性センサ１は、第１電極部５３に代わって、アクチュエータ６を用いたｚ軸励振により共振器２をｚ軸励振モードとする構成となっている。つまり、慣性センサ１は、外部から水平方向に沿った回転の力が印加され、共振器２の振動方向が回転しても、ｚ方向に振動するアクチュエータ６が振動の回転方向に影響を及ぼすことが抑制される。また、共振器２の駆動においては、アクチュエータ６のz軸励振による制御力が共振器２の現在の振動方向へ直接入力されるため、ＷＡ動作時における回転角度のフィードバックが不要となる。このため、慣性センサ１は、振動定在波の向きを求める際の誤差、計算の時間遅延、第一駆動軸および第二駆動軸の駆動ゲイン差によるドリフト、などの影響が低減され、回転角度の検出精度の向上が期待される。
【0057】
本実施形態によれば、ホールアングルモードでの動作時における角度検知の精度低下を抑制可能な慣性センサ１となる。
【0058】
（第２実施形態）
第２実施形態の慣性センサ１について、図８を参照して説明する。
第２実施形態の慣性センサ１について、図８を参照して説明する。
【0059】
本実施形態の慣性センサ１は、例えば図８に示すように、アクチュエータ６の配置が変更されている点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【0060】
アクチュエータ６は、本実施形態では、例えば図８に示すように、実装基板３のうち共振器２の接続部２２の直下に位置する部位に配置されている。アクチュエータ６は、例えば、実装基板３の形成工程とは別の公知の半導体プロセスによって実装基板３上に直接形成されるか、あるいは実装基板３とは別体として別途形成され、実装基板３に配置される。アクチュエータ６は、本実施形態では、例えば実装基板３に形成される図示しない配線に接続されており、外部の駆動回路からの駆動電圧が印加されることでｚ方向に振動し、共振器２のｚ軸励振を行う。アクチュエータ６は、例えば、実装基板３のうち内枠部５１に囲まれる領域内に配置されるとともに、共振器２の接続部２２が接合部材５２により接続される。
【0061】
本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる慣性センサ１となる。
【0062】
（第３実施形態）
第３実施形態の慣性センサ１について、図９を参照して説明する。
第３実施形態の慣性センサ１について、図９を参照して説明する。
【0063】
本実施形態の慣性センサ１は、例えば図９に示すように、アクチュエータ６が実装基板３の一部として構成されている点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【0064】
アクチュエータ６は、本実施形態では、実装基板３と一体で形成されたＭＥＭＳアクチュエータとなっている。ＭＥＭＳとは、Micro Electro Mechanical Systemsの略称である。アクチュエータ６は、本実施形態では、例えば、上部基板５に公知の半導体プロセスにより形成され、実装基板３に形成される図示しない配線等により外部の電源に接続されており、ｚ方向に振動する。下部基板４は、本実施形態では、例えば図９に示すように、アクチュエータ６の直下に位置する領域に、実装基板３の外部とアクチュエータ６の直下領域とを連通する貫通孔４３が形成されている。アクチュエータ６は、例えば、内枠部５１に囲まれた領域において、内枠部５１と一体で形成されたダイヤフラム型の平行平板デバイスとされ、下部基板４に直接接触しない中空状態となっている。アクチュエータ６は、本実施形態では、共振器２が接合部材５２により接合されており、ｚ方向に振動してｚ軸励振を行う。
【0065】
本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる慣性センサ１となる。
【0066】
（第４実施形態）
第４実施形態の慣性センサ１について、図１０を参照して説明する。
第４実施形態の慣性センサ１について、図１０を参照して説明する。
【0067】
本実施形態の慣性センサ１は、例えば図１０に示すように、アクチュエータ６が実装基板３上に形成され、配置が変更されている点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【0068】
アクチュエータ６は、本実施形態では、例えば図１０に示すように、実装基板３のうち第２電極部５４よりも外側に形成されており、実装基板３と一体になっている。アクチュエータ６は、本実施形態では、例えば、主にシリコンで構成された公知の静電型のシリコンアクチュエータとされ、公知の半導体プロセスで形成される。アクチュエータ６は、例えば、上面視にて、共振器２を中心とする環状などの１つの対称な構造、あるいは複数形成され、共振器２を中心とする対称な配置とされる。
【0069】
本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる慣性センサ１となる。
【0070】
（第５実施形態）
第５実施形態の慣性センサ１について、図１１を参照して説明する。
第５実施形態の慣性センサ１について、図１１を参照して説明する。
【0071】
本実施形態の慣性センサ１は、例えば図１１を示すように、アクチュエータ６が共振器２および実装基板３とは接しない位置であって、パッケージの一部に取り付けられている点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【0072】
アクチュエータ６は、本実施形態では、例えば図１１に示すように、蓋材８のうち筐体７の開口部と向き合う内側面に配置されている。アクチュエータ６は、例えば、図示しない接着層により蓋材８の内側面に貼り付けられるとともに、図示しない配線などが接続されており、外部の駆動回路からの駆動電圧が印加可能となっている。アクチュエータ６は、本実施形態では、例えば、蓋材８の内側面においてｚ方向に沿って振動し、パッケージ全体、ひいては共振器２のｚ軸励振を行う。あるいは、アクチュエータ６は、共振器２にｚ方向に沿った静電気力を印加するための駆動電極として機能し、共振器２のｚ軸励振を行う構成であってもよい。
【0073】
本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる慣性センサ１となる。
【0074】
（第６実施形態）
第６実施形態の慣性センサ１について、図１２を参照して説明する。
第６実施形態の慣性センサ１について、図１２を参照して説明する。
【0075】
本実施形態の慣性センサ１は、例えば図１２に示すように、アクチュエータ６がパッケージの外側面に取り付けられている点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【0076】
アクチュエータ６は、本実施形態では、例えば図１２に示すように、パッケージのうち底面に相当する外表面に配置されている。アクチュエータ６は、例えば、筐体７の底面のうち実装基板３が搭載される面とは反対面に、図示しない接着層により貼り付けられている。アクチュエータ６は、本実施形態では、例えば、図示しない配線などが接続されており、外部の駆動回路からの駆動電圧が印加されることでｚ方向に沿って振動し、パッケージ全体、ひいては共振器２のｚ軸励振を行う。なお、アクチュエータ６は、筐体７の底面と同じ平面サイズに限定されるものではなく、当該底面よりも小さい平面サイズとされ、当該底面の一部に貼り付けられていてもよく、その寸法や配置などについては適宜変更されうる。
【0077】
本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる慣性センサ１となる。
【0078】
（第７実施形態）
第７実施形態の慣性センサ１について、図１３を参照して説明する。
第７実施形態の慣性センサ１について、図１３を参照して説明する。
【0079】
本実施形態の慣性センサ１は、例えば図１３に示すように、アクチュエータ６がパッケージの外側面に取り付けられている点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【0080】
アクチュエータ６は、本実施形態では、例えば図１３に示すように、パッケージのうち側面に相当する外表面に配置されている。アクチュエータ６は、例えば、筐体７および蓋材８のうちｚ方向に沿った面に、これらの面を跨ぐように図示しない接着層により貼り付けられている。アクチュエータ６は、本実施形態では、例えば、図示しないワイヤなどが接続されており、外部の駆動回路からの駆動電圧が印加されることでｚ方向に沿って振動する構成となっている。アクチュエータ６は、パッケージ側面においてｚ方向に振動することでパッケージ全体、ひいては共振器２のｚ軸励振を行う。
【0081】
なお、アクチュエータ６は、共振器２のｚ軸励振が可能であればよく、筐体７および蓋材８からなるパッケージの側面と同じ平面サイズでなくてもよく、当該側面よりも小さい平面サイズであってもよく、その寸法や配置などについては適宜変更されうる。
【0082】
本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる慣性センサ１となる。
【0083】
（第８実施形態）
第８実施形態の慣性センサ１について、図１４を参照して説明する。
第８実施形態の慣性センサ１について、図１４を参照して説明する。
【0084】
本実施形態の慣性センサ１は、例えば図１４に示すように、アクチュエータ６がパッケージの外側面に取り付けられている点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【0085】
アクチュエータ６は、本実施形態では、例えば図１４に示すように、パッケージのうち蓋材８の外表面に配置されている。アクチュエータ６は、蓋材８の外表面に図示しない接着層などにより接着されており、ｚ方向に振動することでパッケージ全体、ひいては共振器２のｚ軸励振を行う。アクチュエータ６は、本実施形態では、例えば、図示しないワイヤなどが接続されており、外部の駆動回路からの駆動電圧が印加される。なお、アクチュエータ６は、共振器２のｚ軸励振が可能であればよく、蓋材８と同じ平面サイズでなくてもよく、上記第５実施形態と同様に、蓋材８よりも小さい平面サイズであってもよく、その寸法や配置などについては適宜変更されうる。
【0086】
本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる慣性センサ１となる。
【0087】
【0088】
図１６、図１７では、図４Ｄと同様に、共振器２のうち複数の第１電極部５３と向き合う外郭部分の第一駆動モードにおける軌道を一点鎖線で示し、当該外郭部分の第二駆動モードにおける軌道を二点鎖線で示している。また、図１６、図１７では、図４Ｄと同様に、共振器２の第一駆動モードに対応する方向を実線の矢印で示し、共振器２の第二駆動モードに対応する方向を破線の矢印で示している。さらに、図１６、図１７では、分かり易くするため、断面を示すものではないが、複数の第１電極部５３のうち後述する検出電極５３Ａ、５３Ｂにハッチングを施すとともに、図１７では同様の理由により共振器２にハッチングを施している。
【0089】
本実施形態の慣性センサ１は、例えば図１５に示すように、共振器２が二次元対称構造である点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【0090】
共振器２は、本実施形態では、例えば図１５や図１６に示すように、円盤形状の板状とされ、その中心部分が実装基板３に接続されている。共振器２は、実装基板３に接続されている部分を軸とする径方向外側の部分が溝４１の上に位置しており、接続部分以外が中空状態となっている。実装基板３は、本実施形態では、溝４１の上記した径方向における幅が、上記各実施形態に比べて大きくなっている。共振器２は、中空状態の部位がアクチュエータ６のｚ軸励振により振動し、図１６に示す第一駆動モードもしくは第二駆動モードの振動状態となる。複数の第１電極部５３のうち共振器２の第一駆動モードの振動方向上に位置するものが第１検出電極５３Ａ、第二駆動モードの振動方向上に位置するものが第２検出電極５３Ｂとされる。
【0091】
なお、共振器２は、例えば図１７に示すように、上面視にて、環状の二次元対称構造であってもよい。この場合、共振器２は、例えば、環状部分に接続され、環状部分よりも細い図示しない支持部を有し、支持部が環状部分の外側または内側に中空状態で延設され、支持部の端部が実装基板３に接続固定された構成とされる。共振器２は、環状部分が実装基板３とは距離を隔てた中空状態となっており、図１７に一点鎖線および二点鎖線で示すように、アクチュエータ６のｚ軸励振によりｚ軸共振モードとなる。このとき、複数の第１電極部５３のうち共振器２の環状部分の第一駆動モードの振動方向上に位置するものが第１検出電極５３Ａ、第二駆動モードの振動方向上に位置するものが第２検出電極５３Ｂとされる。また、アクチュエータ６は、図１５に示す例では、上記第１実施形態と同じ配置とされているが、これに限定されるものではなく、上記第２ないし第８実施形態のいずれか１つの同じ配置あるいは構成とされてもよい。
【0092】
本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる慣性センサ１となる。
【0093】
（他の実施形態）
（１）本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらの一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
（１）本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらの一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【0094】
（２）本開示に記載の制御部（例えば制御回路１０）及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【0095】
（３）なお、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【0096】
（本開示の観点）
上記した本開示については、例えば以下に示す観点として把握することができる。
［第１の観点］
慣性センサであって、
第一駆動モードと第二駆動モードとを有する共振器（２）と、
互いに距離を隔てて配置され、前記共振器を囲む複数の電極部（５３）を有する実装基板（３）と、
前記実装基板のなす平面に対して直交する方向をｚ方向として、前記ｚ方向に振動するアクチュエータ（６）とを備え、
前記アクチュエータは、前記共振器を前記ｚ方向に振動させることで共振モードを生じさせる、慣性センサ。
［第２の観点］
前記アクチュエータは、前記第一駆動モードもしくは前記第二駆動モードを励起する共振周波数で前記共振器を振動させる、第１の観点に記載の慣性センサ。
［第３の観点］
前記アクチュエータは、前記実装基板のうち前記共振器と向き合う面とは反対面に配置されている、第１または第２の観点に記載の慣性センサ。
［第４の観点］
前記アクチュエータは、前記共振器と前記実装基板との間に配置されている、第１または第２の観点に記載の慣性センサ。
［第５の観点］
前記アクチュエータは、前記実装基板の一部として構成されている、第１または第２の観点に記載の慣性センサ。
［第６の観点］
前記共振器および前記実装基板が収納される筐体（７）と、
前記筐体の開口部を塞ぐ蓋材（８）と、をさらに備え、
前記アクチュエータは、前記筐体および前記蓋材で構成されるパッケージの一部に接触する位置に配置されている、第１または第２の観点に記載の慣性センサ。
［第７の観点］
前記共振器は、円形状または環状とされた二次元対称構造である、第１ないし第６の観点のいずれか１つに記載の慣性センサ。
［第８の観点］
前記共振器は、半球形状の三次元曲面を有する曲面部（２１）と、前記曲面部から前記半球形状の中心に向かって延設された接続部（２２）とを有する三次元対称構造である、第１ないし第６の観点のいずれか１つに記載の慣性センサ。
上記した本開示については、例えば以下に示す観点として把握することができる。
［第１の観点］
慣性センサであって、
第一駆動モードと第二駆動モードとを有する共振器（２）と、
互いに距離を隔てて配置され、前記共振器を囲む複数の電極部（５３）を有する実装基板（３）と、
前記実装基板のなす平面に対して直交する方向をｚ方向として、前記ｚ方向に振動するアクチュエータ（６）とを備え、
前記アクチュエータは、前記共振器を前記ｚ方向に振動させることで共振モードを生じさせる、慣性センサ。
［第２の観点］
前記アクチュエータは、前記第一駆動モードもしくは前記第二駆動モードを励起する共振周波数で前記共振器を振動させる、第１の観点に記載の慣性センサ。
［第３の観点］
前記アクチュエータは、前記実装基板のうち前記共振器と向き合う面とは反対面に配置されている、第１または第２の観点に記載の慣性センサ。
［第４の観点］
前記アクチュエータは、前記共振器と前記実装基板との間に配置されている、第１または第２の観点に記載の慣性センサ。
［第５の観点］
前記アクチュエータは、前記実装基板の一部として構成されている、第１または第２の観点に記載の慣性センサ。
［第６の観点］
前記共振器および前記実装基板が収納される筐体（７）と、
前記筐体の開口部を塞ぐ蓋材（８）と、をさらに備え、
前記アクチュエータは、前記筐体および前記蓋材で構成されるパッケージの一部に接触する位置に配置されている、第１または第２の観点に記載の慣性センサ。
［第７の観点］
前記共振器は、円形状または環状とされた二次元対称構造である、第１ないし第６の観点のいずれか１つに記載の慣性センサ。
［第８の観点］
前記共振器は、半球形状の三次元曲面を有する曲面部（２１）と、前記曲面部から前記半球形状の中心に向かって延設された接続部（２２）とを有する三次元対称構造である、第１ないし第６の観点のいずれか１つに記載の慣性センサ。
【符号の説明】
【0097】
２ 共振器
２１ 曲面部
２２ 接続部
３ 実装基板
５３ 第１電極部
６ アクチュエータ
７ 筐体
８ 蓋材
２１ 曲面部
２２ 接続部
３ 実装基板
５３ 第１電極部
６ アクチュエータ
７ 筐体
８ 蓋材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】