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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-05
(45)【発行日】2023-12-13
(54)【発明の名称】センサ及び電子装置
(51)【国際特許分類】
   G01P 15/08 20060101AFI20231206BHJP
   G01P 15/125 20060101ALI20231206BHJP
【FI】
G01P15/08 101A
G01P15/125 Z
【請求項の数】 8
(21)【出願番号】P 2020184891
(22)【出願日】2020-11-05
(65)【公開番号】P2022074658
(43)【公開日】2022-05-18
【審査請求日】2022-10-24
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(74)【代理人】
【識別番号】110004026
【氏名又は名称】弁理士法人iX
(72)【発明者】
【氏名】増西 桂
(72)【発明者】
【氏名】冨澤 泰
(72)【発明者】
【氏名】小川 悦治
(72)【発明者】
【氏名】丸藤 竜之介
(72)【発明者】
【氏名】加治 志織
(72)【発明者】
【氏名】平賀 広貴
(72)【発明者】
【氏名】宮崎 史登
【審査官】岡田 卓弥
(56)【参考文献】
【文献】特開2020-85721(JP,A)
【文献】特開2020-16599(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2020/0025792(US,A1)
【文献】特開2019-158476(JP,A)
【文献】特開2009-80069(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01P15/00-21/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1検出素子と、
処理部と、
を備え、
前記第1検出素子は、
基体と、
前記基体に固定された第1支持部と、
前記第1支持部に支持され前記基体から離れた第1可動部であって、前記第1可動部は、
前記第1支持部に支持された第1可動基部と、
前記第1可動基部と接続された第2可動基部と、
第1梁を含む第1可動梁と、
第2梁を含む第2可動梁と、
を含み、前記第1梁は、第1端部及び第1他端部を含み、前記第1端部は前記第1可動基部と接続され、前記第1他端部は前記第2可動基部と接続され、前記第2梁は、第2端部及び第2他端部を含み、前記第2端部は前記第1可動基部と接続され、前記第2他端部は前記第2可動基部と接続された前記第1可動部と、
前記第1可動梁と対向する第1対向導電部と、
前記第2可動梁と対向する第2対向導電部と、
を含み、
前記処理部は、前記第1対向導電部から得られる第1信号、及び、前記第2対向導電部から得られる第2信号に基づいて、前記第1検出素子に加わる加速度、及び、前記第1検出素子の温度に関する情報を出力する第1動作を実施可能であり、
前記第1可動部は、接続基部をさらに含み、
前記接続基部は、前記第1可動基部と第2可動基部との間に設けられ、前記第1可動基部及び第2可動基部を互いに接続する、センサ。
【請求項2】
前記第1動作は、前記第1信号から得られる、前記第1可動梁の第1共振周波数と、前記第2信号から得られる前記第2可動梁の第2共振周波数と、の差及び和に基づいて、前記情報を導出することを含む、請求項1記載のセンサ。
【請求項3】
前記第1動作は、前記加速度及び前記温度、前記第1共振周波数及び前記第2共振周波数と、の関係に関するデータを記憶した記憶部から、前記データを取得し、
前記データに基づいて、前記情報を導出することを含む、請求項2記載のセンサ。
【請求項4】
第1検出素子と、
処理部と、
を備え、
前記第1検出素子は、
基体と、
前記基体に固定された第1支持部と、
前記第1支持部に支持され前記基体から離れた第1可動部であって、前記第1可動部は、
前記第1支持部に支持された第1可動基部と、
前記第1可動基部と接続された第2可動基部と、
第1梁を含む第1可動梁と、
第2梁を含む第2可動梁と、
を含み、前記第1梁は、第1端部及び第1他端部を含み、前記第1端部は前記第1可動基部と接続され、前記第1他端部は前記第2可動基部と接続され、前記第2梁は、第2端部及び第2他端部を含み、前記第2端部は前記第1可動基部と接続され、前記第2他端部は前記第2可動基部と接続された前記第1可動部と、
前記第1可動梁と対向する第1対向導電部と、
前記第2可動梁と対向する第2対向導電部と、
を含み、
前記処理部は、前記第1対向導電部から得られる第1信号に基づく前記第1可動梁の第1共振周波数と、前記第2対向導電部から得られる第2信号に基づく前記第2可動梁の第2共振周波数と、前記第1共振周波数及び前記第2共振周波数と、複数の加速度及び複数の温度と、の関係に関するデータと、に基づいて、温度を補正した加速度に関する情報を出力する第1動作を実施可能であり、
前記第1可動部は、接続基部をさらに含み、
前記接続基部は、前記第1可動基部と第2可動基部との間に設けられ、前記第1可動基部及び第2可動基部を互いに接続する、センサ。
【請求項5】
前記基体から前記第1可動部への第1方向は、前記第1端部から前記第1他端部への第2方向と交差し、
前記第2端部から前記第2他端部への方向は、前記第2方向に沿う、請求項1~4のいずれか1つに記載のセンサ。
【請求項6】
前記第1検出素子は、第1~第4駆動導電部を含み、
前記第1駆動導電部は、前記第1可動梁と対向し、
前記第2駆動導電部は、前記第2可動梁と対向し、
前記第3駆動導電部は、前記第1可動梁と対向し、
前記第4駆動導電部は、前記第2可動梁と対向し、
前記第1動作は、前記第1駆動導電部に交流成分を含む第1電圧を印加して、前記第1可動梁を振動させ、前記第2駆動導電部に交流成分を含む第2電圧を印加して、前記第2可動梁を振動させ、前記第3駆動導電部及び前記第4駆動導電部の少なくともいずれかに直流電圧を印加することを含む、請求項1~5のいずれか1つに記載のセンサ。
【請求項7】
前記基体に固定された第2支持部と、
前記第2支持部に支持され前記基体から離れた第2可動部と、
を含む第2検出素子をさらに備え、
前記第2可動部の動きに応じた信号により角度を検出可能である、請求項1~6のいずれか1つに記載のセンサ。
【請求項8】
請求項1~7のいずれか1つに記載のセンサと、
前記センサから得られる信号に基づいて回路を制御可能な回路処理部と、
を備えた電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、センサ及び電子装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、MEMS構造を利用したセンサがある。センサにおいて、検出精度の向上が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平4-115165号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
実施形態は、検出精度を向上できるセンサ及び電子装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態によれば、センサは、第1検出素子と、処理部と、を含む。前記第1検出素子は、基体と、前記基体に固定された第1支持部と、第1可動部と、第1対向導電部と、第2対向導電部と、を含む。前記第1可動部は、前記第1支持部に支持され前記基体から離れる。前記第1可動部は、前記第1支持部に支持された第1可動基部と、前記第1可動基部と接続された第2可動基部と、第1梁を含む第1可動梁と、第2梁を含む第2可動梁と、を含む。前記第1梁は、第1端部及び第1他端部を含み、前記第1端部は前記第1可動基部と接続され、前記第1他端部は前記第2可動基部と接続される。前記第2梁は、第2端部及び第2他端部を含み、前記第2端部は前記第1可動基部と接続され、前記第2他端部は前記第2可動基部と接続される。前記第1対向導電部は、前記第1可動梁と対向する。前記第2対向導電部は、前記第2可動梁と対向する。前記処理部は、前記第1対向導電部から得られる第1信号、及び、前記第2対向導電部から得られる第2信号に基づいて、前記第1検出素子に加わる加速度、及び、前記第1検出素子の温度に関する情報を出力する第1動作を実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【0006】
図1図1(a)及び図1(b)は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図2図2は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図3図3(a)~図3(c)は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図4図4は、第1実施形態に係るセンサにおける動作を例示するフローチャート図である。
図5図5は、第1実施形態に係るセンサにおける動作を例示するフローチャート図である。
図6図6は、第1実施形態に係るセンサにおける動作を例示するフローチャート図である。
図7図7は、第1実施形態に係るセンサにおける動作を例示するフローチャート図である。
図8図8は、第1実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的平面図である。
図9図9は、第1実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的平面図である。
図10図10は、第1実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的平面図である。
図11図11は、第1実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的平面図である。
図12図12は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図13図13は、第3実施形態に係る電子装置を例示する模式図である。
図14図14(a)~図14(h)は、電子装置の応用を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【0008】
(第1実施形態)
図1(a)、図1(b)、図2図3(a)~図3(c)は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図1(a)は、平面図である。図1(b)は、図1(a)のX1-X2線断面図である。図2は、図1(a)の一部を拡大した平面図である。図3(a)は、図2のA1-A2線断面図である。図3(b)は、図2のB1-B2線断面図である。図3(c)は、図2のC1-C2線断面図である。
【0009】
図2に示すように、実施形態に係るセンサ110は、第1検出素子10Uと、処理部70と、を含む。
【0010】
図1(a)及び図1(b)に示すように、第1検出素子10Uは、基体50Sと、第1支持部50Aと、第1可動部10と、第1対向導電部51と、第2対向導電部52と、を含む。第1支持部50Aは、基体50Sに固定される。
【0011】
図1(b)に示すように、第1可動部10は、第1支持部50Aに支持される。第1可動部10は、基体50Sから離れる。例えば、基体50Sと第1可動部10との間には、間隙10Zが設けられている。例えば、基体50Sは、第1面50Sfを含む。第1面50Sfと第1可動部10との間に、間隙10Zがある。
【0012】
基体50Sから第1可動部10への第1方向をZ軸方向とする。Z軸方向は、第1面50Sfに対して実質的に垂直である。Z軸方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向及びX軸方向に対して垂直な方向をY軸方向とする。
【0013】
第1可動部10は、第1可動基部10Aと、第2可動基部10Bと、第1可動梁11Mと、第2可動梁12Mと、を含む。第1可動基部10Aは、第1支持部50Aに支持される。第2可動基部10Bは、第1可動基部10Aと接続される。後述するように、この例では、第2可動基部10Bは、接続基部10Pにより第1可動基部10Aと接続される。
【0014】
図1(a)及び図2に示すように、第1可動梁11Mは、第1梁11を含む。第2可動梁12Mは、第2梁12を含む。第1梁11は、第1端部11e及び第1他端部11fを含む。第1端部11eは、第1可動基部10Aと接続される。第1他端部11fは、第2可動基部10Bと接続される。第2梁12は、第2端部12e及び第2他端部12fを含む。第2端部12eは、第1可動基部10Aと接続される。第2他端部12fは、第2可動基部10Bと接続される。
【0015】
第1対向導電部51は、第1可動梁11Mと対向する。第2対向導電部52は、第2可動梁12Mと対向する。
【0016】
図1(a)に示すように、周辺部59が設けられても良い。X-Y平面において、第1支持部50A、第1可動部10、第1対向導電部51及び第2対向導電部52の周りに周辺部が設けられる。
【0017】
第1可動部10は、導電性である。基体50Sは、例えば、シリコンなどを含む。基体50Sは、絶縁性でも良い。例えば、第1支持部50Aは、絶縁部材を含んでも良い。
【0018】
図1(a)及び図1(b)に示すように、電極10Eが設けられても良い。電極10Eは、第1可動部10と電気的に接続される。
【0019】
処理部70(図2参照)は、第1動作を実施可能である。第1動作において、処理部70は、第1対向導電部51から得られる第1信号sig1、及び、第2対向導電部52から得られる第2信号sig2に基づいて、第1検出素子10Uに加わる加速度、及び、第1検出素子10Uの温度に関する情報を出力する。後述するように、第1動作は、温度補償した加速度を出力することを含んでも良い。実施形態によれば、検出精度を向上できるセンサを提供できる。第1動作の例については、後述する。
【0020】
図3(c)に示すように、第1対向導電部51は、第1対向支持部51Aを介して、基体50Sに固定される。第2対向導電部52は、第2対向支持部52Aを介して、基体50Sに固定される。例えば、第1対向支持部51A及び第2対向支持部52Aは、絶縁部材を含んでも良い。第1対向導電部51及び第2対向導電部52は、基体50Sから電気的に絶縁される。
【0021】
第1信号sig1は、第1可動部10と第1対向導電部51との間に生じる第1電気信号に対応する。第2信号sig2は、第1可動部10と第2対向導電部52との間に生じる第2電気信号に対応する。
【0022】
基体50Sから第1可動部10への第1方向(Z軸方向、図1(b)参照)は、第1梁11の第1端部11eから第1他端部11fへの第2方向(図2参照)と交差する。第2方向は、例えば、X軸方向である。第2端部12eから第2他端部12fへの方向は、第2方向(例えばX軸方向)に沿う。
【0023】
図2に示すように、第1可動部10は、接続基部10Pを含む。接続基部10Pは、第1可動基部10Aと第2可動基部10Bとの間に設けられる。接続基部10Pは、第1可動基部10A及び第2可動基部10Bを互いに接続する。
【0024】
図2に示すように、第1可動基部10Aの第3方向に沿う長さを第1長さL1とする。第3方向は、第1方向及び第2方向を含む平面と交差する。第3方向は、例えば、Y軸方向である。第2可動基部10Bの第3方向に沿う長さを第2長さL2とする。接続基部10Pの第3方向に沿う長さを第3長さL3とする。第3長さL3は、第1長さL1よりも短く、第2長さL2よりも短い。接続基部10Pは、第3方向(例えばY軸方向)において、第1梁11と第2梁12との間にある。接続基部10Pは、第3方向において、第1可動梁11Mと第2可動梁12Mとの間にある。接続基部10Pは、例えば、ピポット部またはヒンジ部である。
【0025】
接続基部10Pが設けられることで、第2可動基部10Bは動き易くなる。例えば、第2可動基部10Bが加速度に応じて、Y軸方向を含む方向に沿って変位し易くなる。これにより、第1梁11及び第2梁12に応力が加わりやすくなる。例えば、第1梁11に圧縮応力及び引張応力の一方が加わる。例えば、第2梁12に圧縮応力及び引張応力の他方が加わる。
【0026】
例えば、応力に応じて、梁の共振周波数が変化する。応力の極性に応じて、梁の共振周波数の増減の方向が変化する。接続基部10Pが設けられることで、2つの梁における共振周波数の変化を大きくできる。より高精度の検出が可能になる。
【0027】
図1(a)に示すように、第1可動部10は、可動部材10Xをさらに含む。第2方向(例えばX軸方向)において、第2可動基部10Bは、接続基部10Pと可動部材10Xとの間にある。可動部材10Xは、第2可動基部10Bと接続される。可動部材10Xの第3方向(例えばY軸方向)に沿う長さを長さLXとする。長さLXは、第2可動基部10Bの第3方向に沿う長さ(第2長さL2)よりも長い。可動部材10Xは、加速度により変位する。可動部材10Xは、例えば、可動質量である。可動部材10Xが設けられることで、より高い感度が得られる。第2可動基部10Bが可動部材10Xと接続されることで、第2可動基部10Bは動き易くなる。
【0028】
図2に示すように、この例では、第1可動梁11Mは、第1可動導電部21と、第1接続領域11Cと、を含む。第1梁11は、第1端部11eと第1他端部11fとの間の第1中間領域11gを含む。第1接続領域11Cは、第1中間領域11gと第1可動導電部21とを接続する。第1可動導電部21の第2方向(例えばX軸方向)に沿う長さL21は、第1接続領域11Cの第2方向に沿う長さL11Cよりも長い。第1可動導電部21は、例えば、X軸方向に沿って延びる。
【0029】
図2に示すように、第2可動梁12Mは、第2可動導電部22と、第2接続領域12Cと、を含む。第2梁12は、第2端部12eと第2他端部12fとの間の第2中間領域12gを含む、第2接続領域12Cは、第2中間領域12gと第2可動導電部22とを接続する。第2可動導電部22の第2方向(例えばX軸方向)に沿う長さL22は、第2接続領域12Cの第2方向に沿う長さL12Cよりも長い。第2可動導電部22は、例えば、X軸方向に沿って延びる。
【0030】
第1可動導電部21が設けられることで、第1可動梁11Mと第1対向導電部51とが互いに対向する面積を大きくできる。例えば、第1梁11が振動して第1梁11がY軸方向に曲がったときにおいても、第1可動導電部21は、第1対向導電部51に対して平行の状態を維持しつつ、Y軸方向に沿って変位できる。例えば、高い容量感度が得易い。
【0031】
第2可動導電部22が設けられることで、第2可動梁12Mと第2対向導電部52とが互いに対向する面積を大きくできる。例えば、第2梁12が振動して第2梁12がY軸方向に曲がったときにおいても、第2可動導電部22は、第2対向導電部52に対して平行の状態を維持しつつ、Y軸方向に沿って変位できる。例えば、高い容量感度が得易い。
【0032】
図2に示すように、この例では、第1検出素子10Uは、第1駆動導電部61及び第2駆動導電部62を含む。第1駆動導電部61は、第1可動梁11Mと対向する。第2駆動導電部62は、第2可動梁12Mと対向する。処理部70は、第1駆動導電部61に電圧(第1電圧V1)を印加可能である。処理部70は、第2駆動導電部62に電圧(第2電圧V2)を印加可能である。これらの電圧は、例えば、駆動/調整電圧である。
【0033】
図2に示す例では、第1駆動導電部61に加えて、別の第1駆動導電部61Aが設けられる。別の第1駆動導電部61Aは、第1可動梁11Mと対向する。第2駆動導電部62に加えて、別の第2駆動導電部62Aが設けられる。別の第2駆動導電部62Aは、第2可動梁12Mと対向する。処理部70は、別の第1駆動導電部61に電圧(第1電圧V1)を印加可能である。処理部70は、別の第2駆動導電部62に電圧(第2電圧V2)を印加可能である。
【0034】
図2に示すように、処理部70は、配線70aにより、電極51Eを介して、第1対向導電部51と電気的に接続される。処理部70は、配線70bにより、電極52Eを介して、第2対向導電部52と電気的に接続される。処理部70は、配線70cにより、電極61Eを介して、第1駆動導電部61と電気的に接続される。処理部70は、配線70dにより、電極61AEを介して、別の第1駆動導電部61Aと電気的に接続される。処理部70は、配線70eにより、電極62Eを介して、第2駆動導電部62と電気的に接続される。処理部70は、配線70fにより、電極62AEを介して、別の第2駆動導電部62Aと電気的に接続される。処理部70は、第1可動部10と電気的に接続される。例えば、処理部70は、配線70g(図2参照)により、電極10E(図1(b)参照)を介して、第1可動部10と電気的に接続される。
【0035】
以下、実施形態に係るセンサ110における、動作の例について説明する。既に説明したように、処理部70は、第1動作の実施が可能である。第1動作は、第1可動梁11Mの第1共振周波数と、第2可動梁12Mの第2共振周波数と、の差及び和に基づいて、加速度及び温度に関する情報を導出することを含む。第1共振周波数は、第1信号sig1(図2参照)から得られる。第2共振周波数は、第2信号sig2から得られる。
【0036】
例えば信号をPLL(phase locked loop)回路により処理することで、共振周波数が得られる。例えば、PLL回路は、処理部70に含まれても良い。PLL回路は、処理部70とは別に設けられても良い。
【0037】
例えば、第1動作は、第1共振周波数及び第2共振周波数と、複数の加速度及び複数の温度と、の関係に関するデータに基づいて、加速度及び温度に関する情報を導出することを含んでもよい。このデータは、例えば、記憶部70M(図2参照)に記憶される。処理部70は、データを記憶する記憶部70Mから、データを取得する。例えば、第1動作は、取得されたデータに基づいて、加速度及び温度に関する情報を導出することを含んでも良い。実施形態に係るセンサ110は、記憶部70Mをさらに含んでも良い。
【0038】
例えば、第1検出素子10Uに加わる加速度、及び、第1検出素子10Uの温度は、第1共振周波数及び第2共振周波数の関数である。
【0039】
1つの例において、加速度G(f,f)、及び、温度T(f,f)は、以下の第1式及び第2式で表される。
G(f,f)=a+b+c …(1)
T(f,f)=a+b+c …(2)
「G」は、加速度である。「T」は温度である。「f」は、第1共振周波数である。「f」は、第2共振周波数である。「a」、「b」、「c」、「a」、「b」、及び、「c」は、係数である。記憶部70Mに記憶されるデータは、「a」、「b」、「c」、「a」、「b」、及び、「c」の少なくともいずれかの値を含む。記憶部70Mに記憶されるデータは、上記の式の情報(例えば、関数)を含む。これらのデータは、例えば、予め行われる測定により得られる。予め行われる測定において、加速度G及び温度Tが管理される。
【0040】
加速度G(f,f)、及び、温度T(f,f)は、以下の第3式及び第4式で表されても良い。
【0041】
G(f,f)=a11 +a 12 +b11 +b 12 +c11 …(3)
T(f,f)=a21 +a 22 +b21 +b 22 +c21 …(4)
第3式及び第4式において、「a11」、「a12」、「b11」、「b12」、「c11」、「a21」、「a22」、「b21」、「b22」、及び、「c21」は、係数である。
【0042】
第1共振周波数f及び第2共振周波数fの関数は、第1共振周波数f及び第2共振周波数fの3次以上の関数を含んでも良い。第1共振周波数f及び第2共振周波数fの関数は、第1共振周波数f及び第2共振周波数fの交互作用項を含んでも良い。
【0043】
第1共振周波数f、及び、第2共振周波数fから、加速度「G」及び温度「T」が算出(例えば推定)できる。係数の算出は、例えば、最小二乗法などにより行われても良い。例えば、上記の式などに基づいて、第1共振周波数fと第2共振周波数fとの差及び和に基づいて、加速度及び温度に関する情報が導出可能である。例えば、加速度「G」に関して、第1共振周波数f及び第2共振周波数fとは、互いに逆方向(逆極性)で変化する。例えば、温度「T」に関して、第1共振周波数f及び第2共振周波数fとは、互いに同方向(同極性)で変化する。
【0044】
図4は、第1実施形態に係るセンサにおける動作を例示するフローチャート図である。 図4に示す動作の少なくとも一部は、処理部70で行われる。
【0045】
図4に示すように、共振周波数(第1共振周波数f、及び、第2共振周波数f)、加速度G、及び、温度Tの関係に関するデータが取得される(ステップS105)。既に説明したように、このデータは、予め取得される。例えば、記憶部70Mに記憶されたデータを、処理部70が取得しても良い。
【0046】
図4に示すように、処理部70は、第1対向導電部51から得られる第1信号sig1、及び、第2対向導電部52から得られる第2信号sig2を取得する(ステップS110)。
【0047】
処理部70は、第1信号sig1に基づいて、第1可動梁11Mの第1共振周波数fを導出し、第2信号sig2に基づいて、第2可動梁12Mの第2共振周波数fを算出する(ステップS120)。既に説明したように、PLL回路などによる処理が行われる。
【0048】
処理部70は、第1共振周波数f、及び、第2共振周波数fに基づいて、加速度G及び温度Tを推定する(ステップS130)。例えば、上記の第1式及び第2式が用いられる。例えば、上記の第3式及び第4式が用いられても良い。
【0049】
処理部70は、推定した加速度G及び温度Tに関する情報を出力する(ステップS150)。
【0050】
このようにして、実施形態においては、加速度G及び温度Tを出力できる。実施形態においては、第1梁11及び第2梁12が設けられる。これらの梁において、加速度G及び温度Tに応じて共振周波数の変化が生じる。上記の第1共振周波数及び第2共振周波数と、加速度及び温度との関係式を利用することで、高い精度の検出が可能である。
【0051】
図5は、第1実施形態に係るセンサにおける動作を例示するフローチャート図である。 図5に示す動作の少なくとも一部は、処理部70で行われても良い。別の処理部により図5に示す動作が行われ、得られたデータが記憶部70Mなどに記憶されても良い。
【0052】
図5に示すように、加速度Gを設定する(ステップS205)。例えば、最初の動作では、加速度Gが0とされる。
【0053】
温度Tを設定する(ステップS206)。例えば、第1検出素子10Uの温度が、対象温度範囲内のいくつかの温度の1つに設定される。対象温度範囲は、例えば、センサの使用温度範囲である。対象温度範囲は、例えば、-20℃以上80℃以下である。
【0054】
第1対向導電部51から得られる第1信号sig1、及び、第2対向導電部52から得られる第2信号sig2を取得する(ステップS210)。
【0055】
第1信号sig1に基づいて、第1可動梁11Mの第1共振周波数fが算出され、第2信号sig2に基づいて、第2可動梁12Mの第2共振周波数fが算出される(ステップS220)。既に説明したように、PLL回路などによる処理が行われる。
【0056】
対象温度範囲内の測定が終了しているかどうかが判断される(ステップS240)。対象温度範囲内の測定が終了していない場合は、ステップS245に進む。ステップS245において、第1検出素子10Uの温度が変更され、ステップS210に戻る。
【0057】
対象温度範囲内の測定が終了している場合は、ステップS250に進む。ステップS250では、対象加速度範囲内の測定が終了したかどうかが判断される。対象加速度範囲内の測定が終了していない場合は、ステップS255に進む。ステップS255において加速度が変更される。その後、ステップS205に戻る。
【0058】
対象加速度範囲内の測定が終了した場合は、測定結果を記憶する(ステップS260)
例えば、-1G、0G、及び+1Gの3種類の加速度Gと、-20℃、+20℃及び+80℃の3種類の温度Tと、9種類の条件において、図5の動作が行われても良い。例えば、最小二乗法などにより、上記の第1共振周波数及び第2共振周波数と、加速度及び温度との関係式の係数が求められる。
【0059】
このような動作により、例えば、第1共振周波数fと、第2共振周波数fと、加速度Gと、温度Tの関係に関するデータが取得され、記憶される。取得され記憶されたデータを用いて、図4に関して説明した動作が実施される。
【0060】
図2に関して既に説明したように、この例では、第1検出素子10Uは、第1駆動導電部61及び第2駆動導電部62を含む。
【0061】
第1可動梁11Mの第1共振周波数fは、第1駆動導電部61に印加される第1電圧V1により、変化する。第1共振周波数fの変化は、例えば、静電バネによるソフトスプリング効果と、大変形での幾何学的非線形によるハードスプリング効果と、に基づく。第2可動梁12Mの第2共振周波数fは、第2駆動導電部62に印加される第2電圧V2により、変化する。第2共振周波数fの変化は、例えば、静電バネによるソフトスプリング効果と、大変形での幾何学的非線形によるハードスプリング効果と、に基づく。実施形態において、これらの電圧を印加したときの第1共振周波数fと第2共振周波数fとの差を制御して、加速度及び温度を検出しても良い。
【0062】
図2に示す例では、第1駆動導電部61に加えて、別の第1駆動導電部61Aが設けられる。第2駆動導電部62に加えて、別の第2駆動導電部62Aが設けられる。処理部70は、別の第1駆動導電部61Aに電圧(第1電圧V1)を印加可能である。処理部70は、別の第2駆動導電部62Aに電圧(第2電圧V2)を印加可能である。
【0063】
図6は、第1実施形態に係るセンサにおける動作を例示するフローチャート図である。 図6に示す動作の少なくとも一部は、処理部70で行われる。
図6に示すように、共振周波数(第1共振周波数f、及び、第2共振周波数f)、加速度G、及び、温度Tの関係に関するデータが取得される(ステップS105)。既に説明したように、このデータは、予め取得される。例えば、記憶部70Mに記憶されたデータを、処理部70が取得しても良い。
【0064】
図6に示すように、処理部70は、第1対向導電部51から得られる第1信号sig1、及び、第2対向導電部52から得られる第2信号sig2を取得する(ステップS110)。
【0065】
処理部70は、第1信号sig1に基づいて、第1可動梁11Mの第1共振周波数fを導出し、第2信号sig2に基づいて、第2可動梁12Mの第2共振周波数fを算出する(ステップS120)。既に説明したように、PLL回路などによる処理が行われる。
【0066】
処理部70は、第1共振周波数f、及び、第2共振周波数fに基づいて、加速度G及び温度Tを推定する(ステップS130)。例えば、上記の第1式及び第2式が用いられる。上記の第3式及び第4式が用いられも良い。
【0067】
処理部70は、最新のステップS130で行われた推定による温度の推定値と、前回のステップS130で行われた推定による温度の推定値 と、の差が基準値以下ではない場合、ステップS145の処理を行う。
【0068】
ステップS145では、処理部70は、最新の温度の推定値に応じた駆動/調整電圧(上記の第1電圧V1及び第2電圧V2)に変更する。この後、ステップS110に戻る。ステップS110~ステップS145が、最新の温度の推定値と前回の温度の推定値 との差が基準値以下になるまで繰り返される。
【0069】
ステップS140において、最新の温度の推定値と前回の温度の推定値 との差が基準値以下の場合、処理部70は、加速度G及び温度Tに関する情報を出力する(ステップS150)。
【0070】
このようにして、実施形態においては、加速度G及び温度Tを出力できる。実施形態においては、第1梁11及び第2梁12が設けられる。これらの梁において、加速度G及び温度Tに応じて共振周波数の変化が生じる。上記の第1共振周波数及び第2共振周波数と、加速度及び温度と、の関係式を利用することで、高い精度の検出が可能である。さらに、温度Tに応じた駆動/調整電圧を印加することで、例えば、温度Tの依存性を補正した加速度Gを出力可能である。
【0071】
上記のように、第1動作は、第1電圧V1及び第2電圧V2の少なくともいずれか(すなわち、駆動/調整電圧)を変化させて、第1共振周波数fと第2共振周波数fとの差の温度依存性を小さくすることを含んでも良い。例えば、第1共振周波数fと第2共振周波数fとの差の温度依存性が実質的に0になるような駆動/調整電圧が第1駆動導電部61(及び別の第1駆動導電部61A)、及び、第2駆動導電部62(及び別の第2駆動導電部62A)に印加されても良い。この状態における、駆動/調整電圧と、温度Tと、の関係に関するデータが予め取得されても良い。予め取得されたデータが、例えば記憶部70Mなどに記憶される。
【0072】
上記のように、第1動作において、処理部70は、最新の温度の推定値と前回の温度の推定値との差が基準値よりも小さくなったときの加速度G及び温度Tを、第1検出素子10Uに加わる加速度G及び第1検出素子10Uの温度Tとして、出力することが可能である。
【0073】
駆動/調整電圧(第1電圧V1及び第2電圧V2)は、交流成分と直流成分を含んでも良い。交流成分に基づいて、第1可動梁11M及び第2可動梁12Mが振動する。交流成分と直流成分とに基づいて、振動が調整される。振動の調整は、例えば、静電バネによるソフトスプリング効果と、大変形での幾何学的非線形によるハードスプリング効果と、に基づく。
【0074】
例えば、第1検出素子10Uが第1駆動導電部61及び第1駆動導電部62を含む場合において、第1動作は、第1駆動導電部61に交流成分を含む第1電圧V1を印加して、第1可動梁11Mを振動させ、第2駆動導電部62に交流成分を含む第2電圧V2を印加して、第2可動梁12Mを振動させることを含む。既に説明したように、第1駆動導電部61は、第1可動梁11Mと対向する。第2駆動導電部62は、第2可動梁12Mと対向する。第1電圧V1の直流成分は、第2電圧V2の直流成分とは異なっても良い。例えば、第1共振周波数fと第2共振周波数fとの差の温度依存性が実質的に0になるように、電圧が調整されても良い。
【0075】
後述するように、駆動用の電圧が印加される導電部と、調整用の電圧が印加される導電部と、が別に設けられても良い。
【0076】
以下、第1共振周波数fと、第2共振周波数fと、加速度Gと、温度Tと、の関係に関するデータの取得の例について説明する。
【0077】
図7は、第1実施形態に係るセンサにおける動作を例示するフローチャート図である。 図7に示す動作の少なくとも一部は、処理部70で行われても良い。別の処理部により図7に示す動作が行われ、得られたデータが記憶部70Mなどに記憶されても良い。
【0078】
図7に示すように、加速度Gを設定する(ステップS205)。例えば、最初の動作では、加速度Gが0とされる。
【0079】
温度Tを設定する(ステップS206)。例えば、第1検出素子10Uの温度が、対象温度範囲内のいくつかの温度の1つに設定される。対象温度範囲は、例えば、センサの使用温度範囲である。対象温度範囲は、例えば、-20℃以上80℃以下である。
【0080】
第1対向導電部51から得られる第1信号sig1、及び、第2対向導電部52から得られる第2信号sig2を取得する(ステップS210)。
【0081】
第1信号sig1に基づいて、第1可動梁11Mの第1共振周波数fが算出され、第2信号sig2に基づいて、第2可動梁12Mの第2共振周波数fが算出される(ステップS220)。既に説明したように、PLL回路などによる処理が行われる。
【0082】
第1共振周波数fと、第2共振周波数fと、の差の温度依存性が基準値以下となる駆動/調整電圧と、加速度及び温度と、の関係が測定される(ステップS230)。
【0083】
対象温度範囲内の測定が終了しているかどうかが判断される(ステップS240)。対象温度範囲内の測定が終了していない場合は、ステップS245に進む。ステップS245において、第1検出素子10Uの温度が変更され、ステップS210に戻る。
【0084】
対象温度範囲内の測定が終了している場合は、ステップS250に進む。ステップS250では、対象加速度範囲内の測定が終了したかどうかが判断される。対象加速度範囲内の測定が終了していない場合は、ステップS255に進む。ステップS255において加速度が変更される。その後、ステップS205に戻る。
【0085】
対象加速度範囲内の測定が終了した場合は、測定結果を記憶する(ステップS260)。
【0086】
例えば、-1G、0G、及び+1Gの3種類の加速度Gと、-20℃、+20℃及び+80℃の3種類の温度Tと、9種類の条件において、図7の動作が行われても良い。例えば、最小二乗法などにより、上記の係数が求められる。例えば、第1共振周波数fと、第2共振周波数fと、の差の温度依存性が基準値以下となる駆動/調整電圧と、加速度及び温度と、の関係が求められる。例えば、最小二乗法などにより、上記の第1共振周波数f及び第2共振周波数fと、加速度及び温度と、の関係式の係数が求められる。
【0087】
このような動作により、例えば、第1共振周波数fと、第2共振周波数fと、加速度Gと、温度Tと、駆動/調整電圧の関係に関するデータが取得され、記憶される。取得され記憶されたデータを用いて、図6に関して説明した動作が実施される。
【0088】
図8は、第1実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的平面図である。
図8に示すように、実施形態に係るセンサ111においては、第1検出素子10Uは、第1可動梁11M、第2可動梁12M、第1対向導電部51、第2対向導電部52、第1駆動導電部61(及び別の第1駆動導電部61A)、及び、第2駆動導電部62(及び別の第2駆動導電部62A)に加えて、第3駆動導電部63、及び、第4駆動導電部64を含む。この例では、別の第3駆動導電部63、及び、別の第4駆動導電部64がさらに設けられている。
【0089】
第1駆動導電部61(及び別の第1駆動導電部61A)は、第1可動梁11Mと対向する。第2駆動導電部62(及び別の第2駆動導電部62A)は、第2可動梁12Mと対向する。第3駆動導電部63(及び別の第3駆動導電部63A)は、第1可動梁11Mと対向する。第4駆動導電部64(及び別の第4駆動導電部64A)は、第2可動梁12Mと対向する。この例では、第1駆動導電部61と第3駆動導電部63との間に、第1可動梁11Mの一部(第1可動導電部21)がある。この例では、第2駆動導電部62と第4駆動導電部64との間に、第2可動梁12Mの一部(第2可動導電部22)がある。センサ111においては、第1駆動導電部61は、第1梁11と第1可動導電部21との間にある。第2駆動導電部62は、第2梁12と第2可動導電部22との間にある。
【0090】
例えば、第1動作は、第1駆動導電部61に交流成分を含む第1電圧V1を印加して、第1可動梁11Mを振動させ、第2駆動導電部62に交流成分を含む第2電圧V2を印加して、第2可動梁12Mを振動させ、第3駆動導電部63及び第4駆動導電部64の少なくともいずれかに電圧を印加することを含む。例えば、第1駆動導電部61及び第2駆動導電部62に印加される電圧より、可動梁が振動する。第3駆動導電部63及び第4駆動導電部64に印加される電圧により、調整が行われる。第1動作は、これらの電圧を変化させることを含んでも良い。印加される電圧は、直流成分及び交流成分の少なくともいずれかを含んで良い。
【0091】
図9は、第1実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的平面図である。
図9に示すように、実施形態に係るセンサ112においては、第1検出素子10Uは、第1可動梁11M、第2可動梁12M、第1対向導電部51、第2対向導電部52、第1駆動導電部61(及び別の第1駆動導電部61A)、及び、第2駆動導電部62(及び別の第2駆動導電部62A)に加えて、第3駆動導電部63、及び、第4駆動導電部64を含む。センサ112においては、第3駆動導電部63は、第1梁11と第1可動導電部21との間にある。第3駆動導電部64は、第2梁12と第2可動導電部22との間にある。センサ112において、センサ111に関して説明した動作が行われても良い。
【0092】
図10は、第1実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的平面図である。
図10に示すように、実施形態に係るセンサ113においては、第1検出素子10Uは、第1可動梁11M、第2可動梁12M、第1対向導電部51、第2対向導電部52、第1駆動導電部61(及び別の第1駆動導電部61A)、及び、第2駆動導電部62(及び別の第2駆動導電部62A)を含む。センサ113においては、第1駆動導電部61は、第1梁11と第1可動導電部21との間にある。第2駆動導電部62は、第2梁12と第2可動導電部22との間にある。センサ11において、センサ111に関して説明した動作が行われても良い。
【0093】
図11は、第1実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的平面図である。
図11に示すように、実施形態に係るセンサ114においては、第1可動梁11Mにおいて第1可動導電部21が省略され、第2可動梁12Mにおいて第2可動導電部22が省略される。センサ114においても、上記の第1動作が実施できる。例えば、加速度Gと温度Tとが算出(例えば推定)され、出力可能である。検出精度を向上できる。
【0094】
実施形態において、算出(推定)される温度T(出力される情報に含まれる温度T)は、第1可動梁11M及び第2可動梁12Mの温度に対応する。
【0095】
実施形態において、温度Tが正確に検出される。温度Tを補正した加速度Gを出力しても良い。例えば、処理部70は、以下の第1動作を実施する。第1動作は、第1対向導電部51から得られる第1信号sig1に基づく第1可動梁11Mの第1共振周波数fと、第2対向導電部52から得られる第2信号sig2に基づく第2可動梁12Mの第2共振周波数fと、第1共振周波数f及び第2共振周波数fと、複数の加速度G及び複数の温度Tと、の関係に関するデータと、に基づいて、温度Tを補正した加速度Gに関する情報を出力することを含む。
【0096】
(第2実施形態)
図12は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図12に示すように、実施形態に係るセンサ120は、第1実施形態に関して説明した第1検出素子10Uに加えて、第2検出素子10Vを含む。第2検出素子10Vは、例えば、第2支持部50B及び第2可動部10Sを含む。第2支持部50Bは、基体50Sに固定される。第2可動部10Sは、第2支持部50Bに支持され、基体50Sから離れている。センサ120は、第2可動部10Sの動きに応じた信号により、センサ120の角度を検出可能である。例えば、第2可動部10Sの少なくとも一部が、振動される。角度の変化に応じて変化する振動状態を検出することで、角度が検出できる。例えば、フーコーの振り子の原理に基づく角度の検出が行われる。第2可動部10Sは、例えば、角度直接検出型ジャイロ(RIG:Rate Integrating Gyroscope)である。センサ120は、例えば、慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)である。
【0097】
センサ120において、基体50S、第1支持部50A及び第1可動部10などの構成は、第1実施形態に関して説明した構成が適用できる。
【0098】
図12に示すように、センサ120において、蓋部10Rが設けられても良い。蓋部10Rは、基体50Sと接続される。基体50Sと蓋部10Rとの間に、第1支持部50A、第1可動部10、第2支持部50B及び第2可動部10Sがある。例えば、基体50Sと蓋部10Rとにより囲まれた空間SPは、1気圧未満である。空間SPが減圧されることで、より高精度の検出が実施できる。空間SPは、例えば、0.1Pa以下である。
【0099】
図12に示すように、第1可動部10から得られる電気信号、及び、第2可動部10Sから得られる電気信号が、処理回路75に供給されても良い。例えば、配線78aにより、第1可動部10と処理回路75とが電気的に接続される。配線78bにより、第2可動部10Sと処理回路75とが電気的に接続される。処理回路75は、例えば、PLL回路である。処理回路75は、例えば、処理部70に含まれる。処理回路75により、第1可動部10から得られる共振周波数の変化が検出できる。これにより、例えば、加速度及び温度が検出できる。処理回路75により、第2可動部10Sから得られる共振周波数の変化が検出できる。これにより、例えば、角度が検出できる。角速度が検出されても良い。小型のセンサが得られる。
【0100】
(第3実施形態)
第3実施形態は、電子装置に係る。
図13は、第3実施形態に係る電子装置を例示する模式図である。
図13に示すように、第3実施形態に係る電子装置310は、第1実施形態または第2実施形態に係るセンサと、回路処理部170と、を含む。図13の例では、センサとして、センサ110が描かれている。回路処理部170は、センサから得られる信号S1に基づいて回路180を制御可能である。回路180は、例えば駆動装置185の制御回路などである。実施形態によれば、高精度の検出結果に基づいて、駆動装置185を制御するための回路180などを高精度で制御できる。
【0101】
図14(a)~図14(h)は、電子装置の応用を例示する模式図である。
図14(a)に示すように、電子装置310は、ロボットの少なくとも一部でも良い。図14(b)に示すように、電子装置310は、製造工場などに設けられる工作ロボットの少なくとも一部でも良い。図14(c)に示すように、電子装置310は、工場内などの自動搬送車の少なくとも一部でも良い。図14(d)に示すように、電子装置310は、ドローン(無人航空機)の少なくとも一部でも良い。図14(e)に示すように、電子装置310は、飛行機の少なくとも一部でも良い。図14(f)に示すように、電子装置310は、船舶の少なくとも一部でも良い。図14(g)に示すように、電子装置310は、潜水艦の少なくとも一部でも良い。図14(h)に示すように、電子装置310は、自動車の少なくとも一部でも良い。第3実施形態に係る電子装置310は、例えば、ロボット及び移動体の少なくともいずれかを含んでも良い。
【0102】
実施形態は、以下の構成(例えば技術案)を含んでも良い。
(構成1)
第1検出素子と、
処理部と、
を備え、
前記第1検出素子は、
基体と、
前記基体に固定された第1支持部と、
前記第1支持部に支持され前記基体から離れた第1可動部であって、前記第1可動部は、
前記第1支持部に支持された第1可動基部と、
前記第1可動基部と接続された第2可動基部と、
第1梁を含む第1可動梁と、
第2梁を含む第2可動梁と、
を含み、前記第1梁は、第1端部及び第1他端部を含み、前記第1端部は前記第1可動基部と接続され、前記第1他端部は前記第2可動基部と接続され、前記第2梁は、第2端部及び第2他端部を含み、前記第2端部は前記第1可動基部と接続され、前記第2他端部は前記第2可動基部と接続された前記第1可動部と、
前記第1可動梁と対向する第1対向導電部と、
前記第2可動梁と対向する第2対向導電部と、
を含み、
前記処理部は、前記第1対向導電部から得られる第1信号、及び、前記第2対向導電部から得られる第2信号に基づいて、前記第1検出素子に加わる加速度、及び、前記第1検出素子の温度に関する情報を出力する第1動作を実施可能である、センサ。
【0103】
(構成2)
前記第1動作は、前記第1信号から得られる、前記第1可動梁の第1共振周波数と、前記第2信号から得られる前記第2可動梁の第2共振周波数と、の差及び和に基づいて、前記情報を導出することを含む、構成1記載のセンサ。
【0104】
(構成3)
前記第1動作は、前記加速度及び前記温度、前記第1共振周波数及び前記第2共振周波数と、の関係に関するデータを記憶した記憶部から、前記データを取得し、
前記データに基づいて、前記情報を導出することを含む、構成2記載のセンサ。
【0105】
(構成4)
前記記憶部をさらに備えた、構成3記載のセンサ。
【0106】
(構成5)
前記加速度は、前記第1共振周波数と前記第2共振周波数の第1関数であり、
前記温度は、前記第1共振周波数と前記第2共振周波数の第2関数であり、 前記データは、前記第1関数に含まれる係数、及び、前記第2関数に含まれる係数の少なくともいずれかの値を含む、構成3または4に記載のセンサ。
【0107】
(構成6)
前記加速度及び前記温度は、以下の第1式及び第2式で表され、
G(f,f)=a+b+c …(1)
T(f,f)=a+b+c …(2)
前記G(f,f)は前記加速度であり、前記T(f,f)は前記温度であり、前記f1は第1共振周波数あり、前記f2は第2共振周波数であり、前記a、前記b、前記c、前記a、前記b、及び、前記cは、係数であり、
前記データは、前記a、前記b、前記c、前記a、前記b、及び、前記cの少なくともいずれかの値を含む、構成3または4に記載のセンサ。
【0108】
(構成7)
第1検出素子と、
処理部と、
を備え、
前記第1検出素子は、
基体と、
前記基体に固定された第1支持部と、
前記第1支持部に支持され前記基体から離れた第1可動部であって、前記第1可動部は、
前記第1支持部に支持された第1可動基部と、
前記第1可動基部と接続された第2可動基部と、
第1梁を含む第1可動梁と、
第2梁を含む第2可動梁と、
を含み、前記第1梁は、第1端部及び第1他端部を含み、前記第1端部は前記第1可動基部と接続され、前記第1他端部は前記第2可動基部と接続され、前記第2梁は、第2端部及び第2他端部を含み、前記第2端部は前記第1可動基部と接続され、前記第2他端部は前記第2可動基部と接続された前記第1可動部と、
前記第1可動梁と対向する第1対向導電部と、
前記第2可動梁と対向する第2対向導電部と、
を含み、
前記処理部は、前記第1対向導電部から得られる第1信号に基づく前記第1可動梁の第1共振周波数と、前記第2対向導電部から得られる第2信号に基づく前記第2可動梁の第2共振周波数と、前記第1共振周波数及び前記第2共振周波数と、複数の加速度及び複数の温度と、の関係に関するデータと、に基づいて、温度を補正した加速度に関する情報を出力する第1動作を実施可能である、センサ。
【0109】
(構成8)
前記第1可動部は、導電性であり、
前記第1信号は、前記第1可動部と前記第1対向導電部との間に生じる第1電気信号に対応し、
前記第2信号は、前記第1可動部と前記第2対向導電部との間に生じる第2電気信号に対応する、構成1~7のいずれか1つに記載のセンサ。
【0110】
(構成9)
前記基体から前記第1可動部への第1方向は、前記第1端部から前記第1他端部への第2方向と交差し、
前記第2端部から前記第2他端部への方向は、前記第2方向に沿う、構成1~8のいずれか1つに記載のセンサ。
【0111】
(構成10)
前記第1可動部は、接続基部をさらに含み、
前記接続基部は、前記第1可動基部と第2可動基部との間に設けられ、前記第1可動基部及び第2可動基部を互いに接続し、
前記接続基部の前記第3方向に沿う第3長さは、前記第1可動基部の前記第3方向に沿う第1長さよりも短く、前記第2可動基部の前記第3方向に沿う第2長さよりも短く、前記第3方向は、前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差し、
前記接続基部は、前記第3方向において、前記第1梁と前記第2梁との間にある、構成9記載のセンサ。
【0112】
(構成11)
前記第1可動部は、可動部材をさらに含み、
前記第2方向において前記第2可動基部は、前記接続基部と前記可動部材との間にあり、
前記可動部材は、前記第2可動基部と接続され、
前記可動部材の前記第3方向に沿う長さは、前記第2長さよりも長い、構成10記載のセンサ。
【0113】
(構成12)
前記第1可動梁は、
第1可動導電部と、
第1接続領域と、
をさらに含み、
前記第1梁は、前記第1端部と前記第1他端部との間の第1中間領域を含み、
前記第1接続領域は、前記第1中間領域と前記第1可動導電部とを接続し、
前記第1可動導電部の前記第2方向に沿う長さは、前記第1接続領域の前記第2方向に沿う長さよりも長い、構成9~11のいずれか1つに記載のセンサ。
【0114】
(構成13)
前記第2可動梁は、
第2可動導電部と、
第2接続領域と、
をさらに含み、
前記第2梁は、前記第2端部と前記第2他端部との間の第2中間領域を含み、
前記第2接続領域は、前記第2中間領域と前記第2可動導電部とを接続し、
前記第2可動導電部の前記第2方向に沿う長さは、前記第2接続領域の前記第2方向に沿う長さよりも長い、構成12記載のセンサ。
【0115】
(構成14)
前記第1検出素子は、第1駆動導電部及び第2駆動導電部を含み、
前記第1駆動導電部は、前記第1可動梁と対向し、
前記第2駆動導電部は、前記第2可動梁と対向し、
前記第1共振周波数は、前記第1駆動導電部の第1電圧により変化し、
前記第2共振周波数は、前記第2駆動導電部の第2電圧により変化し、
前記第1動作は、前記第1電圧及び前記第2電圧の少なくともいずれかを変化させて、前記第1共振周波数と前記第2共振周波数との前記差の温度依存性を小さくすることを含む、構成2~7のいずれか1つに記載のセンサ。
【0116】
(構成15)
前記第1検出素子は、第1駆動導電部及び第2駆動導電部を含み、
前記第1駆動導電部は、前記第1可動梁と対向し、
前記第2駆動導電部は、前記第2可動梁と対向し、
前記第1動作は、前記第1駆動導電部に交流成分を含む第1電圧を印加して、前記第1可動梁を振動させ、前記第2駆動導電部に交流成分を含む第2電圧を印加して、前記第2可動梁を振動させることを含む、構成2~7のいずれか1つに記載のセンサ。
【0117】
(構成16)
前記第1電圧の直流成分は、前記第2電圧の直流成分とは異なる、構成15記載のセンサ。
【0118】
(構成17)
前記第1検出素子は、第1~第4駆動導電部を含み、
前記第1駆動導電部は、前記第1可動梁と対向し、
前記第2駆動導電部は、前記第2可動梁と対向し、
前記第3駆動導電部は、前記第1可動梁と対向し、
前記第4駆動導電部は、前記第2可動梁と対向し、
前記第1動作は、前記第1駆動導電部に交流成分を含む第1電圧を印加して、前記第1可動梁を振動させ、前記第2駆動導電部に交流成分を含む第2電圧を印加して、前記第2可動梁を振動させ、前記第3駆動導電部及び前記第4駆動導電部の少なくともいずれかに直流電圧を印加することを含む、構成1~16のいずれか1つに記載のセンサ。
【0119】
(構成18)
前記第1動作は、前記直流電圧を変化させることを含む、構成13記載のセンサ。
【0120】
(構成19)
前記基体に固定された第2支持部と、
前記第2支持部に支持され前記基体から離れた第2可動部と、
を含む第2検出素子をさらに備え、
前記第2可動部の動きに応じた信号により角度を検出可能である、構成1~18のいずれか1つに記載のセンサ。
【0121】
(構成20)
構成1~19のいずれか1つに記載のセンサと、
前記センサから得られる信号に基づいて回路を制御可能な回路処理部と、
を備えた電子装置。
【0122】
実施形態によれば、検出精度を向上できるセンサ及び電子装置が提供できる。
【0123】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、センサに含まれる基体、支持部、可動部及び処理部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【0124】
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【0125】
その他、本発明の実施の形態として上述したセンサ及び電子装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサ及び電子装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【0126】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【0127】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0128】
10…第1可動部、 10A、10B…第1、第2可動基部、 10E…電極、 10H…孔、 10P…接続基部、 10R…蓋部、 10S…第2可動部、 10U…第1検出素子、 10X…可動部材、 10XH…孔、 10Z…間隙、 11、12…第1、第2梁、 11C、12C…第1、第2接続領域、 11M、12M…第1、第2可動梁、 11e、12e…第1、第2端部、 11f、12f…第1、第2他端部、 11g、12g…第1、第2中間領域、 21、22…第1、第2可動導電部、 50A、50B…第1、第2支持部、 50S…基体、 50Sf…第1面、 51、52…第1、第2対向導電部、 51A、52A…第1、第2対向支持部、 51E、52E…電極、 59…周辺部、 61、61A…第1駆動導電部、 61AE、61E…電極、 63、63A…第3駆動導電部、 64、64A…第4駆動導電部、 70…処理部、 70M…記憶部、 70a~70g…配線、 75…処理回路、 78a、78b…配線、 110、111、112、113、114、120…センサ、 170…回路処理部、 180…回路、 185…駆動装置、 310…電子装置、 L1~L3…第1~第3長さ、 L11C、L12C、L21、L22…長さ、 LX…長さ、 S1…信号、 SP…空間、 V1、V2…第1、第2電圧、 sig1、sig2…第1、第2信号
図1
図2
図3
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図5
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