特許 7595606 センサ及び移動体

(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】2024-11-28

(45)【発行日】2024-12-06

(54)【発明の名称】センサ及び移動体

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/38 20060101AFI20241129BHJP

   G01C 19/02 20060101ALI20241129BHJP

   G01C 1/00 20060101ALI20241129BHJP

   G01C 9/02 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

G01C19/38

G01C19/02 B

G01C1/00 A

G01C9/02

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022035884

(22)【出願日】2022-03-09

(65)【公開番号】P2023131256

(43)【公開日】2023-09-22

【審査請求日】2024-03-01

(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

(72)【発明者】

【氏名】小野 大騎

(72)【発明者】

【氏名】内田 健悟

【審査官】國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】特開平９－３２５０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－１２０２６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ １９／００－１９／７２

１／００

９／０２

Ｇ０１Ｐ １５／００－１５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１部分及び第２部分を含むステージと、
前記ステージを回転させることが可能な駆動部であって、前記ステージの回転軸は、前記第１部分を通過し、第１方向に沿い、前記第１部分から前記第２部分への第２方向は、前記第１方向と交差し、前記ステージが回転したときに、前記第２部分は、前記回転軸を中心とする周方向に沿って回転する、前記駆動部と、
前記第２部分に設けられた検出部と、
を備え、
前記検出部は、
前記第２方向に沿う成分を含む第１加速度を検出可能な第１検出素子と、
前記第１方向に沿う成分を含む第２加速度を検出可能な第２検出素子と、
を含む、センサ。

【請求項2】

前記第１検出素子は、前記第１方向に沿って延びる第１梁及び第２梁を含む第１可動部を含み、前記第２梁から前記第１梁への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第２検出素子は、前記第２方向に沿って延びる第３梁及び第４梁を含む第２可動部を含み、前記第４梁から前記第３梁への方向は、前記第１方向に沿う、請求項１に記載のセンサ。

【請求項3】

制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記第１梁の共振周波数と前記第２梁の共振周波数との第１差に応じた第１値と、
前記第３梁の共振周波数と前記第４梁の共振周波数との第２差に応じた第２値と、
を出力可能である、請求項２に記載のセンサ。

【請求項4】

前記制御部は、前記ステージが等速度で回転しているときの前記第１差に基づいて前記第１値を導出可能であり、前記ステージが前記等速度で回転しているときの前記第２差に基づいて前記第２値を導出可能である、請求項３に記載のセンサ。

【請求項5】

前記第１値は、重力に対する前記第１方向の傾斜角に対応する、請求項３または４に記載のセンサ。

【請求項6】

前記第２値は、地球の自転の軸を基準にした方位角に対応する、請求項３～５のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項7】

前記検出部は、基板を含み、
前記第１検出素子は、前記基板に固定された第１支持部を含み、前記第１可動部は、前記第１支持部に支持され、
前記第２検出素子は、前記基板に固定された第２支持部を含み、前記第２可動部は、前記第２支持部に支持され、
前記基板と前記第１可動部との間に第１間隙が設けられ、
前記基板と前記第２可動部との間に第２間隙が設けられた、請求項２～６のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項8】

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可動基部に支持された第１接続基部と、
前記第１接続基部に支持された第１他可動基部と、
を含み、
前記第１可動基部は、前記第１方向において、前記第１支持部と前記第１他可動基部との間にあり、
前記第１接続基部は、前記第１方向において、前記第１可動基部と前記第１他可動基部との間にあり、
前記第１梁の第１端部は、前記第１可動基部の一部と接続され、
前記第１梁の第１他端部は、前記第１他可動基部の一部と接続され、
前記第２梁の第２端部は、前記第１可動基部の別の一部と接続され、
前記第２梁の第２他端部は、前記第１他可動基部の別の一部と接続され、
前記第１接続基部は、前記第２方向において、前記第２梁と前記第１梁との間にあり、
前記第２可動部は、
前記第２支持部に支持された第２可動基部と、
前記第２可動基部に支持された第２接続基部と、
前記第２接続基部に支持された第２他可動基部と、
を含み、
前記第２可動基部は、前記第２方向において、前記第２支持部と前記第２他可動基部との間にあり、
前記第２接続基部は、前記第２方向において、前記第２可動基部と前記第２他可動基部との間にあり、
前記第３梁の第３端部は、前記第２可動基部の一部と接続され、
前記第３梁の第３他端部は、前記第２他可動基部の一部と接続され、
前記第４梁の第４端部は、前記第２可動基部の別の一部と接続され、
前記第４梁の第４他端部は、前記第２他可動基部の別の一部と接続され、
前記第２接続基部は、前記第１方向において、前記第３梁と前記第４梁との間にある、請求項７に記載のセンサ。

【請求項9】

前記第１検出素子は、
前記第１梁と接続された第１導電部と、
前記第１導電部と対向し、前記基板に固定された第１固定電極と、
前記第１導電部と対向し、前記基板に固定された第１素子電極と、
前記第２梁と接続された第２導電部と、
前記第２導電部と対向し、前記基板に固定された第２固定電極と、
前記第２導電部と対向し、前記基板に固定された第２素子電極と、
を含み、
前記第２検出素子は、
前記第３梁と接続された第３導電部と、
前記第３導電部と対向し、前記基板に固定された第３固定電極と、
前記第３導電部と対向し、前記基板に固定された第３素子電極と、
前記第４梁と接続された第４導電部と、
前記第４導電部と対向し、前記基板に固定された第４固定電極と、
前記第４導電部と対向し、前記基板に固定された第４素子電極と、
を含む、請求項７または８に記載のセンサ。

【請求項10】

請求項１～９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姿勢を制御する制御装置と、
を備えた移動体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、センサ及び移動体に関する。

【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、特性の向上が望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２２－１８２８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、特性を向上できるセンサ及び移動体を提供する。

【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、ステージ、駆動部及び検出部を含む。前記ステージは、第１部分及び第２部分を含む。前記駆動部は、前記ステージを回転させることが可能である。前記ステージの回転軸は、前記第１部分を通過し、第１方向に沿う。前記第１部分から前記第２部分への第２方向は、前記第１方向と交差する。前記ステージが回転したときに、前記第２部分は、前記回転軸を中心とする周方向に沿って回転する。前記検出部は、前記第２部分に設けられる。前記検出部は、前記第２方向に沿う成分を含む第１加速度を検出可能な第１検出素子と、前記第１方向に沿う成分を含む第２加速度を検出可能な第２検出素子と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的斜視図である。

【図2】図２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3】図３は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的断面図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的断面図である。

【図5】図５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6】図６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7】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサの特性を例示する模式図である。

【図8】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサの特性を例示する模式図である。

【図9】図９は、第２実施形態に係る移動体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は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的斜視図である。
図１に示すように、実施形態に係るセンサ１１０は、ステージ８１、駆動部４５及び検出部１０Ｕを含む。

【0009】

ステージ８１は、第１部分８１ａ及び第２部分８１ｂを含む。駆動部４５は、ステージ８１を回転させることが可能である。ステージ８１の回転軸８１ｚは、第１部分８１ａを通過し、第１方向Ｄ１に沿う。第１部分８１ａから第２部分８１ｂへの第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と交差する。ステージ８１が回転したときに、第２部分８１ｂは、回転軸８１ｚを中心とする周方向Ｄｒ１に沿って回転する。

【0010】

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。第２部分８１ｂは、Ｘ－Ｙ平面内で回転する。

【0011】

検出部１０Ｕは、第２部分８１ｂに設けられる。例えば、検出部１０Ｕは、第２部分８１ｂに固定される。検出部１０Ｕは、第１検出素子３１及び第２検出素子３２を含む。第１検出素子３１は、第２方向Ｄ２に沿う成分を含む第１加速度を検出可能である。第２検出素子３２は、第１方向Ｄ１に沿う成分を含む第２加速度を検出可能である。

【0012】

異なる２つの方向（軸）の加速度を検出する２つの検出素子を回転させることで、例えば、方位及び傾斜角と、を検出することができる。

【0013】

方位角及び傾斜角を検出する装置は、North Finderとして応用できる。第１参考例において、North Finderとして、大型の機械式ジャイロコンパスが用いられる。第１参考例の装置は大型であり、応用が制限される。

【0014】

第２参考例において、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ジャイロセンサによる方位角測定と、ＭＥＭＳ加速度センサによる傾斜角測定と、を組み合わされる。第２参考例において、高精度なＭＥＭＳジャイロセンサの制御は複雑である。第２参考例において、ＭＥＭＳジャイロセンサ及びＭＥＭＳ加速度センサにおいて、軸ずれに起因する誤差が生じる場合がある。

【0015】

実施形態においては、簡単な構造の２つの検出素子を回転させることで、方位角及び傾斜角が検出できる。実施形態においては、軸ずれに起因する誤差が抑制できる。小型化が容易である。制御が容易である。特性を向上できるセンサを提供できる。実施形態に係るセンサは、North Finderに応用できる。

【0016】

図１に示すように、センサ１１０は、構造体８６を含んでも良い。例えば、ステージ８１は、第３部分８１ｃをさらに含んで良い。第１部分８１ａは、第２方向Ｄ２において第３部分８１ｃと第２部分８１ｂとの間にある。構造体８６は、第３部分８１ｃに固定される。このような構造体８６が設けられることで、回転のバランスが向上する。例えば、安定した回転が得られる。例えば、駆動部４５への慣性モーメントによる負荷を減らすことができる。

【0017】

例えば、構造体８６と回転軸８１ｚとの間の第１距離と、構造体８６の第１質量と、の第１積は、検出部１０Ｕと回転軸８１ｚとの間の第２距離と、検出部１０Ｕの第２質量と、の第２積の１／２倍以上２倍以下であることが好ましい。より安定した回転が得られる。１つの例において、第１距離は第２距離と実質的に同じである。例えば、第１質量が第２質量と実質的に同じである。

【0018】

図１に示すように、センサ１１０に制御部７０が設けられても良い。制御部７０は、センサ１１０に含まれても良い。制御部７０の少なくとも一部は、センサ１１０とは別に設けられても良い。

【0019】

制御部７０は、例えば、第１処理部７１及び第２処理部７２を含む。第１処理部７１は、第１検出素子３１から得られる信号に基づいて、第１信号Ｓｇ１を出力可能である。第１信号Ｓｇ１は、例えば、傾斜角に関する情報を含む。第１信号Ｓｇ１は、例えば、水平面に対してのピッチ角に関する情報、及び、水平面に対してのロール角に関する情報の少なくともいずれかを含む。水平面は、重力の方向に対して垂直である。

【0020】

第２処理部７２は、第２検出素子３２から得られる信号に基づいて、第２信号Ｓｇ２を出力可能である。第２信号Ｓｇ２は、例えば地球の方位角に関する情報、及び、緯度に関する情報の少なくともいずれかを含む。

【0021】

図１に示すように、制御部７０は、第３処理部７３を含んでも良い。第３処理部７３は、第１信号Ｓｇ１の少なくとも一部に基づいて、補正前の第２信号Ｓｇ２を補正する。例えば、検出された傾斜角に基づいて、方位及び緯度の少なくともいずれかが補正される。より正確な方位及び緯度が検出できる。

【0022】

図１に示すように、例えば、検出部１０Ｕは、基体１０ＵＢを含む。基体１０ＵＢは、第１面１０ＵＦを含む。第１面１０ＵＦは、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に沿う。第１面１０ＵＦは、周方向Ｄｒ１と交差する。例えば、第１面１０ＵＦは、周方向Ｄｒ１に対して実質的に垂直でよい。第１検出素子３１及び第２検出素子３２は、第１面１０ＵＦに設けられる。

【0023】

図１に示すように、この例では、第１部分８１ａの第１方向Ｄ１における位置は、駆動部４５の第１方向Ｄ１における位置と、検出部１０Ｕの第１方向Ｄ１における位置と、の間にある。例えば、駆動部４５の上に第１部分８１ａが設けられる。第２部分８１ｂの上に検出部１０Ｕが設けられる。構成が簡単になる。

【0024】

以下、第１検出素子３１及び第２検出素子３２の例について説明する。

【0025】

図２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２は、図１の矢印ＡＡ１から見たときのパターンを例示している。
図３及び図４は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的断面図である。
図３は、図２のＡ１－Ａ２線断面図である。図４は、図２のＢ１－Ｂ２線断面図である。

【0026】

図２に示すように、第１検出素子３１は、第１可動部３１Ｍを含む。第１可動部３１Ｍは、第１支持部３１Ｓに支持される。第１可動部３１Ｍは、第１梁２１及び第２梁２２を含む。第１梁２１及び第２梁２２は、第１方向Ｄ１に沿って延びる。第２梁２２から第１梁２１への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。

【0027】

第２検出素子３２は、第２可動部３２Ｍを含む。第２可動部３２Ｍは、第２支持部３２Ｓに支持される。第２可動部３２Ｍは、第３梁２３及び第４梁２４を含む。第３梁２３及び第４梁２４は、第２方向Ｄ２に沿って延びる。第４梁２４から第３梁２３への方向は、第１方向Ｄ１に沿う。

【0028】

制御部７０は、例えば、第１梁２１の共振周波数と第２梁２２の共振周波数との第１差に応じた第１値を出力可能である。第１値は、第１信号Ｓｇ１に対応する。制御部７０は、第３梁２３の共振周波数と第４梁２４の共振周波数との第２差に応じた第２値を出力可能である。第２値は、第２信号Ｓｇ２に対応する。

【0029】

図３及び図４に示すように、例えば、検出部１０Ｕは、基板５０Ｓを含む。基板５０Ｓは、基体１０ＵＢの第１面１０ＵＦに固定される。

【0030】

図３に示すように、第１支持部３１Ｓは、基板５０Ｓに固定される。基板５０Ｓと第１可動部３１Ｍとの間に第１間隙１１Ｚが設けられる。

【0031】

図４に示すように、第２支持部３２Ｓは、基板５０Ｓに固定される。基板５０Ｓと第２可動部３２Ｍとの間に第２間隙１２Ｚが設けられる。

【0032】

図２及び図３に示すように、第１可動部３１Ｍは、第１可動基部１１Ａ、第１接続基部１１Ｐ、及び、第１他可動基部１１Ｂを含む。第１可動基部１１Ａは、第１支持部３１Ｓに支持される。第１接続基部１１Ｐは、第１可動基部１１Ａに支持される。第１他可動基部１１Ｂは、第１接続基部１１Ｐに支持される。第１可動基部１１Ａは、第１方向Ｄ１において、第１支持部３１Ｓと第１他可動基部１１Ｂとの間にある。第１接続基部１１Ｐは、第１方向Ｄ１において、第１可動基部１１Ａと第１他可動基部１１Ｂとの間にある。

【0033】

第２可動部３２Ｍは、第２可動基部１２Ａ、第２接続基部１２Ｐ、及び、第２他可動基部１２Ｂを含む。第２可動基部１２Ａは、第２支持部３２Ｓに支持される。第２接続基部１２Ｐは、第２可動基部１２Ａに支持される。第２他可動基部１２Ｂは、第２接続基部１２Ｐに支持される。第２可動基部１２Ａは、第２方向Ｄ２において、第２支持部３２Ｓと第２他可動基部１２Ｂとの間にある。第２接続基部１２Ｐは、第２方向において、第２可動基部１２Ａと第２他可動基部１２Ｂとの間にある。

【0034】

図２に示すように、第１接続基部１１Ｐの第２方向Ｄ２に沿う幅は、第１可動基部１１Ａの第２方向Ｄ２に沿う幅よりも狭く、第１他可動基部１１Ｂの第２方向Ｄ２に沿う幅よりも狭い。第２接続基部１２Ｐの第１方向Ｄ１に沿う幅は、第２可動基部１２Ａの第１方向Ｄ１に沿う幅よりも狭く、第２他可動基部１２Ｂの第１方向Ｄ１に沿う幅よりも狭い。

【0035】

例えば、第１検出素子３１において、第２方向Ｄ２に沿う加速度が加わった場合に、第１他可動基部１１Ｂは、第１接続基部１１Ｐを中心にして変位する。例えば、第２検出素子３２において、第１方向Ｄ１に沿う加速度が加わった場合に、第２他可動基部１２Ｂは、第２接続基部１２Ｐを中心にして変位する。

【0036】

図２及び図３に示すように、第１可動部３１Ｍは、第１錘部１１Ｘをさらに含んでも良い。第１錘部１１Ｘは、第１他可動基部１１Ｂと接続される。第１方向Ｄ１において、第１他可動基部１１Ｂは、第１可動基部１１Ａと第１錘部１１Ｘとの間にある。第１錘部１１Ｘが設けられることで、より大きな変位が安定して得易くなる。

【0037】

図２及び図４に示すように、第２可動部３２Ｍは、第２錘部１２Ｘをさらに含んでも良い。第２錘部１２Ｘは、第２他可動基部１２Ｂと接続される。第２方向Ｄ２において、第２他可動基部１２Ｂは、第２可動基部１２Ａと第２錘部１２Ｘとの間にある。第２錘部１２Ｘが設けられることで、より大きな変位が安定して得易くなる。

【0038】

図２、図３及び図４に示すように、構造部材５９が設けられても良い。構造部材５９は、Ｘ－Ｙ平面において、第１可動部３１Ｍ及び第２可動部３２Ｍの周りに設けられる。構造部材５９は、例えば、ストッパの少なくとも一部として機能して良い。

【0039】

図３に示すように、電極３１Ｅが設けられても良い。電極３１Ｅは、例えば、第１支持部３１Ｓの上に設けられる。電極３１Ｅは、第１可動部３１Ｍと電気的に接続される。制御部７０は、電極３１Ｅを介して第１可動部３１Ｍと電気的に接続される。第１可動部３１Ｍは、導電性である。

【0040】

図４に示すように、電極３２Ｅが設けられても良い。電極３２Ｅは、例えば、第２支持部３２Ｓの上に設けられる。電極３２Ｅは、第２可動部３２Ｍと電気的に接続される。制御部７０は、電極３２Ｅを介して第２可動部３２Ｍと電気的に接続される。第２可動部３２Ｍは、導電性である。

【0041】

図５及び図６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５は、第１検出素子３１を拡大して例示している。図６は、第２検出素子３２を拡大して例示している。

【0042】

図５に示すように、第１梁２１の１つの端部（第１端部）は、第１可動基部１１Ａの一部と接続される。第１梁２１の他の端部（第１他端部）は、第１他可動基部１１Ｂの一部と接続される。

【0043】

図５に示すように、第２梁２２の１つの端部（第２端部）は、第１可動基部１１Ａの別の一部と接続される。第２梁２２の他の端部（第２他端部）は、第１他可動基部１１Ｂの別の一部と接続される。第１接続基部１１Ｐは、第２方向Ｄ２において、第２梁２２と第１梁２１との間にある。

【0044】

図６に示すように、第３梁２３の１つの端部（第３端部）は、第２可動基部１２Ａの一部と接続される。第３梁２３の他の端部（第３他端部）は、第２他可動基部１２Ｂの一部と接続される。

【0045】

図６に示すように、第４梁２４の１つの端部（第４端部）は、第２可動基部１２Ａの別の一部と接続される。第４梁２４の他の端部（第４他端部）は、第２他可動基部１２Ｂの別の一部と接続される。第２接続基部１２Ｐは、第１方向Ｄ１において、第３梁２３と第４梁２４との間にある。

【0046】

例えば、第１検出素子３１において、加わる加速度により第１他可動基部１１Ｂ及び第１錘部１１Ｘが変位し、第１梁２１及び第２梁２２に応力が加わる。例えば、第１梁２１に圧縮応力及び引張応力の一方が加わる。このとき、第２梁２２に圧縮応力及び引張応力の他方が加わる。これにより、これらの２つの梁の共振周波数が変化する。共振周波数の変化を検出することで、加わった応力を検出できる。

【0047】

例えば、第２検出素子３２において、加わる加速度により第２他可動基部１２Ｂ及び第２錘部１２Ｘが変位し、第３梁２３及び第４梁２４に応力が加わる。例えば、第３梁２３に圧縮応力及び引張応力の一方が加わる。このとき、第４梁２４に圧縮応力及び引張応力の他方が加わる。これにより、これらの２つの梁の共振周波数が変化する。共振周波数の変化を検出することで、加わった応力を検出できる。

【0048】

図５に示すように、この例では、第１検出素子３１は、第１導電部２１Ａ、第１固定電極５１、及び、第１素子電極５１Ａを含む。第１導電部２１Ａは、第１梁２１と接続される。この例では、第１梁接続部２１Ｃにより、第１導電部２１Ａは、第１梁２１と接続される。第１導電部２１Ａは、第１方向Ｄ１に沿って延びる。

【0049】

図５に示すように、第１固定電極５１は、第１導電部２１Ａと対向する。第１固定電極５１は、基板５０Ｓに固定される。第１素子電極５１Ａは、第１導電部２１Ａと対向する。第１素子電極５１Ａは、基板５０Ｓに固定される。この例では、第１他素子電極５１Ｂが設けられる。第１他素子電極５１Ｂは、第１導電部２１Ａと対向する。第１他素子電極５１Ｂは、基板５０Ｓに固定される。

【0050】

図５に示すように、この例では、第１検出素子３１は、第２導電部２２Ａ、第２固定電極５２、及び、第２素子電極５２Ａを含む。第２導電部２２Ａは、第２梁２２と接続される。この例では、第２梁接続部２２Ｃにより、第２導電部２２Ａは、第２梁２２と接続される。第２導電部２２Ａは、第１方向Ｄ１に沿って延びる。

【0051】

図５に示すように、第２固定電極５２は、第２導電部２２Ａと対向する。第２固定電極５２は、基板５０Ｓに固定される。第２素子電極５２Ａは、第２導電部２２Ａと対向する。第２素子電極５２Ａは、基板５０Ｓに固定される。この例では、第２他素子電極５２Ｂが設けられる。第２他素子電極５２Ｂは、第２導電部２２Ａと対向する。第２他素子電極５２Ｂは、基板５０Ｓに固定される。

【0052】

図５に示すように、制御部７０は、第１固定電極５１、第１素子電極５１Ａ及び第１他素子電極５１Ｂと電気的に接続される。制御部７０は、第２固定電極５２、第２素子電極５２Ａ及び第２他素子電極５２Ｂと電気的に接続される。既に説明したように、制御部７０は、第１可動部３１Ｍと電気的に接続される。

【0053】

例えば、制御部７０は、第１固定電極５１に駆動信号を印加して、第１梁２１を振動させる。振動に応じた信号が、第１素子電極５１Ａ及び第１他素子電極５１Ｂに生じる。制御部７０は、第１素子電極５１Ａ及び第１他素子電極５１Ｂに生じる信号を検出する。制御部７０は、第２固定電極５２に駆動信号を印加して、第２梁２２を振動させる。振動に応じた信号が、第２素子電極５２Ａ及び第２他素子電極５２Ｂに生じる。制御部７０は、第２素子電極５２Ａ及び第２他素子電極５２Ｂに生じる信号を検出する。制御部７０は、第１梁２１と第２梁２２とにおける共振周波数の差の変化を検出できる。

【0054】

第１素子電極５１Ａ及び第１他素子電極５１Ｂに駆動信号が印加され、振動に応じた信号が第１固定電極５１を介して検出されても良い。第２素子電極５２Ａ及び第２他素子電極５２Ｂに駆動信号が印加され、振動に応じた信号が第２固定電極５２を介して検出されても良い。

【0055】

図６に示すように、この例では、第２検出素子３２は、第３導電部２３Ａ、第３固定電極５３、及び、第３素子電極５３Ａを含む。第３導電部２３Ａは、第３梁２３と接続される。この例では、第３梁接続部２３Ｃにより、第３導電部２３Ａは、第３梁２３と接続される。第３導電部２３Ａは、第２方向Ｄ２に沿って延びる。

【0056】

図６に示すように、第３固定電極５３は、第３導電部２３Ａと対向する。第３固定電極５３は、基板５０Ｓに固定される。第３素子電極５３Ａは、第３導電部２３Ａと対向する。第３素子電極５３Ａは、基板５０Ｓに固定される。この例では、第３他素子電極５３Ｂが設けられる。第３他素子電極５３Ｂは、第３導電部２３Ａと対向する。第３他素子電極５３Ｂは、基板５０Ｓに固定される。

【0057】

図６に示すように、この例では、第２検出素子３２は、第４導電部２４Ａ、第４固定電極５４、及び、第４素子電極５４Ａを含む。第４導電部２４Ａは、第４梁２４と接続される。この例では、第４梁接続部２４Ｃにより、第４導電部２４Ａは、第４梁２４と接続される。第４導電部２４Ａは、第２方向Ｄ２に沿って延びる。

【0058】

図６に示すように、第４固定電極５４は、第４導電部２４Ａと対向する。第４固定電極５４は、基板５０Ｓに固定される。第４素子電極５４Ａは、第４導電部２４Ａと対向する。第４素子電極５４Ａは、基板５０Ｓに固定される。この例では、第４他素子電極５４Ｂが設けられる。第４他素子電極５４Ｂは、第４導電部２４Ａと対向する。第４他素子電極５４Ｂは、基板５０Ｓに固定される。

【0059】

図６に示すように、制御部７０は、第３固定電極５３、第３素子電極５３Ａ及び第３他素子電極５３Ｂと電気的に接続される。制御部７０は、第４固定電極５４、第４素子電極５４Ａ及び第４他素子電極５４Ｂと電気的に接続される。既に説明したように、制御部７０は、第２可動部３２Ｍと電気的に接続される。

【0060】

例えば、制御部７０は、第３固定電極５３に駆動信号を印加して、第３梁２３を振動させる。振動に応じた信号が、第３素子電極５３Ａ及び第３他素子電極５３Ｂに生じる。制御部７０は、第３素子電極５３Ａ及び第３他素子電極５３Ｂに生じる信号を検出する。制御部７０は、第４固定電極５４に駆動信号を印加して、第４梁２４を振動させる。振動に応じた信号が、第４素子電極５４Ａ及び第４他素子電極５４Ｂに生じる。制御部７０は、第４素子電極５４Ａ及び第４他素子電極５４Ｂに生じる信号を検出する。制御部７０は、第３梁２３と第４梁２４とにおける共振周波数の差の変化を検出できる。

【0061】

第３素子電極５３Ａ及び第３他素子電極５３Ｂに駆動信号が印加され、振動に応じた信号が第３固定電極５３を介して検出されても良い。第４素子電極５４Ａ及び第４他素子電極５４Ｂに駆動信号が印加され、振動に応じた信号が第４固定電極５４を介して検出されても良い。

【0062】

図２に示すように、この例では、第２支持部３２Ｓの第２方向における位置は、ステージ８１の第１部分８１ａの第２方向Ｄ２における位置と、第２他可動基部１２Ｂの第２方向Ｄ２における位置と、の間にある。加速度をより効果的に第２可動部３２Ｍに加えることができる。より高い感度が得られる。

【0063】

図２に示すように、この例では、第１支持部３１Ｓと第２部分８１ｂとの間に第１他可動基部１１Ｂがある。加速度をより安定して第１可動部３１Ｍに加えることができる。より安定した検出が実施できる。

【0064】

実施形態において、１つの基体１０ＵＢに、第１検出素子３１及び第２検出素子３２が設けられる。例えば、基体１０ＵＢの上に、これらの検出素子となる部材が形成され、リソグラフィにより加工される。この加工により、第１検出素子３１及び第２検出素子３２が得られる。第１検出素子３１及び第２検出素子３２は、１つのＭＥＭＳセンサチップに含まれる。これらの素子の位置関係が高い精度で制御できる。

【0065】

以下、検出部１０Ｕの特性の例について説明する。
実施形態において、駆動部４５は、ステージ８１を等速度で回転させることが可能である。制御部７０は、ステージ８１が等速度で回転しているときに得られる第１検出素子３１からの出力と第２検出素子３２からの出力を取得する。これらの出力を処理することで、第１信号Ｓｇ１及び第２信号Ｓｇ２が得られる。

【0066】

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサの特性を例示する模式図である。
図７（ａ）に示すように、第１検出素子３１の出力（第１値Ｖａ１）が第１処理部７１に供給される。第１検出素子３１の第１値Ｖａ１は、第１梁２１と第２梁２２とにおける共振周波数の差に関する情報を含む。第１処理部７１は、第１値Ｖａ１を処理することで得られた第１信号Ｓｇ１を出力する。第１信号Ｓｇ１は、傾斜角に関する情報を含む。

【0067】

図７（ａ）に示すように、周方向Ｄｒ１に沿って第１検出素子３１が回転する。周方向Ｄｒ１は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２を含む平面と交差（例えば直交）する。第１検出素子３１の第１可動部３１Ｍに遠心力Ｆｃ１が働く。遠心力Ｆｃ１は実質的に一定であり、直流的（ＤＣ）の力である。ステージ８１の回転軸８１ｚが重力Ｆｇ１の方向から、傾斜角度θｔで傾くと、傾斜角度θｔに応じて、重力Ｆｇ１の射影Ｆｐｇ１が第１可動部３１Ｍに加わる。重力Ｆｇ１の射影Ｆｐｇ１は、第２方向Ｄ２の成分を有する。重力Ｆｇ１の射影Ｆｐｇ１は、回転に伴って、交流的（ＡＣ）に変化する。

【0068】

図７（ｂ）は、第１検出素子３１の出力（第１値Ｖａ１）を例示するグラフである。図７（ｂ）の横軸は、回転角度θｒである。図７（ｂ）の縦軸は、第１検出素子３１から得られる第１値Ｖａ１である。図７（ｂ）は、ステージ８１の１つの回転における特性を例示している。

【0069】

図７（ｂ）に示すように、回転角度θｒに応じて、傾斜角度θｔによる重力Ｆｇ１の射影Ｆｐｇ１が得られる。重力Ｆｇ１の射影Ｆｐｇ１は、回転角度θｒに対して正弦波状に変化する。例えば、第１値Ｖａ１の最大値、または、第１値Ｖａ１の最小値の絶対値が傾斜角度θｔに対応する。実施形態において、傾斜角度θｔが得られる。

【0070】

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサの特性を例示する模式図である。
図８（ａ）に示すように、第２検出素子３２の出力（第２値Ｖａ２）が第２処理部７２に供給される。第２検出素子３２の第２値Ｖａ２は、第３梁２３と第４梁２４とにおける共振周波数の差に関する情報を含む。第２処理部７２は、第２値Ｖａ２を処理することで得られた第２信号Ｓｇ２を出力する。第２信号Ｓｇ２は、方位及び緯度に関する情報を含む。

【0071】

図８（ａ）に示すように、周方向Ｄｒ１に沿って第２検出素子３２が回転する。周方向Ｄｒ１は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２を含む平面と交差（例えば直交）する。第２検出素子３２の第２可動部３２Ｍに遠心力Ｆｃ１が働く。遠心力Ｆｃ１は実質的に一定であり、直流的（ＤＣ）の力である。ステージ８１の回転軸８１ｚが重力Ｆｇ１から傾斜角度θｔで傾くと、傾斜角度θｔに応じて、重力Ｆｇ１の射影Ｆｐｇ２が第２可動部３２Ｍに加わる。重力Ｆｇ１の射影Ｆｐｇ２は、第１方向Ｄ１の成分を有する。重力Ｆｇ１の射影Ｆｐｇ２は、回転に伴って、交流的（ＡＣ）に変化する。さらに、第２可動部３２Ｍにコリオリ力Ｆｆ１が働く。コリオリ力Ｆｆ１は、回転に伴って、交流的（ＡＣ）に変化する。第２可動部３２Ｍにおいて、重力Ｆｇ１の射影Ｆｐｇ２の変化の影響は小さく、実質的に無視できる。第２検出素子３２から得られる出力のＡＣ成分の変化は、コリオリ力Ｆｆ１による変化を主に反映する。

【0072】

図８（ｂ）は、第２検出素子３２の出力（第２値Ｖａ２）を例示するグラフである。図８（ｂ）の横軸は、回転角度θｒである。図８（ｂ）の縦軸は、第２検出素子３２から得られる第２値Ｖａ２である。第２値Ｖａ２の単位はｄｐｈ（degree per hour）である。図８（ｂ）は、ステージ８１の１つの回転における特性を例示している。

【0073】

図８（ｂ）に示すように、この例では、回転角度θｒが９０度のときに、第２値Ｖａ２は最大となる。回転角度θｒが２７０度のときに、第２値Ｖａ２は最小となる。第２値Ｖａ２の最大が、例えば、北方向の方位Ｎ０に対応する。第２値Ｖａ２の最小が、例えば、南方向の方位Ｓ０に対応する。

【0074】

第２値Ｖａ２の最大値の絶対値、または、第２値Ｖａ２の最小値の絶対値が、緯度θＬに対応する。実施形態において、緯度θＬが得られる。

【0075】

このように、制御部７０は、ステージ８１が等速度で回転しているときの第１差（第１梁２１及び第２梁２２における共振周波数の差）に基づいて、第１値Ｖａ１を導出可能である。制御部７０は、ステージ８１が等速度で回転しているときの第２差（第３梁２３及び第４梁２４における共振周波数の差）に基づいて第２値Ｖａ２を導出可能である。

【0076】

第１値Ｖａ１は、例えば、重力Ｆｇ１に対する第１方向Ｄ１の傾斜角度θｔに対応する。例えば、制御部７０は、上記の第１差に基づいて、重力Ｆｇ１を基準にした第１方向Ｄ１のロール角度及びピッチ角度の少なくともいずれかの値を出力可能である。

【0077】

第２値Ｖａ２は、例えば、地球の自転の軸を基準にした方位角に対応する。例えば、制御部７０は、上記の第２差に基づいて、方位及び緯度の少なくともいずれかの値を出力可能である。

【0078】

既に説明したように、制御部７０は、上記の第１値Ｖａ１に基づいて、補正前の第２値Ｖａ２を補正した値（補正後の第２値Ｖａ２））を出力しても良い。より高い精度が得られる。

【0079】

（第２実施形態）
図９は、第２実施形態に係る移動体を例示する模式図である。
図９に示すように、実施形態に係る移動体３１０は、第１実施形態に係るセンサ１１０及び制御装置２１０を含む。制御装置２１０は、センサ１１０から得られる信号Ｓ０１に基づいて姿勢を制御する。例えば、制御装置２１０から、制御信号Ｓ０２が駆動装置２２０に供給される。駆動装置２２０の動作により、移動体３１０の姿勢が制御される。

【0080】

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部分及び第２部分を含むステージと、
前記ステージを回転させることが可能な駆動部であって、前記ステージの回転軸は、前記第１部分を通過し、第１方向に沿い、前記第１部分から前記第２部分への第２方向は、前記第１方向と交差し、前記ステージが回転したときに、前記第２部分は、前記回転軸を中心とする周方向に沿って回転する、前記駆動部と、
前記第２部分に設けられた検出部と、
を備え、
前記検出部は、
前記第２方向に沿う成分を含む第１加速度を検出可能な第１検出素子と、
前記第１方向に沿う成分を含む第２加速度を検出可能な第２検出素子と、
を含む、センサ。

【0081】

（構成２）
前記第１検出素子は、前記第１方向に沿って延びる第１梁及び第２梁を含む第１可動部を含み、前記第２梁から前記第１梁への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第２検出素子は、前記第２方向に沿って延びる第３梁及び第４梁を含む第２可動部を含み、前記第４梁から前記第３梁への方向は、前記第１方向に沿う、構成１に記載のセンサ。

【0082】

（構成３）
前記検出部は、第１面を含む基体を含み、
前記第１面は、前記第１方向及び前記第２方向に沿い、
前記第１検出素子及び前記第２検出素子は、前記第１面に設けられた、構成２に記載のセンサ。

【0083】

（構成４）
制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記第１梁の共振周波数と前記第２梁の共振周波数との第１差に応じた第１値と、
前記第３梁の共振周波数と前記第４梁の共振周波数との第２差に応じた第２値と、
を出力可能である、構成２または３に記載のセンサ。

【0084】

（構成５）
前記制御部は、前記ステージが等速度で回転しているときの前記第１差に基づいて前記第１値を導出可能であり、前記ステージが前記等速度で回転しているときの前記第２差に基づいて前記第２値を導出可能である、構成４に記載のセンサ。

【0085】

（構成６）
前記第１値は、重力に対する前記第１方向の傾斜角に対応する、構成４または５に記載のセンサ。

【0086】

（構成７）
前記制御部は、前記第１差に基づいて、重力を基準にした前記第１方向のロール角度及びピッチ角度の少なくともいずれかの値を出力可能である、構成４～６のいずれか１つに記載のセンサ。

【0087】

（構成８）
前記第２値は、地球の自転の軸を基準にした方位角に対応する、構成４～７のいずれか１つに記載のセンサ。

【0088】

（構成９）
前記制御部は、前記第２差に基づいて、方位及び緯度の少なくともいずれかの値を出力可能である、構成４～８のいずれか１つに記載のセンサ。

【0089】

（構成１０）
前記制御部は、前記第１値に基づいて、補正前の前記第２値を補正した値を出力可能である、構成４～１０のいずれか１つに記載のセンサ。

【0090】

（構成１１）
前記検出部は、基板を含み、
前記第１検出素子は、前記基板に固定された第１支持部を含み、前記第１可動部は、前記第１支持部に支持され、
前記第２検出素子は、前記基板に固定された第２支持部を含み、前記第２可動部は、前記第２支持部に支持され、
前記基板と前記第１可動部との間に第１間隙が設けられ、
前記基板と前記第２可動部との間に第２間隙が設けられた、構成２～１０のいずれか１つに記載のセンサ。

【0091】

（構成１２）
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可動基部に支持された第１接続基部と、
前記第１接続基部に支持された第１他可動基部と、
を含み、
前記第１可動基部は、前記第１方向において、前記第１支持部と前記第１他可動基部との間にあり、
前記第１接続基部は、前記第１方向において、前記第１可動基部と前記第１他可動基部との間にあり、
前記第１梁の第１端部は、前記第１可動基部の一部と接続され、
前記第１梁の第１他端部は、前記第１他可動基部の一部と接続され、
前記第２梁の第２端部は、前記第１可動基部の別の一部と接続され、
前記第２梁の第２他端部は、前記第１他可動基部の別の一部と接続され、
前記第１接続基部は、前記第２方向において、前記第２梁と前記第１梁との間にあり、
前記第２可動部は、
前記第２支持部に支持された第２可動基部と、
前記第２可動基部に支持された第２接続基部と、
前記第２接続基部に支持された第２他可動基部と、
を含み、
前記第２可動基部は、前記第２方向において、前記第２支持部と前記第２他可動基部との間にあり、
前記第２接続基部は、前記第２方向において、前記第２可動基部と前記第２他可動基部との間にあり、
前記第３梁の第３端部は、前記第２可動基部の一部と接続され、
前記第３梁の第３他端部は、前記第２他可動基部の一部と接続され、
前記第４梁の第４端部は、前記第２可動基部の別の一部と接続され、
前記第４梁の第４他端部は、前記第２他可動基部の別の一部と接続され、
前記第２接続基部は、前記第１方向において、前記第３梁と前記第４梁との間にある、構成１１に記載のセンサ。

【0092】

（構成１３）
前記第１可動部は、第１錘部をさらに含み、
前記第１錘部は、前記第１他可動基部と接続され、
前記第１方向において、前記第１他可動基部は、前記第１可動基部と前記第１錘部との間にあり、
前記第２可動部は、第２錘部をさらに含み、
前記第２錘部は、前記第２他可動基部と接続され、
前記第２方向において、前記第２他可動基部は、前記第２可動基部と前記第２錘部との間にある、構成１２に記載のセンサ。

【0093】

（構成１４）
前記第１検出素子は、
前記第１梁と接続された第１導電部と、
前記第１導電部と対向し、前記基板に固定された第１固定電極と、
前記第１導電部と対向し、前記基板に固定された第１素子電極と、
前記第２梁と接続された第２導電部と、
前記第２導電部と対向し、前記基板に固定された第２固定電極と、
前記第２導電部と対向し、前記基板に固定された第２素子電極と、
を含み、
前記第２検出素子は、
前記第３梁と接続された第３導電部と、
前記第３導電部と対向し、前記基板に固定された第３固定電極と、
前記第３導電部と対向し、前記基板に固定された第３素子電極と、
前記第４梁と接続された第４導電部と、
前記第４導電部と対向し、前記基板に固定された第４固定電極と、
前記第４導電部と対向し、前記基板に固定された第４素子電極と、
を含む、構成１２または１３に記載のセンサ。

【0094】

（構成１５）
前記第２支持部の前記第２方向における位置は、前記第１部分の前記第２方向における位置と、前記第２他可動基部の前記第２方向における位置と、の間にある、構成１２～１４のいずれか１つに記載のセンサ。

【0095】

（構成１６）
前記第１支持部と前記第２部分との間に前記第１他可動基部がある、構成１２～１５のいずれか１つに記載のセンサ。

【0096】

（構成１７）
前記第１部分の前記第１方向における位置は、前記駆動部の前記第１方向における位置と、前記検出部の前記第１方向における位置と、の間にある、構成１～１６のいずれか１つに記載のセンサ。

【0097】

（構成１８）
構造体をさらに備え、
前記ステージは、第３部分をさらに含み、
前記第１部分は、前記第２方向において前記第３部分と前記第２部分との間にあり、
前記構造体は、前記第３部分に固定され、
前記構造体と前記回転軸との間の距離と、前記構造体の質量と、の積は、前記検出部と前記回転軸との間の距離と、前記検出部の質量と、の積の１／２倍以上２倍以下である、構成１～１７のいずれか１つに記載のセンサ。

【0098】

（構成１９）
構成１～１８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姿勢を制御する制御装置と、
を備えた移動体。

【0099】

実施形態によれば、特性を向上できるセンサ及び移動体が提供できる。

【0100】

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、センサに含まれるステージ、駆動部、基体、基板、支持部、可動部及び制御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。

【0101】

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。

【0102】

その他、本発明の実施の形態として上述したセンサ及び移動体を基にして、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移動体も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

【0103】

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。

【0104】

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】

【0105】

１０Ｕ…検出部、 １０ＵＢ…基体、 １０ＵＦ…第１面、 １１Ａ、１２Ａ…第１、第２可動基部、 １１Ｂ、１２Ｂ…第１、第２他可動基部、 １１Ｐ、１２Ｐ…第１、第２接続基部、 １１Ｘ、１２Ｘ…第１、第２錘部、 １１Ｚ、１２Ｚ…第１、第２間隙、 ２１～２４…第１～第４梁、 ２１Ａ～２４Ａ…第１～第４導電部、 ２１Ｃ～２４Ｃ…第１～第４梁接続部、 ３１、３２…第１、第２検出素子、 ３１Ｅ、３２Ｅ…電極、 ３１Ｍ、３２Ｍ…第１、第２可動部、 ３１Ｓ、３２Ｓ…第１、第２支持部、 ４５…駆動部、 ５０Ｓ…基板、 ５１～５４…第１～第４固定電極、 ５１Ａ～５４Ａ…第１～第４素子電極、 ５１Ｂ～５４Ｂ…第１～第４他素子電極、 ５９…構造部材、 ７０…制御部、 ７１～７３…第１～第３処理部、 ８１…ステージ、 ８１ａ～８１ｃ…第１～第３部分、 ８１ｚ…回転軸、 ８６…構造体、 θＬ…緯度、 θｒ…回転角度、 θｔ…傾斜角度、 １１０…センサ、 ２１０…制御装置、 ２２０…駆動装置、 ＡＡ１…矢印、 Ｄ１、Ｄ２…第１、第２方向、 Ｄｒ１…周方向、 Ｆｃ１…遠心力、 Ｆｆ１…コリオリ力、 Ｆｇ１…重力、 Ｆｐｇ１、Ｆｐｇ２…重力の射影、 Ｎ０、Ｓ０…方位、 Ｓ０１…信号、 Ｓ０２…制御信号、 Ｓｇ１、Ｓｇ２…第１、第２信号、 Ｖａ１、Ｖａ２…第１、第２値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】