JP2014169934A - ジャイロセンサー、電子機器、及び移動体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係るジャイロセンサーは、振動体と、第1軸に沿う方向に延出し、固定部及び前記振動体と接続している第1バネ構造部と、前記振動体を励振する駆動部と、前記振動体に設けられている検出部と、を含み、前記振動体は、平面視において、前記第1軸に沿う方向において並設され、互いに逆相で駆動振動する第1及び第2振動部と、前記第1軸に沿う方向に延出し、前記第1及び前記第2振動部と接続している第2バネ構造部と、を有し、前記第1バネ構造部の第1バネ定数K1は、前記第2バネ構造部の両端からの長さを2等分する中間点から、前記第2バネ構造部の一端における第2バネ定数K2よりも小さい。
【選択図】図3
Description
System)技術を用いて角速度を検出するジャイロセンサー(静電容量型MEMSジャイロセンサー素子)が開発されている。例えば特許文献1には、2つの振動体(可動構造体)がバネによって連結され、該振動体が振動(音叉振動ともいう)する駆動系を備えたジャイロセンサーが開示されている。
本適用例に係るジャイロセンサーは、
振動体と、
第1軸に沿う方向に延出し、固定部及び前記振動体と接続している第1バネ構造部と、
前記振動体を励振する駆動部と、
前記振動体に設けられている検出部と、
を含み、
前記振動体は、平面視において、
前記第1軸に沿う方向において並設され、互いに逆相で駆動振動する第1及び第2振動部と、
前記第1軸に沿う方向に延出し、前記第1及び前記第2振動部と接続している第2バネ構造部と、
を有し、
前記第1バネ構造部の第1バネ定数K1は、前記第2バネ構造部の両端からの長さを2等分する中間点から、前記第2バネ構造部の一端における第2バネ定数K2よりも小さい。
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記第1バネ構造部の両端からの長さは、前記第2バネ構造部の前記一端から前記中間点までの長さよりも長くてもよい。
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記第1バネ構造部の幅は、前記第2バネ構造部の幅よりも小さくてもよい。
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記第1バネ構造部及び前記第2バネ構造部は、前記第1軸と直交する第2軸に沿う方向に往復しながら前記第1軸に沿う方向に延出する構造を有し、
前記第1バネ構造部の前記第2軸に沿う方向における長さは、前記第2バネ構造部の前記第2軸に沿う方向における長さよりも長くてもよい。
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記第1バネ構造の前記第2軸に沿う方向に延出する回数は、前記第2バネ構造の前記第2軸に沿う方向に延出する回数の半分よりも多くてもよい。
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記第2バネ定数K2の前記第1バネ定数K1に対する比率γ(K2/K1)は、2以上、4096以下であってもよい。
本適用例に係る電子機器は、本適用例に係るジャイロセンサーを含む。
本適用例に係る移動体は、本適用例に係るジャイロセンサーを含む。
[本実施形態に係るジャイロセンサーの構成]
まず、本実施形態に係るジャイロセンサーについて、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係るジャイロセンサー100の一例を模式的に示す平面図である。図2は、本実施形態に係るジャイロセンサー100を模式的に示す図1のII−II線断面図である。図3は、本実施形態に係るジャイロセンサー100のその他の一例を模式的に示す平面図である。なお、図1〜3では、互いに直交する3つの軸として、X軸(第1軸)、Y軸(第2軸)、Z軸(第3軸)を図示している。
シリコンである場合は、基体10と蓋体80とは、陽極接合されることができる。
たジャイロセンサーを提供することができる。その詳細は後述される。
次に、ジャイロセンサー100の動作について、図面を参照しながら説明する。図5〜図8はジャイロセンサー100の動作を模式的に説明するための図である。ここで、図5〜図8ではジャイロセンサー101の形態でもって本発明に係るジャイロセンサーの動作を例示する。なお、図5〜図8では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、Z軸を図示している。また、便宜上、図5〜図8では、ジャイロセンサー100の各構成を、簡略化して図示している。
次に、実施例に係るシミュレーション結果ついて説明する。シミュレーションは、有限
要素法により振動周波数を算出した。本実施例に係るシミュレーションのベースモデルとして、図3に係るジャイロセンサー100の形態のように第1バネ部30が4つ、第2バネ部が2つ設けられ、振動体20が音叉振動する駆動系を備えたモデルを採用した。構成部材の物性条件としては、ヤング率130.18GPa、断面積50μm2とした。
比較例では、前述の条件下において、第1バネ構造部31の第1バネ定数K1と、第2バネ構造部37の両端からの長さを2等分する中間点Mから、第2バネ構造部37の一端における第2バネ定数K2とが等しくなる条件を設定し、同相モードと逆相モードの周波数を測定するシミュレーションを行った。具体的には、各第1バネ部30が3ターン(3回の折り返し)、第2バネ部36が6ターン(第2バネ構造部37の両端からの長さを2等分する中間点Mから、第2バネ構造部37の一端において、3回の折り返し)の形態であった。
実施例では、第1バネ構造部31の第1バネ定数K1が、第2バネ構造部37の両端からの長さを2等分する中間点Mから、第2バネ構造部37の一端における第2バネ定数K2よりも小さくなる条件を設定し、同相モードと逆相モードの周波数を測定するシミュレーションを行った。具体的には、各第1バネ部30が6ターン(6回の折り返し)、第2バネ部36が6ターン(第2バネ構造部37の両端からの長さを2等分する中間点Mから、第2バネ構造部37の一端において、3回の折り返し)の形態であった。したがって、第2バネ定数K2の第1バネ定数K1に対する比率γ(K2/K1)が2となる条件で実施例に係るシミュレーションを行った。
次に、本実施形態に係るジャイロセンサーの製造方法について、図面を参照しながら説明する。図11及び図12は、本実施形態に係るジャイロセンサー100の製造工程を模式的に示す断面図であって、図2に対応している。
次に、本実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る電子機器は、本発明に係るジャイロセンサーを含む。以下では、本発明に係るジャイロセンサーとして、ジャイロセンサー100を含む電子機器について、説明する。
04及び送話口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。
図16は、本実施形態の移動体の一例を示す図(上面図)である。図16に示す移動体1500は、本発明に係るジャイロセンサー100を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図16の構成要素(各部)の一部を省略又は変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記第1バネ構造部の前記第2軸に沿う方向に延出する回数は、前記第2バネ構造部の前記第2軸に沿う方向に延出する回数の半分よりも多くてもよい。
次に、ジャイロセンサー100の動作について、図面を参照しながら説明する。図5〜図8はジャイロセンサー100の動作を模式的に説明するための図である。ここで、図5〜図8ではジャイロセンサー100の形態でもって本発明に係るジャイロセンサーの動作を例示する。なお、図5〜図8では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、Z軸を図示している。また、便宜上、図5〜図8では、ジャイロセンサー100の各構成を、簡略化して図示している。
次に、実施例に係るシミュレーション結果ついて説明する。シミュレーションは、有限要素法により振動周波数を算出した。本実施例に係るシミュレーションのベースモデルとして、図3に係るジャイロセンサー100の形態のように第1バネ部30が4つ、第2バネ部36が2つ設けられ、振動体20が音叉振動する駆動系を備えたモデルを採用した。構成部材の物性条件としては、ヤング率130.18GPa、断面積50μm2とした。
Claims (8)
- 振動体と、
第1軸に沿う方向に延出し、固定部及び前記振動体と接続している第1バネ構造部と、
前記振動体を励振する駆動部と、
前記振動体に設けられている検出部と、
を含み、
前記振動体は、平面視において、
前記第1軸に沿う方向において並設され、互いに逆相で駆動振動する第1及び第2振動部と、
前記第1軸に沿う方向に延出し、前記第1及び前記第2振動部と接続している第2バネ構造部と、
を有し、
前記第1バネ構造部の第1バネ定数K1は、前記第2バネ構造部の両端からの長さを2等分する中間点から、前記第2バネ構造部の一端における第2バネ定数K2よりも小さい、ジャイロセンサー。 - 請求項1において、
前記第1バネ構造部の両端からの長さは、前記第2バネ構造部の前記一端から前記中間点までの長さよりも長い、ジャイロセンサー。 - 請求項1または2において、
前記第1バネ構造部の幅は、前記第2バネ構造部の幅よりも小さい、ジャイロセンサー。 - 請求項1から3のいずれか1項において、
前記第1バネ構造部及び前記第2バネ構造部は、前記第1軸と直交する第2軸に沿う方向に往復しながら前記第1軸に沿う方向に延出する構造を有し、
前記第1バネ構造部の前記第2軸に沿う方向における長さは、前記第2バネ構造部の前記第2軸に沿う方向における長さよりも長い、ジャイロセンサー。 - 請求項4において、
前記第1バネ構造の前記第2軸に沿う方向に延出する回数は、前記第2バネ構造の前記第2軸に沿う方向に延出する回数の半分よりも多い、ジャイロセンサー。 - 請求項1から5のいずれか1項において、
前記第2バネ定数K2の前記第1バネ定数K1に対する比率γ(K2/K1)は、2以上、4096以下である、ジャイロセンサー。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載のジャイロセンサーを含む、電子機器。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載のジャイロセンサーを含む、移動体。
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