JP2023074207A - センサ及び電子装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】精度を向上できるセンサ及び電子装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、センサは、センサ素子及び制御部を含む。センサ素子は、第1センサ部を含む。第1センサ部は、振動可能な第1可動部を含む。第1可動部の振動は、第1方向の第1成分と、第1方向と交差する第2方向の第2成分と、を含む。制御部は、第1モード動作、第2モード動作及び第3モード動作を実施可能である。第1モード動作において、制御部は、第1成分の第1振幅と、第2成分の第2振幅と、に基づいて、第1可動部の第1回転角を導出可能である。第2モード動作において、制御部は、第1可動部の回転角が一定となるような制御信号の変化に基づいて、第1可動部の第1角速度を導出可能である。第3モード動作において、制御部は、第1可動部の回転角を変化させる第3モード信号を第1センサ部に供給可能である。
【選択図】図1
【解決手段】実施形態によれば、センサは、センサ素子及び制御部を含む。センサ素子は、第1センサ部を含む。第1センサ部は、振動可能な第1可動部を含む。第1可動部の振動は、第1方向の第1成分と、第1方向と交差する第2方向の第2成分と、を含む。制御部は、第1モード動作、第2モード動作及び第3モード動作を実施可能である。第1モード動作において、制御部は、第1成分の第1振幅と、第2成分の第2振幅と、に基づいて、第1可動部の第1回転角を導出可能である。第2モード動作において、制御部は、第1可動部の回転角が一定となるような制御信号の変化に基づいて、第1可動部の第1角速度を導出可能である。第3モード動作において、制御部は、第1可動部の回転角を変化させる第3モード信号を第1センサ部に供給可能である。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、センサ及び電子装置に関する。
ジャイロセンサなどのセンサがある。センサ及び電子装置において、検出精度の向上が望まれる。
本発明の実施形態は、精度を向上できるセンサ及び電子装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、センサは、センサ素子及び制御部を含む。前記センサ素子は、第1センサ部を含む。前記第1センサ部は、振動可能な第1可動部を含む。前記第1可動部の振動は、第1方向の第1成分と、前記第1方向と交差する第2方向の第2成分と、を含む。前記制御部は、第1モード動作、第2モード動作及び第3モード動作を実施可能である。前記第1モード動作において、前記制御部は、前記第1成分の第1振幅と、前記第2成分の第2振幅と、に基づいて、前記第1可動部の第1回転角を導出可能である。前記第2モード動作において、前記制御部は、前記第1可動部の回転角が一定となるような制御信号の変化に基づいて、前記第1可動部の第1角速度を導出可能である。前記第3モード動作において、前記制御部は、前記第1可動部の前記回転角を変化させる第3モード信号を前記第1センサ部に供給可能である。
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。
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。
(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図である。
図1に示すように、第1実施形態に係るセンサ110は、センサ素子10D及び制御部70を含む。センサ素子10Dは、第1センサ部10Uを含む。第1センサ部10Uは、振動可能な第1可動部10Mを含む。第1可動部10Mの振動は、第1方向D1の第1成分と、第2方向D2の第2成分と、を含む。第2方向D2は、第1方向D1と交差する。第1可動部10Mは、例えば、これらの成分を有する楕円軌道に沿って振動する。
図1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に示すように、第1実施形態に係るセンサ110は、センサ素子10D及び制御部70を含む。センサ素子10Dは、第1センサ部10Uを含む。第1センサ部10Uは、振動可能な第1可動部10Mを含む。第1可動部10Mの振動は、第1方向D1の第1成分と、第2方向D2の第2成分と、を含む。第2方向D2は、第1方向D1と交差する。第1可動部10Mは、例えば、これらの成分を有する楕円軌道に沿って振動する。
例えば、制御部70は、第1検出部71a、第2検出部71b及び第3検出部71cを含む。第1検出部71aは、第1センサ部10Uから得られる信号に基づいて、第1方向D1の第1成分の振幅(第1振幅Ax)を検出可能である。第2検出部71bは、第1センサ部10Uから得られる信号に基づいて、第2方向D2の第2成分の振幅(第2振幅Ay)を検出可能である。
第3検出部71cは、例えば、第1振幅Ax及び第2振幅Ayの比に基づいて、回転角θを導出可能である。例えば、回転角θは、例えば、tan-1(-Ay/Ax)に対応する。
制御部70は、第1モード動作OP1、第2モード動作OP2及び第3モード動作OP3を実施可能である。これらの動作は、切り替えられて実施される。
例えば、制御部70は、例えば、モード制御部75を含む。モード制御部75の動作により、第1~第3モードOP1~OP3が切り替えられる。
第1モード動作OP1において、制御部70は、第1成分の第1振幅Axと、第2成分の第2振幅Ayと、に基づいて、第1可動部10Mの第1回転角θ1を導出可能である。第1モード動作OP1において、上記の比に基づく回転角θが、第1回転角θ1として出力される。第1モード動作OP1は、例えば、WA(whole Angle)モードに対応する。
例えば、制御部70は、第1駆動回路72a及び第2駆動回路72bを含む。第1駆動回路72aから第1駆動信号Vd1が第1センサ部10Uに供給される。第2駆動回路72bから第2駆動信号Vd2が第1センサ部10Uに供給される。これら駆動信号により、第1可動部10Mが振動する。
例えば、外部からの回転を伴う力(加速度)が、第1センサ部10Uに加わる。外部からの力に応じて第1可動部10Mの振動状態(回転角)が変化する。例えば、コリオリ力の作用により振動状態が変化する。振動状態の変化により、第1成分の第1振幅Ax、及び、第2成分の第2振幅Ayが変化する。これらの振幅の比の検出することで、外力により生じる回転角を検出することができる。
第2モード動作OP2において、制御部70は、第1可動部10Mのの回転角が一定となるような制御信号Sc0の変化に基づいて、第1可動部の第1角速度Ω1を導出可能である。既に説明したように、例えば、外部からの力に応じて第1可動部10Mの回転角が変化する。第2モード動作OP2においては、外部からの力が加わったときに、回転角が変化せずに一定となる制御信号Sc0が検出される。例えば、第2モード動作OP2において、制御信号Sc0に基づいて、第1駆動信号Vd1及び第2駆動信号Vd2が変化する。制御信号Sc0を制御することで、第1可動部10Mの回転角を外力による回転にかかわらず一定にできる。このような制御信号Sc0(または、第1駆動信号Vd1及び第2駆動信号Vd2)を検出することで、外部からの力による角速度(第1角速度Ω1)が分かる。第2モード動作OP2は、例えば、FR(Force Rebalance)モードに対応する。
第3モード動作OP3において、制御部70は、第3モード信号Sm3(例えば電圧信号)を第1センサ部10Uに供給可能である。第3モード信号Sm3は、第1可動部10Mの回転角を任意に変化させる。例えば、制御部70は、第3モード信号Sm3の基となる第3モード制御信号Sc3を第1駆動回路72a及び第2駆動回路72bに供給する。第1駆動回路72a及び第2駆動回路72bから、第3モード制御信号Sc3に基づく第3モード信号Sm3が第1センサ部10Uに供給される。第3モード信号Sm3は、任意の(所望の)回転角で第1可動部10Mを振動させることが可能である。第3モード動作OP3は、例えば、VR(Virtual Rotation)モードである。第3モード動作OP3は、例えば、センサの校正時などにおいて実施される。
後述するように、第1モード動作OP1では、第1可動部10Mの振動の角速度が高いときに、高い精度で第1回転角θ1を検出できる。第2モード動作OP2では、第1可動部10Mの振動の角速度が低いときに、高い精度で第1角速度Ω1を検出できる。これらの動作モードが切り替えられて実施されることで、広いダイナミックレンジで、高い精度での検出が可能である。一方、任意の回転角で第1可動部10Mを振動させる第3モード動作OP3が実施可能である。これにより、校正が容易となる。実施形態によれば、精度を向上できるセンサを提供できる。
図1に示すように、第1モード動作OP1で得られた第1回転角θ1から第1角速度Ω1が導出されても良い。例えば、第1回転角θ1を微分演算することで、第1角速度Ω1が導出可能である。
図1に示すように、第2モード動作OP2で得られた第1角速度Ω1から第1回転角θ1が導出されても良い。例えば、第1角速度Ω1を積分演算することで、第1回転角θ1が導出可能である。
以下、制御部70の動作の例について説明する。
図2は、第1実施形態に係るセンサの動作を例示する模式図である。
図2に示すように、モード制御部75において、モード制御処理(ステップS10)が行われる。例えば、第1センサ部10Uは、第1状態ST1と第2状態ST2とを有する。第1状態ST1は、検出状態である。第2状態ST2は、校正状態である。第2状態ST2において、例えば、第1センサ部10Uには外部から力が実質的に加わらない。第2状態ST2は、例えば、静止状態である。
図2は、第1実施形態に係るセンサの動作を例示する模式図である。
図2に示すように、モード制御部75において、モード制御処理(ステップS10)が行われる。例えば、第1センサ部10Uは、第1状態ST1と第2状態ST2とを有する。第1状態ST1は、検出状態である。第2状態ST2は、校正状態である。第2状態ST2において、例えば、第1センサ部10Uには外部から力が実質的に加わらない。第2状態ST2は、例えば、静止状態である。
第1状態ST1と第2状態ST2とは、例えば、使用者の設定により、切り替えられて良い。または、モード制御部75において、第1可動部10Mの振動状態(例えば角速度)が検出され、検出結果に基づいて、検出状態または校正状態が区別されても良い。
第2状態ST2において、第3モード動作OP3が実施される(ステップS13)。
例えば、第1状態ST1において、角速度Ωが検出(推定)される(ステップS14)。角速度Ωの検出は、例えば、角速度検出部76で行われる。角速度検出部76は、制御部70に含まれる。角速度Ωの検出は、例えば、第1検出部71a及び第2検出部71bなどで行われて良い。
モード制御部75において、検出された角速度Ωに基づいて、第1モード動作OP1及び第2モード動作OP2の選択が行われる(モード制御処理:ステップS10)。例えば、制御部70は、検出された第1可動部10Mの角速度Ωが第1しきい値Ωth以下の場合に、第2モード動作OP2を実施する(ステップS12)。制御部70は、検出された角速度Ωが第1しきい値Ωthを超える場合に、第1モード動作OP1を実施する(ステップS11)。
第1状態ST1において、検出された角速度Ωに応じて、第1モード動作OP1及び第2モード動作OP2の選択が繰り返して実施されて良い。
既に説明したように、第1モード動作OP1において、制御部70は、第1成分の第1振幅Axと、第2成分の第2振幅Ayと、の比に基づいて、第1回転角θ1を導出する。第2モード動作OP2において、制御部70は、第1可動部10Mの振動状態が一定となるような制御信号Sc0の変化に基づいて、第1角速度Ω1を導出する。
以下、第1~第3モード動作OP1~OP3におけるセンサの特性の例について説明する。
図3(a)~図3(c)は、第1実施形態に係るセンサの動作を例示する模式図である。
図3(a)~図3(c)は、第1~第3モード動作OP1~OP3にそれぞれ対応する。これらの図の横軸は、角速度Ωである。これらの図の縦軸は、検出値Dvである。これらの図は、感度特性図に対応する。
図3(a)~図3(c)は、第1実施形態に係るセンサの動作を例示する模式図である。
図3(a)~図3(c)は、第1~第3モード動作OP1~OP3にそれぞれ対応する。これらの図の横軸は、角速度Ωである。これらの図の縦軸は、検出値Dvである。これらの図は、感度特性図に対応する。
図3(a)の第1モード動作OP1において、得られる検出値Dvは、回転角である。回転角は、角速度Ωの時間積分に対応する。図3(a)に示すように、第1モード動作OP1においては、角速度Ωの絶対値が大きい場合、角速度Ωに応じて検出値Dvが高い感度で変化する。しかしながら、角速度Ωの絶対値が小さい場合(領域δΩ)は、正確な検出値Dvを得ることは困難である。第1モード動作OP1においては、不感領域(領域δΩ)が存在する。不感領域を除いて、検出値Dvは、角速度Ωに対して、安定した高い感度で変化する。
図3(b)の第2モード動作OP2において、得られる検出値Dvは、電圧である。電圧は、角速度Ωに実質的に比例する。ただし、図3(b)に示す通り、検出値DvにバイアスδVが存在する。バイアスδVは、例えば、センサの温度特性などに依存する。図3(b)に示すように、第2モード動作OP2においては、比例係数のばらつきなどに依存して、検出値Dvは変化する。第2モード動作OP2においては、角速度Ωの絶対値が大きい場合、検出値Dvの精度は低い。しかしながら、角速度Ωの絶対値が小さい場合、バイアスδVの効果を除いて、比較的正確な検出値Dvが得られる。第2モード動作OP2で得られる検出値Dv(電圧)から第1角速度Ω1が導出できる。
第1モード動作OP1における特性と、第2モード動作OP2における特性と、は、相補的である。これらの動作を切り替えて実施することで、広い角速度の範囲で高い精度の検出が可能になる。
図3(c)に示すように、第3モード動作OP3においては、任意のバイアスΩvrを含む角速度Ωが適用できる。任意の状態の校正が実施できる。
以下、センサ110の構造の例について説明する。
図4(a)及び図4(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4(a)は、平面図である。図4(b)は、図4(a)のZ1-Z2線断面図である。
図4(a)及び図4(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4(a)は、平面図である。図4(b)は、図4(a)のZ1-Z2線断面図である。
図4(a)及び図4(b)に示すように、第1センサ部10Uは、基体50S、第1固定部10F及び第1支持部10Sを含む。基体50Sは、第1基体領域50Saを含む。第1固定部10Fは、第1基体領域50Saに固定される。第1支持部10Sは、第1固定部10Fに支持される。第1支持部10Sは、第1可動部10Mを支持する。図4(b)に示すように、基体50Sと第1支持部10Sとの間、及び、基体50Sと第1可動部10Mとの間に、第1間隙g1が設けられる。第1センサ部10Uは、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子である。
図4(b)に示すように、第1基体領域50Saから第1固定部10Fへの方向(例えば積層方向)をZ軸方向とする。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。
図4(a)に示すように、Z軸方向(第1基体領域50Saから第1固定部10Fへの積層方向)と交差する面内(例えばX-Y平面)において、第1可動部10Mは、第1固定部10Fの少なくとも一部の周りに設けられる。第1可動部10Mは、例えば、環状である。
図4(a)に示すように、制御部70が、基体50Sに設けられても良い。メモリ部70Mが、基体50Sに設けられて良い。メモリ部70Mは、例えば、制御部70における制御及び処理に必要な情報(例えば情報)を記憶可能である。
図4(a)及び図4(b)に示すように、この例では、センサ110は、筐体80を含んで良い。筐体80は、センサ素子10Dを囲む。筐体80の内部の空間80s(図4(b)参照)の気圧は、1気圧未満である。
図4(b)に示すように、例えば、筐体80は、第1部材81a及び第2部材81bを含む。第2部材81bは、第1部材81aと接続される。第1部材81aは、例えば底部である。第2部材81bは、例えば蓋部である。図4(a)は、第2部材81bが除去された状態を例示している。
センサ素子10Dは、第1部材81aと第2部材81bとの間にある。第1部材81aから第2部材81bへの方向は、Z軸方向に対応する。
図4(a)及び図4(b)に示すように、筐体80は、側部材82をさらに含む。側部材82は、第1部材81a及び第2部材81bと接続される。第1部材81aから第2部材81bへの方向(Z軸方向)と交差する方向において、側部材82の複数の領域の間にセンサ素子10Dがある。
図4(a)に示すように、側部材82は、第1~第4側部材領域82a~82dを含む。例えば、X軸方向において、センサ素子10Dは、第1側部材領域82aと第2側部材領域82bとの間にある。例えば、Y軸方向において、センサ素子10Dは、第3側部材領域82cと第4側部材領域82dとの間にある。センサ素子10Dは、筐体80の内部の空間80sに気密に封止される。
図4(b)に示すように、基体50Sは、第1部材81aに固定される。第1可動部10M(第1センサ部10U)と第2部材81bとの間との間に第2間隙g2が設けられる。第1可動部10M(第1センサ部10U)と側部材82との間に第3間隙g3が設けられる。これらの間隙により、第1可動部10Mは動くことができる。
第1センサ部10Uは、例えば、角度ジャイロセンサである。第1センサ部10Uは、例えば、RIG(Rate Integrating Gyroscope)である。第1センサ部10Uにより、検出対象の回転角を直接計測することが可能である。
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5に示すように、第1センサ部10Uは、第1固定部10F、第1支持部10S及び第1センサ対向電極10CEを含む。既に説明したように、第1固定部10Fは、第1基体領域50Saに固定される(図4(b)参照)。第1支持部10Sは、第1固定部10Fに支持される。第1支持部10Sは、第1可動部10Mを支持する。第1センサ対向電極10CEは、第1可動部10Mと対向する。
図5に示すように、第1センサ部10Uは、第1固定部10F、第1支持部10S及び第1センサ対向電極10CEを含む。既に説明したように、第1固定部10Fは、第1基体領域50Saに固定される(図4(b)参照)。第1支持部10Sは、第1固定部10Fに支持される。第1支持部10Sは、第1可動部10Mを支持する。第1センサ対向電極10CEは、第1可動部10Mと対向する。
図5に示すように、第1可動部10Mは、第1振動電極11Eと、第2振動電極12Eと、を含む。第1センサ対向電極10CEは、第1対向振動電極11CEと、第2対向振動電極12CEと、を含む。第1対向振動電極11CEは、第1振動電極11Eと対向する。第2対向振動電極12CEは、第2振動電極12Eと対向する。
第1固定部10Fから第1対向振動電極11CEへの方向、及び、第1固定部10Fから第2対向振動電極12CEへの方向は、Z軸方向(第1基体領域50Saから第1固定部10Fへの方向)と交差する。この例では、第1固定部10Fから第1対向振動電極11CEへの方向は、Z軸方向に沿う。第1固定部10Fから第2対向振動電極12CEへの方向は、Y軸方向に沿う。
第1固定部10Fから第1対向振動電極11CEへの方向(例えばX軸方向)は、第1固定部10Fから第2対向振動電極12CEへの方向(例えばY軸方向)と交差する。
例えば、制御部70は、第1振動電極11Eと第1対向振動電極11CEとの間に第1駆動信号Vd1(例えば、第1駆動電圧)を供給可能である。制御部70は、第2振動電極12Eと第2対向振動電極12CEとの間に第2駆動信号Vd2(例えば、第2駆動電圧)を供給する。これらの駆動信号により、第1可動部10Mは、振動する。振動は、2つの方向の成分を有する。
図5に示すように、第1可動部10Mは、第1検出電極11sEと、第2検出電極12sEと、を含む。第1センサ対向電極10CEは、第1対向検出電極11CsE及び第2対向検出電極12CsEを含む。第1対向検出電極11CsEは、第1検出電極11sEと対向する。第2対向検出電極12CsEは、第2検出電極12sEと対向する。
第1固定部10Fは、第1振動電極11Eと第1検出電極11sEとの間にある。第1固定部10Fは、第2振動電極12Eと第2検出電極12sEとの間にある。例えば、第1可動部10Mの振動に伴い、第1検出電極11sEと第1対向検出電極11CsEとの間に第1検出信号Vs1が生じる。例えば、第1可動部10Mの振動に伴い、第2検出電極12sEと第2対向検出電極12CsEとの間に第2検出信号Vs2が生じる。制御部70は、これらの信号を取得する。
制御部70は、例えば、第1アンプ17a及び第2アンプ17bを含む。第1アンプ17aに第1検出信号Vs1が入力される。第2アンプ17bに第2検出信号Vs2が入力される。これらのアンプにより検出信号が増幅される。
第1モード動作OP1において、制御部70は、上記のアンプにより増幅された信号に基づいて、第1回転角θ1(図1参照)を検出する。このように、制御部70は、第1モード動作OP1において、第1検出電極11sEと第1対向検出電極11CsEとの間の第1検出信号Vs1、及び、第2検出電極12sEと第2対向検出電極12CsEとの間の第2検出信号Vs2に基づいて、第1回転角θ1(図1参照)を導出する。
第2モード動作OP2において、制御部70は、例えば、第1対向振動電極11CE及び第2対向振動電極12CEの少なくともいずれかに制御信号Sc0(図1参照)に基づく信号(第1駆動信号Vd1及び第2駆動信号Vd2)を供給する。例えば、制御信号Sc0に基づく第1駆動信号Vd1が、第1振動電極11Eと第1対向振動電極11CEとの間に供給される。例えば、制御信号Sc0に基づく第2駆動信号Vd2が、第2振動電極12Eと第2対向振動電極12CEとの間に供給される。制御部70は、上記のアンプにより増幅された信号に基づいて、第1可動部10Mの振動状態が一定となるような制御信号Sc0を第1センサ部10Uに供給する(図1参照)。制御部70は、例えば、制御信号Sc0の変化に基づいて、第1角速度Ω1を導出可能である。
第3モード動作OP3において、制御部70は、第1対向振動電極11CE及び第2対向振動電極12CEの少なくともいずれかに第3モード信号Sm3(例えば電圧)に対応する信号を供給する。
第1振動電極11E、第2振動電極12E、第1検出電極11sE及び第2検出電極12sEと、基体50Sとの間に、第1間隙g1(図4(b)参照)が設けられる。
第1対向振動電極11CE、第2対向振動電極12CE、第1対向検出電極11CsE及び第2対向検出電極12CsEは、基体50Sに固定される。
(第2実施形態)
図6(a)及び図6(b)は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図6(a)は、平面図である。図6(b)は、図6(a)のZ3-Z4線断面図である。
図6(a)及び図6(b)は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図6(a)は、平面図である。図6(b)は、図6(a)のZ3-Z4線断面図である。
図6(a)及び図6(b)に示すように、実施形態に係るセンサ120は、センサ素子10D及び制御部70を含む。センサ120においては、センサ素子10Dは、第1センサ部10U及び第2センサ部20Uを含む。第2センサ部20Uを除いて、センサ120の構成は、センサ110の構成と同様で良い。
例えば、第1センサ部10Uは、振動可能な第1可動部10Mを含む。第1可動部10Mの振動は、第1方向D1の第1成分と、第1方向D1と交差する第2方向D2の第2成分と、を含む(図1参照)。
例えば、第2センサ部20Uは、振動可能な第2可動部20Mを含む。第2可動部20Mの振動は、第3方向の第3成分と、第3方向と交差する第4方向の第4成分と、を含む。第3方向は、第1方向D1及び第2方向D2の一方(例えば第1方向D1)に沿っても良い。第4方向は、第1方向D1及び第2方向D2の他方(例えば第2方向D2)に沿っても良い。
この例では、センサ素子10Dは、基体50Sを含む。図6(b)に示すように、基体50Sは、第1基体領域50Sa及び第2基体領域50Sbを含む。
第1センサ部10Uは、第1固定部10F及び第1支持部10Sを含む。第1固定部10Fは、第1基体領域50Saに固定される。第1支持部10Sは、第1固定部10Fに支持される。第1支持部10Sは、第1可動部10Mを支持する。基体50Sと第1支持部10Sとの間、及び、基体50Sと第1可動部10Mとの間に、第1間隙g1が設けられる。
第2センサ部20Uは、第2固定部20F及び第2支持部20Sを含む。第2固定部20Fは、第2基体領域50Sbに固定される。第2支持部20Sは、第2固定部20Fに支持される。第2支持部20Sは、第2可動部20Mを支持する。基体50Sと第2支持部20Sとの間、及び、基体50Sと第2可動部20Mとの間に、第4間隙g4が設けられる。
この例においても筐体80が設けられる。図6(b)に示すように、筐体80は、第1部材81a及び第2部材81bを含む。第1可動部10M(第1センサ部10U)と第2部材81bとの間との間に第2間隙g2が設けられる。第1可動部10M(第1センサ部10U)と側部材82との間に第3間隙g3が設けられる。第2可動部20M(第2センサ部20U)と第2部材81bとの間との間に第5間隙g5が設けられる。第2可動部20M(第2センサ部20U)と側部材82との間に第6間隙g6が設けられる。
以下、センサ120における動作の例について説明する。
図7は、第2実施形態に係るセンサの動作を例示する模式図である。
図7は、センサ120における制御部70の動作を例示している。
図7に示すように、センサ120において、第1状態ST1及び第2状態ST2が設けられる。既に説明したように、第1状態ST1は、検出状態である。第2状態ST2は、校正状態である。
図7は、第2実施形態に係るセンサの動作を例示する模式図である。
図7は、センサ120における制御部70の動作を例示している。
図7に示すように、センサ120において、第1状態ST1及び第2状態ST2が設けられる。既に説明したように、第1状態ST1は、検出状態である。第2状態ST2は、校正状態である。
第1状態ST1において、第1センサ部10Uに第1モード動作OP1が適用される。第1状態ST1において、第2センサ部20Uに第2モード動作OP2が適用される。第2状態ST2において、第1センサ部10Uに第3モード動作OP3が適用される。第2状態ST2において、第2センサ部20Uに第4モード動作OP4が適用される。このような動作は、制御部70により制御される。
制御部70は、第1モード動作OP1、第2モード動作OP2、第3モード動作OP3及び第4モード動作OP4を実施可能である。第1モード動作OP1と第3モード動作OP3とが切り替えて実施される。第2モード動作OP2と第4モード動作OP4とが切り替えられて実施される。
第1モード動作OP1において、制御部70は、第1成分の第1振幅Axと、第2成分の第2振幅Ayと、に基づいて、第1センサ部10Uの第1回転角θ1を導出可能である。
第2モード動作OP2において、制御部70は、第2可動部20Mの回転角が一定となるような制御信号Sc0(図1参照)の変化に基づいて、第2センサ部20Uの第2角速度Ω2を導出可能である。
第3モード動作OP3において、制御部70は、第1可動部10Mの回転角を変更する第3モード信号Sm3を第1センサ部10Uに供給可能である。第3モード動作OP3において、任意の回転角(第3モード角)で第1可動部10Mを振動させることができる。
第4モード動作OP4において、制御部70は、第2可動部20Mの回転角を変更する第4モード信号Sm4を第2センサ部20Uに供給可能である。第4モード動作OP4において、任意の回転角(第4モード角)で第2可動部20Mを振動させることができる。例えば、校正の際に、第3モード動作OP3及び第4モード動作OP4が実施される。
第1実施形態に関して既に説明したように例えば、、第1モード動作OP1で得られた第1回転角θ1から第1角速度Ω1が導出されても良い。第2モード動作OP2で得られた第2角速度Ω2から第2回転角θ2が導出されても良い。
第1状態ST1において、第1モード動作OP1で導出された第1回転角θ1、及び、第2モード動作OP2で導出された第2角速度Ω2と、に基づく演算結果VA1が、制御部70から出力されて良い。
例えば、制御部70は、角度演算部77を含んで良い。角度演算部77は、第1回転角θ1及び第2角速度Ω2に基づく演算により導出された演算結果VA1を出力可能である。演算結果VA1は、回転角である。別の例において、演算結果VA1は、角速度である。例えば、演算結果VA1は、第1回転角θ1と、第2角速度Ω2から導出された第2回転角θ2の一方を含む。例えば、角速度Ωがしきい値Ωthを超える場合は、第1回転角θ1が演算結果VA1として出力される。例えば、角速度Ωがしきい値Ωth以下の場合は、第2角速度Ω2から導出された第2回転角θ2が演算結果VA1として出力されても良い。
別の例において、角速度Ωに関して複数の領域が定められ、複数の領域において、第1モード動作OP1による検出結果、及び、第2モード動作OP2による検出結果の演算結果が演算結果VA1として出力される。演算の内容が、角速度Ωに関する複数の領域に応じて変更されて良い。演算において、例えば、第1モード動作OP1による検出結果、及び、第2モード動作OP2による検出結果関する重みが設定されて良い。重みが、角速度Ωに関する複数の領域に応じて、変更されて良い。
センサ120において、広いダイナミックレンジにおいて、高い精度の検出が可能である。
センサ120において、第1センサ部10Uの構成は、センサ110における第1センサ部10Uの構成(図5参照)と同様で良い。例えば、図5に関して説明したように、第1可動部10Mは、第1振動電極11Eと、第2振動電極12Eと、を含む。第1センサ対向電極10CEは、第1振動電極11Eと対向する第1対向振動電極11CEと、第2振動電極12Eと対向する第2対向振動電極12CEと、を含む。第1固定部10Fから第1対向振動電極11CEへの方向、及び、第1固定部10Fから第2対向振動電極12CEへの方向は、積層方向(第1基体領域50Saから第1固定部10Fへの方向であり、Z軸方向)と交差する(図5参照)。第1固定部10Fから第1対向振動電極11CEへの方向は、第1固定部10Fから第2対向振動電極12CEへの方向と交差する(図5参照)。
図5に関して説明したように、第1可動部10Mは、第1検出電極11sEと、第2検出電極12sEと、を含む。第1センサ対向電極10CEは、第1検出電極11sEと対向する第1対向検出電極11CsEと、第2検出電極12sEと対向する第2対向検出電極12CsEと、を含む。第1固定部10Fは、第1振動電極11Eと第1検出電極11sEとの間にある。第1固定部10Fは、第2振動電極12Eと第2検出電極12sEとの間にある。
以下、第2センサ部20Uの例について説明する。
図8は、第2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は、第2センサ部20Uを例示してる。図8に示すように、第2センサ部20Uは、第2固定部20F、第2支持部20S、第2センサ対向電極20CEを含む。既に説明したように、第2固定部20Fは、第2基体領域50Sbに固定される(図6(b)参照)。第2支持部20Sは、第2固定部20Fに支持される。第2支持部20Sは、第2可動部20Mを支持する。第2センサ対向電極20CEは、第2可動部20Mと対向する。
図8は、第2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は、第2センサ部20Uを例示してる。図8に示すように、第2センサ部20Uは、第2固定部20F、第2支持部20S、第2センサ対向電極20CEを含む。既に説明したように、第2固定部20Fは、第2基体領域50Sbに固定される(図6(b)参照)。第2支持部20Sは、第2固定部20Fに支持される。第2支持部20Sは、第2可動部20Mを支持する。第2センサ対向電極20CEは、第2可動部20Mと対向する。
第2可動部20Mは、第3振動電極23Eと、第4振動電極24Eと、を含む。第2センサ対向電極20CEは、第3振動電極23Eと対向する第3対向振動電極23CEと、第4振動電極24Eと対向する第4対向振動電極24CEと、を含む。第2固定部20Fから第3対向振動電極23CEへの方向、及び、第2固定部20Fから第4対向振動電極24CEへの方向は、上記の積層方向(例えばZ軸方向)と交差する。第2固定部20Fから第3対向振動電極23CEへの方向(例えばX軸方向)は、第2固定部20Fから第4対向振動電極24CEへの方向(例えばY軸方向)と交差する。
第2可動部20Mは、第3検出電極23sEと、第4検出電極24sEと、を含む。第2センサ対向電極20CEは、第3検出電極23sEと対向する第3対向検出電極23CsEと、第4検出電極24sEと対向する第4対向検出電極24CsEと、を含む。第2固定部20Fは、第3振動電極23Eと第3検出電極23sEとの間にある。第2固定部20Fは、第4振動電極24Eと第4検出電極24sEとの間にある。
例えば、第2可動部20Mの振動に伴い、第3検出電極23sEと第3対向検出電極23CsEとの間に第3検出信号Vs3が生じる。例えば、第2可動部20Mの振動に伴い、第4検出電極24sEと第4対向検出電極24CsEとの間に第4検出信号Vs4が生じる。制御部70は、これらの信号を取得する。
制御部70は、例えば、第3アンプ17c及び第4アンプ17dを含む。第3アンプ17cに第3検出信号Vs3が入力される。第4アンプ17dに第4検出信号Vs4が入力される。これらのアンプにより検出信号が増幅される。
制御部70は、第3駆動信号Vd3を第3対向振動電極23CEに供給する。第3駆動信号Vd3は、第3振動電極23Eと第3対向振動電極23CEとの間に印加される。制御部70は、第4駆動信号Vd4を第4対向振動電極24CEに供給する。第4駆動信号Vd4は、第4振動電極24Eと第4対向振動電極24CEとの間に印加される。これらの駆動信号により、第2可動部20Mが振動する。
例えば、第2モード動作OP2において、第2センサ部20U用の制御信号Sc0(図1参照)に基づいて、第3駆動信号Vd3及び第4駆動信号Vd4が変化する。制御信号Sc0を制御することで、第2可動部20Mの振動を外力による回転にかかわらず一定にできる。このような制御信号Sc0(または、第3駆動信号Vd3及び第4駆動信号Vd4)を検出することで、外部からの力による角速度が分かる。第2モード動作OP2は、例えば、FRモードに対応する。
例えば、第4モード動作OP4において、制御部70は、第3対向振動電極23CE及び第4対向振動電極24CEの少なくともいずれかに第4モード信号Sm4(例えば電圧)に対応する信号を供給する。
(第3実施形態)
第3実施形態は、電子装置に係る。
図9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9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、回路制御部170と、を含む。この例では、センサとしてセンサ110が描かれている。回路制御部170は、センサ110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。
第3実施形態は、電子装置に係る。
図9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9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、回路制御部170と、を含む。この例では、センサとしてセンサ110が描かれている。回路制御部170は、センサ110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。
図10(a)~図10(h)は、電子装置の応用を例示する模式図である。
図10(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10(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10(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10(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10(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10(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10(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10(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。
図10(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10(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10(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10(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10(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10(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10(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10(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。
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)
センサ素子と、
制御部と、
を備え、
前記センサ素子は、第1センサ部を含み、
前記第1センサ部は、振動可能な第1可動部を含み、前記第1可動部の振動は、第1方向の第1成分と、前記第1方向と交差する第2方向の第2成分と、を含み、
前記制御部は、第1モード動作、第2モード動作及び第3モード動作を実施可能であり、
前記第1モード動作において、前記制御部は、前記第1成分の第1振幅と、前記第2成分の第2振幅と、に基づいて、前記第1可動部の第1回転角を導出可能であり、
前記第2モード動作において、前記制御部は、前記第1可動部の回転角が一定となるような制御信号の変化に基づいて、前記第1可動部の第1角速度を導出可能であり、
前記第3モード動作において、前記制御部は、前記第1可動部の前記回転角を変化させる第3モード信号を前記第1センサ部に供給可能である、センサ。
(構成1)
センサ素子と、
制御部と、
を備え、
前記センサ素子は、第1センサ部を含み、
前記第1センサ部は、振動可能な第1可動部を含み、前記第1可動部の振動は、第1方向の第1成分と、前記第1方向と交差する第2方向の第2成分と、を含み、
前記制御部は、第1モード動作、第2モード動作及び第3モード動作を実施可能であり、
前記第1モード動作において、前記制御部は、前記第1成分の第1振幅と、前記第2成分の第2振幅と、に基づいて、前記第1可動部の第1回転角を導出可能であり、
前記第2モード動作において、前記制御部は、前記第1可動部の回転角が一定となるような制御信号の変化に基づいて、前記第1可動部の第1角速度を導出可能であり、
前記第3モード動作において、前記制御部は、前記第1可動部の前記回転角を変化させる第3モード信号を前記第1センサ部に供給可能である、センサ。
(構成2)
前記第1モード動作において、前記制御部は、前記第1成分の第1振幅と、前記第2成分の第2振幅と、の比に基づいて、前記第1回転角を導出可能である、構成1記載のセンサ。
前記第1モード動作において、前記制御部は、前記第1成分の第1振幅と、前記第2成分の第2振幅と、の比に基づいて、前記第1回転角を導出可能である、構成1記載のセンサ。
(構成3)
前記制御部は、前記第1センサ部の校正の際に前記第3モード動作を実施する、構成1または2に記載のセンサ。
前記制御部は、前記第1センサ部の校正の際に前記第3モード動作を実施する、構成1または2に記載のセンサ。
(構成4)
前記制御部は、前記第1可動部の角速度が第1しきい値以下の場合に前記第2モード動作を実施し、
前記制御部は、前記第1可動部の前記角速度が前記第1しきい値を超える場合に前記第1モード動作を実施する、構成1~3のいずれか1つに記載のセンサ。
前記制御部は、前記第1可動部の角速度が第1しきい値以下の場合に前記第2モード動作を実施し、
前記制御部は、前記第1可動部の前記角速度が前記第1しきい値を超える場合に前記第1モード動作を実施する、構成1~3のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成5)
前記第1センサ部は、
第1基体領域を含む基体と、
前記第1基体領域に固定された第1固定部と、
前記第1固定部に支持され前記第1可動部を支持する第1支持部と、
前記第1可動部と対向する第1センサ対向電極と、
を含み、
前記基体と前記第1支持部との間、及び、前記基体と前記第1可動部との間に、第1間隙が設けられた、構成1~4のいずれか1つに記載のセンサ。
前記第1センサ部は、
第1基体領域を含む基体と、
前記第1基体領域に固定された第1固定部と、
前記第1固定部に支持され前記第1可動部を支持する第1支持部と、
前記第1可動部と対向する第1センサ対向電極と、
を含み、
前記基体と前記第1支持部との間、及び、前記基体と前記第1可動部との間に、第1間隙が設けられた、構成1~4のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成6)
前記第1基体領域から前記第1固定部への方向と交差する面内において、前記第1可動部は、前記第1固定部の少なくとも一部の周りに設けられた、構成5に記載のセンサ。
前記第1基体領域から前記第1固定部への方向と交差する面内において、前記第1可動部は、前記第1固定部の少なくとも一部の周りに設けられた、構成5に記載のセンサ。
(構成7)
前記第1可動部は、第1振動電極と、第2振動電極と、を含み、
前記第1センサ対向電極は、前記第1振動電極と対向する第1対向振動電極と、前記第2振動電極と対向する第2対向振動電極と、を含み、
前記第1固定部から前記第1対向振動電極への方向、及び、前記第1固定部から前記第2対向振動電極への方向は、前記第1基体領域から前記第1固定部への方向と交差し、
前記第1固定部から前記第1対向振動電極への前記方向は、前記第1固定部から前記第2対向振動電極への前記方向と交差した、構成5に記載のセンサ。
前記第1可動部は、第1振動電極と、第2振動電極と、を含み、
前記第1センサ対向電極は、前記第1振動電極と対向する第1対向振動電極と、前記第2振動電極と対向する第2対向振動電極と、を含み、
前記第1固定部から前記第1対向振動電極への方向、及び、前記第1固定部から前記第2対向振動電極への方向は、前記第1基体領域から前記第1固定部への方向と交差し、
前記第1固定部から前記第1対向振動電極への前記方向は、前記第1固定部から前記第2対向振動電極への前記方向と交差した、構成5に記載のセンサ。
(構成8)
前記第1可動部は、第1検出電極と、第2検出電極と、を含み、
前記第1センサ対向電極は、前記第1検出電極と対向する第1対向検出電極と、前記第2検出電極と対向する第2対向検出電極と、を含み、
前記第1固定部は、前記第1振動電極と前記第1検出電極との間にあり、
前記第1固定部は、前記第2振動電極と前記第2検出電極との間にある、構成7に記載のセンサ。
前記第1可動部は、第1検出電極と、第2検出電極と、を含み、
前記第1センサ対向電極は、前記第1検出電極と対向する第1対向検出電極と、前記第2検出電極と対向する第2対向検出電極と、を含み、
前記第1固定部は、前記第1振動電極と前記第1検出電極との間にあり、
前記第1固定部は、前記第2振動電極と前記第2検出電極との間にある、構成7に記載のセンサ。
(構成9)
前記制御部は、前記第1モード動作において、前記第1検出電極と前記第1対向検出電極との間の第1検出信号、及び、前記第2検出電極と前記第2対向検出電極との間の第2検出信号に基づいて、前記第1回転角を導出する、構成8に記載のセンサ。
前記制御部は、前記第1モード動作において、前記第1検出電極と前記第1対向検出電極との間の第1検出信号、及び、前記第2検出電極と前記第2対向検出電極との間の第2検出信号に基づいて、前記第1回転角を導出する、構成8に記載のセンサ。
(構成10)
前記制御部は、前記第2モード動作において、前記第1対向振動電極及び前記第2対向振動電極の少なくともいずれかに前記制御信号に基づく信号を供給する、構成7~9のいずれか1つに記載のセンサ。
前記制御部は、前記第2モード動作において、前記第1対向振動電極及び前記第2対向振動電極の少なくともいずれかに前記制御信号に基づく信号を供給する、構成7~9のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成11)
前記制御部は、前記第3モード動作において、前記第1対向振動電極及び前記第2対向振動電極の少なくともいずれかに前記第3モード信号を供給する、構成7~9のいずれか1つに記載のセンサ。
前記制御部は、前記第3モード動作において、前記第1対向振動電極及び前記第2対向振動電極の少なくともいずれかに前記第3モード信号を供給する、構成7~9のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成12)
センサ素子と、
制御部と、
を備え、
前記センサ素子は、第1センサ部及び第2センサ部を含み、
前記第1センサ部は、振動可能な第1可動部を含み、前記第1可動部の振動は、第1方向の第1成分と、前記第1方向と交差する第2方向の第2成分と、を含み、
前記第2センサ部は、振動可能な第2可動部を含み、前記第2可動部の振動は、第3方向の第3成分と、前記第3方向と交差する第4方向の第4成分と、を含み、
前記制御部は、第1モード動作、第2モード動作、第3モード動作及び第4モード動作を実施可能であり、
前記第1モード動作において、前記制御部は、前記第1成分の第1振幅と、前記第2成分の第2振幅と、に基づいて、前記第1センサ部の第1回転角を導出可能であり、
前記第2モード動作において、前記制御部は、前記第2可動部の回転角が一定となるような制御信号の変化に基づいて、前記第2センサ部の第2角速度を導出可能であり、
前記第3モード動作において、前記制御部は、前記第1可動部の回転角を変化させる第3モード信号を前記第1センサ部に供給可能であり、
前記第4モード動作において、前記制御部は、前記第2可動部の前記回転角を変化させる第4モード信号を前記第2センサ部に供給可能である、センサ。
センサ素子と、
制御部と、
を備え、
前記センサ素子は、第1センサ部及び第2センサ部を含み、
前記第1センサ部は、振動可能な第1可動部を含み、前記第1可動部の振動は、第1方向の第1成分と、前記第1方向と交差する第2方向の第2成分と、を含み、
前記第2センサ部は、振動可能な第2可動部を含み、前記第2可動部の振動は、第3方向の第3成分と、前記第3方向と交差する第4方向の第4成分と、を含み、
前記制御部は、第1モード動作、第2モード動作、第3モード動作及び第4モード動作を実施可能であり、
前記第1モード動作において、前記制御部は、前記第1成分の第1振幅と、前記第2成分の第2振幅と、に基づいて、前記第1センサ部の第1回転角を導出可能であり、
前記第2モード動作において、前記制御部は、前記第2可動部の回転角が一定となるような制御信号の変化に基づいて、前記第2センサ部の第2角速度を導出可能であり、
前記第3モード動作において、前記制御部は、前記第1可動部の回転角を変化させる第3モード信号を前記第1センサ部に供給可能であり、
前記第4モード動作において、前記制御部は、前記第2可動部の前記回転角を変化させる第4モード信号を前記第2センサ部に供給可能である、センサ。
(構成13)
前記制御部は、角度演算部を含み、
前記角度演算部は、前記第1回転角、及び、前記第2角速度に基づく演算により導出された演算結果を出力可能である、構成12に記載のセンサ。
前記制御部は、角度演算部を含み、
前記角度演算部は、前記第1回転角、及び、前記第2角速度に基づく演算により導出された演算結果を出力可能である、構成12に記載のセンサ。
(構成14)
前記センサ素子は、第1基体領域及び第2基体領域を含む基体をさらに含み、
前記第1センサ部は、
前記第1基体領域に固定された第1固定部と、
前記第1固定部に支持され前記第1可動部を支持する第1支持部と、
前記第1可動部と対向する第1センサ対向電極と、
を含み、
前記基体と前記第1支持部との間、及び、前記基体と前記第1可動部との間に、第1間隙が設けられ、
前記第2センサ部は、
前記第2基体領域に固定された第2固定部と、
前記第2固定部に支持され前記第2可動部を支持する第2支持部と、
前記第2可動部と対向する第2センサ対向電極と、
を含み、
前記基体と前記第2支持部との間、及び、前記基体と前記第2可動部との間に、第4間隙が設けられた、構成13に記載のセンサ。
前記センサ素子は、第1基体領域及び第2基体領域を含む基体をさらに含み、
前記第1センサ部は、
前記第1基体領域に固定された第1固定部と、
前記第1固定部に支持され前記第1可動部を支持する第1支持部と、
前記第1可動部と対向する第1センサ対向電極と、
を含み、
前記基体と前記第1支持部との間、及び、前記基体と前記第1可動部との間に、第1間隙が設けられ、
前記第2センサ部は、
前記第2基体領域に固定された第2固定部と、
前記第2固定部に支持され前記第2可動部を支持する第2支持部と、
前記第2可動部と対向する第2センサ対向電極と、
を含み、
前記基体と前記第2支持部との間、及び、前記基体と前記第2可動部との間に、第4間隙が設けられた、構成13に記載のセンサ。
(構成15)
前記第1可動部は、第1振動電極と、第2振動電極と、を含み、
前記第1センサ対向電極は、前記第1振動電極と対向する第1対向振動電極と、前記第2振動電極と対向する第2対向振動電極と、を含み、
前記第1固定部から前記第1対向振動電極への方向、及び、前記第1固定部から前記第2対向振動電極への方向は、前記第1基体領域から前記第1固定部への積層方向と交差し、
前記第1固定部から前記第1対向振動電極への前記方向は、前記第1固定部から前記第2対向振動電極への前記方向と交差し、
前記第2可動部は、第3振動電極と、第4振動電極と、を含み、
前記第2センサ対向電極は、前記第3振動電極と対向する第3対向振動電極と、前記第4振動電極と対向する第4対向振動電極と、を含み、
前記第2固定部から前記第3対向振動電極への方向、及び、前記第2固定部から前記第4対向振動電極への方向は、前記積層方向と交差し、
前記第2固定部から前記第3対向振動電極への前記方向は、前記第2固定部から前記第4対向振動電極への前記方向と交差した、構成14に記載のセンサ。
前記第1可動部は、第1振動電極と、第2振動電極と、を含み、
前記第1センサ対向電極は、前記第1振動電極と対向する第1対向振動電極と、前記第2振動電極と対向する第2対向振動電極と、を含み、
前記第1固定部から前記第1対向振動電極への方向、及び、前記第1固定部から前記第2対向振動電極への方向は、前記第1基体領域から前記第1固定部への積層方向と交差し、
前記第1固定部から前記第1対向振動電極への前記方向は、前記第1固定部から前記第2対向振動電極への前記方向と交差し、
前記第2可動部は、第3振動電極と、第4振動電極と、を含み、
前記第2センサ対向電極は、前記第3振動電極と対向する第3対向振動電極と、前記第4振動電極と対向する第4対向振動電極と、を含み、
前記第2固定部から前記第3対向振動電極への方向、及び、前記第2固定部から前記第4対向振動電極への方向は、前記積層方向と交差し、
前記第2固定部から前記第3対向振動電極への前記方向は、前記第2固定部から前記第4対向振動電極への前記方向と交差した、構成14に記載のセンサ。
(構成16)
前記第1可動部は、第1検出電極と、第2検出電極と、を含み、
前記第1センサ対向電極は、前記第1検出電極と対向する第1対向検出電極と、前記第2検出電極と対向する第2対向検出電極と、を含み、
前記第1固定部は、前記第1振動電極と前記第1検出電極との間にあり、
前記第1固定部は、前記第2振動電極と前記第2検出電極との間にあり、
前記第2可動部は、第3検出電極と、第4検出電極と、を含み、
前記第2センサ対向電極は、前記第3検出電極と対向する第3対向検出電極と、前記第4検出電極と対向する第4対向検出電極と、を含み、
前記第2固定部は、前記第3振動電極と前記第3検出電極との間にあり、
前記第2固定部は、前記第4振動電極と前記第4検出電極との間にある、
構成15に記載のセンサ。
前記第1可動部は、第1検出電極と、第2検出電極と、を含み、
前記第1センサ対向電極は、前記第1検出電極と対向する第1対向検出電極と、前記第2検出電極と対向する第2対向検出電極と、を含み、
前記第1固定部は、前記第1振動電極と前記第1検出電極との間にあり、
前記第1固定部は、前記第2振動電極と前記第2検出電極との間にあり、
前記第2可動部は、第3検出電極と、第4検出電極と、を含み、
前記第2センサ対向電極は、前記第3検出電極と対向する第3対向検出電極と、前記第4検出電極と対向する第4対向検出電極と、を含み、
前記第2固定部は、前記第3振動電極と前記第3検出電極との間にあり、
前記第2固定部は、前記第4振動電極と前記第4検出電極との間にある、
構成15に記載のセンサ。
(構成17)
前記センサ素子を囲む筐体をさらに備え、
前記筐体の内部の空間の気圧は、1気圧未満である、構成1~16のいずれか1つに記載のセンサ。
前記センサ素子を囲む筐体をさらに備え、
前記筐体の内部の空間の気圧は、1気圧未満である、構成1~16のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成18)
前記筐体は、第1部材と、前記第1部材と接続された第2部材と、を含み、
前記第1部材と前記第2部材との間に前記センサ素子があり、
前記基体は、前記第1部材に固定され、
前記第1可動部と前記第2部材との間に間隙が設けられた、構成17に記載のセンサ。
前記筐体は、第1部材と、前記第1部材と接続された第2部材と、を含み、
前記第1部材と前記第2部材との間に前記センサ素子があり、
前記基体は、前記第1部材に固定され、
前記第1可動部と前記第2部材との間に間隙が設けられた、構成17に記載のセンサ。
(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回路を制御可能な回路制御部と、
を備えた電子装置。
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回路を制御可能な回路制御部と、
を備えた電子装置。
実施形態によれば、精度を向上できるセンサ及び電子装置が提供できる。
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、センサに含まれるセンサ素子、センサ部、可動部、固定部、支持部、基体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。
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。
その他、本発明の実施の形態として上述したセンサを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
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。
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。
10CE、20CE…第1、第2センサ対向電極、 10D…センサ素子、 10F、20F…第1、第2固定部、 10M、20M…第1、第2可動部、 10S、20S……第1、第2支持部、 10U、20U…第1、第2センサ部、 11CE、12CE…第1、第2対向振動電極、 11CsE、12CsE…第1、第2対向検出電極、 11E、12E…第1、第2振動電極、 11sE、12sE…第1、第2検出電極、 17a~17b…第1~第4アンプ、 23CE、24CE…第3、第4対向振動電極、 23CsE、24CsE…第3、第4対向検出電極、 23E、24E…第3、第4振動電極、 23sE、24sE…第3、第4検出電極、 50S…基体、 50Sa、50Sb…第1、第2基体領域、 70…制御部、 70M…メモリ部、 71a~71c…第1~第3検出部、 72a、72b…第1、第2駆動回路、 75…モード制御部、 77点角度演算部、 80…筐体、 80s…空間、 81a、81b…第1、第2部材、 82…側部材、 82a~82d…第1~第4側部材領域、 Ω…角速度、 Ω1、Ω2…第1、第2角速度、 Ωth…しきい値、 Ωvr…バイアス、 δΩ…領域、 δV…バイアス、 θ…回転角、 θ1、θ2…第1、第2回転角、 110、120…センサ、 170…回路制御部、 180…回路、 185…駆動装置、 310…電子装置、 Ax、Ay…第1、第2振幅、 D1、D2…第1、第2方向、 Dv…検出値、 OP1~OP4…第1~第4モード動作、 S1…信号、 ST1、ST2…第1、第2状態、 Sc0…制御信号、 Sc3…第3モード制御信号、 Sm3、Sm4…第3、第4モード信号、 VA1…演算後角度、 Vd1~Vd4…第1~第4駆動信号、 Vs1~Vs4…第1~第4検出信号、 g1~g6…第1~第6間隙
Claims (11)
- センサ素子と、
制御部と、
を備え、
前記センサ素子は、第1センサ部を含み、
前記第1センサ部は、振動可能な第1可動部を含み、前記第1可動部の振動は、第1方向の第1成分と、前記第1方向と交差する第2方向の第2成分と、を含み、
前記制御部は、第1モード動作、第2モード動作及び第3モード動作を実施可能であり、
前記第1モード動作において、前記制御部は、前記第1成分の第1振幅と、前記第2成分の第2振幅と、に基づいて、前記第1可動部の第1回転角を導出可能であり、
前記第2モード動作において、前記制御部は、前記第1可動部の回転角が一定となるような制御信号の変化に基づいて、前記第1可動部の第1角速度を導出可能であり、
前記第3モード動作において、前記制御部は、前記第1可動部の前記回転角を変化させる第3モード信号を前記第1センサ部に供給可能である、センサ。 - 前記第1モード動作において、前記制御部は、前記第1成分の第1振幅と、前記第2成分の第2振幅と、の比に基づいて、前記第1回転角を導出可能である、請求項1記載のセンサ。
- 前記制御部は、前記第1センサ部の校正の際に前記第3モード動作を実施する、請求項1または2に記載のセンサ。
- 前記制御部は、前記第1可動部の角速度が第1しきい値以下の場合に前記第2モード動作を実施し、
前記制御部は、前記第1可動部の前記角速度が前記第1しきい値を超える場合に前記第1モード動作を実施する、請求項1~3のいずれか1つに記載のセンサ。 - 前記第1センサ部は、
第1基体領域を含む基体と、
前記第1基体領域に固定された第1固定部と、
前記第1固定部に支持され前記第1可動部を支持する第1支持部と、
前記第1可動部と対向する第1センサ対向電極と、
を含み、
前記基体と前記第1支持部との間、及び、前記基体と前記第1可動部との間に、第1間隙が設けられた、請求項1~4のいずれか1つに記載のセンサ。 - センサ素子と、
制御部と、
を備え、
前記センサ素子は、第1センサ部及び第2センサ部を含み、
前記第1センサ部は、振動可能な第1可動部を含み、前記第1可動部の振動は、第1方向の第1成分と、前記第1方向と交差する第2方向の第2成分と、を含み、
前記第2センサ部は、振動可能な第2可動部を含み、前記第2可動部の振動は、第3方向の第3成分と、前記第3方向と交差する第4方向の第4成分と、を含み、
前記制御部は、第1モード動作、第2モード動作、第3モード動作及び第4モード動作を実施可能であり、
前記第1モード動作において、前記制御部は、前記第1成分の第1振幅と、前記第2成分の第2振幅と、に基づいて、前記第1センサ部の第1回転角を導出可能であり、
前記第2モード動作において、前記制御部は、前記第2可動部の回転角が一定となるような制御信号の変化に基づいて、前記第2センサ部の第2角速度を導出可能であり、
前記第3モード動作において、前記制御部は、前記第1可動部の回転角を変化させる第3モード信号を前記第1センサ部に供給可能であり、
前記第4モード動作において、前記制御部は、前記第2可動部の前記回転角を変化させる第4モード信号を前記第2センサ部に供給可能である、センサ。 - 前記制御部は、角度演算部を含み、
前記角度演算部は、前記第1回転角、及び、前記第2角速度に基づく演算により導出された演算結果を出力可能である、請求項6に記載のセンサ。 - 前記センサ素子は、第1基体領域及び第2基体領域を含む基体をさらに含み、
前記第1センサ部は、
前記第1基体領域に固定された第1固定部と、
前記第1固定部に支持され前記第1可動部を支持する第1支持部と、
前記第1可動部と対向する第1センサ対向電極と、
を含み、
前記基体と前記第1支持部との間、及び、前記基体と前記第1可動部との間に、第1間隙が設けられ、
前記第2センサ部は、
前記第2基体領域に固定された第2固定部と、
前記第2固定部に支持され前記第2可動部を支持する第2支持部と、
前記第2可動部と対向する第2センサ対向電極と、
を含み、
前記基体と前記第2支持部との間、及び、前記基体と前記第2可動部との間に、第4間隙が設けられた、請求項7に記載のセンサ。 - 前記第1可動部は、第1振動電極と、第2振動電極と、を含み、
前記第1センサ対向電極は、前記第1振動電極と対向する第1対向振動電極と、前記第2振動電極と対向する第2対向振動電極と、を含み、
前記第1固定部から前記第1対向振動電極への方向、及び、前記第1固定部から前記第2対向振動電極への方向は、前記第1基体領域から前記第1固定部への積層方向と交差し、
前記第1固定部から前記第1対向振動電極への前記方向は、前記第1固定部から前記第2対向振動電極への前記方向と交差し、
前記第2可動部は、第3振動電極と、第4振動電極と、を含み、
前記第2センサ対向電極は、前記第3振動電極と対向する第3対向振動電極と、前記第4振動電極と対向する第4対向振動電極と、を含み、
前記第2固定部から前記第3対向振動電極への方向、及び、前記第2固定部から前記第4対向振動電極への方向は、前記積層方向と交差し、
前記第2固定部から前記第3対向振動電極への前記方向は、前記第2固定部から前記第4対向振動電極への前記方向と交差した、請求項8に記載のセンサ。 - 前記第1可動部は、第1検出電極と、第2検出電極と、を含み、
前記第1センサ対向電極は、前記第1検出電極と対向する第1対向検出電極と、前記第2検出電極と対向する第2対向検出電極と、を含み、
前記第1固定部は、前記第1振動電極と前記第1検出電極との間にあり、
前記第1固定部は、前記第2振動電極と前記第2検出電極との間にあり、
前記第2可動部は、第3検出電極と、第4検出電極と、を含み、
前記第2センサ対向電極は、前記第3検出電極と対向する第3対向検出電極と、前記第4検出電極と対向する第4対向検出電極と、を含み、
前記第2固定部は、前記第3振動電極と前記第3検出電極との間にあり、
前記第2固定部は、前記第4振動電極と前記第4検出電極との間にある、
請求項9に記載のセンサ。 - 請求項1~10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制御部と、
を備えた電子装置。
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