JP7441195B2 - センサ及び電子装置 - Google Patents
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Description
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1(a)は、図1(b)のA1-A2線断面図である。図1(b)は、平面図である。図1(a)及び図1(b)に示すように、実施形態に係るセンサ110は、基体60と、第1構造体60Aと、第2構造体60Bと、制御装置70と、を含む。
図2(a)の横軸は、第1構造体60Aの温度Tmp1である。温度Tmp1は、第1可動部材10及び第1接続部10Sの温度に対応する。図2(a)の縦軸は、第1可動部材10に関して得られる第1回転角度θv1である。図2(a)に示すように、温度Tmp1が変化すると、第1回転角度θv1が変化する。
図3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に示すように、例えば、第1構造体60Aは、第1対向電極部材20M及び抵抗部材20Rを含む。第1対向電極部材20Mは、第1可動部材10と対向する。第1対向電極部材20Mとして、例えば、第1対向電極21E及び第2対向電極22Eが設けられる。抵抗部材20Rは、第1対向電極部材20Mと電気的に接続される。この例では、抵抗部材20Rとして、第1抵抗R1及び第2抵抗R2が設けられる。
図3に示すように、第1可動部材10は、複数の電極10Eを含む。複数の電極10Eの1つが、第1電極11Eに対応する。複数の電極10Eの別の1つが、第2電極12Eに対応する。
これらの図は、第2構造体60Bを例示している。図4(a)に示すように、第2構造体60Bは、第2可動部材50、第2固定部50F及び第2対向電極部材50Mを含む。第2固定部50Fは、第2基体領域62に固定される。第2固定部50Fは、第2可動部材50を支持する。第2対向電極部材50Mは、第2可動部材50と対向する。この例では、第2固定部50Fの数は1である。
図5(a)は、平面図である。図5(b)は、図5(a)のX1-X2線断面図である。図6は、センサの一部を例示する平面図である。図7(a)は、図6のA1-A2線断面図である。図7(b)は、図6のB1-B2線断面図である。図7(c)は、図6のC1-C2線断面図である。
図8(a)は、平面図である。図8(b)は、図8(a)のX1-X2線断面図である。図9(a)は、センサの一部を例示する平面図である。図9(b)は、図9(a)のY1-Y2線断面図である。
図10(a)に示すように、実施形態に係るセンサ111は、複数の第2構造体60Bを含む。この例では、第1構造体60Aの少なくとも一部(例えば、第1可動部材10)は、複数の第2構造体60Bの間にある。
図11に示すように、実施形態に係るセンサ120は、第1構造体60Aと第2構造体60Bと、第1筐体65と、制御装置70と、を含む。第1構造体60Aは、第1面60fを含む第1基体領域61に設けられる。第2構造体60Bは、第2基体領域62に設けられる。第1基体領域61は、1つ基体60に含まれる。第2基体領域62は、別の基体60に含まれても良い。第1構造体60A及び第2構造体60Bは、第1筐体65のなかに設けられる。センサ120における上記を除く構成は、センサ110などと同様で良い。
図12に示すように、実施形態に係るセンサ125は、第2筐体66を含む。例えば、第2筐体66の中に、第1筐体65が設けられる。制御装置70は、第2筐体66の内側または外側に設けられて良い。第2筐体66は、例えばEMIシールドとして機能して良い。第2筐体66は、例えば、金属材料または磁性材料などを含んで良い。図12の例において、第2筐体66の中に、図11に例示した構造が設けられても良い。
第2実施形態は、電子装置に係る。
図13は、第2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、実施形態に係る電子装置310は、実施形態に係るセンサと、回路制御部170と、を含む。図13の例では、センサとして、センサ110(またはセンサ装置210)が描かれている。回路制御部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。
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。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。
(構成1)
第1基体領域及び第2基体領域を含む第1面を含む基体と、
前記第1基体領域に設けられた第1構造体と、
前記第2基体領域に設けられた第2構造体と、
制御装置と、
を備え、
前記第1構造体は、振動可能な第1可動部材を含み、前記第1可動部材の前記振動は、前記第1面に沿う第1方向に沿う第1成分と、前記第1方向と交差し前記第1面に沿う第2方向に沿う第2成分と、を含み、
前記第2構造体は、振動可能な第2可動部材を含み、
前記制御装置は、処理動作を実施可能な制御部を含み、
前記処理動作は、前記第1成分及び前記第2成分に基づいて得られた前記第1可動部材の第1回転角度を、前記第2可動部材の共振周波数に基づいて補正した第2回転角度を出力することを含む、センサ。
前記第2基体領域は、前記第1基体領域と連続した、構成1記載のセンサ。
第1筐体をさらに備え、
前記第1構造体及び前記第2構造体は、前記第1筐体のなかに設けられた、構成1または2に記載のセンサ。
第1面を含む第1基体領域に設けられた第1構造体と、
第2基体領域に設けられた第2構造体と、
第1筐体と、
制御装置と、
を備え、
前記第1構造体及び前記第2構造体は、前記第1筐体のなかに設けられ、
前記第1構造体は、振動可能な第1可動部材を含み、前記第1可動部材の前記振動は、前記第1面に沿う第1方向に沿う第1成分と、前記第1方向と交差し前記第1面に沿う第2方向に沿う第2成分と、を含み、
前記第2構造体は、振動可能な第2可動部材を含み、
前記制御装置は、処理動作を実施可能な制御部を含み、
前記処理動作は、前記第1成分及び前記第2成分に基づいて得られた前記第1可動部材の第1回転角度を、前記第2可動部材の共振周波数に基づいて補正した第2回転角度を出力することを含む、センサ。
前記第1面と交差する第3方向を軸とする前記基体の回転に対して前記第2可動部材の前記共振周波数は変化しない、または、前記第3方向を前記軸とする前記基体の前記回転に対する前記第2可動部材の前記共振周波数の変化率は、前記第3方向に沿う前記基体の変位に対する前記第2可動部材の前記共振周波数の変化率以下である、構成1~4のいずれか1つに記載のセンサ。
前記第1回転角度は、前記第1可動部材の温度に応じて変化し、
前記第2可動部材の前記共振周波数は、前記第2可動部材の温度に応じて変化する、構成1~5のいずれか1つに記載のセンサ。
前記第2構造体の温度と前記第1構造体の温度との差の絶対値の、前記第1構造体の前記温度に対する比は0.05以下である、構成1~5のいずれか1つに記載のセンサ。
前記第1構造体は、
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可動部材と接続された第1接続部と、
を含み、
前記第2構造体は、前記第2基体領域に固定された第2固定部を含み、
前記第2固定部は、前記第2可動部材を支持し、
前記第2可動部材は、前記第1接続部に含まれる材料と同じ材料を含む、構成1~7のいずれか1つに記載のセンサ。
前記第2構造体は、
前記第2基体領域に固定された第2固定部と、
第2対向電極部材と、
を含み、
前記第2固定部は、前記第2可動部材を支持し、
前記第2対向電極部材は、前記第2可動部材と対向する、構成1~7のいずれか1つに記載のセンサ。
前記第2構造体は、複数の第2固定部を含み、
前記第2可動部材の少なくとも一部は、前記複数の第2固定部の間にあり、
前記複数の第2固定部の1つから前記複数の第2固定部の別の1つへの方向は、前記第2対向電極部材から前記第2可動部材への方向と交差した、構成9記載のセンサ。
前記第2構造体は、複数の前記第2対向電極部材を含み、
前記第2可動部材の少なくとも一部は、前記複数の第2対向電極部材の間にあり、
前記複数の第2固定部の前記1つから前記複数の第2固定部の前記別の1つへの前記方向は、前記複数の第2対向電極部材の1つから前記複数の第2対向電極部材の別の1つへの方向と交差した、構成10記載のセンサ。
前記第2可動部材は、複数の梁を含む、構成8~11のいずれか1つに記載のセンサ。
前記第2可動部材は、第1可動梁及び第2可動梁を含み、
前記第2可動部材の前記共振周波数は、前記第1可動梁の共振周波数と、前記第2可動梁の共振周波数と、の和を含む、構成8~11のいずれか1つに記載のセンサ。
前記第2可動部材は、第1可動基部と、第1可動接続部と、第2可動基部と、をさらに含み、
前記第1可動基部は、第2固定部に支持され、
前記第2固定部と第2可動基部との間に前記第1可動基部があり、
前記第1可動基部と前記第2可動基部との間に前記第1可動接続部があり、
前記第1可動接続部は、前記第2可動基部を前記第1可動基部と接続し、
前記第1可動梁の一部は、前記第1可動基部の一部と接続され、
前記第1可動梁の他部は、前記第2可動基部の一部と接続され、
前記第2可動梁の一部は、前記第1可動基部の他部と接続され、
前記第2可動梁の他部は、前記第2可動基部の他部と接続され、
前記第1可動接続部は、前記第1可動梁と第2可動梁との間にある、構成13記載のセンサ。
前記第1構造体は、
前記第1可動部材と対向する第1対向電極部材と、
前記第1対向電極部材と電気的に接続された抵抗部材と、
を含み、
前記制御部は、第1動作を実施可能であり、
前記第1動作は、
前記第1成分及び前記第2成分を取得する第1取得動作と、
前記取得した前記第1成分の第1時定数と、前記取得した前記第2成分の第2時定数と、の第1差の第1絶対値、及び、前記取得した前記第1成分の第1共振周波数と、前記取得した前記第2成分の第2共振周波数と、の第2差の第2絶対値の少なくともいずれかが小さくなるように、前記抵抗部材の抵抗、及び、前記抵抗部材に印加される電圧の少なくともいずれかの値を変更する第1変更動作と、
を含む、構成1記載のセンサ。
前記第1絶対値及び前記第2絶対値の少なくともいずれかは、温度に応じて変化し、
前記第2可動部材の前記共振周波数は、前記温度に応じて変化し、
前記制御部は、前記温度に応じて変化する前記第1絶対値及び前記第2絶対値の前記少なくともいずれかを補正する、構成15記載のセンサ。
前記第1対向電極部材は、
前記第1可動部材と対向する第1対向電極と、
前記第1可動部材と対向する第2対向電極と、
を含み、
前記第1可動部材から前記第2対向電極への方向は、前記第1可動部材から前記第1対向電極への方向と交差し、
前記抵抗部材は、
第1端部及び第1他端部を含む第1抵抗であって、前記第1他端部は前記第1対向電極と電気的に接続された、前記第1抵抗と、
第2端部及び第2他端部を含む第2抵抗であって、前記第2他端部は前記第2対向電極と電気的に接続された、前記第2抵抗と、
を含み、
前記制御部は、前記第1変更動作において、前記第1絶対値が小さくなるように、前記第1抵抗の抵抗値、前記第2抵抗の抵抗値、前記第1端部の第1電圧、及び、前記第2端部の第2電圧の少なくともいずれかの値を変更する、構成15記載のセンサ。
前記第1電圧が変化したときの前記可動部材の変位の方向は、前記第2電圧が変化したときの前記可動部材の変位の方向と交差する、構成17記載のセンサ。
前記第1対向電極部材は、
前記第1可動部材と対向する第1対向導電部と、
前記第1可動部材と対向する第2対向導電部と、
を含み、
前記第1可動部材から前記第2対向導電部への方向は、前記第1可動部材から前記第1対向導電部への方向と交差し、
前記制御部は、前記第1変更動作において、前記第2絶対値が小さくなるように、前記第1対向導電部の第1対向導電部電圧、及び、前記第2対向導電部の第2対向導電部電圧の少なくともいずれかを変更する、構成15記載のセンサ。
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制御部と、
を備えた電子装置。
Claims (10)
- 第1基体領域及び第2基体領域を含む第1面を含む基体と、
前記第1基体領域に設けられた第1構造体と、
前記第2基体領域に設けられた第2構造体と、
制御装置と、
を備え、
前記第1構造体は、振動可能な第1可動部材を含み、前記第1可動部材の前記振動は、前記第1面に沿う第1方向に沿う第1成分と、前記第1方向と交差し前記第1面に沿う第2方向に沿う第2成分と、を含み、
前記第2構造体は、振動可能な第2可動部材を含み、
前記制御装置は、処理動作を実施可能な制御部を含み、
前記処理動作は、前記第1成分及び前記第2成分に基づいて得られた前記第1可動部材の第1回転角度を、前記第2可動部材の共振周波数に基づいて補正した第2回転角度を出力することを含む、センサ。 - 第1筐体をさらに備え、
前記第1構造体及び前記第2構造体は、前記第1筐体のなかに設けられた、請求項1記載のセンサ。 - 第1面を含む第1基体領域に設けられた第1構造体と、
第2基体領域に設けられた第2構造体と、
第1筐体と、
制御装置と、
を備え、
前記第1構造体及び前記第2構造体は、前記第1筐体のなかに設けられ、
前記第1構造体は、振動可能な第1可動部材を含み、前記第1可動部材の前記振動は、前記第1面に沿う第1方向に沿う第1成分と、前記第1方向と交差し前記第1面に沿う第2方向に沿う第2成分と、を含み、
前記第2構造体は、振動可能な第2可動部材を含み、
前記制御装置は、処理動作を実施可能な制御部を含み、
前記処理動作は、前記第1成分及び前記第2成分に基づいて得られた前記第1可動部材の第1回転角度を、前記第2可動部材の共振周波数に基づいて補正した第2回転角度を出力することを含む、センサ。 - 前記第1構造体は、
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可動部材と接続された第1接続部と、
を含み、
前記第2構造体は、前記第2基体領域に固定された第2固定部を含み、
前記第2固定部は、前記第2可動部材を支持し、
前記第2可動部材は、前記第1接続部に含まれる材料と同じ材料を含む、請求項1~3のいずれか1つに記載のセンサ。 - 前記第2構造体は、
前記第2基体領域に固定された第2固定部と、
第2対向電極部材と、
を含み、
前記第2固定部は、前記第2可動部材を支持し、
前記第2対向電極部材は、前記第2可動部材と対向する、請求項1~4のいずれか1つに記載のセンサ。 - 前記第2可動部材は、第1可動梁及び第2可動梁を含み、
前記第2可動部材の前記共振周波数は、前記第1可動梁の共振周波数と、前記第2可動梁の共振周波数と、の和を含む、請求項4または5に記載のセンサ。 - 前記第1構造体は、
前記第1可動部材と対向する第1対向電極部材と、
前記第1対向電極部材と電気的に接続された抵抗部材と、
を含み、
前記制御部は、第1動作を実施可能であり、
前記第1動作は、
前記第1成分及び前記第2成分を取得する第1取得動作と、
前記取得した前記第1成分の第1時定数と、前記取得した前記第2成分の第2時定数と、の第1差の第1絶対値、及び、前記取得した前記第1成分の第1共振周波数と、前記取得した前記第2成分の第2共振周波数と、の第2差の第2絶対値の少なくともいずれかが小さくなるように、前記抵抗部材の抵抗、及び、前記抵抗部材に印加される電圧の少なくともいずれかの値を変更する第1変更動作と、
を含む、請求項1記載のセンサ。 - 前記第1対向電極部材は、
前記第1可動部材と対向する第1対向電極と、
前記第1可動部材と対向する第2対向電極と、
を含み、
前記第1可動部材から前記第2対向電極への方向は、前記第1可動部材から前記第1対向電極への方向と交差し、
前記抵抗部材は、
第1端部及び第1他端部を含む第1抵抗であって、前記第1他端部は前記第1対向電極と電気的に接続された、前記第1抵抗と、
第2端部及び第2他端部を含む第2抵抗であって、前記第2他端部は前記第2対向電極と電気的に接続された、前記第2抵抗と、
を含み、
前記制御部は、前記第1変更動作において、前記第1絶対値が小さくなるように、前記第1抵抗の抵抗値、前記第2抵抗の抵抗値、前記第1端部の第1電圧、及び、前記第2端部の第2電圧の少なくともいずれかの値を変更する、請求項7に記載のセンサ。 - 前記第1対向電極部材は、
前記第1可動部材と対向する第1対向導電部と、
前記第1可動部材と対向する第2対向導電部と、
を含み、
前記第1可動部材から前記第2対向導電部への方向は、前記第1可動部材から前記第1対向導電部への方向と交差し、
前記制御部は、前記第1変更動作において、前記第2絶対値が小さくなるように、前記第1対向導電部の第1対向導電部電圧、及び、前記第2対向導電部の第2対向導電部電圧の少なくともいずれかを変更する、請求項7に記載のセンサ。 - 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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