特許ウォッチ

公開番号2024122295
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-09
出願番号2023029759
出願日2023-02-28
発明の名称センサ
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人iX
主分類G01C 19/5684 20120101AFI20240902BHJP(測定;試験)
要約【課題】精度の向上が可能なセンサを提供する。
【解決手段】実施形態によれば、固定部材、可動部材、第1、第2対向電極、第1、第2抵抗素子、及び、制御装置を含む。可動部材は、固定部材に支持される。可動部材は、第1、第2電極を含む。第1電極から固定部材への第1方向は、第2電極から固定部材への第2方向と交差する。第1対向電極は、第1電極と対向する。第2対向電極は、第2電極と対向する。制御装置は、可動部材が外力を受けないときの補正動作を実施することが可能である。補正動作において、制御部は、可動部材を振動させる。可動部材の振動は、第1方向の第1成分と、第2方向の第2成分と、を含む。補正動作において、制御部は、第1成分の第1検出結果、及び、第2成分の第2検出結果に基づいて、第1補正値及び第2補正値の少なくともいずれかを導出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
固定部材と、
前記固定部材に支持された可動部材であって、前記可動部材は、第１電極及び第２電極を含み、前記固定部材から前記第１電極への第１方向は、前記固定部材から前記第２電極への第２方向と交差する、前記可動部材と、
前記第１電極と対向する第１対向電極であって、前記固定部材に対する前記第１対向電極の位置は固定され、前記第１対向電極及び前記第１電極は、第１櫛歯電極対となる、前記第１対向電極と、
前記第２電極と対向する第２対向電極であって、前記固定部材に対する前記第２対向電極の位置は固定され、前記第２対向電極及び前記第２電極は、第２櫛歯電極対となる、前記第２対向電極と、
第１端部及び第１他端部を含む第１抵抗素子であって、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、前記第１抵抗素子は、第１抵抗値を有し、前記第１抵抗素子と、
第２端部及び第２他端部を含む第２抵抗素子であって、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、前記第２抵抗素子は、第２抵抗値を有し、前記第２抵抗素子と、
制御部を含む制御装置と、
を備え、
前記制御部は、前記第１端部に第１電圧を印加可能であり、前記第２端部に第２電圧を印加可能であり、
前記制御部は、前記可動部材が外力を受けないときの第１補正動作を実施することが可能であり、
前記第１補正動作において、前記制御部は、前記可動部材に第１振動を生じさせ、前記第１振動は、前記第１方向の第１成分と、前記第２方向の第２成分と、を含み、
前記第１補正動作において、前記制御部は、前記第１成分の第１検出結果、及び、前記第２成分の第２検出結果に基づいて第１補正値を導出可能であり、
前記第１補正値は、前記可動部材が前記第１方向に沿って振動するような、前記第１抵抗値の第１抵抗補正値、前記第２抵抗値の第２抵抗補正値、前記第１電圧の第１電圧補正値、及び、前記第２電圧の第２電圧補正値の少なくともいずれかを含む、センサ。
続きを表示（約 2,400 文字）【請求項２】
前記第１補正値は、前記第１振動の方向と前記第１方向との間の第１角度を含む、請求項１記載のセンサ。
【請求項３】
前記第１抵抗補正値、前記第２抵抗補正値、前記第１電圧補正値、及び、前記第２抵抗補正値の前記少なくともいずれかによる振動の方向と、前記第１方向と、の間の角度の第１絶対値は、第１しきい値以下である、請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
第１対向導電部と、
第２対向導電部と、
をさらに備え、
前記可動部材は、第１導電部及び第２導電部をさらに含み、
前記第１対向導電部は、前記第１導電部と対向し、
前記固定部材に対する前記第１対向導電部の位置は固定され、
前記第２対向導電部は、前記第２導電部と対向し、
前記固定部材に対する前記第２対向導電部の位置は固定され、
前記固定部材から前記第１導電部への第３方向は、前記第１方向及び前記第２方向と交差し、
前記固定部材から前記第２導電部への第４方向は、前記第１方向及び前記第２方向と交差し、前記第３方向と交差し、
前記第３方向及び前記第４方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面に沿う、請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１対向導電部に第１対向導電部電圧を印加可能であり、前記第２対向導電部に第２対向導電部電圧を印加可能であり、
前記制御部は、前記可動部材が前記外力を受けないときの第２補正動作をさらに実施することが可能であり、
前記第２補正動作において、前記制御部は、前記可動部材に第２振動を生じさせ、前記第２振動は、前記第３方向の第３成分と、前記第４方向の第４成分と、を含み、
前記第２補正動作において、前記制御部は、前記第３成分の第３方向検出結果、及び、前記第４成分の第４方向検出結果に基づいて第２補正値を導出可能であり、
前記第２補正値は、前記可動部材が前記第３方向に沿って振動するような、前記第１対向導電部電圧の第１対向導電部電圧補正値、及び、前記第２対向導電部電圧の第２対向導電部電圧補正値の少なくともいずれかを含む、請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
前記制御部は、共振周波数補正動作を実施可能であり、
前記共振周波数補正動作において、前記制御部は、前記第３成分の第３共振周波数と、前記第４成分の第４共振周波数と、の差の第２絶対値が小さくなるように、前記第１対向導電部電圧、及び、前記第２対向導電部電圧の少なくともいずれかを調整可能である、請求項５に記載のセンサ。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１対向導電部に第１対向導電部電圧を印加可能であり、及び、前記第２対向導電部に第２対向導電部電圧を印加可能であり、
前記第１補正値は、前記可動部材が前記第１方向に沿って振動するような、前記第１対向導電部電圧の第１対向導電部電圧補正値、及び、前記第２対向導電部電圧の第２対向導電部電圧補正値の少なくともいずれかをさらに含む、請求項４に記載のセンサ。
【請求項８】
第１対向導電部電圧補正値、及び、前記第２対向導電部電圧の前記少なくともいずれかによる振動の方向と、前記第１方向と、の間の前記角度の絶対値は、前記第１しきい値よりも小さい、請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記制御部は、検出動作をさらに実施可能であり、
前記検出動作において、前記制御部は、前記第１電極と前記第１対向電極との間に第１交流電圧を印加し、前記第２電極と前記第２対向電極との間に第２交流電圧を印加して、前記可動部材を振動させ、
前記制御部は、前記検出動作において、前記可動部材が前記外力を受けたときの前記第１成分及び前記第２成分の変化に基づいて、前記外力を検出する、請求項１～８のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１０】
固定部材と、
前記固定部材に支持された可動部材であって、前記可動部材は、第１導電部及び第２導電部を含み、前記固定部材から前記第１導電部への第３方向は、前記固定部材から前記第２導電部への第４方向と交差する、前記可動部材と、
前記第１導電部と対向する第１対向導電部であって、前記固定部材に対する前記第１対向導電部の位置は固定され、前記第１対向導電部及び前記第１導電部は、第１平行平板電極対となる、前記第１対向導電部と、
前記第２導電部と対向する第２対向導電部であって、前記固定部材に対する前記第２対向導電部の位置は固定され、前記第２対向導電部及び前記第２導電部は、第２平行平板電極対となる、前記第２対向導電部と、
制御部を含む制御装置と、
を備え、
前記制御部は、前記第１対向導電部に第１対向導電部電圧を印加可能であり、前記第２対向導電部に第２対向導電部電圧を印加可能であり、
前記制御部は、前記可動部材が外力を受けないときの第２補正動作を実施することが可能であり、
前記第２補正動作において、前記制御部は、前記可動部材に第２振動を生じさせ、前記第２振動は、前記第３方向の第３方向成分と、前記第４方向の第４方向成分と、を含み、
前記第２補正動作において、前記制御部は、前記第３方向成分の第３方向検出結果、及び、前記第４方向成分の第４方向検出結果に基づいて第２補正値を導出可能であり、
前記第２補正値は、前記可動部材が前記第３方向に沿って振動するような、前記第１対向導電部電圧の第１対向導電部電圧補正値、及び、前記第２対向導電部電圧の第２対向導電部電圧補正値の少なくともいずれかを含む、センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、センサに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）構造のセンサがある。センサにおいて、精度の向上が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１８７０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、精度の向上が可能なセンサを提供する。
【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、固定部材、可動部材、第１対向電極、第２対向電極、第１抵抗素子、第２抵抗素子、及び、制御装置を含む。前記可動部材は、前記固定部材に支持される。前記可動部材は、第１電極及び第２電極を含む。前記固定部材から前記第１電極への第１方向は、前記固定部材から前記第２電極への第２方向と交差する。前記第１対向電極は、前記第１電極と対向する。前記固定部材に対する前記第１対向電極の位置は固定される。前記第１対向電極及び前記第１電極は、第１櫛歯電極対となる。前記第２対向電極は、前記第２電極と対向する。前記固定部材に対する前記第２対向電極の位置は固定される。前記第２対向電極及び前記第２電極は、第２櫛歯電極対となる。前記第１対向素子は、第１端部及び第１他端部を含む。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る。前記第１抵抗素子は、第１抵抗値を有する。前記第２抵抗素子は、第２端部及び第２他端部を含む。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る。前記第２抵抗素子は、第２抵抗値を有する。前記制御装置は、制御部を含む。前記制御部は、前記第１端部に第１電圧を印加可能であり、前記第２端部に第２電圧を印加可能である。前記制御部は、前記可動部材が外力を受けないときの第１補正動作を実施することが可能である。前記第１補正動作において、前記制御部は、前記可動部材に第１振動を生じさせる。前記第１振動は、前記第１方向の第１成分と、前記第２方向の第２成分と、を含む。前記第１補正動作において、前記制御部は、前記第１成分の第１検出結果、及び、前記第２成分の第２検出結果に基づいて第１補正値を導出可能である。前記第１補正値は、前記可動部材が前記第１方向に沿って振動するような、前記第１抵抗値の第１抵抗補正値、前記第２抵抗値の第２抵抗補正値、前記第１電圧の第１電圧補正値、及び、前記第２電圧の第２電圧補正値の少なくともいずれかを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図２は、実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（第１実施形態）
図１は、実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図２は、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１に示すように、実施形態に係るセンサ１１０は、固定部材１０Ｆ、可動部材１０、第１対向電極２１Ｅ、第２対向電極２２Ｅ、第１抵抗素子Ｒ１、第２抵抗素子Ｒ２及び制御装置７０を含む。
【０００８】
図２に示すように、固定部材１０Ｆは、例えば、基体１０ｓに固定される。可動部材１０は、固定部材１０Ｆに支持される。この例では、センサ１１０は、支持部材１０Ｓを含む。支持部材１０Ｓは、変形可能である。支持部材１０Ｓの一部（例えば端）は、固定部材１０Ｆに支持される。支持部材１０Ｓの別の一部（例えば別の端）は、可動部材１０を支持する。支持部材１０Ｓは、例えば、ばね機構である。
【０００９】
図２に示すように、基体１０ｓから固定部材１０Ｆへの方向をＺ軸方向とする。基体１０ｓと可動部材１０との間に空隙Ｇ１が設けられる。
【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。
（【００１１】以降は省略されています）

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