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公開番号2025153116
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024055420
出願日2024-03-29
発明の名称物理量センサー及び慣性計測装置
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01P 15/125 20060101AFI20251002BHJP(測定;試験)
要約【課題】他軸感度を抑制し、検出精度をより高くできる物理量センサー等の提供。
【解決手段】本実施形態は、面内方向であり、互いに直交する第1方向DR1及び第2方向DR2の物理量を検出する物理量センサー1に関係する。物理量センサー1は、基板10と、第1固定電極支持部113と、第1固定電極部110と、第1可動電極部210と、第2固定電極支持部123と、第2可動電極部220と、第1可動電極支持部313と、を含む。第1可動電極支持部313は、可動電極固定部301において基板10に固定され、第1方向DR1及び第2方向DR2と交差する第1交差方向DR11に延在し、第1ばね317を介して第1可動電極部210及び第2可動電極部220を支持する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
面内方向であり、互いに直交する第１方向及び第２方向の物理量を検出する物理量センサーにおいて、
基板と、
第１固定電極固定部において前記基板に固定され、前記第１方向に延在する第１固定電極支持部と、
前記第１固定電極支持部から前記第２方向及び前記第２方向の反対方向である第４方向に延在する第１固定電極を有する第１固定電極部と、
前記第２方向及び前記第４方向に延在するとともに前記第１固定電極と対する第１可動電極を有する第１可動電極部と、
第２固定電極固定部において前記基板に固定され、前記第２方向に延在する第２固定電極支持部と、
前記第２固定電極支持部から前記第１方向及び前記第１方向の反対方向である第３方向に延在する第２固定電極を有する第２固定電極部と、
前記第１方向及び前記第３方向に延在するとともに前記第２固定電極と対する第２可動電極を有する第２可動電極部と、
可動電極固定部において前記基板に固定され、前記第１方向及び前記第２方向と交差する第１交差方向に延在し、第１ばねを介して前記第１可動電極部及び前記第２可動電極部を支持する第１可動電極支持部と、
を含むことを特徴とする物理量センサー。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載された物理量センサーにおいて、
前記第１ばねを介して前記第１可動電極支持部に支持される可動体を含み、
前記可動体は、
前記第２方向に延び、前記第１可動電極部を有する第１連結部と、
前記第１方向に延び、前記第２可動電極部を有する第２連結部と、
を含むことを特徴とする物理量センサー。
【請求項３】
請求項２に記載された物理量センサーにおいて、
前記第１ばねは、前記第１連結部と前記第２連結部が交わる前記可動体の角部に設けられ、
前記第１可動電極支持部は、前記可動電極固定部から前記角部へ向かう前記第１交差方向に延在することを特徴とする物理量センサー。
【請求項４】
請求項１に記載された物理量センサーにおいて、
前記第１固定電極支持部の長さと前記第２固定電極支持部の長さは、略同じであることを特徴とする物理量センサー。
【請求項５】
請求項２に記載された物理量センサーにおいて、
前記第１連結部の長さと前記第２連結部の長さは、略同じであることを特徴とする物理量センサー。
【請求項６】
請求項１に記載された物理量センサーにおいて、
前記第１方向と前記第１交差方向の成す角度と、前記第２方向と前記第１交差方向の成す角度とは、略同じであることを特徴とする物理量センサー。
【請求項７】
請求項１に記載された物理量センサーにおいて、
前記第１可動電極支持部の長さは、前記第１交差方向における前記第１ばねの長さより長いことを特徴とする物理量センサー。
【請求項８】
請求項１に記載された物理量センサーにおいて、
前記第１可動電極支持部の長さは、前記第１固定電極支持部の長さ及び前記第２固定電極支持部の長さより長いことを特徴とする物理量センサー。
【請求項９】
請求項１に記載された物理量センサーにおいて、
前記第１固定電極部は、第１の第１固定電極と、前記第１の第１固定電極より前記第１方向に設けられる第２の第１固定電極とを有し、
前記第２方向において、前記第２の第１固定電極の長さは、前記第１の第１固定電極の長さより長いことを特徴とする物理量センサー。
【請求項１０】
請求項１に記載された物理量センサーにおいて、
前記第１固定電極支持部は、前記第１方向において互いに平行に延びる第１の第１固定電極支持部及び第２の第１固定電極支持部を含むことを特徴とする物理量センサー。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサー及び慣性計測装置等に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
可動体に含まれる可動電極部と、固定電極部とのギャップを変化させ、静電容量の変化量に基づいて加速度等の物理量を検出する物理量センサーが知られている。特許文献１には、可動体を接続する基板の面に平行な方向に可動体を揺動させることで、基板の面に対応する２軸の物理量を検出する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－１２５８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２軸の物理量を検出する物理量センサーにおいて、一方の軸の物理量を検出する検出ユニットにて、他方の軸の物理量を検出してしまう事象（他軸感度という）が発生することがあり、検出精度が悪化する。そのため、検出精度をより向上させる物理量センサーの構築が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様は、面内方向であり、互いに直交する第１方向及び第２方向の物理量を検出する物理量センサーにおいて、基板と、第１固定電極固定部において前記基板に固定され、前記第１方向に延在する第１固定電極支持部と、前記第１固定電極支持部から前記第２方向及び前記第２方向の反対方向である第４方向に延在する第１固定電極を有する第１固定電極部と、前記第２方向及び前記第４方向に延在するとともに前記第１固定電極と対する第１可動電極を有する第１可動電極部と、第２固定電極固定部において前記基板に固定され、前記第２方向に延在する第２固定電極支持部と、前記第２固定電極支持部から前記第１方向及び前記第１方向の反対方向である第３方向に延在する第２固定電極を有する第２固定電極部と、前記第１方向及び前記第３方向に延在するとともに前記第２固定電極と対する第２可動電極を有する第２可動電極部と、可動電極固定部において前記基板に固定され、前記第１方向及び前記第２方向と交差する第１交差方向に延在し、第１ばねを介して前記第１可動電極部及び前記第２可動電極部を支持する第１可動電極支持部と、を含む物理量センサーに関係する。
【０００６】
本開示の他の態様は、上記に記載された物理量センサーと、前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含む慣性計測装置に関係する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
物理量センサーの例を説明する平面図。
物理量センサーの動作モードの例を説明する図。
第１～第２固定電極部と第１～第２可動電極部の例を説明する図。
第１可動電極支持部等を説明する図。
第１固定電極部に設けられる第１固定電極の長さの例について説明する図。
第３～第４固定電極部と第３～第４可動電極部の例を説明する図。
第２～第３可動電極支持部の例を説明する図。
第４可動電極支持部の例を説明する図。
第１固定電極部及び第１可動電極部の別の例を説明する図。
第１固定電極部及び第１可動電極部の別の例を説明する図。
第１固定電極部及び第１可動電極部の別の例を説明する図。
第１固定電極部及び第１可動電極部の別の例を説明する図。
第３固定電極部及び第３可動電極部の別の例を説明する図。
物理量センサーの別の例を説明する平面図。
物理量センサーの別の例を説明する平面図。
物理量センサーの別の例を説明する平面図。
物理量センサーの別の例を説明する平面図。
図１７のＥ－Ｅ断面を説明する図。
物理量センサーの別の例を説明する平面図。
物理量センサーを含む慣性計測装置の概略構成を示す分解斜視図。
物理量センサーの回路基板の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが必須構成要件であるとは限らない。
【０００９】
本実施形態の物理量センサー１の構成例について説明する。図１は、本実施形態の物理量センサー１の例を、基板１０に直交する方向での平面視における平面図を概略的に示したものである。本実施形態において説明の便宜上、互いに直交する２つの軸として、Ｘ軸及びＹ軸を、図１に図示している。なお、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸の図示は省略する。互いに直交する方向を第１方向ＤＲ１、第２方向ＤＲ２とし、第１方向ＤＲ１、第２方向ＤＲ２は、各々、例えば＋Ｘ軸方向、＋Ｙ軸方向に対応する。また、本実施形態において、第１方向ＤＲ１の反対側の方向を第３方向ＤＲ３とし、第２方向ＤＲ２の反対側の方向を第４方向ＤＲ４とする。つまり、図１において第３方向ＤＲ３は、例えば－Ｘ軸方向であり、第４方向ＤＲ４は、例えば－Ｙ軸方向である。なお、「直交」とは９０°で交わっているものの他、９０°から若干傾いた角度で交わっている場合も含むものとする。また、以降において、＋方向と－方向を厳密に区別する必要が無い場合は「Ｘ軸に沿った方向」を「第１方向ＤＲ１に沿った方向」と代表して表記し、「Ｙ軸に沿った方向」を「第２方向ＤＲ２に沿った方向」と代表して表記することがある。なお、上記した第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２とＸＹ軸との対応関係はあくまでも例示であり、上記に限定されるものではない。以降の説明は、例えば第１方向ＤＲ１をＹ軸として本実施形態の手法を適用することを妨げるものではない。
【００１０】
図１の物理量センサー１において、基板１０に枠状の可動体ＭＢが接続されている。なお、図１の平面視において可動体ＭＢは１つの閉じたループを形成するように図示しているが、本実施形態においては、例えば一部が開口していても枠状として扱えるものとし、詳細は図１１等で後述する。また、基板１０または可動体ＭＢに接続する他の構成については、図３、図４、図６、図７、図８に分けて後述する。より具体的には、図１のＡ１の点線枠に示す構成は、後述する図３のＡ１１に示す構成に対応し、図１のＡ２の点線枠に示す構成は、後述する図３のＡ１２に示す構成に対応し、図１のＢ１の点線枠に示す構成は、後述する図４のＢ１１に示す構成に対応する。また、図１のＡ３の点線枠に示す構成は、後述する図６のＡ１３に示す構成に対応し、図１のＡ４の点線枠に示す構成は、後述する図６のＡ１４に示す構成に対応する。また、図１のＢ２の点線枠に示す構成は、後述する図７のＢ１２に示す構成に対応し、図１のＢ３の点線枠に示す構成は、後述する図７のＢ１３に示す構成に対応し、図１のＢ４の点線枠に示す構成は、後述する図８のＢ１４に示す構成に対応する。
（【００１１】以降は省略されています）

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