特許ウォッチ

公開番号2025112639
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-01
出願番号2024006991
出願日2024-01-19
発明の名称センサ及び電子装置
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人iX
主分類G01C 19/5726 20120101AFI20250725BHJP(測定;試験)
要約【課題】検出精度の向上が可能な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、素子部及び回路部を含む。素子部は、基体面を含む基体と、基体面に固定された固定部と、固定部に支持された可動部と、複数の固定電極と、を含む。複数の固定電極は、基体面に固定され可動部と対向する。複数の固定電極は、第1、第2電極を含む。回路部は、第1、第2チャージアンプを含む。第1チャージアンプは、第1反転入力及び第1非反転入力を含む第1オペレーションアンプを含む。第1反転入力は、第1電極に電気的に接続される。第1非反転入力は、第1電位に設定される。第2チャージアンプは、第2反転入力と第2非反転入力とを含む第2オペレーションアンプを含む。第2反転入力は、第2電極に電気的に接続される。第2非反転入力は、第1電位と異なる第2電位に設定される。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
基体面を含む基体と、
前記基体面に固定された固定部と、
前記固定部に支持された可動部であって、前記基体面と前記可動部との間に第１間隙が設けられた、前記可動部と、
前記基体面に固定され前記可動部と対向する複数の固定電極と、
を含む素子部と、
回路部と、
を備え、
前記複数の固定電極は、第１電極及び第２電極を含み、
前記固定部から前記第１電極への第１方向は、前記基体面に沿う第１平面に沿い、
前記固定部から前記第２電極への第２方向は、前記第１平面に沿い、前記第１方向に対して傾斜し、
前記回路部は、第１チャージアンプ及び第２チャージアンプを含み、
前記第１チャージアンプは、第１反転入力及び第１非反転入力を含む第１オペレーションアンプを含み、
前記第１反転入力は、前記第１電極に電気的に接続され、
前記第１非反転入力は、第１電位に設定され、
前記第２チャージアンプは、第２反転入力と第２非反転入力とを含む第２オペレーションアンプを含み、
前記第２反転入力は、前記第２電極に電気的に接続され、
前記第２非反転入力は、前記第１電位と異なる第２電位に設定され、
前記回路部は、前記可動部の振動状態の、前記素子部に加わる外力による変化を、前記第１チャージアンプの第１出力及び前記第２チャージアンプの第２出力に基づく第１値を用いて前記外力の角速度を検出するように構成された、センサ。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記回路部は、処理回路をさらに含み、
前記処理回路は、第１比及び第２比を出力するように構成され、
前記第１比は、前記第１出力の前記第１電位に対する比であり、
前記第２比は、前記第２出力の前記第２電位に対する比であり、
前記第１値は、前記第１比及び前記第２比の関数である、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記複数の固定電極は、第３電極及び第４電極をさらに含み、
前記固定部から前記第３電極への第３方向は、前記第１平面に沿い、
前記固定部から前記第４電極への第４方向は、前記第１平面に沿い、前記第３方向と交差し、
前記回路部は、第１回路をさらに含み、
前記第１回路は、前記第３電極及び前記第４電極の少なくともいずれかに交流信号を供給して前記可動部を振動させるように構成された、請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記回路部は、第２回路をさらに含み、
前記第２回路は、前記第１値に基づいて、前記振動状態を前記外力が加わらないときに戻すように、前記第１回路を制御するように構成された、請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記素子部に前記外力が加わらない第１振動状態において、前記可動部は第１振動方向に沿って振動し、
前記素子部に前記外力が加わる第２振動状態において、前記振動状態は、前記第１振動方向と交差する第２振動方向の成分を含み、
前記回路部は、前記第１値を用いて、前記第２振動状態を前記第１振動状態に戻すように、前記交流信号を調整する、請求項３に記載のセンサ。
【請求項６】
前記回路部は、前記調整のための前記交流信号の変更に基づいて前記角速度を検出する、請求項５に記載のセンサ。
【請求項７】
前記可動部は、前記固定部を中心とした同心の複数の環状部を含む、請求項１に記載のセンサ。
【請求項８】
前記回路部は、前記素子部に前記外力が加わっていないときに、前記可動部を前記第１方向に沿って振動させるように構成された、請求項１～７のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項９】
前記複数の固定電極は、第５電極、第６電極、第７電極及び第８電極をさらに含み、
前記固定部から前記第５電極への第５方向は、前記第１平面に沿い、
前記固定部から前記第６電極への第６方向は、前記第１平面に沿い、前記第５方向と交差し、
前記固定部から前記第７電極への第７方向は、前記第１平面に沿い、
前記固定部から前記第８電極への第８方向は、前記第１平面に沿い、前記第７方向と交差し、
前記回路部は、前記第５電極、前記第６電極、前記第７電極及び前記第８電極の少なくともいずれかに第１信号を供給して前記振動状態を調整するように構成された、請求項３に記載のセンサ。
【請求項１０】
請求項１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、
備えた、電子装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、センサ及び電子装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子などを用いたセンサがある。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】
実施形態は、検出精度の向上が可能なセンサ及び電子装置を提供する。
【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、素子部及び回路部を含む。前記素子部は、基体面を含む基体と、前記基体面に固定された固定部と、前記固定部に支持された可動部と、複数の固定電極と、を含む。前記基体面と前記可動部との間に第１間隙が設けられる。前記複数の固定電極は、前記基体面に固定され前記可動部と対向する。前記複数の固定電極は、第１電極及び第２電極を含む。前記固定部から前記第１電極への第１方向は、前記基体面に沿う第１平面に沿う。前記固定部から前記第２電極への第２方向は、前記第１平面に沿い、前記第１方向に対して傾斜する。前記回路部は、第１チャージアンプ及び第２チャージアンプを含む。前記第１チャージアンプは、第１反転入力及び第１非反転入力を含む第１オペレーションアンプを含む。前記第１反転入力は、前記第１電極に電気的に接続される。前記第１非反転入力は、第１電位に設定される。前記第２チャージアンプは、第２反転入力と第２非反転入力とを含む第２オペレーションアンプを含む。前記第２反転入力は、前記第２電極に電気的に接続される。前記第２非反転入力は、前記第１電位と異なる第２電位に設定される。前記回路部は、前記可動部の振動状態の、前記素子部に加わる外力による変化を、前記第１チャージアンプの第１出力及び前記第２チャージアンプの第２出力に基づく第１値を用いて前記外力の角速度を検出するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
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２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式図である。
図３は、センサの特性を例示するグラフである。
図４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５（ａ）～図５（ｈ）は、実施形態に係る電子装置の応用を例示する模式図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施形態に係るセンサの応用を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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。
【０００８】
（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２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式図である。
図２（ａ）は、平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ１－Ａ２線断面図である。
図１に示すように、実施形態に係るセンサ１１０は、素子部１０Ｅ及び回路部７０を含む。
【０００９】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、素子部１０Ｅを例示している。素子部１０Ｅは、基体１０ｓ、固定部１０Ｆ、可動部１０Ｍ、及び。複数の固定電極５０を含む。基体１０ｓは、基体面１０ｆを含む。
【００１０】
固定部１０Ｆは、基体面１０ｆに固定される。可動部１０Ｍは、固定部１０Ｆに支持される。基体面１０ｆと可動部１０Ｍとの間に第１間隙Ｇ１が設けられる。複数の固定電極５０は、基体面１０ｆに固定される。複数の固定電極５０は、可動部１０Ｍと対向する。可動部１０Ｍは、導電性である。
（【００１１】以降は省略されています）

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