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陀螺傳感器以及電子設(shè)備的制造方法與工藝

文檔序號:11412425閱讀:194來源:國知局
陀螺傳感器以及電子設(shè)備的制造方法與工藝
本發(fā)明涉及一種陀螺傳感器以及電子設(shè)備。

背景技術(shù):
近年來,在汽車導(dǎo)航系統(tǒng)以及攝像機(jī)的手抖補(bǔ)償?shù)鹊淖藨B(tài)控制中,對角速度進(jìn)行檢測的陀螺傳感器被較多地使用。在這種陀螺傳感器中,存在具備能夠?qū)ο嗷フ坏腦軸、Y軸、Z軸周圍的角速度進(jìn)行檢測的檢測元件的傳感器。在專利文獻(xiàn)1所公開的陀螺傳感器中,公開了一種如下的多軸角速度傳感器,其對相對于相互正交的第一至第三檢測軸的角速度進(jìn)行檢測,所述多軸角速度傳感器具備:第一振動型角速度傳感器元件,其對相對于第一檢測軸的角速度進(jìn)行檢測;第二振動型角速度傳感器元件,其對相對于第二檢測軸的角速度進(jìn)行檢測;第三振動型角速度傳感器元件,其對相對于第三檢測軸的角速度進(jìn)行檢測;IC(IntegratedCircuit:集成電路),其對第一至第三振動型角速度傳感器元件進(jìn)行控制;封裝件,其對第一至第三振動型角速度傳感器元件以及IC進(jìn)行收納,第一振動型角速度傳感器元件的振動平面與第一檢測軸平行,第二振動型角速度傳感器元件的振動平面與第二檢測軸平行,第三振動型角速度傳感器元件的振動平面與第三檢測軸正交。但是,由于在現(xiàn)有技術(shù)的陀螺傳感器中,為了對三軸周圍的角速度進(jìn)行檢測,從而針對各個軸配置獨立的元件,因此安裝面積將增大從而導(dǎo)致難以小型化。此外,由于針對每個元件而言驅(qū)動振動是獨立的,因此驅(qū)動電路也必須針對每個元件而設(shè)置,從而安裝面積將增大并導(dǎo)致難以小型化。專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-266321號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的幾種方式所涉及的目的之一在于,提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)小型化的陀螺傳感器。此外,本發(fā)明的幾種方式所涉及的目的之一在于,提供一種包含上述陀螺傳感器的電子設(shè)備。本發(fā)明是為了解決上述課題中的至少一部分而實施的發(fā)明,其能夠作為以下的方式或應(yīng)用例而實現(xiàn)。應(yīng)用例1本應(yīng)用例所涉及的陀螺傳感器具備:驅(qū)動質(zhì)量部;驅(qū)動部,其在第一軸的方向上對所述驅(qū)動質(zhì)量部進(jìn)行驅(qū)動;第一檢測質(zhì)量部,其上設(shè)置有第一檢測部和第一振動體,且經(jīng)由第一彈性部而被連接于所述驅(qū)動質(zhì)量部,其中,所述第一彈性部能夠在與所述第一軸正交的第二軸的方向上進(jìn)行位移;第二檢測質(zhì)量部,其上設(shè)置有第二檢測部和第二振動體,且經(jīng)由第二彈性部而被連接于所述驅(qū)動質(zhì)量部,其中,所述第二彈性部能夠在所述第二軸的方向上進(jìn)行位移,所述第一振動體在所述第一軸的方向上延伸,且一端被連接于所述第一檢測質(zhì)量部,所述第二振動體在與所述第一振動體的延伸方向相反的方向上延伸,且一端被連接于所述第二檢測質(zhì)量部,所述第一振動體和所述第二振動體隨著所述第一軸的方向上的振動,而在相對于所述第一軸及所述第二軸垂直的第三軸的方向上進(jìn)行振動。根據(jù)這種陀螺傳感器,由于具有隨著第一軸的方向上的振動而在第三軸的方向上進(jìn)行振動的第一振動體和第二振動體,因此能夠?qū)⒌谝徽駝芋w和第二振動體的第三軸的方向上的振動作為驅(qū)動振動,從而對第一軸的軸周圍的角速度進(jìn)行檢測。因此,通過使用這種陀螺傳感器,從而能夠通過相同的第一軸的方向上的驅(qū)動振動,來實施第一軸的軸周圍的角速度的檢測、以及第二軸和第三軸中的至少一個軸的軸周圍的角速度的檢測。因此,不需要針對每個元件而設(shè)置驅(qū)動電路,從而能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化。此外,能夠縮小安裝面積,從而能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化。并且,在這種陀螺傳感器中,由于第一振動體的延伸方向和第二振動體的延伸方向為相反的方向,因此第一振動體和第二振動體在第三軸的方向上以相互反相的方式而進(jìn)行振動。由此,第一檢測質(zhì)量部和第二檢測質(zhì)量部通過第一軸的軸周圍的角速度的而在互為相反的方向上進(jìn)行位移,且通過第三軸的軸周圍的角速度或者第二軸的方向上的加速度而在相同的方向上進(jìn)行位移。因此,能夠進(jìn)一步消除由于第三軸的軸周圍的角速度或者第二軸的方向上的加速度而產(chǎn)生的誤差,從而能夠提高第一軸的軸周圍的角速度的檢測精度。應(yīng)用例2在本應(yīng)用例所涉及的陀螺傳感器中,還可以采用如下方式,即,所述結(jié)構(gòu)體在所述第一軸的方向上被配置有兩個,兩個所述結(jié)構(gòu)體通過連結(jié)彈性部而被相互連接,所述驅(qū)動部使兩個所述結(jié)構(gòu)體的所述驅(qū)動質(zhì)量部以相互反相的方式進(jìn)行振動。根據(jù)這種陀螺傳感器,能夠提高Q值。應(yīng)用例3在本應(yīng)用例所涉及的陀螺傳感器中,還可以采用如下方式,即,所述第一檢測質(zhì)量部和所述第二檢測質(zhì)量部通過所述第一軸的軸周圍的角速度而在互為相反的方向上進(jìn)行位移,且通過所述第二軸的方向上的加速度或者所述第三軸的軸周圍的角速度而在相同的方向上進(jìn)行位移。根據(jù)這種陀螺傳感器,能夠進(jìn)一步消除由于第三軸的軸周圍的角速度或者第二軸的方向上的加速度而產(chǎn)生的誤差,從而能夠提高第一軸的軸周圍的角速度的檢測精度。應(yīng)用例4在本應(yīng)用例所涉及的陀螺傳感器中,還可以采用如下方式,即,所述驅(qū)動質(zhì)量部以與基板具有預(yù)定的距離的方式而設(shè)置,所述驅(qū)動質(zhì)量部具有:第一固定電極,其被固定在所述基板上;第二固定電極,其被固定在所述基板上。根據(jù)這種陀螺傳感器,能夠高靈敏度地對第一軸的軸周圍的角速度進(jìn)行檢測。應(yīng)用例5在本應(yīng)用例所涉及的陀螺傳感器中,還可以采用如下方式,即,所述陀螺傳感器輸出根據(jù)所述第一檢測部的位移而發(fā)生變動的第一檢測信號,且輸出根據(jù)所述第二檢測部的位移而發(fā)生變動的第二檢測信號,并且根據(jù)所述第一檢測信號和所述第二檢測信號,而對所述第一軸的軸周圍的角速度進(jìn)行檢測。根據(jù)這種陀螺傳感器,能夠消除由于第三軸的軸周圍的角速度或者第二軸的方向上的加速度而產(chǎn)生的誤差,從而能夠提高第一軸的軸周圍的角速度的檢測精度。應(yīng)用例6在本應(yīng)用例所涉及的陀螺傳感器中,還可以采用如下方式,即,所述結(jié)構(gòu)體具有第三檢測部,所述第三檢測部對所述第二軸的軸周圍的角速度和所述第三軸的軸周圍的角速度中的至少一個角速度進(jìn)行檢測。根據(jù)這種陀螺傳感器,由于能夠通過相同的第一軸的方向上的驅(qū)動振動來實施第一軸的軸周圍的角速度的檢測、以及第二軸和第三軸中的至少一個軸的軸周圍的角速度的檢測,因此能夠在實現(xiàn)小型化的同時,除了第一軸的軸周圍的角速度以外還實施其他軸(第二軸、第三軸)的角速度的檢測。應(yīng)用例7在本應(yīng)用例所涉及的陀螺傳感器中,還可以采用如下方式,即,在所述第一振動體和所述第二振動體中的至少一個振動體上設(shè)置有頻率調(diào)節(jié)部。根據(jù)這種陀螺傳感器,能夠?qū)Φ谝徽駝芋w和第二振動體中的至少一個振動體的共振頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。應(yīng)用例8本應(yīng)用例所涉及的電子設(shè)備包含本應(yīng)用例所涉及的陀螺傳感器。根據(jù)這種電子設(shè)備,由于包含本應(yīng)用例所涉及的陀螺傳感器,因此能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。附圖說明圖1為概要性地表示本實施方式所涉及的陀螺傳感器的結(jié)構(gòu)的圖。圖2為概要性地表示本實施方式所涉及的陀螺傳感器的傳感器元件的結(jié)構(gòu)的圖。圖3為模式化地表示本實施方式所涉及的陀螺傳感器的傳感器元件的圖。圖4為模式化地表示本實施方式所涉及的陀螺傳感器的傳感器元件的圖。圖5為模式化地表示本實施方式所涉及的陀螺傳感器的傳感器元件的圖。圖6為用于對本實施方式所涉及的陀螺傳感器的集成電路進(jìn)行說明的圖。圖7為用于對本實施方式所涉及的陀螺傳感器的信號處理方法進(jìn)行說明的圖。圖8為模式化地表示本實施方式所涉及的陀螺傳感器的振動體的改變例1~4的圖。圖9為用于對本實施方式的第一改變例所涉及的陀螺傳感器的信號處理方法進(jìn)行說明的圖。圖10為用于對本實施方式的第二改變例所涉及的陀螺傳感器的信號處理方法進(jìn)行說明的圖。圖11為模式化地表示本實施方式所涉及的電子設(shè)備的立體圖。圖12為模式化地表示本實施方式所涉及的電子設(shè)備的立體圖。圖13為模式化地表示本實施方式所涉及的電子設(shè)備的立體圖。具體實施方式以下,使用附圖來對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外,以下進(jìn)行說明的實施方式,并不對專利權(quán)利要求書中所記載的本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行不適當(dāng)?shù)南薅?。此外,以下所說明的全部結(jié)構(gòu)并不一定均為本發(fā)明的必要結(jié)構(gòu)要件。1.陀螺傳感器的結(jié)構(gòu)首先,參照附圖來對本實施方式所涉及的陀螺傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖1為,概要性地表示本實施方式所涉及的陀螺傳感器10的結(jié)構(gòu)的圖。另外,在圖1以及以下所示的各個附圖中,作為相互正交的三個軸而圖示了X軸、Y軸、Z軸。此外,在本實施方式中,將與X軸(第一軸)平行的方向稱為X軸方向,將與Y軸(第二軸)平行的方向稱為Y軸方向,將與Z軸(第三軸)平行的方向稱為Z軸方向。如圖1所示,陀螺傳感器10具備:能夠?qū)軸周圍的角速度進(jìn)行檢測的傳感器元件100、能夠?qū)軸周圍的角速度進(jìn)行檢測的傳感器元件200、以及能夠?qū)軸周圍的角速度進(jìn)行檢測的傳感器元件300。另外,陀螺傳感器10只需至少具備傳感器元件100即可。例如,陀螺傳感器10可以具備傳感器元件100、和傳感器元件200與300中的某一方。圖2為,概要性地表示傳感器元件100的結(jié)構(gòu)的圖。如圖2所示,傳感器元件100具備如下的結(jié)構(gòu)體12,所述結(jié)構(gòu)體12以包括驅(qū)動質(zhì)量部14、檢測質(zhì)量部16a、16b、彈性部20a、20b、檢測部30a、30b、振動體40a、40b、驅(qū)動彈性部60、以及驅(qū)動部70的方式而構(gòu)成。結(jié)構(gòu)體12以硅為主要材料而構(gòu)成,通過利用薄膜形成技術(shù)(例如外延生長技術(shù)、化學(xué)氣相生長技術(shù)等的體積技術(shù))以及各種加工技術(shù)(例如干蝕刻、濕蝕刻等的蝕刻技術(shù))而將硅基板(硅制的基板)加工成所期望的外形形狀,從而一體地形成了上述的各個部分14、16a、16b、20a、20b、30a、30b、40a、40b、60、70?;蛘?,可以通過在對硅基板和玻璃基板(基板1)進(jìn)行貼合之后,僅將硅基板加工成所期望的外形形狀,從而形成上述的各個部分14、16a、16b、20a、20b、30a、30b、40a、40b、60、70。通過將結(jié)構(gòu)體12的主要材料設(shè)為硅,從而能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的振動特性,并且能夠發(fā)揮優(yōu)異的耐久性。此外,能夠應(yīng)用在硅半導(dǎo)體裝置制作中所使用的細(xì)微加工技術(shù),從而能夠?qū)崿F(xiàn)陀螺傳感器10的小型化。驅(qū)動質(zhì)量部14通過驅(qū)動部70而在X軸方向上(沿著X軸)進(jìn)行振動。驅(qū)動質(zhì)量部14以與基板1具有預(yù)定的距離的方式而設(shè)置。驅(qū)動質(zhì)量部14隔著間隙而被設(shè)置在基板1的上方。驅(qū)動質(zhì)量部14具有第一空洞部15。在俯視觀察(從Z軸方向觀察)時,驅(qū)動質(zhì)量部14例如為矩形的框體。另外,雖然在圖示的示例中,驅(qū)動質(zhì)量部14為框狀,但也可以應(yīng)用框狀以外的形狀。驅(qū)動質(zhì)量部14的X軸方向上的側(cè)面(具有與X軸平行的垂線的側(cè)面)被連接于驅(qū)動彈性部60。驅(qū)動彈性部60對驅(qū)動質(zhì)量部14、和被固定在基板1上的固定部50(50a、50b、50c、50d)進(jìn)行連結(jié)。驅(qū)動彈性部60例如具有兩組彈簧對62、64。兩組彈簧對62、64中的一組彈簧對62具有彈簧62a、62b。彈簧62a從固定部50c起到驅(qū)動質(zhì)量部14為止在于Y軸方向上進(jìn)行往復(fù)的同時在-X軸方向上進(jìn)行延伸。此外,彈簧62b從固定部50a起到驅(qū)動質(zhì)量部14為止在于Y軸方向上進(jìn)行往復(fù)的同時在+X軸方向上進(jìn)行延伸。在俯視觀察時,彈簧62a和彈簧62b被設(shè)置為,關(guān)于穿過驅(qū)動質(zhì)量部14的中心O且與Y軸平行的軸α對稱。因此,彈簧對62朝向Y軸方向以及Z軸方向的變形被抑制,從而能夠在作為驅(qū)動方向的X軸方向上順暢地進(jìn)行伸縮。此外,兩組彈簧對中的另一對彈簧對64具有彈簧64a、64b。彈簧64a從固定部50d起到驅(qū)動質(zhì)量部14為止在于Y軸方向上進(jìn)行往復(fù)的同時在-X軸方向上進(jìn)行延伸。此外,彈簧64b從固定部50b起到驅(qū)動質(zhì)量部14為止在于Y軸方向上進(jìn)行往復(fù)的同時在+X軸方向上進(jìn)行延伸。在俯視觀察時,彈簧64a和彈簧64b被設(shè)置為,關(guān)于穿過驅(qū)動質(zhì)量部14的中心O且與Y軸平行的軸α對稱。此外,兩組彈簧對62、64被設(shè)置為,關(guān)于穿過驅(qū)動質(zhì)量部14的中心O且與X軸平行的軸β對稱。由此,驅(qū)動彈性部60朝向Y軸方向以及Z軸方向的變形被抑制,從而能夠在作為驅(qū)動方向的X軸方向上順暢地進(jìn)行伸縮。第一檢測質(zhì)量部16a經(jīng)由第一彈性部20a而被連接于驅(qū)動質(zhì)量部14。第二檢測質(zhì)量部16b經(jīng)由第二彈性部20b而被連接于驅(qū)動質(zhì)量部14。第一檢測質(zhì)量部16a和第二檢測質(zhì)量部16b被設(shè)置在驅(qū)動質(zhì)量部14的第一空洞部15內(nèi)。在圖示的示例中,在俯視觀察時,驅(qū)動質(zhì)量部14的第一空洞部15通過穿過驅(qū)動質(zhì)量部14(第一空洞部15)的中心O且與Y軸平行的軸α,而被劃分為兩個區(qū)域。第一檢測質(zhì)量部16a被設(shè)置在,通過軸α而被劃分出的兩個區(qū)域中的+X軸方向側(cè)的區(qū)域內(nèi),第二檢測質(zhì)量部16b被設(shè)置在,-X軸方向側(cè)的區(qū)域內(nèi)。在俯視觀察時,檢測質(zhì)量部16a、16b例如為矩形的框體。另外,檢測質(zhì)量部16a、16b也能夠應(yīng)用框狀以外的形狀。在俯視觀察時,第一檢測質(zhì)量部16a和第二檢測質(zhì)量部16b被設(shè)置為關(guān)于軸α對稱。第一檢測質(zhì)量部16a具有第二空洞部17a。在第一檢測質(zhì)量部16a的第二空洞部17a內(nèi),設(shè)置有第一振動體40a和第一檢測部30a。第二檢測質(zhì)量部16b具有第三空洞部17b。在第二檢測質(zhì)量部16b的第三空洞部17b內(nèi),設(shè)置有第二振動體40b和第二檢測部30b。第一彈性部20a對驅(qū)動質(zhì)量部14和第一檢測質(zhì)量部16a進(jìn)行連接,且能夠在與驅(qū)動方向(X軸方向)正交的Y軸方向上進(jìn)行位移。第一彈性部20a例如具有兩組彈簧對22、24。兩組彈簧對中的一組彈簧對22具有彈簧22a、22b。彈簧22a從驅(qū)動質(zhì)量部14起到第一檢測質(zhì)量部16a為止,在于X軸方向上進(jìn)行往復(fù)的同時在-Y軸方向上進(jìn)行延伸。彈簧22b從驅(qū)動質(zhì)量部14起到第一檢測質(zhì)量部16a為止,在于X軸方向上進(jìn)行往復(fù)的同時在+Y軸方向上進(jìn)行延伸。在俯視觀察時,彈簧22a和彈簧22b被設(shè)置為,關(guān)于穿過第一檢測質(zhì)量部16a的中心且與X軸平行的軸β對稱。因此,彈簧對22朝向X軸方向以及Z軸方向的變形被抑制,從而能夠在Y軸方向上順暢地進(jìn)行伸縮。此外,兩組彈簧對中的另一組彈簧對24具有彈簧24a、24b。彈簧24a從驅(qū)動質(zhì)量部14起到第一檢測質(zhì)量部16a為止,在于X軸方向上進(jìn)行往復(fù)的同時在-Y軸方向上進(jìn)行延伸。彈簧24b從驅(qū)動質(zhì)量部14起到第一檢測質(zhì)量部16a為止,在于X軸方向上進(jìn)行往復(fù)的同時在+Y軸方向上進(jìn)行延伸。在俯視觀察時,彈簧對24被設(shè)置為,關(guān)于穿過第一檢測質(zhì)量部16a的中心且與X軸平行的軸β對稱。此外,兩組彈簧對22、24被設(shè)置為,關(guān)于穿過第一檢測質(zhì)量部16a的中心且與Y軸平行的軸α1對稱。由此,第一彈性部20a朝向X軸方向以及Z軸方向的變形被抑制,從而能夠在Y軸方向上順暢地進(jìn)行伸縮。第二彈性部20b對驅(qū)動質(zhì)量部14和第二檢測質(zhì)量部16b進(jìn)行連接,且能夠在Y軸方向上進(jìn)行位移。第二彈性部20b例如具有兩組彈簧對26、28。兩組彈簧對中的一組彈簧對26具有彈簧26a、26b。此外,兩組彈簧對中的另一對彈簧對28具有彈簧28a、28b。第二彈性部20b的兩組彈簧對26、28以與第一彈性部20a的彈簧對22、24相同的方式構(gòu)成。因此,第二彈性部20b朝向X軸方向以及Z軸方向的變形被抑制,從而能夠在Y軸方向上順暢地進(jìn)行伸縮。驅(qū)動部70具備以預(yù)定的頻率而使驅(qū)動質(zhì)量部14在X軸方向上(沿著X軸)進(jìn)行振動的功能。驅(qū)動部70使驅(qū)動質(zhì)量部14與檢測質(zhì)量部16a、16b一體地在X軸方向上進(jìn)行振動。驅(qū)動部70例如被設(shè)置在驅(qū)動質(zhì)量部14的Y軸方向上的側(cè)面(具有與Y軸平行的垂線的側(cè)面)上。驅(qū)動部70例如以包含未圖示的的驅(qū)動電極以及固定電極的方式而構(gòu)成,并通過驅(qū)動電極與固定電極之間的靜電力而進(jìn)行驅(qū)動。固定電極具有例如經(jīng)由驅(qū)動電極而在X軸方向上對置配置的梳齒狀的一對電極片。驅(qū)動部70通過利用未圖示的電源而對電極片施加電壓,從而在驅(qū)動電極與各個電極片之間產(chǎn)生靜電力,進(jìn)而在使驅(qū)動彈性部60進(jìn)行伸縮的同時,以預(yù)定的頻率而使驅(qū)動質(zhì)量部14在X軸方向上進(jìn)行振動。另外,驅(qū)動部70并不限定于上述的靜電驅(qū)動方式,例如還可以應(yīng)用壓電驅(qū)動方式、以及利用了磁場的洛倫茲力的電磁驅(qū)動方式等。第一檢測部30a被設(shè)置在第一檢測質(zhì)量部16a上。在圖示的示例中,第一檢測部30a被設(shè)置在第一檢測質(zhì)量部16a的第二空洞部17a內(nèi)。第一檢測部30a能夠?qū)軸的軸周圍的角速度進(jìn)行檢測。第一檢測部30a具有可動電極32a??蓜与姌O32a被設(shè)置在第一檢測質(zhì)量部16a上。在圖示的示例中,可動電極32a沿著X軸而延伸,且兩端被連接于第一檢測質(zhì)量部16a??蓜与姌O32a隨著第一檢測質(zhì)量部16a的位移而進(jìn)行位移。可動電極32a在第一檢測質(zhì)量部16a內(nèi)被設(shè)置有多個,且相鄰的可動電極32a以隔開預(yù)定的間隔的方式而設(shè)置。固定電極34a在第二空洞部17a內(nèi)被設(shè)置有多個。固定電極34a被設(shè)置在相鄰的可動電極32a之間的間隙內(nèi)。固定電極34a沿著X軸而延伸。固定電極34a被固定在基板1的固定器上。在圖示的示例中,相對于一個可動電極32a而設(shè)置有兩個固定電極34a。兩個固定電極34a中的一個固定電極與可動電極32a的+Y軸方向側(cè)的側(cè)面對置,兩個固定電極34a中的另一個固定電極與可動電極32a的-Y軸方向側(cè)的側(cè)面對置。當(dāng)?shù)谝粰z測質(zhì)量部16a在Y軸方向上進(jìn)行位移時,通過可動電極32a接近或遠(yuǎn)離固定電極34a從而使靜電電容發(fā)生變化。根據(jù)該靜電電容的變化,從而能夠求出第一檢測質(zhì)量部16a的Y軸方向上的位移量。第二檢測部30b被設(shè)置在第二檢測質(zhì)量部16b上。在圖示的示例中,第二檢測部30b被設(shè)置在第二檢測質(zhì)量部16b的第三空洞部17b內(nèi)。第二檢測部30b能夠?qū)軸的軸周圍的角速度進(jìn)行檢測。第二檢測部30b具有可動電極32b。可動電極32b被設(shè)置在第二檢測質(zhì)量部16b上。在圖示的示例中,可動電極32b沿著X軸而延伸、且兩端被連接于第二檢測質(zhì)量部16b??蓜与姌O32b隨著第二檢測質(zhì)量部16b的位移而進(jìn)行移動??蓜与姌O32a在第二檢測質(zhì)量部16b內(nèi)被設(shè)置有多個,且相鄰的可動電極32b以隔開預(yù)定的間隔的方式而設(shè)置。固定電極34b在第三空洞部17b內(nèi)被設(shè)置有多個。固定電極34b被設(shè)置在相鄰的可動電極32b之間的間隙內(nèi)。固定電極34b沿著X軸而延伸。固定電極34b被固定在基板1的固定器上。在圖示的示例中,相對于一個可動電極32b而設(shè)置有兩個固定電極34b。兩個固定電極34b中的一個固定電極與可動電極32b的+Y軸方向側(cè)的側(cè)面對置,兩個固定電極34b中的另一個固定電極與可動電極32b的-Y軸方向側(cè)的側(cè)面對置。當(dāng)?shù)诙z測質(zhì)量部16b在Y軸方向上進(jìn)行位移時,通過可動電極32b接近或遠(yuǎn)離固定電極34b從而使靜電電容發(fā)生變化。根據(jù)該靜電電容的變化,從而能夠求出第二檢測質(zhì)量部16b的Y軸方向上的位移量。第一振動體40a被設(shè)置在第一檢測質(zhì)量部16a上。在圖示的示例中,第一振動體40a被設(shè)置在第一檢測質(zhì)量部16a的第二空洞部17a內(nèi)。第一振動體40a在-X軸方向上延伸,且一端被連接于第一檢測質(zhì)量部16a。第一振動體40a采用如下的懸臂梁支承結(jié)構(gòu),即,將一端(+X軸方向側(cè)的端部)連接于第一檢測質(zhì)量部16a而作為固定端,并在-X軸方向上延伸,而將另一端(-X軸方向側(cè)的端部)作為自由端的懸臂梁支承結(jié)構(gòu)(cantilever:懸臂結(jié)構(gòu))。第一振動體40a隨著第一檢測質(zhì)量部16a的X軸方向上的振動,而在Y軸方向上進(jìn)行振動。由于在圖示的示例中,第一振動體40a的自由端在作為驅(qū)動方向的X軸方向上延伸,因此當(dāng)在X軸方向上進(jìn)行振動時,自由端在Z軸方向上進(jìn)行振動。在俯視觀察時,第一振動體40a被設(shè)置在軸β上。第二振動體40b被設(shè)置在第二檢測質(zhì)量部16b上。在圖示的示例中,第二振動體40b被設(shè)置在第二檢測質(zhì)量部16b的第三空洞部17b內(nèi)。第二振動體40b在+X軸方向上延伸,且一端被連接于第二檢測質(zhì)量部16b。第二振動體40b采用如下的懸臂梁支承結(jié)構(gòu),即,將一端(-X軸方向側(cè)的端部)連接于第二檢測質(zhì)量部16b而作為固定端,并在+X軸方向上延伸,而將另一端(+X軸方向側(cè)的端部)作為自由端的懸臂梁支承結(jié)構(gòu)(cantilever結(jié)構(gòu))。即,第一振動體40a的延伸方向和第二振動體40b的延伸方向互為相反的方向。第二振動體40b隨著第二檢測質(zhì)量部16b的X軸方向上的振動,而在X軸方向上進(jìn)行振動。第二振動體40b能夠通過X軸方向上的振動,而在Z軸方向上進(jìn)行振動。具體而言,由于第二振動體40b的自由端在作為驅(qū)動方向的X軸方向上延伸,因此當(dāng)在X軸方向上進(jìn)行振動時,自由端在Z軸方向上進(jìn)行振動。在俯視觀察時,第二振動體40b被設(shè)置在軸β上。由于第一振動體40a的延伸方向(-X軸方向)和第二振動體40b的延伸方向(+X軸方向)互為相反的方向,因此第一振動體40a和第二振動體40b以相互反相的方式進(jìn)行振動。例如,第一振動體40a的振動和第二振動體40b的振動為相同的周期(頻率),并且第一振動體40a的振動的相位與第二振動體40b的振動的相位錯開了180°。振動體40a、40b的結(jié)構(gòu)為,被懸臂支承在檢測質(zhì)量部16a、16b上的結(jié)構(gòu),并且只要為能夠隨著由驅(qū)動部產(chǎn)生的驅(qū)動振動而在Z軸方向上進(jìn)行振動的形狀,則并不被特別限定。在圖示的示例中,振動體40a、40b的形狀為平板狀。本發(fā)明的陀螺傳感器以將使振動體進(jìn)行振動的驅(qū)動部一元化的方式,而實現(xiàn)了傳感器整體的小型化。為了以固定的振動頻率而對角速度進(jìn)行檢測,優(yōu)選為,以與由驅(qū)動部產(chǎn)生的驅(qū)動振動的驅(qū)動共振頻率相同的頻率而使振動體40a、40b進(jìn)行振動。雖然振動體40a、40b預(yù)先被設(shè)計為,以與驅(qū)動共振頻率相同的頻率進(jìn)行振蕩的形狀,但由于制造上的誤差等,從而存在難以形成為相同的頻率的情況。因此,在第一振動體40a的上表面上,設(shè)置有能夠?qū)舱耦l率進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一頻率調(diào)節(jié)部80a。此外,在第二振動體40b的上表面上,設(shè)置有能夠?qū)舱耦l率進(jìn)行調(diào)節(jié)的第二頻率調(diào)節(jié)部80b。頻率調(diào)節(jié)部80a、80b是通過在振動體40a、40b的上表面上涂抹金、鎢等的金屬膜而形成的。而且,向頻率調(diào)節(jié)部80a、80b照射激光,而使金屬膜的至少一部分剝離,從而能夠?qū)φ駝芋w40a、40b的共振頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。頻率調(diào)節(jié)部80a、80b還可以采用如下方式,即,除這種金屬膜以外,直接向振動體40a、40b照射激光而使振動體40a、40b的質(zhì)量減少,從而實施共振頻率的調(diào)節(jié)。通過頻率調(diào)節(jié)部80a、80b,從而能夠使振動體40a、40b的共振頻率與由驅(qū)動部70產(chǎn)生的驅(qū)動質(zhì)量部14的驅(qū)動振動的共振頻率一致。傳感器元件200為,能夠?qū)軸周圍的角速度進(jìn)行檢測的元件。如圖1所示,傳感器元件200在驅(qū)動質(zhì)量部14的第一空洞部15內(nèi)具有一對位移板90a、90b。位移板90a、90b通過作為旋轉(zhuǎn)軸的梁部92a、92b而被連結(jié)在驅(qū)動質(zhì)量部14的X軸方向上的側(cè)面(具有與X軸平行的垂線的側(cè)面)上。位移板90a、90b能夠作為用于對Y軸周圍的角速度進(jìn)行檢測的檢測部而發(fā)揮功能。梁部92a、92b被設(shè)置在與各個位移板90a、90b的重心錯開了的位置處。梁部92a、92b沿著X軸而被設(shè)置。梁部92a、92b能夠扭曲變形,并通過該扭曲變形而使位移板90a、90b在Z軸方向上進(jìn)行位移。位移板90a從梁部92a起在-Y軸方向上延伸,位移板90b從梁部92b起在+Y軸方向上延伸。即,位移板90a的延伸方向與位移板90b的延伸方向互為相反的方向。因此,通過Y軸周圍的角速度,從而位移板90a、90b在互為相反的方向(一個向右轉(zhuǎn),另一個向左轉(zhuǎn))上進(jìn)行旋轉(zhuǎn),并在Z軸方向上進(jìn)行位移。在與位移板90a、90b對置的位置處,隔開間隙而設(shè)置有固定電極(未圖示)。當(dāng)位移板90a、90b在Z軸方向上進(jìn)行位移時,通過位移板90a、90b接近或遠(yuǎn)離固定電極從而使靜電電容發(fā)生變化。對該靜電電容的變化進(jìn)行檢測,從而能夠求出位移板90a、90b的Z軸方向上的位移量。根據(jù)該位移板90a、90b的Z軸方向上的位移量,從而能夠?qū)軸周圍的角速度進(jìn)行檢測。傳感器元件300為,能夠?qū)軸周圍的角速度進(jìn)行檢測的元件。如圖1所示,傳感器元件300具有檢測質(zhì)量部116、彈性部120、以及檢測部130。檢測質(zhì)量部116被設(shè)置在驅(qū)動質(zhì)量部14的第一空洞部15內(nèi)。在圖示的示例中,檢測質(zhì)量部116被驅(qū)動質(zhì)量部14包圍。在俯視觀察時,檢測質(zhì)量部116為矩形的框體。檢測質(zhì)量部116經(jīng)由彈性部120而被連接于驅(qū)動質(zhì)量部14。彈性部120被連接于驅(qū)動質(zhì)量部14和檢測質(zhì)量部116,且能夠在Y軸方向上進(jìn)行位移。彈性部120具有兩組彈簧對122、124。兩組彈簧對中的一組彈簧對122具有彈簧122a、122b。彈簧122a、122b在于X軸方向上進(jìn)行往復(fù)的同時在Y軸方向上進(jìn)行延伸。在俯視觀察時,彈簧122a和彈簧122b被設(shè)置為,關(guān)于穿過檢測質(zhì)量部116的中心O′且與X軸平行的軸對稱。因此,彈簧對122朝向X軸方向以及Z軸方向的變形被抑制,從而能夠在Y軸方向上順暢地進(jìn)行伸縮。此外,兩組彈簧對中的另一組彈簧對124具有彈簧124a、124b。彈簧124a、124b在于X軸方向上進(jìn)行往復(fù)的同時在Y軸方向上進(jìn)行延伸。在俯視觀察時,彈簧124a和彈簧124b被設(shè)置為,關(guān)于穿過檢測質(zhì)量部116的中心O′且與X軸平行的軸對稱。此外,兩組彈簧對122、124被設(shè)置為,關(guān)于穿過檢測質(zhì)量部116的中心O′且與Y軸平行的軸而對稱。由此,彈性部120朝向X軸方向以及Z軸方向的變形被抑制,從而能夠在Y軸方向上順暢地進(jìn)行伸縮。檢測部130具有可動電極132。檢測部130能夠?qū)軸周圍的角速度進(jìn)行檢測。可動電極132被連接于檢測質(zhì)量部116。在圖示的示例中,可動電極132沿著X軸而延伸,且兩端被連接于檢測質(zhì)量部116??蓜与姌O132被設(shè)置有多個,且相鄰的可動電極132以隔開預(yù)定的間隔的方式而設(shè)置。固定電極134被設(shè)置在相鄰的可動電極132之間的間隙內(nèi)。固定電極134沿著X軸而延伸。固定電極134被固定在基板1的固定器上。當(dāng)檢測質(zhì)量部116在Y軸方向上進(jìn)行位移時,通過可動電極132接近或遠(yuǎn)離固定電極134從而使靜電電容發(fā)生變化。根據(jù)該靜電電容的變化,從而能夠求出檢測質(zhì)量部116的Y軸方向上的位移量。根據(jù)該檢測質(zhì)量部116的Y軸方向上的位移量,從而能夠?qū)軸周圍的角速度進(jìn)行檢測。陀螺傳感器10具有沿著驅(qū)動方向(X軸方向)而配置的兩個結(jié)構(gòu)體(第一結(jié)構(gòu)體112和第二結(jié)構(gòu)體212)。第一結(jié)構(gòu)體112和第二結(jié)構(gòu)體212分別具有傳感器元件100、200、300。另外,第一結(jié)構(gòu)體112和第二結(jié)構(gòu)體212至少具有傳感器元件100,也可以采用還具備傳感器元件200、300中的某一個的結(jié)構(gòu)。第一結(jié)構(gòu)體112和第二結(jié)構(gòu)體212以硅為主要材料而構(gòu)成,并通過利用薄膜形成技術(shù)以及各種加工技術(shù)而將硅基板加工成所期望的外形形狀,從而一體地形成了構(gòu)成傳感器元件100、200、300的各個部件。第一結(jié)構(gòu)體112和第二結(jié)構(gòu)體212通過連結(jié)彈性部66而被相互連接。連結(jié)彈性部66具備,例如具有彈簧66a、66b的一組彈簧對。彈簧66a從第一結(jié)構(gòu)體112到第二結(jié)構(gòu)體212為止,在于Y軸方向上進(jìn)行往復(fù)的同時在-X軸方向上進(jìn)行延伸。彈簧66b從第一結(jié)構(gòu)體112到第二結(jié)構(gòu)體212為止,在于Y軸方向上進(jìn)行往復(fù)的同時在-X軸方向上進(jìn)行延伸。在俯視觀察時,彈簧66a和66b被設(shè)置為,關(guān)于穿過第一結(jié)構(gòu)體112及第二結(jié)構(gòu)體212的中心OA且與X軸平行的軸而對稱。由此,連結(jié)彈性部66朝向Y軸方向以及Z軸方向的變形被抑制,從而在作為驅(qū)動方向的X軸方向上順暢地進(jìn)行伸縮。在被連結(jié)在一起的第一結(jié)構(gòu)體112和第二結(jié)構(gòu)體212四角上設(shè)置有驅(qū)動彈性部60。陀螺傳感器10的驅(qū)動部70分別被設(shè)置在第一結(jié)構(gòu)體112的Y軸方向上的兩個側(cè)面上。此外,驅(qū)動部70分別被設(shè)置在第二結(jié)構(gòu)體212的Y軸方向上的兩個側(cè)面上。在第一結(jié)構(gòu)體112的驅(qū)動部70中,例如在固定電極的一對電極片上,施加有相位錯開了180°的交變電壓。此外,在第二結(jié)構(gòu)體212的驅(qū)動部70中,例如在固定電極的一對電極片上,施加有相位錯開了180°的交變電壓。第一結(jié)構(gòu)體112的驅(qū)動質(zhì)量部14和第二結(jié)構(gòu)體212的驅(qū)動質(zhì)量部14以相互反相的方式且以相同的頻率,而在X軸方向上進(jìn)行驅(qū)動(振動)(音叉振動)。因此,能夠提高Q值。另外,只要驅(qū)動部70能夠以相互反相的方式且以相同的頻率來驅(qū)動第一結(jié)構(gòu)體112的驅(qū)動質(zhì)量部14和第二結(jié)構(gòu)體212的驅(qū)動質(zhì)量部14,則驅(qū)動部的數(shù)量以及結(jié)構(gòu)并不被特別限定。2.陀螺傳感器的動作接下來,對陀螺傳感器10的動作進(jìn)行說明。首先,對傳感器元件100的動作進(jìn)行說明。圖3(A)為,模式化地表示傳感器元件100的立體圖,圖3(B)為,沿圖3(A)的B1-B1線的剖視圖。另外,在圖3中,簡化地圖示了陀螺傳感器10。檢測質(zhì)量部16a、16b通過驅(qū)動部而在驅(qū)動方向(X軸方向)A上進(jìn)行振動。通過該驅(qū)動振動,從而振動體40a、40b在Z軸方向上進(jìn)行振動。由于第一振動體40a和第二振動體40b的延伸方向互為相反的方向,因此以相互反相的方式進(jìn)行振動。具體而言例如,首先,第一振動體40a在+Z軸方向上進(jìn)行位移,第二振動體40b在-Z軸方向上進(jìn)行位移。接下來,第一振動體40a在-Z軸方向上進(jìn)行位移,第二振動體40b在+Z軸方向上進(jìn)行位移。第一振動體40a和第二振動體40b重復(fù)該動作。通過這種方式,使第一振動體40a和第二振動體40b以相互反相的方式進(jìn)行振動。在振動體40a、40b正在進(jìn)行振動的狀態(tài)下,當(dāng)在與驅(qū)動方向A相同的X軸的周圍輸入了角速度Ωx時,科里奧利力將發(fā)揮作用,從而可動電極32a和可動電極32b將沿著Y軸而在互為相反的方向上進(jìn)行位移。具體而言例如,...
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