[go: up one dir, main page]

JP2019052999A - Angular velocity detection device, inertial measurement device, mobile body positioning device, portable electronic device, electronic device, and mobile body - Google Patents

Angular velocity detection device, inertial measurement device, mobile body positioning device, portable electronic device, electronic device, and mobile body Download PDF

Info

Publication number
JP2019052999A
JP2019052999A JP2017178789A JP2017178789A JP2019052999A JP 2019052999 A JP2019052999 A JP 2019052999A JP 2017178789 A JP2017178789 A JP 2017178789A JP 2017178789 A JP2017178789 A JP 2017178789A JP 2019052999 A JP2019052999 A JP 2019052999A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
angular velocity
velocity detection
detection device
integrated circuit
chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017178789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
菊池 尊行
Takayuki Kikuchi
菊池  尊行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2017178789A priority Critical patent/JP2019052999A/en
Publication of JP2019052999A publication Critical patent/JP2019052999A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

To provide an angular velocity detector that can increase the stability of detection of an angular velocity.SOLUTION: The angular velocity detector includes: an angular velocity detecting element; a first integrated circuit chip for controlling the operation of the angular velocity detecting element; and a second integrated circuit chip for generating a bias voltage to apply to the angular velocity detecting element, the first and second integrated circuit chips being separate chips.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、角速度検出装置、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器及び移動体に関する。   The present invention relates to an angular velocity detection device, an inertial measurement device, a mobile body positioning device, a portable electronic device, an electronic device, and a mobile body.

近年、角速度検出素子に設けられている対向する電極間に生じる静電容量の容量値が角速度の大きさ及び向きに応じて変化することを利用して角速度を検出する静電容量型の角速度検出装置が開発されている。例えば、シリコンMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を用いた静電容量型の角速度検出装置が広く知られている。   In recent years, a capacitance-type angular velocity detection that detects an angular velocity by utilizing the change in the capacitance value of the capacitance generated between opposing electrodes provided in the angular velocity detection element according to the magnitude and direction of the angular velocity. Equipment has been developed. For example, a capacitance-type angular velocity detection device using silicon MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology is widely known.

一般に、静電容量型の角速度検出装置では、角速度検出素子の動作を制御する制御用ICが、角速度検出素子の可動部に高電圧(例えば十数V)のバイアス電圧(DC電圧)を印加するとともに、角速度検出素子の2つの駆動電極に互いに逆相の駆動信号(正弦波等)を入力することにより、2つの駆動電極と可動部との間に静電引力を発生させて可動部が駆動振動する。可動部が駆動振動している状態で振動方向と直交する回転軸回りの回転(角速度)が加わると、振動方向と回転軸とに直交する方向のコリオリ力が発生し、コリオリ力によって検出電極と可動部との間の静電容量が変化する。制御用ICは、この静電容量の変化を検出することで角速度を検出することができる。このような静電容量型の角速度検出装置は、例えば特許文献1に開示されている。   In general, in a capacitive angular velocity detection device, a control IC that controls the operation of an angular velocity detection element applies a high voltage (for example, tens of volts) bias voltage (DC voltage) to a movable portion of the angular velocity detection element. At the same time, by inputting drive signals (such as sine waves) of opposite phases to the two drive electrodes of the angular velocity detecting element, an electrostatic attractive force is generated between the two drive electrodes and the movable part to drive the movable part. Vibrate. When rotation (angular velocity) about the rotation axis orthogonal to the vibration direction is applied while the movable part is driving and vibrating, Coriolis force in the direction orthogonal to the vibration direction and the rotation axis is generated. The capacitance between the movable part changes. The control IC can detect the angular velocity by detecting the change in capacitance. Such a capacitance-type angular velocity detection device is disclosed in Patent Document 1, for example.

特開2005−351820号公報JP 2005-351820 A

前述したように、静電容量型の角速度検出装置では、制御用ICが駆動信号の生成や角速度の検出を行うとともにバイアス電圧を生成しているが、低コスト化を実現するために、制御用ICが比較的安価な半導体製造プロセスで製造されることにより、高電圧のバイアス電圧を生成する回路において発生するノイズが大きくなる場合がある。その結果、バイアス電圧に重畳されるノイズが大きくなり、角速度検出装置による角速度検出の安定度を向上させることが難しいという問題があった。   As described above, in the capacitance type angular velocity detection device, the control IC generates the drive signal and the angular velocity and generates the bias voltage. However, in order to reduce the cost, the control IC When an IC is manufactured by a relatively inexpensive semiconductor manufacturing process, noise generated in a circuit that generates a high bias voltage may increase. As a result, there is a problem that noise superimposed on the bias voltage increases and it is difficult to improve the stability of angular velocity detection by the angular velocity detection device.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、角速度検出の安定度を向上させることが可能な角速度検出装置を提供することができる。また、本発明のいくつかの態様によれば、当該角速度検出装置を用いることにより、外部に送信される慣性データの精度を向上させることが可能な慣性計測装置を提供することができる。また、本発明のいくつかの態様によれば、当該慣性計測装置を用いることにより、移動体の位置を高精度に測定可能な移動体測位装置を提供することができる。また、本発明のいくつかの態様によれば、当該角速度検出装置を用いることにより、検出された角速度に基づく処理を高精度に行うことが可能な携帯型電子機器、電子機器及び移動体を提供することができる。   The present invention has been made in view of the above problems, and according to some aspects of the present invention, it is possible to provide an angular velocity detection device capable of improving the stability of angular velocity detection. it can. Further, according to some aspects of the present invention, it is possible to provide an inertial measurement device capable of improving the accuracy of inertial data transmitted to the outside by using the angular velocity detection device. In addition, according to some aspects of the present invention, it is possible to provide a moving body positioning apparatus that can measure the position of a moving body with high accuracy by using the inertial measurement apparatus. In addition, according to some aspects of the present invention, by using the angular velocity detection device, a portable electronic device, an electronic device, and a moving body that can perform processing based on the detected angular velocity with high accuracy are provided. can do.

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態
様または適用例として実現することが可能である。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.

[適用例1]
本適用例に係る角速度検出装置は、角速度検出素子と、前記角速度検出素子の動作を制御する第1の集積回路チップと、前記角速度検出素子に印加されるバイアス電圧を生成する第2の集積回路チップと、を含み、前記第2の集積回路チップは、前記第1の集積回路チップとは別体である。
[Application Example 1]
An angular velocity detection device according to this application example includes an angular velocity detection element, a first integrated circuit chip that controls the operation of the angular velocity detection element, and a second integrated circuit that generates a bias voltage applied to the angular velocity detection element. The second integrated circuit chip is separate from the first integrated circuit chip.

本適用例に係る角速度検出装置では、第2の集積回路チップが第1の集積回路チップとは別体であることにより、第1の集積回路チップとは独立して、低ノイズに重点を置いて第2の集積回路チップの設計や製造を行うことができ、これにより、第2の集積回路チップに含まれるバイアス電圧を生成する回路において発生するノイズが低減される。従って、本適用例に係る角速度検出装置によれば、バイアス電圧に重畳されるノイズが低減され、角速度検出の安定度を向上させることができる。   In the angular velocity detection device according to this application example, since the second integrated circuit chip is separate from the first integrated circuit chip, the low noise is emphasized independently of the first integrated circuit chip. Thus, the second integrated circuit chip can be designed and manufactured, whereby noise generated in the circuit that generates the bias voltage included in the second integrated circuit chip is reduced. Therefore, according to the angular velocity detection device according to this application example, noise superimposed on the bias voltage is reduced, and the stability of angular velocity detection can be improved.

[適用例2]
上記適用例に係る角速度検出装置において、前記第1の集積回路チップは、第1電源電圧が供給されて動作し、前記第2の集積回路チップは、前記第1電源電圧よりも高い第2電源電圧が供給されて動作してもよい。
[Application Example 2]
In the angular velocity detection device according to the application example, the first integrated circuit chip operates by being supplied with a first power supply voltage, and the second integrated circuit chip has a second power supply higher than the first power supply voltage. A voltage may be supplied to operate.

本適用例に係る角速度検出装置によれば、第2の集積回路チップに第1の集積回路チップよりも高い電源電圧が供給されるため、高電圧のバイアス電圧の生成をより簡単な回路で実現することができるので、当該回路において発生するノイズが低減される。従って、本適用例に係る角速度検出装置によれば、バイアス電圧に重畳されるノイズが低減され、角速度検出の安定度を向上させることができる。   According to the angular velocity detection device according to this application example, since the power supply voltage higher than that of the first integrated circuit chip is supplied to the second integrated circuit chip, the generation of the high voltage bias voltage can be realized with a simpler circuit. Therefore, noise generated in the circuit is reduced. Therefore, according to the angular velocity detection device according to this application example, noise superimposed on the bias voltage is reduced, and the stability of angular velocity detection can be improved.

[適用例3]
上記適用例に係る角速度検出装置において、前記第2の集積回路チップは、前記第2電源電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路によって昇圧された電圧で動作し、前記バイアス電圧を生成するレギュレーターと、を含んでもよい。
[Application Example 3]
In the angular velocity detection device according to the application example, the second integrated circuit chip includes a booster circuit that boosts the second power supply voltage, and a regulator that operates with the voltage boosted by the booster circuit and generates the bias voltage. And may be included.

本適用例に係る角速度検出装置によれば、第2の集積回路チップにおいて、昇圧回路が第1の集積回路チップよりも高い電源電圧を昇圧するので昇圧段数を減らすことができるため、昇圧された電圧に重畳されるノイズが低減され、昇圧された電圧で動作してバイアス電圧を生成するレギュレーターにおいて発生するノイズも低減される。従って、本適用例に係る角速度検出装置によれば、バイアス電圧に重畳されるノイズが低減され、角速度検出の安定度を向上させることができる。   According to the angular velocity detection device according to this application example, in the second integrated circuit chip, since the booster circuit boosts the power supply voltage higher than that of the first integrated circuit chip, the number of boosting stages can be reduced. Noise superimposed on the voltage is reduced, and noise generated in the regulator that operates with the boosted voltage to generate the bias voltage is also reduced. Therefore, according to the angular velocity detection device according to this application example, noise superimposed on the bias voltage is reduced, and the stability of angular velocity detection can be improved.

[適用例4]
上記適用例に係る角速度検出装置において、前記バイアス電圧の電圧値は可変であってもよい。
[Application Example 4]
In the angular velocity detection device according to the application example described above, the voltage value of the bias voltage may be variable.

本適用例に係る角速度検出装置において、前記第1の集積回路チップは、前記バイアス電圧の電圧値を制御する信号を前記第2の集積回路チップに送信してもよい。   In the angular velocity detection device according to this application example, the first integrated circuit chip may transmit a signal for controlling a voltage value of the bias voltage to the second integrated circuit chip.

本適用例に係る角速度検出装置によれば、バイアス電圧が可変であるので、角速度検出素子から出力される検出信号の特性を調整することができる。   According to the angular velocity detection device according to this application example, since the bias voltage is variable, the characteristics of the detection signal output from the angular velocity detection element can be adjusted.

[適用例5]
上記適用例に係る角速度検出装置において、前記角速度検出素子は、容器に収容され、
前記第1の集積回路チップと、前記角速度検出素子が収容された容器とは、積層されていてもよい。
[Application Example 5]
In the angular velocity detection device according to the application example, the angular velocity detection element is accommodated in a container,
The first integrated circuit chip and the container in which the angular velocity detecting element is accommodated may be stacked.

本適用例に係る角速度検出装置では、第1の集積回路チップと角速度検出素子との距離が短くなり、第1の集積回路チップと角速度検出素子とを電気的に接続する配線が短くなる。従って、本適用例に係る角速度検出装置によれば、角速度検出素子から出力される微小な検出信号が当該配線を伝搬する際に、当該検出信号に重畳されるノイズが低減されるので、角速度検出の安定度を向上させることができる。   In the angular velocity detection device according to this application example, the distance between the first integrated circuit chip and the angular velocity detection element is shortened, and the wiring that electrically connects the first integrated circuit chip and the angular velocity detection element is shortened. Therefore, according to the angular velocity detection device according to this application example, when a minute detection signal output from the angular velocity detection element propagates through the wiring, noise superimposed on the detection signal is reduced. The stability of the can be improved.

[適用例6]
上記適用例に係る角速度検出装置において、前記角速度検出素子は、容器に収容され、前記第1の集積回路チップと前記容器と前記第2の集積回路チップとは、積層され、前記容器は、前記第1の集積回路チップと前記第2の集積回路チップとの間に設けられていてもよい。
[Application Example 6]
In the angular velocity detection device according to the application example, the angular velocity detection element is housed in a container, the first integrated circuit chip, the container, and the second integrated circuit chip are stacked, and the container includes the container It may be provided between the first integrated circuit chip and the second integrated circuit chip.

本適用例に係る角速度検出装置では、第1の集積回路チップと角速度検出素子との距離が短くなり、第1の集積回路チップと角速度検出素子とを電気的に接続する配線が短くなる。従って、本適用例に係る角速度検出装置によれば、角速度検出素子から出力される微小な検出信号が当該配線を伝搬する際に、当該検出信号に重畳されるノイズが低減されるので、角速度検出の安定度を向上させることができる。   In the angular velocity detection device according to this application example, the distance between the first integrated circuit chip and the angular velocity detection element is shortened, and the wiring that electrically connects the first integrated circuit chip and the angular velocity detection element is shortened. Therefore, according to the angular velocity detection device according to this application example, when a minute detection signal output from the angular velocity detection element propagates through the wiring, noise superimposed on the detection signal is reduced. The stability of the can be improved.

[適用例7]
上記適用例に係る角速度検出装置において、前記第2の集積回路チップの前記容器と対向する面には、前記バイアス電圧が印加される導体パターンが設けられていてもよい。
[Application Example 7]
In the angular velocity detection device according to the application example, a conductor pattern to which the bias voltage is applied may be provided on a surface of the second integrated circuit chip facing the container.

本適用例に係る角速度検出装置では、角速度検出素子と第2の集積回路チップの面に設けられた導体パターンとの電位差がほとんど無いため、角速度検出素子が収容された容器の帯電量が低減される。従って、本適用例に係る角速度検出装置によれば、角速度検出素子が収容された容器の帯電に起因して角速度検出の安定性が低下するおそれを低減させることができる。   In the angular velocity detection device according to this application example, since there is almost no potential difference between the angular velocity detection element and the conductor pattern provided on the surface of the second integrated circuit chip, the charge amount of the container in which the angular velocity detection element is accommodated is reduced. The Therefore, according to the angular velocity detection device according to this application example, it is possible to reduce a possibility that the stability of the angular velocity detection is lowered due to charging of the container in which the angular velocity detection element is accommodated.

[適用例8]
上記適用例に係る角速度検出装置において、前記第2の集積回路チップは、前記第1の集積回路チップとは異なる条件の半導体製造プロセスにより製造されたものであってもよい。
[Application Example 8]
In the angular velocity detection device according to the application example, the second integrated circuit chip may be manufactured by a semiconductor manufacturing process under conditions different from those of the first integrated circuit chip.

本適用例に係る角速度検出装置では、第2の集積回路チップが第1の集積回路チップとは異なる適切な半導体製造プロセスによって製造されることにより、第2の集積回路チップに含まれるバイアス電圧を生成する回路において発生するノイズが低減される。従って、本適用例に係る角速度検出装置によれば、バイアス電圧に重畳されるノイズが低減され、角速度検出の安定度を向上させることができる。   In the angular velocity detection device according to this application example, the second integrated circuit chip is manufactured by an appropriate semiconductor manufacturing process different from the first integrated circuit chip, so that the bias voltage included in the second integrated circuit chip is generated. Noise generated in the circuit to be generated is reduced. Therefore, according to the angular velocity detection device according to this application example, noise superimposed on the bias voltage is reduced, and the stability of angular velocity detection can be improved.

[適用例9]
本適用例に係る角速度検出装置は、角速度検出素子と、前記角速度検出素子の動作を制御する第1の集積回路チップと、を含み、前記第1の集積回路チップと前記角速度検出素子とは容器に収容されており、前記容器には、前記角速度検出素子のバイアス電圧が印加される端子が設けられている。
[Application Example 9]
An angular velocity detection device according to this application example includes an angular velocity detection element and a first integrated circuit chip that controls the operation of the angular velocity detection element, and the first integrated circuit chip and the angular velocity detection element are containers. The container is provided with a terminal to which a bias voltage of the angular velocity detecting element is applied.

本適用例に係る角速度検出装置では、バイアス電圧が端子を介して外部から供給されるので、第1の集積回路チップがバイアス電圧を生成する回路を含む必要がない。従って、
本適用例に係る角速度検出装置によれば、外部から低ノイズのバイアス電圧が供給されることにより、角速度検出の安定度を向上させることができる。
In the angular velocity detection device according to this application example, since the bias voltage is supplied from the outside through the terminal, it is not necessary for the first integrated circuit chip to include a circuit for generating the bias voltage. Therefore,
According to the angular velocity detection device according to this application example, the stability of angular velocity detection can be improved by supplying a low-noise bias voltage from the outside.

[適用例10]
本適用例に係る慣性計測装置は、上記のいずれかの角速度検出装置と、前記角速度検出装置から前記角速度信号を取得し、前記角速度信号を処理する信号処理回路と、前記信号処理回路の処理によって得られた慣性データを外部に送信する通信回路と、を含む。
[Application Example 10]
An inertial measurement device according to this application example includes any one of the angular velocity detection devices described above, a signal processing circuit that acquires the angular velocity signal from the angular velocity detection device, processes the angular velocity signal, and processing by the signal processing circuit. And a communication circuit for transmitting the obtained inertial data to the outside.

本適用例に係る慣性計測装置によれば、角速度検出装置によって角速度検出の安定度が向上するので、外部に送信される慣性データの精度を向上させることができる。   According to the inertial measurement device according to this application example, the angular velocity detection stability is improved by the angular velocity detection device, so that the accuracy of the inertial data transmitted to the outside can be improved.

[適用例11]
本適用例に係る移動体測位装置は、移動体に搭載され、前記移動体の位置を測定する移動体測位装置であって、上記の慣性計測装置と、測位用衛星から衛星信号を受信し、前記衛星信号に重畳されている測位用情報を取得する衛星信号受信部と、前記測位用情報に基づいて、前記移動体の位置を算出する位置算出部と、前記慣性計測装置から出力される前記慣性データに基づいて、前記移動体の姿勢を算出する姿勢算出部と、前記姿勢に基づいて前記位置を補正する位置補正部と、を含む。
[Application Example 11]
A mobile body positioning apparatus according to this application example is a mobile body positioning apparatus that is mounted on a mobile body and measures the position of the mobile body, and receives the satellite signal from the inertial measurement apparatus and the positioning satellite, A satellite signal receiving unit that acquires positioning information superimposed on the satellite signal, a position calculation unit that calculates a position of the moving body based on the positioning information, and the inertial measurement device that is output from the inertial measurement device An attitude calculation unit that calculates the attitude of the movable body based on inertial data; and a position correction unit that corrects the position based on the attitude.

本適用例に係る移動体測位装置によれば、慣性計測装置により精度の高い慣性データが得られるので、移動体の位置を高精度に測定することができる。   According to the mobile body positioning device according to this application example, highly accurate inertia data can be obtained by the inertial measurement device, so that the position of the mobile body can be measured with high accuracy.

[適用例12]
本適用例に係る携帯型電子機器は、上記のいずれかの角速度検出装置と、前記角速度検出装置が収容されているケースと、前記ケースに収容され、前記角速度検出装置からの出力データを処理する処理部と、前記ケースに収容されている表示部と、前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、を含む。
[Application Example 12]
A portable electronic device according to this application example includes any one of the angular velocity detection devices described above, a case in which the angular velocity detection device is accommodated, and a case in which the output data from the angular velocity detection device is processed. The processing part, the display part accommodated in the said case, and the translucent cover which has block | closed the opening part of the said case are included.

本適用例に係る携帯型電子機器によれば、角速度検出装置によって角速度検出の安定度が向上するので、角速度検出装置によって検出された角速度に基づく処理を高精度に行うことができる。   According to the portable electronic device according to this application example, the angular velocity detection stability is improved by the angular velocity detection device, so that the processing based on the angular velocity detected by the angular velocity detection device can be performed with high accuracy.

[適用例13]
本適用例に係る電子機器は、上記のいずれかの角速度検出装置を備えている。
[Application Example 13]
An electronic apparatus according to this application example includes any one of the angular velocity detection devices described above.

本適用例に係る電子機器によれば、角速度検出装置によって角速度検出の安定度が向上するので、角速度検出装置によって検出された角速度に基づく処理を高精度に行うことができる。   According to the electronic apparatus according to this application example, the angular velocity detection device improves the stability of the angular velocity detection, so that the processing based on the angular velocity detected by the angular velocity detection device can be performed with high accuracy.

[適用例14]
本適用例に係る移動体は、上記のいずれかの角速度検出装置を備えている。
[Application Example 14]
The moving body according to this application example includes any one of the angular velocity detection devices described above.

本適用例に係る移動体によれば、角速度検出装置によって角速度検出の安定度が向上するので、角速度検出装置によって検出された角速度に基づく処理を高精度に行うことができる。   According to the moving body according to this application example, the angular velocity detection stability is improved by the angular velocity detection device, and therefore processing based on the angular velocity detected by the angular velocity detection device can be performed with high accuracy.

角速度検出素子を模式的に示す平面図。The top view which shows an angular velocity detection element typically. 角速度検出素子を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows an angular velocity detection element typically. 第1実施形態の角速度検出装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the angular velocity detection apparatus of 1st Embodiment. 制御用ICの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of IC for control. バイアス電圧生成用ICの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of IC for bias voltage generation. 第1実施形態の角速度検出装置を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the angular velocity detection apparatus of 1st Embodiment typically. 従来構成の角速度検出装置のノイズ特性の一例と第1実施形態の角速度検出装置のノイズ特性の一例を示す図。The figure which shows an example of the noise characteristic of the angular velocity detection apparatus of a conventional structure, and an example of the noise characteristic of the angular velocity detection apparatus of 1st Embodiment. 従来構成の角速度検出装置のバイアス安定度の一例と第1実施形態の角速度検出装置のバイアス安定度の一例を示す図。The figure which shows an example of the bias stability of the angular velocity detection apparatus of a conventional structure, and an example of the bias stability of the angular velocity detection apparatus of 1st Embodiment. 第2実施形態の角速度検出装置を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the angular velocity detection apparatus of 2nd Embodiment typically. 第3実施形態の角速度検出装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the angular velocity detection apparatus of 3rd Embodiment. 第3実施形態の角速度検出装置を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the angular velocity detection apparatus of 3rd Embodiment typically. 本実施形態の慣性計測装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the inertial measurement apparatus of this embodiment. 本実施形態の移動体測位装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the mobile body positioning apparatus of this embodiment. 本実施形態の電子機器の機能ブロック図。1 is a functional block diagram of an electronic apparatus according to an embodiment. 電子機器の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the appearance of a smartphone that is an example of an electronic apparatus. 電子機器の一例である腕装着型の携帯機器の外観の一例を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an appearance of an arm-mounted portable device that is an example of an electronic device. 電子機器の一例であるリスト機器(腕時計型の活動計)の外観の一例を示す図。The figure which shows an example of the external appearance of the wrist apparatus (watch-type activity meter) which is an example of an electronic device. リスト機器(腕時計型の活動計)の機能ブロック図。The functional block diagram of a wrist device (watch-type activity meter). 本実施形態の移動体の一例を示す図(上面図)。The figure (top view) which shows an example of the mobile body of this embodiment.

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. Also, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.

1.角速度検出装置
1−1.第1実施形態
[角速度検出素子の構成及び動作]
まず、本実施形態の角速度検出装置に含まれる角速度検出素子の一例について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態における角速度検出素子の一例である角速度検出素子10を模式的に示す平面図である。図2は、角速度検出素子10を模式的に示す図1のII−II線断面図である。なお、図1および図2では、互いに直交する3軸として、X軸、Y軸、およびZ軸を図示している。
1. Angular velocity detector 1-1. First Embodiment [Configuration and Operation of Angular Velocity Detection Element]
First, an example of an angular velocity detection element included in the angular velocity detection device of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view schematically showing an angular velocity detection element 10 which is an example of the angular velocity detection element in the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 and 2, the X axis, the Y axis, and the Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other.

角速度検出素子10は、図1および図2に示されるように、基板110上に設けられ、基板110と蓋体120とで構成される収容部に収容されている。なお、便宜上、図1では、基板110および蓋体120を省略している。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the angular velocity detection element 10 is provided on the substrate 110 and is accommodated in an accommodation portion configured by the substrate 110 and the lid 120. For convenience, the substrate 110 and the lid 120 are omitted in FIG.

基板110の材質は、例えば、ガラス、シリコンである。基板110には、凹部112が設けられている。基板110は、凹部112の底面(凹部112を規定する基板110の面)112aに設けられたポスト部114を有している。ポスト部114は、角速度検出素子10を支持するための部材である。   The material of the substrate 110 is, for example, glass or silicon. The substrate 110 is provided with a recess 112. The substrate 110 has a post portion 114 provided on the bottom surface of the recess 112 (the surface of the substrate 110 defining the recess 112) 112a. The post part 114 is a member for supporting the angular velocity detection element 10.

蓋体120は、基板110上に(基板110の+Z軸方向側に)設けられている。蓋体120の材質は、例えば、シリコンである。基板110と蓋体120とは、陽極接合によって接合されていてもよい。図示の例では、蓋体120に凹部が形成されており、該凹部は、キャビティー102を構成している。   The lid 120 is provided on the substrate 110 (on the + Z axis direction side of the substrate 110). The material of the lid 120 is, for example, silicon. The substrate 110 and the lid 120 may be joined by anodic bonding. In the illustrated example, a recess is formed in the lid 120, and the recess constitutes the cavity 102.

なお、基板110と蓋体120との接合方法は、特に限定されず、例えば、低融点ガラス(ガラスペースト)による接合でもよいし、半田による接合でもよい。または、基板1
10および蓋体120の各々の接合部分に金属薄膜(図示せず)を形成し、該金属薄膜同士を共晶接合させることにより、基板110と蓋体120とを接合させてもよい。
In addition, the joining method of the board | substrate 110 and the cover body 120 is not specifically limited, For example, joining by low melting glass (glass paste) may be sufficient and joining by solder may be sufficient. Or substrate 1
The substrate 110 and the lid 120 may be joined by forming a metal thin film (not shown) at each joint portion of the lid 10 and the lid 120 and eutectic joining the metal thin films.

角速度検出素子10は、例えば、陽極接合によって、基板110に接合されている。角速度検出素子10は、基板110と蓋体120とによって形成されるキャビティー102に収容されている。キャビティー102は、減圧状態であることが望ましい。これにより、角速度検出素子10の振動が空気粘性によって減衰することを抑制することができる。   The angular velocity detection element 10 is bonded to the substrate 110 by, for example, anodic bonding. The angular velocity detection element 10 is accommodated in a cavity 102 formed by a substrate 110 and a lid 120. The cavity 102 is preferably in a reduced pressure state. Thereby, it can suppress that the vibration of the angular velocity detection element 10 attenuate | damps by air viscosity.

角速度検出素子10は、例えば、固定部130と、駆動バネ部140と、駆動部150と、検出バネ部160と、連結バネ部170と、検出部180と、固定駆動モニター電極190,192と、を有している。   The angular velocity detection element 10 includes, for example, a fixed portion 130, a drive spring portion 140, a drive portion 150, a detection spring portion 160, a connection spring portion 170, a detection portion 180, fixed drive monitor electrodes 190 and 192, have.

固定部130は、基板110に固定されている。固定部130は、例えば、陽極接合によって、基板110のポスト部114に接合されている。固定部130は、駆動バネ部140および検出バネ部160の少なくとも一方と接続されている。固定部130は、複数設けられている。図示の例では、固定部130の平面形状(Z軸方向からみた形状)は、四角形である。   The fixing unit 130 is fixed to the substrate 110. The fixing portion 130 is bonded to the post portion 114 of the substrate 110 by, for example, anodic bonding. The fixed part 130 is connected to at least one of the drive spring part 140 and the detection spring part 160. A plurality of fixing portions 130 are provided. In the illustrated example, the planar shape (the shape seen from the Z-axis direction) of the fixed portion 130 is a quadrangle.

駆動バネ部140は、固定部130と駆動部150の可動駆動電極152とを連結している。駆動バネ部140は、基板110と離間して設けられている。図示の例では、駆動バネ部140は、X軸方向に往復しながらY軸方向に延出している。駆動バネ部140は、駆動部150の振動方向(可動駆動電極152の振動方向)であるY軸方向に円滑に伸縮することができる。   The drive spring unit 140 connects the fixed unit 130 and the movable drive electrode 152 of the drive unit 150. The drive spring portion 140 is provided apart from the substrate 110. In the illustrated example, the drive spring portion 140 extends in the Y-axis direction while reciprocating in the X-axis direction. The drive spring part 140 can smoothly expand and contract in the Y-axis direction, which is the vibration direction of the drive part 150 (the vibration direction of the movable drive electrode 152).

駆動部150は、検出部180の可動体182をY軸方向に振動させる。駆動部150は、複数設けられている。図示の例では、駆動部150は、2個設けられている(第1駆動部150a、第2駆動部150b)。例えば、第1駆動部150aと第2駆動部150bとの間に、検出部180が設けられている。図示の例では、第1駆動部150aは、第2駆動部150bよりも−Y軸方向側に設けられている。駆動部150は、例えば、可動駆動電極152と、固定駆動電極154,156と、を有している。   The drive unit 150 vibrates the movable body 182 of the detection unit 180 in the Y-axis direction. A plurality of driving units 150 are provided. In the illustrated example, two drive units 150 are provided (a first drive unit 150a and a second drive unit 150b). For example, the detection unit 180 is provided between the first drive unit 150a and the second drive unit 150b. In the illustrated example, the first drive unit 150a is provided on the −Y axis direction side with respect to the second drive unit 150b. The drive unit 150 includes, for example, a movable drive electrode 152 and fixed drive electrodes 154 and 156.

可動駆動電極152は、基板110と離間して設けられている。可動駆動電極152は、例えば、X軸方向に延出している幹部と、該幹部からY軸方向に延出している複数の枝部と、を備えた櫛歯状の形状を有している。図示の例では、可動駆動電極152は、4個の駆動バネ部140によって支持されている。具体的には、可動駆動電極152の四隅が駆動バネ部140で接続されている。   The movable drive electrode 152 is provided apart from the substrate 110. The movable drive electrode 152 has, for example, a comb-like shape including a trunk portion extending in the X-axis direction and a plurality of branch portions extending from the trunk portion in the Y-axis direction. In the illustrated example, the movable drive electrode 152 is supported by four drive spring portions 140. Specifically, the four corners of the movable drive electrode 152 are connected by the drive spring portion 140.

固定駆動電極154,156は、基板110に固定されている。固定駆動電極154,156は、例えば、陽極接合によって基板110のポスト部(図示せず)に接合されている。固定駆動電極154,156は、可動駆動電極152と対向して設けられている。すなわち、固定駆動電極154と可動駆動電極152とは、静電容量を形成し、固定駆動電極156と可動駆動電極152とは、静電容量を形成する。第1駆動部150aでは、固定駆動電極154は、可動駆動電極152の+Y軸方向側に設けられ、固定駆動電極156は、可動駆動電極152の−Y軸方向側に設けられている。第2駆動部150bでは、固定駆動電極154は、可動駆動電極152の−Y軸方向側に設けられ、固定駆動電極156は、可動駆動電極152の+Y軸方向側に設けられている。固定駆動電極154,156は、例えば、可動駆動電極152に対応した櫛歯状の形状を有している。   The fixed drive electrodes 154 and 156 are fixed to the substrate 110. The fixed drive electrodes 154 and 156 are bonded to a post portion (not shown) of the substrate 110 by, for example, anodic bonding. The fixed drive electrodes 154 and 156 are provided to face the movable drive electrode 152. That is, the fixed drive electrode 154 and the movable drive electrode 152 form a capacitance, and the fixed drive electrode 156 and the movable drive electrode 152 form a capacitance. In the first drive unit 150 a, the fixed drive electrode 154 is provided on the + Y axis direction side of the movable drive electrode 152, and the fixed drive electrode 156 is provided on the −Y axis direction side of the movable drive electrode 152. In the second drive unit 150 b, the fixed drive electrode 154 is provided on the −Y axis direction side of the movable drive electrode 152, and the fixed drive electrode 156 is provided on the + Y axis direction side of the movable drive electrode 152. The fixed drive electrodes 154 and 156 have a comb-like shape corresponding to the movable drive electrode 152, for example.

検出バネ部160は、固定部130と検出部180の可動体182とを連結している。検出バネ部160は、基板110と離間して設けられている。検出バネ部160は、可動
体182のZ軸方向の変位に応じて、Z軸方向に変形可能に構成されている。
The detection spring unit 160 connects the fixed unit 130 and the movable body 182 of the detection unit 180. The detection spring portion 160 is provided away from the substrate 110. The detection spring portion 160 is configured to be deformable in the Z-axis direction in accordance with the displacement of the movable body 182 in the Z-axis direction.

検出バネ部160は、複数設けられている。複数の検出バネ部160のうちの第1検出バネ部(第1バネ部)160aは、第1固定部(複数の固定部130のうちの第1固定部)130aに接続されている。第1検出バネ部160aは、第1固定部130aと可動体182とを連結している。複数の検出バネ部160のうちの第2検出バネ部(第2バネ部)160bは、第2固定部(複数の固定部130のうちの第2固定部)130bと可動体182とを連結している。複数の検出バネ部160のうちの第3検出バネ部(第3バネ部)160cは、第3固定部(複数の固定部130のうちの第3固定部)130cと可動体182とを連結している。   A plurality of detection spring portions 160 are provided. The first detection spring portion (first spring portion) 160a among the plurality of detection spring portions 160 is connected to the first fixing portion (first fixing portion of the plurality of fixing portions 130) 130a. The first detection spring part 160 a connects the first fixed part 130 a and the movable body 182. The second detection spring part (second spring part) 160b of the plurality of detection spring parts 160 connects the second fixing part (second fixing part of the plurality of fixing parts 130) 130b and the movable body 182. ing. A third detection spring portion (third spring portion) 160c of the plurality of detection spring portions 160 connects the third fixing portion (third fixing portion of the plurality of fixing portions 130) 130c and the movable body 182. ing.

図示の例では、第1固定部130aは、2個設けられ、一方の第1固定部130aと第2固定部130bとは、一体的に設けられ、他方の第1固定部130aと第3固定部130cとは、一体的に設けられている。第1検出バネ部160aは、平面視において(Z軸方向からみて)、第2検出バネ部160bと第3検出バネ部160cとの間に設けられている。なお、図示はしないが、固定部130a,130b,130cは、それぞれ独立して設けられていてもよい。また、固定部130a,130b,130cの数は、特に限定されない。   In the illustrated example, two first fixing portions 130a are provided, one first fixing portion 130a and the second fixing portion 130b are provided integrally, and the other first fixing portion 130a and the third fixing portion are fixed. The part 130c is provided integrally. The first detection spring portion 160a is provided between the second detection spring portion 160b and the third detection spring portion 160c in plan view (as viewed from the Z-axis direction). Although not shown, the fixing portions 130a, 130b, and 130c may be provided independently of each other. Moreover, the number of the fixing | fixed part 130a, 130b, 130c is not specifically limited.

第1検出バネ部160aは、X軸方向に往復しながら、X軸と直交するY軸方向に延出する形状を有している。第1検出バネ部160aは、X軸方向に延出する複数の延出部162を有している。複数の延出部162のうち、Y軸方向からみて第1固定部130aと重なる延出部162(第1固定部130aと重なる部分を有する延出部162)であって、最も第1固定部130aに近い延出部162(図示の例では延出部162a)は、他の延出部162(例えば延出部162b)よりも太い(Y軸方向の大きさが大きい)。延出部162aは、第1固定部130aの面と対向する面を有している。   The first detection spring portion 160a has a shape extending in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis while reciprocating in the X-axis direction. The first detection spring part 160a has a plurality of extending parts 162 extending in the X-axis direction. Among the plurality of extending portions 162, the extending portion 162 that overlaps with the first fixing portion 130a when viewed from the Y-axis direction (the extending portion 162 having a portion overlapping with the first fixing portion 130a), which is the first fixing portion The extension part 162 (extension part 162a in the illustrated example) close to 130a is thicker (the size in the Y-axis direction is larger) than the other extension parts 162 (for example, the extension part 162b). The extension part 162a has a surface facing the surface of the first fixing part 130a.

連結バネ部170は、駆動部150の可動駆動電極152と、検出部180の可動体182と、を連結している。連結バネ部170は、基板110と離間して設けられている。連結バネ部170は、可動体182のZ軸方向の変位に応じて、Z軸方向に変形可能に構成されている。連結バネ部170は、駆動部150の可動駆動電極152のY軸方向の振動を、検出部180の可動体182に伝える。これにより、可動体182は、Y軸方向に振動することができる。   The connection spring unit 170 connects the movable drive electrode 152 of the drive unit 150 and the movable body 182 of the detection unit 180. The connecting spring portion 170 is provided apart from the substrate 110. The connecting spring portion 170 is configured to be deformable in the Z-axis direction according to the displacement of the movable body 182 in the Z-axis direction. The connecting spring part 170 transmits the vibration in the Y-axis direction of the movable drive electrode 152 of the drive part 150 to the movable body 182 of the detection part 180. Thereby, the movable body 182 can vibrate in the Y-axis direction.

検出部180は、角速度を検出する。検出部180は、例えば、可動体182と、固定検出電極(固定電極)186と、を有している。   The detection unit 180 detects an angular velocity. The detection unit 180 includes, for example, a movable body 182 and a fixed detection electrode (fixed electrode) 186.

可動体182は、駆動部150の振動によりY軸方向に振動し、角速度に応じてZ軸方向に変位する。可動体182は、基板110と離間して設けられている。可動体182は、四隅が検出バネ部160によって支持されている部分である。すなわち、可動体182の四隅は、検出バネ部160が接続されている。可動体182は、本体部からY軸方向に延出している複数の枝部から成る櫛歯状の形状の可動駆動モニター電極188,189を有している。また、可動体182は、可動検出電極(可動電極)184を有している。可動検出電極184は、平面視において、可動体182の固定検出電極186と重なっている部分である。図示の例では、可動検出電極184の平面形状は、長方形である。可動検出電極184は、駆動部150の振動によりY軸方向に振動し、角速度に応じてZ軸方向に変位する。   The movable body 182 vibrates in the Y-axis direction due to the vibration of the drive unit 150 and is displaced in the Z-axis direction according to the angular velocity. The movable body 182 is provided apart from the substrate 110. The movable body 182 is a portion where the four corners are supported by the detection spring portion 160. That is, the detection spring portions 160 are connected to the four corners of the movable body 182. The movable body 182 has movable drive monitor electrodes 188 and 189 having a comb-like shape composed of a plurality of branches extending from the main body in the Y-axis direction. The movable body 182 has a movable detection electrode (movable electrode) 184. The movable detection electrode 184 is a portion overlapping the fixed detection electrode 186 of the movable body 182 in plan view. In the illustrated example, the planar shape of the movable detection electrode 184 is a rectangle. The movable detection electrode 184 vibrates in the Y-axis direction due to the vibration of the driving unit 150 and is displaced in the Z-axis direction according to the angular velocity.

固定検出電極186は、基板110に固定されている。固定検出電極186は、可動検出電極184と対向して設けられている。すなわち、固定検出電極186と可動検出電極
184とは、静電容量を形成する。
The fixed detection electrode 186 is fixed to the substrate 110. The fixed detection electrode 186 is provided to face the movable detection electrode 184. That is, the fixed detection electrode 186 and the movable detection electrode 184 form a capacitance.

検出部180は、複数設けられている。図示の例では、検出部180は、2個設けられている(第1検出部180a、第2検出部180b)。第1検出部180aは、例えば、第2検出部180bの−Y軸方向側に設けられている。   A plurality of detection units 180 are provided. In the illustrated example, two detection units 180 are provided (a first detection unit 180a and a second detection unit 180b). The first detection unit 180a is provided on the −Y axis direction side of the second detection unit 180b, for example.

第1検出部180aの可動体182(第1可動体182a)は、第1駆動部150aの駆動により振動する。第1検出部180aの固定検出電極186(第1固定検出電極186a)は、第1検出部180aの可動検出電極184(第1可動検出電極184a)と対向している。第2検出部180bの可動体182(第2可動体182b)は、第2駆動部150bの駆動により振動する。第2検出部180bの固定検出電極186(第2固定検出電極186b)は、第2検出部180bの可動検出電極184(第2可動検出電極184b)と対向している。   The movable body 182 (first movable body 182a) of the first detection unit 180a vibrates by driving the first drive unit 150a. The fixed detection electrode 186 (first fixed detection electrode 186a) of the first detection unit 180a faces the movable detection electrode 184 (first movable detection electrode 184a) of the first detection unit 180a. The movable body 182 (second movable body 182b) of the second detection unit 180b vibrates by driving the second drive unit 150b. The fixed detection electrode 186 (second fixed detection electrode 186b) of the second detection unit 180b faces the movable detection electrode 184 (second movable detection electrode 184b) of the second detection unit 180b.

第1可動体182aと第2可動体182bとは、例えば、検出バネ部160によって連結されている。   The 1st movable body 182a and the 2nd movable body 182b are connected by the detection spring part 160, for example.

第1可動体182aと、第2可動体182bとは、逆相(逆位相)で振動する。すなわち、例えば、第1可動体182aが+X軸方向側に変位した場合、第2可動体182bは−X軸方向側に変位する。   The first movable body 182a and the second movable body 182b vibrate in reverse phase (reverse phase). That is, for example, when the first movable body 182a is displaced toward the + X axis direction, the second movable body 182b is displaced toward the −X axis direction.

第1可動体182aおよび第2可動体182bは、同じ大きさであって、同じ形を有している。角速度検出素子10は、平面視において、角速度検出素子10の中心Cを通りX軸に平行な仮想直線αに関して、対称となる形状を有していてもよい。角速度検出素子10は、平面視において、角速度検出素子10の中心Cを通りY軸に平行な仮想直線βに関して、対称となる形状を有していてもよい。   The first movable body 182a and the second movable body 182b have the same size and the same shape. The angular velocity detection element 10 may have a symmetric shape with respect to a virtual straight line α that passes through the center C of the angular velocity detection element 10 and is parallel to the X axis in plan view. The angular velocity detection element 10 may have a symmetric shape with respect to a virtual straight line β that passes through the center C of the angular velocity detection element 10 and is parallel to the Y axis in plan view.

第1可動体182aは、2つの可動駆動モニター電極188aと、2つの可動駆動モニター電極189aと、を有しており、各可動駆動モニター電極188aを構成する複数の枝部は本体部から−Y軸方向に延出し、各可動駆動モニター電極189aを構成する複数の枝部は本体部から+Y軸方向に延出している。同様に、第2可動体182bは、2つの可動駆動モニター電極188bと、2つの可動駆動モニター電極189bと、を有しており、各可動駆動モニター電極188bを構成する複数の枝部は本体部から+Y軸方向に延出し、各可動駆動モニター電極189bを構成する複数の枝部は本体部から−Y軸方向に延出している。   The first movable body 182a has two movable drive monitor electrodes 188a and two movable drive monitor electrodes 189a, and a plurality of branches constituting each movable drive monitor electrode 188a is -Y A plurality of branches extending in the axial direction and constituting each movable drive monitor electrode 189a extend from the main body in the + Y-axis direction. Similarly, the second movable body 182b has two movable drive monitor electrodes 188b and two movable drive monitor electrodes 189b, and a plurality of branches constituting each movable drive monitor electrode 188b is a main body portion. A plurality of branch portions constituting each movable drive monitor electrode 189b extend from the main body portion in the −Y axis direction.

固定駆動モニター電極190,192は、基板110に固定されている。固定駆動モニター電極190,192は、例えば、陽極接合によって基板110のポスト部(図示せず)に接合されている。固定駆動モニター電極190は、可動体182の可動駆動モニター電極188の各枝部と対向して設けられ、固定駆動モニター電極192は、可動体182の可動駆動モニター電極189の各枝部と対向して設けられている。すなわち、固定駆動モニター電極190と可動駆動モニター電極188とは、静電容量を形成し、固定駆動モニター電極192と可動駆動モニター電極189とは、静電容量を形成する。より詳細には、第1可動体182aの2つの可動駆動モニター電極188aの−Y軸方向側に2つの固定駆動モニター電極190が設けられ、第2可動体182bの2つの可動駆動モニター電極188bの+Y軸方向側に2つの固定駆動モニター電極190が設けられている。また、第1可動体182aの2つの可動駆動モニター電極189aの+Y軸方向側に2つの固定駆動モニター電極192が設けられ、第2可動体182bの2つの可動駆動モニター電極189bの−Y軸方向側に2つの固定駆動モニター電極192が設けられている。固定駆動モニター電極190,192は、例えば、可動駆動モニター電極188,189に
対応した櫛歯状の形状を有している。
The fixed drive monitor electrodes 190 and 192 are fixed to the substrate 110. The fixed drive monitor electrodes 190 and 192 are bonded to a post portion (not shown) of the substrate 110 by, for example, anodic bonding. The fixed drive monitor electrode 190 is provided to face each branch of the movable drive monitor electrode 188 of the movable body 182, and the fixed drive monitor electrode 192 faces each branch of the movable drive monitor electrode 189 of the movable body 182. Is provided. That is, the fixed drive monitor electrode 190 and the movable drive monitor electrode 188 form a capacitance, and the fixed drive monitor electrode 192 and the movable drive monitor electrode 189 form a capacitance. More specifically, two fixed drive monitor electrodes 190 are provided on the −Y axis direction side of the two movable drive monitor electrodes 188a of the first movable body 182a, and the two movable drive monitor electrodes 188b of the second movable body 182b are provided. Two fixed drive monitor electrodes 190 are provided on the + Y axis direction side. Two fixed drive monitor electrodes 192 are provided on the + Y axis direction side of the two movable drive monitor electrodes 189a of the first movable body 182a, and the −Y axis direction of the two movable drive monitor electrodes 189b of the second movable body 182b is provided. Two fixed drive monitor electrodes 192 are provided on the side. The fixed drive monitor electrodes 190 and 192 have a comb-like shape corresponding to the movable drive monitor electrodes 188 and 189, for example.

角速度検出素子10の固定部130、バネ部140,160,170、可動駆動電極152および可動体182は、一体的に設けられている。固定部130、バネ部140,160,170、駆動部150および可動体182の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。固定検出電極186の材質は、例えば、アルミニウム、金、白金、ITO(Indium Tin Oxide)である。固定検出電極186としてITO等の透明電極材料を用いることにより、固定検出電極186上に存在する異物等を、基板110の下面側から、容易に視認することができる。   The fixed portion 130, the spring portions 140, 160, 170, the movable drive electrode 152, and the movable body 182 of the angular velocity detection element 10 are provided integrally. The material of the fixed part 130, the spring parts 140, 160, 170, the driving part 150, and the movable body 182 is, for example, silicon imparted with conductivity by doping impurities such as phosphorus and boron. The material of the fixed detection electrode 186 is, for example, aluminum, gold, platinum, or ITO (Indium Tin Oxide). By using a transparent electrode material such as ITO as the fixed detection electrode 186, foreign matter or the like existing on the fixed detection electrode 186 can be easily visually recognized from the lower surface side of the substrate 110.

次に、角速度検出素子10の動作について説明する。   Next, the operation of the angular velocity detection element 10 will be described.

可動駆動電極152と固定駆動電極154,156との間に、図示しない電源によって、電圧を印加すると、可動駆動電極152と固定駆動電極154,156との間に静電力を発生させることができる。これにより、駆動部150は、可動体182をY軸方向に振動させることができる。   When a voltage is applied between the movable drive electrode 152 and the fixed drive electrodes 154 and 156 by a power source (not shown), an electrostatic force can be generated between the movable drive electrode 152 and the fixed drive electrodes 154 and 156. Thereby, the drive unit 150 can vibrate the movable body 182 in the Y-axis direction.

図1に示されるように、第1駆動部150aでは、固定駆動電極154は、可動駆動電極152の+Y軸方向側に設けられ、固定駆動電極156は、可動駆動電極152の−Y軸方向側に設けられている。第2駆動部150bでは、固定駆動電極154は、可動駆動電極152の−Y軸方向側に設けられ、固定駆動電極156は、可動駆動電極152の+Y軸方向側に設けられている。そのため、可動駆動電極152と固定駆動電極154との間に第1交番電圧を印加し、可動駆動電極152と固定駆動電極156との間に第1交番電圧と位相が180度ずれた第2交番電圧を印加することにより、第1可動体182aと第2可動体182bとを互いに逆位相(逆相)でかつ所定の周波数で、Y軸方向に振動させる(音叉型振動させる)ことができる。より具体的には、可動駆動電極152に一定のバイアス電圧が印加され、固定駆動電極154,156に互いに位相が180度ずれた所定の周波数の交流電圧がそれぞれ印加されることにより、第1可動体182aと第2可動体182bとが、互いに逆相でかつ所定の周波数でY軸方向に振動する。   As shown in FIG. 1, in the first drive unit 150a, the fixed drive electrode 154 is provided on the + Y axis direction side of the movable drive electrode 152, and the fixed drive electrode 156 is on the −Y axis direction side of the movable drive electrode 152. Is provided. In the second drive unit 150 b, the fixed drive electrode 154 is provided on the −Y axis direction side of the movable drive electrode 152, and the fixed drive electrode 156 is provided on the + Y axis direction side of the movable drive electrode 152. Therefore, a first alternating voltage is applied between the movable drive electrode 152 and the fixed drive electrode 154, and a second alternating voltage is 180 degrees out of phase with the first alternating voltage between the movable drive electrode 152 and the fixed drive electrode 156. By applying the voltage, the first movable body 182a and the second movable body 182b can be vibrated in the Y-axis direction (tuning fork type vibration) with a predetermined phase and a mutually opposite phase (reverse phase). More specifically, a constant bias voltage is applied to the movable drive electrode 152, and AC voltages having a predetermined frequency that are 180 degrees out of phase with each other are applied to the fixed drive electrodes 154 and 156, respectively. The body 182a and the second movable body 182b vibrate in the Y-axis direction with phases opposite to each other and at a predetermined frequency.

可動体182a,182bが上記の振動を行うと、可動体182a,182bがY軸方向に互いに反対方向に変位することにより、固定駆動モニター電極190と可動駆動モニター電極188aとの間の距離は変化し、固定駆動モニター電極192と可動駆動モニター電極189aとの間の距離は変化する。そのため、固定駆動モニター電極190と可動駆動モニター電極188aとの間の静電容量は変化し、固定駆動モニター電極192と可動駆動モニター電極189aとの間の静電容量は変化する。これらの静電容量の変化は逆向きであり、一方の静電容量が増加するときは他方の静電容量は減少する。   When the movable bodies 182a and 182b vibrate as described above, the distance between the fixed drive monitor electrode 190 and the movable drive monitor electrode 188a changes due to the displacement of the movable bodies 182a and 182b in directions opposite to each other in the Y-axis direction. However, the distance between the fixed drive monitor electrode 192 and the movable drive monitor electrode 189a changes. Therefore, the capacitance between the fixed drive monitor electrode 190 and the movable drive monitor electrode 188a changes, and the capacitance between the fixed drive monitor electrode 192 and the movable drive monitor electrode 189a changes. These changes in capacitance are reversed, and when one capacitance increases, the other capacitance decreases.

また、可動体182a,182bが上記の振動を行っている状態で、角速度検出素子10にX軸まわりの角速度ωxが加わると、コリオリ力が働き、第1可動体182aと、第2可動体182bとは、Z軸方向に互いに反対方向に変位する。可動体182a,182bは、コリオリ力を受けている間、この動作を繰り返す(検出振動する)。   In addition, when the angular velocity ωx around the X axis is applied to the angular velocity detection element 10 in a state where the movable bodies 182a and 182b perform the above vibration, a Coriolis force acts, and the first movable body 182a and the second movable body 182b. Are displaced in opposite directions to each other in the Z-axis direction. The movable bodies 182a and 182b repeat this operation (detection vibration) while receiving the Coriolis force.

可動体182a,182bがコリオリ力に応じてZ軸方向に変位することにより、可動検出電極184a,184bと固定検出電極186a,186bとの間の距離は、変化する。そのため、可動検出電極184a,184bと固定検出電極186a,186bとの間の静電容量は、変化する。この可動検出電極184a,184bと固定検出電極186a,186bとの間の静電容量の変化量を検出することにより、X軸まわりの角速度ωxを求めることができる。   When the movable bodies 182a and 182b are displaced in the Z-axis direction according to the Coriolis force, the distances between the movable detection electrodes 184a and 184b and the fixed detection electrodes 186a and 186b change. Therefore, the capacitance between the movable detection electrodes 184a and 184b and the fixed detection electrodes 186a and 186b changes. By detecting the amount of change in capacitance between the movable detection electrodes 184a and 184b and the fixed detection electrodes 186a and 186b, the angular velocity ωx around the X axis can be obtained.

なお、上記では、静電力によって可動体182を振動させる形態(静電駆動方式)について説明したが、可動体182を駆動させる方法は、特に限定されず、圧電駆動方式や、磁場のローレンツ力を利用した電磁駆動方式等を適用することができる。   In the above description, the mode (electrostatic drive method) in which the movable body 182 is vibrated by an electrostatic force has been described. However, the method for driving the movable body 182 is not particularly limited, and the piezoelectric drive method or the Lorentz force of the magnetic field The electromagnetic drive system used can be applied.

このように構成されている角速度検出素子10では、第1固定部130aと第1可動体182aとを連結する第1検出バネ部160aと、第2固定部130bと第1可動体182aとを連結する第2検出バネ部160bと、第3固定部130cと第1可動体182aとを連結する第3検出バネ部160cと、を含み、第1検出バネ部160aは、平面視において、第2検出バネ部160bと第3検出バネ部160cとの間に設けられている。そのため、角速度検出素子10では、例えば第1検出バネ部160aが設けられていない場合に比べて、第1可動体182aが撓むことを低減することができる。   In the angular velocity detecting element 10 configured as described above, the first detection spring portion 160a that connects the first fixed portion 130a and the first movable body 182a, and the second fixed portion 130b and the first movable body 182a are connected. A second detection spring portion 160b, and a third detection spring portion 160c connecting the third fixed portion 130c and the first movable body 182a. The first detection spring portion 160a is a second detection in plan view. It is provided between the spring part 160b and the third detection spring part 160c. Therefore, in the angular velocity detection element 10, it can reduce that the 1st movable body 182a bends compared with the case where the 1st detection spring part 160a is not provided, for example.

角速度検出素子10では、第1検出バネ部160aは、第1軸方向(X軸方向)に往復しながら、X軸と直交する第2軸方向(Y軸方向)に延出する形状を有し、第1検出バネ部160aのX軸方向に延出している複数の延出部162のうち、第1固定部130aと離間し、最も第1固定部130aに近い延出部162aは、Y軸方向からみて第1固定部130aと少なくとも一部が重なっており、複数の延出部162のうち、他の延出部162よりもY軸方向の幅が大きい。そのため、角速度検出素子10では、延出部162aをY軸方向に変位し難くすることができ、例えば延出部162aが第1固定部130aに衝突して第1検出バネ部160aが破壊することを低減することができる。   In the angular velocity detection element 10, the first detection spring portion 160a has a shape extending in the second axis direction (Y axis direction) orthogonal to the X axis while reciprocating in the first axis direction (X axis direction). Among the plurality of extending parts 162 extending in the X-axis direction of the first detection spring part 160a, the extending part 162a that is separated from the first fixing part 130a and is closest to the first fixing part 130a is the Y-axis. When viewed from the direction, at least a part of the first fixed portion 130 a overlaps, and among the plurality of extending portions 162, the width in the Y-axis direction is larger than the other extending portions 162. Therefore, in the angular velocity detection element 10, the extension part 162a can be hardly displaced in the Y-axis direction. For example, the extension part 162a collides with the first fixing part 130a and the first detection spring part 160a is destroyed. Can be reduced.

角速度検出素子10では、第1可動体182aと第2可動体182bとは、逆相で振動する。そのため、角速度検出素子10では、例えば角速度以外の加速度等の物理量が印加されたとしても、差動検出により加速度成分を相殺することができ、角速度をより正確に検出することができる。   In the angular velocity detection element 10, the first movable body 182a and the second movable body 182b vibrate in opposite phases. For this reason, even if a physical quantity such as acceleration other than the angular velocity is applied, for example, the angular velocity detecting element 10 can cancel the acceleration component by differential detection, and can detect the angular velocity more accurately.

[角速度検出装置の構成及び動作]
図3は、第1実施形態の角速度検出装置1の構成を示す図である。図3に示されるように、第1実施形態の角速度検出装置1は、図1に示される角速度検出素子10と、制御用ICチップ20(「第1の集積回路チップ」の一例)と、バイアス電圧生成用ICチップ30(「第2の集積回路チップ」の一例)とを含んで構成されている。
[Configuration and operation of angular velocity detection device]
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the angular velocity detection device 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the angular velocity detection device 1 of the first embodiment includes the angular velocity detection element 10 shown in FIG. 1, a control IC chip 20 (an example of a “first integrated circuit chip”), and a bias. And a voltage generation IC chip 30 (an example of a “second integrated circuit chip”).

角速度検出装置1は、外部端子VDD1,VDD2を介してそれぞれ第1電源電圧及び第2電源電圧が供給され、外部端子VSSを介してグラウンド電圧(0V)が供給されて動作する。また、角速度検出装置1は、外部端子SCL,SDAを介してIC(Inter-Integrated Circuit)バスと接続され、当該ICバスを介して不図示の外部装置とシリアル通信が可能である。なお、角速度検出装置1は、SPI(Serial Peripheral Interface)バス等のICバスとは異なるバスと接続されてもよい。 The angular velocity detection device 1 operates by being supplied with the first power supply voltage and the second power supply voltage via the external terminals VDD1 and VDD2, respectively, and supplied with the ground voltage (0V) via the external terminal VSS. Further, the angular velocity detection device 1 is connected to an I 2 C (Inter-Integrated Circuit) bus via external terminals SCL and SDA, and can perform serial communication with an external device (not shown) via the I 2 C bus. . The angular velocity detection device 1 may be connected to a bus different from an I 2 C bus such as an SPI (Serial Peripheral Interface) bus.

制御用ICチップ20の端子VDD,VSS,SCL,SDAは、それぞれ角速度検出装置1の外部端子VDD1,VSS,SCL,SDAと電気的に接続されている。また、制御用ICチップ20の端子SCL2,SDA2は、それぞれバイアス電圧生成用ICチップ30の端子SCL,SDAと電気的に接続されている。また、制御用ICチップ20の端子D1,D2は、それぞれ角速度検出素子10の固定駆動電極154,156(図1参照)と電気的に接続されている。また、制御用ICチップ20の端子DM1,DM2は、それぞれ角速度検出素子10の固定駆動モニター電極190,192(図1参照)と電気的に接続されている。また、制御用ICチップ20の端子S1,S2は、それぞれ角速度検出素子10の固定検出電極186a,186b(図1参照)と電気的に接続されている。   The terminals VDD, VSS, SCL, and SDA of the control IC chip 20 are electrically connected to the external terminals VDD1, VSS, SCL, and SDA of the angular velocity detection device 1, respectively. The terminals SCL2 and SDA2 of the control IC chip 20 are electrically connected to the terminals SCL and SDA of the bias voltage generation IC chip 30, respectively. The terminals D1 and D2 of the control IC chip 20 are electrically connected to fixed drive electrodes 154 and 156 (see FIG. 1) of the angular velocity detection element 10, respectively. The terminals DM1 and DM2 of the control IC chip 20 are electrically connected to fixed drive monitor electrodes 190 and 192 (see FIG. 1) of the angular velocity detection element 10, respectively. The terminals S1 and S2 of the control IC chip 20 are electrically connected to fixed detection electrodes 186a and 186b (see FIG. 1) of the angular velocity detection element 10, respectively.

バイアス電圧生成用ICチップ30の端子VDD,VSSは、それぞれ角速度検出装置1の外部端子VDD2,VSSと電気的に接続されている。また、バイアス電圧生成用ICチップ30の端子VDCは、角速度検出素子10の可動駆動電極152(図1参照)と電気的に接続されている。   The terminals VDD and VSS of the bias voltage generating IC chip 30 are electrically connected to the external terminals VDD2 and VSS of the angular velocity detection device 1, respectively. The terminal VDC of the bias voltage generating IC chip 30 is electrically connected to the movable drive electrode 152 (see FIG. 1) of the angular velocity detecting element 10.

制御用ICチップ20は、端子VDDを介して第1電源電圧が供給され、端子VSSを介してグラウンド電圧(0V)が供給されて動作し、角速度検出素子10の動作を制御する。具体的には、制御用ICチップ20は、角速度検出素子10の固定駆動モニター電極190,192(図1参照)から端子DM1,DM2を介して入力される信号に基づいて、互いに逆相の2つの駆動信号を生成し、端子D1,D2を介して、角速度検出素子10の固定駆動電極154,156(図1参照)に出力する。また、制御用ICチップ20は、角速度検出素子10の固定検出電極186a,186b(図1参照)から端子S1,S2を介して出力される互いに逆相の2つの検出信号に基づいて、角速度検出素子10によって検出された角速度の大きさ及び向きに応じたデータ(角速度データ)を生成する。また、制御用ICチップ20は、端子SCL,SDAを介して不図示の外部装置とシリアル通信が可能であり、例えば、当該外部装置に角速度データを送信する。また、制御用ICチップ20は、端子SCL2,SDA2を介してバイアス電圧生成用ICチップ30とシリアル通信が可能であり、例えば、バイアス電圧生成用ICチップ30にバイアス電圧の電圧値を制御する制御信号を送信する。   The control IC chip 20 operates by being supplied with the first power supply voltage via the terminal VDD and supplied with the ground voltage (0 V) via the terminal VSS, and controls the operation of the angular velocity detection element 10. Specifically, the control IC chip 20 has two phases opposite to each other based on signals input from the fixed drive monitor electrodes 190 and 192 (see FIG. 1) of the angular velocity detection element 10 via the terminals DM1 and DM2. Two drive signals are generated and output to the fixed drive electrodes 154 and 156 (see FIG. 1) of the angular velocity detection element 10 via the terminals D1 and D2. Further, the control IC chip 20 detects the angular velocity based on two detection signals having opposite phases output from the fixed detection electrodes 186a and 186b (see FIG. 1) of the angular velocity detection element 10 via the terminals S1 and S2. Data (angular velocity data) corresponding to the magnitude and direction of the angular velocity detected by the element 10 is generated. Further, the control IC chip 20 can perform serial communication with an external device (not shown) via terminals SCL and SDA. For example, the control IC chip 20 transmits angular velocity data to the external device. The control IC chip 20 can serially communicate with the bias voltage generation IC chip 30 via the terminals SCL2 and SDA2. For example, the control IC chip 30 controls the bias voltage generation IC chip 30 to control the voltage value of the bias voltage. Send a signal.

バイアス電圧生成用ICチップ30は、端子VDDを介して第2電源電圧が供給され、端子VSSを介してグラウンド電圧(0V)が供給されて動作し、角速度検出素子10のバイアス電圧を生成する。このバイアス電圧は、バイアス電圧生成用ICチップ30の端子VDCから出力され、角速度検出素子10の可動駆動電極152(図1参照)に印加される。なお、制御用ICチップ20の構成例については後述する。   The bias voltage generating IC chip 30 operates by being supplied with the second power supply voltage via the terminal VDD and supplied with the ground voltage (0 V) via the terminal VSS, and generates the bias voltage of the angular velocity detecting element 10. This bias voltage is output from the terminal VDC of the bias voltage generating IC chip 30 and applied to the movable drive electrode 152 (see FIG. 1) of the angular velocity detecting element 10. A configuration example of the control IC chip 20 will be described later.

制御用ICチップ20は、低消費電力化のために例えば1.8Vで動作する。すなわち、第1電源電圧として例えば1.8Vが供給されるため、制御用ICチップ20に含まれる半導体素子の耐圧は低くても良い。従って、制御用ICチップ20は、一般的な比較的安価な半導体製造プロセスで製造可能である。一方、角速度検出素子10のバイアス電圧は、例えば十数Vの高電圧であるため、仮に、従来の構成と同様、バイアス電圧を生成する回路(バイアス電圧生成回路)が制御用ICチップ20の内部に設けられる場合は、低電圧の第1電源電圧(例えば1.8V)から十数Vのバイアス電圧を生成する必要が生じるため、バイアス電圧生成回路の構成が複雑化する。その結果、バイアス電圧生成回路において発生するノイズが大きくなるため、バイアス電圧の低ノイズ化が難しくなる。   The control IC chip 20 operates at, for example, 1.8 V in order to reduce power consumption. That is, for example, 1.8 V is supplied as the first power supply voltage, so that the withstand voltage of the semiconductor element included in the control IC chip 20 may be low. Therefore, the control IC chip 20 can be manufactured by a general and relatively inexpensive semiconductor manufacturing process. On the other hand, since the bias voltage of the angular velocity detection element 10 is a high voltage of, for example, several tens of volts, a circuit for generating a bias voltage (bias voltage generation circuit) is assumed to be inside the control IC chip 20 as in the conventional configuration. If it is provided, it is necessary to generate a bias voltage of several tens of volts from the low-voltage first power supply voltage (for example, 1.8 V), which complicates the configuration of the bias voltage generation circuit. As a result, noise generated in the bias voltage generation circuit increases, and it is difficult to reduce the noise of the bias voltage.

そのため、本実施形態では、バイアス電圧を生成するバイアス電圧生成用ICチップ30が制御用ICチップ20とは別体として設けられている。そのため、制御用ICチップ20とは独立して、低ノイズに重点を置いてバイアス電圧生成用ICチップ30の設計や製造を行うことができ、これにより、バイアス電圧生成回路において発生するノイズが低減される。低ノイズ化を実現するために、バイアス電圧生成用ICチップ30は、制御用ICチップ20とは異なる半導体製造プロセス(バイアス電圧の低ノイズ化が可能な半導体製造プロセス)によって製造されてもよい。例えば、バイアス電圧生成用ICチップ30は、高耐圧(例えば5V以上の耐圧)の半導体素子を形成することが可能な半導体製造プロセス(以下、「高耐圧プロセス」という)で製造され、第1電源電圧(例えば1.8V)よりも高い第2電源電圧(例えば5V)が供給されて動作してもよい。このバイアス電圧生成用ICチップ30に含まれるバイアス電圧生成回路は、第1電源電圧(例えば1.8V)よりも高い第2電源電圧(例えば5V)から十数Vのバイアス電圧を生成すればよいので、より簡単な構成で実現される。その結果、バイアス電圧生成回路において発生
するノイズが低減され、バイアス電圧の低ノイズ化が実現される。なお、バイアス電圧生成用ICチップ30の構成例については後述する。
Therefore, in the present embodiment, the bias voltage generating IC chip 30 that generates the bias voltage is provided separately from the control IC chip 20. Therefore, the bias voltage generating IC chip 30 can be designed and manufactured with an emphasis on low noise independently of the control IC chip 20, thereby reducing noise generated in the bias voltage generating circuit. Is done. In order to reduce the noise, the bias voltage generating IC chip 30 may be manufactured by a semiconductor manufacturing process different from that of the control IC chip 20 (a semiconductor manufacturing process capable of reducing the noise of the bias voltage). For example, the bias voltage generating IC chip 30 is manufactured by a semiconductor manufacturing process (hereinafter referred to as a “high voltage process”) capable of forming a semiconductor element having a high breakdown voltage (for example, a breakdown voltage of 5 V or more), and the first power supply The second power supply voltage (for example, 5V) higher than the voltage (for example, 1.8V) may be supplied to operate. The bias voltage generation circuit included in the bias voltage generation IC chip 30 may generate a bias voltage of several tens of volts from a second power supply voltage (for example, 5 V) higher than the first power supply voltage (for example, 1.8 V). Therefore, it is realized with a simpler configuration. As a result, noise generated in the bias voltage generation circuit is reduced, and the bias voltage can be reduced. A configuration example of the bias voltage generating IC chip 30 will be described later.

[制御用ICチップの構成及び動作]
図4は、制御用ICチップ20の機能ブロック図の一例である。図4に示されるように、制御用ICチップ20は、駆動回路21、検出回路22、記憶部23、シリアルインターフェース回路24及びシリアルインターフェース回路25を含んで構成されている。
[Configuration and operation of control IC chip]
FIG. 4 is an example of a functional block diagram of the control IC chip 20. As shown in FIG. 4, the control IC chip 20 includes a drive circuit 21, a detection circuit 22, a storage unit 23, a serial interface circuit 24, and a serial interface circuit 25.

駆動回路21は、角速度検出素子10を駆動する回路であり、角速度検出素子10の固定駆動モニター電極190,192から端子DM1,DM2を介して入力される信号に基づいて駆動信号を生成し、端子D1,D2を介して固定駆動電極154,156に駆動信号を出力する。駆動回路21は、駆動信号を出力して角速度検出素子10を駆動し、角速度検出素子10からフィードバック信号を受ける。これにより角速度検出素子10を励振させる。   The drive circuit 21 is a circuit that drives the angular velocity detection element 10 and generates a drive signal based on signals input from the fixed drive monitor electrodes 190 and 192 of the angular velocity detection element 10 via the terminals DM1 and DM2, and the terminal A drive signal is output to the fixed drive electrodes 154 and 156 via D1 and D2. The drive circuit 21 outputs a drive signal to drive the angular velocity detection element 10 and receives a feedback signal from the angular velocity detection element 10. Thereby, the angular velocity detecting element 10 is excited.

本実施形態における駆動回路21は、Q/V変換器(チャージアンプ)211A,211B、位相調整回路212A,212B、差動増幅器213、整流回路214、積分回路215、駆動信号生成回路216及びコンパレーター217,218を含んで構成されている。   The drive circuit 21 in the present embodiment includes Q / V converters (charge amplifiers) 211A and 211B, phase adjustment circuits 212A and 212B, a differential amplifier 213, a rectifier circuit 214, an integration circuit 215, a drive signal generation circuit 216, and a comparator. 217 and 218 are included.

角速度検出素子10の検出部180の可動体182(第1可動体182aおよび第2可動体182b)が振動すると、容量変化に基づく互いに逆相の電流がフィードバック信号として固定駆動モニター電極190,192から出力される。   When the movable body 182 (the first movable body 182a and the second movable body 182b) of the detection unit 180 of the angular velocity detection element 10 vibrates, currents in opposite phases based on the capacitance change are fed from the fixed drive monitor electrodes 190 and 192 as feedback signals. Is output.

Q/V変換器211Aは、角速度検出素子10の固定駆動モニター電極190から端子DM1を介して入力される電流(電荷)を交流電圧信号に変換する。同様に、Q/V変換器211Bは、角速度検出素子10の固定駆動モニター電極192から端子DM2を介して入力される電流(電荷)を交流電圧信号に変換する。   The Q / V converter 211A converts a current (charge) input from the fixed drive monitor electrode 190 of the angular velocity detection element 10 via the terminal DM1 into an AC voltage signal. Similarly, the Q / V converter 211B converts a current (charge) input from the fixed drive monitor electrode 192 of the angular velocity detection element 10 via the terminal DM2 into an AC voltage signal.

Q/V変換器211A,211Bからそれぞれ出力された交流電圧信号は、位相調整回路212A,212Bにそれぞれ入力され、位相調整回路212A,212Bによって位相が調整される。   The AC voltage signals output from the Q / V converters 211A and 211B are input to the phase adjustment circuits 212A and 212B, respectively, and the phases are adjusted by the phase adjustment circuits 212A and 212B.

位相調整回路212A,212Bの出力信号は、差動増幅器213に入力される。差動増幅器213は、位相調整回路212Aの出力信号と位相調整回路212Bの出力信号とを差動増幅した信号を出力する。   The output signals of the phase adjustment circuits 212A and 212B are input to the differential amplifier 213. The differential amplifier 213 outputs a signal obtained by differentially amplifying the output signal of the phase adjustment circuit 212A and the output signal of the phase adjustment circuit 212B.

また、位相調整回路212A,212Bの出力信号は、コンパレーター217に入力される。コンパレーター217は、位相調整回路212Aの出力信号の電圧と位相調整回路212Bの出力信号の電圧とを比較し、矩形波信号を出力する。   The output signals of the phase adjustment circuits 212A and 212B are input to the comparator 217. Comparator 217 compares the voltage of the output signal of phase adjustment circuit 212A with the voltage of the output signal of phase adjustment circuit 212B, and outputs a rectangular wave signal.

差動増幅器213の出力信号とコンパレーター217の出力信号とは整流回路214に入力される。整流回路214は、コンパレーター217の出力信号の論理レベルに従い、差動増幅器213の出力信号を全波整流する。   The output signal of the differential amplifier 213 and the output signal of the comparator 217 are input to the rectifier circuit 214. The rectifier circuit 214 performs full-wave rectification on the output signal of the differential amplifier 213 according to the logic level of the output signal of the comparator 217.

整流回路214の出力信号は積分回路215に入力される。積分回路215の出力信号とコンパレーター217の出力信号とは駆動信号生成回路216に入力される。駆動信号生成回路216は、コンパレーター217の出力信号の論理レベルに従い、積分回路215の出力信号又はその極性反転信号を選択することにより、互いに逆相の矩形波信号を出力する。駆動信号生成回路216から出力される互いに逆相の矩形波信号は、端子D1,
D2を介して、駆動信号として角速度検出素子10の固定駆動電極154,156にそれぞれ入力される。この固定駆動電極154,156に入力される駆動信号により角速度検出素子10が駆動される。
The output signal of the rectifier circuit 214 is input to the integration circuit 215. The output signal of the integration circuit 215 and the output signal of the comparator 217 are input to the drive signal generation circuit 216. The drive signal generation circuit 216 outputs rectangular wave signals having opposite phases to each other by selecting the output signal of the integration circuit 215 or its polarity inversion signal according to the logic level of the output signal of the comparator 217. The rectangular wave signals having opposite phases output from the drive signal generation circuit 216 are connected to the terminals D1,
The drive signal is input to the fixed drive electrodes 154 and 156 of the angular velocity detection element 10 through D2. The angular velocity detection element 10 is driven by a drive signal input to the fixed drive electrodes 154 and 156.

位相調整回路212A,212Bの出力信号は、コンパレーター218にも入力される。コンパレーター218は、位相調整回路212Aの出力電圧と位相調整回路212Bの出力電圧とを比較し、矩形波信号を出力する。図4の例では、コンパレーター218から出力される矩形波信号は、後述する参照信号SDETとして使用される。   The output signals from the phase adjustment circuits 212A and 212B are also input to the comparator 218. The comparator 218 compares the output voltage of the phase adjustment circuit 212A and the output voltage of the phase adjustment circuit 212B, and outputs a rectangular wave signal. In the example of FIG. 4, the rectangular wave signal output from the comparator 218 is used as a reference signal SDET described later.

角速度検出素子10の固定検出電極186a,186bから出力される各検出信号(交流電流)は、角速度検出素子10に働くコリオリの力に基づく角速度成分であるコリオリ信号と、角速度検出素子10の励振振動に基づく自己振動成分であるクアドラチャー信号(角速度検出素子10の駆動振動に起因して生じる漏れ信号)を含んでいる。第1固定検出電極186aから出力される検出信号に含まれるクアドラチャー信号とコリオリ信号とは位相が90°ずれている。同様に、第2固定検出電極186bから出力される検出信号に含まれるクアドラチャー信号とコリオリ信号とは位相が90°ずれている。また、第1固定検出電極186aから出力される検出信号に含まれるコリオリ信号と第2固定検出電極186bから出力される検出信号に含まれるコリオリ信号とは互いに逆相である。また、一般的には、第1固定検出電極186aから出力される検出信号に含まれるクアドラチャー信号と第2固定検出電極186bから出力される検出信号に含まれるクアドラチャー信号とは互いに逆相である。   The detection signals (alternating current) output from the fixed detection electrodes 186a and 186b of the angular velocity detection element 10 are Coriolis signals that are angular velocity components based on the Coriolis force acting on the angular velocity detection element 10, and the excitation vibration of the angular velocity detection element 10. And a quadrature signal (a leakage signal generated due to driving vibration of the angular velocity detection element 10), which is a self-vibration component based on the above. The quadrature signal and the Coriolis signal included in the detection signal output from the first fixed detection electrode 186a are 90 ° out of phase. Similarly, the quadrature signal and the Coriolis signal included in the detection signal output from the second fixed detection electrode 186b are 90 degrees out of phase. Further, the Coriolis signal included in the detection signal output from the first fixed detection electrode 186a and the Coriolis signal included in the detection signal output from the second fixed detection electrode 186b are in opposite phases. In general, the quadrature signal included in the detection signal output from the first fixed detection electrode 186a and the quadrature signal included in the detection signal output from the second fixed detection electrode 186b are in opposite phases. is there.

検出回路22は、駆動信号により駆動される角速度検出素子10の固定検出電極186a,186bから出力される検出信号を受けて、検出信号に含まれるクアドラチャー信号を減衰させるとともに、検出信号からコリオリの力に基づくコリオリ信号を抽出することにより、角速度データSOを生成する。   The detection circuit 22 receives the detection signal output from the fixed detection electrodes 186a and 186b of the angular velocity detection element 10 driven by the drive signal, attenuates the quadrature signal included in the detection signal, and detects the Coriolis from the detection signal. The angular velocity data SO is generated by extracting the Coriolis signal based on the force.

本実施形態における検出回路22は、Q/V変換器(チャージアンプ)221A,221B、差動増幅器222、同期検波回路223、AC増幅器224、ローパスフィルター225及びA/D変換器226を含んで構成されている。   The detection circuit 22 in this embodiment includes Q / V converters (charge amplifiers) 221A and 221B, a differential amplifier 222, a synchronous detection circuit 223, an AC amplifier 224, a low-pass filter 225, and an A / D converter 226. Has been.

Q/V変換器221Aは、角速度検出素子10の第1固定検出電極186aから出力される電流を電圧に変換する。同様に、Q/V変換器221Bは、角速度検出素子10の第2固定検出電極186bから出力される電流を電圧に変換する。   The Q / V converter 221A converts the current output from the first fixed detection electrode 186a of the angular velocity detection element 10 into a voltage. Similarly, the Q / V converter 221B converts the current output from the second fixed detection electrode 186b of the angular velocity detection element 10 into a voltage.

具体的には、角速度検出素子10の可動体182が振動すると、容量変化に基づく電流が固定検出電極186a,186bから出力される。Q/V変換器221Aは、第1固定検出電極186aから出力される交流電流を電圧に変換して出力する。同様に、Q/V変換器221Bは、第2固定検出電極186bから出力される電流を電圧に変換して出力する。   Specifically, when the movable body 182 of the angular velocity detection element 10 vibrates, a current based on the capacitance change is output from the fixed detection electrodes 186a and 186b. The Q / V converter 221A converts the alternating current output from the first fixed detection electrode 186a into a voltage and outputs the voltage. Similarly, the Q / V converter 221B converts the current output from the second fixed detection electrode 186b into a voltage and outputs the voltage.

Q/V変換器221Aから出力された交流電圧信号とQ/V変換器221Bから出力された交流電圧信号とは、差動増幅器222に入力される。差動増幅器222は、Q/V変換器221Aの出力信号とQ/V変換器221Bの出力信号とを差動増幅した信号を出力する。   The AC voltage signal output from the Q / V converter 221A and the AC voltage signal output from the Q / V converter 221B are input to the differential amplifier 222. The differential amplifier 222 outputs a signal obtained by differentially amplifying the output signal of the Q / V converter 221A and the output signal of the Q / V converter 221B.

差動増幅器222から出力された信号は、同期検波回路223に入力される。同期検波回路223は、差動増幅器222の出力信号を参照信号SDETに基づいて同期検波する。より詳細には、同期検波回路223は、参照信号SDETがハイレベルのときは差動増幅器222の出力信号を選択し、参照信号SDETがローレベルのときは差動増幅器22
2の出力信号の極性を反転させた信号を選択することにより全波整流し、全波整流して得られた信号を出力する。参照信号SDETと差動増幅器222の出力信号に含まれるコリオリ信号とはほぼ同相であるため、同期検波回路223の同期検波によってコリオリ信号が抽出される。一方、差動増幅器222の出力信号に含まれるクアドラチャー信号は、コリオリ信号と位相が90°ずれているため、参照信号SDETとも位相が90°ずれており、同期検波回路223の同期検波によってほとんど抽出されない。
The signal output from the differential amplifier 222 is input to the synchronous detection circuit 223. The synchronous detection circuit 223 performs synchronous detection on the output signal of the differential amplifier 222 based on the reference signal SDET. More specifically, the synchronous detection circuit 223 selects the output signal of the differential amplifier 222 when the reference signal SDET is at a high level, and the differential amplifier 22 when the reference signal SDET is at a low level.
The full-wave rectification is performed by selecting a signal obtained by inverting the polarity of the output signal 2 and a signal obtained by full-wave rectification is output. Since the reference signal SDET and the Coriolis signal included in the output signal of the differential amplifier 222 are substantially in phase, the Coriolis signal is extracted by the synchronous detection of the synchronous detection circuit 223. On the other hand, the quadrature signal included in the output signal of the differential amplifier 222 is 90 degrees out of phase with the Coriolis signal, and therefore 90 degrees out of phase with the reference signal SDET. Not extracted.

同期検波回路223の出力信号は、AC増幅器224に入力され、AC増幅器224は同期検波回路223の出力信号を増幅した信号を出力する。   The output signal of the synchronous detection circuit 223 is input to the AC amplifier 224, and the AC amplifier 224 outputs a signal obtained by amplifying the output signal of the synchronous detection circuit 223.

AC増幅器224の出力信号は、ローパスフィルター225に入力され、ローパスフィルター225は、AC増幅器224の出力信号に含まれるコリオリ信号を通過させるとともに、高周波のノイズ信号を減衰させる。このように、ローパスフィルター225から出力される信号は、角速度検出素子10の固定検出電極186a,186bから出力される検出信号から、コリオリ信号が抽出された信号であり、コリオリ信号の大きさに応じた電圧となる。   The output signal of the AC amplifier 224 is input to the low-pass filter 225. The low-pass filter 225 passes the Coriolis signal included in the output signal of the AC amplifier 224 and attenuates the high-frequency noise signal. Thus, the signal output from the low-pass filter 225 is a signal obtained by extracting the Coriolis signal from the detection signals output from the fixed detection electrodes 186a and 186b of the angular velocity detection element 10, and depends on the magnitude of the Coriolis signal. Voltage.

A/D変換器226は、ローパスフィルター225から出力された信号をデジタル信号に変換する。このA/D変換器226から出力されるデジタル信号は、角速度データSOとしてシリアルインターフェース回路24に入力される。   The A / D converter 226 converts the signal output from the low pass filter 225 into a digital signal. The digital signal output from the A / D converter 226 is input to the serial interface circuit 24 as angular velocity data SO.

シリアルインターフェース回路24は、端子SCL,SDAを介して、不図示の外部装置とシリアル通信を行うための回路である。シリアルインターフェース回路24を介した通信では、例えば、外部装置がマスターとして機能し、制御用ICチップ20(角速度検出装置1)がスレーブとして機能する。そして、外部装置は、シリアルインターフェース回路24を介して、記憶部23に対するデータの書き込みや読み出しを行うことができる。また、外部装置は、シリアルインターフェース回路24を介して、角速度データSOを読み出すことができる。このように、角速度検出装置1は、外部装置からの要求に応じて、角速度データを出力可能に構成されている。   The serial interface circuit 24 is a circuit for performing serial communication with an external device (not shown) via terminals SCL and SDA. In communication via the serial interface circuit 24, for example, the external device functions as a master, and the control IC chip 20 (angular velocity detection device 1) functions as a slave. The external device can write and read data to and from the storage unit 23 via the serial interface circuit 24. Further, the external device can read the angular velocity data SO through the serial interface circuit 24. As described above, the angular velocity detection device 1 is configured to output angular velocity data in response to a request from an external device.

シリアルインターフェース回路25は、端子SCL2,SDA2を介して、バイアス電圧生成用ICチップ30とシリアル通信を行うための回路である。シリアルインターフェース回路25を介した通信では、例えば、制御用ICチップ20がマスターとして機能し、バイアス電圧生成用ICチップ30がスレーブとして機能する。そして、制御用ICチップ20は、シリアルインターフェース回路25を介して、バイアス電圧生成用ICチップ30の記憶部34(図5参照)に対するデータの書き込みや読み出しを行うことができる。例えば、制御用ICチップ20は、起動時等の所定のタイミングで、記憶部23にあらかじめ記憶されているバイアス電圧の電圧値を制御するための制御情報を読み出し、シリアルインターフェース回路25を介して、バイアス電圧生成用ICチップ30の記憶部34に書き込む。   The serial interface circuit 25 is a circuit for performing serial communication with the bias voltage generating IC chip 30 via the terminals SCL2 and SDA2. In communication via the serial interface circuit 25, for example, the control IC chip 20 functions as a master, and the bias voltage generation IC chip 30 functions as a slave. The control IC chip 20 can write and read data to and from the storage unit 34 (see FIG. 5) of the bias voltage generation IC chip 30 via the serial interface circuit 25. For example, the control IC chip 20 reads control information for controlling the voltage value of the bias voltage stored in advance in the storage unit 23 at a predetermined timing such as at the time of activation, and via the serial interface circuit 25, Write to the storage unit 34 of the IC chip 30 for bias voltage generation.

[バイアス電圧生成用ICチップの構成及び動作]
図5は、バイアス電圧生成用ICチップ30の機能ブロック図の一例である。図5に示されるように、バイアス電圧生成用ICチップ30は、昇圧回路31、レギュレーター32、抵抗制御回路33、記憶部34及びシリアルインターフェース回路35を含んで構成されている。
[Configuration and operation of IC chip for generating bias voltage]
FIG. 5 is an example of a functional block diagram of the IC chip 30 for generating a bias voltage. As shown in FIG. 5, the bias voltage generating IC chip 30 includes a booster circuit 31, a regulator 32, a resistance control circuit 33, a storage unit 34, and a serial interface circuit 35.

昇圧回路31は、端子VDDから供給される第2電源電圧を昇圧する。本実施形態における昇圧回路31は、チャージポンプであり、コンデンサー311〜313、スイッチ314〜318及びスイッチ制御回路319を含んで構成されている。   The booster circuit 31 boosts the second power supply voltage supplied from the terminal VDD. The booster circuit 31 in the present embodiment is a charge pump, and includes capacitors 311 to 313, switches 314 to 318, and a switch control circuit 319.

スイッチ314は、第1端子がバイアス電圧生成用ICチップ30の端子VDDと接続され、第2端子がコンデンサー311の第1端子と接続されている。スイッチ315は、第1端子が、コンデンサー311の第1端子と接続され、第2子がコンデンサー312の第1端子と接続されている。スイッチ316は、第1端子がコンデンサー312の第1端子と接続され、第2端子がコンデンサー313の第1端子と接続されている。コンデンサー313の第2端子は、バイアス電圧生成用ICチップ30の端子VSSと接続されている。   The switch 314 has a first terminal connected to the terminal VDD of the bias voltage generating IC chip 30 and a second terminal connected to the first terminal of the capacitor 311. The switch 315 has a first terminal connected to the first terminal of the capacitor 311 and a second child connected to the first terminal of the capacitor 312. The switch 316 has a first terminal connected to the first terminal of the capacitor 312 and a second terminal connected to the first terminal of the capacitor 313. The second terminal of the capacitor 313 is connected to the terminal VSS of the IC chip 30 for bias voltage generation.

スイッチ317は、第1端子がコンデンサー311の第2端子と接続され、第2端子が端子VDDと接続され、第3端子が端子VSSと接続されている。スイッチ318は、第1端子がコンデンサー312の第2端子と接続され、第2端子が端子VDDと接続され、第3端子が端子VSSと接続されている。   The switch 317 has a first terminal connected to the second terminal of the capacitor 311, a second terminal connected to the terminal VDD, and a third terminal connected to the terminal VSS. The switch 318 has a first terminal connected to the second terminal of the capacitor 312, a second terminal connected to the terminal VDD, and a third terminal connected to the terminal VSS.

スイッチ制御回路319は、スイッチ314〜318を制御するための互いに逆相のクロック信号φ1,φ2を生成する。クロック信号φ1がアクティブ(例えば、ハイレベル)のときは、スイッチ314,316は導通し、スイッチ315は非導通となり、スイッチ317の第1端子と第3端子が導通し、スイッチ318の第1端子と第2端子が導通する。すなわち、スイッチ314〜318は、図5に示される第1状態となる。一方、クロック信号φ2がアクティブのときは、スイッチ314,316は非導通となり、スイッチ315は導通し、スイッチ317の第1端子と第2端子が導通し、スイッチ318の第1端子と第3端子が導通する。すなわち、スイッチ314〜318は、図5に示される第1状態と逆の第2状態となる。   The switch control circuit 319 generates clock signals φ1 and φ2 of opposite phases to control the switches 314 to 318. When the clock signal φ1 is active (for example, high level), the switches 314 and 316 are turned on, the switch 315 is turned off, the first terminal and the third terminal of the switch 317 are turned on, and the first terminal of the switch 318 is turned on. And the second terminal becomes conductive. That is, the switches 314 to 318 are in the first state shown in FIG. On the other hand, when the clock signal φ2 is active, the switches 314 and 316 are turned off, the switch 315 is turned on, the first terminal and the second terminal of the switch 317 are turned on, and the first and third terminals of the switch 318 are turned on. Is conducted. That is, the switches 314 to 318 are in the second state opposite to the first state shown in FIG.

スイッチ314〜318は第1状態と第2状態を交互に繰り返し、これにより、コンデンサー313の第1端子の電圧は端子VDDから供給される第2電源電圧の3倍となる。例えば、第2電源電圧が5Vであれば、コンデンサー313の第1端子の電圧は15Vまで昇圧される。   The switches 314 to 318 alternately repeat the first state and the second state, so that the voltage at the first terminal of the capacitor 313 is three times the second power supply voltage supplied from the terminal VDD. For example, if the second power supply voltage is 5V, the voltage at the first terminal of the capacitor 313 is boosted to 15V.

レギュレーター32は、昇圧回路31によって昇圧された電圧で動作し、角速度検出素子10のバイアス電圧を生成する。本実施形態におけるレギュレーター32は、演算増幅器321、抵抗322、可変抵抗回路323及び基準電圧回路324を含んで構成されている。   The regulator 32 operates with the voltage boosted by the booster circuit 31 and generates a bias voltage for the angular velocity detection element 10. The regulator 32 in this embodiment includes an operational amplifier 321, a resistor 322, a variable resistance circuit 323, and a reference voltage circuit 324.

演算増幅器321は、非反転入力端子に基準電圧回路324から出力される一定の基準電圧(例えば、1.8V)が供給され、反転入力端子が抵抗322の第2端子と接続され、出力端子が抵抗322の第1端子と接続されており、昇圧回路31によって昇圧された電圧(コンデンサー313の第1端子の電圧)で動作する。また、抵抗322の第2端子と可変抵抗回路323の第1端子とが接続され、可変抵抗回路323の第2端子と端子VSSとが接続されている。   The operational amplifier 321 is supplied with a constant reference voltage (for example, 1.8 V) output from the reference voltage circuit 324 at the non-inverting input terminal, the inverting input terminal is connected to the second terminal of the resistor 322, and the output terminal is It is connected to the first terminal of the resistor 322 and operates with the voltage boosted by the booster circuit 31 (the voltage at the first terminal of the capacitor 313). Further, the second terminal of the resistor 322 and the first terminal of the variable resistor circuit 323 are connected, and the second terminal of the variable resistor circuit 323 and the terminal VSS are connected.

このような構成のレギュレーター32において、演算増幅器321の出力電圧が抵抗322の抵抗値と可変抵抗回路323の抵抗値との比で分圧された電圧と基準電圧とが一致するように、演算増幅器321の出力電圧が制御される。なお、基準電圧は、バイアス電圧生成用ICチップ30の外部から供給されてもよく、例えば、第1電源電圧であってもよい。   In the regulator 32 having such a configuration, the operational amplifier 321 has a voltage obtained by dividing the output voltage of the operational amplifier 321 by the ratio of the resistance value of the resistor 322 and the resistance value of the variable resistance circuit 323, and the reference voltage. The output voltage of 321 is controlled. The reference voltage may be supplied from the outside of the bias voltage generating IC chip 30 and may be, for example, the first power supply voltage.

そして、演算増幅器321の出力電圧がバイアス電圧としてバイアス電圧生成用ICチップ30の端子VDCから出力される。従って、本実施形態では、バイアス電圧の電圧値は可変であり、可変抵抗回路323の抵抗値に応じた電圧値となる。   The output voltage of the operational amplifier 321 is output from the terminal VDC of the bias voltage generating IC chip 30 as a bias voltage. Therefore, in this embodiment, the voltage value of the bias voltage is variable, and becomes a voltage value corresponding to the resistance value of the variable resistance circuit 323.

抵抗制御回路33は、記憶部34に記憶されている制御情報に基づいて可変抵抗回路323の抵抗値を可変に制御する。角速度検出素子10において、駆動部150がY軸方向に振動する駆動周波数と検出部180がZ軸方向に振動する共振周波数である検出周波数との差の周波数は離調周波数と呼ばれ、離調周波数は、バイアス電圧の電圧値に応じて変化する。角速度検出素子10において、X軸回りに離調周波数に近い周波数の回転振動が加わると、検出部180が共振してその振幅が非常に大きくなる。その結果、制御用ICチップ20によって生成される角速度データSOが飽和するおそれがある。そのため、離調周波数が、このような異常を生じさせない所定の周波数に保持されるように、可変抵抗回路323の抵抗値が制御される。   The resistance control circuit 33 variably controls the resistance value of the variable resistance circuit 323 based on the control information stored in the storage unit 34. In the angular velocity detection element 10, the frequency of the difference between the drive frequency at which the drive unit 150 vibrates in the Y-axis direction and the detection frequency that is the resonance frequency at which the detection unit 180 vibrates in the Z-axis direction is called a detuning frequency. The frequency changes according to the voltage value of the bias voltage. In the angular velocity detection element 10, when rotational vibration having a frequency close to the detuning frequency is applied around the X axis, the detection unit 180 resonates and its amplitude becomes very large. As a result, the angular velocity data SO generated by the control IC chip 20 may be saturated. Therefore, the resistance value of the variable resistance circuit 323 is controlled so that the detuning frequency is maintained at a predetermined frequency that does not cause such an abnormality.

シリアルインターフェース回路35は、端子SCL,SDAを介して、制御用ICチップ20とシリアル通信を行うための回路である。シリアルインターフェース回路35を介した通信では、例えば、制御用ICチップ20がマスターとして機能し、バイアス電圧生成用ICチップ30がスレーブとして機能する。そして、制御用ICチップ20は、シリアルインターフェース回路35を介して、記憶部34に対するデータの書き込みや読み出しを行うことができる。例えば、制御用ICチップ20は、起動時等の所定のタイミングで、可変抵抗回路323の抵抗値を制御するための制御情報(バイアス電圧の電圧値を制御するための制御情報)を、シリアルインターフェース回路35を介して、記憶部34に書き込む。   The serial interface circuit 35 is a circuit for performing serial communication with the control IC chip 20 via the terminals SCL and SDA. In communication via the serial interface circuit 35, for example, the control IC chip 20 functions as a master, and the bias voltage generation IC chip 30 functions as a slave. The control IC chip 20 can write and read data to and from the storage unit 34 via the serial interface circuit 35. For example, the control IC chip 20 transmits control information (control information for controlling the voltage value of the bias voltage) for controlling the resistance value of the variable resistance circuit 323 at a predetermined timing such as at the time of startup to the serial interface. The data is written into the storage unit 34 via the circuit 35.

[角速度検出装置の構造]
図6は、第1実施形態の角速度検出装置1の構造を概略的に示す図であり、角速度検出装置1を模式的に示す断面図である。図6に示されるように、角速度検出装置1は、角速度検出素子10、制御用ICチップ20及びバイアス電圧生成用ICチップ30が1つのパッケージ2に収容されることにより構成されている。パッケージ2は、例えば、セラミックパッケージ等の積層パッケージであってもよい。パッケージ2の上部には開口部が設けられており、当該開口部はリッド(蓋)4で覆われている。
[Structure of angular velocity detector]
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the structure of the angular velocity detection device 1 according to the first embodiment, and is a cross-sectional view schematically illustrating the angular velocity detection device 1. As shown in FIG. 6, the angular velocity detection device 1 is configured by accommodating an angular velocity detection element 10, a control IC chip 20, and a bias voltage generation IC chip 30 in one package 2. The package 2 may be a stacked package such as a ceramic package, for example. An opening is provided in the upper part of the package 2, and the opening is covered with a lid (lid) 4.

パッケージ2の外面(底面)には、外部端子VDD1,VDD2,VSS,SCL,SDA(図3参照)としてそれぞれ機能する電極6が形成されている。パッケージ2の内部には、プリント基板40が設けられている。   On the outer surface (bottom surface) of the package 2, electrodes 6 that function as external terminals VDD1, VDD2, VSS, SCL, and SDA (see FIG. 3) are formed. A printed circuit board 40 is provided inside the package 2.

プリント基板40には、複数の電極50が形成されており、複数の電極50の一部は、プリント基板40及びパッケージ2に設けられた不図示の複数の配線の各々を介して、複数の電極6とそれぞれ電気的に接続されている。   A plurality of electrodes 50 are formed on the printed circuit board 40, and a part of the plurality of electrodes 50 is formed through a plurality of wirings (not shown) provided on the printed circuit board 40 and the package 2. 6 are electrically connected to each other.

前述したように、角速度検出素子10は、基板110と蓋体120とで構成される収容部(容器)に収容されている。そして、角速度検出素子10が収容された容器(基板110及び蓋体120)は、プリント基板40に搭載されている。基板110の表面には、複数の電極52が形成されている。複数の電極52の一部は、基板110に設けられた不図示の複数の配線の各々を介して、角速度検出素子10の固定駆動電極154,156、固定駆動モニター電極190,192、固定検出電極186a,186b及び可動駆動電極152と電気的に接続されている。複数の電極52の他の一部は、プリント基板40に形成されている各電極50と金等のワイヤー62でボンディングされている。   As described above, the angular velocity detection element 10 is accommodated in the accommodating portion (container) configured by the substrate 110 and the lid body 120. The container (the substrate 110 and the lid body 120) in which the angular velocity detecting element 10 is accommodated is mounted on the printed circuit board 40. A plurality of electrodes 52 are formed on the surface of the substrate 110. Some of the plurality of electrodes 52 are fixed driving electrodes 154 and 156, fixed driving monitor electrodes 190 and 192, and fixed detection electrodes of the angular velocity detecting element 10 through respective wirings (not shown) provided on the substrate 110. 186a and 186b and the movable drive electrode 152 are electrically connected. Another part of the plurality of electrodes 52 is bonded to each electrode 50 formed on the printed circuit board 40 by a wire 62 such as gold.

制御用ICチップ20は、蓋体120上に搭載されている。すなわち、制御用ICチップ20と、角速度検出素子10が収容された容器(基板110及び蓋体120)とは、積層されている。制御用ICチップ20の表面には、端子VDD,VSS,SCL,SDA,SCL2,SDA2,D1,D2,DM1,DM2,S1,S2(図3参照)として機
能する複数の電極54が形成されており、各電極54は、基板110に設けられた各電極52と金等のワイヤー64でボンディングされている。
The control IC chip 20 is mounted on the lid 120. That is, the control IC chip 20 and the container (the substrate 110 and the lid 120) in which the angular velocity detection element 10 is accommodated are stacked. A plurality of electrodes 54 functioning as terminals VDD, VSS, SCL, SDA, SCL2, SDA2, D1, D2, DM1, DM2, S1, and S2 (see FIG. 3) are formed on the surface of the control IC chip 20. Each electrode 54 is bonded to each electrode 52 provided on the substrate 110 by a wire 64 such as gold.

バイアス電圧生成用ICチップ30は、プリント基板40に搭載されている。バイアス電圧生成用ICチップ30の表面には、端子VDD,VSS,VDC,SCL,SDA(図3参照)として機能する複数の電極56が形成されており、各電極56は、プリント基板40に形成されている各電極50と金等のワイヤー66でボンディングされている。   The bias voltage generating IC chip 30 is mounted on the printed circuit board 40. A plurality of electrodes 56 functioning as terminals VDD, VSS, VDC, SCL, SDA (see FIG. 3) are formed on the surface of the bias voltage generating IC chip 30, and each electrode 56 is formed on the printed circuit board 40. Each electrode 50 is bonded with a wire 66 such as gold.

[作用効果]
以上に説明したように、第1実施形態の角速度検出装置1では、角速度検出素子10に印加されるバイアス電圧生成用ICチップ30が制御用ICチップ20とは別体として設けられている。そのため、制御用ICチップ20とは独立して、低ノイズに重点を置いてバイアス電圧生成用ICチップ30の設計や製造を行うことができ、これにより、バイアス電圧生成回路において発生するノイズが低減される。特に、バイアス電圧生成用ICチップ30が高耐圧プロセスで製造されることにより、バイアス電圧生成用ICチップ30において、昇圧回路31は、制御用ICチップ20に供給される第1電源電圧(例えば、1.8V)よりも高い第2電源電圧(例えば、5V)を昇圧し、バイアス電圧を生成するレギュレーター32の動作電圧を生成すればよい。従って、レギュレーター32の動作電圧として15Vが必要となる場合、昇圧回路31は、例えば5Vの第2電源電圧を3倍に昇圧すればよく、昇圧段数は3段であればよい。これに対して、従来のように、制御用ICチップ20に15V以上を生成する昇圧回路を設けた場合、当該昇圧回路は、例えば1.8Vの第1電源電圧を9倍に昇圧しなければならず、昇圧段数が9段必要となる。すなわち、第1実施形態の角速度検出装置1によれば、バイアス電圧の生成に必要な昇圧回路31は、昇圧段数が削減されてより簡単な回路で実現可能であるので、昇圧回路31において発生するノイズが低減される。その結果、昇圧された電圧で動作するレギュレーター32において発生するノイズも低減され、バイアス電圧に重畳されるノイズが低減されるので、角速度検出の安定度が向上する。図7に、従来構成の複数の角速度検出装置がそれぞれ生成する角速度信号のノイズ特性の一例(G1)と第1実施形態の角速度検出装置1が生成する角速度信号のノイズ特性の一例(G2)とを示す。図7において、横軸はノイズの周波数であり、縦軸はノイズ密度である。また、図8に、従来構成の1つの角速度検出装置のバイアス安定度の一例(G3)と第1実施形態の角速度検出装置1のバイアス安定度の一例(G4)とを示す。図8において、横軸は角速度がゼロのときに角速度検出装置が検出する角速度(オフセット)の積分時間であり、縦軸はオフセットのアラン分散である。図7の例では、ノイズ特性が2桁低減され、バイアス安定度が1桁低減されている。
[Function and effect]
As described above, in the angular velocity detection device 1 of the first embodiment, the bias voltage generation IC chip 30 applied to the angular velocity detection element 10 is provided separately from the control IC chip 20. Therefore, the bias voltage generating IC chip 30 can be designed and manufactured with an emphasis on low noise independently of the control IC chip 20, thereby reducing noise generated in the bias voltage generating circuit. Is done. In particular, when the bias voltage generating IC chip 30 is manufactured by a high withstand voltage process, in the bias voltage generating IC chip 30, the booster circuit 31 has a first power supply voltage (for example, supplied to the control IC chip 20). The second power supply voltage (for example, 5V) higher than 1.8V) may be boosted to generate the operating voltage of the regulator 32 that generates the bias voltage. Therefore, when 15V is required as the operating voltage of the regulator 32, the booster circuit 31 may boost the second power supply voltage of 5V, for example, three times, and the number of boosting stages may be three. On the other hand, when a booster circuit that generates 15 V or more is provided in the control IC chip 20 as in the prior art, the booster circuit must boost the first power supply voltage of, for example, 1.8 V nine times. In other words, nine boosting stages are required. That is, according to the angular velocity detection device 1 of the first embodiment, the booster circuit 31 necessary for generating the bias voltage can be realized with a simpler circuit with a reduced number of boosting stages, and thus is generated in the booster circuit 31. Noise is reduced. As a result, noise generated in the regulator 32 operating with the boosted voltage is also reduced, and noise superimposed on the bias voltage is reduced, so that the stability of angular velocity detection is improved. FIG. 7 shows an example (G1) of the noise characteristics of the angular velocity signal generated by each of the plurality of angular velocity detection devices having the conventional configuration, and an example (G2) of the noise characteristics of the angular velocity signal generated by the angular velocity detection device 1 of the first embodiment. Indicates. In FIG. 7, the horizontal axis represents noise frequency, and the vertical axis represents noise density. FIG. 8 shows an example (G3) of bias stability of one angular velocity detection device having a conventional configuration and an example (G4) of bias stability of the angular velocity detection device 1 of the first embodiment. In FIG. 8, the horizontal axis represents the integration time of the angular velocity (offset) detected by the angular velocity detection device when the angular velocity is zero, and the vertical axis represents the Allan variance of the offset. In the example of FIG. 7, the noise characteristic is reduced by two orders of magnitude, and the bias stability is reduced by one order of magnitude.

なお、従来のように、制御用ICチップ20にバイアス電圧を生成するためのレギュレーターを設けた場合、レギュレーターに用いられる抵抗は、例えばポリシリコンを材料とする抵抗素子で実現される。ポリシリコンを材料とする抵抗素子は、大きな1/fノイズを発生させるため、バイアス電圧に重畳されるノイズも増大する。これに対して、第1実施形態の角速度検出装置1では、バイアス電圧生成用ICチップ30は、制御用ICチップ20とは別体として設けられ、例えば、制御用ICチップ20とは異なる半導体製造プロセスで製造されることにより、レギュレーター32の抵抗322や可変抵抗回路323を、ポリシリコンを材料とする抵抗素子よりも低ノイズの抵抗素子(例えば、金属皮膜抵抗(薄膜抵抗))で実現することも可能である。金属皮膜抵抗(薄膜抵抗)は、例えば、クロムシリコン(CrSi)、ニッケルクロム(NiCr)、窒化タンタル(TaN)、クロムシリサイド(CrSi2)、窒化クロムシリサイド(CrSiN)、クロムシリコンオキシ(CrSi0)などを材料として実現される。このように、第1実施形態の角速度検出装置1によれば、レギュレーター32の抵抗322や可変抵抗回路323を低ノイズの抵抗素子で実現することによっても、バイアス電圧に重畳されるノイズが低減される
ので、角速度検出の安定度が向上する。
Note that when a regulator for generating a bias voltage is provided in the control IC chip 20 as in the prior art, the resistance used for the regulator is realized by a resistance element made of polysilicon, for example. Since the resistance element made of polysilicon generates a large 1 / f noise, the noise superimposed on the bias voltage also increases. On the other hand, in the angular velocity detection device 1 of the first embodiment, the bias voltage generation IC chip 30 is provided separately from the control IC chip 20, for example, a semiconductor manufactured different from the control IC chip 20. By manufacturing the process, the resistor 322 and the variable resistance circuit 323 of the regulator 32 are realized by a resistance element (for example, a metal film resistance (thin film resistance)) having a lower noise than a resistance element made of polysilicon. Is also possible. Metal film resistance (thin film resistance) is, for example, chromium silicon (CrSi), nickel chromium (NiCr), tantalum nitride (TaN), chromium silicide (CrSi 2 ), chromium nitride silicide (CrSiN), chromium silicon oxy (CrSi0), etc. Is realized as a material. As described above, according to the angular velocity detection device 1 of the first embodiment, the noise superimposed on the bias voltage is also reduced by realizing the resistor 322 of the regulator 32 and the variable resistor circuit 323 with a low noise resistance element. Therefore, the stability of angular velocity detection is improved.

また、第1実施形態の角速度検出装置1では、バイアス電圧生成用ICチップ30が生成するバイアス電圧が、制御用ICチップ20によって可変に制御される。従って、第1実施形態の角速度検出装置1によれば、角速度検出素子10の特性に応じて適切なバイアス電圧が設定されることにより、離調周波数が角速度の検出帯域外の所望の周波数となり、角速度検出素子10の検出部180が共振することによって角速度データSOが飽和するおそれが低減される。   In the angular velocity detection device 1 of the first embodiment, the bias voltage generated by the bias voltage generation IC chip 30 is variably controlled by the control IC chip 20. Therefore, according to the angular velocity detection device 1 of the first embodiment, by setting an appropriate bias voltage according to the characteristics of the angular velocity detection element 10, the detuning frequency becomes a desired frequency outside the angular velocity detection band, The possibility that the angular velocity data SO is saturated by the resonance of the detection unit 180 of the angular velocity detecting element 10 is reduced.

さらに、第1実施形態の角速度検出装置1では、制御用ICチップ20と、角速度検出素子10が収容された容器(基板110及び蓋体120)とが積層されていることにより、角速度検出素子10の固定検出電極186a,186bとそれぞれ接続される2つの電極52と、端子S1,S2として機能する2つの電極54とをそれぞれ接続する2本のワイヤー64(微小なコリオリ信号が伝搬するワイヤー64)が短くなる。従って、第1実施形態の角速度検出装置1によれば、コリオリ信号に重畳されるノイズが低減されるので、角速度検出の安定度を向上させることができる。   Furthermore, in the angular velocity detection device 1 of the first embodiment, the control IC chip 20 and the container (the substrate 110 and the lid body 120) in which the angular velocity detection element 10 is stacked are stacked, whereby the angular velocity detection element 10 is stacked. Two wires 64 (wires 64 through which a minute Coriolis signal propagates) connect the two electrodes 52 respectively connected to the fixed detection electrodes 186a and 186b and the two electrodes 54 functioning as the terminals S1 and S2. Becomes shorter. Therefore, according to the angular velocity detection device 1 of the first embodiment, noise superimposed on the Coriolis signal is reduced, so that the stability of angular velocity detection can be improved.

1−2.第2実施形態
以下、第2実施形態の角速度検出装置1について、第1実施形態と重複する説明は省略し、第1実施形態と異なる内容を中心に説明する。第2実施形態の角速度検出装置1は、第1実施形態(図3)と同様、角速度検出素子10と、制御用ICチップ20と、バイアス電圧生成用ICチップ30とを含んで構成されているが、その構造が第1実施形態(図6)とは異なる。
1-2. Second Embodiment Hereinafter, the angular velocity detection device 1 of the second embodiment will be described with a focus on the content different from the first embodiment, omitting the description overlapping with the first embodiment. Similar to the first embodiment (FIG. 3), the angular velocity detection device 1 of the second embodiment includes an angular velocity detection element 10, a control IC chip 20, and a bias voltage generation IC chip 30. However, the structure is different from that of the first embodiment (FIG. 6).

図9は、第2実施形態の角速度検出装置1の構造を概略的に示す図であり、角速度検出装置1を模式的に示す断面図である。図9において、図6と同様の構成要素には同じ符号を付している。図9に示されるように、第2実施形態の角速度検出装置1では、パッケージ2の内面には、複数の電極58が形成されており、複数の電極58は、パッケージ2に設けられた不図示の複数の配線の各々を介して、複数の電極6とそれぞれ電気的に接続されている。   FIG. 9 is a diagram schematically illustrating the structure of the angular velocity detection device 1 according to the second embodiment, and is a cross-sectional view schematically illustrating the angular velocity detection device 1. In FIG. 9, the same components as those in FIG. As shown in FIG. 9, in the angular velocity detection device 1 of the second embodiment, a plurality of electrodes 58 are formed on the inner surface of the package 2, and the plurality of electrodes 58 are not shown provided on the package 2. The plurality of electrodes 6 are electrically connected to each other through each of the plurality of wirings.

バイアス電圧生成用ICチップ30は、パッケージ2の内部の面に搭載されている。バイアス電圧生成用ICチップ30の表面には、端子VDD,VSS,VDC,SCL,SDA(図3参照)として機能する複数の電極56が形成されており、複数の電極56の一部は、パッケージ2の内面に形成されている各電極58と金等のワイヤー68でボンディングされている。複数の電極56の他の一部は、基板110に設けられた各電極52とワイヤー62でボンディングされている。   The bias voltage generating IC chip 30 is mounted on the inner surface of the package 2. A plurality of electrodes 56 functioning as terminals VDD, VSS, VDC, SCL, and SDA (see FIG. 3) are formed on the surface of the IC chip 30 for generating the bias voltage, and some of the plurality of electrodes 56 are packaged. Each electrode 58 formed on the inner surface of 2 is bonded to a wire 68 such as gold. Another part of the plurality of electrodes 56 is bonded to each electrode 52 provided on the substrate 110 with a wire 62.

角速度検出素子10が収容された容器(基板110及び蓋体120)は、バイアス電圧生成用ICチップ30上に搭載されている。基板110の表面には、複数の電極52が形成されている。複数の電極52の一部は、基板110に設けられた不図示の複数の配線の各々を介して、角速度検出素子10の固定駆動電極154,156、固定駆動モニター電極190,192、固定検出電極186a,186b及び可動駆動電極152と電気的に接続されている。複数の電極52の他の一部は、バイアス電圧生成用ICチップ30の表面に形成されている各電極56とワイヤー62でボンディングされ、あるいは、制御用ICチップ20の表面に形成されている各電極54とワイヤー64でボンディングされている。   The container (substrate 110 and lid 120) in which the angular velocity detection element 10 is housed is mounted on the IC chip 30 for bias voltage generation. A plurality of electrodes 52 are formed on the surface of the substrate 110. Some of the plurality of electrodes 52 are fixed driving electrodes 154 and 156, fixed driving monitor electrodes 190 and 192, and fixed detection electrodes of the angular velocity detecting element 10 through respective wirings (not shown) provided on the substrate 110. 186a and 186b and the movable drive electrode 152 are electrically connected. Another part of the plurality of electrodes 52 is bonded to each electrode 56 formed on the surface of the IC chip 30 for bias voltage generation with a wire 62 or is formed on the surface of the IC chip 20 for control. Bonded with the electrode 54 and the wire 64.

制御用ICチップ20は、蓋体120上に搭載されている。制御用ICチップ20の表面には、端子VDD,VSS,SCL,SDA,SCL2,SDA2,D1,D2,DM
1,DM2,S1,S2(図3参照)として機能する複数の電極54が形成されており、各電極54は、基板110に設けられた各電極52とワイヤー64でボンディングされている。
The control IC chip 20 is mounted on the lid 120. On the surface of the control IC chip 20, terminals VDD, VSS, SCL, SDA, SCL2, SDA2, D1, D2, DM
A plurality of electrodes 54 functioning as 1, DM2, S1, and S2 (see FIG. 3) are formed, and each electrode 54 is bonded to each electrode 52 provided on the substrate 110 by a wire 64.

このように、第2実施形態の角速度検出装置1では、制御用ICチップ20と、角速度検出素子10が収容された容器(基板110及び蓋体120)と、バイアス電圧生成用ICチップ30とは、積層されている。従って、第2実施形態の角速度検出装置1は、第1実施形態の角速度検出装置1と比較して、リッド4と直交する方向から視た平面視における面積が小さく、体積も小さくなり、小型化されている。   As described above, in the angular velocity detection device 1 of the second embodiment, the control IC chip 20, the container (substrate 110 and lid 120) in which the angular velocity detection element 10 is accommodated, and the bias voltage generation IC chip 30 are provided. Are stacked. Therefore, the angular velocity detection device 1 according to the second embodiment has a smaller area, a smaller volume, and a smaller size when viewed from a direction orthogonal to the lid 4 as compared with the angular velocity detection device 1 according to the first embodiment. Has been.

また、第2実施形態の角速度検出装置1では、角速度検出素子10が収容された容器(基板110及び蓋体120)は、制御用ICチップ20とバイアス電圧生成用ICチップ30との間に設けられている。従って、第1実施形態と同様、微小なコリオリ信号が伝搬するワイヤー64が短くなり、コリオリ信号に重畳されるノイズが低減されるので、角速度検出の安定度を向上させることができる。   In the angular velocity detection device 1 of the second embodiment, the container (the substrate 110 and the lid 120) in which the angular velocity detection element 10 is accommodated is provided between the control IC chip 20 and the bias voltage generation IC chip 30. It has been. Therefore, as in the first embodiment, the wire 64 through which a minute Coriolis signal propagates is shortened, and noise superimposed on the Coriolis signal is reduced, so that the stability of angular velocity detection can be improved.

さらに、第2実施形態の角速度検出装置1では、バイアス電圧生成用ICチップ30の、角速度検出素子10が収容された容器(具体的には、基板110)と対向する面には、導体パターン70が設けられている。この導体パターン70には、バイアス電圧生成用ICチップ30が生成するバイアス電圧が印加される。導体パターン70は、角速度検出素子10と対向する位置に設けられている。すなわち、角速度検出装置1をリッド4と直交する方向から視た平面視において、導体パターン70は角速度検出素子10と重なっている。例えば、角速度検出装置1の平面視において、導体パターン70は、矩形状であって、角速度検出素子10と同程度のサイズである。前述の通り、角速度検出素子10において、駆動部150の可動駆動電極152に十数Vのバイアス電圧が印加されるため、可動駆動電極152と繋がっている検出部180の可動体182も十数Vになる。これに対して、導体パターン70も、バイアス電圧が印加されて十数Vになるため、角速度検出素子10と導体パターン70との電位差がほとんど無くなり、バイアス電圧による基板110の帯電量が低減される。従って、第2実施形態の角速度検出装置1によれば、基板110の帯電に起因して角速度検出の安定性が低下するおそれを低減させることができる。   Furthermore, in the angular velocity detection device 1 of the second embodiment, the conductor pattern 70 is provided on the surface of the bias voltage generating IC chip 30 that faces the container (specifically, the substrate 110) in which the angular velocity detection element 10 is accommodated. Is provided. A bias voltage generated by the bias voltage generating IC chip 30 is applied to the conductor pattern 70. The conductor pattern 70 is provided at a position facing the angular velocity detection element 10. That is, the conductor pattern 70 overlaps the angular velocity detection element 10 in a plan view of the angular velocity detection device 1 viewed from a direction orthogonal to the lid 4. For example, in the plan view of the angular velocity detection device 1, the conductor pattern 70 has a rectangular shape and is approximately the same size as the angular velocity detection element 10. As described above, in the angular velocity detection element 10, since a bias voltage of ten and several V is applied to the movable drive electrode 152 of the drive unit 150, the movable body 182 of the detection unit 180 connected to the movable drive electrode 152 also has ten or more V. become. On the other hand, since the bias voltage is also applied to the conductor pattern 70 to be more than a dozen V, there is almost no potential difference between the angular velocity detecting element 10 and the conductor pattern 70, and the charge amount of the substrate 110 due to the bias voltage is reduced. . Therefore, according to the angular velocity detection device 1 of the second embodiment, it is possible to reduce the possibility that the stability of the angular velocity detection is lowered due to the charging of the substrate 110.

1−3.第3実施形態
以下、第3実施形態の角速度検出装置1について、第1実施形態と重複する説明は省略し、第1実施形態と異なる内容を中心に説明する。
1-3. Third Embodiment Hereinafter, the angular velocity detection device 1 of the third embodiment will be described with a focus on the content different from the first embodiment, omitting the description overlapping with the first embodiment.

図10は、第3実施形態の角速度検出装置1の構成を示す図である。図10に示されるように、第3実施形態の角速度検出装置1は、角速度検出素子10と、制御用ICチップ20を含んで構成されており、第1実施形態の角速度検出装置1(図3)とは異なり、バイアス電圧生成用ICチップ30を含んでいない。   FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of the angular velocity detection device 1 according to the third embodiment. As shown in FIG. 10, the angular velocity detection device 1 according to the third embodiment includes an angular velocity detection element 10 and a control IC chip 20, and the angular velocity detection device 1 according to the first embodiment (FIG. 3). ), The bias voltage generating IC chip 30 is not included.

第3実施形態の角速度検出装置1は、外部端子VDDを介して電源電圧(例えば、1.8V)が供給され、外部端子VSSを介してグラウンド電圧(0V)が供給されて動作する。また、角速度検出装置1は、第1実施形態(図3)と同様、外部端子SCL,SDAを介してICバスと接続され、当該ICバスを介して不図示の外部装置とシリアル通信が可能である。なお、角速度検出装置1は、SPIバス等のICバスとは異なるバスと接続されてもよい。 The angular velocity detection device 1 according to the third embodiment operates by being supplied with a power supply voltage (for example, 1.8V) via an external terminal VDD and supplied with a ground voltage (0V) via an external terminal VSS. Similarly to the first embodiment (FIG. 3), the angular velocity detection device 1 is connected to an I 2 C bus via external terminals SCL and SDA, and is serially connected to an external device (not shown) via the I 2 C bus. Communication is possible. Note that the angular velocity detection device 1 may be connected to a bus different from the I 2 C bus such as an SPI bus.

制御用ICチップ20の端子VDD,VSS,SCL,SDAは、それぞれ角速度検出装置1の外部端子VDD,VSS,SCL,SDAと電気的に接続されている。また、制御用ICチップ20の端子D1,D2は、それぞれ角速度検出素子10の固定駆動電極1
54,156(図1参照)と電気的に接続されている。また、制御用ICチップ20の端子DM1,DM2は、それぞれ角速度検出素子10の固定駆動モニター電極190,192(図1参照)と電気的に接続されている。また、制御用ICチップ20の端子S1,S2は、それぞれ角速度検出素子10の固定検出電極186a,186b(図1参照)と電気的に接続されている。
The terminals VDD, VSS, SCL, and SDA of the control IC chip 20 are electrically connected to the external terminals VDD, VSS, SCL, and SDA of the angular velocity detection device 1, respectively. The terminals D1 and D2 of the control IC chip 20 are fixed drive electrodes 1 of the angular velocity detecting element 10, respectively.
54, 156 (see FIG. 1). The terminals DM1 and DM2 of the control IC chip 20 are electrically connected to fixed drive monitor electrodes 190 and 192 (see FIG. 1) of the angular velocity detection element 10, respectively. The terminals S1 and S2 of the control IC chip 20 are electrically connected to fixed detection electrodes 186a and 186b (see FIG. 1) of the angular velocity detection element 10, respectively.

なお、制御用ICチップ20の構成は、例えば、図4と同様であってもよい。ただし、制御用ICチップ20は、シリアルインターフェース回路25及び端子SCL2,SDA2を有していなくてもよい。   The configuration of the control IC chip 20 may be the same as that shown in FIG. 4, for example. However, the control IC chip 20 may not include the serial interface circuit 25 and the terminals SCL2 and SDA2.

第3実施形態の角速度検出装置1は、十数Vのバイアス電圧が印加される外部端子VDCを有しており、外部端子VDCは、角速度検出素子10の可動駆動電極152(図1参照)と電気的に接続されている。   The angular velocity detection device 1 of the third embodiment has an external terminal VDC to which a bias voltage of tens of volts is applied, and the external terminal VDC is connected to the movable drive electrode 152 (see FIG. 1) of the angular velocity detection element 10. Electrically connected.

図12は、第3実施形態の角速度検出装置1の構造を概略的に示す図であり、角速度検出装置1を模式的に示す断面図である。図12に示されるように、第3実施形態の角速度検出装置1は、角速度検出素子10及び制御用ICチップ20が1つのパッケージ2(容器)に収容されることにより構成されている。   FIG. 12 is a diagram schematically illustrating the structure of the angular velocity detection device 1 according to the third embodiment, and is a cross-sectional view schematically illustrating the angular velocity detection device 1. As shown in FIG. 12, the angular velocity detection device 1 of the third embodiment is configured by accommodating the angular velocity detection element 10 and the control IC chip 20 in one package 2 (container).

パッケージ2の外面(底面)には、外部端子VDD,VSS,SCL,SDA,VDC(図10参照)としてそれぞれ機能する電極6が形成されている。すなわち、第3実施形態の角速度検出装置1では、第1実施形態の角速度検出装置1とは異なり、パッケージ2には、角速度検出素子10のバイアス電圧が印加される端子VDCとして機能する電極6が設けられている。   Electrodes 6 that function as external terminals VDD, VSS, SCL, SDA, and VDC (see FIG. 10) are formed on the outer surface (bottom surface) of the package 2. That is, in the angular velocity detection device 1 of the third embodiment, unlike the angular velocity detection device 1 of the first embodiment, the package 2 has an electrode 6 that functions as a terminal VDC to which a bias voltage of the angular velocity detection element 10 is applied. Is provided.

パッケージ2の内面には、複数の電極58が形成されており、複数の電極58は、パッケージ2に設けられた不図示の複数の配線の各々を介して、複数の電極6とそれぞれ電気的に接続されている。   A plurality of electrodes 58 are formed on the inner surface of the package 2, and the plurality of electrodes 58 are electrically connected to the plurality of electrodes 6 through respective wirings (not shown) provided in the package 2. It is connected.

角速度検出素子10が収容された容器(基板110及び蓋体120)は、パッケージ2の内部の面に搭載されている。基板110の表面には、複数の電極52が形成されている。複数の電極52の一部は、基板110に設けられた不図示の複数の配線の各々を介して、角速度検出素子10の固定駆動電極154,156、固定駆動モニター電極190,192、固定検出電極186a,186b及び可動駆動電極152と電気的に接続されている。複数の電極52の他の一部は、各電極58とワイヤー62でボンディングされている。   A container (the substrate 110 and the lid body 120) in which the angular velocity detection element 10 is accommodated is mounted on the inner surface of the package 2. A plurality of electrodes 52 are formed on the surface of the substrate 110. Some of the plurality of electrodes 52 are fixed driving electrodes 154 and 156, fixed driving monitor electrodes 190 and 192, and fixed detection electrodes of the angular velocity detecting element 10 through respective wirings (not shown) provided on the substrate 110. 186a and 186b and the movable drive electrode 152 are electrically connected. Another part of the plurality of electrodes 52 is bonded to each electrode 58 with a wire 62.

制御用ICチップ20は、蓋体120上に搭載されている。すなわち、制御用ICチップ20と、角速度検出素子10が収容された容器(基板110及び蓋体120)とは、積層されている。制御用ICチップ20の表面には、端子VDD,VSS,SCL,SDA,D1,D2,DM1,DM2,S1,S2(図10参照)として機能する複数の電極54が形成されており、各電極54は、基板110に設けられた各電極52とワイヤー64でボンディングされている。従って、第3実施形態の角速度検出装置1によれば、第1実施形態と同様、微小なコリオリ信号が伝搬するワイヤー64が短くなり、コリオリ信号に重畳されるノイズが低減されるので、角速度検出の安定度を向上させることができる。   The control IC chip 20 is mounted on the lid 120. That is, the control IC chip 20 and the container (the substrate 110 and the lid 120) in which the angular velocity detection element 10 is accommodated are stacked. A plurality of electrodes 54 functioning as terminals VDD, VSS, SCL, SDA, D1, D2, DM1, DM2, S1, and S2 (see FIG. 10) are formed on the surface of the control IC chip 20. 54 is bonded to each electrode 52 provided on the substrate 110 by a wire 64. Therefore, according to the angular velocity detection device 1 of the third embodiment, the wire 64 through which a minute Coriolis signal propagates is shortened and noise superimposed on the Coriolis signal is reduced, as in the first embodiment. The stability of the can be improved.

さらに、第3実施形態の角速度検出装置1では、バイアス電圧が外部端子VDCを介して外部から供給されるので、制御用ICチップ20がバイアス電圧を生成する回路を含む必要がない。従って、第3実施形態の角速度検出装置1によれば、外部から低ノイズのバイアス電圧が供給されることにより、角速度検出の安定度を向上させることができる。   Further, in the angular velocity detection device 1 of the third embodiment, since the bias voltage is supplied from the outside via the external terminal VDC, the control IC chip 20 does not need to include a circuit for generating the bias voltage. Therefore, according to the angular velocity detection device 1 of the third embodiment, the stability of angular velocity detection can be improved by supplying a low-noise bias voltage from the outside.

1−4.変形例
上記の各実施形態では、角速度検出装置1が出力する角速度信号はデジタル信号であるが、アナログ信号であってもよい。
1-4. In each of the above embodiments, the angular velocity signal output from the angular velocity detection device 1 is a digital signal, but may be an analog signal.

また、上記の各実施形態の角速度検出装置1は、1軸分の角速度を検出するが、互いに交差する複数軸(2軸、3軸あるいは4軸以上)回りの角速度を検出してもよい。この変形例の角速度検出装置1は、例えば、角速度検出素子、駆動回路及び検出回路が軸毎に独立して設けられていてもよいし、各軸回りの角速度をそれぞれ検出する複数の角速度検出素子に対して駆動回路及び検出回路の一方又は両方が共通に設けられていてもよい。   Moreover, although the angular velocity detection apparatus 1 of each said embodiment detects the angular velocity for one axis | shaft, you may detect the angular velocity around the multiple axis | shafts (two axes | shafts, three axes | shafts, or four axes or more) which mutually cross | intersect. In the angular velocity detection device 1 of this modification, for example, an angular velocity detection element, a drive circuit, and a detection circuit may be provided independently for each axis, or a plurality of angular velocity detection elements that respectively detect angular velocities around each axis. However, one or both of the drive circuit and the detection circuit may be provided in common.

2.慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)
図12は、本実施形態の慣性計測装置の構成例を示す図である。図12に示されるように、本実施形態の慣性計測装置400は、互いに交差(理想的には、直交)する3軸(x軸、y軸、z軸)の角速度をそれぞれ検出する3つの角速度検出装置411〜413、互いに交差(理想的には、直交)する3軸(x軸、y軸、z軸)の角速度をそれぞれ検出する3つの加速度検出装置421〜423、信号処理回路430、記憶部440及び通信回路450を含んで構成されている。なお、本実施形態の慣性計測装置400は、図12に示される構成要素(各部)の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
2. Inertial measurement unit (IMU)
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of the inertial measurement device according to the present embodiment. As shown in FIG. 12, the inertial measurement apparatus 400 according to the present embodiment detects three angular velocities that detect angular velocities of three axes (x axis, y axis, and z axis) that intersect (ideally, orthogonally) to each other. Detection devices 411 to 413, three acceleration detection devices 421 to 423 that detect angular velocities of three axes (x axis, y axis, and z axis) that intersect (ideally, orthogonal) to each other, a signal processing circuit 430, and a memory A unit 440 and a communication circuit 450 are included. In addition, the inertial measurement device 400 of the present embodiment may omit or change some of the components (each unit) shown in FIG. 12, or may have a configuration in which other components are added.

角速度検出装置411は、x軸回りに生じる角速度を検出し、検出したx軸角速度の大きさ及び向きに応じた角速度信号を出力する。角速度検出装置412は、y軸回りに生じる角速度を検出し、検出したy軸角速度の大きさ及び向きに応じた角速度信号を出力する。角速度検出装置413は、z軸回りに生じる角速度を検出し、検出したz軸角速度の大きさ及び向きに応じた角速度信号を出力する。   The angular velocity detection device 411 detects an angular velocity generated around the x-axis, and outputs an angular velocity signal corresponding to the detected magnitude and direction of the x-axis angular velocity. The angular velocity detection device 412 detects an angular velocity generated around the y axis and outputs an angular velocity signal corresponding to the magnitude and direction of the detected y axis angular velocity. The angular velocity detection device 413 detects an angular velocity generated around the z axis and outputs an angular velocity signal corresponding to the magnitude and direction of the detected z axis angular velocity.

加速度検出装置421は、x軸回りに生じる加速度を検出し、検出したx軸加速度の大きさ及び向きに応じた加速度信号を出力する。加速度検出装置422は、y軸回りに生じる加速度を検出し、検出したy軸加速度の大きさ及び向きに応じた加速度信号を出力する。加速度検出装置423は、z軸回りに生じる加速度を検出し、検出したz軸加速度の大きさ及び向きに応じた加速度信号を出力する。   The acceleration detection device 421 detects acceleration generated around the x-axis and outputs an acceleration signal corresponding to the detected magnitude and direction of the x-axis acceleration. The acceleration detection device 422 detects acceleration generated around the y-axis and outputs an acceleration signal corresponding to the magnitude and direction of the detected y-axis acceleration. The acceleration detection device 423 detects acceleration generated around the z-axis and outputs an acceleration signal corresponding to the magnitude and direction of the detected z-axis acceleration.

なお、3つの角速度検出装置411〜413は、1つのパッケージに収容されて3軸角速度検出モジュールを構成してもよい。同様に、3つの加速度検出装置421〜423は、1つのパッケージに収容されて3軸加速度検出モジュールを構成してもよい。   Note that the three angular velocity detection devices 411 to 413 may be housed in one package to constitute a triaxial angular velocity detection module. Similarly, the three acceleration detection devices 421 to 423 may be housed in one package to constitute a three-axis acceleration detection module.

信号処理回路430は、角速度検出装置411〜413から3軸角速度信号を取得し、加速度検出装置421〜423から3軸加速度信号を取得し、取得した3軸角速度信号及び3軸加速度信号を処理する。例えば、信号処理回路430は、取得した3軸角速度信号及び3軸加速度信号を順次A/D変換して3軸角速度データ及び3軸加速度データからなる慣性データを生成し、時刻情報を付して慣性データを記憶部440に記憶する処理を行う。また、信号処理回路430は、角速度検出装置411〜413及び加速度検出装置421〜423の各々の取り付け角誤差(各検出軸とx軸,y軸,z軸との誤差)に応じてあらかじめ算出された補正パラメーターを用いて、記憶部440に記憶した慣性データをxyz座標系のデータに変換(補正)し、記憶部440に記憶する処理を行う。また、信号処理回路430は、xyz座標系のデータに変換して記憶部440に記憶した慣性データを時刻順に読み出し、時刻情報と慣性データとを含むパケットデータを生成し、通信回路450に出力する。   The signal processing circuit 430 acquires triaxial angular velocity signals from the angular velocity detection devices 411 to 413, acquires triaxial acceleration signals from the acceleration detection devices 421 to 423, and processes the acquired triaxial angular velocity signals and triaxial acceleration signals. . For example, the signal processing circuit 430 sequentially performs A / D conversion on the acquired triaxial angular velocity signal and triaxial acceleration signal to generate inertia data including triaxial angular velocity data and triaxial acceleration data, and attaches time information. Processing for storing the inertial data in the storage unit 440 is performed. In addition, the signal processing circuit 430 is calculated in advance according to each mounting angle error (error between each detection axis and the x-axis, y-axis, and z-axis) of the angular velocity detection devices 411 to 413 and the acceleration detection devices 421 to 423. Using the correction parameters, the inertia data stored in the storage unit 440 is converted (corrected) into data in the xyz coordinate system and stored in the storage unit 440. Further, the signal processing circuit 430 reads the inertia data converted into xyz coordinate system data and stored in the storage unit 440 in time order, generates packet data including the time information and the inertia data, and outputs the packet data to the communication circuit 450. .

また、信号処理回路430は、慣性データに対して、オフセット補正処理や温度補正処理を行ってもよいし、角速度検出装置411〜413及び加速度検出装置421〜423の各々の検出動作(例えば、検出周期等)を制御してもよい。   The signal processing circuit 430 may perform an offset correction process and a temperature correction process on the inertial data, and each detection operation (for example, detection) of the angular velocity detection devices 411 to 413 and the acceleration detection devices 421 to 423 may be performed. Period etc.) may be controlled.

通信回路450は、信号処理回路430の処理によって得られたパケットデータ(時刻情報付きの慣性データ)を受け取って、当該パケットデータをあらかじめ決められた通信フォーマットに合わせたシリアルデータに変換し、外部に送信する。   The communication circuit 450 receives the packet data (inertia data with time information) obtained by the processing of the signal processing circuit 430, converts the packet data into serial data according to a predetermined communication format, and externally Send.

なお、角速度検出装置411〜413が出力する3軸角速度信号及び加速度検出装置421〜423が出力する3軸加速度信号は、デジタル信号であってもよい。また、本実施形態の慣性計測装置400は、3つの角速度検出装置411〜413と3つの加速度検出装置421〜423とを含むが、少なくとも1つの角速度検出装置を含めばよい。   The triaxial angular velocity signals output from the angular velocity detection devices 411 to 413 and the triaxial acceleration signals output from the acceleration detection devices 421 to 423 may be digital signals. In addition, the inertial measurement device 400 of the present embodiment includes the three angular velocity detection devices 411 to 413 and the three acceleration detection devices 421 to 423, but it is sufficient that at least one angular velocity detection device is included.

本実施形態の慣性計測装置400において、角速度検出装置411〜413の少なくとも何れかとして、上記の各実施形態又は各変形例の角速度検出装置1が適用される。本実施形態の慣性計測装置400によれば、角速度検出装置411〜413の少なくとも何れかとして、角速度検出の安定度を向上させることが可能な角速度検出装置1が適用されるので、高い計測精度を達成することができる。   In the inertial measurement device 400 of the present embodiment, the angular velocity detection device 1 of each of the above embodiments or modifications is applied as at least one of the angular velocity detection devices 411 to 413. According to the inertial measurement device 400 of the present embodiment, the angular velocity detection device 1 capable of improving the stability of angular velocity detection is applied as at least one of the angular velocity detection devices 411 to 413, so that high measurement accuracy is achieved. Can be achieved.

3.移動体測位装置
図13は、本実施形態の移動体測位装置の構成例を示す図である。図13に示されるように、本実施形態の移動体測位装置500は、センサーモジュール510、処理部520、操作部530、記憶部540、表示部550、音出力部560及び通信部570を含んで構成されており、各種の移動体に搭載される。なお、本実施形態の移動体測位装置500は、図13に示される構成要素(各部)の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
3. Mobile Object Positioning Device FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of the mobile object positioning device of the present embodiment. As shown in FIG. 13, the mobile body positioning device 500 of this embodiment includes a sensor module 510, a processing unit 520, an operation unit 530, a storage unit 540, a display unit 550, a sound output unit 560, and a communication unit 570. It is configured and mounted on various mobile objects. In addition, the mobile body positioning apparatus 500 of this embodiment may omit or change a part of the components (each unit) shown in FIG. 13, or may have a configuration in which other components are added.

センサーモジュール510は、慣性計測装置511と衛星信号受信部512とを含む。   The sensor module 510 includes an inertial measurement device 511 and a satellite signal receiving unit 512.

慣性計測装置511は、3軸(x軸、y軸、z軸)回りに生じる角速度をそれぞれ検出する不図示の3つの角速度検出装置と、3軸(x軸、y軸、z軸)回りに生じる加速度をそれぞれ検出不図示の3つの加速度検出装置と、を含む。そして、センサーモジュール510は、3つの角速度検出装置によって検出された3軸角速度信号及び3つの加速度検出装置によって検出された3軸加速度信号に対して、所定の処理(A/D変換処理、取り付け角誤差の補正処理等)を行う。さらに、センサーモジュール510は、所定の処理を行って得られた慣性データ(3軸角速度データ及び3軸加速度データ)を処理部520に出力する。慣性計測装置511として、上記の実施形態の慣性計測装置400が適用される。   The inertial measurement device 511 includes three angular velocity detectors (not shown) that detect angular velocities generated around the three axes (x axis, y axis, z axis) and around the three axes (x axis, y axis, z axis). And three acceleration detectors (not shown) that detect the generated acceleration. The sensor module 510 performs predetermined processing (A / D conversion processing, attachment angle) on the three-axis angular velocity signals detected by the three angular velocity detection devices and the three-axis acceleration signals detected by the three acceleration detection devices. Error correction processing). Further, the sensor module 510 outputs inertial data (triaxial angular velocity data and triaxial acceleration data) obtained by performing predetermined processing to the processing unit 520. As the inertial measurement device 511, the inertial measurement device 400 of the above embodiment is applied.

衛星信号受信部512は、不図示のアンテナを介して、GPS(Global Positioning System)衛星等の測位用衛星から、当該測位用衛星の軌道情報や時刻情報等を含む航法メッセージ(「測位用情報」の一例)が重畳された電波(衛星信号)を受信する。衛星信号受信部512は、例えば3つ以上の測位用衛星からそれぞれ送信された衛星信号を受信し、例えば公知の技術により、受信した各衛星信号に重畳されている航法メッセージを復調(取得)し、各航法メッセージを処理部520に出力する。なお、衛星信号受信部512は、GPS以外の全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)の測位用衛星やGNSS以外の測位用衛星からの衛星信号を用いてもよいし、WAAS(Wide Area Augmentation System)、EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System)、GLONASS(GLObalNAvigation Satellite System)、GALILEO、BeiDou(B
eiDou Navigation Satellite System)等の衛星測位システムのうち1つ、あるいは2つ以上のシステムの測位用衛星からの衛星信号を利用してもよい。
The satellite signal receiving unit 512 receives a navigation message (“positioning information”) from a positioning satellite such as a GPS (Global Positioning System) satellite via an antenna (not shown) including orbit information and time information of the positioning satellite. Radio wave (satellite signal) superimposed thereon. The satellite signal receiving unit 512 receives satellite signals transmitted from, for example, three or more positioning satellites, and demodulates (acquires) navigation messages superimposed on the received satellite signals, for example, by a known technique. Each navigation message is output to the processing unit 520. Note that the satellite signal receiving unit 512 may use a satellite signal from a positioning navigation satellite other than GPS or a positioning satellite other than GNSS, or a WAAS (Wide) Area Augmentation System), EGNOS (European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service), QZSS (Quasi Zenith Satellite System), GLONASS (GLObalNAvigation Satellite System), GALILEO, BeiDou (B
Satellite signals from positioning satellites of one or more satellite positioning systems such as eiDou Navigation Satellite System may be used.

図13では、慣性計測装置511と衛星信号受信部512とは、センサーモジュール510に含まれているが、センサーモジュール510として一体化されていなくてもよい。すなわち、慣性計測装置511と衛星信号受信部512とは1つのパッケージに収容されていなくてもよい。   In FIG. 13, the inertial measurement device 511 and the satellite signal reception unit 512 are included in the sensor module 510, but may not be integrated as the sensor module 510. That is, the inertial measurement device 511 and the satellite signal receiving unit 512 may not be accommodated in one package.

操作部530は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を処理部520に出力する。   The operation unit 530 is an input device including operation keys, button switches, and the like, and outputs an operation signal corresponding to an operation by the user to the processing unit 520.

記憶部540は、処理部520が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶するROM(Read Only Memory)や、処理部520の作業領域として用いられ、ROMから読み出されたプログラムやデータ、操作部530から入力されたデータ、処理部520が各種プログラムにしたがって実行した演算結果等を一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)を含む。   The storage unit 540 is used as a ROM (Read Only Memory) that stores programs, data, and the like for the processing unit 520 to perform various types of calculation processing and control processing, and is used as a work area of the processing unit 520 and is read from the ROM. RAM (Random Access Memory) that temporarily stores programs and data, data input from the operation unit 530, calculation results executed by the processing unit 520 according to various programs, and the like.

表示部550は、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro-Luminescence Display)、電気泳動ディスプレイ等により構成される表示装置であり、処理部520から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。   The display unit 550 is a display device that includes a liquid crystal display (LCD), an organic electro-luminescence display (OELD), an electrophoretic display, and the like, and a display signal input from the processing unit 520. Various information is displayed based on.

音出力部560は、スピーカー等の音を出力する装置である。   The sound output unit 560 is a device that outputs sound such as a speaker.

通信部570は、処理部520と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。   The communication unit 570 performs various controls for establishing data communication between the processing unit 520 and the external device.

処理部520は、記憶部540に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、処理部520は、慣性計測装置511から慣性データを取得し、衛星信号受信部512から航法メッセージを取得し、取得したこれらのデータや操作部530からの操作信号に応じた各種の処理、外部装置とデータ通信を行うために通信部570を制御する処理、表示部550に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、音出力部560に各種の音を出力させる処理等を行う。   The processing unit 520 performs various types of calculation processing and control processing according to the program stored in the storage unit 540. Specifically, the processing unit 520 acquires inertial data from the inertial measurement device 511, acquires a navigation message from the satellite signal receiving unit 512, and performs various operations according to the acquired data and operation signals from the operation unit 530. Processing, processing for controlling the communication unit 570 to perform data communication with an external device, processing for transmitting a display signal for displaying various information on the display unit 550, and outputting various sounds to the sound output unit 560 Perform processing.

特に、本実施形態では、処理部520は、記憶部540に記憶されているプログラムを実行することにより、姿勢算出部521、位置算出部522及び位置補正部523の各部として機能する。   In particular, in the present embodiment, the processing unit 520 functions as each unit of the posture calculation unit 521, the position calculation unit 522, and the position correction unit 523 by executing a program stored in the storage unit 540.

姿勢算出部521は、慣性計測装置511から出力される慣性データに基づいて、例えば公知の手法により、移動体測位装置500が搭載される移動体の姿勢を算出する。   The posture calculation unit 521 calculates the posture of the mobile body on which the mobile body positioning device 500 is mounted based on the inertia data output from the inertial measurement device 511 using, for example, a known method.

位置算出部522は、衛星信号受信部512から出力される航法メッセージに基づいて、移動体の位置を算出する。具体的には、位置算出部522は、衛星信号受信部512から出力される3つ以上の航法メッセージに含まれる衛星信号の発信時刻や受信時の電波伝搬遅れ等の情報を用いて、移動体測位装置500が搭載される移動体と3つ以上の測位用衛星との各距離を算出する。そして、位置算出部522は、算出した距離から移動体の位置を算出する。   The position calculation unit 522 calculates the position of the moving object based on the navigation message output from the satellite signal reception unit 512. Specifically, the position calculation unit 522 uses the information such as the transmission time of the satellite signal included in the three or more navigation messages output from the satellite signal reception unit 512 and the radio wave propagation delay at the time of reception to Each distance between the mobile body on which the positioning device 500 is mounted and three or more positioning satellites is calculated. And the position calculation part 522 calculates the position of a moving body from the calculated distance.

位置補正部523は、姿勢算出部521が算出した移動体の姿勢に基づいて、位置算出部522が算出した移動体の位置を補正する。例えば、位置補正部523は、移動体の姿
勢から移動体の水平面に対する傾斜角度を算出し、算出した傾斜角度に基づいて、移動体の水平面上の位置を移動体が移動する面における位置に補正してもよい。
The position correcting unit 523 corrects the position of the moving object calculated by the position calculating unit 522 based on the attitude of the moving object calculated by the attitude calculating unit 521. For example, the position correction unit 523 calculates the inclination angle of the moving body with respect to the horizontal plane from the attitude of the moving body, and corrects the position of the moving body on the horizontal plane to the position on the surface on which the moving body moves based on the calculated inclination angle. May be.

処理部520は、移動体の位置や姿勢等の情報を、表示部550に表示させ、あるいは音出力部560から出力させ、あるいは、通信部570を介して外部装置に送信する。   The processing unit 520 displays information such as the position and orientation of the moving body on the display unit 550, outputs the information from the sound output unit 560, or transmits the information to an external device via the communication unit 570.

なお、衛星信号受信部512が各衛星信号を受信して航法メッセージを復調し、位置算出部522が航法メッセージを用いて移動体と各測位用衛星との距離を算出して移動体の位置を算出しているが、衛星信号受信部512が、移動体と各測位用衛星との距離を算出してもよいし、移動体の位置を算出してもよい。すなわち、衛星信号受信部512が、位置算出部522が行う処理の少なくとも一部を行ってもよい。   The satellite signal receiving unit 512 receives each satellite signal and demodulates the navigation message, and the position calculation unit 522 calculates the distance between the moving body and each positioning satellite using the navigation message to determine the position of the moving body. However, the satellite signal receiving unit 512 may calculate the distance between the moving body and each positioning satellite, or may calculate the position of the moving body. That is, the satellite signal reception unit 512 may perform at least a part of the processing performed by the position calculation unit 522.

本実施形態の移動体測位装置500によれば、慣性計測装置511として、高い計測精度を達成することが可能な慣性計測装置400が適用されるので、例えば、移動体の位置や姿勢等をより高精度に測定することができる。   According to the mobile body positioning device 500 of the present embodiment, the inertial measurement device 400 capable of achieving high measurement accuracy is applied as the inertial measurement device 511. For example, the position and orientation of the mobile body can be further increased. It can be measured with high accuracy.

4.電子機器
図14は、本実施形態の電子機器の機能ブロック図の一例である。図14に示されるように、本実施形態の電子機器600は、角速度検出装置610、演算処理装置620、操作部630、ROM640、RAM650、通信部660、表示部670、音出力部680を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器600は、図14に示される構成要素(各部)の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
4). Electronic Device FIG. 14 is an example of a functional block diagram of the electronic device of the present embodiment. As shown in FIG. 14, the electronic apparatus 600 of the present embodiment includes an angular velocity detection device 610, an arithmetic processing device 620, an operation unit 630, a ROM 640, a RAM 650, a communication unit 660, a display unit 670, and a sound output unit 680. It is configured. Note that the electronic apparatus 600 of the present embodiment may omit or change some of the components (each unit) shown in FIG. 14, or may have a configuration in which other components are added.

角速度検出装置610は、1軸又は複数軸(2軸、3軸、あるいは4軸以上)回りに生じる角速度をそれぞれ検出し、角速度信号を演算処理装置620に出力する。角速度検出装置610として、上記の各実施形態又は各変形例の角速度検出装置1が適用される。   The angular velocity detection device 610 detects angular velocities generated around one axis or a plurality of axes (two axes, three axes, or four or more axes), and outputs an angular velocity signal to the arithmetic processing device 620. As the angular velocity detection device 610, the angular velocity detection device 1 of each of the above embodiments or modifications is applied.

演算処理装置620は、ROM640等に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、演算処理装置620は、角速度検出装置610から出力される角速度信号や、操作部630からの操作信号に応じた各種の処理、外部とデータ通信を行うために通信部660を制御する処理、表示部670に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、音出力部680に各種の音を出力させる処理等を行う。   The arithmetic processing unit 620 performs various types of calculation processing and control processing according to a program stored in the ROM 640 or the like. Specifically, the arithmetic processing device 620 controls the communication unit 660 to perform various processes according to the angular velocity signal output from the angular velocity detection device 610 and the operation signal from the operation unit 630 and to perform data communication with the outside. A process of transmitting a display signal for displaying various information on the display unit 670, a process of outputting various sounds to the sound output unit 680, and the like.

操作部630は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を演算処理装置620に出力する。   The operation unit 630 is an input device including operation keys, button switches, and the like, and outputs an operation signal corresponding to an operation by a user to the arithmetic processing device 620.

ROM640は、演算処理装置620が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。   The ROM 640 stores programs, data, and the like for the arithmetic processing unit 620 to perform various calculation processes and control processes.

RAM650は、演算処理装置620の作業領域として用いられ、ROM640から読み出されたプログラムやデータ、操作部630から入力されたデータ、演算処理装置620が各種プログラムにしたがって実行した演算結果等を一時的に記憶する。   The RAM 650 is used as a work area of the arithmetic processing unit 620, and temporarily stores programs and data read from the ROM 640, data input from the operation unit 630, arithmetic results executed by the arithmetic processing unit 620 according to various programs, and the like. To remember.

通信部660は、演算処理装置620と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。   The communication unit 660 performs various controls for establishing data communication between the arithmetic processing device 620 and an external device.

表示部670は、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro-Luminescence Display)、電気泳動ディスプレ
イ等により構成される表示装置であり、演算処理装置620から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。
The display unit 670 is a display device that includes a liquid crystal display (LCD), an organic electro-luminescence display (OELD), an electrophoretic display, and the like, and a display input from the arithmetic processing device 620. Various information is displayed based on the signal.

音出力部680は、スピーカー等の音を出力する装置である。   The sound output unit 680 is a device that outputs sound such as a speaker.

本実施形態の電子機器600によれば、角速度検出装置610として、角速度検出の安定度を向上させることが可能な角速度検出装置1が適用されるので、例えば、角速度の変化に基づく処理(例えば、姿勢に応じた制御など)をより高精度に行うことができる。   According to the electronic apparatus 600 of the present embodiment, the angular velocity detection device 1 capable of improving the stability of angular velocity detection is applied as the angular velocity detection device 610. For example, processing based on changes in angular velocity (for example, The control according to the posture can be performed with higher accuracy.

電子機器600としては種々の電子機器が考えられる。例えば、作業用ロボット、ヘルスモニタリング装置、無人運転装置、パーソナルコンピューター(例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター)、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルカメラ、インクジェット式吐出装置(例えば、インクジェットプリンター)、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS(point of sale)端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、PDR(歩行者位置方位計測)等が挙げられる。   Various electronic devices can be considered as the electronic device 600. For example, work robots, health monitoring devices, unmanned driving devices, personal computers (for example, mobile personal computers, laptop personal computers, tablet personal computers), mobile terminals such as mobile phones, digital cameras, inkjet discharge Devices (for example, inkjet printers), storage area network devices such as routers and switches, local area network devices, mobile terminal base station devices, televisions, video cameras, video recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks (communication functions) With electronic dictionary), electronic dictionary, calculator, electronic game machine, game controller, word processor, workstation, video phone, security TV monitor , Electronic binoculars, point-of-sale (POS) terminals, medical equipment (eg electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measuring devices, instruments (For example, vehicle, aircraft, ship instrumentation), flight simulator, head mounted display, motion trace, motion tracking, motion controller, PDR (pedestrian position measurement), and the like.

図15は、電子機器600の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図であり、図16は、電子機器600の一例としての腕装着型の携帯機器の外観の一例を示す図である。図15に示される電子機器600であるスマートフォンは、操作部630としてボタンを、表示部670としてLCDを備えている。図16に示される電子機器600である腕装着型の携帯機器は、操作部630としてボタンおよび竜頭を、表示部670としてLCDを備えている。これらの電子機器600は、角速度検出装置610として、角速度検出の安定度を向上させることが可能な角速度検出装置1が適用されるので、角速度の変化に基づく処理(例えば、姿勢に応じた表示制御など)をより高精度に行うことができる。   FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the appearance of a smartphone that is an example of the electronic device 600, and FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the appearance of an arm-mounted portable device that is an example of the electronic device 600. A smartphone that is the electronic device 600 illustrated in FIG. 15 includes a button as the operation unit 630 and an LCD as the display unit 670. The arm-mounted portable device that is the electronic device 600 shown in FIG. 16 includes a button and a crown as the operation unit 630, and an LCD as the display unit 670. In these electronic devices 600, the angular velocity detection device 1 capable of improving the stability of angular velocity detection is applied as the angular velocity detection device 610, and therefore processing based on changes in angular velocity (for example, display control according to the posture) Etc.) can be performed with higher accuracy.

更に、電子機器600の一例として携帯型電子機器の1つである腕時計型の活動計(アクティブトラッカー)がある。腕時計型の活動計は、バンド等によって手首等の部位(被検体)に装着され、デジタル表示の表示部を備え無線通信が可能である。上述した本実施形態に係る角速度検出装置1は、腕時計型の活動計に組み込まれている。   Furthermore, as an example of the electronic device 600, there is a wristwatch-type activity meter (active tracker) which is one of portable electronic devices. A wristwatch-type activity meter is attached to a part such as a wrist (subject) by a band or the like, and includes a digital display unit so that wireless communication is possible. The above-described angular velocity detection device 1 according to the present embodiment is incorporated in a wristwatch type activity meter.

表示部670を構成する液晶ディスプレイ(LCD)では、種々の検出モードに応じて、例えば、GPSや地磁気センサーを用いた位置情報、移動量や加速度センサーや角速度センサーなどを用いた運動量などの運動情報、脈波センサーなどを用いた脈拍数などの生体情報、もしくは現在時刻などの時刻情報などが表示される。   In the liquid crystal display (LCD) constituting the display unit 670, according to various detection modes, for example, position information using a GPS or a geomagnetic sensor, exercise information such as an amount of movement using an acceleration sensor, an angular velocity sensor, or the like. In addition, biological information such as a pulse rate using a pulse wave sensor or time information such as the current time is displayed.

図17は、携帯型の電子機器600の実施形態に係るリスト機器800(腕時計型の活動計)の平面図である。リスト機器800は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、デュアスロンやトライアスロン等マルチスポーツ対応のランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、及び衛星測位システム、例えば、GPSを搭載したGPSウォッチ、等に広く適用できる。   FIG. 17 is a plan view of a wrist device 800 (a wristwatch-type activity meter) according to the embodiment of the portable electronic device 600. The wrist device 800 can be widely applied to a running watch, a runners watch, a multisport compatible runners watch such as duathlon and triathlon, an outdoor watch, and a satellite positioning system such as a GPS watch equipped with GPS.

リスト機器800は、ユーザー(装着者)の所与の部位(例えば、手首)に装着され、
ユーザーの位置情報や運動情報などを検出することができる。リスト機器は、ユーザーに装着されて位置情報や運動情報などを検出する機器本体810と、機器本体810に取り付けられ機器本体810をユーザーに装着するための第1のバンド部821および第2のバンド部822と、を有する。なお、リスト機器800には、ユーザーの位置情報や運動情報に加えて、例えば脈波情報などの生体情報を検出する機能や時刻情報などを取得する機能を設けることができる。
The wrist device 800 is worn on a given part (for example, wrist) of a user (wearer),
User position information, exercise information, and the like can be detected. The wrist device includes a device main body 810 that is attached to the user and detects position information, exercise information, and the like, and a first band unit 821 and a second band that are attached to the device main body 810 and are attached to the user. Part 822. The wrist device 800 can be provided with a function of detecting biological information such as pulse wave information and a function of acquiring time information in addition to the user position information and exercise information.

機器本体810は、ユーザーへの装着側にケースとしてのボトムケース(不図示)が配置され、ユーザーへの装着側と反対側には、表側に開口する開口部を有するケースとしてのトップケース830が配置されている。ここで、ボトムケースとトップケース830とによって、ケースが構成される。機器本体810の表側(トップケース830)に位置する開口部の外側には、ベゼル840が設けられるとともに、このベゼル840の内側にベゼル840と並んで配置されて内部構造を保護する天板部分(外壁)としての風防板(例えば、ガラス板)850が設けられている。風防板850は、透光性カバーとして機能し、トップケース830の開口部を塞ぐように配置されている。機器本体810の表側(トップケース830)の側面には、複数の操作部871(操作ボタン)が設けられている。なお、ベゼル840には、表側から視認可能な表示を設けることができる。   In the device main body 810, a bottom case (not shown) as a case is arranged on the side attached to the user, and a top case 830 as a case having an opening opening on the front side is provided on the side opposite to the side attached to the user. Has been placed. Here, the bottom case and the top case 830 form a case. A bezel 840 is provided outside the opening located on the front side (top case 830) of the device main body 810, and a top plate portion that is arranged alongside the bezel 840 inside the bezel 840 to protect the internal structure ( A windshield (for example, a glass plate) 850 is provided as an outer wall. The windshield 850 functions as a translucent cover and is disposed so as to close the opening of the top case 830. A plurality of operation units 871 (operation buttons) are provided on the side surface of the front side (top case 830) of the device main body 810. Note that the bezel 840 can be provided with a display visible from the front side.

また、機器本体810は、風防板850の直下に配置されている液晶ディスプレイ(LCD)などで構成される表示部874と、風防板850の外縁部分と表示部874との間に配置されている吸湿部材860と、を有しており、表示部874及び吸湿部材860はケースに収容されている。なお、吸湿部材860には、表側から視認可能な表示を設けることができる。機器本体810は、風防板850を介して、表示部874の表示や吸湿部材860の表示をユーザーが閲覧可能な構成としてもよい。つまり本実施形態のリスト機器800では、検出した位置情報や運動情報、或いは時刻情報等の種々の情報を表示部874に表示し、当該表示を機器本体810のトップ側からユーザーに提示するものであってもよい。また、ボトムケースの両側には、第1のバンド部821および第2のバンド部822との接続部である一対のバンド装着部(不図示)が設けられている。   In addition, the device main body 810 is disposed between a display unit 874 configured by a liquid crystal display (LCD) or the like disposed immediately below the windshield plate 850, and an outer edge portion of the windshield plate 850 and the display unit 874. The display portion 874 and the moisture absorbing member 860 are accommodated in a case. Note that the moisture absorption member 860 can be provided with a display that is visible from the front side. The device main body 810 may be configured such that the user can view the display on the display unit 874 and the display on the moisture absorbing member 860 via the windshield plate 850. That is, in the list device 800 of this embodiment, various information such as detected position information, exercise information, or time information is displayed on the display unit 874, and the display is presented to the user from the top side of the device body 810. There may be. In addition, a pair of band mounting portions (not shown) that are connection portions between the first band portion 821 and the second band portion 822 are provided on both sides of the bottom case.

図18は、リスト機器800の機能ブロック図の一例である。図18に示すように、リスト機器800は、処理部870、GPSセンサー880、地磁気センサー881、圧力センサー882、加速度センサー883、角速度センサー884、脈拍センサー885、温度センサー886、操作部871、計時部872、記憶部873、表示部874、音出力部875、通信部876、バッテリー877などを含んで構成されており、これらの各部はケースに収容されている。但し、リスト機器800の構成は、これらの構成要素の一部を削除又は変更し、あるいは他の構成要素を追加したものであってもよい。   FIG. 18 is an example of a functional block diagram of the wrist device 800. As shown in FIG. 18, the wrist device 800 includes a processing unit 870, a GPS sensor 880, a geomagnetic sensor 881, a pressure sensor 882, an acceleration sensor 883, an angular velocity sensor 884, a pulse sensor 885, a temperature sensor 886, an operation unit 871, and a time measuring unit. 872, a storage unit 873, a display unit 874, a sound output unit 875, a communication unit 876, a battery 877, and the like, and these units are housed in a case. However, the configuration of the list device 800 may be such that some of these components are deleted or changed, or other components are added.

通信部876は、リスト機器800と他の情報端末との間の通信を成立させるための各種制御を行う。通信部876は、例えば、Bluetooth(登録商標)(BTLE:Bluetooth Low
Energyを含む)、Wi−Fi(登録商標)(Wireless Fidelity)、Zigbee(登録商標)、NFC(Near field communication)、ANT+(登録商標)等の近距離無線通信規格に対応した送受信機や通信部876はUSB(Universal Serial Bus)等の通信バス規格に対応したコネクターを含んで構成される。
The communication unit 876 performs various controls for establishing communication between the wrist device 800 and another information terminal. The communication unit 876 is, for example, Bluetooth (registered trademark) (BTLE: Bluetooth Low
Transceivers and communication units compatible with near field communication standards such as Wi-Fi (registered trademark), Zigbee (registered trademark), NFC (Near field communication), ANT + (registered trademark), etc. Reference numeral 876 includes a connector corresponding to a communication bus standard such as USB (Universal Serial Bus).

処理部870(プロセッサー)は、例えば、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等により構成される。処理部870は、記憶部873に格納されたプログラムと、操作部871から入力された信号とに基づき、各種の処理を実行する。処理部870による処理には、GPSセンサー880、地磁気センサー881、圧力センサー882、加速度センサー883、角速度センサー884、脈拍センサー885、温度センサー886、計
時部872の各出力信号(出力データ)に対するデータ処理、表示部874に画像を表示させる表示処理、音出力部875に音を出力させる音出力処理、通信部876を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー877からの電力を各部へ供給する電力制御処理などが含まれる。
The processing unit 870 (processor) is configured by, for example, an MPU (Micro Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or the like. The processing unit 870 executes various processes based on the program stored in the storage unit 873 and the signal input from the operation unit 871. The processing by the processing unit 870 includes data processing for output signals (output data) of the GPS sensor 880, the geomagnetic sensor 881, the pressure sensor 882, the acceleration sensor 883, the angular velocity sensor 884, the pulse sensor 885, the temperature sensor 886, and the time measuring unit 872. Display processing for displaying an image on the display unit 874, sound output processing for outputting sound to the sound output unit 875, communication processing for communicating with the information terminal via the communication unit 876, and supplying power from the battery 877 to each unit Includes power control processing.

処理部870は、高精度のGPS機能により計測開始からのユーザーが移動した合計距離を計測する。また、処理部870は、距離計測の結果から、ユーザーの現在の走行ペースを計測し表示する。また、処理部870は、ユーザーの走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。また、処理部870は、GPS機能により、標高を計測し表示する。また、処理部870は、GPS電波が届かないトンネル内などでもユーザーの歩幅を計測し表示する。また、処理部870は、ユーザーの1分あたりの歩数(ピッチ)を計測し表示する。また、処理部870は、脈拍センサーによりユーザーの心拍数を計測し表示する。また、処理部870は、ユーザーの山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。また、処理部870は、事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計測(オートラップ)を行う。また、処理部870は、ユーザーの消費カロリーを表示する。また、処理部870は、ユーザーの運動開始からの歩数の合計を表示する。   The processing unit 870 measures the total distance traveled by the user from the start of measurement with a high-precision GPS function. Further, the processing unit 870 measures and displays the user's current travel pace from the result of distance measurement. The processing unit 870 calculates and displays the average speed from the start of the user's travel to the present. Further, the processing unit 870 measures and displays the altitude by the GPS function. The processing unit 870 measures and displays the user's stride even in a tunnel where GPS radio waves do not reach. The processing unit 870 measures and displays the number of steps (pitch) per minute of the user. The processing unit 870 measures and displays the user's heart rate with a pulse sensor. In addition, the processing unit 870 measures and displays the ground gradient in training and trail running in the mountainous area of the user. Further, the processing unit 870 automatically performs lap measurement (auto lap) when the vehicle travels a predetermined distance or a predetermined time. Further, the processing unit 870 displays the user's calorie consumption. The processing unit 870 displays the total number of steps from the start of the user's exercise.

上記実施形態に係る角速度検出装置1を含む角速度センサー884は、互いに交差する(理想的には直交する)3軸方向の各々の角速度を検出し、検出した3軸角速度の大きさ及び向きに応じた信号(角速度信号)を出力する。   The angular velocity sensor 884 including the angular velocity detection device 1 according to the above embodiment detects the angular velocities in the three axial directions that intersect each other (ideally orthogonal), and according to the detected magnitude and direction of the three axial angular velocities. Output a signal (angular velocity signal).

なお、上述したリスト機器800は、衛星測位システムとしてGPS(Global Positioning System)を利用しているが、他の全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)を利用してもよい。例えば、EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System)、GLONASS(GLObalNAvigation Satellite System)、GALILEO、BeiDou(BeiDou Navigation Satellite System)、等の衛星測位システムのうち1又は2以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも1つにWAAS(Wide Area Augmentation System)、EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)等の静止衛星型衛星航法補強システム(SBAS:Satellite-based Augmentation System)を利用してもよい。   The wrist device 800 described above uses GPS (Global Positioning System) as a satellite positioning system, but may use other Global Navigation Satellite System (GNSS). For example, one or more satellite positioning systems such as EGNOS (European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service), QZSS (Quasi Zenith Satellite System), GLONASS (GLObalNAvigation Satellite System), GALILEO, and BeiDou (BeiDou Navigation Satellite System) May be used. Also, using satellite-based augmentation systems (SBAS) such as WAAS (Wide Area Augmentation System) and EGNOS (European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service) as at least one of the satellite positioning systems Also good.

5.移動体
図19は、本実施形態の移動体の一例を示す図(上面図)である。図19に示されるように、本実施形態の移動体700は、角速度検出装置710、エンジンシステム、ブレーキシステム、キーレスエントリーシステム等の各種の制御を行うコントローラー720、コントローラー730、コントローラー740、バッテリー750およびバックアップ用バッテリー760を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体700は、図19に示される構成要素(各部)の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
5. FIG. 19 is a diagram (top view) illustrating an example of a moving object according to the present embodiment. As shown in FIG. 19, the moving body 700 of this embodiment includes a controller 720, a controller 730, a controller 740, a battery 750, and various controls such as an angular velocity detection device 710, an engine system, a brake system, and a keyless entry system. A backup battery 760 is included. In addition, the mobile body 700 of this embodiment may omit or change a part of the components (each part) shown in FIG. 19, or may have a configuration in which other components are added.

角速度検出装置710は、1軸又は複数軸(2軸、3軸、あるいは4軸以上)回りに生じる角速度をそれぞれ検出し、コントローラー720,730,740に出力する。角速度検出装置710として、上記の各実施形態又は各変形例の角速度検出装置1が適用される。   The angular velocity detection device 710 detects angular velocities generated around one axis or a plurality of axes (two axes, three axes, or four or more axes), and outputs them to the controllers 720, 730, and 740, respectively. As the angular velocity detection device 710, the angular velocity detection device 1 of each of the above embodiments or modifications is applied.

本実施形態の移動体700によれば、角速度検出装置710として、角速度検出の安定度を向上させることが可能な角速度検出装置1が適用されるので、コントローラー720,730,740による角速度の変化に基づく処理(例えば、横滑りや横転の抑止制御な
ど)をより高精度に行うことができる。
According to the moving body 700 of the present embodiment, the angular velocity detection device 1 capable of improving the stability of angular velocity detection is applied as the angular velocity detection device 710, so that the change in angular velocity by the controllers 720, 730, and 740 is applied. It is possible to perform a process based on the control (for example, a control for suppressing side slip or rollover) with higher accuracy.

このような移動体700としては種々の移動体が考えられ、例えば、農機、建機、その他の自動車(電気自動車も含む)、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。   As such a moving body 700, various moving bodies can be considered, and examples thereof include agricultural machines, construction machines, other automobiles (including electric cars), airplanes such as jet airplanes and helicopters, ships, rockets, and artificial satellites. .

本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。   The present invention is not limited to the present embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。   The above-described embodiments and modifications are merely examples, and the present invention is not limited to these. For example, it is possible to appropriately combine each embodiment and each modification.

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

1…角速度検出装置、2…パッケージ、4…リッド、6…電極、10…角速度検出素子、20…制御用ICチップ、21…駆動回路、22…検出回路、23…記憶部、24…シリアルインターフェース回路、25…シリアルインターフェース回路、30…バイアス電圧生成用ICチップ、31…昇圧回路、32…レギュレーター、33…抵抗制御回路、34…記憶部、35…シリアルインターフェース回路、40…プリント基板、50,52、54,56,58…電極、62、64,66,68…ワイヤー、70…導体パターン、102…キャビティー、110…基板、112…凹部、112a…底面、114…ポスト部、120…蓋体、130…固定部、130a…第1固定部、130b…第2固定部、130c…第3固定部、140…駆動バネ部、150…駆動部、150a…第1駆動部、150b…第2駆動部、152…可動駆動電極、154,156…固定駆動電極、160…検出バネ部、160a…第1検出バネ部、160b…第2検出バネ部、160c…第3検出バネ部、162,162a,162b…延出部、170…連結バネ部、180…検出部、180a…第1検出部、180b…第2検出部、182…可動体、182a…第1可動体、182b…第2可動体、184…可動検出電極、184a…第1可動検出電極、184b…第2可動検出電極、186…固定検出電極、186a…第1固定検出電極、186b…第2固定検出電極、188,188a,188b…可動駆動モニター電極、189,189a,189b…可動駆動モニター電極、190,192…固定駆動モニター電極、211A,211B…Q/V変換器(チャージアンプ)、212A,212B…位相調整回路、213…差動増幅器、214…整流回路、215…積分回路、216…駆動信号生成回路、217…コンパレーター、218…コンパレーター、221A,221B…Q/V変換器(チャージアンプ)、222…差動増幅器、223…同期検波回路、224…AC増幅器、225…ローパスフィルター、226…A/D変換器、311〜313…コンデンサー、314〜318…スイッチ、319…スイッチ制御回路、321…演算増幅器、322…抵抗、323…可変抵抗回路、324…基準電圧回路、400…慣性計測装置、411,412,413…角速度検出装置、421,422,423…加速度検出装置、430…信号処理回路、440…記憶部、450…通信回路、500…移動体測位装置、510…センサーモジュール、520…処理部、521…姿勢算出部、522…位置算出部、523…位置補正部、530…操作部、540…記憶部、550…表示部、560…音出力部、570…通信部、600…電子機器、610…角速度検出装置、620…演算処理装置、630…操作部、640…ROM、650…RAM、660…通信部、670…
表示部、680…音出力部、700…移動体、710…角速度検出装置、720…コントローラー、730…コントローラー、740…コントローラー、750…バッテリー、760…バックアップ用バッテリー、800…リスト機器、810…機器本体、821…第1のバンド部、822…第2のバンド部、830…トップケース、840…ベゼル、850…風防板、860…吸湿部材、870…処理部、880…GPSセンサー、881…地磁気センサー、882…圧力センサー、883…加速度センサー、884…角速度センサー、885…脈拍センサー、886…温度センサー、871…操作部、872…計時部、873…記憶部、874…表示部、875…音出力部、876…通信部、877…バッテリー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Angular velocity detection apparatus, 2 ... Package, 4 ... Lid, 6 ... Electrode, 10 ... Angular velocity detection element, 20 ... Control IC chip, 21 ... Drive circuit, 22 ... Detection circuit, 23 ... Memory | storage part, 24 ... Serial interface Circuit: 25 ... Serial interface circuit, 30 ... IC chip for generating bias voltage, 31 ... Booster circuit, 32 ... Regulator, 33 ... Resistance control circuit, 34 ... Memory unit, 35 ... Serial interface circuit, 40 ... Printed circuit board, 50, 52, 54, 56, 58 ... Electrode, 62, 64, 66, 68 ... Wire, 70 ... Conductor pattern, 102 ... Cavity, 110 ... Substrate, 112 ... Recess, 112a ... Bottom, 114 ... Post part, 120 ... Cover Body, 130 ... fixed part, 130a ... first fixed part, 130b ... second fixed part, 130c ... third fixed part, 140 ... drive Spring part 150 ... Drive part 150a ... First drive part 150b ... Second drive part 152 ... Movable drive electrode 154,156 ... Fixed drive electrode 160 ... Detection spring part 160a ... First detection spring part 160b ... 2nd detection spring part, 160c ... 3rd detection spring part, 162, 162a, 162b ... Extension part, 170 ... Connection spring part, 180 ... Detection part, 180a ... 1st detection part, 180b ... 2nd detection part 182 ... movable body, 182a ... first movable body, 182b ... second movable body, 184 ... movable detection electrode, 184a ... first movable detection electrode, 184b ... second movable detection electrode, 186 ... fixed detection electrode, 186a ... First fixed detection electrode, 186b, second fixed detection electrode, 188, 188a, 188b, movable drive monitor electrode, 189, 189a, 189b, movable drive monitor electrode, 190, 192 Fixed drive monitor electrode, 211A, 211B ... Q / V converter (charge amplifier), 212A, 212B ... phase adjustment circuit, 213 ... differential amplifier, 214 ... rectifier circuit, 215 ... integration circuit, 216 ... drive signal generation circuit, 217 ... Comparator, 218 ... Comparator, 221A, 221B ... Q / V converter (charge amplifier), 222 ... Differential amplifier, 223 ... Synchronous detection circuit, 224 ... AC amplifier, 225 ... Low pass filter, 226 ... A / D converter, 311 to 313: capacitor, 314 to 318 ... switch, 319 ... switch control circuit, 321 ... operational amplifier, 322 ... resistor, 323 ... variable resistor circuit, 324 ... reference voltage circuit, 400 ... inertial measuring device, 411 , 412, 413 ... angular velocity detection device, 421, 422, 423 ... acceleration detection device, 4 DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Signal processing circuit, 440 ... Memory | storage part, 450 ... Communication circuit, 500 ... Mobile body positioning apparatus, 510 ... Sensor module, 520 ... Processing part, 521 ... Posture calculation part, 522 ... Position calculation part, 523 ... Position correction part 530: operation unit, 540 ... storage unit, 550 ... display unit, 560 ... sound output unit, 570 ... communication unit, 600 ... electronic device, 610 ... angular velocity detection device, 620 ... arithmetic processing unit, 630 ... operation unit, 640 ... ROM, 650 ... RAM, 660 ... communication unit, 670 ...
Display unit, 680 ... Sound output unit, 700 ... Moving body, 710 ... Angular velocity detection device, 720 ... Controller, 730 ... Controller, 740 ... Controller, 750 ... Battery, 760 ... Backup battery, 800 ... Wrist device, 810 ... Device Body, 821 ... first band part, 822 ... second band part, 830 ... top case, 840 ... bezel, 850 ... windshield, 860 ... moisture absorbing member, 870 ... processing part, 880 ... GPS sensor, 881 ... geomagnetic Sensor, 882 ... Pressure sensor, 883 ... Acceleration sensor, 884 ... Angular velocity sensor, 885 ... Pulse sensor, 886 ... Temperature sensor, 871 ... Operation part, 872 ... Timekeeping part, 873 ... Memory part, 874 ... Display part, 875 ... Sound Output unit, 876 ... communication unit, 877 ... battery

Claims (14)

角速度検出素子と、
前記角速度検出素子の動作を制御する第1の集積回路チップと、
前記角速度検出素子に印加されるバイアス電圧を生成する第2の集積回路チップと、
を含み、
前記第2の集積回路チップは、前記第1の集積回路チップとは別体である、角速度検出装置。
An angular velocity detection element;
A first integrated circuit chip for controlling the operation of the angular velocity detecting element;
A second integrated circuit chip that generates a bias voltage applied to the angular velocity detecting element;
Including
The second integrated circuit chip is an angular velocity detection device that is separate from the first integrated circuit chip.
請求項1において、
前記第1の集積回路チップは、第1電源電圧が供給されて動作し、
前記第2の集積回路チップは、前記第1電源電圧よりも高い第2電源電圧が供給されて動作する、角速度検出装置。
In claim 1,
The first integrated circuit chip is supplied with a first power supply voltage and operates.
The angular velocity detection device, wherein the second integrated circuit chip operates by being supplied with a second power supply voltage higher than the first power supply voltage.
請求項2において、
前記第2の集積回路チップは、
前記第2電源電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路によって昇圧された電圧で動作し、前記バイアス電圧を生成するレギュレーターと、
を含む、角速度検出装置。
In claim 2,
The second integrated circuit chip is
A booster circuit for boosting the second power supply voltage;
A regulator that operates at a voltage boosted by the booster circuit and generates the bias voltage;
An angular velocity detection device.
請求項1乃至3の何れか一項において、
前記バイアス電圧の電圧値は可変である、角速度検出装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The angular velocity detection device, wherein a voltage value of the bias voltage is variable.
請求項1乃至4の何れか一項において、
前記角速度検出素子は、容器に収容され、
前記第1の集積回路チップと、前記角速度検出素子が収容された容器とは、積層されている、角速度検出装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The angular velocity detection element is accommodated in a container,
The first integrated circuit chip and the container in which the angular velocity detecting element is accommodated are stacked in an angular velocity detecting device.
請求項1乃至4の何れか一項において、
前記角速度検出素子は、容器に収容され、
前記第1の集積回路チップと前記容器と前記第2の集積回路チップとは、積層され、
前記容器は、前記第1の集積回路チップと前記第2の集積回路チップとの間に設けられている、角速度検出装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The angular velocity detection element is accommodated in a container,
The first integrated circuit chip, the container, and the second integrated circuit chip are stacked,
The container is an angular velocity detection device provided between the first integrated circuit chip and the second integrated circuit chip.
請求項6において、
前記第2の集積回路チップの前記容器と対向する面には、前記バイアス電圧が印加される導体パターンが設けられている、角速度検出装置。
In claim 6,
The angular velocity detection device, wherein a conductor pattern to which the bias voltage is applied is provided on a surface of the second integrated circuit chip facing the container.
請求項1乃至7の何れか一項において、
前記第2の集積回路チップは、前記第1の集積回路チップとは異なる条件の半導体製造プロセスにより製造されたものである、角速度検出装置。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
The second integrated circuit chip is an angular velocity detection device manufactured by a semiconductor manufacturing process under conditions different from those of the first integrated circuit chip.
角速度検出素子と、
前記角速度検出素子の動作を制御する第1の集積回路チップと、
を含み、
前記第1の集積回路チップと前記角速度検出素子とは容器に収容されており、
前記容器には、前記角速度検出素子のバイアス電圧が印加される端子が設けられている、角速度検出装置。
An angular velocity detection element;
A first integrated circuit chip for controlling the operation of the angular velocity detecting element;
Including
The first integrated circuit chip and the angular velocity detecting element are accommodated in a container,
The angular velocity detection device, wherein the container is provided with a terminal to which a bias voltage of the angular velocity detection element is applied.
請求項1乃至9の何れか一項に記載の角速度検出装置と、
前記角速度検出装置から角速度信号を取得し、前記角速度信号を処理する信号処理回路と、
前記信号処理回路の処理によって得られた慣性データを外部に送信する通信回路と、
を含む、慣性計測装置。
The angular velocity detection device according to any one of claims 1 to 9,
A signal processing circuit for obtaining an angular velocity signal from the angular velocity detection device and processing the angular velocity signal;
A communication circuit for transmitting the inertial data obtained by the processing of the signal processing circuit to the outside;
Including an inertial measurement device.
移動体に搭載され、前記移動体の位置を測定する移動体測位装置であって、
請求項10に記載の慣性計測装置と、
測位用衛星から衛星信号を受信し、前記衛星信号に重畳されている測位用情報を取得する衛星信号受信部と、
前記測位用情報に基づいて、前記移動体の位置を算出する位置算出部と、
前記慣性計測装置から出力される前記慣性データに基づいて、前記移動体の姿勢を算出する姿勢算出部と、
前記姿勢に基づいて前記位置を補正する位置補正部と、
を含む、移動体測位装置。
A mobile body positioning device mounted on a mobile body and measuring the position of the mobile body,
An inertial measurement device according to claim 10;
A satellite signal receiving unit that receives a satellite signal from a positioning satellite and obtains positioning information superimposed on the satellite signal;
A position calculation unit that calculates the position of the moving body based on the positioning information;
An attitude calculation unit that calculates an attitude of the moving body based on the inertia data output from the inertia measurement device;
A position correction unit that corrects the position based on the posture;
Including a mobile positioning device.
請求項1乃至9の何れか一項に記載の角速度検出装置と、
前記角速度検出装置が収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記角速度検出装置からの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、
を含む、携帯型電子機器。
The angular velocity detection device according to any one of claims 1 to 9,
A case in which the angular velocity detection device is accommodated;
A processing unit housed in the case and processing output data from the angular velocity detection device;
A display unit housed in the case;
A translucent cover closing the opening of the case;
Including portable electronic devices.
請求項1乃至9の何れか一項に記載の角速度検出装置を備えている、電子機器。   An electronic apparatus comprising the angular velocity detection device according to any one of claims 1 to 9. 請求項1乃至9の何れか一項に記載の角速度検出装置を備えている、移動体。   A moving body comprising the angular velocity detection device according to claim 1.
JP2017178789A 2017-09-19 2017-09-19 Angular velocity detection device, inertial measurement device, mobile body positioning device, portable electronic device, electronic device, and mobile body Pending JP2019052999A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017178789A JP2019052999A (en) 2017-09-19 2017-09-19 Angular velocity detection device, inertial measurement device, mobile body positioning device, portable electronic device, electronic device, and mobile body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017178789A JP2019052999A (en) 2017-09-19 2017-09-19 Angular velocity detection device, inertial measurement device, mobile body positioning device, portable electronic device, electronic device, and mobile body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019052999A true JP2019052999A (en) 2019-04-04

Family

ID=66014732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017178789A Pending JP2019052999A (en) 2017-09-19 2017-09-19 Angular velocity detection device, inertial measurement device, mobile body positioning device, portable electronic device, electronic device, and mobile body

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019052999A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11549962B2 (en) Inertia measurement device, vehicle, and electronic device
JP2022145762A (en) Sensor module, measurement system, electronic device, and mobile object
JP7139661B2 (en) physical quantity sensor, physical quantity sensor device, composite sensor device, inertial measurement device, electronic equipment and moving object
US10976339B2 (en) Physical quantity sensor, inertial measurement unit, electronic apparatus, and vehicle
US10895644B2 (en) Physical quantity detection circuit, physical quantity detection apparatus, inertial measurement unit, vehicle positioning apparatus, portable electronic apparatus, electronic apparatus, and vehicle
US20190049483A1 (en) Physical quantity sensor, complex sensor, inertial measurement unit, portable electronic device, electronic device, and vehicle
US20240053375A1 (en) Angular Velocity Sensor, Electronic Apparatus, And Vehicle
US11112424B2 (en) Physical quantity sensor, complex sensor, inertial measurement unit, portable electronic device, electronic device, and vehicle
JP2019132690A (en) Physical quantity sensor, physical quantity sensor device, composite sensor device, inertia measuring device, moving body positioning device, portable electronic apparatus, electronic apparatus, moving body, and method for adjusting output of physical quantity sensor
US11105631B2 (en) Physical quantity sensor, inertia measurement device, vehicle positioning device, portable electronic apparatus, electronic apparatus, and vehicle
CN109839515B (en) Physical quantity sensor, electronic apparatus, and moving object
JP2019052999A (en) Angular velocity detection device, inertial measurement device, mobile body positioning device, portable electronic device, electronic device, and mobile body
JP7172177B2 (en) Physical quantity detection circuit, physical quantity detection device, electronic device and moving body
JP2019060734A (en) Control circuit, physical quantity detection device, inertial measurement device, mobile body positioning device, portable electronic device, electronic device, mobile body
JP2019039833A (en) Angular velocity detection circuit, angular velocity detection device, inertial measurement device, sensor module, moving body positioning device, portable electronic device, electronic device and moving body
JP2019039832A (en) Angular velocity detection circuit, angular velocity detection device, inertial measurement unit, sensor module, movable body measurement unit, portable electronic apparatus, electronic apparatus, and movable body
JP2019060733A (en) Drive circuit, angular velocity detection device, inertial measurement device, mobile object positioning device, portable electronic device, electronic device, mobile object
JP2019082440A (en) Physical quantity detection circuit, physical quantity detector, inertia measuring device, moving body positioning device, portable electronic apparatus, electronic apparatus, and moving body
JP2019052883A (en) Physical quantity sensor, mobile body positioning device, portable electronic apparatus, electronic apparatus, and mobile body
JP2019060690A (en) Physical quantity detection device, inertial measurement device, mobile object positioning device, portable electronic device, electronic device and mobile object
JP2019132689A (en) Physical quantity sensor, physical quantity sensor device, composite sensor device, inertia measuring device, moving body positioning device, portable electronic apparatus, electronic apparatus, and moving body
JP2019060735A (en) Detection circuit, physical quantity detection device, inertial measurement device, mobile body positioning device, portable electronic device, electronic device, mobile body