第４回電波航法研究会 静電ジャイロ −浮上・回転型MEMS慣性センサの開発と応用ー 〒144144-8551 東京都大田区南蒲田2 東京都大田区南蒲田2-1616-46 電話03 -3732) 電話033732-2111(代表 2111(代表) FAX03FAX03-37363736-0261 本社・技術センタービル 創立：明治29 年(1896年 創立：明治29年 (1896年)5月 )5月1日 設立：昭和23 年(1948年 設立：昭和23年 (1948年)12月 )12月21日 21日 資本金：7,217,597,300 円 資本金：7,217,597,300円 代表者：取締役社長 勝木 英明 従業員：約 1,300名 1,300名 ２００８．０２．２９ 海事センタービル 目 慣性センサの応用分野 次 車 載 大 １．ジャイロの開発動向 ２．静電浮上・回転型マルチ出力マイクロ慣性センサ （１）開発の背景 （２）構造及び制御方式 ナビ、車両制御ｅｔｃ 市 場 規 模 パーソナルナビ 携帯型センサー ３．マルチ出力慣性センサの応用例 船舶搭載 アンテナスタビ ４．デモンストレーション 鉄道車両制御 小 宇宙用・軍用 時 間 ジャイロ開発のトピックス １８５１ １８６１ Foucault Trouve 振り子による地球自転の検証 電気的回転によるジャイロスコープの製作 １８９０ １９０８ １９１３ Bryan Anschutz Sagnac ワイングラスの振動による回転検出 ジャイロコンパスの発明（回転式ジャイロ） サニャック効果の発明 １９１８ 東京計器製造所（現トキメック） １９２５ Michelson リング干渉計による地球自転の計測 １９５３ １９６０ １９６１ １９７６ １９９１ １９９６ Sperry社 Maiman Heer Vali Draper.Lab. トキメック 音叉型振動ジャイロ：GYROTORON発表 レーザの発明 リングレーザジャイロの提案 光ファイバジャイロの提案 Siマイクロジャイロの発表 浮上･回転型Siマイクロジャイロ提案 １９９９ トキメック ローター浮上･回転に成功。（ディスクロータ） ２０００ ２００４ トキメック トキメック ローター高速回転(10,000rpm)マルチ出力確認 小径リング型回転体プロタイプ完成。 ２００７ トキメック ジャイロ技術の変遷 機械式（回転式） 回転式ジャイロコンパス製造開始 浮上･回転型Ｓｉ−ＭＥＭＳジャイロ 光ジャイロ（ＲＬＧ、ＦＯＧ） ＭＥＭＳジャイロ サンプル出荷開始。 ジャイロの分類 角速度検出 角速度検出 機械式 機械式 回転型 回転型 １軸検出 １軸検出 ２軸検出 ２軸検出 振動型 振動型 ジャイロ性能と応用分野 レートジャイロ レート積分Ｇ 低精度 ＤＴＧ ＮＭＲＧ 中精度 車載センサ 高精度 超高精度 民間航空機 民間制御機器 ＥＳＧ ジャイロ コンパス 慣性航法装置 機械式ジャイロ振動型 振動ジャイロ 圧電、水晶、Ｓｉ レートジャイロ 光ジャイロ 光ジャイロ ＤＴＧ ｱｸﾃｨﾌﾞ型 ｱｸﾃｨﾌﾞ型 ＲＬＧ ﾊﾟｯｼﾌﾞ型 ﾊﾟｯｼﾌﾞ型 共振型 共振型 機械式ジャイロ回転型 ＴＤＧ 1軸レート積分ジャイロ ：ドライチューンドドライジャイロ ＮＭＲＧ ：核磁気共鳴ジャイロ ＥＳＧ ：静電支持ジャイロ ＲＬＧ ：リングレーザジャイロ Ｒ−ＦＯＧ：共振型ファイバジャイロ Ｉ−ＦＯＧ：干渉型ファイバジャイロ 光学式ジャイロ 光ファイバジャイロ ＥＳＧ リングレーザジャイロ (deg/h) Ｒ−ＦＯＧ 1000 干渉型 干渉型 Ｉ−ＦＯＧ 10 1 0.1 (deg/sec) 100 10 1 0.1 0.01 0.001 0.0001 分解能 地球自転角速度 慣性センサの動向 ジャイロ ジャイロ 特殊なセンサ 特殊なセンサ 軍 軍用 用 ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ 一般的センサ 一般的センサ 民生用 民生用 加速度計 加速度計 １軸加速度検出としてはほぼ完成 １軸加速度検出としてはほぼ完成 （サイズ、価格） （サイズ、価格） MEMS 技術の特徴 MEMS技術の特徴 Micro Micro Electro Electro Mechanical Mechanical System System ＭＥＭＳの定義 ・従来のものよりも小さい ・従来のものよりも小さい μ ｍオーダのサイズにとらわれない。 μｍオーダのサイズにとらわれない。 ・小型・高精度化、多軸出力の要求 ・小型・高精度化、多軸出力の要求 ・「姿勢」出力の要求（モーションセンサの要求） ・「姿勢」出力の要求（モーションセンサの要求） ＭＥＭＳ技術の進展 による小型化 従来加工技術とＭＥＭＳ技術の比較 ・エッチング（ウェット、ドライ） ２．接合 ・陽極接合、拡散接合 ３．冶工具 ・金型 従来加工：削り取る ・機械的要素を電気的手段で動かす ・機械的要素を電気的手段で動かす 短 所 ・小型化、大量生産が容易 ・低コストが容易 ・３次元構造体の製作が困難 ・初期設備投資が必要 エッチング結果例 ハイアスペクトレシオエッチング １．切削、穴あけ ・溶接、接着 ウェハーはＳｉに限定しない。 特 長 加速度計⇒サーボ型の採用による高精度化 加速度計⇒サーボ型の採用による高精度化 ジャイロ ジャイロ ⇒振動型以外の採用 ⇒振動型以外の採用 ・旋盤、ボール盤 ・ウェハー上に一括して製作する ・フォトマスク ＭＥＭＳ技術：付加する ドライエッチング装置 目 次 １．ジャイロの開発動向 ２．静電浮上・回転型マルチ出力マイクロ慣性センサ （１）開発の背景 （２）構造及び制御方式 ３．マルチ出力慣性センサの応用例 ４．デモンストレーション ジャイロ性能と応用分野 開発の背景 開発の背景 車載センサ １９６０年代に米で開発 ・現在最も高精度 ・現在最も高精度 ・大型、高電圧 ・耐衝撃性小 ・球型ロータ ＭＥＭＳ技術 中精度 低精度 球型静電浮上ジャイロ マイクロ静電浮上・回転型 マイクロ静電浮上・回転型 マルチ出力慣性センサ マルチ出力慣性センサ ・マルチ出力；３軸加速度＋２軸角速度 ・マルチ出力；３軸加速度＋２軸角速度 ・小型、軽量、低電圧 ・小型、軽量、低電圧 ・高精度（機械的摩擦なし） ・高精度（機械的摩擦なし） ・安価 ・安価 高精度 超高精度 民間航空機 民間制御機器 ＭＥＭＳ振動型ジャイロ ジャイロ コンパス 慣性航法装置 機械式ジャイロ振動型 圧電、水晶、Ｓｉ レートジャイロ 機械式ジャイロ回転型 ＴＤＧ 1軸レート積分ジャイロ ＭＥＭＳ回転型ジャイロ のターゲット 光学式ジャイロ ・量産、安価 ・小型、平面的 1000 10 1 0.1 (deg/sec) 光ファイバジャイロ 100 10 0.01 ＥＳＧ リングレーザジャイロ 1 0.1 (deg/h) 分解能 0.01 0.001 トキメックにおけるマイクロジャイロ開発 １９９３ 動作原理 ＭＥＭＳ慣性センサの基礎研究に着手 １９９５ 東北大学との共同研究に着手。（研究員派遣） １９９６ 浮上・回転型Ｓｉマイクロジャイロの原理を外部発表 １９９７∼９８ 東北大学での共同研究、社内での制御技術の研究。 １９９９．０５ 浮上･回転型Si マイクロジャイロの浮上回転、 浮上･回転型Siマイクロジャイロの浮上回転、 及び３軸加速度検出に成功を国際会議で発表 ２０００．０６ ミレニアムプロジェクトに採択。（文科省） ２０００．１１ 高速回転（10,000 ｒｐｍ）、マルチパラメータ（３軸加速 高速回転（10,000ｒｐｍ）、マルチパラメータ（３軸加速 度，２軸角速度）同時検出に成功。 ２００１．０９ ＮＥＤＯ 実用化補助事業に採択。（経済産業省） ２００１．１１ リングロータ型により、マルチパラメータ検出に成功。 ２００２．０６ プロトタイプ完成（４ｍｍ直径ロータ）。 ２００４．１０ ＭＥＳＡＧ−１ プロトタイプ（1.5ｍｍロータ）完成。 ２００５．０９ 応用物理学会論文賞受賞 ２００７．０３ ＭＥＳＡＧ−１００サンプル出荷開始 ケース座標系 空間座標系 z z' 角運動量 H = Iω ローター 回転速度 ω O x x' 動作原理 y 動作原理 ケース座標系 空間座標系 z z' z' z 入力角速度 θ& プレセッションθ& プレセッショントルク T T = Iωθ& m = r 2ωθ& 2 O x x' y O x x' y 初期モデル概略構造 静電浮上型マイクロ慣性センサ初期モデル z（スピン軸） （ディスクロータ） 共通電極 10ｍｍ 10ｍｍ 回転電極 制御電極 ロータ 特長 特長 フレーム（Si) フレーム（Si) 浮上・回転型の採用 浮上・回転型の採用 高精度化、集積化の実現 高精度化、集積化の実現 x φ θ y 2.2ｍｍ ｍｍ 2.2 上部電極 パイレックスガラス 駆動電極 フィードスルー 共通電極 ロータ(Si) ロータ(Si) 制御電極 下部電極 センサ構造概略 ディスクロータからリングロータへ 回転電極 （ステ−ター） 制御電極 （ラジアル方向） z（スピン軸） 共通電極 ローター z（スピン軸） 上部電極 リングロータ 回転電極 制御電極 x y 回転電極 （ロータ） 平板ロータ x φ θ 下部電極 y ロータ 電極パッド 高電圧 低電圧 制御電極 （スラスト方向） 共通電極 （変位信号取り出し） デバイス より小さく、より低価格に チップ寸法 4.3 mm ×4.3 mm ×1.0 mm ロータ寸法; Diameter1.5 mm Width 150 µm Thickness 50 µm 容量ギャップ; Radial gap 2.2 µm Axial gap 3 µm センサチップ センサ構造概略 ロータ Si パターン ガラスパターン センサデバイス ラジアルギャップ 2.2 µm 制御電極 制御電極 ロータ Si パターン センサチップ ガラスパターン Packaging size 14mm×14mm×3mm ＭＥＳＡＧ−１００制御方式概略 浮上制御原理 浮上制御原理 変位の検出 変位の検出 ＋ｖｘ ＋Ｖ１ ０ −Ｖ１ Ｃ１ Ｖ１＝Ｖ０＋Ｖｘ ＤＸ 変位検出用 ASIC ∼ ＦＰＧＡ 同期検波 ＡＤ変換 １４ｂｉｔ 直流電圧印加による 直流電圧印加による 静電力発生 静電力発生 Ｉ−Ｖ回路 演算周期：１ＭＨｚ ４ＭＨｚ 静電力フィードバック 静電力フィードバック 真空パッケージ 制御用ＰＩＤ演算 ｶｯﾌﾟﾘﾝｸﾞｷｬﾊﾟｼﾀ ｶｯﾌﾟﾘﾝｸﾞｷｬﾊﾟｼﾀ フィルタリング処理 Ｃ２ ０ −ｖｘ ０ ０ 加速度入力による 加速度入力による Ｓｉ Ｓｉ 回転体変位 回転体変位 ＭＥＳＡＧチップ SiSi ロータを零位置に ロータを零位置に 保持 保持 CPU Ｖ２＝Ｖ０ーＶｘ ＋Ｖ２ 出力処理 −Ｖ２ ドライブ用 ASIC アナログ部 電極−ロータ間 電極−ロータ間 静電容量変化を検出 静電容量変化を検出 ＤＡ変換 ＲＳ２３２Ｃ出力 １４ｂｉｔ 更新レート：２．２ｍｓ デジタル部 ±１５Ｖ ＭＥＳＡＧ−１００入出力特性例 ＭＥＳＡＧ−１００入出力特性例((加速度） 加速度） ステ−ター 回転制御原理 回転制御原理 1.5 A B C Output(G) 1 ローター ステ−ター X Acc Y Acc Z Acc 0.5 0 -0.5 -1 -1.5 ローター -180 -135 -90 -45 0 Tilt Angle（deg) 45 90 135 180 ＭＥＳＡＧ−１００入出力特性例 ＭＥＳＡＧ−１００入出力特性例((加速度） 加速度） ＭＥＳＡＧ−１００ ＭＥＳＡＧ−１００ 加速度計傾斜試験 加速度計傾斜試験 1.5 Output Filter 1Hz 4 0.5 Output (mG) Output (G) 1 0 -0.5 -1 -1.5 -1.5 2 0 -2 -4 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 0 10 Input acceleration (G) 直線性 20 30 T i m e (s e c) <0.1 % (± (±1G) 1G) 入力;1mG 入力;1mG Step (傾斜角 0.06deg) ＭＥＳＡＧ−１００入出力特性例 ＭＥＳＡＧ−１００入出力特性例((レート） レート） ＭＥＳＡＧ ＭＥＳＡＧ--１００ １００ レート検出例 レート検出例 200 Output Filter 20Hz 100 50 0 -50 -100 -150 -200 -200 -150 -100 -50 0 50 100 -150 Input Angular rate (deg/s) 直線性 <0.05% (± 150deg/s) -200 Output (deg/s) Output (deg/s) 150 0.20 0.10 0.00 -0.10 -0.20 0 20 40 60 Time (se c) 入力;0.1deg/s 入力;0.1deg/s step 目 ウェアラブル使用例 次 屋内歩行＆階段昇降 屋内歩行＆階段昇降 ヨーレート 120 １．ジャイロの開発動向 100 ２．静電浮上・回転型マルチ出力マイクロ慣性センサ 直線歩行 停止 昇り階段段 直線歩行 下り階段 80 60 （１）開発の背景 40 ｄｅｇ／ｓ （２）構造及び制御方式 ３．マルチ出力慣性センサの応用例 20 0 -20 -40 ４．デモンストレーション -60 -80 -100 6 7 8 9 10 11 12 13 14 時間(分） ウェアラブル使用例 ウェアラブル使用例 屋内歩行＆階段昇降 屋内歩行＆階段昇降 屋内歩行＆階段昇降 屋内歩行＆階段昇降 ヨー角(積分値:歩行開始時基準） ヨーレート 直線歩行 1200 50 40 1000 30 800 20 10 ｄｅｇ／ｓ 角度 600 400 200 0 -10 -20 0 直線歩行 停止 昇り階段 直線歩行 下り階段 -30 -200 -40 -50 -400 6 7 8 9 10 時間(分） 11 12 13 14 7.5 7.55 7.6 7.65 7.7 7.75 時間(分） 7.8 7.85 7.9 7.95 8 ウェアラブル使用例 ウェアラブル使用例 屋内歩行＆階段昇降 屋内歩行＆階段昇降 屋内歩行＆階段昇降 屋内歩行＆階段昇降 上下加速度（直線歩行時） ヨー角(積分値）直線歩行 2 0 1.8 -1 1.6 -2 1.4 出力（Ｇ） -3 角度 -4 -5 -6 1.2 1 0.8 0.6 -7 0.4 -8 0.2 -9 0 7.5 -10 7.5 7.55 7.6 7.65 7.7 7.75 7.8 7.85 7.9 7.95 7.55 7.6 7.65 7.7 7.75 7.8 7.85 7.9 7.95 8 時間(分） 8 時間(分） 鉄道車両動揺計測例 鉄道車両動揺計測例 ヨーレート（目黒A） ヨー角（積分）（目黒A） 5 110 100 右旋回 3 90 ｄｅｇ (右旋回＋、左旋回−） ｄｅｇ／ｓ (右旋回＋、左旋回−） 4 2 1 0 -1 -2 -3 右旋回 70 60 50 ６８ｄｅｇ 40 30 20 10 左旋回 -4 80 0 -5 0 20 40 60 80 100 時間（ｓｅｃ） 120 140 160 180 -10 0 20 40 60 80 100 時間（ｓｅｃ） 120 140 160 180 鉄道車両動揺計測例 鉄道車両動揺計測例 ロールレート（目黒A） 上下加速度（目黒A） 2.0 下加速 -0.96 右下がり -0.97 1.0 Ｇ （上加速−、下加速＋） ｄｅｇ／ｓ （右下がり旋回＋、右上がり旋回−） -0.95 1.5 -0.98 0.5 -0.99 0.0 -0.5 -1 -1.01 -1.02 -1.0 右上がり -1.03 -1.5 上加速 -1.04 -2.0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 -1.05 0 時間（ｓｅｃ） 20 40 60 80 100 120 140 160 180 時間（ｓｅｃ） 鉄道車両動揺計測例 鉄道車両動揺計測例 左右加速度（目黒A） 前後加速度（目黒A） 0.15 0.06 加速 0.1 左加速 Ｇ (加速＋、減速−） Ｇ （左加速＋、右加速−） 0.04 0.02 0 0.05 0 -0.05 カント1.１5ｄｅｇ 減速 -0.02 -0.1 右加速 -0.15 -0.04 0 20 40 60 80 100 時間（ｓｅｃ） 120 140 160 180 0 20 40 60 80 100 時間（ｓｅｃ） 120 140 160 180 鉄道車両動揺計測例 まとめ 東京メトロ東西線営業車両 白金台→目黒 姿勢 8 4 20 ピッチ角 ロール角 2 -20 0 -40 -2 -60 -4 -80 -6 -100 走行中 -8 0 20 40 60 80 100 時間（ｓ） 120 140 低コスト化・精度向上が進んでおり、今後も新たな用途に向けて、 0 160 -120 180 ヨー角（ｄｅｇ） 6 ロール、ピッチ角（ｄｅｇ） ・マイクロ慣性センサは自動車用をドライビングフォースとして、 40 ヨー角 高機能化、高精度化、信頼性の向上等が図られる。 ・ジャイロに関しては、振動型が主流であるが、高精度化の要求によ ・ジャイロに関しては、振動型が主流であるが、高精度化の要求によ り異なった形式のジャイロが開発されつつある。 ・今後はジャイロ、加速度計を集積したデバイスが登場すると考えら れ、真の意味でマイクロ慣性センサシステムの応用が加速されると 予想される。 第４回電波航法研究会資料 静電ジャイロ －浮上・回転型ＭＥＭＳ慣性センサの開発と応用－ （株）トキメック研究開発センタ ＭＥＳＡＧ事業推進部 中村 茂 １．はじめに [2] [3] ジャイロセンサは１５０年以上の歴史を持ち、機 械式をはじめ光式まで各種原理に基づく方式・構造 のものが提案・実用化されている。それら多数の方 式のジャイロはその性能により各分野で使い分け られている。（表１） ２．回転型慣性センサの動作原理 浮上回転型慣性センサの原理、特に角速度（レー ト）検出の原理は船舶用ジャイロコンパス等で広く 使われてきた「機械式回転型ジャイロ」と同一であ る。（図１） 図－１ 表－１ 各種ジャイロと応用分野 各種ジャイロセンサの内、機械式では静電支持ジ ャイロ（ＥＳＧ）が最も高精度である。精度が低く ても良い用途には主として「振動ジャイロ」が使わ れている。ＭＥＭＳ技術を用いた「マイクロジャイ ロ」はほぼ全てがこの「振動ジャイロ」に分類され る形式である。[1] トキメックで開発したセンサは角速度検出の原 理として、ジャイロセンサとしては最も高精度な 「静電支持ジャイロ：ＥＳＧ」と同一の方式を採用 している。 Ｓｉ製のリング型回転体（直径1.5ｍｍ）を静電 力で浮上させ、非接触で高速回転(74,000ｒｐｍ以 上)させることにより２つの軸回りの角速度を検出 し、同時にロータを支持する力から３方向の加速度 をも検出可能な「マルチ出力慣性センサ」である。 回転型ジャイロセンサの原理 高速回転している回転体の回転軸と直交する軸 回りに角速度が入力されると、回転体とケースの間 に傾斜変位が生じる。フィードバック制御により、 回転体を常にケースのゼロ位置に保持するようト ルク（プレセッショントルク）がフィードバックさ れる。このトルクは以下のように、入力角速度に比 例することからフィードバックトルクを計測する ことにより角速度検出が可能になる。 回転体の慣性能率をI, 回転速度をω,入力角速 とすると、プレセッショントルクT、は次 度を 式であらわされる。 T I （１） 本形式のセンサは（１）式からわかるように、回 転体の慣性能率を大きく、回転速度を大きくするこ とで性能向上が可能であり、マイクロジャイロセン サの場合は「回転速度を大きく」することで対処し ている。図１のように回転軸（ｚ軸）に直交する軸 は２軸（ｘ、ｙ軸）あることから、本センサは２軸 角速度センサと動作することが可能になる。又、回 転体を常にケースのゼロ位置に保持するよう制御 していることから、３軸加速度計としても動作し、 １台で２軸（ｘ、ｙ軸）回りの角速度と３方向（ｘ， ｙ，ｚ方向）の加速度、合計５つのパラメータを同 時に計測することが可能になる。 ３．センサの構造 図２にセンサの構造を示す。 写真２ センサパッケージ ４．センサの製作方法 本センサは以下のようにＭＥＭＳ技術の標準的な プロセスで製作される。 図－２ 静電浮上回転型慣性センサの構造 本センサはガラス／シリコン／ガラスの３層構 造で構成されている。リング型回転体の周りに制御 用電極が配置され、回転体との間で変位検出及び静 電駆動のためのコンデンサを形成している。 ラジアル方向制御の電極は回転体と同一のシリ コンウェハーで構成されており、スラスト方向制御 及び回転駆動用電極は上下のガラス基板上にパタ ーニングされている。 リング型回転体は外径1.5ｍｍ、厚さ50μｍであ る。上下のガラス基板上の電極と回転体とのギャッ プは約3μｍ、ラジアル方向制御用電極と回転体と の間は約2.5μｍのギャップになっている。 写真１が実際のセンサチップ、写真２がパッケー ジに入れた例である。 直径1.5ｍｍのリング型回転体を内蔵するセンサチ ップは4.3ｍｍ□、厚さ1ｍｍである。 (１）パイレックスガラス上にスラスト方向のギャ プを構成する部分をウェットエッチングで形 成し、メタル電極をパターニングする。 （２）ＳＯＩウェハーと（１）のガラスウェハーを 陽極接合する。（一回目） （３）ＳＯＩウェハーの支持層を除去する。 （４）ＤｅｅｐＲＩＥにより、ロータ、ラジアル方 向制御用電極、回転駆動用電極等の部分を形 成する。 写真１ センサチップ 図 － ５ は 低 加 速 度 入 力 （ 1mG ス テ ッ プ ＠ 0.06deg）時の出力であり、0.5 mG 以下の分解能を 持っていることがわかる。 O u tp ut (m G ) (５）ガラス／シリコンの２層構造に（１）で製作 したガラスと同様のガラスを陽極接合し、３層 構造のウェハーを形成する。 4 2 0 -2 -4 （６）デバイスを切断・分離する。 0 10 20 30 T i m e (se c) 図－５ 以上のように、単純なプロセスで製作可能であり、 低コストセンサの製作を実現できる ５．性能 ５．１ 加速度計性能 本センサクラスの加速度計はセンサを傾斜させ 重力加速度の入力を変化させて行うのが一般的で ある。 図－３にＹ軸周りにセンサを回転させた（Ｘ、Ｚ軸 に±1G を入力）結果を示す。多軸出力加速度計と して動作していることがわかる。図－４はＸ軸方向 の加速度入力と出力の関係を示したものであり、± １Ｇの範囲で良好な直線性を示していることがわ かる。 低加速度入力時 ５－２ ジャイロ性能 ジャイロセンサとしての性能評価はターンテー ブルを使用して行う。図－６は±１５０deg/ｓでの 入出力特性、図－７は±0.1deg/ｓ入力での出力特性 である。良好な分解能と直線性を示している。 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 -200 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 INPUT RATE (deg/s) 1 .5 z - a x is O u tp u t ( G ) 1 図－６ 角速度入出力特性 0 .5 0 y - a x is -0 . 5 -1 0.20 x - a x is -1 . 5 0.10 -1 8 0 -1 3 5 -9 0 -4 5 0 45 T il t a n g l e ( d e g ) 図－３ 90 135 180 0.00 -0.10 傾斜試験結果 -0.20 1 0 10 20 Output for x-axis (G) 0.8 0.6 30 Time (sec) 40 50 0.4 0.2 0 -0.2 図－７ -0.4 -0.6 -0.8 -1 -1 -0.5 0 0.5 Input acceleration (G) 図－４ 入出力特性 1 低角速度入力時 60 ６．まとめ 表２に概略性能の一覧を示す。２軸角速度・３軸 加速度のマルチ出力を可能にするのみならず、各パ ラメータに関してもＭＥＭＳ技術を用いて製作さ れた慣性センサとして最高レベルの性能である。 表２センサ性能概略 項 目 回転体寸法 ギャップ 回転数 計測範囲 感度 直線性 雑音 角速度 加速度 角速度 加速度 角速度 加速度 角速度 加速度 1 . 5 m m 5 0 µ m ( H ) 1 5 0 µ m ( w ) 2.5µm (ラ ジ ア ル ) 3.0µm (ス ラ ス ト ) 74,000 (rpm) ±150 deg/ｓ ±49ｍ /ｓ ２ 0.01deg/s LSB 1.96×10－ ３ ｍ /ｓ ２ LSB 0.05%（ ±150 deg/ｓ ） 0.1%（ ±1Ｇ ） 0.002 deg/ｓ /√ Hz 30µG/√ Hz 参考文献 1）N.Yazdi, F.Ayadi and K.Najafi,"Micromachined Inertial Sensors" Proc.IEEE,Vol 86, No 8. 1998 2）K.Fukatu,T.Murakoshi,and M.Esashi "Electrostatically Levitated Micro Motor for Inertial Measurement System" Tech.Dig.10th Int.Conf.Solid-State Sensor and Actuators(Transducers99) Sendai 1999 pp1558 3)T.Murakoshi,K.Fukatu,S.Nakamura, and M.Esashi "Electrostatically Levitated Rotational Ring-Shaped Gyro/Accelerometer for Inertial Measurement System" Sympojium Gyro Technology 2002 Stuttgart, Germany
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