JP2000097966A - 加速度センサ及び加速度センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】１つの加速度センサで2 軸方向の加速度を検出
できる、両軸を含む平面において働く角加速度を検出す
ることができる加速度センサを提供する。 【構成】 加速度センサ１はシリコン基板２からなる基
部３が形成され、基部とマス部５とは、互いに直交する
一対のＸ，Ｙ軸を含む平面に沿うように、かつ両軸に対
して４５度をなす一対の傾斜軸Ｌ１，Ｌ２に沿ってそれ
ぞれ一対の梁部４にて連結されている。マス部５と基部
３間の間隙６内において、マス部５がＸ軸及びＹ軸を含
む平面内で移動自在に配置されている。マス部５には複
数の開口区画部７が突設され、互いに隣接する梁部４の
間に形成した被検出開口８を区画する。各被検出開口８
に対応して、ＬＥＤを配置するとともに、ＬＥＤの発光
した光量を被検出開口８を介してフォトトランジスタに
て検出するようにして、被検出開口８の開口面積の変化
を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコンマイクロマシ
ニング技術を用いて製造される、加速度センサ及び加速
度センサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車におけるＡＢＳ（アンチロ
ックブレーキシステム）、エアバッグシステム、サスペ
ンションコントロールシステム等に利用される加速度セ
ンサとして、例えば図８及び図９に示されるバルク型の
歪みゲージ式加速度センサ４０が知られている。

【０００３】このタイプの加速度センサ４０は、直方体
状をした面方位（１００）のシリコン単結晶基板４１の
バルクを、その表面及び裏面の双方から選択的にエッチ
ング（結晶異方性エッチング）することによって製造さ
れる。エッチングによって形成されたカンチレバー構造
部４２は、片持ち梁４３とマス部４４とによって構成さ
れている。マス部４４は、おもりの役割を果たすもので
あり、前記片持ち梁４３の先端に配置されている。片持
ち梁４３の上面には、複数の歪みゲージ４５が形成され
ている。従って、この加速度センサ４０に加速度が印加
すると、マス部４４が所定の方向に変位し、片持ち梁４
３に湾曲が生じる。このとき、片持ち梁４３の上面に形
成された歪みゲージ４５に歪みが生じる結果、いわゆる
シリコンのピエゾ抵抗効果によって、歪みゲージ４５の
抵抗値が増加または減少する。そして、この抵抗値の変
化を検出することによって、加速度が検知される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の加速
度センサ４０の場合、上記マス部４４が図中左右方向で
ある1 軸方向の加速度しか検出することができない。

【０００５】例えば、上記エアバッグシステムに採用さ
れる加速度センサは車両の前後方向と、横方向との2 軸
方向を検出する必要がある。そのため、上記加速度セン
サ４０は少なくとも2 組用意する必要がある。このた
め、コスト高となる問題があった。

【０００６】本発明は上記の課題を解消するためになさ
れたものであり、その第１の目的は、１つの加速度セン
サで2 軸方向の加速度を検出できる加速度センサ及び加
速度センサ装置を提供することにある。又、第２の目的
は、１つの加速度センサで2軸方向の加速度を検出でき
るとともに、さらに、両軸を含む平面において働く角加
速度をも検出することができる加速度センサ及び加速度
センサ装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、シリコン基板からなる
基部と、前記基部に対して一端が一体に連結され、互い
に直交するＸ，Ｙ軸を含む平面に沿うように、かつ前記
両軸に対して所定角度をなす一対の傾斜軸に沿ってそれ
ぞれ一対配置された梁部と、前記各傾斜軸上に配置され
た梁部の他端に対して一体に連結され、基部との間に形
成された間隙内を、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向に移動自在
に配置されたマス部と、前記マス部から突設され、互い
に隣接する梁部の間に形成される被検出開口を区画する
複数の開口区画部と、前記開口区画部にて区画された各
被検出開口に対応して配置され、その開口面積の変化を
検出する開口面積変化検出手段とを備えた加速度センサ
を要旨としている。 請求項２の発明は、請求項１にお
いて、前記マス部は、さらに、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面
内において回転自在に配置された加速度センサを要旨と
している。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
において、前記開口面積変化検出手段は、基部の表裏面
にそれぞれ配置された発光素子と、同発光素子が発光し
た光を前記被検出開口を介して受光する受光素子とを含
む加速度センサを要旨としている。

【０００９】請求項４の発明は、前記請求項１乃至請求
項３の加速度センサを備え、前記開口面積変化検出手段
からの検出信号に基づいてその変化量を検知し、Ｘ，Ｙ
軸方向の加速度又は同軸を含む平面の回転方向における
角加速度を算出する算出手段を備えた加速度センサ装置
を要旨としている。

【００１０】（作用）請求項１に記載の発明によると、
例えば加速度センサにＸ軸方向に加速度が加わると、反
Ｘ軸方向に沿って相対的にマス部が移動するとともに、
開口区画部も同方向に移動する。開口区画部の移動によ
り、開口区画部にて区画されている被検出開口におい
て、反Ｘ軸方向側の被検出開口は狭まり、Ｘ軸方向の被
検出開口は拡がる。開口面積変化検出手段はその開口面
積の変化を検出する。

【００１１】又、Ｙ軸方向に加速度が加わると、反Ｙ軸
方向に沿ってマス部が移動するとともに、開口区画部も
同方向に移動する。開口区画部の移動により、開口区画
部にて区画されている被検出開口において、反Ｙ軸方向
側の被検出開口は狭まり、Ｙ軸方向の被検出開口は拡が
る。開口面積変化検出手段はその開口面積の変化を検出
する。

【００１２】請求項２の発明によれば、加速度センサに
Ｘ軸及びＹ軸を含む平面内において角加速度が加わる
と、マス部は角加速度が作用する反対方向に相対回転す
る。すると、開口区画部もマス部の回転に伴って同方向
に回転移動する。開口区画部の移動により、開口区画部
にて区画されている被検出開口において、角加速度が作
用する回転方向とは反対側の被検出開口は狭まり、角加
速度が作用する回転方向の被検出開口は拡がる。開口面
積変化検出手段はその開口面積の変化を検出する。

【００１３】請求項３の発明によれば、発光素子が発光
した光は、被検出開口を介して受光素子が受光する。こ
のとき、被検出開口の開口面積が狭まれば、受光素子が
受光する光量が減少し、被検出開口の開口面積が拡がれ
ば、受光素子が受光する光量が増加する。受光素子は受
光した光量に応じた信号を出力する。

【００１４】請求項４の発明によれば、算出手段は開口
面積変化検出手段からの検出信号に基づいてその開口面
積の変化量を検知し、Ｘ，Ｙ軸方向の加速度又は同軸を
含む平面の回転方向における角加速度を算出する。

【００１５】

【実施の形態】以下、本発明を具体化した加速度センサ
及び加速度センサ装置２０を具体化した一実施例を図１
〜図７を参照して詳細に説明する。

【００１６】図１乃至図３には、本実施形態の加速度セ
ンサ１の構成が概略的に示されている。面方位（１１
０）のｐ型シリコン単結晶基板（以下、単にシリコン基
板と呼ぶ。）２の表面側中央部には、所定のマスクパタ
ーンを使用して梁部４、マス部５、開口区画部７とがそ
の表面及び裏面の双方から選択的にエッチング（結晶異
方性エッチング）することによって形成されている。す
なわち、この加速度センサ１の上記各部はマイクロマシ
ニング技術によって形成されている。そして、梁部４、
マス部５、開口区画部７を包囲するように基部３が形成
されている。

【００１７】一対の梁部４はＸ軸に対して時計回り方向
に４５゜をなす傾斜軸Ｌ１に沿って配置され、一端が基
部３に対して一体に連結されるとともに、基部３及びマ
ス部５よりも薄肉状に形成されている。又、一対の梁部
４はＹ軸に対して時計回り方向に４５゜をなす傾斜軸Ｌ
２に沿って配置され、一端が基部３に対して一体に連結
されている。

【００１８】前記各梁部４の他端はマス部５に対して一
体に連結されている。マス部５の周囲には、Ｘ軸及びＹ
軸方向に向かって同一形状をなす４個の開口区画部７が
それぞれ突設されている。開口区画部７は互いに隣接す
る梁部４間に配置されている。隣接する梁部４と、開口
区画部７と基部３とにて囲まれる空間にて４個の間隙６
が形成され、同間隙６において基部４側の区画面は１／
４半円弧状に湾曲形成されている。そして、前記各間隙
６は開口区画部７により、半分割されて一対の被検出開
口８が形成されている。以下、図１に示すように各被検
出開口８を区別するためにＸ軸側からＡ乃至Ｈの符号を
付し、被検出開口８をこの符号を付して説明することが
ある。

【００１９】前記被検出開口Ａ乃至Ｈは、それぞれマス
部５及び開口区画部７が非作動時に、それぞれ同一開口
面積を有するように設けられている。なお、図１に示す
ように、開口区画部７の先端と基部３の内周面とは所定
のクリアランスが形成されており、同クリアランスにお
いて、互いに隣接する被検出開口ＡとＢ、ＣとＤ、Ｅと
Ｆ、ＧとＨは開口区画部７の中心軸線（開口区画部７の
非作動時においては、すなわちＸ軸及びＹ軸に一致す
る）にて区分される。

【００２０】前記マス部５は間隙６及び梁部４が許容す
る範囲において、Ｘ軸方向、反Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、反
Ｙ軸方向に移動自在、及びＸ軸、Ｙ軸を含む平面に沿っ
て時計回り方向及び反時計回り方向に回転自在とされて
いる。又、梁部４は、前記マス部５が上記のように移動
可能に、又、加速度又は角加速度の印加が解除された際
には、その剛性により、元の直線状に復帰できるように
その厚み、幅が設定されている。

【００２１】そして、マス部５の移動にともなう開口区
画部７により、前記被検出開口Ａ乃至Ｈは、その開口面
積が減少あるいは、増加する。前記被検出開口Ａ乃至Ｈ
の上方には発光素子としてのＬＥＤ１０がそれぞれ図示
しない支持部材を介して支持されている。なお、図３に
おいて、上方とは、基部３の表側を指す。又、被検出開
口Ａ乃至Ｈの下方には受光素子としてのフォトトランジ
スタ１１が図示しない支持部材を介して配置され、ＬＥ
Ｄ１０と対向している。そして、互いに対応して配置さ
れたＬＥＤ１０とフォトトランジスタ１１とにより、開
口面積変化検出手段が構成されている。 各ＬＥＤ１０
が発光した光は、各被検出開口Ａ乃至Ｈを介してフォト
トランジスタ１１にて受光される。前記マス部５及び開
口区画部７が非作動時においては、互いに同一開口面積
とされているため、各フォトトランジスタ１１の受光光
量は同じとされ、その受光光量に基づいてフォトトラン
ジスタ１１が出力する電流は同一レベルの電流が出力さ
れる。

【００２２】上記のように構成された加速度センサ１は
図４に示す加速度センサ装置２０に応用される。図４に
示すように加速度センサ１の各ＬＥＤ１０は駆動回路１
２に接続されている。算出手段としての中央演算処理装
置（ＣＰＵ）１５は前記駆動回路１２にドライブ信号
（駆動信号）を出力する。すなわち、ＣＰＵ１５は、マ
ス部５が作動していない図１の状態で、駆動回路１２に
より、各ＬＥＤ１０を、フォトトランジスタ１１の配置
した位置において互いに同一の照度となるように発光駆
動する。

【００２３】又、各フォトトランジスタ１１は、ＣＰＵ
１５に接続されている。そして、対向するＬＥＤ１０が
発光した光を受光し、そのときの受光光量に比例した電
流をＣＰＵ１５に出力する。ＣＰＵ１５は図示しない電
流電圧変換回路を備え、フォトトランジスタ１１から入
力した電流信号を電圧信号に変換した上で、図示しない
演算部に入力する。なお、ＣＰＵ１５は、前記図示しな
い演算部以外に、作業用メモリ（ＲＡＭ）、及び加速度
及び角加速度を算出する演算プログラム及び後記するマ
ップを格納しているＲＯＭを備えている。

【００２４】演算部では、各ＬＥＤ１０からの入力信号
を元にした電圧信号の変化を算出し、その変化量に基づ
いて加速度及び角加速度を演算する。さて、上記のよう
に構成された加速度センサ１及び加速度センサ装置２０
の作用を説明する。

【００２５】ＣＰＵ１５は、マス部５が作動していない
図１の状態で、駆動回路１２により、各ＬＥＤ１０を、
フォトトランジスタ１１の配置した位置において互いに
同一の照度となるように発光駆動しているものとする。
加速度センサ１に加速度及び角加速度が加わっていない
状態では、マス部５及び開口区画部７は移動（変位）し
ていないため、被検出開口Ａ乃至Ｈの開口面積互いに同
面積であり、そのため、受光素子である各フォトトラン
ジスタ１１には、互いに同じ光量を受光する。その結
果、フォトトランジスタ１１から出力される電流は互い
に同レベルの電流値となり、ＣＰＵ１５は、図示しない
電流電圧変換回路にて変換された電圧信号のレベルを基
準値として、前記ＲＡＭに記憶する。

【００２６】次に、例えば図５（ａ）に示すように、加
速度センサ１にＸ軸−方向の加速度が加わると、マス部
５が相対的にＸ軸＋方向に移動する。その移動量（変位
量）は加わった加速度に比例する。このとき、図５
（ａ）に示すように、被検出開口Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｈはその
開口面積が減少し、一方、被検出開口Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは
開口面積が増大する。このとき、開口面積の増減があっ
た各被検出開口に対応した各フォトトランジスタ１１
は、その開口面積の増減に応じた電流信号を出力し、Ｃ
ＰＵ１５では、入力した電流信号を電流電圧変換回路に
て変換した後の電圧信号（電圧値）と、基準値とを比較
して加速度が加わった方向（加速方向）及び加速度を算
出する。

【００２７】図７は、ＣＰＵ１５の演算部が加速度セン
サ１に対して加速度の加わった方向（加速方向）を判定
するためのマップである。なお、同図の受光素子欄のＡ
乃至Ｈは、被検出開口Ａ乃至Ｈに対応して配置されたフ
ォトトランジスタ１１を意味している。同マップにおい
て、「＋」は電圧値が基準値よりも大のとき、「−」は
電圧値が基準値よりも小のときを表している。

【００２８】ＣＰＵ１５は、被検出開口Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｈ
に対応したフォトトランジスタ１１の出力（電流値）を
元に変換された電圧値の増減を前記ＲＡＭに記憶した基
準値と比較して判定する。

【００２９】そして、例えばＸ軸−方向に加速度が加わ
った場合、被検出開口Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｈはその開口面積が
減少し、被検出開口Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは開口面積が増大す
ることから、図７に示すように被検出開口Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｈに対応したフォトトランジスタ１１は基準値よりも
「−」となり、被検出開口Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇに対応したフ
ォトトランジスタ１１は基準値よりも「＋」となる。こ
のことから、ＣＰＵ１５はマップに基づいて加速度がＸ
軸−方向に加わったことを判定する。

【００３０】又、ＣＰＵ１５は、そのときの各フォトト
ランジスタ１１に対応した電圧値と基準値との差を絶対
値でそれぞれ演算し、そのうちの最も大きい値を加速度
として算出する。

【００３１】又、例えば図５（ｂ）に示すように、加速
度センサ１にＸ軸＋方向の加速度が加わると、マス部５
が相対的にＸ軸−方向に移動する。その移動量（変位
量）は加わった加速度に比例する。このとき、図５
（ｂ）に示すように、被検出開口Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇはその
開口面積が減少し、一方、被検出開口Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｈは
開口面積が増大する。このとき、開口面積の増減があっ
た各被検出開口に対応した各フォトトランジスタ１１
は、その開口面積の増減に応じた電流信号を出力し、Ｃ
ＰＵ１５では、入力した電流信号を電流電圧変換回路に
て変換した後の電圧信号（電圧値）と、基準値とを比較
する。そして、加速度がＸ軸−方向に加わった場合と同
様にＣＰＵ１５は、図７に示すマップを参照して、加速
度が加わった方向（加速方向）を算出するとともに、加
速度を算出する。

【００３２】又、Ｙ軸＋方向、Ｙ軸−方向、右斜め＋方
向（図５（ａ）において、Ｘ軸＋方向とＹ軸＋方向との
中間である４５度の方向）、左斜め＋方向（図５（ａ）
において、Ｘ軸＋方向とＹ軸−方向との中間である４５
度の方向）、右斜め−方向（図５（ａ）において、Ｘ軸
−方向とＹ軸＋方向との中間である４５度の方向）、左
斜め−方向（図５（ａ）において、Ｘ軸−方向とＹ軸−
方向との中間である４５度の方向）に加速度が加わった
場合においても、同様にマップを参照して加速方向を判
定し、かつ、加速度を算出する。

【００３３】又、加速度センサ１に対して図６（ａ）に
示すように、Ｘ，Ｙ軸を含む平面内において、左回転の
角加速度が加わったとき、基準値と開口区画部７を挟ん
で互いに隣接する被検出開口Ａ乃至Ｈのうち、加速方向
側の開口面積が大となり、加速方向とは反対方向側の開
口面積は減少する。例えば、被検出開口Ａ，Ｂでは、被
検出開口Ａの開口面積が、角加速度が加わっていないと
きよりも大となり、被検出開口Ｂの開口面積が、角加速
度が加わっていないときよりも小となる。

【００３４】この結果、被検出開口Ａ，Ｃ，Ｅ，Ｇに対
応したフォトトランジスタ１１からの入力値に基づく電
圧値は基準値よりも「＋」となり、被検出開口Ｂ，Ｄ，
Ｆ，Ｈに対応したフォトトランジスタ１１からの入力値
に基づく電圧値は基準値よりも「−」となる。このこと
から、ＣＰＵ１５は図７に示すマップに基づいて角加速
度が左回転方向に加わったことを判定する。

【００３５】又、ＣＰＵ１５は、そのときの各フォトト
ランジスタ１１に対応した電圧値と基準値との差を絶対
値でそれぞれ演算し、そのうちの最も大きい値をその時
の角加速度として算出する。

【００３６】反対に、加速度センサ１に対して図６
（ｂ）に示すようにＸ，Ｙ軸を含む平面内において、右
回転の角加速度が加わったとき、基準値と開口区画部７
を挟んで互いに隣接する被検出開口Ａ乃至Ｈのうち、加
速方向側の開口面積が大となり、加速方向とは反対方向
側の開口面積は減少する。例えば、被検出開口Ａ，Ｂで
は、被検出開口Ａの開口面積が、角加速度が加わってい
ないときよりも小となり、被検出開口Ｂの開口面積が、
角加速度が加わっていないときよりも大となる。

【００３７】この結果、被検出開口Ａ，Ｃ，Ｅ，Ｇに対
応したフォトトランジスタ１１からの入力値に基づく電
圧値は基準値よりも「−」となり、被検出開口Ｂ，Ｄ，
Ｆ，Ｈに対応したフォトトランジスタ１１からの入力値
に基づく電圧値は基準値よりも「＋」となる。このこと
から、ＣＰＵ１５は図７に示すマップに基づいて角加速
度が右回転方向に加わったことを判定する。

【００３８】又、ＣＰＵ１５は、そのときの各フォトト
ランジスタ１１に対応した電圧値と基準値との差を絶対
値でそれぞれ演算し、そのうちの最も大きい値をその時
の角加速度として算出する。

【００３９】この実施形態によれば、以下に示す効果を
奏する。 （１） 本実施形態では、シリコン基板２からなる基部
３を形成し、基部３に対して一端を一体に連結し、互い
に直交する一対のＸ，Ｙ軸を含む平面に沿うように、か
つ前記両軸に対して４５度をなす一対の傾斜軸Ｌ１，Ｌ
２に沿ってそれぞれ一対梁部４を配置した。そして、各
傾斜軸Ｌ１，Ｌ２上に配置した梁部４の他端に対して一
体にマス部５を連結し、マス部５と基部３との間の間隙
６内において、マス部５をＸ軸方向、及びＹ軸方向に移
動自在に配置した。

【００４０】さらに、マス部５から複数の開口区画部７
を突設して、互いに隣接する梁部４の間に形成した被検
出開口８を区画し、開口区画部７により区画した各被検
出開口８に対応して、ＬＥＤ１０を配置するとともに、
ＬＥＤ１０の発光した光量を被検出開口８を介してフォ
トトランジスタ１１にて検出するようにして、被検出開
口８の開口面積の変化を検出するようにした。

【００４１】この結果、加速度センサ１にＸ軸方向又は
Ｙ軸方向に加速度が加わると、その加速度が加わった方
向とは反対の方向に沿ってマス部が移動するとともに、
開口区画部も同方向に移動する。開口区画部の移動によ
り、開口区画部にて区画されている被検出開口におい
て、そのマス部５が相対移動した側の被検出開口は狭ま
り、反対側（加速度が加わった方向側）の被検出開口は
拡がって、開口面積の変化を光量の変化として検出する
ことができる。

【００４２】（２） 本実施形態では、マス部５は、Ｘ
軸及びＹ軸を含む平面内において回転自在に配置した。
この結果、加速度センサ１にＸ軸及びＹ軸を含む平面内
において角加速度が加わると、マス部５が角加速度が作
用する反対方向に相対回転し、開口区画部７もマス部５
の回転に伴って同方向に回転移動する。開口区画部７の
移動により、開口区画部７にて区画されている被検出開
口８において、角加速度が作用する回転方向とは反対側
の被検出開口は狭まり、角加速度が作用する回転方向の
被検出開口は拡がるため、フォトトランジスタ１１はそ
の開口面積の変化を検出することができる。

【００４３】（３） 本実施形態では、基部３の表裏面
にそれぞれ配置したＬＥＤ（発光素子）１０と、ＬＥＤ
１０が発光した光を被検出開口８を介して受光するフォ
トトランジスタ１１（受光素子）とにて開口面積変化検
出手段を構成した。

【００４４】この結果、ＬＥＤ１０が発光した光は、被
検出開口８を介してフォトトランジスタ１１が受光し、
被検出開口８の開口面積が狭まれば、フォトトランジス
タ１１が受光する光量が減少し、被検出開口８の開口面
積が拡がれば、フォトトランジスタ１１が受光する光量
が増加する。このため、フォトトランジスタ１１は受光
した光量に応じた信号（電流）を出力することができ
る。

【００４５】（４） 本実施形態では、各開口区画部７
を同一形状に形成し、開口区画部７にて区間した各被検
出開口８を、マス部５が非移動時（非作動時）には、互
いに同一開口面積を有するように形成した。

【００４６】この結果、開口区画部７にて区画された各
被検出開口Ａ乃至Ｈは、マス部５が非移動時には、互い
に同一開口面積を有するように形成したため、各フォト
トランジスタ１１が検出する信号のレベルを同一レベル
とすることができる。

【００４７】そして、マス部５の作動時においては、各
フォトトランジスタ１１は、互いに同一レベルの信号を
基準として増減した信号を出力する。この結果、基準レ
ベルである検知作動前の検出信号と、マス部５が移動し
た後の検出信号のレベル差に基づいて加速度又は角加速
度の算出を容易に行うことができる。

【００４８】（５） 本実施形態では、フォトトランジ
スタ１１からの検出信号（電流値）に基づいてその変化
量を検知し、Ｘ，Ｙ軸方向の加速度又は同軸を含む平面
の回転方向における角加速度を算出するＣＰＵ１５（算
出手段）を設けた。

【００４９】この結果、ＣＰＵ１５にてフォトトランジ
スタ１１からの検出信号に基づいて開口面積の変化量を
検知し、Ｘ，Ｙ軸方向の加速度又は同軸を含む平面の回
転方向における角加速度を算出することができる。

【００５０】なお、この発明の実施形態は、前記実施形
態に限定されるものではなく、下記のように実現しても
よい。 （１） 前記実施形態では、間隙６において基部４側の
区画面は１／４半円弧状に湾曲形成したが、この形状に
限定されるものではなく、間隙６において基部４側の区
画面を平面に形成してもよい。

【００５１】（２） 前記実施形態では、梁部４はＸ
軸、Ｙ軸に対して４５゜をなす傾斜角Ｌ１，Ｌ２に沿っ
て配置した。すなわち、等方に配置したが、検出精度は
落ちるが、傾斜軸Ｌ１，Ｌ２に厳密に沿う必要はなく、
多少はずれていてもよい。

【００５２】（３） マス部５から突設した開口区画部
７は、図２及び図３に示すように、マス部５と同じ厚み
としたが、開口区画部７の厚みは、マス部５よりも薄く
してもよい。

【００５３】（４） 梁部４の本数、形状、レイアウト
は実施例と異なるものでも構わない。即ち、梁部４の本
数は３本以下や５本以上でもよい。 （５） 加速度センサ１に使用するシリコン基板は、ｎ
型単結晶シリコン、ｐ型単結晶シリコン、多結晶シリコ
ン等にて形成してもよい。

【００５４】（６） 前記実施形態では、開口面積変化
検出手段の一部をフォトトランジスタ１１にて構成した
が、フォトトランジスタに変えてフォトダイオードに変
更してもよい。又、ＬＥＤ１０に変えて、例えば、ＥＬ
（エレクトロルミネッセンス），電球等の他の発光手段
に代えてもよい。

【００５５】（７） 前記実施形態では、開口面積変化
検出手段として、ＬＥＤ１０、フォトトランジスタ１１
からなる光センサ型のものを採用したが、開口面積変化
検出手段としては、他に、開口区画部７の側面と基部３
の内周面にそれぞれ電極を配置し、開口区画部７の移動
によって電極間の静電容量の変化を検出するタイプのも
のに実現するようにしてもよい。

【００５６】ここで、特許請求の範囲に記載された技術
的思想のほかに、前述した実施形態及び別例によって把
握される技術的思想をその効果とともに挙げる。 （１） 請求項１乃至請求項４のいずれかにおいて、梁
部はそれぞれ等方に配置したことを特徴とする加速度セ
ンサ。この様に構成することにより、梁部がと等方軸上
に沿って配置されるため、加速度センサ加速度、或いは
角加速度が作用したときに、相対移動するマス部及び開
口区画部のがＸ、Ｙ軸を含む平面内においてどの方向に
移動しても、その移動は均質的な移動となり、検出精度
を高めることができる。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、１つの加速度センサで2 軸方向の加速度
を検出できる。

【００５８】請求項２に記載の発明によれば、１つの加
速度センサで2 軸方向の加速度を検出できるとともに、
さらに、両軸を含む平面において働く角加速度をも検出
することができる。

【００５９】請求項３の発明によれば、加速度又は角加
速度が働いたとき、開口区画部の移動による被検出開口
の開口面積の増減は受光素子が受光する受光量の増減に
て検出でき、この受光量に基づいて加速度、又は角加速
度が検出できる。

【００６０】請求項４の発明によれば、算出手段によ
り、マス部の移動により開口面積の変化量を検知し、
Ｘ，Ｙ軸方向の加速度又は同軸を含む平面の回転方向に
おける角加速度を算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の加速度センサを示す平面図。

【図２】図１の − 線断面図。

【図３】図１の − 線断面図。

【図４】同加速度センサを使用した加速度センサ装置の
電気ブロック図。

【図５】（ａ）は同加速度センサの作用を示し、Ｘ軸方
向に作動したときの状態を示す説明図、（ｂ）は反Ｘ軸
方向に作動したときの状態を示す説明図。

【図６】（ａ）は同加速度センサの作用を示し、Ｘ軸，
及びＹ軸方向を含む平面内でマス部が時計回りに回転し
たときの状態を示す説明図、（ｂ）は反時計回りに回動
したときの状態を示す説明図。

【図７】加速度が作用する方向と、各受光素子の出力と
の関係を表す出力状態図。

【図８】従来の加速度センサの平面図。

【図９】同じく断面図。

【符号の説明】

１…加速度センサ、２…シリコン基板、３…基部、４…
梁部、６…間隙、７…開口区画部、８…被検出開口（Ａ
乃至Ｈ）、９…開口面積変化検出手段、１０…ＬＥＤ
（発光素子を構成する。）、１１…フォトトランジスタ
（受光素子を構成する。）、１５…ＣＰＵ（算出手段を
構成する。）、２０…加速度センサ装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村手 真 愛知県丹羽郡大口町豊田三丁目260番地 株式会社東海理化電機製作所内 Ｆターム(参考） 5F089 AA05 BA05 CA20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板（２）からなる基部（３）
   と、 前記基部（３）に対して一端が一体に連結され、互いに
   直交するＸ，Ｙ軸を含む平面に沿うように、かつ前記両
   軸に対して所定角度をなす一対の傾斜軸（Ｌ１，Ｌ２）
   に沿ってそれぞれ一対配置された梁部（４）と、 前記各傾斜軸上に配置された梁部（４）の他端に対して
   一体に連結され、基部（３）との間に形成された間隙
   （６）内を、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向に移動自在に配置
   されたマス部（５）と、 前記マス部（５）から突設され、互いに隣接する梁部
   （４）の間に形成される被検出開口（８）を区画する複
   数の開口区画部（７）と、 前記開口区画部（７）にて区画された各被検出開口
   （８）に対応して配置され、その開口面積の変化を検出
   する開口面積変化検出手段（９）とを備えた加速度セン
   サ。
2. 【請求項２】 前記マス部（５）は、さらに、Ｘ軸及び
   Ｙ軸を含む平面内において回転自在に配置されたもので
   ある請求項１に記載の加速度センサ。
3. 【請求項３】 前記開口面積変化検出手段（９）は、基
   部（３）の表裏面にそれぞれ配置された発光素子（１
   ０）と、同発光素子（１０）が発光した光を前記被検出
   開口（８）を介して受光する受光素子（１１）とを含む
   請求項１又は請求項２に記載の加速度センサ。
4. 【請求項４】 前記請求項１乃至請求項３の加速度セン
   サを備え、 前記開口面積変化検出手段（９）からの検出信号に基づ
   いてその変化量を検知し、Ｘ，Ｙ軸方向の加速度又は同
   軸を含む平面の回転方向における角加速度を算出する算
   出手段（１５）を備えた加速度センサ装置。