JP2002107374A - Acceleration sensor, acceleration detecting device, and positioning device - Google Patents

Acceleration sensor, acceleration detecting device, and positioning device

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JP2002107374A
JP2002107374A JP2001180252A JP2001180252A JP2002107374A JP 2002107374 A JP2002107374 A JP 2002107374A JP 2001180252 A JP2001180252 A JP 2001180252A JP 2001180252 A JP2001180252 A JP 2001180252A JP 2002107374 A JP2002107374 A JP 2002107374A
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JP
Japan
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acceleration
piezoelectric
piezoelectric elements
acceleration sensor
piezoelectric element
Prior art date
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Application number
JP2001180252A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Ootsuchi
哲郎 大土
Takafumi Koike
隆文 小池
Fumihiko Taniguchi
文彦 谷口
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acceleration sensor, which can be provided in a limited space and can detect rotational acceleration with high sensitivity. SOLUTION: The acceleration sensor 10 comprises 1st and 2nd piezoelectric elements 1 and 2 provided with electrodes 11a and 11b, and 21a and 21b for outputting electric charges generated due to strain deformation, and each of the 1st and 2nd piezoelectric elements is made of at least one piezoelectric body 4 and has a support part 3, which supports the piezoelectric body; and the electrodes are provided on at least the opposite surfaces of the piezoelectric elements, and one surface of the 1st piezoelectric element and one surface of the 2nd piezoelectric element are arranged substantially in parallel to each other.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器に加
えられる衝撃による角加速度(回転加速度)及び並進加
速度の検知に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to detection of angular acceleration (rotational acceleration) and translational acceleration due to an impact applied to various electronic devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器の小型化が進み、ノート
型パソコン等の携帯用電子機器が普及してきた。これら
の電子機器の衝撃に対する信頼性を確保・向上するため
に、小型で表面実装可能な高性能の加速度(衝撃)セン
サの需要が高まっている。例えば、高密度の磁気記録装
置への書き込み動作中に衝撃が加わると、ヘッドの位置
ずれが生じる。その結果、データの書き込みエラーやヘ
ッドの破損を引き起こす可能性がある。そこで、磁気記
録装置に加わった衝撃を検出し、書き込み動作を停止し
たり、ヘッドを安全な位置に退避させる必要がある。
2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization of electronic devices has progressed, and portable electronic devices such as notebook computers have become widespread. In order to secure and improve the reliability of these electronic devices against impact, there is an increasing demand for high-performance acceleration (shock) sensors that are small and surface-mountable. For example, if an impact is applied during a write operation to a high-density magnetic recording device, a head displacement will occur. As a result, there is a possibility that a data write error or damage to the head may occur. Therefore, it is necessary to detect the impact applied to the magnetic recording device, stop the writing operation, and retract the head to a safe position.

【0003】さらに、磁気記録装置では記録密度が高密
度化し、ディスク面におけるトラック幅が狭くなってき
ている。このため、わずかな振動でもヘッドの位置ずれ
(トラックずれ)が生じやすくなっている。磁気記録装
置の外部から加わる衝撃や振動のみならず、磁気記録装
置内部のモータなどの回転による小さな振動でも磁気ヘ
ッドがトラックずれを起こしてしまうという問題があ
る。
Further, in magnetic recording devices, the recording density is increasing, and the track width on the disk surface is becoming narrower. For this reason, even a slight vibration tends to cause a head displacement (track displacement). There is a problem that the magnetic head causes a track deviation due to not only shock and vibration applied from outside the magnetic recording apparatus but also small vibration due to rotation of a motor or the like inside the magnetic recording apparatus.

【0004】磁気記録装置に加わる振動としては、並進
の振動だけでなく、回転の振動も起こる場合がある。し
たがって、制御には、並進加速度と角加速度(以下、回
転加速度という)を識別する必要があり、並進加速度と
回転加速度を検出可能なセンサが必要である。並進加速
度は、従来の加速度センサを1個用いれば、検出するこ
とができる。また、回転加速度を検出するには、回転中
心から互いにできるだけ離れた二つ以上の位置に加速度
センサをそれぞれ配置すると最も感度よく検出できる。
このとき、2つの加速度センサが回転中心を挟んで両側
に等距離で配置された場合には、回転加速度が加わる
と、それぞれの出力信号は符号が逆で大きさが同じにな
る。しかし、上記条件は回転中心の位置が2つの加速度
センサの中間にある場合に限られる。また、特性が実質
的に同一の2つの加速度センサが回転中心に対して同じ
側に配置された場合、並進加速度は各加速度センサにつ
いて同じ大きさなので、並進加速度に対するそれぞれの
加速度センサからの出力信号は、同じ大きさとなる。一
方、回転加速度が加わる場合には、2つの加速度センサ
からの出力信号の大きさは回転中心から各加速度センサ
までの距離により異なるため、各加速度センサからの出
力信号の大きさが異なる。そこで、2つの出力信号の差
をとることにより回転加速度を検出することができる。
[0004] Vibration applied to a magnetic recording apparatus may include not only translational vibration but also rotational vibration. Therefore, for the control, it is necessary to identify the translational acceleration and the angular acceleration (hereinafter referred to as the rotational acceleration), and a sensor capable of detecting the translational acceleration and the rotational acceleration is required. The translational acceleration can be detected by using one conventional acceleration sensor. In order to detect the rotational acceleration, it is possible to detect the rotational acceleration with the highest sensitivity by arranging the acceleration sensors at two or more positions as far as possible from each other.
At this time, if the two acceleration sensors are arranged at equal distances on both sides of the center of rotation, when a rotational acceleration is applied, the output signals have the opposite signs and the same magnitude. However, the above condition is limited to the case where the position of the rotation center is located between the two acceleration sensors. In addition, when two acceleration sensors having substantially the same characteristics are arranged on the same side with respect to the rotation center, the translational acceleration is the same for each acceleration sensor. Are the same size. On the other hand, when a rotational acceleration is applied, the magnitude of the output signal from each of the acceleration sensors differs because the magnitude of the output signal from the two acceleration sensors varies depending on the distance from the rotation center to each of the acceleration sensors. Therefore, the rotational acceleration can be detected by taking the difference between the two output signals.

【0005】また、加速度センサとしては、応力が加わ
って歪み変形することにより電圧を発生させる圧電体か
らなる圧電素子が知られている(特開平10−9674
2号公報)。加速度センサ用に用いられる圧電素子とし
ては、板状の圧電体等の梁部を持つ板状形状のものがあ
る。加速度による歪み変形を圧電体の梁部の振動として
受けてそれに伴う発生電荷を検出することで加速度を検
出することができる。
As an acceleration sensor, there is known a piezoelectric element made of a piezoelectric material which generates a voltage by being deformed by applying a stress (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-9674).
No. 2). As a piezoelectric element used for an acceleration sensor, there is a plate-shaped piezoelectric element having a beam portion such as a plate-shaped piezoelectric body. The acceleration can be detected by receiving the distortion deformation due to the acceleration as the vibration of the beam portion of the piezoelectric body and detecting the charge generated thereby.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加速度
センサを複数の圧電素子により構成する場合には、各圧
電素子ごとに特性の差を示す場合がある。また、2つの
圧電素子を離れた位置に設置した加速度センサでは、設
置位置の状態によっては各圧電素子の感度が影響を受け
る場合がある。例えば、設置位置による温度差等により
各圧電素子の感度にずれを生じる場合がある。上記のよ
うな場合には、並進加速度のみが加わった場合にも各圧
電素子間の出力信号に差が生じるため誤って回転加速度
を検出してしまうことがあり、回転加速度を正確に認識
できないという問題を有していた。一方、ひとつのパッ
ケージ内のように限られた空間内に2つの圧電素子を収
納するなどして圧電素子間の距離を近づけると、検出信
号の差が小さくなり回転加速度を高感度で検出できない
という課題を有していた。
However, when the acceleration sensor is composed of a plurality of piezoelectric elements, there may be a case where the characteristics of each piezoelectric element differ. Further, in an acceleration sensor in which two piezoelectric elements are installed at separate positions, the sensitivity of each piezoelectric element may be affected depending on the state of the installation position. For example, the sensitivity of each piezoelectric element may deviate due to a temperature difference or the like depending on the installation position. In such a case, even when only translational acceleration is applied, a difference occurs in the output signal between the piezoelectric elements, so that the rotational acceleration may be erroneously detected, and the rotational acceleration cannot be accurately recognized. Had a problem. On the other hand, if two piezoelectric elements are housed in a limited space, such as in one package, and the distance between the piezoelectric elements is reduced, the difference between the detection signals becomes smaller and the rotational acceleration cannot be detected with high sensitivity. Had issues.

【0007】そこで、本発明の目的は、限られた空間の
中に設けることができ、回転加速度を高感度で検出でき
る加速度センサを提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide an acceleration sensor that can be provided in a limited space and can detect rotational acceleration with high sensitivity.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明により解決することができる。即ち、本発明に係る加
速度センサは、歪変形による発生電位を出力するための
電極を設けた第1及び第2圧電素子からなり、前記第1
及び第2圧電素子のそれぞれは、少なくとも1つの圧電
体からなり、前記圧電体を支持する支持体部を有してい
ると共に、前記電極は、少なくとも前記圧電素子の相対
する面にそれぞれ設けられており、前記第1圧電素子の
一方の面と、前記第2圧電素子の一方の面とは、互いに
実質的に平行となるように配置されてなることを特徴と
する。
The above object can be attained by the following present invention. That is, the acceleration sensor according to the present invention includes first and second piezoelectric elements provided with electrodes for outputting a potential generated by strain deformation.
And each of the second piezoelectric elements is made of at least one piezoelectric body, and has a support portion for supporting the piezoelectric body, and the electrodes are provided on at least opposing surfaces of the piezoelectric element, respectively. Further, one surface of the first piezoelectric element and one surface of the second piezoelectric element are arranged so as to be substantially parallel to each other.

【0009】ここで、第1圧電素子の一方の面と、第2
圧電素子の一方の面とを互いに実質的に平行に配置する
とは、同一方向の加速度について各圧電素子が同じ振動
方向をとりうるようにするために振動面をそれぞれの圧
電素子について平行とするものである。また、第1圧電
素子の一方の面と、第2圧電素子の一方の面とが同一平
面内にあるのが好ましい。なお、圧電素子は、通常、梁
部の面に垂直方向に振動するので、各圧電素子の梁部の
面を互いに実質的に平行に配置するのが好ましい。ま
た、圧電素子を構成する圧電体は、支持体部と梁部とが
連続する一体物として構成してもよく、また、支持体部
を別体として構成してもよい。
Here, one surface of the first piezoelectric element and the second surface
Placing one surface of a piezoelectric element substantially parallel to each other means that the vibrating surfaces are parallel to each piezoelectric element so that each piezoelectric element can take the same vibration direction for acceleration in the same direction. It is. Preferably, one surface of the first piezoelectric element and one surface of the second piezoelectric element are in the same plane. Since the piezoelectric element normally vibrates in a direction perpendicular to the surface of the beam, it is preferable to arrange the surfaces of the beam of each piezoelectric element substantially parallel to each other. Further, the piezoelectric body constituting the piezoelectric element may be formed as an integrated body in which the support portion and the beam portion are continuous, or the support portion may be formed as a separate body.

【0010】これにより、限られた空間内に第1及び第
2圧電素子を同一方向の加速度を検出できるように設け
ることができ、各圧電素子の圧電体を支持する支持体部
間の距離により回転加速度を高感度で検出することがで
きる。また、設置位置による環境の影響を受けることな
く回転加速度を検出することができる。
Thus, the first and second piezoelectric elements can be provided in a limited space so that acceleration in the same direction can be detected. Rotational acceleration can be detected with high sensitivity. Further, the rotational acceleration can be detected without being affected by the environment due to the installation position.

【0011】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記第1及び第2圧電素子のそ
れぞれは、前記圧電体を支持する支持体部と前記圧電体
の主面を含む梁部とを有する片持ち梁型であって、前記
第1及び第2圧電素子のそれぞれの長手方向を同一方向
とし、前記各支持体部をそれぞれ前記長手方向について
互いに反対方向に遠ざけて外側に配し、前記梁部の先端
を互いに近づけて内側に配し、前記梁部の端面を互いに
実質的に平行となるように配置してなることを特徴とす
る。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein each of the first and second piezoelectric elements includes a support portion for supporting the piezoelectric body and a main surface of the piezoelectric body. A cantilever beam type having a beam portion, wherein the first and second piezoelectric elements have the same longitudinal direction in the same direction, and the support portions are spaced apart in opposite directions with respect to the longitudinal direction and outward. And the inner ends of the beam portions are arranged close to each other, and the end surfaces of the beam portions are arranged to be substantially parallel to each other.

【0012】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記第1及び第2圧電素子の
それぞれは、一つの圧電体からなり、前記各圧電体の分
極方向は互いに反対方向であることを特徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein each of the first and second piezoelectric elements comprises one piezoelectric body, and the polarization directions of the respective piezoelectric bodies are opposite to each other. It is characterized by being.

【0013】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、前記第1及び第2圧電
素子のそれぞれは、一つの圧電体からなり、前記各圧電
体の分極方向は互いに同一方向であることを特徴とす
る。
Still further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein each of the first and second piezoelectric elements comprises one piezoelectric body, and the polarization directions of the piezoelectric bodies are the same. Direction.

【0014】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記第1及び第2圧電素子のそ
れぞれは、複数の圧電体が接合されて積層してなること
を特徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein each of the first and second piezoelectric elements is formed by joining and laminating a plurality of piezoelectric bodies.

【0015】これにより、複数の圧電体を接合して圧電
素子を構成することでより大きな出力信号を得ることが
できる。
Thus, a larger output signal can be obtained by forming a piezoelectric element by joining a plurality of piezoelectric bodies.

【0016】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記第1及び第2圧電素子の
それぞれにおいて、前記各圧電素子を構成する全ての圧
電体の分極方向は、同一方向であることを特徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein in each of the first and second piezoelectric elements, the polarization directions of all the piezoelectric bodies constituting each of the piezoelectric elements are the same. It is characterized by being.

【0017】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、前記第1及び第2圧電
素子のそれぞれを構成する各圧電体の分極方向は、互い
に反対方向であることを特徴とする。
Still further, the acceleration sensor according to the present invention is the above-mentioned acceleration sensor, wherein the polarization directions of the respective piezoelectric bodies constituting each of the first and second piezoelectric elements are opposite to each other. And

【0018】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記第1及び第2圧電素子のそ
れぞれを構成する各圧電体の分極方向は、互いに同一方
向であることを特徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the above-mentioned acceleration sensor, wherein the polarization directions of the piezoelectric bodies constituting each of the first and second piezoelectric elements are the same as each other. I do.

【0019】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記第1及び第2圧電素子の
それぞれは、分極方向が互いに反対方向である少なくと
も2つの圧電体を分極の極性が同一の面を互いに対向さ
せて接合してなることを特徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein each of the first and second piezoelectric elements has at least two piezoelectric bodies whose polarization directions are opposite to each other. It is characterized in that the same surfaces are joined to face each other.

【0020】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、前記第1及び第2圧電
素子のそれぞれは、対応する各圧電体の分極方向が互い
に反対方向であることを特徴とする。
Still further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein each of the first and second piezoelectric elements has a direction of polarization of each corresponding piezoelectric body being opposite to each other. And

【0021】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記第1及び第2圧電素子のそ
れぞれは、対応する各圧電体の分極方向について互いに
同一方向であることを特徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein each of the first and second piezoelectric elements is in the same direction as the polarization direction of each corresponding piezoelectric body. I do.

【0022】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記一つの圧電素子におい
て、前記圧電素子を構成する各圧電体は、シム材を介し
て接合してなることを特徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein, in the one piezoelectric element, each piezoelectric body constituting the piezoelectric element is joined via a shim material. And

【0023】ここで、シム材としては圧電体と接合しう
るものであればよく、特に限定されない。加速度による
振動を圧電体に伝達するものであることが好ましい。好
ましくはシリコン基板である。
The shim is not particularly limited as long as it can be bonded to the piezoelectric body. It is preferable that vibration due to acceleration be transmitted to the piezoelectric body. Preferably, it is a silicon substrate.

【0024】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、前記圧電素子は、複数
の前記圧電体が直接接合によって接合されてなることを
特徴とする。
Still further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein the piezoelectric element is formed by joining a plurality of the piezoelectric bodies by direct joining.

【0025】これにより、圧電体間の界面に接着層が形
成されないため、加速度による振動が該接着層によって
吸収されることがなく、高感度で加速度を検出すること
ができ、安定な素子を実現できる。
Thus, since no adhesive layer is formed at the interface between the piezoelectric bodies, vibration due to acceleration is not absorbed by the adhesive layer, acceleration can be detected with high sensitivity, and a stable element can be realized. it can.

【0026】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記圧電素子は、酸素原子及び
水酸基の少なくとも1つを介して複数の前記圧電体が直
接接合によって接合されてなることを特徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein the piezoelectric element is formed by directly joining a plurality of the piezoelectric members via at least one of an oxygen atom and a hydroxyl group. It is characterized by.

【0027】これにより、圧電体相互を水酸基または酸
素原子を介して強固に接合させることができる。
Thus, the piezoelectric bodies can be firmly joined to each other via the hydroxyl group or the oxygen atom.

【0028】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記第1及び第2圧電素子の
それぞれの各電極に対応する出力端子を備えることを特
徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is characterized in that the acceleration sensor has an output terminal corresponding to each electrode of the first and second piezoelectric elements.

【0029】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、第1及び第2圧電素子
のそれぞれについて、発生する電荷の極性が互いに異な
る電極同士を異なる圧電素子間で接続した少なくとも一
つの出力端子を有することを特徴とする。
Still further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein electrodes having different polarities of generated charges are connected between the different piezoelectric elements for each of the first and second piezoelectric elements. It has at least one output terminal.

【0030】上記のように第1及び第2圧電素子のそれ
ぞれにおいて、発生する電荷の極性が異なる電極の間を
異なる圧電素子の間で接続し、これを出力端子とするこ
とで、各圧電素子の電極間で電荷の相殺がなされ、余分
の電荷が各圧電素子の出力の差分として得られる。ここ
で、回転加速度が加わる場合には、回転中心からの距離
によってそれぞれの圧電素子に発生する電荷量は異な
る。一方、並進加速度によって発生する電荷量はそれぞ
れの圧電素子で同じなので、差分を取ることで相殺され
る。そこで、この出力の差分から回転加速度を検出する
ことができる。換言すれば、各圧電素子間に上記のよう
に配線することによって出力の差分を得ることができ
る。そこで、外部に差分回路を設ける必要がない。
As described above, in each of the first and second piezoelectric elements, the electrodes having different polarities of the generated charges are connected between the different piezoelectric elements, and this is used as an output terminal. The charge is canceled between the electrodes, and an extra charge is obtained as a difference between the outputs of the respective piezoelectric elements. Here, when rotational acceleration is applied, the amount of charge generated in each piezoelectric element differs depending on the distance from the center of rotation. On the other hand, since the amount of charge generated by the translational acceleration is the same for each piezoelectric element, it is canceled by taking the difference. Therefore, the rotational acceleration can be detected from the difference between the outputs. In other words, an output difference can be obtained by wiring between the piezoelectric elements as described above. Therefore, there is no need to provide an external difference circuit.

【0031】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記第1及び第2圧電素子のそ
れぞれについて、発生する電荷の極性が同じ電極同士を
異なる圧電素子間で接続し、前記接続した電極以外の電
極からの出力端子を有することを特徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein the electrodes having the same polarity of the generated electric charges are connected between different piezoelectric elements for each of the first and second piezoelectric elements. It has an output terminal from an electrode other than the connected electrode.

【0032】上記の場合にも第1及び第2圧電素子のそ
れぞれにおいて、発生する電荷の極性が同じ電極同士を
直列に接続することで、同じ極性の電荷同士を相殺させ
て、各圧電素子に発生した電荷量の差を出力として得る
ことができる。これによって、余分の電荷が各圧電素子
の出力の差分として得られ、この出力の差分から回転加
速度を検出することができる。換言すれば、各圧電素子
間に上記のように配線することによって出力の差分を得
ることができる。そこで、外部に差分回路を設ける必要
がない。
Also in the above case, in each of the first and second piezoelectric elements, the electrodes having the same polarity of the generated charges are connected in series, so that the charges of the same polarity are canceled out, and each of the piezoelectric elements is applied to each of the piezoelectric elements. The difference between the generated charges can be obtained as an output. As a result, an extra charge is obtained as a difference between the outputs of the respective piezoelectric elements, and the rotational acceleration can be detected from the difference between the outputs. In other words, an output difference can be obtained by wiring between the piezoelectric elements as described above. Therefore, there is no need to provide an external difference circuit.

【0033】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記第1及び第2圧電素子の
それぞれの各電極に発生する電荷を出力する少なくとも
一組の出力端子を有することを特徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein the acceleration sensor has at least one set of output terminals for outputting electric charges generated on each electrode of the first and second piezoelectric elements. Features.

【0034】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、前記第1圧電素子は、
前記第2圧電素子の感度と実質的に同じ感度に調整され
たことを特徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein the first piezoelectric element is
The sensitivity is adjusted to be substantially the same as the sensitivity of the second piezoelectric element.

【0035】この加速度センサを構成する第1及び第2
圧電素子は、通常、一方の圧電素子の寸法を他方の圧電
素子の寸法と実質的に同じ寸法で構成することによって
それぞれの感度をほぼ同程度とすることができる。さら
に、加速度の検出精度を向上させるために、一方の圧電
素子の感度を他方の圧電素子の感度と実質的に同じ感度
に調整することが好ましい。圧電素子の感度調整は、例
えば、梁部の一部を削る場合や、梁部に重量物等の感度
調整体を付着させることによって行うことができる。
The first and second parts constituting this acceleration sensor
In general, the sensitivity of each piezoelectric element can be made substantially the same by configuring the dimensions of one piezoelectric element to be substantially the same as the dimensions of the other piezoelectric element. Further, in order to improve the accuracy of detecting the acceleration, it is preferable to adjust the sensitivity of one piezoelectric element to be substantially the same as the sensitivity of the other piezoelectric element. The sensitivity adjustment of the piezoelectric element can be performed, for example, by cutting a part of the beam portion or attaching a sensitivity adjuster such as a heavy object to the beam portion.

【0036】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記第1圧電素子は、梁部の一
部が削られていることを特徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein the first piezoelectric element has a part of a beam portion cut away.

【0037】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記一方の圧電素子は、梁部
の一部に感度調整体が付着されていることを特徴とす
る。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein the one piezoelectric element has a sensitivity adjuster attached to a part of a beam.

【0038】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、パッケージ内に前記第
1及び第2圧電素子を前記梁部が振動可能なように前記
支持体部で固定していることを特徴とする。
Still further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein the first and second piezoelectric elements are fixed in the package by the support so that the beam can vibrate. It is characterized by being.

【0039】この加速度センサでは、パッケージ内に第
1及び第2圧電素子を組み込んでおり、各圧電素子の各
面に設けた電極からの出力を容易に取り出すことができ
る。
In this acceleration sensor, the first and second piezoelectric elements are incorporated in the package, and the output from the electrodes provided on each surface of each piezoelectric element can be easily taken out.

【0040】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記第1及び第2圧電素子のそ
れぞれは、前記梁部が前記パッケージの平面に対して傾
斜した状態で、当該パッケージに実装されていることを
特徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein each of the first and second piezoelectric elements is arranged such that the beam portion is inclined with respect to the plane of the package. It is characterized by being implemented in.

【0041】このように圧電素子の梁部をパッケージの
平面に対して傾斜させることで、梁部の振動方向をパッ
ケージの平面に対して傾斜させることができる。このた
め、パッケージの平面に平行な方向の加速度だけでな
く、パッケージの平面に垂直な方向の加速度も検出する
ことができる。
By inclining the beam of the piezoelectric element with respect to the plane of the package, the vibration direction of the beam can be inclined with respect to the plane of the package. Therefore, not only acceleration in a direction parallel to the plane of the package but also acceleration in a direction perpendicular to the plane of the package can be detected.

【0042】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記第1及び第2圧電素子の
それぞれは、前記梁部と前記パッケージの平面とのなす
傾斜角が互いに異なる状態で、当該パッケージに実装さ
れていることを特徴とする。
Further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein each of the first and second piezoelectric elements has a different inclination angle between the beam and the plane of the package. , And is mounted on the package.

【0043】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、2組の圧電素子が前記
パッケージに実装されており、第1組の前記第1及び第
2圧電素子のそれぞれは、前記梁部が前記パッケージの
平面に対して垂直となる状態で実装され、第2組の前記
第1及び第2圧電素子のそれぞれは、前記梁部が前記パ
ッケージの平面に対して平行となる状態で実装されてい
ることを特徴とする。
Still further, the acceleration sensor according to the present invention is the acceleration sensor, wherein two sets of piezoelectric elements are mounted on the package, and each of the first set of first and second piezoelectric elements is , The beam portion is mounted in a state perpendicular to the plane of the package, and each of the first and second piezoelectric elements of the second set has the beam portion parallel to the plane of the package. It is characterized by being mounted in a state.

【0044】このように圧電素子の梁部がパッケージの
平面に垂直及び平行に実装された2組の圧電素子を備え
ることによって、パッケージの平面に対して垂直方向及
び水平方向の加速度成分をそれぞれ独立して検出するこ
とができる。なお、上記のように2軸方向の加速度を検
出する場合にかぎられず、さらに第3の組の圧電素子を
実装して、3軸方向の加速度成分を検出してもよい。
As described above, by providing two sets of piezoelectric elements in which the beam portion of the piezoelectric element is mounted vertically and in parallel to the plane of the package, the acceleration components in the vertical and horizontal directions are independent of the plane of the package. And can be detected. Note that the present invention is not limited to the case where the acceleration in the two-axis direction is detected as described above, and the acceleration component in the three-axis direction may be detected by further mounting a third set of piezoelectric elements.

【0045】本発明に係る加速度検出装置は、前記加速
度センサと、前記圧電素子からの出力信号を処理する信
号処理回路とを備えることを特徴とする。
An acceleration detecting device according to the present invention is characterized by including the acceleration sensor and a signal processing circuit for processing an output signal from the piezoelectric element.

【0046】これにより、加速度センサと、信号処理回
路として例えば半導体素子等とを1つのパッケージ内に
収納することができるので、配線を短くでき、ノイズに
影響されにくくすることができ、高感度で加速度を検出
することができる。
As a result, the acceleration sensor and the signal processing circuit, for example, a semiconductor device can be housed in one package, so that the wiring can be shortened, the influence of noise can be reduced, and the sensitivity can be increased. Acceleration can be detected.

【0047】また、本発明に係る加速度検出装置は、前
記加速度検出装置であって、前記第1及び第2圧電素子
のそれぞれは、同方向の加速度に対して同一極性の出力
信号をそれぞれ出力するように前記信号処理回路に接続
されており、前記信号処理回路において前記出力信号
は、差分処理されることを特徴とする。
The acceleration detecting device according to the present invention is the acceleration detecting device, wherein each of the first and second piezoelectric elements outputs an output signal having the same polarity with respect to acceleration in the same direction. The output signal is subjected to difference processing in the signal processing circuit.

【0048】さらに、本発明に係る加速度検出装置は、
前記加速度検出装置であって、前記第1及び第2圧電素
子のそれぞれは、同方向の加速度に対して互いに逆極性
の出力信号をそれぞれ出力するように前記信号処理回路
に接続されており、前記信号処理回路において前記出力
信号は、加算処理されることを特徴とする。
Further, the acceleration detecting device according to the present invention
In the acceleration detection device, each of the first and second piezoelectric elements is connected to the signal processing circuit so as to output output signals of opposite polarities to acceleration in the same direction, respectively. In the signal processing circuit, the output signal is added.

【0049】またさらに、本発明に係る加速度検出装置
は、前記加速度検出装置であって、前記信号処理回路
は、前記第1及び第2圧電素子のそれぞれによる出力の
差分から角加速度を検出する回路を備えることを特徴と
する。
Further, the acceleration detecting device according to the present invention is the acceleration detecting device, wherein the signal processing circuit detects an angular acceleration from a difference between outputs of the first and second piezoelectric elements. It is characterized by having.

【0050】ここで、回転中心からの距離が異なる第1
及び第2圧電素子に加わる回転加速度の大きさは、それ
ぞれ異なる。一方、各圧電素子に加わる並進加速度は、
同じである。そこで、2つの圧電素子の出力の差分を検
出することによって、並進加速度による出力信号を相殺
して、回転加速度による出力信号を検出することができ
る。
Here, the first distance different from the center of rotation is different.
And the magnitude of the rotational acceleration applied to the second piezoelectric element is different from each other. On the other hand, the translational acceleration applied to each piezoelectric element is
Is the same. Therefore, by detecting the difference between the outputs of the two piezoelectric elements, the output signal due to the translational acceleration can be canceled out, and the output signal due to the rotational acceleration can be detected.

【0051】またさらに、本発明に係る加速度検出装置
は、前記加速度検出装置であって、前記信号処理回路
は、前記第1及び第2圧電素子のそれぞれの感度が互い
に実質的に等しくなるよう出力調整することを特徴とす
る。
Still further, the acceleration detecting device according to the present invention is the acceleration detecting device, wherein the signal processing circuit outputs the first and second piezoelectric elements such that the respective sensitivities become substantially equal to each other. It is characterized by adjusting.

【0052】また、本発明に係る加速度検出装置は、前
記加速度検出装置であって、前記信号処理回路は、前記
圧電素子からの出力信号のインピーダンスを変換する1
つのインピーダンス変換回路と前記変換された出力信号
を増幅する増幅回路を含むことを特徴とする。
The acceleration detecting device according to the present invention is the acceleration detecting device, wherein the signal processing circuit converts an impedance of an output signal from the piezoelectric element.
It is characterized by including one impedance conversion circuit and an amplification circuit for amplifying the converted output signal.

【0053】さらに、本発明に係る加速度検出装置は、
前記加速度検出装置であって、前記信号処理回路は、前
記第1及び第2圧電素子のそれぞれからの出力信号のイ
ンピーダンスを変換する2つのインピーダンス変換回路
と前記変換された出力信号を加算する加算回路を含むこ
とを特徴とする。
Further, the acceleration detecting device according to the present invention
The acceleration detection device, wherein the signal processing circuit includes two impedance conversion circuits that convert impedances of output signals from the first and second piezoelectric elements, and an addition circuit that adds the converted output signals. It is characterized by including.

【0054】またさらに、本発明に係る加速度検出装置
は、前記加速度検出装置であって、前記信号処理回路
は、前記第1及び第2圧電素子のそれぞれからの出力信
号のインピーダンスを変換する2つのインピーダンス変
換回路と前記変換された出力信号の差を検出して該出力
信号差を増幅する差動増幅回路を含むことを特徴とす
る。
Still further, the acceleration detecting device according to the present invention is the acceleration detecting device, wherein the signal processing circuit converts two impedances of output signals from the first and second piezoelectric elements, respectively. It is characterized by including a differential amplifier circuit that detects a difference between the impedance conversion circuit and the converted output signal and amplifies the output signal difference.

【0055】また、本発明に係る加速度検出装置は、前
記加速度検出装置であって、少なくとも1つの前記圧電
素子の出力をインピーダンス変換した変換出力と、前記
変換出力をインピーダンス変換後に増幅した増幅出力と
を同時に外部出力する複数の出力端子を具備することを
特徴とする。
Further, the acceleration detecting device according to the present invention is the acceleration detecting device, wherein: a converted output obtained by impedance-converting an output of at least one of the piezoelectric elements; and an amplified output obtained by amplifying the converted output after the impedance conversion. Are simultaneously provided to the outside.

【0056】さらに、本発明に係る加速度検出装置は、
前記加速度検出装置であって、パッケージ内に前記第1
及び第2圧電素子のそれぞれを前記梁部が振動可能なよ
うに前記支持体部で固定していると共に前記信号処理回
路を収納していることを特徴とする。
Further, the acceleration detecting device according to the present invention
The acceleration detection device, wherein the first
And the second piezoelectric element is fixed by the support so that the beam can vibrate, and the signal processing circuit is housed therein.

【0057】本発明に係る対象物の位置決め装置は、加
速度を検出する前記加速度検出装置と、対象物の移動手
段と、前記移動手段を制御する制御手段とからなる対象
物の位置決め装置であって、前記制御手段は、前記加速
度検出装置からの検出された加速度に対応する出力信号
に基づいて、前記移動手段を制御して、前記対象物を移
動させて位置決めを行うことを特徴とする。
An object positioning apparatus according to the present invention is an object positioning apparatus comprising: the acceleration detecting apparatus for detecting acceleration; moving means for the object; and control means for controlling the moving means. The control means controls the moving means based on an output signal corresponding to the detected acceleration from the acceleration detection device to move and position the object.

【0058】これにより、位置決め装置に外乱がおこり
加速度が加わったときでも、正確に対象物の位置決めが
できる。
Thus, even when disturbance is applied to the positioning device and acceleration is applied, the object can be accurately positioned.

【0059】また、本発明に係る位置決め装置は、前記
位置決め装置であって、前記加速度検出装置を構成する
前記第1及び第2圧電素子のそれぞれの梁部が前記対象
物を支える手段と実質的に平行に配置されていることを
特徴とする。
Further, the positioning device according to the present invention is substantially the same as the positioning device, wherein each beam portion of the first and second piezoelectric elements forming the acceleration detecting device supports the object. Are arranged in parallel with each other.

【0060】本発明に係るディスク記録・再生装置は、
加速度を検出する前記加速度検出装置と、ディスクへの
記録・再生を行なうヘッドを移動させるヘッド移動手段
と、前記ヘッド移動手段を制御する制御手段とからなる
ディスク記録・再生装置であって、前記制御手段は、前
記加速度検出装置からの検出された加速度に対応する出
力信号に基づいて、所望の前記ヘッドの移動量を算出し
て、前記ヘッドを前記ヘッド移動手段により移動させて
前記ヘッドの位置決めを行うことを特徴とする。
The disk recording / reproducing apparatus according to the present invention comprises:
A disc recording / reproducing apparatus comprising: the acceleration detecting device for detecting acceleration; a head moving unit for moving a head for recording / reproducing to / from a disc; and a control unit for controlling the head moving unit. The means calculates a desired movement amount of the head based on an output signal corresponding to the detected acceleration from the acceleration detection device, and moves the head by the head moving means to position the head. It is characterized by performing.

【0061】これにより、外乱がおこり加速度が加わっ
たときでも正確にヘッドの位置決めができるので、ディ
スク記録再生装置の耐震性の向上やディスク記録再生装
置の高密度化を達成できる。
As a result, the head can be accurately positioned even when a disturbance occurs and acceleration is applied, so that the quake resistance of the disk recording and reproducing apparatus and the density of the disk recording and reproducing apparatus can be increased.

【0062】また、本発明に係るディスク記録・再生装
置は、前記ディスク記録・再生装置であって、前記加速
度検出装置を構成する前記第1及び第2圧電素子の梁部
が前記ヘッドを支えるアームと実質的に平行に配置され
ていることを特徴とする。
The disk recording / reproducing device according to the present invention is the disk recording / reproducing device, wherein the beam portions of the first and second piezoelectric elements constituting the acceleration detecting device support the head. Are arranged substantially in parallel with each other.

【0063】[0063]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0064】(実施の形態1)図1の(a)に、本発明
の実施の形態1に係る加速度センサを構成する圧電素子
の斜視図を示し、図1の(b)にその平面図を示す。こ
の加速度センサは、2つの圧電素子1、2で構成され
る。各圧電素子1、2は、それぞれ2枚の圧電体を分極
方向が互いに反対方向になるように接合したバイモルフ
型の梁部を一方の端で支持体部3で支持した片持ち梁構
造を有している。各圧電素子1、2の梁の対向する2つ
の面には電極11a、11b、21a、21bがそれぞ
れ形成されている。支持体部3を設けた面の電極11
b、21bは、梁部と支持体部3とに段差があるので、
段差面も電気的に接続して梁部と支持体部3とを電気的
に導通させている。支持体部3と反対側の面の電極11
a、21aは表面全体に形成されている。この圧電素子
1、2は、2枚の圧電体4を接合したバイモルフ型の片
持ち梁構造であるため、支持体部3から伝わる加速度に
より梁部に生じるたわみ振動によって圧電体4に発生す
る電位差を相対する面に設けた電極11a、11b、2
1a、21b上から取り出すことができる。このような
圧電体を1枚又は複数枚接合して積層し、各面に電極を
設けた構造体を圧電素子と呼ぶ。この加速度センサ10
では、各圧電素子1、2は、一方の面が互いに平行とな
るよう配置されており、具体的には梁部の面が実質的に
同一平面内となるように置かれている。また、この加速
度センサ10では、長手方向を同一方向としてほぼ一直
線上に並ぶようにして、各圧電素子の梁部の先端同士を
近接させ、それぞれの支持体部3は長手方向について互
いに反対方向に離れて外側に配置されている。
(Embodiment 1) FIG. 1A shows a perspective view of a piezoelectric element constituting an acceleration sensor according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 1B shows a plan view thereof. Show. This acceleration sensor includes two piezoelectric elements 1 and 2. Each of the piezoelectric elements 1 and 2 has a cantilever structure in which a bimorph-shaped beam portion in which two piezoelectric bodies are joined so that the polarization directions are opposite to each other is supported at one end by a support portion 3. are doing. Electrodes 11a, 11b, 21a and 21b are formed on two opposing surfaces of the beams of the piezoelectric elements 1 and 2, respectively. Electrode 11 on the surface provided with support 3
Since b and 21b have a step between the beam portion and the support portion 3,
The step surface is also electrically connected to make the beam portion and the support portion 3 electrically conductive. Electrode 11 on the surface opposite to support 3
a and 21a are formed on the entire surface. Since the piezoelectric elements 1 and 2 have a bimorph cantilever structure in which two piezoelectric members 4 are joined, a potential difference generated in the piezoelectric member 4 due to flexural vibration generated in the beam portion due to acceleration transmitted from the support portion 3. Electrodes 11a, 11b, 2 provided on opposite surfaces
It can be taken out from above 1a, 21b. A structure in which one or a plurality of such piezoelectric members are bonded and laminated, and electrodes are provided on each surface is called a piezoelectric element. This acceleration sensor 10
In each of the piezoelectric elements 1, 2, the piezoelectric elements 1 and 2 are arranged such that one surface thereof is parallel to each other, and specifically, are arranged such that the surfaces of the beam portions are substantially in the same plane. Further, in the acceleration sensor 10, the tips of the beam portions of the piezoelectric elements are brought close to each other so that the longitudinal directions are substantially aligned on the same direction, and the respective support portions 3 are arranged in opposite directions in the longitudinal direction. Located away outside.

【0065】この加速度センサ10を構成する圧電素子
1と圧電素子2では、分極方向が互いに反対方向である
2枚の圧電体4を分極の極性が同じ面を互いに対向させ
て接合して積層して一つの圧電素子を構成している。そ
して、圧電素子1と圧電素子2とでは、対応する圧電体
の分極方向を互いに反対方向としている。別の表現で
は、接合面で対向させる面の分極の極性が圧電素子1と
圧電素子2とで互いに異なるようにしている。図1の
(b)では、それぞれの圧電体の分極方向を矢印で示し
ている。矢印は、極性のプラス面からマイナス面に向け
て示されている。そのため、矢印の始点側がプラス面、
矢印の指す終点側がマイナス面となる。圧電素子1では
2枚の圧電体が極性のマイナス面同士で接合されてお
り、圧電素子2では2枚の圧電体が極性のプラス面同士
で接合されている。
In the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2 constituting the acceleration sensor 10, two piezoelectric bodies 4 whose polarization directions are opposite to each other are laminated by joining the surfaces having the same polarization polarity to each other. To constitute one piezoelectric element. The polarization directions of the corresponding piezoelectric bodies of the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2 are opposite to each other. In other words, the polarities of the polarizations of the opposing surfaces of the bonding surfaces are different between the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2. In FIG. 1B, the polarization direction of each piezoelectric body is indicated by an arrow. Arrows are shown from the positive polarity side to the negative side. Therefore, the starting point side of the arrow is a plus surface,
The end point pointed by the arrow is the minus plane. In the piezoelectric element 1, two piezoelectric bodies are joined together with negative polar faces, and in the piezoelectric element 2, two piezoelectric bodies are joined together with positive polar faces.

【0066】一般に、圧電素子の共振周波数は、圧電素
子の長さ、厚さにより決まる。圧電素子の感度は、共振
周波数に近い周波数の加速度に対して高くなるため、測
定周波数範囲より共振周波数が高くなるように圧電素子
の形状を決めればよい。本実施の形態1では、圧電素子
は、厚さ100μmとし、長さは2mmとして、共振周
波数を20kHzとする。圧電素子は、厚さ50μmの
2枚の圧電体を接合したものからなり、圧電体として
は、圧電単結晶であるニオブ酸リチウム(LiNb
3)を用いる。
Generally, the resonance frequency of a piezoelectric element is determined by the length and thickness of the piezoelectric element. Since the sensitivity of the piezoelectric element increases with acceleration at a frequency close to the resonance frequency, the shape of the piezoelectric element may be determined so that the resonance frequency is higher than the measurement frequency range. In the first embodiment, the piezoelectric element has a thickness of 100 μm, a length of 2 mm, and a resonance frequency of 20 kHz. The piezoelectric element is formed by joining two piezoelectric bodies having a thickness of 50 μm. As the piezoelectric body, lithium niobate (LiNb) which is a piezoelectric single crystal is used.
O 3 ) is used.

【0067】次に、加速度センサを構成する圧電素子の
製造方法について説明する。まず、圧電体である厚さ4
00μmの2枚のニオブ酸リチウム基板を直接接合によ
り接合する。直接接合の工程では基板の表面を研磨して
表面を均一な鏡面にしたのち、洗浄し表面のゴミや汚染
物を取り去る。この基板を親水化処理して表面を活性化
し、乾燥した後、2枚の基板を重ね合わせる。ここで、
図2に、下地基板4と圧電基板3とが直接接合によって
接合する原理を説明する。図2は本発明の実施の形態1
における加速度センサに用いる圧電素子の製造方法にお
ける直接接合による接合の各段階における圧電基板の界
面状態を示す。図2中、L1、L2、L3は圧電基板間
の距離を示している。まず、圧電基板である2枚のニオ
ブ酸リチウム(LiNbO)基板21a、21bの両
面を鏡面研磨する。次いで、これらのニオブ酸リチウム
基板21a、21bを、アンモニアと過酸化水素と水の
混合液(アンモニア水:過酸化水素水:水=1:1:6
(容量比))で洗浄して、ニオブ酸リチウム基板21
a、21bに親水化処理を施す。図2の(a)に示すよ
うに、前記混合液で洗浄された圧電基板21a、21b
の表面は水酸基(−OH基)で終端され、親水性になっ
ている(接合の前の状態)。
Next, a method of manufacturing the piezoelectric element constituting the acceleration sensor will be described. First, a piezoelectric material having a thickness of 4
Two 00 μm lithium niobate substrates are joined by direct joining. In the direct bonding step, the surface of the substrate is polished to a uniform mirror surface and then washed to remove dust and contaminants on the surface. This substrate is subjected to a hydrophilic treatment to activate the surface, and after drying, the two substrates are overlaid. here,
FIG. 2 illustrates the principle of joining the base substrate 4 and the piezoelectric substrate 3 by direct joining. FIG. 2 shows Embodiment 1 of the present invention.
3 shows the interface state of the piezoelectric substrate at each stage of the direct bonding in the method of manufacturing the piezoelectric element used for the acceleration sensor in FIG. In FIG. 2, L1, L2, and L3 indicate distances between the piezoelectric substrates. First, both surfaces of two lithium niobate (LiNbO 3 ) substrates 21a and 21b, which are piezoelectric substrates, are mirror-polished. Then, these lithium niobate substrates 21a and 21b are mixed with a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide and water (ammonia water: hydrogen peroxide solution: water = 1: 1: 6).
(Volume ratio)) and washed with the lithium niobate substrate 21.
a, 21b are subjected to a hydrophilic treatment. As shown in FIG. 2A, the piezoelectric substrates 21a and 21b washed with the mixed solution
Is terminated with a hydroxyl group (-OH group) and becomes hydrophilic (state before bonding).

【0068】次いで、図2の(b)に示すように、親水
化処理を施した2枚の圧電基板(LiNbO)21
a、21bを、分極軸の向きが互いに反対方向となるよ
うにして接合する(L1>L2)。これにより、脱水が
起こり、圧電基板(LiNbO )21aと圧電基板
(LiNbO)21bは、水酸基の重合や水素結合な
どの引力により引き合って接合される。このように、鏡
面研磨された面同士を表面処理して、接触させることに
より、界面に接着剤などの接着層を介さずに対向する面
を接合することを「直接接合」による接合と呼ぶ。直接
接合による接合では接着剤を使用しないので、接合界面
に接着層が存在しない。接着層は振動を吸収して感度を
劣化させたり、ばらつきの原因となったり、温度特性を
劣化させたりするが、直接接合による接合を用いること
により接合界面での振動吸収がなく、ばらつきや温度変
化のない接合を得ることができる。また、一般的には、
熱処理を施すことにより、分子間力による接合から共有
結合やイオン結合などの原子レベルのより強力な接合と
なる。
Next, as shown in FIG.
Treated two piezoelectric substrates (LiNbO3) 21
a, 21b, the directions of the polarization axes are opposite to each other
(L1> L2). This allows dehydration
Occurs and the piezoelectric substrate (LiNbO 3) 21a and piezoelectric substrate
(LiNbO3) 21b is used for polymerization of hydroxyl groups or hydrogen bonding.
It is attracted and joined by any attractive force. Like this, mirror
Surface treatment of polished surfaces to bring them into contact
Surface facing the interface without interposing an adhesive layer such as adhesive
Is called "direct joining". Directly
Since no adhesive is used in joining by joining, the joining interface
No adhesive layer. The adhesive layer absorbs vibration and increases sensitivity
Deterioration, variation, and temperature characteristics
Deterioration or use of direct bonding
No vibration absorption at the joint interface
Bonding can be obtained. Also, in general,
Heat treatment allows sharing from bonding by intermolecular force
Stronger bonds at the atomic level, such as bonds and ionic bonds
Become.

【0069】また、所望により、上記のようにして接合
した圧電基板(LiNbO)21a、21bに、45
0℃の温度で熱処理を施してもよい。これにより、図2
(c)に示すように、圧電基板(LiNbO)21a
の構成原子と圧電基板(LiNbO)21bの構成原
子との間が酸素原子Oを介して共有結合した状態となり
(L2>L3)、圧電基板21a、21bが原子レベル
でさらに強固に直接接合される。すなわち、接合の界面
に接着剤などの接着層の存在しない結合状態が得られ
る。別の場合としては、圧電基板(LiNbO)21
aの構成原子と圧電基板(LiNbO)21bの構成
原子との間が水酸基を介して共有結合した状態となり、
圧電基板21a、21bが原子レベルで強固に直接接合
される場合もある。なお、圧電基板が熱に弱い場合には
熱処理を行う必要はない。また、熱処理を行う場合に
は、圧電体の分極が消失してしまうキュリー点を超えな
い温度範囲での熱処理を行うことが好ましい。ニオブ酸
リチウム(LiNbO)のキュリー点は1210℃で
あり、これに近い温度履歴を受けることによって特性が
劣化するため、上記キュリー点以下の温度範囲で熱処理
を行うのが望ましい。これによって、さらに強固な直接
接合による接合をさせることができる。
If desired, the piezoelectric substrates (LiNbO 3 ) 21a and 21b bonded as described above
The heat treatment may be performed at a temperature of 0 ° C. As a result, FIG.
As shown in (c), the piezoelectric substrate (LiNbO 3 ) 21a
And the constituent atoms of the piezoelectric substrate (LiNbO 3 ) 21b are covalently bonded via oxygen atoms O (L2> L3), and the piezoelectric substrates 21a and 21b are more directly bonded at the atomic level. You. That is, a bonding state in which no bonding layer such as an adhesive is present at the bonding interface is obtained. As another case, the piezoelectric substrate (LiNbO 3 ) 21
The constituent atoms of a and the constituent atoms of the piezoelectric substrate (LiNbO 3 ) 21b are covalently bonded via a hydroxyl group,
In some cases, the piezoelectric substrates 21a and 21b are directly joined firmly at the atomic level. When the piezoelectric substrate is weak to heat, it is not necessary to perform heat treatment. In the case of performing the heat treatment, it is preferable to perform the heat treatment in a temperature range not exceeding the Curie point at which the polarization of the piezoelectric body disappears. Lithium niobate (LiNbO 3 ) has a Curie point of 1210 ° C., and its properties deteriorate when subjected to a temperature history close to this. As a result, it is possible to perform a stronger direct bonding.

【0070】このように直接接合により接合させた2枚
のニオブ酸リチウム基板のうちの一方の基板を平面研削
で全面を研削してその厚さを50μmとする。他方の基
板は、支持体部となる部分を残して厚さ50μmに研削
する。これにより、圧電素子の梁部の厚さは計100μ
mとなり、支持体部分では厚さ450μmとなる。この
研削加工した基板の両面に厚さ50nmのクロムと20
0nmの金を順に蒸着して電極とする。このとき、一方
の面は平面状をなしているので、平面的に電極を形成す
ることができる。他方の面には支持体部があり、この支
持体部と梁部には段差がある。この支持体部と梁部の面
に設ける電極との間を電気的に導通させるために、支持
体部と梁部との段差面に金属マスクを用いて蒸着した。
この後、ダイシングソーにより、梁部の長手方向につい
て横幅0.5mmに切断した。
One of the two lithium niobate substrates thus bonded by direct bonding is entirely ground by surface grinding to have a thickness of 50 μm. The other substrate is ground to a thickness of 50 μm except for a portion serving as a support. Thereby, the thickness of the beam portion of the piezoelectric element is 100 μm in total.
m, and the thickness at the support portion is 450 μm. 50 nm thick chromium and 20
An electrode is formed by sequentially depositing 0 nm of gold. At this time, since one surface has a planar shape, the electrode can be formed planarly. The other surface has a support portion, and there is a step between the support portion and the beam portion. In order to electrically conduct between the support and the electrode provided on the beam, vapor deposition was performed using a metal mask on the step surface between the support and the beam.
Thereafter, the beam was cut to a width of 0.5 mm in the longitudinal direction of the beam using a dicing saw.

【0071】2つの圧電素子からなる加速度センサを用
いて回転加速度を検出するための原理を図3に示す。以
下、図3を用いて回転加速度を検出する原理を説明す
る。ここで、圧電素子1、2は回転中心Oから距離rの
ところに設置されている。圧電素子1、2は、加速度を
感知する支持体部3間を距離δrだけ離している。今、
系全体に回転加速度dθ/dtが発生した時、圧電
素子1、2には回転の接線方向に加速度a1θ、a2θ
が加わる。回転中心が変動しない場合には、a θはr
θ/dt、a2θは(r+δr)dθ/dt
に比例する。各圧電素子では感知した加速度の大きさに
比例した電位差を出力するため、同一の比例係数を持つ
2つの圧電素子1、2の出力電圧差V2−V1をとる
と、δr(d θ/dt)に比例する大きさとなり回
転加速度(角加速度)dθ/dtの大きさに比例し
た出力信号を得ることができる。
Using an acceleration sensor composed of two piezoelectric elements
FIG. 3 shows the principle for detecting the rotational acceleration. Less than
The principle of detecting the rotational acceleration will be described below with reference to FIG.
You. Here, the piezoelectric elements 1 and 2 are at a distance r from the rotation center O.
It is installed at the place. The piezoelectric elements 1 and 2
The support parts 3 to be sensed are separated by a distance δr. now,
Rotational acceleration d for the entire system2θ / dt2Occurs when the piezoelectric
Elements 1 and 2 have acceleration a in the tangential direction of rotation., A
Is added. If the rotation center does not fluctuate, a1 θIs r
d2θ / dt2, AIs (r + δr) d2θ / dt2
Is proportional to For each piezoelectric element, the magnitude of the acceleration
Has the same proportional coefficient to output a proportional potential difference
Take the output voltage difference V2-V1 between the two piezoelectric elements 1 and 2.
And δr (d 2θ / dt2The size is proportional to
Rolling acceleration (angular acceleration) d2θ / dt2Proportional to the size of
Output signal can be obtained.

【0072】ここで、並進加速度が発生する場合には、
圧電素子1,2に加わる並進加速度は同じ大きさである
ため、並進加速度に対応する出力信号の大きさはほぼ同
じで、実質上その差はゼロに近い。一方、回転加速度が
発生する場合には、上述のように2つの圧電素子1と圧
電素子2との間で間隔δdと回転加速度dθ/dt
の積に比例する出力信号差が存在する。そこで、2つの
圧電素子1、2の出力信号の差分をとれば、回転加速度
を検出することができる。この場合、得られる回転加速
度の精度を高くするには、2つの圧電素子間の間隔を可
能な限り大きくし、出力信号差を大きく取るようにすれ
ばよい。図1のような片持ち梁型圧電素子の場合には、
支持体部3から加速度が梁に加わるため、それぞれの圧
電素子の支持体部3と梁部が接するそれぞれの点の距離
を2つの圧電素子の距離と見なせる。よって、図1に示
すような配置が限られた空間で角加速度に対する感度が
最も高く得られる。これに対して、2つの圧電素子の出
力信号がそれぞれ一定の大きさを示すが差分がほぼゼロ
の場合には、回転加速度が実質的にゼロであって、ほぼ
無視できる。この場合には、いずれか1つの圧電素子の
出力から並進加速度を検出することができる。
Here, when a translational acceleration occurs,
The translational acceleration applied to the piezoelectric elements 1 and 2 has the same magnitude
Therefore, the magnitude of the output signal corresponding to the translational acceleration is almost the same.
The difference is substantially close to zero. On the other hand, the rotational acceleration
If this occurs, the two piezoelectric elements 1 and the pressure
Δd and rotational acceleration d between the element 22θ / dt 2
There is an output signal difference proportional to the product of So two
By taking the difference between the output signals of the piezoelectric elements 1 and 2, the rotational acceleration
Can be detected. In this case, the resulting rotational acceleration
To increase the accuracy of the degree, the space between the two piezoelectric elements is allowed.
The output signal difference as much as possible.
I just need. In the case of a cantilever type piezoelectric element as shown in FIG.
Since acceleration is applied to the beam from the support part 3, each pressure
Distance of each point where the support part 3 and the beam part of the element contact
Can be regarded as a distance between two piezoelectric elements. Therefore, as shown in FIG.
Sensitivity to angular acceleration in a space where space is limited
You get the highest. In contrast, the output of the two piezoelectric elements
Each force signal shows a constant magnitude, but the difference is almost zero
In the case of, the rotational acceleration is substantially zero and almost
I can ignore it. In this case, one of the piezoelectric elements
The translational acceleration can be detected from the output.

【0073】(実施の形態2)図4に、本実施の形態2
に係る加速度センサ10の斜視図を示す。この加速度セ
ンサ10は実施の形態1に係る加速度センサをパッケー
ジ6aに組み込んで、各圧電素子の各面に設けた電極か
らの出力を容易に取り出せるようにした点で相違する。
加速度センサ10の各圧電素子1、2を構成する圧電体
4の分極方向等は実施の形態1に係る加速度センサの場
合と同じである。加速度センサ10を構成する圧電素子
1、2は支持体部3でパッケージ6aの上に固定されて
いる。パッケージ6aには、圧電素子の梁部がパッケー
ジ6aに接触して加速度の伝達により生じるたわみを妨
げないように溝7が掘り込まれている。パッケージ6a
の両端には出力端子となる外部電極8a、8bが形成さ
れており、圧電素子1の電極11aと圧電素子2の電極
21aは外部電極8aとパッケージ6a上の導電層を介
して接続されている。また、圧電素子1の電極11bと
圧電素子2の電極21bが外部電極8bとパッケージ6
a上の導電層を介して接続されている。導電層と電極は
導電ペースト9で電気的に接続されている。パッケージ
6aは、パッケージ6bで蓋をされて加速度センサ10
0を構成する。
(Embodiment 2) FIG. 4 shows Embodiment 2 of the present invention.
1 shows a perspective view of an acceleration sensor 10 according to the first embodiment. This acceleration sensor 10 is different from the first embodiment in that the acceleration sensor according to the first embodiment is incorporated in a package 6a so that outputs from electrodes provided on each surface of each piezoelectric element can be easily taken out.
The polarization directions and the like of the piezoelectric elements 4 constituting the piezoelectric elements 1 and 2 of the acceleration sensor 10 are the same as those of the acceleration sensor according to the first embodiment. The piezoelectric elements 1 and 2 constituting the acceleration sensor 10 are fixed on the package 6a by the support 3. A groove 7 is dug in the package 6a so that the beam portion of the piezoelectric element does not contact the package 6a to prevent the deflection caused by the transmission of the acceleration. Package 6a
External electrodes 8a and 8b serving as output terminals are formed at both ends of the piezoelectric element 1, and the electrode 11a of the piezoelectric element 1 and the electrode 21a of the piezoelectric element 2 are connected to the external electrode 8a via a conductive layer on the package 6a. . The electrode 11b of the piezoelectric element 1 and the electrode 21b of the piezoelectric element 2 are connected to the external electrode 8b and the package 6.
a through a conductive layer. The conductive layer and the electrode are electrically connected by a conductive paste 9. The package 6a is covered with a package 6b and the acceleration sensor 10
0.

【0074】図4の圧電素子1、2では支持体部3の表
面でパッケージ上の導電層と導電ペーストで導通を取る
ことができるので、振動部分の梁部での導通を行う必要
がなく、梁部への導電ペーストの塗布量により梁部の共
振周波数などへ影響することがなくなる。つまり、一方
の平面状をなす面11a、21aでは、支持体部3から
導電ペーストなどで外部電極と接続することにより、圧
電素子の共振周波数や感度などの特性のばらつきを小さ
くすることができる。すなわち、圧電素子の梁部から導
電ペースト等を塗布して取り出すと、塗布量のばらつき
や梁部への導電ペーストのはみだし量の差により、上記
特性が影響を受けてばらついてしまう。一方、支持体部
3で取り出す場合、振動に直接影響しないため導電ペー
ストの塗布量等に関係なく、圧電素子の形状のみで特性
がほぼ決まるため、ばらつきを小さくできる。また、他
方の面11b、21bでは支持体部と梁部とに段差があ
り、電極部は2つに分離されているが、電気的には導通
されている。この面については、梁部の面積が小さいた
め導電性ペーストの塗布量が制限されるため、支持体部
3側の電極から取り出す方が望ましい。また、平面状の
面と同様に、梁部から導電ペースト等を塗布して取り出
すと、塗布量のばらつきや梁部への導電ペーストのはみ
だし量の差により、上記特性が影響を受けてばらついて
しまう。そこで、支持体部3の電極から外部電極への接
続を行うのが望ましい。また、はんだなどを用いて導通
を確保する場合には、梁部に直接はんだでの接続をとる
と、圧電素子を構成する圧電体に熱が伝わり高温になっ
て特性が劣化し、感度などが低下するという問題があ
る。一方、支持体3部からはんだで取り出すことによ
り、梁部への熱は伝わりにくくなるのでこのような問題
を避けることができる。
In the piezoelectric elements 1 and 2 shown in FIG. 4, conduction can be established between the conductive layer on the package and the conductive paste on the surface of the support body 3, so that there is no need to conduct electricity at the beam portion of the vibrating portion. The amount of conductive paste applied to the beam does not affect the resonance frequency of the beam. In other words, on one of the plane surfaces 11a and 21a, by connecting the support portion 3 to an external electrode using a conductive paste or the like, variations in characteristics such as the resonance frequency and sensitivity of the piezoelectric element can be reduced. That is, when a conductive paste or the like is applied from the beam portion of the piezoelectric element and taken out, the above characteristics are affected and varied due to a variation in the applied amount or a difference in the amount of the conductive paste protruding from the beam portion. On the other hand, in the case where the piezoelectric element is taken out by the support member 3, the characteristics are substantially determined only by the shape of the piezoelectric element irrespective of the amount of the conductive paste applied since the vibration is not directly affected. In the other surfaces 11b and 21b, there is a step between the support portion and the beam portion, and the electrode portion is separated into two, but is electrically connected. Regarding this surface, since the area of the beam portion is small, the application amount of the conductive paste is limited. Therefore, it is desirable to take out the surface from the electrode on the support body 3 side. In addition, as in the case of the planar surface, when the conductive paste or the like is applied from the beam portion and taken out, the above characteristics are affected by the variation in the application amount and the difference in the amount of the conductive paste protruding to the beam portion, and the above-described characteristics are affected. I will. Therefore, it is desirable to connect the electrodes of the support 3 to the external electrodes. In addition, when using a solder or the like to ensure conduction, if solder is directly connected to the beam, heat will be transmitted to the piezoelectric body that constitutes the piezoelectric element, and the temperature will rise to a high temperature, degrading the characteristics and reducing the sensitivity etc. There is a problem of lowering. On the other hand, by taking out the solder from the support 3 part, the heat to the beam part is hardly transmitted, so that such a problem can be avoided.

【0075】次に、この加速度センサを用いた加速度の
検出方法について述べる。図5に、実施の形態2に係る
加速度センサを用いる加速度検出用のブロック図を示
す。圧電素子1、2の電極11a、21aが互いに接続
されて信号検出手段12に接続されており、他方、電極
11b、21bが互いに接続されて信号検出手段12の
他の端子に接続されている。また、基準電位を与える基
準電位発生手段22が設けられている。
Next, a method for detecting acceleration using the acceleration sensor will be described. FIG. 5 shows a block diagram for acceleration detection using the acceleration sensor according to the second embodiment. The electrodes 11a and 21a of the piezoelectric elements 1 and 2 are connected to each other and connected to the signal detecting means 12, while the electrodes 11b and 21b are connected to each other and connected to another terminal of the signal detecting means 12. Further, reference potential generating means 22 for providing a reference potential is provided.

【0076】まず、圧電素子1、2の分極方向について
説明する。この圧電素子1、2のそれぞれは、互いに反
対の分極方向を有する2つの圧電体を同一極性の面を対
向させて接合している。さらに圧電素子1と圧電素子2
とでは2つの圧電体を接合する接合面の極性が互いに異
なるように、対応する圧電体の分極方向を反対方向とし
ている。図5では、分極方向を矢印で示しており、この
矢印は、極性のプラス面からマイナス面に向けて示され
ている。そのため、矢印の始点側がプラス面、矢印の指
す終点側がマイナス面となる。なお、この極性は分極に
よるものであるため、応力が加わった際に発生する電荷
の極性とは必ずしも一致しない。
First, the polarization directions of the piezoelectric elements 1 and 2 will be described. In each of the piezoelectric elements 1 and 2, two piezoelectric bodies having opposite polarization directions are joined with their surfaces having the same polarity facing each other. Further, a piezoelectric element 1 and a piezoelectric element 2
In (2) and (3), the polarization directions of the corresponding piezoelectric bodies are set to be opposite to each other so that the joining surfaces for joining the two piezoelectric bodies have different polarities. In FIG. 5, the polarization direction is indicated by an arrow, and the arrow is indicated from the positive polarity surface to the negative polarity surface. Therefore, the starting point side of the arrow becomes a plus surface, and the ending point side indicated by the arrow becomes a minus surface. Since this polarity is due to polarization, it does not always match the polarity of the charge generated when a stress is applied.

【0077】さらに、この加速度センサに回転加速度が
加わった場合に、2つの圧電素子1、2からどのような
出力が得られるかを図5を用いて、以下に説明する。回
転中心が圧電素子1、2の梁部の延長線上にある場合、
図5で矢印の大きさとして示すように、回転中心からよ
り遠い圧電素子1に加わる加速度a1θは圧電素子2に
加わる加速度a2θより大きい。図5中の矢印に示す方
向の加速度がそれぞれ加わった場合、点線で示したよう
に、圧電素子1の方が圧電素子2より振れ幅が大きい。
Further, what kind of output is obtained from the two piezoelectric elements 1 and 2 when rotational acceleration is applied to the acceleration sensor will be described below with reference to FIG. When the rotation center is on an extension of the beam of the piezoelectric elements 1 and 2,
As shown by the size of the arrow in FIG. 5, the acceleration a1θ applied to the piezoelectric element 1 farther from the rotation center is larger than the acceleration a2θ applied to the piezoelectric element 2. When the accelerations in the directions indicated by the arrows in FIG. 5 are respectively applied, the swing width of the piezoelectric element 1 is larger than that of the piezoelectric element 2 as indicated by the dotted line.

【0078】図5中、圧電素子1では、接合された2枚
の圧電体のうち電極11b側の圧電体が伸ばされ、電極
11a側の圧電体が圧縮される。このために各圧電体は
圧縮を受けた場合は分極の極性と同じ極性の電荷が生
じ、一方、伸ばされた場合は分極の極性とは逆の極性の
電荷を各面に生じ、対向する面間には電位が発生する。
これによって、圧縮を受けた圧電体の電極11a側には
分極の極性と同じプラス電荷が発生し、伸ばされた圧電
体の電極11b側には分極の極性とは反対のマイナス電
荷が発生する。
In FIG. 5, in the piezoelectric element 1, the piezoelectric body on the electrode 11b side is expanded and the piezoelectric body on the electrode 11a side is compressed among the two bonded piezoelectric bodies. For this reason, each piezoelectric body generates a charge having the same polarity as the polarization when it is compressed, and on the other hand, when it is expanded, it generates a charge having a polarity opposite to the polarity of the polarization when it is expanded. A potential is generated between them.
As a result, a positive charge having the same polarity as the polarization is generated on the side of the electrode 11a of the compressed piezoelectric body, and a negative charge opposite to the polarity of the polarization is generated on the side of the electrode 11b of the expanded piezoelectric body.

【0079】一方、圧電素子2は、2つの圧電体の接合
面で対向する圧電体の分極方向が圧電素子1の場合とは
逆方向である。このため、圧電素子2では、圧縮を受け
た圧電体の電極21a側にマイナス電荷、伸ばされた圧
電体の電極21b側にプラス電荷が発生する。
On the other hand, in the piezoelectric element 2, the polarization direction of the opposing piezoelectric bodies at the joint surface of the two piezoelectric bodies is opposite to that of the piezoelectric element 1. Therefore, in the piezoelectric element 2, a negative charge is generated on the side of the compressed electrode 21a of the piezoelectric body, and a positive charge is generated on the side of the expanded electrode 21b of the piezoelectric body.

【0080】また、電極11aと電極21a、電極11
bと電極21bとがそれぞれ接続されて出力としてい
る。このため、各電極で発生した電荷はそれぞれ移動
し、圧電素子1と圧電素子2の全体で発生電荷の差分が
取られる。この場合、回転中心から遠い側にある圧電素
子1からの発生電荷のほうが圧電素子2からの発生電荷
より大きいため、圧電素子2からの発生電荷の分がうち
消されて、発生電荷量の差が接続部に発生する。この電
荷を信号として、信号検出手段12で検出して得られる
出力信号により回転加速度を得ることができる。このよ
うに各圧電素子で発生する電荷の極性が異なる電極間を
配線することで発生する電荷を互いに相殺させて出力の
差分を得ることができる。従って、差分回路を設けるこ
となく出力の差分を得ることができ、回転加速度を得る
ことができる。なお、並進加速度によって発生する電荷
量は各圧電素子で実質的に同じなので、上記配線によっ
てあらかじめ相殺できる。また、ここでは図5に示すよ
うに、回転中心が圧電素子1、2の梁部の延長線上にあ
る場合について説明したが、回転加速度の大きさは回転
中心と各圧電素子1、2との距離の差に比例するので、
任意の回転中心の場合についても同様に回転加速度を検
出することができる。
The electrode 11a, the electrode 21a, and the electrode 11
b and the electrode 21b are connected to each other and output. Therefore, the charges generated at the respective electrodes move, and the difference between the charges generated in the entire piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2 is obtained. In this case, since the charge generated from the piezoelectric element 1 farther from the rotation center is larger than the charge generated from the piezoelectric element 2, the charge generated from the piezoelectric element 2 is eliminated, and the difference in the generated charge amount is reduced. Occurs at the connection. Using this charge as a signal, a rotational acceleration can be obtained from an output signal obtained by detection by the signal detection means 12. In this way, by wiring between the electrodes having different polarities of the charges generated in the respective piezoelectric elements, the generated charges can be canceled each other to obtain a difference in output. Therefore, the output difference can be obtained without providing a difference circuit, and the rotational acceleration can be obtained. It should be noted that the amount of charge generated by the translational acceleration is substantially the same for each piezoelectric element, and thus can be canceled in advance by the wiring. In addition, here, as shown in FIG. 5, the case where the rotation center is on the extension of the beam portion of the piezoelectric elements 1 and 2 has been described, but the magnitude of the rotation acceleration is Since it is proportional to the difference in distance,
The rotational acceleration can be similarly detected for an arbitrary rotation center.

【0081】なお、回転加速度の印加は瞬間的に印加さ
れるものと考えられる。そこで、圧電体の振れは回転加
速度の印加による最大の振れ幅から往復振動を生じる
が、最大の振れ幅に伴う出力を検出することによって回
転加速度を検出することができる。
The application of the rotational acceleration is considered to be applied instantaneously. Therefore, the vibration of the piezoelectric body causes a reciprocating vibration from the maximum vibration width due to the application of the rotational acceleration, but the rotational acceleration can be detected by detecting the output accompanying the maximum vibration width.

【0082】本実施の形態2に係る加速度センサを用い
る加速度検出用の信号検出手段の回路図を図6に示す。
この信号検出手段は、電界効果型トランジスタ(FE
T)14と抵抗とからなるソースフォロワ回路と、オペ
アンプ15とから構成される。圧電素子1、2の電極1
1b、21bからの出力は電界効果型トランジスタ(F
ET)14のゲートに入力されている。電極11a、2
1aはパッケージの外部電極から接地されている。電界
効果型トランジスタ14のゲートと接地間には抵抗が接
続されており、圧電素子からの出力を電圧に変換してい
る。また、電界効果型トランジスタ14のソースには抵
抗が接続され、ソースフォロワ回路を構成している。こ
のソースフォロワ回路は、インピーダンス変換回路を構
成している。電界効果型トランジスタ14の出力は、抵
抗を介してオペアンプ15に入力され増幅される。オペ
アンプ15は増幅回路を構成している。基準電位は、電
源電圧を抵抗分圧して得ている。以上のように、2つの
圧電素子に加わる加速度の大きさの差を差動増幅回路な
どの回路を用いず、簡単な増幅回路のみで検出すること
ができる。
FIG. 6 is a circuit diagram of a signal detecting means for detecting an acceleration using the acceleration sensor according to the second embodiment.
This signal detecting means includes a field effect transistor (FE)
T) A source follower circuit including a resistor 14 and a resistor, and an operational amplifier 15. Electrodes 1 of piezoelectric elements 1 and 2
1b and 21b are output from a field effect transistor (F
ET) 14 is input to the gate. Electrodes 11a, 2
1a is grounded from the external electrode of the package. A resistor is connected between the gate of the field effect transistor 14 and the ground, and converts an output from the piezoelectric element into a voltage. Further, a resistor is connected to the source of the field effect transistor 14 to form a source follower circuit. This source follower circuit constitutes an impedance conversion circuit. The output of the field effect transistor 14 is input to the operational amplifier 15 via a resistor and amplified. The operational amplifier 15 forms an amplification circuit. The reference potential is obtained by dividing the power supply voltage by resistance. As described above, the difference between the magnitudes of the acceleration applied to the two piezoelectric elements can be detected only by a simple amplifier circuit without using a circuit such as a differential amplifier circuit.

【0083】さらに、この加速度センサを用いた他の加
速度の検出方法について述べる。図7に、実施の形態2
に係る加速度センサを用いる加速度検出用のブロック図
を示す。圧電素子1、2の電極11b、21aが互いに
接続されており、電極11a、21bが信号検出手段1
2の入力端子に接続されている。すなわち、2つの圧電
素子が直列に接続される。また、基準電位を与える基準
電位発生手段22が設けられている。
Further, another acceleration detecting method using the acceleration sensor will be described. FIG. 7 shows a second embodiment.
FIG. 2 is a block diagram for detecting acceleration using the acceleration sensor according to FIG. The electrodes 11b and 21a of the piezoelectric elements 1 and 2 are connected to each other, and the electrodes 11a and 21b are
2 input terminals. That is, two piezoelectric elements are connected in series. Further, reference potential generating means 22 for providing a reference potential is provided.

【0084】次に、この加速度センサに回転加速度が加
わった場合に、2つの圧電素子1、2からどのような出
力が得られるかを図7を用いて、以下に説明する。回転
中心が圧電素子1、2の梁部の延長線上にある場合、図
7で矢印の大きさとして示すように、回転中心からより
遠い圧電素子1に加わる加速度a1θは圧電素子2に加
わる加速度a2θより大きい。図7中の矢印に示す方向
の加速度がそれぞれ加わった場合、点線で示したよう
に、圧電素子1の方が圧電素子2より振れ幅が大きい。
Next, what output is obtained from the two piezoelectric elements 1 and 2 when rotational acceleration is applied to the acceleration sensor will be described below with reference to FIG. When the rotation center is on the extension of the beam portion of the piezoelectric elements 1 and 2, as shown by the size of the arrow in FIG. Greater than. When accelerations in directions indicated by arrows in FIG. 7 are respectively applied, the swing width of the piezoelectric element 1 is larger than that of the piezoelectric element 2 as indicated by a dotted line.

【0085】図7中、圧電素子1では、接合された2枚
の圧電体のうち電極11b側の圧電体が伸ばされ、電極
11a側の圧電体が圧縮される。このために各圧電体は
圧縮を受けた場合は分極の極性と同じ極性の電荷が生
じ、一方、伸ばされた場合は分極の極性とは逆の極性の
電荷を各面に生じ、対抗する面間には電位が発生する。
これによって、圧縮を受けた圧電体の電極11a側には
分極の極性と同じプラス電荷が発生し、伸ばされた圧電
体の電極11b側には分極の極性とは反対のマイナス電
荷が発生する。
In FIG. 7, in the piezoelectric element 1, the piezoelectric body on the electrode 11b side of the two bonded piezoelectric bodies is expanded, and the piezoelectric body on the electrode 11a side is compressed. For this reason, when each piezoelectric body is compressed, it generates charges of the same polarity as the polarity of the polarization, while when expanded, charges of the opposite polarity to the polarity of the polarization occur on each surface, and the opposite surface A potential is generated between them.
As a result, a positive charge having the same polarity as the polarization is generated on the side of the electrode 11a of the compressed piezoelectric body, and a negative charge opposite to the polarity of the polarization is generated on the side of the electrode 11b of the expanded piezoelectric body.

【0086】一方、圧電素子2は、2つの圧電体の接合
面で対向する圧電体の分極方向が圧電素子1の場合とは
逆方向である。このため、圧電素子2では、圧縮を受け
た圧電体の電極21a側にマイナス電荷、伸ばされた圧
電体の電極21b側にプラス電荷が発生する。
On the other hand, in the piezoelectric element 2, the polarization direction of the opposing piezoelectric bodies at the joint surface of the two piezoelectric bodies is opposite to that of the piezoelectric element 1. Therefore, in the piezoelectric element 2, a negative charge is generated on the side of the compressed electrode 21a of the piezoelectric body, and a positive charge is generated on the side of the expanded electrode 21b of the piezoelectric body.

【0087】また、電極11bと電極21aが接続され
ているため、それぞれの電荷は移動し、圧電素子1の電
極11aと圧電素子2の電極21bとの間で発生した同
一極性の電荷について発生電荷の差分がとられる。回転
加速度が加わる場合、回転中心から遠い側にあるどちら
か一方の圧電素子からの発生電荷が大きく、もう一方の
圧電素子からの発生電荷の分がうち消されて、発生電荷
量の差が信号処理手段12に入力される。この電荷を信
号として、信号検出手段12で検出して得られる出力信
号により回転加速度を得ることができる。2つの圧電素
子が直列に接続されるため、信号検出手段12の入力端
から見た加速度センサの静電容量が小さくなり、図5に
示すように接続した場合と比べて、同じ電荷が生じても
発生する電圧が高くなる。すなわち、感度が高くなると
いう利点がある。また、図8は本実施の形態2に係る加
速度センサを用いる他の加速度検出用の信号検出手段の
回路図である。回路構成は図6と同様であるので説明は
省略する。
Further, since the electrode 11b and the electrode 21a are connected, the respective electric charges move, and the electric charges having the same polarity generated between the electrode 11a of the piezoelectric element 1 and the electrode 21b of the piezoelectric element 2 are generated. Is taken. When rotational acceleration is applied, the charge generated from one of the piezoelectric elements farther from the rotation center is large, and the charge generated from the other piezoelectric element is eliminated, and the difference in the generated charge is signaled. It is input to the processing means 12. Using this charge as a signal, a rotational acceleration can be obtained from an output signal obtained by detection by the signal detection means 12. Since the two piezoelectric elements are connected in series, the capacitance of the acceleration sensor viewed from the input end of the signal detecting means 12 is reduced, and the same electric charge is generated as compared with the case where the connection is made as shown in FIG. The voltage generated also increases. That is, there is an advantage that the sensitivity is increased. FIG. 8 is a circuit diagram of another acceleration detecting signal detecting means using the acceleration sensor according to the second embodiment. The circuit configuration is the same as that of FIG.

【0088】なお、加速度センサの構成例としては本実
施の形態に示すものに限られるものではなく、例えば、
図12の(a)に示すように2つの圧電素子を同じ向き
に配置したり、図12の(b)に示すように2つの中心
支持型の圧電素子を配置するものや、図12の(c)に
示すように2つの両持ち梁型の圧電素子を配置するもの
でもよい。また、本実施の形態においては、圧電素子の
支持体部を梁部の片面にのみ設けた片持ち梁型としてい
るが、梁部の両面に設けてもよい。さらに、本実施の形
態において、圧電体としてニオブ酸リチウムを用いたが
これに限るものではなく、タンタル酸リチウム、水晶や
圧電単結晶などを用いてもよい。さらに、圧電セラミッ
クを用いたものや圧電セラミックを積層したものでもよ
い。
Note that the configuration example of the acceleration sensor is not limited to the one shown in the present embodiment.
The two piezoelectric elements are arranged in the same direction as shown in FIG. 12A, the two center-supporting piezoelectric elements are arranged as shown in FIG. As shown in c), two doubly supported piezoelectric elements may be arranged. Further, in the present embodiment, the support portion of the piezoelectric element is of a cantilever type provided on only one surface of the beam portion, but may be provided on both surfaces of the beam portion. Further, in the present embodiment, lithium niobate is used as the piezoelectric body, but the present invention is not limited to this, and lithium tantalate, quartz, or a piezoelectric single crystal may be used. Further, a material using piezoelectric ceramic or a material obtained by laminating piezoelectric ceramics may be used.

【0089】なお、圧電体の接合には直接接合による接
合を行ったがこれに限るものではなく、接着剤を用いて
接合してもよい。好ましくは直接接合による接合を行う
ことである。
Although the bonding of the piezoelectric bodies is performed by direct bonding, the present invention is not limited to this, and the bonding may be performed using an adhesive. Preferably, joining by direct joining is performed.

【0090】また、信号処理回路としては電界効果型ト
ランジスタとオペアンプを用いたがこれに限るものでは
なく、電界効果型トランジスタを用いることなく出力を
オペアンプに直接入力してもよい。また、基準電圧回路
やフィルタ回路を設けてもよい。また、アナログ/デジ
タル変換器を組み合わせてもよい。さらに、圧電素子
1、2上の電極とパッケージ6a上の導電層との接続に
は導電ペーストを用いたが、これに限るものではなく、
はんだや鉛レスはんだを用いることができる。はんだ等
を用いることにより、高温高湿下の使用における信頼性
を向上させることができる。
Although the field effect transistor and the operational amplifier are used as the signal processing circuit, the present invention is not limited to this. The output may be directly input to the operational amplifier without using the field effect transistor. Further, a reference voltage circuit and a filter circuit may be provided. Further, an analog / digital converter may be combined. Furthermore, the conductive paste is used for the connection between the electrodes on the piezoelectric elements 1 and 2 and the conductive layer on the package 6a, but is not limited thereto.
Solder or leadless solder can be used. By using solder or the like, reliability in use under high temperature and high humidity can be improved.

【0091】(実施の形態3)図9に、本発明の実施の
形態3に係る加速度検出装置100の斜視図を示す。こ
の加速度検出装置100は、実施の形態1に係る加速度
センサ10をパッケージ6a,6bに組み込んでおり、
外部電極8a、8b、8c、8dに接続されているとと
もに出力を処理する半導体素子16をもパッケージ内に
組み込んでいる点で、実施の形態1に係る加速度センサ
及び実施の形態2に係る加速度センサと相違する。この
加速度検出装置100は、圧電素子1、2、半導体素子
16、パッケージ6a、6b、外部電極8a、8b、8
c、8dからなる。圧電素子1、2は、実施の形態1に
係る加速度センサを構成する圧電素子と同じものであ
る。半導体素子16はベアチップで用いる。ベアチップ
を用いることで小型化できる。半導体素子16の上面の
電極とパッケージ6a上の導電層とはワイヤーボンディ
ングで接続し、裏面の電極はダイボンディングした。圧
電素子の電極と導電層とは導電ペーストで接続した。外
部電極8a、8b、8c、8dは、電源端子、接地端
子、出力端子などとして用いられる。半導体素子16
は、実施の形態2に係る加速度センサにおける図5に示
すブロック図の回路を集積化したものである。具体的に
は、半導体素子における信号処理回路は、電界効果型ト
ランジスタ(FET)と抵抗とからなるソースフォロワ
回路と、オペアンプとから構成される。このソースフォ
ロワ回路は、インピーダンス変換回路を構成している。
また、電界効果型トランジスタの出力は、抵抗を介して
オペアンプ15に入力され増幅される。オペアンプは増
幅回路を構成している。従って、この場合、信号処理回
路は1つのインピーダンス回路と増幅回路とから構成さ
れる。各回路の動作は、実施の形態2で説明したとおり
である。電界効果型トランジスタを用いた場合の半導体
素子16の回路構成としては、図6に示した通りであ
り、その動作は実施の形態2で説明したので省略する。
(Embodiment 3) FIG. 9 is a perspective view of an acceleration detecting apparatus 100 according to Embodiment 3 of the present invention. This acceleration detection device 100 incorporates the acceleration sensor 10 according to the first embodiment into packages 6a and 6b,
The acceleration sensor according to the first embodiment and the acceleration sensor according to the second embodiment in that the semiconductor element 16 connected to the external electrodes 8a, 8b, 8c, and 8d and processing the output is also incorporated in the package. Is different from This acceleration detecting device 100 includes piezoelectric elements 1 and 2, semiconductor element 16, packages 6a and 6b, and external electrodes 8a, 8b and 8
c, 8d. The piezoelectric elements 1 and 2 are the same as the piezoelectric elements constituting the acceleration sensor according to the first embodiment. The semiconductor element 16 is used as a bare chip. The size can be reduced by using a bare chip. The electrode on the upper surface of the semiconductor element 16 and the conductive layer on the package 6a were connected by wire bonding, and the electrode on the back surface was die-bonded. The electrode of the piezoelectric element and the conductive layer were connected with a conductive paste. The external electrodes 8a, 8b, 8c, 8d are used as power terminals, ground terminals, output terminals, and the like. Semiconductor element 16
Is an integrated circuit of the block diagram shown in FIG. 5 in the acceleration sensor according to the second embodiment. Specifically, a signal processing circuit in a semiconductor device includes a source follower circuit including a field effect transistor (FET) and a resistor, and an operational amplifier. This source follower circuit constitutes an impedance conversion circuit.
The output of the field-effect transistor is input to the operational amplifier 15 via a resistor and amplified. The operational amplifier constitutes an amplifier circuit. Therefore, in this case, the signal processing circuit includes one impedance circuit and an amplifier circuit. The operation of each circuit is as described in the second embodiment. The circuit configuration of the semiconductor element 16 using a field-effect transistor is as shown in FIG. 6, and its operation has been described in Embodiment 2 and will not be described.

【0092】各素子をプリント基板上に配置しても検出
回路は構成できるが配線長が長くなるとノイズの影響が
大きくなり、S/Nが劣化する。半導体素子や抵抗を圧
電素子と同一パッケージ内に近接して収納することによ
り、ノイズを低減することができ、高いS/Nを維持で
きる。センサの検出分解能はS/Nで決まるため、パッ
ケージ内に半導体素子などを同梱することにより、高い
分解能が得られる。特に、ニオブ酸リチウムなどの圧電
単結晶を用いた圧電素子の場合、静電容量が小さく、イ
ンピーダンスが高くなるため、ノイズを拾いやすくな
る。また、低周波側のカットオフ周波数を低くする場合
には、電流電圧変換する抵抗の抵抗値を大きくしなけれ
ばならないため、ノイズの影響を受けやすくなる。この
ような場合には、本実施の形態の構成が極めて有効とな
る。また、圧電素子だけでなく、半導体素子を同一パッ
ケージ内に納められるため、温度などの環境の差による
増幅率などの差がほぼ無視できるため、回転加速度をも
極めて正確に検出することができる。
A detection circuit can be formed even if each element is arranged on a printed circuit board. However, if the wiring length is long, the influence of noise increases, and the S / N ratio deteriorates. By housing the semiconductor element and the resistor close to each other in the same package as the piezoelectric element, noise can be reduced and high S / N can be maintained. Since the detection resolution of the sensor is determined by the S / N, high resolution can be obtained by enclosing a semiconductor element or the like in a package. In particular, in the case of a piezoelectric element using a piezoelectric single crystal such as lithium niobate, noise is easily picked up because the capacitance is small and the impedance is high. Further, when the cutoff frequency on the low frequency side is reduced, the resistance value of the resistor for current-voltage conversion must be increased, so that the resistance to noise is easily increased. In such a case, the configuration of the present embodiment is extremely effective. In addition, since not only the piezoelectric element but also the semiconductor element can be housed in the same package, a difference in amplification factor or the like due to a difference in environment such as temperature can be almost neglected, so that the rotational acceleration can be detected very accurately.

【0093】なお、半導体素子の回路構成としては、本
実施の形態に示す回路に限るものではなく、バッファア
ンプやインピーダンス変換回路を用いることなく、直接
アンプ回路に入力したり、後段にゲインを取るためのア
ンプ回路を設けてもよい。また、後段にさらにゲインを
取るためのアンプ回路やアナログ−デジタル変換回路を
設けてもよい。また、回路構成素子すべてをパッケージ
内に収納せずに一部の素子だけをパッケージ6a,6b
内に収納して、残りの素子をプリント基板上などに設け
てもよい。さらに、加速度センサの構成例としては実施
の形態1に示すものに限られず、図12の(a)に示す
ように、2つの圧電素子を同一方向に並列配置するも
の、図12の(b)に示すように、2つの中心支持型の
圧電素子を配置するもの、図12の(c)のように、両
持ち梁型の圧電素子を用いるものなど、種々の形状の圧
電素子を用いることができる。以上により、回転加速度
を一つのセンサで感度よく検出でき、かつS/Nに優れ
分解能の高い、小型の加速度センサを実現できる。
The circuit configuration of the semiconductor element is not limited to the circuit shown in the present embodiment, but can be directly input to an amplifier circuit or take a gain at a subsequent stage without using a buffer amplifier or an impedance conversion circuit. May be provided. Further, an amplifier circuit or an analog-digital conversion circuit for obtaining a gain may be provided at a subsequent stage. In addition, all the circuit components are not housed in the package, and only some of the elements are packaged in the packages 6a and 6b.
And the remaining elements may be provided on a printed circuit board or the like. Further, the configuration example of the acceleration sensor is not limited to the one shown in the first embodiment, but is a configuration in which two piezoelectric elements are arranged in parallel in the same direction as shown in FIG. As shown in FIG. 12, it is possible to use piezoelectric elements of various shapes, such as one in which two center-supporting piezoelectric elements are arranged, and one in which a doubly supported piezoelectric element is used as shown in FIG. it can. As described above, a small acceleration sensor that can detect the rotational acceleration with a single sensor with high sensitivity, has excellent S / N, and has high resolution can be realized.

【0094】(実施の形態4)実施の形態4に係る加速
度検出装置は、実施の形態3に係る加速度検出装置と比
較すると、その外観は図9に示すものと実質的に同じで
あるが、パッケージ6a,6b内に収納する半導体素子
16の回路構成が異なる点で相違する。図10にこの加
速度検出装置100のブロック図を示す。この加速度検
出装置を構成する加速度センサ10は、実施の形態1に
係る加速度センサと同様である。圧電素子1、2は、そ
れぞれ信号検出手段12、基準電位発生手段22と接続
されている。圧電素子1、2の左右の同じ側にある電極
は、それぞれ信号検出手段12の同じ機能の端子に接続
される。各圧電素子からの出力信号は、加算回路23に
入力される。圧電素子1,2を構成する2枚の圧電体の
接合面における極性は、2つの圧電素子で互いに逆極性
となっているため、信号検出手段12からの出力は、同
方向の加速度に対して逆極性の信号となる。これらの出
力信号を加算回路23に入力すると、2つの圧電素子に
加わる加速度の差に比例する信号が加算回路23から出
力され、回転加速度を検出することができる。
(Embodiment 4) The external appearance of the acceleration detecting device according to the fourth embodiment is substantially the same as that shown in FIG. 9 when compared with the acceleration detecting device according to the third embodiment. The difference is that the circuit configuration of the semiconductor element 16 housed in the packages 6a and 6b is different. FIG. 10 shows a block diagram of the acceleration detection device 100. The acceleration sensor 10 constituting the acceleration detection device is the same as the acceleration sensor according to the first embodiment. The piezoelectric elements 1 and 2 are connected to the signal detecting means 12 and the reference potential generating means 22, respectively. Electrodes on the same side on the left and right sides of the piezoelectric elements 1 and 2 are connected to terminals of the same function of the signal detection means 12, respectively. The output signal from each piezoelectric element is input to the adding circuit 23. Since the two piezoelectric elements have opposite polarities at the joining surface of the two piezoelectric elements constituting the piezoelectric elements 1 and 2, the output from the signal detecting means 12 is not affected by the acceleration in the same direction. The signal has the opposite polarity. When these output signals are input to the addition circuit 23, a signal proportional to the difference between the accelerations applied to the two piezoelectric elements is output from the addition circuit 23, and the rotational acceleration can be detected.

【0095】図11に、本実施の形態4に係る加速度検
出装置の回路図を示す。この回路図は、図10のブロッ
ク図の回路構成を具体化したものである。信号検出手段
12はバッファアンプ24a、24bと抵抗とを有して
おり、加算回路23は後段に設けられた差動回路26と
抵抗とを有しており、加算回路23から回転加速度の信
号を出力する。基準電位発生回路22は、抵抗分圧で構
成する。バッファアンプ、差動回路は、オペアンプで構
成できるため、半導体素子としてオペアンプを使用する
ことができ簡便である。この回路において、信号処理回
路は、バッファアンプと抵抗からなる2つの信号検出手
段12と、差動回路と抵抗からなる加算回路23とから
構成される。より具体的には、2つのインピーダンス変
換回路と加算回路とからなる。この回路により、回転加
速度に比例した信号が加算回路の出力端子より得られ
る。なお、図中、電源や接地などの配線は一部略した。
また、2つの圧電素子からの出力信号を加算した場合
に、実質的に同一の大きさで逆極性であるため、差が実
質的にゼロである場合には回転加速度は実質的に無視す
ることができる。この場合には、どちらか一方の信号検
出手段の出力信号は、並進加速度を表わすものと考えら
れる。この並進加速度を検出する場合は、たとえば、図
9のバッファアンプ24aの出力を外部電極に接続すれ
ばよい。したがって、この加速度検出装置により、回転
加速度を検出することができると共に、回転加速度が実
質的にゼロであって並進加速度のみを受けている場合に
は並進加速度を同一の加速度検出装置で検出することが
できる。
FIG. 11 is a circuit diagram of an acceleration detecting device according to the fourth embodiment. This circuit diagram embodies the circuit configuration of the block diagram of FIG. The signal detecting means 12 has buffer amplifiers 24a and 24b and a resistor, and the adding circuit 23 has a differential circuit 26 and a resistor provided at a subsequent stage, and outputs a signal of the rotational acceleration from the adding circuit 23. Output. The reference potential generation circuit 22 is configured by a resistor voltage divider. Since the buffer amplifier and the differential circuit can be constituted by operational amplifiers, operational amplifiers can be used as semiconductor elements, which is simple. In this circuit, the signal processing circuit includes two signal detecting means 12 each including a buffer amplifier and a resistor, and an adding circuit 23 including a differential circuit and a resistor. More specifically, it comprises two impedance conversion circuits and an addition circuit. With this circuit, a signal proportional to the rotational acceleration is obtained from the output terminal of the adding circuit. In the drawings, some wirings such as a power supply and a ground are omitted.
In addition, when the output signals from the two piezoelectric elements are added, they have substantially the same magnitude and opposite polarities. Therefore, when the difference is substantially zero, the rotational acceleration is substantially ignored. Can be. In this case, the output signal of one of the signal detection means is considered to represent the translational acceleration. When detecting the translational acceleration, for example, the output of the buffer amplifier 24a in FIG. 9 may be connected to an external electrode. Therefore, it is possible to detect the rotational acceleration by this acceleration detecting device, and to detect the translational acceleration by the same acceleration detecting device when the rotational acceleration is substantially zero and only the translational acceleration is received. Can be.

【0096】この加速度検出装置100により、加速度
センサ10と半導体素子16を実施の形態3の加速度検
出装置を示す図7と同様に一つのパッケージに収納する
ことができる。そこで、圧電素子の同じ側の電極を半導
体素子の同一機能の端子に接続するのが容易になり、配
線を簡便にできる。また、圧電素子1、2の出力が逆極
性になっているので加算回路を用いることができ、差動
回路を用いる際の同相除去性の高いオペアンプを用いる
などの必要がなく、半導体素子の構成をより簡単にでき
る。また、各素子をプリント基板上に配置しても検出回
路は構成できるが配線長が長くなるとノイズの影響が大
きくなり、S/Nが劣化する。半導体素子や抵抗を圧電
素子と同一パッケージ内に近接して収納することによ
り、ノイズを低減することができ、高いS/Nを維持で
きる。センサの検出分解能はS/Nで決まるため、パッ
ケージ内に半導体素子などを同梱することにより、高い
分解能が得られる。特に、ニオブ酸リチウムなどの圧電
単結晶を用いた圧電素子の場合、静電容量が小さく、イ
ンピーダンスが高くなるため、ノイズを拾いやすくな
る。また、低周波側のカットオフ周波数を低くする場合
には、電流電圧変換する抵抗の抵抗値を大きくしなけれ
ばならないため、ノイズの影響を受けやすくなる。この
ような場合には、本実施の形態が極めて有効となる。ま
た、圧電素子だけでなく、半導体素子を同一パッケージ
内に納めることができるので、温度などの環境の差によ
る増幅率などの差がほぼ無視できるため、回転加速度を
も極めて正確に検出することができる。
With this acceleration detecting device 100, the acceleration sensor 10 and the semiconductor element 16 can be housed in one package as in the acceleration detecting device of the third embodiment shown in FIG. Therefore, it is easy to connect the electrodes on the same side of the piezoelectric element to the terminals of the same function of the semiconductor element, and the wiring can be simplified. In addition, since the outputs of the piezoelectric elements 1 and 2 have opposite polarities, an adder circuit can be used, and there is no need to use an operational amplifier having high common-mode rejection when using a differential circuit. Can be made easier. Further, the detection circuit can be configured even if each element is arranged on a printed circuit board. However, if the wiring length is long, the influence of noise increases, and the S / N deteriorates. By housing the semiconductor element and the resistor close to each other in the same package as the piezoelectric element, noise can be reduced and high S / N can be maintained. Since the detection resolution of the sensor is determined by the S / N, high resolution can be obtained by enclosing a semiconductor element or the like in a package. In particular, in the case of a piezoelectric element using a piezoelectric single crystal such as lithium niobate, noise is easily picked up because the capacitance is small and the impedance is high. Further, when the cutoff frequency on the low frequency side is reduced, the resistance value of the resistor for current-voltage conversion must be increased, so that the resistance to noise is easily increased. In such a case, the present embodiment is extremely effective. Also, since not only the piezoelectric element but also the semiconductor element can be housed in the same package, the difference in amplification factor due to the difference in environment such as temperature can be almost ignored, so that the rotational acceleration can be detected very accurately. it can.

【0097】なお、半導体素子の回路構成としては、本
実施の形態の回路に限るものではなく、バッファアンプ
やインピーダンス変換回路を用いることなく、圧電素子
からの出力を直接アンプ回路に入力したり、後段にゲイ
ンを取るためのアンプ回路を設けてもよい。また、加算
回路の後段にゲインを取るためのアンプ回路やアナログ
−デジタル変換回路を設けてもよい。なお、回路構成素
子すべてをパッケージ内に収納せずに一部だけとし、残
りをプリント基板上などに設けてもかまわない。また、
圧電素子としては本実施の形態1に係る加速度センサ1
0を構成するものに限られるものではなく、図12の
(a)に示すように2つの圧電素子を同一方向に配置す
るもの、図12の(b)に示す中心支持型の圧電素子を
配置するものや、図12の(c)に示す両持ち梁型の圧
電素子を配置するものでもよい。以上により、回転加速
度を一つのセンサで高感度で検出でき、かつS/Nに優
れ分解能の高い、小型の加速度センサを実現できる。
The circuit configuration of the semiconductor element is not limited to the circuit of the present embodiment. The output from the piezoelectric element can be directly input to the amplifier circuit without using a buffer amplifier or an impedance conversion circuit. An amplifier circuit for obtaining a gain may be provided at a subsequent stage. Further, an amplifier circuit for obtaining a gain or an analog-digital conversion circuit may be provided at a stage subsequent to the addition circuit. Note that all of the circuit components may not be housed in the package, but may be only a part, and the rest may be provided on a printed circuit board or the like. Also,
The acceleration sensor 1 according to the first embodiment is used as a piezoelectric element.
0, two piezoelectric elements are arranged in the same direction as shown in FIG. 12A, and a center-supporting type piezoelectric element shown in FIG. 12B is arranged. Alternatively, a double-supported piezoelectric element shown in FIG. 12C may be provided. As described above, a small acceleration sensor that can detect the rotational acceleration with a single sensor with high sensitivity, has excellent S / N, and has high resolution can be realized.

【0098】(実施の形態5)図13の(a)に、本発
明の実施の形態5に係る加速度センサの斜視図を示し、
図13の(b)にその平面図を示す。この加速度センサ
10は、実施の形態1に係る加速度センサと比較する
と、一つの圧電素子について分極方向が互いに反対方向
の2つの圧電体を分極の極性が同じ面を対向させて接合
して構成している点では共通する。しかし、この加速度
センサ10は、実施の形態1に係る加速度センサとは、
圧電素子1と圧電素子2において対応する圧電体の分極
方向を互いに同一方向としている点で相違する。具体的
には、接合面で対向させる面の分極の極性が圧電素子1
と圧電素子2とで互いに同じになるように各圧電体の分
極方向を同一方向で接合している。別の表現では、一つ
の圧電体を構成する2枚の圧電体の分極方向は接合面に
対称に互いに反対方向を向いており、また、2つの圧電
素子1、2で同じ側の圧電体4の分極方向は同一方向で
ある。
(Embodiment 5) FIG. 13A is a perspective view of an acceleration sensor according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 13B shows a plan view thereof. Compared to the acceleration sensor according to the first embodiment, the acceleration sensor 10 is configured by joining two piezoelectric bodies having the same polarization direction with respect to one piezoelectric element with the polarization directions opposite to each other. In that they are common. However, the acceleration sensor 10 is different from the acceleration sensor according to the first embodiment in that
The difference is that the polarization directions of the corresponding piezoelectric bodies in the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2 are the same. More specifically, the polarity of the polarization of the opposing surface of the bonding surface
The piezoelectric elements 2 and 3 are joined in the same direction so that the polarization directions of the piezoelectric bodies are the same. In other words, the polarization directions of the two piezoelectric bodies constituting one piezoelectric body are opposite to each other symmetrically with respect to the bonding surface, and the two piezoelectric elements 1 and 2 have the same piezoelectric body 4 on the same side. Are in the same direction.

【0099】この加速度センサ10は、2つの圧電素子
1、2からなり、各圧電素子は2枚の圧電体を互いに分
極方向が反対方向になるように接合したバイモルフ型の
梁部を一方の端で支持体部3により支持した片持ち梁構
造を有する。梁部の対向する2つの面には電極11a、
11b、21a、21bがそれぞれ形成されている。支
持体部3のある面の電極は、梁部と支持体部との間に段
差があるので、電気的に導通するように段差面の表面に
も連続して形成されている。支持体部3のある面とは反
対側の面の電極11a、21aは表面全体に形成されて
いる。片持ち梁は、2枚の圧電体を接合したバイモルフ
型であるため、加速度によるたわみ振動を電気信号に変
換し、電極上から取り出すことができる。同一方向の加
速度を2つの圧電素子で検出するために、圧電素子1、
2の片持ち梁の梁部の面が実質的に同一面上に並ぶよう
に配置する。このとき、限られた空間でもできるだけ回
転加速度を検出する精度を向上させるために、2つの圧
電素子について加速度が伝達される支持体部3を互いに
離して片持ち梁の梁部の先端同士が近接するように配置
するのが好ましい。具体的には各圧電素子の長手方向を
同一方向とし、各支持体部を長手方向について互いに反
対方向に遠ざけて外側に配置し、各梁部の端面を互いに
近接させて内側に配置する。また、この加速度センサ1
0を構成する圧電素子1、2は、実施の形態1に係る加
速度センサを構成する圧電素子と同じように2枚の圧電
体を直接接合により接合して製造される。
This acceleration sensor 10 is composed of two piezoelectric elements 1 and 2. Each piezoelectric element has a bimorph-shaped beam portion formed by joining two piezoelectric members so that their polarization directions are opposite to each other, at one end. And has a cantilever structure supported by the support portion 3. Electrodes 11a are provided on two opposing surfaces of the beam,
11b, 21a and 21b are respectively formed. Since there is a step between the beam portion and the support portion, the electrode on a surface of the support portion 3 is also formed continuously on the surface of the step surface so as to be electrically connected. The electrodes 11a and 21a on the surface opposite to the surface of the support portion 3 are formed on the entire surface. Since the cantilever is a bimorph type in which two piezoelectric members are joined, it can convert bending vibration due to acceleration into an electric signal and take it out from the electrode. In order to detect acceleration in the same direction with two piezoelectric elements, the piezoelectric elements 1,
The two cantilever beams are arranged such that the surfaces of the beam portions thereof are substantially aligned on the same surface. At this time, in order to improve the accuracy of detecting the rotational acceleration in the limited space as much as possible, the support portions 3 to which the acceleration is transmitted for the two piezoelectric elements are separated from each other and the tips of the cantilever beams are close to each other. It is preferable to arrange them. Specifically, the longitudinal directions of the piezoelectric elements are set to be the same direction, the respective support portions are arranged outside in a direction opposite to each other in the longitudinal direction, and the end surfaces of the beam portions are arranged close to each other and inside. The acceleration sensor 1
The piezoelectric elements 1 and 2 constituting the acceleration sensor 0 are manufactured by directly joining two piezoelectric bodies similarly to the piezoelectric elements constituting the acceleration sensor according to the first embodiment.

【0100】(実施の形態6)本実施の形態6に係る加
速度センサの斜視図を図14に示す。この加速度センサ
10を実施の形態5に係る加速度センサと比較すると、
実施の形態5に係る加速度センサをパッケージ6a、6
bに組み込んでおり、各圧電素子からの出力を容易に外
部電極に取り出すことができる点で相違する。この加速
度センサ10は、圧電素子1、2がパッケージ6aの上
に支持体部3で固定されている。パッケージ6aには、
圧電素子の梁部がパッケージに接触してたわみを妨げな
いように溝7が掘り込まれている。パッケージ6aの両
端と中央には出力端子となる外部電極8a、8b、8c
が形成されており、圧電素子1の電極11a、11bは
それぞれ外部電極8c、8bとパッケージ6a上の導電
層を介して接続されている。また、圧電素子2の電極2
1a、21bはそれぞれ外部電極8c、8aとパッケー
ジ6a上の導電層を介して接続されている。導電層と電
極は導電ペースト9で電気的に接続されている。パッケ
ージ6aは、パッケージ6bで蓋をされて加速度センサ
10を構成する。
(Embodiment 6) FIG. 14 is a perspective view of an acceleration sensor according to Embodiment 6 of the present invention. Comparing this acceleration sensor 10 with the acceleration sensor according to the fifth embodiment,
The acceleration sensor according to the fifth embodiment is connected to packages 6a and 6
b, so that the output from each piezoelectric element can be easily taken out to an external electrode. In this acceleration sensor 10, the piezoelectric elements 1 and 2 are fixed on the package 6a by the support 3. Package 6a includes:
The groove 7 is dug so that the beam portion of the piezoelectric element does not hinder the deflection by contacting the package. External electrodes 8a, 8b, 8c serving as output terminals are provided at both ends and the center of the package 6a.
Are formed, and the electrodes 11a and 11b of the piezoelectric element 1 are connected to the external electrodes 8c and 8b via conductive layers on the package 6a, respectively. The electrode 2 of the piezoelectric element 2
1a and 21b are connected to external electrodes 8c and 8a via conductive layers on the package 6a, respectively. The conductive layer and the electrode are electrically connected by a conductive paste 9. The package 6a is covered with the package 6b to form the acceleration sensor 10.

【0101】この加速度センサ10では、支持体部3の
表面でパッケージ上の導電層と導ペーストで導通を取る
ことができ、梁の共振周波数などが導電ペーストの塗布
量に影響されることがなくなる。つまり、支持体部3か
ら導電ペーストなどで電極と接続することにより、圧電
素子1、2の共振周波数や感度などの特性のばらつきを
小さくすることができる。すなわち、圧電素子の梁部か
ら導電ペースト等を塗布して取り出すと、塗布量のばら
つきや梁部へのはみだし量の差により、上記特性が影響
を受けばらついてしまう。支持体部から出力を取り出す
ことで、導電ペーストの塗布量等に関係なく、圧電素子
の形状のみで特性がほぼ決まるため、ばらつきを小さく
できる。電極が2つに分離されている面では、接続部の
面積が小さいため導電性ペーストの塗布量が制限される
ため、支持体部の電極から取り出す方が望ましい。ま
た、はんだなどを用いて導通を確保する場合には、圧電
素子を構成する圧電体が高温になり、特性が劣化し、圧
電素子の感度などが低下するという問題がある。しか
し、支持体部3からはんだで取り出すことにより、この
ような問題を避けることができる。
In this acceleration sensor 10, conduction can be established between the conductive layer on the package and the conductive paste on the surface of the support portion 3, and the resonance frequency of the beam is not affected by the amount of the conductive paste applied. . That is, by connecting to the electrodes from the support portion 3 with a conductive paste or the like, it is possible to reduce variations in characteristics such as the resonance frequency and sensitivity of the piezoelectric elements 1 and 2. That is, when a conductive paste or the like is applied from the beam portion of the piezoelectric element and taken out, the above characteristics are affected and varied due to a variation in the application amount or a difference in the amount of protrusion to the beam portion. By taking out the output from the support portion, the characteristics can be substantially determined only by the shape of the piezoelectric element regardless of the application amount of the conductive paste and the like, so that the variation can be reduced. On the surface where the electrode is separated into two parts, the area of the connection part is small, so that the amount of the conductive paste applied is limited. Therefore, it is preferable to take out the electrode from the support part. Further, in the case where conduction is ensured by using solder or the like, there is a problem that the temperature of the piezoelectric body constituting the piezoelectric element becomes high, the characteristics are deteriorated, and the sensitivity of the piezoelectric element is reduced. However, such a problem can be avoided by taking out from the support body 3 by soldering.

【0102】次に、この加速度センサ10を用いた加速
度の検出方法について述べる。図15に、この加速度セ
ンサ10を用いた加速度検出のブロック図を示す。加速
度センサ10の圧電素子1、2からの出力は、それぞれ
信号検出手段12に接続されており、信号検出手段12
の出力は差動増幅手段13に接続されている。また、基
準電位を与える基準電位発生手段22が設けられてい
る。圧電素子1,2の梁部のそれぞれ同じ側にある電極
(11aと21a、および11bと21b)は、信号検
出手段12の同一機能の端子にそれぞれ接続されてい
る。また、電極11aと電極21bが、基準電位発生手
段22に接続されている。これにより、図に示す方向に
加速度が加わった場合、信号検出手段12からは共に正
の信号が出力される。
Next, a method for detecting acceleration using the acceleration sensor 10 will be described. FIG. 15 shows a block diagram of acceleration detection using the acceleration sensor 10. Outputs from the piezoelectric elements 1 and 2 of the acceleration sensor 10 are connected to signal detection means 12 respectively.
Are connected to the differential amplifying means 13. Further, reference potential generating means 22 for providing a reference potential is provided. The electrodes (11a and 21a and 11b and 21b) on the same side of the beam portions of the piezoelectric elements 1 and 2 are connected to terminals of the same function of the signal detection means 12, respectively. Further, the electrode 11a and the electrode 21b are connected to the reference potential generating means 22. As a result, when acceleration is applied in the direction shown in the drawing, both positive signals are output from the signal detecting means 12.

【0103】本実施の形態における信号検出手段の回路
図を図16に示す。圧電素子1、2の電極11b、21
bからの出力は電界効果型トランジスタ(FET)14
a、14bのゲートに入力されている。電極11a、2
1aはパッケージの外部電極から接地されている。圧電
素子1、2と並列に抵抗が接続されており出力を電圧に
変換している。また、電界効果型トランジスタ14a、
14bのソースには抵抗が接続され、ソースフォロワ回
路を構成している。このソースフォロワ回路は、インピ
ーダンス変換回路を構成している。基準電位は接地電位
とする。図の矢印の向きに加速度が生じた場合、共に正
の信号を出力する。電界効果型トランジスタ14a、1
4bの出力は、抵抗を介してオペアンプ15に入力され
増幅される。オペアンプ15は差動増幅回路を構成して
おり、出力端子には、電界効果型トランジスタ14a、
14bからの出力信号の大きさの差が出力される。した
がって、2つの圧電素子1、2の出力信号の差が検出さ
れることになる。以上のように、2つの圧電素子に加わ
る加速度の大きさの差を検出することができる。
FIG. 16 shows a circuit diagram of the signal detecting means in the present embodiment. Electrodes 11b and 21 of piezoelectric elements 1 and 2
The output from b is a field effect transistor (FET) 14
a and 14b are input to the gates. Electrodes 11a, 2
1a is grounded from the external electrode of the package. A resistor is connected in parallel with the piezoelectric elements 1 and 2 to convert the output to a voltage. Further, the field effect transistor 14a,
A resistor is connected to the source 14b to form a source follower circuit. This source follower circuit constitutes an impedance conversion circuit. The reference potential is a ground potential. When acceleration occurs in the direction of the arrow in the figure, both output positive signals. Field effect transistors 14a, 1
The output of 4b is input to the operational amplifier 15 via a resistor and amplified. The operational amplifier 15 forms a differential amplifier circuit, and has an output terminal connected to a field effect transistor 14a,
The difference in the magnitude of the output signal from 14b is output. Therefore, the difference between the output signals of the two piezoelectric elements 1 and 2 is detected. As described above, the difference between the magnitudes of the acceleration applied to the two piezoelectric elements can be detected.

【0104】以上のように、差動出力から回転加速度を
検出することができる。回転加速度の検出感度は、図3
に示すように、2つの圧電素子1、2の支持体部3の間
隔δrに比例する。そのため、回転加速度の検出感度を
上げるためには、δrをできるかぎり大きくとることが
必要である。片持ち梁型の加速度センサの場合には、支
持体部から加速度が加わる固定端駆動モードで動作す
る。したがって、2つの圧電素子における支持体部3間
の距離を大きくすることが望ましい。本実施の形態6で
は、支持体部3をパッケージ6a,6b内の両端に配置
して、最も距離の差を大きくすることができる。なお、
信号検出手段12としては電界効果型トランジスタとオ
ペアンプを用いたがこれに限られるものではない。電界
効果型トランジスタを用いることなく、圧電素子からの
出力をオペアンプに直接入力してもよい。また、基準電
圧回路やフィルタ回路を設けてもよい。また、アナログ
/デジタル変換器を組み合わせてもよい。
As described above, the rotational acceleration can be detected from the differential output. The detection sensitivity of the rotational acceleration is shown in FIG.
As shown in the figure, the distance is proportional to the distance δr between the support portions 3 of the two piezoelectric elements 1 and 2. Therefore, in order to increase the detection sensitivity of the rotational acceleration, it is necessary to increase δr as much as possible. In the case of a cantilever-type acceleration sensor, it operates in a fixed-end drive mode in which acceleration is applied from the support. Therefore, it is desirable to increase the distance between the support portions 3 of the two piezoelectric elements. In the sixth embodiment, the support 3 is disposed at both ends in the packages 6a and 6b, so that the difference in the distance can be maximized. In addition,
As the signal detecting means 12, a field effect transistor and an operational amplifier are used, but the present invention is not limited to this. The output from the piezoelectric element may be directly input to the operational amplifier without using the field effect transistor. Further, a reference voltage circuit and a filter circuit may be provided. Further, an analog / digital converter may be combined.

【0105】(実施の形態7)本実施の形態7に係る加
速度センサを実施の形態6に係る加速度センサと比較す
ると、実施の形態5に係る加速度センサをパッケージ6
a、6bに組み込んでいる点では同じであるが、備えて
いる出力端子となる外部電極において相違する。即ち、
この加速度センサは、発生する電荷の極性が異なる電極
同士を圧電素子間で接続している外部電極を一組備えて
いる。具体的には、圧電素子1の電極11aと、圧電素
子2の電極21bとが接続され、圧電素子1の電極11
bと圧電素子2の電極21aとが接続されており、一組
の出力端子となる外部電極を構成している。各電極間は
パッケージ上で導電層を介して接続されている。
(Embodiment 7) When the acceleration sensor according to Embodiment 7 is compared with the acceleration sensor according to Embodiment 6, the acceleration sensor according to Embodiment 5 is
Although they are the same in that they are incorporated in a and 6b, they differ in the external electrodes that are provided as output terminals. That is,
This acceleration sensor includes a pair of external electrodes that connect electrodes having different polarities of generated charges between piezoelectric elements. Specifically, the electrode 11a of the piezoelectric element 1 is connected to the electrode 21b of the piezoelectric element 2, and the electrode 11a of the piezoelectric element 1 is connected.
b and the electrode 21a of the piezoelectric element 2 are connected to each other to form an external electrode serving as a set of output terminals. The electrodes are connected via a conductive layer on the package.

【0106】さらに、この加速度センサ10を用いた加
速度の検出方法についてのブロック図を図17に示す。
加速度センサ10の圧電素子1、2からの出力は、圧電
素子間で発生電荷の極性の異なる電極同士を接続された
ものが信号検出手段12に接続されている。具体的に
は、圧電素子1,2の梁部のそれぞれ異なる側にある電
極(11aと21b、および11bと21a)間で接続
され、その後、信号検出手段12の端子に接続されてい
る。これにより、図に示す方向に加速度が加わった場
合、信号検出手段12からは2つの圧電素子1、2間で
発生する電荷の差に対応する出力信号により回転加速度
を得ることができる。
FIG. 17 is a block diagram showing a method for detecting an acceleration using the acceleration sensor 10.
The output from the piezoelectric elements 1 and 2 of the acceleration sensor 10 is such that the electrodes having different polarities of the generated charges are connected between the piezoelectric elements and connected to the signal detecting means 12. Specifically, it is connected between the electrodes (11a and 21b, and 11b and 21a) on the different sides of the beam portions of the piezoelectric elements 1 and 2, and then connected to the terminal of the signal detection means 12. As a result, when acceleration is applied in the direction shown in the figure, rotational acceleration can be obtained from the signal detection means 12 based on an output signal corresponding to the difference in electric charge generated between the two piezoelectric elements 1 and 2.

【0107】次に、図17のブロック図を具体化した一
例の回路図を図18に示す。この信号検出手段は、電界
効果型トランジスタ(FET)14と抵抗とからなるソ
ースフォロワ回路と、オペアンプ15とから構成され
る。圧電素子1、2の電極11bと電極21aからの出
力は電界効果型トランジスタ(FET)14のゲートに
入力されている。電極11aと電極21bはパッケージ
の外部電極から接地されている。電界効果型トランジス
タ14のゲートと接地間には抵抗が接続されており、圧
電素子からの出力を電圧に変換している。また、電界効
果型トランジスタ14のソースには抵抗が接続され、ソ
ースフォロワ回路を構成している。このソースフォロワ
回路は、インピーダンス変換回路を構成している。電界
効果型トランジスタ14の出力は、抵抗を介してオペア
ンプ15に入力され増幅される。オペアンプ15は増幅
回路を構成している。基準電位は、電源電圧を抵抗分圧
して得ている。以上のように、2つの圧電素子に加わる
加速度の大きさの差を差動増幅回路などの回路を用い
ず、簡単な増幅回路のみで検出することができる。
Next, FIG. 18 shows a circuit diagram of an example which embodies the block diagram of FIG. This signal detecting means comprises a source follower circuit comprising a field effect transistor (FET) 14 and a resistor, and an operational amplifier 15. Outputs from the electrodes 11b and 21a of the piezoelectric elements 1 and 2 are input to the gate of a field effect transistor (FET) 14. The electrodes 11a and 21b are grounded from the external electrodes of the package. A resistor is connected between the gate of the field effect transistor 14 and the ground, and converts an output from the piezoelectric element into a voltage. Further, a resistor is connected to the source of the field effect transistor 14 to form a source follower circuit. This source follower circuit constitutes an impedance conversion circuit. The output of the field effect transistor 14 is input to the operational amplifier 15 via a resistor and amplified. The operational amplifier 15 forms an amplification circuit. The reference potential is obtained by dividing the power supply voltage by resistance. As described above, the difference between the magnitudes of the acceleration applied to the two piezoelectric elements can be detected only by a simple amplifier circuit without using a circuit such as a differential amplifier circuit.

【0108】また、図17のブロック図を具体化した別
の回路図を図19に示す。この信号検出手段は、電界効
果型トランジスタ(FET)14を用いることなく圧電
素子からの出力を直接オペアンプに入力しており、2つ
のオペアンプと抵抗とから構成される。圧電素子1、2
の電極11b、21aからの出力はオペアンプ15aに
入力されている。電極11a、21bはパッケージの外
部電極から接地されている。オペアンプ15aの出力
は、抵抗を介してオペアンプ15に入力され増幅され
る。オペアンプ15は増幅回路を構成している。基準電
位は、電源電圧を抵抗分圧して得ている。以上のよう
に、2つの圧電素子に加わる加速度の大きさの差をオペ
アンプから構成される簡単な増幅回路で検出することが
できる。
FIG. 19 shows another circuit diagram that embodies the block diagram of FIG. This signal detecting means directly inputs the output from the piezoelectric element to the operational amplifier without using the field effect transistor (FET) 14, and is composed of two operational amplifiers and a resistor. Piezoelectric elements 1, 2
The outputs from the electrodes 11b and 21a are input to the operational amplifier 15a. The electrodes 11a and 21b are grounded from the external electrodes of the package. The output of the operational amplifier 15a is input to the operational amplifier 15 via a resistor and amplified. The operational amplifier 15 forms an amplification circuit. The reference potential is obtained by dividing the power supply voltage by resistance. As described above, the difference between the magnitudes of the acceleration applied to the two piezoelectric elements can be detected by the simple amplifier circuit composed of the operational amplifier.

【0109】この加速度センサ10を用いた加速度の検
出方法についての他のブロック図を図20に示す。加速
度センサ10の圧電素子1、2からの出力は、圧電素子
間で発生電荷の極性の同じ電極同士を接続され、残りの
電極が信号検出手段12に接続されている。具体的に
は、圧電素子1,2の梁部のそれぞれ同じ側にある電極
(11aと21a)間で接続され、反対側の電極(11
bと21b)が信号検出手段12の端子に接続されてい
る。すなわち、2つの圧電素子が直列に接続されている
ことになる。これにより、図に示す方向に加速度が加わ
った場合、信号検出手段12からは2つの圧電素子1、
2間で発生する電荷の差に対応する出力信号により回転
加速度を得ることができる。2つの圧電素子が直列に接
続されるため、信号検出手段12の入力端から見た加速
度センサの静電容量が小さくなり感度が高くなるという
利点がある。次に、図20のブロック図を具体化した回
路図の一例を図21に示す。回路の構成は図18と同じ
であるので説明は省略する。なお、図20と同じ回路を
用いてもよい。
FIG. 20 shows another block diagram of a method of detecting acceleration using the acceleration sensor 10. Outputs from the piezoelectric elements 1 and 2 of the acceleration sensor 10 are connected between electrodes having the same polarity of generated charges between the piezoelectric elements, and the remaining electrodes are connected to the signal detecting means 12. Specifically, the electrodes (11a and 21a) on the same side of the beam portions of the piezoelectric elements 1 and 2 are connected to each other, and the electrodes (11
b and 21b) are connected to the terminals of the signal detection means 12. That is, two piezoelectric elements are connected in series. As a result, when acceleration is applied in the direction shown in the drawing, two piezoelectric elements 1
The rotational acceleration can be obtained from the output signal corresponding to the difference between the charges generated between the two. Since the two piezoelectric elements are connected in series, there is an advantage that the capacitance of the acceleration sensor as viewed from the input end of the signal detection means 12 is reduced and the sensitivity is increased. Next, FIG. 21 shows an example of a circuit diagram which embodies the block diagram of FIG. The configuration of the circuit is the same as that of FIG. Note that the same circuit as in FIG. 20 may be used.

【0110】(実施の形態8)本発明の実施の形態8に
係る加速度検出装置100の斜視図を図22に示す。こ
の加速度検出装置100は、実施の形態6に係る加速度
センサと比較すると、パッケージ6a,6b内に圧電素
子の出力を処理する半導体素子16を備えている点で相
違する。この加速度検出装置100は、圧電素子1、
2、半導体素子16、パッケージ6a、6b、外部電極
8a、8b、8c、8dからなる。圧電素子1、2は、
実施の形態5に係る加速度センサを構成するものと同様
である。半導体素子16はベアチップで用いる。ベアチ
ップを用いることで小型化できる。この半導体素子16
は信号処理回路を構成するものであり、2つのインピー
ダンス変換回路と差動増幅回路とからなる。また、半導
体素子16の上面の電極とパッケージ6a上の導電層と
はワイヤーボンディングで接続し、裏面の電極はダイボ
ンディングする。圧電素子の電極と導電層とは導電ペー
ストで接続する。外部電極8a、8b、8c、8dは、
電源端子、接地端子、出力端子などとして用いられる。
半導体素子16は、図15に示すブロック図の回路を集
積化したものである。その動作は、実施の形態5で説明
したとおりである。また、電界効果型トランジスタを用
いた場合の半導体素子16は、図16の回路構成を具体
化したものであり、動作は実施の形態5で説明したので
省略する。
(Eighth Embodiment) FIG. 22 shows a perspective view of an acceleration detecting apparatus 100 according to an eighth embodiment of the present invention. The acceleration detecting device 100 is different from the acceleration sensor according to the sixth embodiment in that a semiconductor element 16 for processing the output of a piezoelectric element is provided in the packages 6a and 6b. The acceleration detecting device 100 includes a piezoelectric element 1,
2, the semiconductor device 16, the packages 6a and 6b, and the external electrodes 8a, 8b, 8c and 8d. The piezoelectric elements 1 and 2
This is the same as that of the acceleration sensor according to the fifth embodiment. The semiconductor element 16 is used as a bare chip. The size can be reduced by using a bare chip. This semiconductor element 16
Constitutes a signal processing circuit, and comprises two impedance conversion circuits and a differential amplifier circuit. The electrode on the upper surface of the semiconductor element 16 and the conductive layer on the package 6a are connected by wire bonding, and the electrode on the back surface is die-bonded. The electrode of the piezoelectric element and the conductive layer are connected by a conductive paste. The external electrodes 8a, 8b, 8c, 8d
It is used as a power terminal, ground terminal, output terminal, and the like.
The semiconductor element 16 is obtained by integrating the circuit shown in the block diagram of FIG. The operation is as described in the fifth embodiment. The semiconductor element 16 using a field-effect transistor is a specific example of the circuit configuration shown in FIG. 16, and its operation has been described in Embodiment 5 and will not be described.

【0111】(実施の形態9)実施の形態9に係る加速
度検出装置は、実施の形態8に係る加速度検出装置と比
較すると、その外観は図22に示すものと実質的に同じ
であるが、パッケージ6a,6b内に収納する半導体素
子16の回路構成が異なる点で相違する。図23にこの
加速度検出装置100の回路図を示す。これは、図15
のブロック図について図16に示した回路図とは異なる
構成の一つである。ここで、信号検出手段12としてバ
ッファアンプ24a、24bを有し、差動回路25を後
段に設けており、差動回路25の出力により回転加速度
の信号を出力する。基準電位発生回路22は、抵抗分圧
で構成した。バッファアンプ、差動回路は、オペアンプ
で構成できるため、半導体素子としてオペアンプを使用
することができ簡便である。なお、図中、電源や接地な
どの配線は略した。
(Embodiment 9) The external appearance of the acceleration detecting apparatus according to Embodiment 9 is substantially the same as that shown in FIG. 22 when compared with the acceleration detecting apparatus according to Embodiment 8, The difference is that the circuit configuration of the semiconductor element 16 housed in the packages 6a and 6b is different. FIG. 23 shows a circuit diagram of the acceleration detection device 100. This is shown in FIG.
Is a configuration different from the circuit diagram shown in FIG. Here, the signal detection means 12 includes buffer amplifiers 24a and 24b, and a differential circuit 25 is provided at a subsequent stage. The reference potential generation circuit 22 is configured by a resistance voltage division. Since the buffer amplifier and the differential circuit can be constituted by operational amplifiers, operational amplifiers can be used as semiconductor elements, which is simple. In the drawings, wires such as a power supply and a ground are omitted.

【0112】(実施の形態10)実施の形態10に係る
加速度検出装置は、実施の形態8に係る加速度検出装置
と比較すると、その外観は図22に示すものと実質的に
同じであるが、パッケージ6a,6b内に収納する半導
体素子16の回路構成が異なる点で相違する。図24に
この加速度検出装置100の回路図を示す。これは、図
15のブロック図と異なり、圧電素子1,2の梁部に対
して同じ側の電極(11aと21a、11bと21b)
と信号検出手段12、基準電位発生手段22との接続を
している。すなわち、電極11aと電極21bが基準電
位発生手段22と接続され、電極11bと電極21aが
信号検出手段12に直接接続されている。このため、図
の矢印の方向に加速度が加わった場合には、圧電素子
1、2から信号検出手段12を介して出力される信号の
極性は反対になる。この出力信号を、加算回路23に入
力する。圧電素子1,2からの出力が逆極性となってい
るため、2つの圧電素子に加わる加速度の差に比例する
信号が加算回路23から出力されて、回転加速度を検出
することができる。
(Embodiment 10) The external appearance of the acceleration detecting device according to the tenth embodiment is substantially the same as that shown in FIG. 22 when compared with the acceleration detecting device according to the eighth embodiment. The difference is that the circuit configuration of the semiconductor element 16 housed in the packages 6a and 6b is different. FIG. 24 shows a circuit diagram of the acceleration detection device 100. This is different from the block diagram of FIG. 15 in that the electrodes (11a and 21a, 11b and 21b) on the same side with respect to the beam portions of the piezoelectric elements 1 and 2 are provided.
And the signal detecting means 12 and the reference potential generating means 22 are connected. That is, the electrode 11a and the electrode 21b are connected to the reference potential generating means 22, and the electrode 11b and the electrode 21a are directly connected to the signal detecting means 12. Therefore, when acceleration is applied in the direction of the arrow in the figure, the polarities of the signals output from the piezoelectric elements 1 and 2 via the signal detecting means 12 are reversed. This output signal is input to the addition circuit 23. Since the outputs from the piezoelectric elements 1 and 2 have opposite polarities, a signal proportional to the difference between the accelerations applied to the two piezoelectric elements is output from the addition circuit 23, and the rotational acceleration can be detected.

【0113】図24のブロック図の回路構成を示す回路
図の一例を図25に示す。この加速度検出装置100の
回路は、図23と同じくオペアンプを用いて構成するこ
とができる。バッファアンプ24の非反転入力端子と基
準電位発生手段22へ接続する電極の配置が、圧電素子
1、2で異なるため、バッファアンプ24aと24bの
出力の極性が逆になる。加算回路26は、同様にオペア
ンプで構成した。この回路により、回転加速度に比例し
た信号が加算回路の出力端子より得られる。なお、図
中、電源や接地などの配線は略した。各素子を圧電素子
から離れたプリント基板上に配置しても検出回路は構成
できるが配線長が長くなるとノイズの影響が大きくな
り、S/Nが劣化する。半導体素子や抵抗等を圧電素子
と同一パッケージ内に近接して収納することにより、ノ
イズを低減することができ、高いS/Nを維持できる。
加速度センサの検出分解能はS/Nで決まるため、パッ
ケージ内に半導体素子などを同梱することにより、高い
分解能が得られる。特に、ニオブ酸リチウムなどの圧電
単結晶を用いた圧電素子の場合には、静電容量が小さ
く、インピーダンスが高くなるため、ノイズを拾いやす
くなる。また、低周波側のカットオフ周波数を低くする
場合には、電流電圧変換する抵抗の抵抗値を大きくしな
ければならないため、ノイズの影響を受けやすくなる。
このような場合には、本実施の形態が極めて有効とな
る。また、圧電素子だけでなく、2つの半導体素子を同
一パッケージ内に納められるため、温度などの環境の差
による増幅率などの差がほぼ無視できるため、回転加速
度をも極めて正確に検出することができる。
An example of a circuit diagram showing the circuit configuration of the block diagram of FIG. 24 is shown in FIG. The circuit of the acceleration detection device 100 can be configured using an operational amplifier as in FIG. Since the positions of the non-inverting input terminal of the buffer amplifier 24 and the electrodes connected to the reference potential generating means 22 are different between the piezoelectric elements 1 and 2, the polarities of the outputs of the buffer amplifiers 24a and 24b are reversed. The adding circuit 26 is similarly configured by an operational amplifier. With this circuit, a signal proportional to the rotational acceleration is obtained from the output terminal of the adding circuit. In the drawings, wires such as a power supply and a ground are omitted. Even if each element is arranged on a printed circuit board separated from the piezoelectric element, the detection circuit can be formed. However, if the wiring length is long, the influence of noise increases, and the S / N is deteriorated. By housing the semiconductor element, the resistor, and the like close to the same package as the piezoelectric element, noise can be reduced and a high S / N can be maintained.
Since the detection resolution of the acceleration sensor is determined by the S / N, high resolution can be obtained by enclosing a semiconductor element or the like in a package. In particular, in the case of a piezoelectric element using a piezoelectric single crystal such as lithium niobate, noise is easily picked up because the capacitance is small and the impedance is high. Further, when the cutoff frequency on the low frequency side is reduced, the resistance value of the resistor for current-voltage conversion must be increased, so that the resistance to noise is easily increased.
In such a case, the present embodiment is extremely effective. In addition, since not only the piezoelectric element but also two semiconductor elements can be housed in the same package, the difference in amplification factor due to the difference in environment such as temperature can be almost ignored. it can.

【0114】なお、半導体素子の回路構成としては、本
実施の形態において示す回路構成に限られるものではな
く、バッファアンプやインピーダンス変換回路を用いる
ことなく、直接アンプ回路に入力したり、後段にゲイン
を取るためのアンプ回路を設けてもよい。また、加算回
路や差動回路の後段にゲインを取るためのアンプ回路や
アナログ−デジタル変換回路を設けてもよい。なお、回
路構成素子すべてをパッケージ内に収納せずに一部だけ
とし、残りをプリント基板上などに設けてもかまわな
い。また、圧電素子としては本実施の形態のものに限る
ものではなく、図26の(a)に示すように2つの圧電
素子を同一方向に配置するものや、(b)に示すように
中心支持型の同一の圧電素子を配置するものや、(c)
に示すように両持ち梁型の圧電素子を配置するものでも
よい。以上により、回転加速度を一つのセンサで感度よ
く検出でき、かつS/Nに優れ分解能の高い、小型の加
速度センサを実現できた。
The circuit configuration of the semiconductor element is not limited to the circuit configuration shown in the present embodiment, but may be directly input to an amplifier circuit without using a buffer amplifier or an impedance conversion circuit, or may be provided with a gain at a subsequent stage. May be provided. Further, an amplifier circuit or an analog-digital conversion circuit for obtaining a gain may be provided at a stage subsequent to the addition circuit or the differential circuit. Note that all of the circuit components may not be housed in the package, but may be only a part, and the rest may be provided on a printed circuit board or the like. Further, the piezoelectric element is not limited to that of the present embodiment, but may be one in which two piezoelectric elements are arranged in the same direction as shown in FIG. The same type of piezoelectric element is arranged, and (c)
As shown in the figure, a double-supported beam type piezoelectric element may be arranged. As described above, a small acceleration sensor that can detect the rotational acceleration with one sensor with high sensitivity, has excellent S / N, and has high resolution can be realized.

【0115】(実施の形態11)図27に、本発明の実
施の形態11に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ10は、実施の形態1に係る加速度センサ
と比較すると、各圧電素子が1枚の圧電体からなるユニ
モルフ型であり、支持体部となるシリコン基板に接合さ
れて構成されている点で相違する。この加速度センサ1
0は、2つの圧電素子1、2で構成され、各圧電素子
1、2は、シリコン基板30に接合した圧電体を1枚用
いたユニモルフ型の梁を一方の端で支持体部3により支
持した片持ち梁構造を有している。また圧電素子1と圧
電素子2において、各圧電体の分極方向がそれぞれ反対
方向としている。そして、各圧電素子1、2の梁部の対
向する2つの面には電極11a、11b、21a、21
bがそれぞれ形成されている。シリコン基板30を接合
している面の電極11b、21bの出力は、端部から取
り出している。支持体部3と反対側の面の電極11a、
21aは表面全体に形成されている。この圧電素子1、
2は、片持ち梁構造であるため、支持体部3から伝わる
加速度により梁部に生じるたわみ振動によって圧電体4
に発生する電位差を相対する面に設けた電極11a、1
1b、21a、21b上から取り出すことができる。こ
の加速度センサ10では、各圧電素子1、2は、一方の
面が互いに平行となるよう配置されており、梁部の面が
同一平面となるように配置される。具体的には、各圧電
素子の長手方向を同一方向とし、ほぼ一直線上に並ぶよ
うにして、支持体部3は長手方向について互いに離れて
外側に配置され、梁部の先端同士が近接して内側に配置
されている。なお、支持体部となるシリコン基板と圧電
体4との接合は接着剤による接合であっても、直接接合
による接合であってもよい。好ましくは直接接合による
接合である。
(Eleventh Embodiment) FIG. 27 is a plan view of an acceleration sensor according to an eleventh embodiment of the present invention. Compared to the acceleration sensor according to the first embodiment, the acceleration sensor 10 is a unimorph type in which each piezoelectric element is formed of one piezoelectric body, and is configured by being joined to a silicon substrate serving as a support. Is different. This acceleration sensor 1
Reference numeral 0 denotes two piezoelectric elements 1 and 2, each of which supports a unimorph-type beam using one piezoelectric body bonded to a silicon substrate 30 at one end by a support portion 3. It has a cantilever structure. In the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2, the polarization directions of the respective piezoelectric bodies are opposite to each other. The electrodes 11a, 11b, 21a, 21a are provided on two opposing surfaces of the beam portions of the piezoelectric elements 1, 2.
b are formed respectively. The outputs of the electrodes 11b and 21b on the surface to which the silicon substrate 30 is joined are taken out from the ends. An electrode 11a on a surface opposite to the support portion 3;
21a is formed on the entire surface. This piezoelectric element 1,
2 has a cantilever structure, and the piezoelectric body 4 is formed by bending vibration generated in the beam due to acceleration transmitted from the support 3.
Electrodes 11a, 1
1b, 21a and 21b. In this acceleration sensor 10, each of the piezoelectric elements 1 and 2 is arranged such that one surface thereof is parallel to each other, and is arranged such that the surfaces of the beam portions are on the same plane. Specifically, the longitudinal directions of the piezoelectric elements are set to be the same direction, and the support members 3 are arranged outside in the longitudinal direction so as to be substantially aligned with each other, and the ends of the beam portions are close to each other. It is located inside. Note that the bonding between the silicon substrate serving as the support portion and the piezoelectric body 4 may be bonding using an adhesive or bonding using direct bonding. Preferably, the joining is performed by direct joining.

【0116】加速度センサ10を構成する圧電素子1と
圧電素子2では、各圧電体4の分極方向が異なるように
配置する。図27には、それぞれの圧電体の分極方向を
矢印で示している。矢印の始点側がプラス面、終点側を
マイナス面とする。圧電素子1では電極11aはプラス
面、電極11bはマイナス面である。圧電素子2では電
極21aはマイナス面、電極21bはプラス面である。
The piezoelectric elements 1 and 2 constituting the acceleration sensor 10 are arranged so that the polarization directions of the piezoelectric bodies 4 are different. In FIG. 27, the polarization direction of each piezoelectric body is indicated by an arrow. The start point side of the arrow is a plus plane, and the end point side is a minus plane. In the piezoelectric element 1, the electrode 11a has a plus surface, and the electrode 11b has a minus surface. In the piezoelectric element 2, the electrode 21a has a minus surface, and the electrode 21b has a plus surface.

【0117】次に、この加速度センサを用いた加速度の
検出方法について述べる。図28は、加速度検出のブロ
ック図である。圧電素子1、2の電極11a、21aが
互いに接続されて信号検出手段12に接続されており、
他方、電極11b、21bが互いに接続されて信号検出
手段12の他の端子に接続されている。また、基準電位
を与える基準電位発生手段22が設けられている。図2
8中の矢印に示す方向の加速度が加わった場合、圧電素
子1では、電極11a側にプラス電荷、電極11b側に
マイナス電荷が発生する。このとき2つの圧電素子で
は、それぞれ構成する圧電体の分極方向が互いに反対方
向であるため、圧電素子2の電極21a側にマイナス電
荷、電極21b側にプラス電荷が発生する。電極11a
と電極21a、電極11bと電極21bは接続されてい
るため、それぞれの電荷は移動し、圧電素子1と圧電素
子2の全体で発生電荷のバランスが取られる。回転加速
度が加わる場合、回転中心により遠い側にあるどちらか
一方の圧電素子からの発生電荷が大きいため、もう一方
の圧電素子からの発生電荷の分がうち消されて、発生電
荷量の差が接続部に発生する。この電荷を信号として、
信号検出手段12で検出して、その出力信号で回転加速
度を表わすことができる。
Next, a method for detecting acceleration using the acceleration sensor will be described. FIG. 28 is a block diagram of acceleration detection. The electrodes 11a and 21a of the piezoelectric elements 1 and 2 are connected to each other and connected to the signal detecting means 12,
On the other hand, the electrodes 11b and 21b are connected to each other and to another terminal of the signal detecting means 12. Further, reference potential generating means 22 for providing a reference potential is provided. FIG.
When acceleration in the direction indicated by the arrow in FIG. 8 is applied, in the piezoelectric element 1, a positive charge is generated on the electrode 11a side and a negative charge is generated on the electrode 11b side. At this time, in the two piezoelectric elements, the polarization directions of the constituent piezoelectric materials are opposite to each other, so that a negative charge is generated on the electrode 21a side and a positive charge is generated on the electrode 21b side of the piezoelectric element 2. Electrode 11a
Since the electrode 21a and the electrode 11b are connected to the electrode 21b, the respective charges move, and the generated charges are balanced in the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2 as a whole. When a rotational acceleration is applied, the generated charge from one of the piezoelectric elements farther away from the center of rotation is large, so the generated charge from the other piezoelectric element is eliminated, and the difference in the generated charge amount is reduced. Occurs at the connection. Using this charge as a signal,
The rotational acceleration can be represented by an output signal detected by the signal detecting means 12.

【0118】(実施の形態12)図29に、本発明の実
施の形態12に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ10は、実施の形態11に係る加速度セン
サと比較すると、各圧電体の分極方向が互いに同一方向
である点で相違する。この加速度センサ10は、2つの
圧電素子1、2で構成され、各圧電素子1、2は、1枚
の圧電体をシリコン基板30に接合した圧電体を1枚用
いたユニモルフ型の梁を一方の端で支持体部3により支
持した片持ち梁構造を有している。そして、圧電素子1
と圧電素子2において、各圧電体の分極方向を同一方向
としている。
(Embodiment 12) FIG. 29 is a plan view of an acceleration sensor according to Embodiment 12 of the present invention. This acceleration sensor 10 is different from the acceleration sensor according to the eleventh embodiment in that the polarization directions of the piezoelectric bodies are the same. The acceleration sensor 10 includes two piezoelectric elements 1 and 2, each of which is a unimorph-type beam using one piezoelectric body in which one piezoelectric body is bonded to a silicon substrate 30. Has a cantilever structure supported by the support portion 3 at one end. And the piezoelectric element 1
In the piezoelectric element 2 and the piezoelectric element 2, the polarization direction of each piezoelectric body is the same.

【0119】(実施の形態13)図30に、本発明の実
施の形態13に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ10は、実施の形態1に係る加速度センサ
と比較すると、各圧電素子を分極方向が同一方向の2枚
の圧電体を接合して構成している点で相違する。別の表
現では、一つの圧電素子を構成する全ての圧電体の分極
方向が同一方向である。また、2枚の圧電体の接合面で
対向する面の極性が異なるため、接合面での電位を出力
として用いる必要があるため、接合面に電極を設ける点
においても相違する。この加速度センサ10は、2つの
圧電素子1、2で構成され、各圧電素子1、2は、分極
方向が同一方向の2枚の圧電体を接合してなる。また、
圧電素子1と圧電素子2において、各圧電素子を構成す
る各圧電体の分極方向が互いに反対方向とする。
(Thirteenth Embodiment) FIG. 30 is a plan view of an acceleration sensor according to a thirteenth embodiment of the present invention. The acceleration sensor 10 is different from the acceleration sensor according to the first embodiment in that each piezoelectric element is configured by joining two piezoelectric bodies having the same polarization direction. In other words, the polarization directions of all the piezoelectric bodies constituting one piezoelectric element are the same. In addition, since the opposite surfaces of the two piezoelectric bodies have different polarities, it is necessary to use the potential at the bonding surface as an output, and therefore, there is a difference in that an electrode is provided on the bonding surface. The acceleration sensor 10 includes two piezoelectric elements 1 and 2, and each of the piezoelectric elements 1 and 2 is formed by joining two piezoelectric bodies having the same polarization direction. Also,
In the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2, the polarization directions of the respective piezoelectric bodies constituting the respective piezoelectric elements are opposite to each other.

【0120】各圧電素子は、2枚の圧電体を接合したバ
イモルフ型の梁部を一方の端で支持体部3により支持し
た片持ち梁構造を有している。各圧電素子1、2の梁部
の対向する2つの面には電極11a、11b、21a、
21bがそれぞれ形成されており、2枚の圧電体の接合
面には電極11c、21cが設けられている。支持体部
3が設けられている面の電極11b、21bは、梁部と
支持体部とに段差があるため段差面を電気的に接続して
いる。支持体部3と反対側の面の電極11a、21aは
表面全体に形成されている。接合面の電極11c、21
cは、2枚の圧電体を接合する前にあらかじめ設けてお
くことが好ましい。この圧電素子1、2は、片持ち梁構
造であるため、支持体部3から伝わる加速度により梁部
に生じるたわみ振動によって圧電体4に発生する電位差
を相対する面に設けた電極11a、11b、21a、2
1bと接合面に設けた電極11c、21cとにより取り
出すことができる。この加速度センサ10では、各圧電
素子1、2は、一方の面が互いに平行となるよう配置さ
れており、梁部の面が同一平面となるように配置され
る。具体的には、各圧電素子の長手方向を同一方向と
し、ほぼ一直線上に並ぶようにして、長手方向について
各支持体部3は反対方向に離れて外側に配置され、各梁
部の先端同士が近接して内側に配置されている。
Each piezoelectric element has a cantilever structure in which a bimorph-shaped beam portion in which two piezoelectric bodies are joined is supported by a support portion 3 at one end. Electrodes 11a, 11b, 21a,
21b are formed, and electrodes 11c and 21c are provided on the joint surface between the two piezoelectric bodies. The electrodes 11b and 21b on the surface on which the support portion 3 is provided electrically connect the step surfaces since there is a step between the beam portion and the support portion. The electrodes 11a and 21a on the surface opposite to the support 3 are formed on the entire surface. Electrodes 11c and 21 on the joint surface
It is preferable that c be provided before joining the two piezoelectric members. Since the piezoelectric elements 1 and 2 have a cantilever structure, the potential difference generated in the piezoelectric body 4 due to the flexural vibration generated in the beam due to the acceleration transmitted from the support 3 is provided on the opposing surfaces. 21a, 2
1b and the electrodes 11c and 21c provided on the joint surface. In this acceleration sensor 10, each of the piezoelectric elements 1 and 2 is arranged such that one surface thereof is parallel to each other, and is arranged such that the surfaces of the beam portions are on the same plane. More specifically, the longitudinal directions of the piezoelectric elements are set to be the same direction, and are arranged substantially in a straight line. Are located close and inside.

【0121】加速度センサ10は、圧電素子1と圧電素
子2から構成される。各圧電素子は分極方向が同一方向
の2枚の圧電体4を接合して構成される。そして、隣接
する圧電素子1と圧電素子2では、各圧電体4の分極方
向が互いに反対方向となるように配置される。図30に
は、それぞれの圧電体の分極方向を矢印で示している。
矢印の始点側がプラス面、終点側をマイナス面とする。
圧電素子1では電極11aはプラス面、電極11bはマ
イナス面、そして電極11cはプラス面とマイナス面と
の界面である。圧電素子2では電極21aはマイナス
面、電極21bはプラス面、そして電極21cはプラス
面とマイナス面との界面である。
The acceleration sensor 10 includes a piezoelectric element 1 and a piezoelectric element 2. Each piezoelectric element is formed by joining two piezoelectric bodies 4 having the same polarization direction. The adjacent piezoelectric elements 1 and 2 are arranged such that the polarization directions of the piezoelectric bodies 4 are opposite to each other. In FIG. 30, the direction of polarization of each piezoelectric body is indicated by an arrow.
The start point side of the arrow is a plus plane, and the end point side is a minus plane.
In the piezoelectric element 1, the electrode 11a is a plus surface, the electrode 11b is a minus surface, and the electrode 11c is an interface between the plus and minus surfaces. In the piezoelectric element 2, the electrode 21a is a minus surface, the electrode 21b is a plus surface, and the electrode 21c is an interface between the plus and minus surfaces.

【0122】次に、この加速度センサを用いた加速度の
検出方法について述べる。図31は、加速度検出のブロ
ック図である。圧電素子1、2の電極11a、21aが
互いに接続されて信号検出手段12に接続されており、
他方、電極11b、21bが互いに接続されて信号検出
手段12の他の端子に接続されている。また、基準電位
を与える基準電位発生手段22が設けられている。図3
1中の矢印に示す方向の加速度が加わった場合、圧電素
子1では、電極11a側にプラス電荷、電極11b側に
プラス電荷、そして電極11c側にマイナス電荷が発生
する。このとき2つの圧電素子では、それぞれ構成する
圧電体の分極方向が互いに反対方向であるため、圧電素
子2の電極21a側にマイナス電荷、電極21b側にマ
イナス電荷、そして電極21c側にプラス電荷が発生す
る。電極11aと電極11bと電極21aと電極21b
は接続され、また、電極11cと電極21cは接続され
ているため、それぞれの電荷は移動し、圧電素子1と圧
電素子2の全体で発生電荷のバランスが取られる。回転
加速度が加わる場合、回転中心から遠い側にあるどちら
か一方の圧電素子からの発生電荷がより大きいため、も
う一方の圧電素子からの発生電荷の分がうち消されて、
発生電荷量の差が接続部に発生する。この電荷を信号と
して、信号検出手段12で検出して、その出力信号で回
転加速度を表わすことができる。
Next, a method for detecting acceleration using the acceleration sensor will be described. FIG. 31 is a block diagram of acceleration detection. The electrodes 11a and 21a of the piezoelectric elements 1 and 2 are connected to each other and connected to the signal detecting means 12,
On the other hand, the electrodes 11b and 21b are connected to each other and to another terminal of the signal detecting means 12. Further, reference potential generating means 22 for providing a reference potential is provided. FIG.
When acceleration in the direction indicated by the arrow in FIG. 1 is applied, in the piezoelectric element 1, a positive charge is generated on the electrode 11a side, a positive charge is generated on the electrode 11b side, and a negative charge is generated on the electrode 11c side. At this time, in the two piezoelectric elements, the polarization directions of the piezoelectric bodies constituting the two piezoelectric elements are opposite to each other. appear. Electrode 11a, electrode 11b, electrode 21a, and electrode 21b
Are connected, and since the electrode 11c and the electrode 21c are connected, the respective electric charges move, and the generated electric charges are balanced in the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2 as a whole. When a rotational acceleration is applied, the generated electric charge from one of the piezoelectric elements farther from the rotation center is larger, so that the generated electric charge from the other piezoelectric element is erased,
A difference in the generated charge amount occurs at the connection. This charge is detected as a signal by the signal detection means 12, and the output signal can indicate the rotational acceleration.

【0123】(実施の形態14)図32に、本発明の実
施の形態14に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ10は、実施の形態13に係る加速度セン
サと比較すると、各圧電素子を構成する各圧電体の分極
方向が、圧電素子1と圧電素子2で同一方向である点で
相違する。この加速度センサ10は、2つの圧電素子
1、2で構成され、各圧電素子1、2は、2枚の圧電体
の分極方向が同一方向になるように接合したバイモルフ
型の梁を一方の端で支持体部3により支持した片持ち梁
構造を有している。
(Embodiment 14) FIG. 32 is a plan view of an acceleration sensor according to Embodiment 14 of the present invention. The acceleration sensor 10 is different from the acceleration sensor according to the thirteenth embodiment in that the polarization directions of the piezoelectric elements constituting each piezoelectric element are the same in the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2. This acceleration sensor 10 is composed of two piezoelectric elements 1 and 2, and each piezoelectric element 1 and 2 has a bimorph-shaped beam joined at one end so that the polarization directions of two piezoelectric bodies are in the same direction. Has a cantilever structure supported by the support portion 3.

【0124】(実施の形態15)図33に、本発明の実
施の形態15に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ10は、実施の形態1に係る加速度センサ
と比較すると、圧電素子を構成する2枚の圧電体をその
まま貼り合わせるのではなく、シム材を介して接合して
いる点で相違する。具体的には、この加速度センサ10
は、2つの圧電素子1、2で構成され、各圧電素子1、
2は、分極方向が反対方向の2枚の圧電体をシム材を介
して接合している。また、圧電素子1と圧電素子2とで
は、対応する圧電体の分極方向を互いに反対方向とす
る。別の表現では、圧電体とシム材との接合面での分極
の極性が隣接する圧電素子について互いに異なるよう
に、隣接する圧電素子において対応する圧電体の分極方
向を反対方向としている。
(Embodiment 15) FIG. 33 is a plan view of an acceleration sensor according to Embodiment 15 of the present invention. The acceleration sensor 10 is different from the acceleration sensor according to the first embodiment in that the two piezoelectric bodies constituting the piezoelectric element are not bonded to each other as they are but are bonded via a shim material. Specifically, the acceleration sensor 10
Is composed of two piezoelectric elements 1 and 2, and each piezoelectric element 1
No. 2 joins two piezoelectric bodies having opposite polarization directions via a shim material. In addition, the polarization directions of the corresponding piezoelectric bodies of the piezoelectric elements 1 and 2 are opposite to each other. In other words, the polarization directions of the corresponding piezoelectric bodies in the adjacent piezoelectric elements are opposite to each other so that the polarities of the polarizations at the joint surface between the piezoelectric body and the shim material are different for the adjacent piezoelectric elements.

【0125】各圧電素子は、2枚の圧電体をシム材を介
して接合したバイモルフ型の梁部を一方の端で支持体部
3により支持した片持ち梁構造を有している。各圧電素
子1、2の梁部の対向する2つの面には電極11a、1
1b、21a、21bがそれぞれ形成されている。支持
体部3が設けられている面の電極11b、21bは、梁
部と支持体部とに段差があるため段差面を電気的に接続
している。支持体部3と反対側の面の電極11a、21
aは表面全体に形成されている。この圧電素子1、2
は、片持ち梁構造であるため、支持体部3から伝わる加
速度により梁部に生じるたわみ振動によって圧電体4に
発生する電位差を相対する面に設けた電極11a、11
b、21a、21bにより取り出すことができる。この
加速度センサ10では、各圧電素子1、2は、一方の面
が互いに平行となるよう配置されており、具体的には、
梁部の面が同一平面となるように配置される。また、各
圧電素子の長手方向を同一方向とし、ほぼ一直線上に並
ぶようにして、支持体部3を長手方向について互いに反
対方向に離れて外側に配置し、梁部の先端同士を近接し
て内側に配置している。
Each piezoelectric element has a cantilever structure in which a bimorph-type beam portion in which two piezoelectric members are joined via a shim material is supported by a support portion 3 at one end. Electrodes 11a, 1
1b, 21a and 21b are formed respectively. The electrodes 11b and 21b on the surface on which the support portion 3 is provided electrically connect the step surfaces since there is a step between the beam portion and the support portion. Electrodes 11a and 21 on the surface opposite to support 3
a is formed on the entire surface. The piezoelectric elements 1, 2
Have electrodes 11a, 11a provided on opposite surfaces with a potential difference generated in the piezoelectric body 4 due to flexural vibration generated in the beam section due to acceleration transmitted from the support section 3 because of the cantilever structure.
b, 21a and 21b. In the acceleration sensor 10, each of the piezoelectric elements 1 and 2 is arranged such that one surface thereof is parallel to each other.
The beams are arranged so that the surfaces thereof are flush with each other. Further, the longitudinal direction of each piezoelectric element is set to be the same direction, and the support portions 3 are arranged outside in the opposite directions in the longitudinal direction so as to be substantially aligned with each other, and the ends of the beam portions are brought close to each other. It is located inside.

【0126】図33には、それぞれの圧電体の分極方向
を矢印で示している。矢印の始点側がプラス面、終点側
をマイナス面とする。圧電素子1では電極11aにプラ
ス面が接続されており、電極11bにプラス面が接続さ
れている。圧電素子2では電極21aにマイナス面が接
続されており、電極21bにマイナス面が接続されてい
る。
In FIG. 33, the polarization direction of each piezoelectric body is indicated by an arrow. The start point side of the arrow is a plus plane, and the end point side is a minus plane. In the piezoelectric element 1, the positive surface is connected to the electrode 11a, and the positive surface is connected to the electrode 11b. In the piezoelectric element 2, the negative surface is connected to the electrode 21a, and the negative surface is connected to the electrode 21b.

【0127】次に、この加速度センサを用いた加速度の
検出方法について述べる。図34は、加速度検出のブロ
ック図である。圧電素子1、2の電極11a、21aが
互いに接続されて信号検出手段12に接続されており、
他方、電極11b、21bが互いに接続されて信号検出
手段12の他の端子に接続されている。また、基準電位
を与える基準電位発生手段22が設けられている。図3
4中の矢印に示す方向の加速度が加わった場合、圧電素
子1では、電極11a側にプラス電荷、電極11b側に
マイナス電荷が発生する。このとき2つの圧電素子で
は、それぞれ構成する圧電体の分極方向が互いに反対方
向であるため、圧電素子2の電極21a側にマイナス電
荷、電極21b側にプラス電荷が発生する。電極11a
と電極21a、電極11bと電極21bが接続されてい
るため、それぞれの電荷は移動し、圧電素子1と圧電素
子2の全体で発生電荷のバランスが取られる。回転加速
度が加わる場合、回転中心から遠い側にあるどちらか一
方の圧電素子からの発生電荷がより大きいため、もう一
方の圧電素子からの発生電荷の分がうち消されて、発生
電荷量の差が接続部に発生する。この電荷を信号とし
て、信号検出手段12で検出して、その出力信号で回転
加速度を表わすことができる。
Next, a method of detecting acceleration using the acceleration sensor will be described. FIG. 34 is a block diagram of acceleration detection. The electrodes 11a and 21a of the piezoelectric elements 1 and 2 are connected to each other and connected to the signal detecting means 12,
On the other hand, the electrodes 11b and 21b are connected to each other and to another terminal of the signal detecting means 12. Further, reference potential generating means 22 for providing a reference potential is provided. FIG.
When acceleration in the direction indicated by the arrow in FIG. 4 is applied, in the piezoelectric element 1, a positive charge is generated on the electrode 11a side, and a negative charge is generated on the electrode 11b side. At this time, in the two piezoelectric elements, the polarization directions of the constituent piezoelectric materials are opposite to each other, so that a negative charge is generated on the electrode 21a side and a positive charge is generated on the electrode 21b side of the piezoelectric element 2. Electrode 11a
Since the electrode 21a and the electrode 11b are connected to the electrode 21b, the respective charges move, and the charges generated in the entire piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2 are balanced. When rotational acceleration is applied, the charge generated from one of the piezoelectric elements farther from the rotation center is larger, so the charge generated from the other piezoelectric element is eliminated, and the difference in the generated charge Occurs at the connection. This charge is detected as a signal by the signal detection means 12, and the output signal can indicate the rotational acceleration.

【0128】(実施の形態16)図35に、本発明の実
施の形態16に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ10は、実施の形態15に係る加速度セン
サと比較すると、圧電素子1と圧電素子2について対応
する圧電体の分極方向が互いに同一方向である点で相違
する。別の表現では、圧電素子を構成する各圧電体のシ
ム材との接合面における分極の極性が圧電素子1と圧電
素子2とで同じである点で相違する。この加速度センサ
10は、2つの圧電素子1、2で構成され、各圧電素子
1、2は、分極方向が互いに反対方向の2枚の圧電体を
シム材を介して接合したバイモルフ型の梁を一方の端で
支持体部3により支持した片持ち梁構造を有している。
(Embodiment 16) FIG. 35 is a plan view of an acceleration sensor according to Embodiment 16 of the present invention. This acceleration sensor 10 is different from the acceleration sensor according to the fifteenth embodiment in that the polarization directions of the piezoelectric elements corresponding to the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2 are the same. In other words, the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2 are different from each other in that the polarity of the polarization at the joint surface of each piezoelectric body constituting the piezoelectric element with the shim material is the same. This acceleration sensor 10 is composed of two piezoelectric elements 1 and 2, and each of the piezoelectric elements 1 and 2 is a bimorph-type beam in which two piezoelectric bodies having polarization directions opposite to each other are joined via a shim material. It has a cantilever structure supported at one end by a support 3.

【0129】(実施の形態17)図36に、本発明の実
施の形態17に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ10は、実施の形態1に係る加速度センサ
と比較すると、4枚の圧電体を接合して一つの圧電素子
を構成している点で相違する。この加速度センサ10
は、2つの圧電素子1、2で構成され、各圧電素子1、
2は、分極方向が反対方向の2枚の圧電体を接合して積
層したものを2つ組み合わせて構成している。また、圧
電素子1と圧電素子2では、対応する圧電体の分極方向
が互いに反対方向としている。別の表現では、圧電体の
接合面の極性を圧電素子1と圧電素子2とで互いに異な
るようにしている。
(Embodiment 17) FIG. 36 is a plan view of an acceleration sensor according to Embodiment 17 of the present invention. The acceleration sensor 10 is different from the acceleration sensor according to the first embodiment in that four piezoelectric bodies are joined to form one piezoelectric element. This acceleration sensor 10
Is composed of two piezoelectric elements 1 and 2, and each piezoelectric element 1
Reference numeral 2 denotes a combination of two piezoelectric bodies having opposite polarization directions joined and laminated. In the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2, the polarization directions of the corresponding piezoelectric bodies are opposite to each other. In other words, the polarity of the bonding surface of the piezoelectric body is made different between the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2.

【0130】各圧電素子は、2枚の圧電体を接合して積
層したものを2つ組み合わせており、梁部を一方の端で
支持体部3により支持した片持ち梁構造を有している。
各圧電素子1、2の梁部の対向する2つの面には電極1
1a、11b、21a、21bがそれぞれ形成されてい
る。電極11aは、図36に示すように、加速度が加わ
ったときに同一極性の電荷が発生する面を電気的に接続
しており、電極11bも同様に、同一極性の電荷が発生
する面を電気的に接続している。電極21a、21bも
同様としている。この圧電素子1、2は、片持ち梁構造
であるため、支持体部3から伝わる加速度により梁部に
生じるたわみ振動によって圧電体4に発生する電位差を
相対する面に設けた電極11a、11b、21a、21
bにより取り出すことができる。この加速度センサ10
では、各圧電素子1、2は、一方の面が互いに平行とな
るよう配置されており、梁部の面が同一平面となるよう
に配置される。また、各圧電素子の長手方向は同一方向
とし、ほぼ一直線上に並ぶようにして、各支持体部3は
長手方向について互いに反対方向に離れて配置し、梁部
の先端同士は近接して内側に配置している。
Each piezoelectric element is a combination of two piezoelectric elements joined and laminated, and has a cantilever structure in which a beam part is supported by a support part 3 at one end. .
Electrodes 1 are provided on two opposing surfaces of the beam portion of each of the piezoelectric elements 1 and 2.
1a, 11b, 21a and 21b are respectively formed. As shown in FIG. 36, the electrode 11a is electrically connected to a surface on which charges of the same polarity are generated when acceleration is applied. Similarly, the electrode 11b is electrically connected to a surface on which charges of the same polarity are generated. Connected. The same applies to the electrodes 21a and 21b. Since the piezoelectric elements 1 and 2 have a cantilever structure, the potential difference generated in the piezoelectric body 4 due to the flexural vibration generated in the beam due to the acceleration transmitted from the support 3 is provided on the opposing surfaces. 21a, 21
b. This acceleration sensor 10
In each of the piezoelectric elements 1 and 2, the piezoelectric elements 1 and 2 are arranged such that one surface thereof is parallel to the other, and the piezoelectric elements 1 and 2 are arranged such that the surfaces of the beam portions are on the same plane. In addition, the longitudinal directions of the piezoelectric elements are set to be the same direction, and are arranged substantially in a straight line, and the respective support portions 3 are disposed apart from each other in the longitudinal direction. Has been placed.

【0131】図36には、それぞれの圧電体の分極方向
を矢印で示している。矢印の始点側がプラス面、終点側
をマイナス面とする。圧電素子1では圧電体4のマイナ
ス面同士が接合されており、圧電素子2では圧電体4の
プラス面同士が接合されている。
In FIG. 36, the polarization directions of the respective piezoelectric bodies are indicated by arrows. The start point side of the arrow is a plus plane, and the end point side is a minus plane. In the piezoelectric element 1, the minus surfaces of the piezoelectric bodies 4 are joined together, and in the piezoelectric element 2, the plus surfaces of the piezoelectric bodies 4 are joined.

【0132】次に、この加速度センサを用いた加速度の
検出方法について述べる。図37は、加速度検出のブロ
ック図である。圧電素子1、2の電極11a、21aが
互いに接続されて信号検出手段12に接続されており、
他方、電極11b、21bが互いに接続されて信号検出
手段12の他の端子に接続されている。また、基準電位
を与える基準電位発生手段22が設けられている。
Next, a method for detecting acceleration using the acceleration sensor will be described. FIG. 37 is a block diagram of acceleration detection. The electrodes 11a and 21a of the piezoelectric elements 1 and 2 are connected to each other and connected to the signal detecting means 12,
On the other hand, the electrodes 11b and 21b are connected to each other and to another terminal of the signal detecting means 12. Further, reference potential generating means 22 for providing a reference potential is provided.

【0133】図37中の矢印に示す方向の加速度が加わ
った場合、圧電素子1では、電極11a側にプラス電
荷、電極11b側にマイナス電荷が発生する。このとき
2つの圧電素子では、それぞれ構成する圧電体の分極方
向が互いに反対方向であるため、圧電素子2の電極21
a側にマイナス電荷、電極21b側にプラス電荷が発生
する。電極11aと電極21a、電極11bと電極21
bが接続されているため、それぞれの電荷は移動し、圧
電素子1と圧電素子2の全体で発生電荷のバランスが取
られる。回転加速度が加わる場合、回転中心から遠い側
にあるどちらか一方の圧電素子からの発生電荷がより大
きいため、もう一方の圧電素子からの発生電荷の分がう
ち消されて、発生電荷量の差が接続部に発生する。この
電荷を信号として、信号検出手段12で検出して、その
出力信号で回転加速度を表わすことができる。
When acceleration is applied in the direction indicated by the arrow in FIG. 37, in the piezoelectric element 1, a positive charge is generated on the electrode 11a side and a negative charge is generated on the electrode 11b side. At this time, in the two piezoelectric elements, the polarization directions of the piezoelectric bodies constituting the two piezoelectric elements are opposite to each other.
A negative charge is generated on the a side and a positive charge is generated on the electrode 21b side. Electrode 11a and electrode 21a, electrode 11b and electrode 21
Since b is connected, each electric charge moves, and the generated electric charges are balanced in the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2 as a whole. When rotational acceleration is applied, the charge generated from one of the piezoelectric elements farther from the rotation center is larger, so the charge generated from the other piezoelectric element is eliminated, and the difference in the generated charge Occurs at the connection. This charge is detected as a signal by the signal detection means 12, and the output signal can indicate the rotational acceleration.

【0134】(実施の形態18)図38に、本発明の実
施の形態18に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ10は、実施の形態17に係る加速度セン
サと比較すると、圧電素子1と圧電素子2について対応
する圧電体の分極方向が互いに同一方向である点で相違
する。別の表現では、圧電体の接合面での極性が圧電素
子1と圧電素子2とで互いに同じである点で相違する。
この加速度センサ10は、2つの圧電素子1、2で構成
され、各圧電素子1、2は、分極方向が互いに反対方向
の2枚の圧電体を接合したものを2つ組み合わせて構成
されており、梁部を一方の端で支持体部3により支持し
た片持ち梁構造を有している。
(Embodiment 18) FIG. 38 is a plan view of an acceleration sensor according to Embodiment 18 of the present invention. The acceleration sensor 10 is different from the acceleration sensor according to the seventeenth embodiment in that the polarization directions of the corresponding piezoelectric bodies of the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2 are the same. In other words, the difference is that the polarity at the bonding surface of the piezoelectric body is the same between the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 2.
The acceleration sensor 10 includes two piezoelectric elements 1 and 2, and each of the piezoelectric elements 1 and 2 is configured by combining two piezoelectric elements having two polarization members whose polarization directions are opposite to each other. Has a cantilever structure in which the beam is supported at one end by the support 3.

【0135】(実施の形態19)図39に、本発明の実
施の形態19に係る加速度センサの分解斜視図を示す。
本実施の形態の加速度センサは、2軸方向の回転加速度
をそれぞれ検知することができる。すなわち、パッケー
ジ6aの実装面に平行な方向の回転加速度成分と垂直な
方向の回転加速度成分の2方向の回転加速度の各成分ご
とに検出できる。水平方向の回転加速度成分は、圧電素
子1a、2aの組で検知できる。これは図4に示す場合
と同じである。また、垂直方向の回転加速度成分は、圧
電素子1b、2bの組で検知できる。2つの圧電素子1
b、2bは、梁部の面を水平にし、梁部の先端を互いに
近接して略直線上に配置され支持体部で固定されてい
る。この場合、梁部はパッケージの平面の上部にあって
振動可能なので、パッケージ6aの平面に梁部が振動す
るための溝部を設ける必要がない。さらに、支持体底部
を導電性ペーストで固定して、支持体部に導通されてい
る電極をパッケージ6aの外部電極8dに電気的に接続
した。また、梁部の上側の電極はワイヤーボンディング
して外部電極8dに導通させた。このような配置をとる
ことにより、1つのパッケージで2軸方向の回転加速度
成分をそれぞれ独立して検出することができる。
(Embodiment 19) FIG. 39 is an exploded perspective view of an acceleration sensor according to Embodiment 19 of the present invention.
The acceleration sensor according to the present embodiment can detect rotational accelerations in two axial directions. That is, it can be detected for each component of the rotational acceleration in two directions, that is, the rotational acceleration component in the direction parallel to the mounting surface of the package 6a and the rotational acceleration component in the direction perpendicular to the package 6a. The rotation acceleration component in the horizontal direction can be detected by a set of the piezoelectric elements 1a and 2a. This is the same as the case shown in FIG. In addition, the rotational acceleration component in the vertical direction can be detected by a set of the piezoelectric elements 1b and 2b. Two piezoelectric elements 1
In b and 2b, the surfaces of the beam portions are made horizontal, and the ends of the beam portions are arranged substantially linearly close to each other and fixed by a support portion. In this case, since the beam portion is located above the plane of the package and can vibrate, there is no need to provide a groove for the beam portion to vibrate in the plane of the package 6a. Further, the bottom portion of the support was fixed with a conductive paste, and the electrodes electrically connected to the support were electrically connected to the external electrodes 8d of the package 6a. The electrode on the upper side of the beam portion was connected to the external electrode 8d by wire bonding. With such an arrangement, the rotational acceleration components in the two axial directions can be independently detected by one package.

【0136】なお、ここに用いる圧電素子は実施の形態
1から18までのいずれの構成を用いてもよい。また、
圧電素子間の電極の接続や回路構成もいずれを用いても
よい。また、図9のように半導体回路を2軸分内蔵して
もよい。さらに、3軸方向の加速度成分をそれぞれ独立
に検出するように第3の組の圧電素子を備えてもよい。
Note that the piezoelectric element used here may have any of the structures of Embodiments 1 to 18. Also,
Either the connection of the electrodes between the piezoelectric elements or the circuit configuration may be used. Further, as shown in FIG. 9, a semiconductor circuit for two axes may be incorporated. Furthermore, a third set of piezoelectric elements may be provided so as to independently detect acceleration components in three axial directions.

【0137】(実施の形態20)実施の形態20に係る
加速度センサは、構成する圧電素子の梁部の面が実装す
る面に対して傾斜した状態で実装されている。図40の
(a)に、本発明の実施の形態20に係る加速度センサ
を構成する圧電素子の斜視図を示す。また、図40の
(b)に、図40(a)中の矢印の方向からみた加速度
センサの側面図を示す。なお、この側面図では、便宜
上、圧電素子1、2のそれぞれの側面図を横に並べて示
した。また、圧電素子1、2の構成要素は、実施の形態
5に係る加速度センサの場合と同じであり、1つの圧電
素子の圧電体の分極方向は互いに逆向きである。しか
し、実施の形態5に係る加速度センサの場合と比較する
と、梁部の主面が実装する面の垂線に対して25°傾斜
させている点で異なる。梁部が傾斜し、振動方向が実装
する面に対して傾斜していることにより、圧電素子1、
2は水平方向、垂直方向のいずれの方向の加速度にも感
度を有する。この加速度センサを用いることによって、
実施の形態5の圧電素子を用いた信号処理方法と同じ方
法で、水平、垂直の2方向の回転加速度成分を分離する
ことはできないが、2方向の回転加速度成分を含む回転
加速度を1つのパッケージのデバイスで測定できた。
Twentieth Embodiment An acceleration sensor according to a twentieth embodiment is mounted in a state where the surface of the beam portion of the piezoelectric element is inclined with respect to the mounting surface. FIG. 40A is a perspective view of a piezoelectric element included in an acceleration sensor according to Embodiment 20 of the present invention. FIG. 40 (b) shows a side view of the acceleration sensor as viewed from the direction of the arrow in FIG. 40 (a). In this side view, for convenience, the side views of the piezoelectric elements 1 and 2 are shown side by side. The components of the piezoelectric elements 1 and 2 are the same as those of the acceleration sensor according to the fifth embodiment, and the polarization directions of the piezoelectric bodies of one piezoelectric element are opposite to each other. However, as compared with the case of the acceleration sensor according to the fifth embodiment, the difference is that the main surface of the beam portion is inclined by 25 ° with respect to the perpendicular to the surface to be mounted. Since the beam part is inclined and the vibration direction is inclined with respect to the mounting surface, the piezoelectric element 1,
2 has sensitivity to acceleration in both the horizontal and vertical directions. By using this acceleration sensor,
Although the horizontal and vertical rotational acceleration components cannot be separated by the same method as the signal processing method using the piezoelectric element according to the fifth embodiment, the rotational acceleration including the rotational acceleration components in two directions can be separated into one package. Of the device.

【0138】図41(a)から(c)は、圧電素子の梁
部の面をパッケージの平面に対して傾斜させた圧電素子
の組の側面図であり、図40の(b)に示した圧電素子
の梁部の傾斜の組み合わせの別の態様を示している。な
お、便宜上、2つの圧電素子1、2の側面図をそれぞれ
横に並べて示している。図41(a)は、図40の
(b)と分極方向の組み合わせは同じであるが、梁部の
傾斜方向が互いに異なる。図41(a)の圧電素子1、
2を、図15、図17、図20のように接続した場合に
は、水平成分として回転加速度が検出され、垂直成分と
して並進加速度が検出される。一方、図5、図7、図1
0のように接続した場合には、水平成分は並進加速度が
検出され、垂直成分は回転加速度が検出される。また、
図41(b)は、圧電素子1、2の圧電体の向きが互い
に逆であるが、傾斜の方向が同じ場合である。一方、図
5、図7に示すように接続すると、水平方向、垂直方向
とも回転加速度を検出できる。さらに、図41(c)の
圧電素子1、2を図15、図17、図20のように接続
した場合には、水平成分は並進加速度が検出され、垂直
成分は回転加速度が検出される。一方、図5、図7、図
10のように接続した場合には、水平成分は回転加速度
が検出され、垂直成分は並進加速度が検出される。以上
のように主感度軸を傾斜させることにより、水平、垂直
両方向の回転加速度を検出することができる。また、傾
斜方向を変えることにより並進加速度を検知することも
できる。
FIGS. 41A to 41C are side views of a set of piezoelectric elements in which the surface of the beam portion of the piezoelectric element is inclined with respect to the plane of the package, and is shown in FIG. 40B. 9 shows another aspect of the combination of the inclinations of the beam portions of the piezoelectric element. For convenience, side views of the two piezoelectric elements 1 and 2 are shown side by side. FIG. 41 (a) has the same combination of polarization directions as FIG. 40 (b), but the inclination directions of the beam portions are different from each other. The piezoelectric element 1 shown in FIG.
15, 2, and 7, the rotational acceleration is detected as a horizontal component, and the translational acceleration is detected as a vertical component. On the other hand, FIG. 5, FIG.
When the connection is made like 0, the translational acceleration is detected for the horizontal component, and the rotational acceleration is detected for the vertical component. Also,
FIG. 41B shows a case where the directions of the piezoelectric bodies of the piezoelectric elements 1 and 2 are opposite to each other, but the directions of the inclinations are the same. On the other hand, when the connection is made as shown in FIGS. 5 and 7, the rotational acceleration can be detected both in the horizontal and vertical directions. When the piezoelectric elements 1 and 2 in FIG. 41C are connected as shown in FIGS. 15, 17, and 20, the translational acceleration is detected for the horizontal component, and the rotational acceleration is detected for the vertical component. On the other hand, when the connection is made as shown in FIG. 5, FIG. 7, and FIG. 10, the rotational acceleration is detected for the horizontal component, and the translational acceleration is detected for the vertical component. By inclining the main sensitivity axis as described above, it is possible to detect both horizontal and vertical rotational accelerations. Further, the translational acceleration can be detected by changing the tilt direction.

【0139】(実施の形態21)図42(a)、(b)
は、実施の形態21に係る加速度センサにおける圧電素
子の感度調整方法を示す概念図である。2つの圧電素子
を用いて回転加速度を検出する場合、2つの圧電素子に
感度差があると2つの圧電素子の出力から並進加速度に
よる成分が十分に除去できず測定精度が低下する。そこ
で、2つの圧電素子の感度差はできる限り小さいことが
望ましい。2つの加速度センサを別個に実装して角加速
度を検出する場合にはユーザが実装後に調整する以外に
ないが、通常、加速度センサはパッケージ内にすでに収
納されているため圧電素子そのものを調整することはで
きない。しかし、この実施の形態に示すように、1つの
パッケージに加速度センサを実装して提供する場合に
は、出荷前に製造者において圧電素子の感度を調整でき
る。
(Embodiment 21) FIGS. 42 (a) and (b)
33 is a conceptual diagram showing a method for adjusting the sensitivity of the piezoelectric element in the acceleration sensor according to Embodiment 21. FIG. When rotational acceleration is detected using two piezoelectric elements, if there is a sensitivity difference between the two piezoelectric elements, a component due to translational acceleration cannot be sufficiently removed from the outputs of the two piezoelectric elements, and measurement accuracy decreases. Therefore, it is desirable that the sensitivity difference between the two piezoelectric elements is as small as possible. When detecting the angular acceleration by mounting two acceleration sensors separately, there is no other way than to make adjustments after the user mounts them, but usually, the acceleration sensor is already housed in the package, so the piezoelectric element itself must be adjusted. Can not. However, as shown in this embodiment, when an acceleration sensor is mounted on one package and provided, the manufacturer can adjust the sensitivity of the piezoelectric element before shipping.

【0140】次に、この加速度センサにおいて、2つの
圧電素子のうち、一方の圧電素子の感度を他方の圧電素
子の感度と実質的に同じ感度に調整する方法について説
明する。図42(a)は、圧電素子の感度調整方法の一
つとして、梁部の一部を削る方法を説明する図である。
一方の圧電素子1の梁部の一部を削る(研削部25)こ
とにより感度を変化させ、圧電素子2の感度と実質的に
等しくすることができる。梁部を削る方法としては、砥
石などによる加工や、レーザ照射による方法などがあ
る。
Next, a method of adjusting the sensitivity of one of the two piezoelectric elements in the acceleration sensor to be substantially the same as the sensitivity of the other piezoelectric element will be described. FIG. 42A is a diagram for explaining a method of cutting a part of a beam portion as one of the sensitivity adjustment methods of the piezoelectric element.
By cutting a part of the beam portion of one piezoelectric element 1 (grinding section 25), the sensitivity can be changed to be substantially equal to the sensitivity of the piezoelectric element 2. As a method of shaving the beam, there are a method using a grindstone, a method using laser irradiation, and the like.

【0141】また、図42(b)は、圧電素子の感度調
整方法の一つとして、梁部に重量物等の感度調整体26
を付着させる方法を説明する図である。一方の圧電素子
1の梁部の上に重りとなる物質26を付着させることに
より感度を上げ、圧電素子2の感度と等しくする方法を
示している。梁部の上に物質を付着すると感度を高める
ことができる。感度調整体26として付着させる物質と
しては、樹脂や金属などを用いることができる。この感
度調整体26を付着させる方法としては、塗布、接着な
どがある。また、インクジェット法や蒸着などの方法を
用いてもよい。
FIG. 42 (b) shows one method of adjusting the sensitivity of the piezoelectric element.
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of attaching a substrate. A method of increasing the sensitivity by attaching a substance 26 serving as a weight on the beam portion of one piezoelectric element 1 to make the sensitivity equal to the sensitivity of the piezoelectric element 2 is shown. Sensitivity can be increased by attaching a substance on the beam. As the substance to be attached as the sensitivity adjuster 26, resin, metal, or the like can be used. Examples of a method for attaching the sensitivity adjuster 26 include coating and bonding. Further, a method such as an ink jet method or vapor deposition may be used.

【0142】以上により、圧電素子の感度を直接調整し
て並進加速度成分を出荷前に極めて小さくすることがで
きた。なお、感度調整の方法は、圧電素子を調整する方
法だけでなく、図10、図11、図15、図16、図2
3、図24、図25のように圧電素子それぞれの出力信
号について増幅器を持つ場合には、その増幅器の増幅率
を調整して感度を合わせてもよい。
As described above, the translational acceleration component can be made extremely small before shipping by directly adjusting the sensitivity of the piezoelectric element. In addition, the method of adjusting the sensitivity is not limited to the method of adjusting the piezoelectric element, but may be the method of FIG. 10, FIG. 11, FIG.
3, When an amplifier is provided for each output signal of the piezoelectric element as shown in FIGS. 24 and 25, the sensitivity may be adjusted by adjusting the amplification factor of the amplifier.

【0143】(実施の形態22)本発明の実施の形態2
2に係るディスク記録・再生装置200の概略の構成図
を図43の(a)に示す。ディスク記録・再生装置20
0には、データを記録するディスク31、ディスク31
への記録・再生を行うヘッド32、ヘッド32を移動さ
せるヘッド移動手段40、ヘッド32の位置を検出する
位置検出手段50、ヘッド移動手段40を制御する制御
手段60、回転加速度の有無等を判別する加速度判別手
段70がある。ヘッド32はヘッド移動手段40によ
り、ディスク31の半径方向に移動し、ディスク31上
の指定された位置に位置決めされる。このディスク記録
・再生装置200に外乱として加速度が加わった場合、
ヘッド32の位置が加速度によって指定の位置よりずれ
てしまう。これを防止するため、加速度センサ10を設
置して、ディスク記録・再生装置200に加わる回転加
速度や並進加速度を検出して外乱に抗してヘッド32の
位置を制御する。
(Embodiment 22) Embodiment 2 of the present invention
FIG. 43A shows a schematic configuration diagram of a disk recording / reproducing apparatus 200 according to the second embodiment. Disc recording / playback device 20
0, the disk 31 for recording data, the disk 31
Head 32 for recording / reproducing to / from head, head moving means 40 for moving head 32, position detecting means 50 for detecting the position of head 32, control means 60 for controlling head moving means 40, determining the presence or absence of rotational acceleration There is an acceleration discriminating means 70 that performs the operation. The head 32 is moved by the head moving means 40 in the radial direction of the disk 31 and is positioned at a designated position on the disk 31. When acceleration is applied as a disturbance to the disk recording / reproducing apparatus 200,
The position of the head 32 is shifted from the specified position due to the acceleration. To prevent this, an acceleration sensor 10 is installed to detect the rotational acceleration and the translational acceleration applied to the disk recording / reproducing apparatus 200 and control the position of the head 32 against disturbance.

【0144】一般に、ディスク記録・再生装置に外乱と
して加わる回転振動の回転中心の位置は一定していな
い。ヘッドを移動させる手段40によってヘッドを高速
に移動させると、その反動で回転振動が発生する場合が
多い。この場合にはヘッドを支持するビボット41付近
が回転中心になりやすい。またヘッドを支えるアーム4
2を半径方向とするような回転運動が発生しやすい。こ
のような観点から、加速度センサ10を構成する圧電素
子の梁部の長手方向とアーム42をほぼ並行となるよう
に設置すると、高い感度で回転加速度を検出することが
できる。したがって、加速度センサ10は、圧電素子の
梁部の長手方向がアーム42と平行になるように設置す
るのが望ましい。
In general, the position of the center of rotation of rotational vibration applied as a disturbance to a disk recording / reproducing apparatus is not constant. When the head is moved at high speed by the head moving means 40, a rotational vibration is often generated by the reaction. In this case, the vicinity of the pivot 41 supporting the head is likely to be the center of rotation. Arm 4 for supporting the head
Rotational motion such that 2 is the radial direction is likely to occur. From such a viewpoint, if the arm 42 is installed so as to be substantially parallel to the longitudinal direction of the beam portion of the piezoelectric element constituting the acceleration sensor 10, the rotational acceleration can be detected with high sensitivity. Therefore, it is desirable that the acceleration sensor 10 be installed such that the longitudinal direction of the beam portion of the piezoelectric element is parallel to the arm 42.

【0145】図43の(b)に、ディスク記録・再生装
置200における制御のブロック図を示す。外乱振動の
ない場合は、ディスク31上に記録した位置情報をもと
に位置検出手段50によりヘッド32の位置を認識し制
御手段60によりヘッド32の移動量を決め、ヘッド移
動手段40によりヘッドを移動して位置決めする。外乱
振動などが発生した場合、加速度検出装置100で検出
した出力を加速度判別手段70で回転加速度の有無とそ
の大きさが判別される。回転加速度が実質的に無視でき
る場合には並進加速度が検出される。加速度判別手段7
0による判別結果を基に制御手段60は、ヘッド32を
所定の位置に移動させるための移動量を算出し、ヘッド
移動手段40によりヘッド32を移動させるように指示
をヘッド移動手段40に与える。なお、加速度検出装置
100の出力で回転加速度のみを出力する場合には、加
速度判別手段70を設けなくてもよい。また、制御手段
60において、加速度の判別に関する同様の処理を行っ
てもよく、その場合には加速度判別手段70は必ずしも
別に設ける必要はない。さらに、制御手段60におい
て、ヘッド32の位置を検出する機能を併せて設ける場
合には、位置検出手段を設けなくてもよい。このような
制御により、外乱振動として回転加速度等が加わっても
ヘッド32を所定の位置に位置決めすることが可能とな
る。したがって、ヘッド32の精密な位置決めを行うこ
とができ、ディスク31の高密度化を実現できる。
FIG. 43B shows a block diagram of control in the disk recording / reproducing apparatus 200. When there is no disturbance vibration, the position of the head 32 is recognized by the position detecting means 50 based on the position information recorded on the disk 31, the moving amount of the head 32 is determined by the control means 60, and the head moving means 40 moves the head. Move and position. When disturbance vibration or the like occurs, the output detected by the acceleration detection device 100 is determined by the acceleration determination means 70 as to whether or not there is a rotational acceleration and its magnitude. If the rotational acceleration is substantially negligible, a translational acceleration is detected. Acceleration determination means 7
The control means 60 calculates a moving amount for moving the head 32 to a predetermined position based on the determination result based on 0, and gives an instruction to the head moving means 40 to move the head 32 by the head moving means 40. When only the rotational acceleration is output from the output of the acceleration detection device 100, the acceleration determining means 70 may not be provided. Further, the control unit 60 may perform the same processing regarding the determination of the acceleration. In that case, the acceleration determination unit 70 does not necessarily need to be provided separately. Further, when the control unit 60 is provided with a function of detecting the position of the head 32, the position detection unit may not be provided. By such control, the head 32 can be positioned at a predetermined position even when rotational acceleration or the like is applied as disturbance vibration. Therefore, the head 32 can be precisely positioned, and the density of the disk 31 can be increased.

【0146】[0146]

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る加速度
センサによれば、限られた空間内に支持体部間の距離を
離して少なくとも2つの圧電素子を配置することによ
り、同一方向の加速度を検出でき、圧電素子間の出力差
から回転加速度を検出できる。これによって、温度など
の環境条件に左右されず一つの加速度センサで回転加速
度(角加速度)を高感度かつ高分解能で検出でき、ま
た、回転加速度をほとんど無視しうる場合には並進加速
度をも識別して検出できる加速度センサを提供すること
ができる。また、この加速度センサを用いる加速度検出
装置及び加速度検出方法、さらには加速度検出装置を用
いる位置決め装置を提供することができる。
As described above in detail, according to the acceleration sensor according to the present invention, by disposing at least two piezoelectric elements in a limited space with a distance between the support portions, the same direction can be obtained. The acceleration can be detected, and the rotational acceleration can be detected from the output difference between the piezoelectric elements. This allows one acceleration sensor to detect rotational acceleration (angular acceleration) with high sensitivity and high resolution regardless of environmental conditions such as temperature, and also identifies translational acceleration when rotational acceleration can be almost ignored. Thus, an acceleration sensor that can be detected as a result can be provided. Further, it is possible to provide an acceleration detection device and an acceleration detection method using the acceleration sensor, and a positioning device using the acceleration detection device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 (a)実施の形態1に係る加速度センサの斜
視図と、(b)その平面である。
1A is a perspective view of an acceleration sensor according to a first embodiment, and FIG. 1B is a plan view thereof.

【図2】 (a)実施の形態1において直接接合による
接合をさせるために親水化処理した面を近接させる段階
での断面図と、(b)界面が水素結合等の直接接合によ
り接合が生じている様子を示す断面図と、(c)酸素原
子を介して界面が直接接合により接合される状態を示す
断面図である。
2A is a cross-sectional view of a stage in which a surface subjected to a hydrophilization treatment is brought close to the first embodiment in order to perform bonding by direct bonding, and FIG. 2B shows that bonding is caused by direct bonding such as hydrogen bonding at an interface. And (c) a cross-sectional view showing a state in which the interface is directly bonded via an oxygen atom.

【図3】 実施の形態1に係る加速度センサによる回転
加速度検出の方法を説明する検出原理図である。
FIG. 3 is a detection principle diagram illustrating a method of detecting rotational acceleration by the acceleration sensor according to the first embodiment.

【図4】 実施の形態2に係る加速度センサの斜視図で
ある。
FIG. 4 is a perspective view of an acceleration sensor according to a second embodiment.

【図5】 実施の形態2に係る加速度センサを用いる加
速度検出用のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram for detecting acceleration using the acceleration sensor according to the second embodiment.

【図6】 実施の形態2に係る加速度センサを用いる加
速度検出用の回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram for detecting acceleration using the acceleration sensor according to the second embodiment.

【図7】 実施の形態2に係る加速度センサを用いる別
の態様の加速度検出用のブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram for detecting acceleration in another mode using the acceleration sensor according to the second embodiment.

【図8】 実施の形態2に係る加速度センサを用いる別
の態様の加速度検出用の回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram for detecting acceleration in another mode using the acceleration sensor according to the second embodiment.

【図9】 実施の形態3に係る加速度センサの斜視図で
ある。
FIG. 9 is a perspective view of an acceleration sensor according to a third embodiment.

【図10】 実施の形態4に係る加速度検出装置のブロ
ック図である。
FIG. 10 is a block diagram of an acceleration detection device according to a fourth embodiment.

【図11】 実施の形態4に係る加速度検出装置におけ
る回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram of an acceleration detection device according to a fourth embodiment.

【図12】 本発明に係る加速度センサのその他の配置
を示す平面図であり、(a)は、2つの圧電素子をいず
れも同一方向に配置する場合、(b)は、中央支持型の
圧電素子を配置する場合、(c)は、両持ち梁型圧電素
子を配置する場合である。
FIGS. 12A and 12B are plan views showing another arrangement of the acceleration sensor according to the present invention, wherein FIG. 12A shows a case where two piezoelectric elements are arranged in the same direction, and FIG. In the case of arranging the elements, (c) shows the case of arranging the doubly supported piezoelectric element.

【図13】 (a)実施の形態5に係る加速度センサの
斜視図と、(b)その平面図である。
13A is a perspective view of an acceleration sensor according to Embodiment 5, and FIG. 13B is a plan view thereof.

【図14】 実施の形態6に係る加速度センサの斜視図
である。
FIG. 14 is a perspective view of an acceleration sensor according to a sixth embodiment.

【図15】 実施の形態6に係る加速度センサを用いる
加速度検出用のブロック図である。
FIG. 15 is a block diagram for detecting acceleration using the acceleration sensor according to the sixth embodiment.

【図16】 実施の形態6に係る加速度センサを用いる
加速度検出用の回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram for acceleration detection using the acceleration sensor according to the sixth embodiment.

【図17】 実施の形態7に係る加速度センサを用いる
加速度検出用のブロック図である。
FIG. 17 is a block diagram for acceleration detection using the acceleration sensor according to the seventh embodiment.

【図18】 実施の形態7に係る加速度センサを用いる
加速度検出用の回路図である。
FIG. 18 is a circuit diagram for acceleration detection using the acceleration sensor according to the seventh embodiment.

【図19】 実施の形態7に係る加速度センサを用いる
加速度検出用の回路図である。
FIG. 19 is a circuit diagram for detecting acceleration using the acceleration sensor according to the seventh embodiment.

【図20】 実施の形態7に係る加速度センサを用いる
別の態様の加速度検出用のブロック図である。
FIG. 20 is a block diagram for another type of acceleration detection using the acceleration sensor according to the seventh embodiment.

【図21】 実施の形態7に係る加速度センサを用いる
別の態様の加速度検出用の回路図である。
FIG. 21 is a circuit diagram for acceleration detection in another mode using the acceleration sensor according to the seventh embodiment.

【図22】 実施の形態8に係る加速度検出装置におけ
る斜視図である。
FIG. 22 is a perspective view of the acceleration detection device according to the eighth embodiment.

【図23】 実施の形態9に係る加速度検出装置におけ
る回路図である。
FIG. 23 is a circuit diagram of the acceleration detection device according to the ninth embodiment.

【図24】 実施の形態10に係る加速度検出装置にお
けるブロック図である。
FIG. 24 is a block diagram of an acceleration detection device according to a tenth embodiment.

【図25】 実施の形態10に係る加速度検出装置にお
ける回路図である。
FIG. 25 is a circuit diagram of the acceleration detection device according to the tenth embodiment.

【図26】 本発明に係る加速度センサのその他の配置
を示す平面図であり、(a)は、2つの圧電素子をいず
れも同一方向に配置する場合、(b)は、中央支持型の
圧電素子を配置する場合、(c)は、両持ち梁型圧電素
子を配置する場合の平面図である。
26A and 26B are plan views showing another arrangement of the acceleration sensor according to the present invention, wherein FIG. 26A shows a case where two piezoelectric elements are both arranged in the same direction, and FIG. FIG. 4C is a plan view of a case where a doubly-supported piezoelectric element is arranged when an element is arranged.

【図27】 実施の形態11に係る加速度センサの平面
図である。
FIG. 27 is a plan view of the acceleration sensor according to the eleventh embodiment.

【図28】 実施の形態11に係る加速度センサを用い
る加速度検出用のブロック図である。
FIG. 28 is a block diagram for detecting acceleration using the acceleration sensor according to the eleventh embodiment.

【図29】 実施の形態12に係る加速度センサの平面
図である。
FIG. 29 is a plan view of the acceleration sensor according to the twelfth embodiment.

【図30】 実施の形態13に係る加速度センサの平面
図である。
FIG. 30 is a plan view of the acceleration sensor according to the thirteenth embodiment.

【図31】 実施の形態13に係る加速度センサを用い
る加速度検出用のブロック図である。
FIG. 31 is a block diagram for acceleration detection using the acceleration sensor according to the thirteenth embodiment.

【図32】 実施の形態14に係る加速度センサの平面
図である。
FIG. 32 is a plan view of the acceleration sensor according to the fourteenth embodiment.

【図33】 実施の形態15に係る加速度センサの平面
図である。
FIG. 33 is a plan view of the acceleration sensor according to the fifteenth embodiment.

【図34】 実施の形態15に係る加速度センサを用い
る加速度検出用のブロック図である。
FIG. 34 is a block diagram for detecting acceleration using the acceleration sensor according to the fifteenth embodiment.

【図35】 実施の形態16に係る加速度センサの平面
図である。
FIG. 35 is a plan view of the acceleration sensor according to the sixteenth embodiment.

【図36】 実施の形態17に係る加速度センサの平面
図である。
FIG. 36 is a plan view of the acceleration sensor according to the seventeenth embodiment.

【図37】 実施の形態17に係る加速度センサを用い
る加速度検出用のブロック図である。
FIG. 37 is a block diagram for acceleration detection using the acceleration sensor according to the seventeenth embodiment.

【図38】 実施の形態18に係る加速度センサの平面
図である。
FIG. 38 is a plan view of the acceleration sensor according to the eighteenth embodiment.

【図39】 実施の形態19に係る加速度センサの分解
斜視図である。
FIG. 39 is an exploded perspective view of the acceleration sensor according to the nineteenth embodiment.

【図40】 (a)は、実施の形態20に係る加速度セ
ンサの斜視図であり、(b)は、その側面図である。
FIG. 40 (a) is a perspective view of an acceleration sensor according to Embodiment 20, and FIG. 40 (b) is a side view thereof.

【図41】 実施の形態20に係る加速度センサのその
他の配置を示す側面図であり、(a)は、分極方向が同
じで、梁部の傾きが垂直面に対して面対称の場合であ
り、(b)は、分極方向が逆向きで、梁部の傾きが同じ
場合であり、(c)は、分極方向が逆向きで、梁部の傾
きが垂直面に対して面対称の場合である。
41A and 41B are side views showing another arrangement of the acceleration sensor according to the twentieth embodiment. FIG. 41A shows a case where the polarization direction is the same and the inclination of the beam is plane-symmetric with respect to the vertical plane. , (B) shows the case where the polarization direction is opposite and the inclination of the beam part is the same, and (c) shows the case where the polarization direction is opposite and the inclination of the beam part is plane symmetric with respect to the vertical plane. is there.

【図42】 実施の形態21に係る加速度センサにおけ
る圧電素子の感度調整方法を示す図である。
FIG. 42 is a diagram illustrating a sensitivity adjustment method of the piezoelectric element in the acceleration sensor according to the twenty-first embodiment.

【図43】 (a)は、実施の形態22に係るディスク
記録・再生装置の概略の構成図であり、(b)は、その
制御のブロック図である。
FIG. 43 (a) is a schematic configuration diagram of a disk recording / reproducing apparatus according to Embodiment 22, and FIG. 43 (b) is a control block diagram thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2 圧電素子 3 支持体部 4 圧電体 6a、6b パッケ
ージ 7 溝部 8a、8b、8c、
8d 外部電極 9 導電ペースト 10 加速度センサ 11a、11b、21a、21b 電極 12 信号検出手段 13 差動増幅手段 14a、14b 電界効果型トランジスタ 15、15a、25、26 オペアンプ 16 半導体素子 22 基準電位発生
手段 23 加算回路 24a、24b バ
ッファアンプ 25 研削部 26 感度調整体 30 シリコン基板 31 ディスク 32 ヘッド 40 ヘッド移動手
段 41 ビボット 42 アーム 50 位置検出手段 60 制御手段 70 信号検出手段 100 加速度検出装
置 200 ディスク記録再生装置
1, 2 Piezoelectric element 3 Support 4 Piezoelectric 6a, 6b Package 7 Groove 8a, 8b, 8c,
8d External electrode 9 Conductive paste 10 Acceleration sensor 11a, 11b, 21a, 21b Electrode 12 Signal detection means 13 Differential amplification means 14a, 14b Field effect transistor 15, 15a, 25, 26 Operational amplifier 16 Semiconductor element 22 Reference potential generation means 23 Adder circuits 24a, 24b Buffer amplifier 25 Grinding unit 26 Sensitivity adjuster 30 Silicon substrate 31 Disk 32 Head 40 Head moving unit 41 Bibot 42 Arm 50 Position detecting unit 60 Control unit 70 Signal detecting unit 100 Acceleration detecting device 200 Disk recording / reproducing device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 文彦 京都府京田辺市大住浜55番12 松下日東電 器株式会社内 Fターム(参考) 5D088 PP01 TT10 UU07 5D096 VV03  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Fumihiko Taniguchi 55-12 Osumihama, Kyotanabe-shi, Kyoto Matsushita Nitto Electric Co., Ltd. F-term (reference) 5D088 PP01 TT10 UU07 5D096 VV03

Claims (39)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 歪変形により発生する電荷を出力するた
めの電極を設けた第1及び第2圧電素子からなり、 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれは、少なくとも1
つの圧電体からなり、前記圧電体を支持する支持体部を
有していると共に、前記電極は、少なくとも前記圧電素
子の相対する面にそれぞれ設けられており、 前記第1圧電素子の一方の面と、第2圧電素子の一方の
面とは、互いに実質的に平行となるように配置されてな
ることを特徴とする加速度センサ。
The first and second piezoelectric elements are provided with electrodes for outputting electric charges generated by the strain deformation, and each of the first and second piezoelectric elements has at least one electrode.
One of the first piezoelectric element, comprising a support portion for supporting the piezoelectric body, the electrodes being provided at least on opposing surfaces of the piezoelectric element, respectively. And one surface of the second piezoelectric element are arranged so as to be substantially parallel to each other.
【請求項2】 前記第1及び第2圧電素子は、前記圧電
体を支持する支持体部と前記圧電体の主面を含む梁部と
を有する片持ち梁型であって、 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれの長手方向を同一
方向とし、前記各支持体部をそれぞれ前記長手方向につ
いて互いに反対方向に遠ざけて外側に配し、前記梁部の
先端を互いに近づけて内側に配し、前記梁部の端面を互
いに実質的に平行となるように配置してなることを特徴
とする請求項1に記載の加速度センサ。
2. The first and second piezoelectric elements are of a cantilever type having a support portion for supporting the piezoelectric body and a beam portion including a main surface of the piezoelectric body. The respective longitudinal directions of the second piezoelectric element are set to the same direction, the respective support portions are arranged outside in a direction opposite to each other in the longitudinal direction, and the distal ends of the beam portions are arranged close to each other and inward, The acceleration sensor according to claim 1, wherein end faces of the beam portions are arranged so as to be substantially parallel to each other.
【請求項3】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれ
は、一つの圧電体からなり、前記各圧電体の分極方向は
互いに反対方向であることを特徴とする請求項1又は2
に記載の加速度センサ。
3. The device according to claim 1, wherein each of the first and second piezoelectric elements is formed of one piezoelectric body, and the polarization directions of the piezoelectric bodies are opposite to each other.
2. The acceleration sensor according to 1.
【請求項4】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれ
は、一つの圧電体からなり、前記各圧電体の分極方向は
互いに同一方向であることを特徴とする請求項1又は2
に記載の加速度センサ。
4. The method according to claim 1, wherein each of the first and second piezoelectric elements is formed of one piezoelectric body, and the polarization directions of the piezoelectric bodies are the same.
2. The acceleration sensor according to 1.
【請求項5】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれ
は、複数の圧電体が接合されて積層してなることを特徴
とする請求項1又は2に記載の加速度センサ。
5. The acceleration sensor according to claim 1, wherein each of the first and second piezoelectric elements is formed by joining and laminating a plurality of piezoelectric bodies.
【請求項6】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれに
おいて、 前記各圧電素子を構成する全ての圧電体の分極方向は、
同一方向であることを特徴とする請求項5に記載の加速
度センサ。
6. In each of the first and second piezoelectric elements, the polarization direction of all the piezoelectric bodies constituting each of the piezoelectric elements is:
The acceleration sensor according to claim 5, wherein the directions are the same.
【請求項7】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれを
構成する各圧電体の分極方向は、互いに反対方向である
ことを特徴とする請求項6に記載の加速度センサ。
7. The acceleration sensor according to claim 6, wherein the polarization directions of the respective piezoelectric bodies constituting each of the first and second piezoelectric elements are opposite to each other.
【請求項8】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれを
構成する各圧電体の分極方向は、互いに同一方向である
ことを特徴とする請求項6に記載の加速度センサ。
8. The acceleration sensor according to claim 6, wherein the polarization directions of the respective piezoelectric bodies constituting each of the first and second piezoelectric elements are the same.
【請求項9】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれ
は、分極方向が互いに反対方向である少なくとも2つの
圧電体を分極の極性が同一の面を互いに対向させて接合
してなることを特徴とする請求項5に記載の加速度セン
サ。
9. Each of the first and second piezoelectric elements is formed by joining at least two piezoelectric bodies whose polarization directions are opposite to each other, with surfaces having the same polarization polarity facing each other. The acceleration sensor according to claim 5, wherein
【請求項10】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれ
は、対応する各圧電体の分極方向が互いに反対方向であ
ることを特徴とする請求項9に記載の加速度センサ。
10. The acceleration sensor according to claim 9, wherein each of the first and second piezoelectric elements has a polarization direction of a corresponding one of the piezoelectric bodies opposite to each other.
【請求項11】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれ
は、対応する各圧電体の分極方向が互いに同一方向であ
ることを特徴とする請求項9に記載の加速度センサ。
11. The acceleration sensor according to claim 9, wherein each of the first and second piezoelectric elements has the same polarization direction of each corresponding piezoelectric body.
【請求項12】 前記一つの圧電素子において、 前記圧電素子を構成する各圧電体は、シム材を介して接
合してなることを特徴とする請求項5から11のいずれ
か一項に記載の加速度センサ。
12. The one piezoelectric element according to claim 5, wherein each of the piezoelectric elements constituting the piezoelectric element is joined via a shim material. Acceleration sensor.
【請求項13】 前記圧電素子は、複数の前記圧電体が
直接接合によって接合されてなることを特徴とする請求
項5から12のいずれか一項に記載の加速度センサ。
13. The acceleration sensor according to claim 5, wherein the piezoelectric element is formed by joining a plurality of the piezoelectric bodies by direct joining.
【請求項14】 前記圧電素子は、酸素原子及び水酸基
の少なくとも1つを介して複数の前記圧電体が直接接合
によって接合されてなることを特徴とする請求項13に
記載の加速度センサ。
14. The acceleration sensor according to claim 13, wherein the piezoelectric element is formed by joining a plurality of the piezoelectric bodies through at least one of an oxygen atom and a hydroxyl group by direct joining.
【請求項15】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれ
の各電極に対応する出力端子をさらに備えることを特徴
とする請求項1から14のいずれか一項に記載の加速度
センサ。
15. The acceleration sensor according to claim 1, further comprising an output terminal corresponding to each electrode of the first and second piezoelectric elements.
【請求項16】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれ
について、発生する電荷の極性が互いに異なる電極同士
を異なる圧電素子間で接続した少なくとも一つの出力端
子を有することを特徴とする請求項1から15のいずれ
か一項に記載の加速度センサ。
16. The apparatus according to claim 1, wherein each of said first and second piezoelectric elements has at least one output terminal in which electrodes having different polarities of generated charges are connected between different piezoelectric elements. 16. The acceleration sensor according to any one of items 15 to 15.
【請求項17】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれ
について、発生する電荷の極性が同じ電極同士を異なる
圧電素子間で接続し、前記接続した電極以外の電極から
の出力端子を有することを特徴とする請求項1から15
のいずれか一項に記載の加速度センサ。
17. Each of the first and second piezoelectric elements may be configured such that electrodes having the same polarity of generated electric charges are connected between different piezoelectric elements, and output terminals from electrodes other than the connected electrodes are provided. 16. The method according to claim 1, wherein:
The acceleration sensor according to claim 1.
【請求項18】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれ
の各電極に発生する電荷を出力する少なくとも一組の出
力端子を有することを特徴とする請求項1から17のい
ずれか一項に記載の加速度センサ。
18. The device according to claim 1, further comprising at least one pair of output terminals for outputting electric charges generated at each of the first and second piezoelectric elements. Acceleration sensor.
【請求項19】 前記第1圧電素子は、前記第2圧電素
子の感度と実質的に同じ感度に調整されたことを特徴と
する請求項1から18のいずれか一項に記載の加速度セ
ンサ。
19. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the first piezoelectric element is adjusted to have substantially the same sensitivity as that of the second piezoelectric element.
【請求項20】 前記第1圧電素子は、梁部の一部が削
られていることを特徴とする請求項19に記載の加速度
センサ。
20. The acceleration sensor according to claim 19, wherein a part of a beam portion of the first piezoelectric element is cut.
【請求項21】 前記第1圧電素子は、梁部の一部に感
度調整体が付着されていることを特徴とする請求項19
に記載の加速度センサ。
21. The first piezoelectric element according to claim 19, wherein a sensitivity adjuster is attached to a part of a beam portion.
2. The acceleration sensor according to 1.
【請求項22】 パッケージ内に前記第1及び第2圧電
素子のそれぞれを前記梁部が振動可能なように前記支持
体部で固定していることを特徴とする請求項1から21
のいずれか一項に記載の加速度センサ。
22. The apparatus according to claim 1, wherein each of the first and second piezoelectric elements is fixed in the package by the support so that the beam can vibrate.
The acceleration sensor according to claim 1.
【請求項23】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれ
は、前記梁部が前記パッケージの平面に対して傾斜した
状態で、当該パッケージに実装されていることを特徴と
する請求項22に記載の加速度センサ。
23. The package according to claim 22, wherein each of the first and second piezoelectric elements is mounted on the package with the beam portion inclined with respect to the plane of the package. Acceleration sensor.
【請求項24】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれ
は、前記梁部と前記パッケージの平面となす傾斜角が互
いに異なる状態で、当該パッケージに実装されているこ
とを特徴とする請求項23に記載の加速度センサ。
24. The package according to claim 23, wherein each of the first and second piezoelectric elements is mounted on the package with different inclination angles between the beam and the plane of the package. 2. The acceleration sensor according to 1.
【請求項25】 2組の圧電素子が前記パッケージに実
装されており、第1組の前記第1及び第2圧電素子のそ
れぞれは、前記梁部が前記パッケージの平面に対して垂
直となる状態で実装され、第2組の前記第1及び第2圧
電素子のそれぞれは、前記梁部が前記パッケージの平面
に対して平行となる状態で実装されていることを特徴と
する請求項22から24のいずれか一項に記載の加速度
センサ。
25. Two sets of piezoelectric elements are mounted on the package, and each of the first set of the first and second piezoelectric elements has a state in which the beam is perpendicular to the plane of the package. 25. The method according to claim 22, wherein each of the first and second piezoelectric elements of the second set is mounted in a state where the beam portion is parallel to a plane of the package. The acceleration sensor according to claim 1.
【請求項26】 請求項1から25のいずれか一項に記
載の加速度センサと、 前記圧電素子からの出力信号を処理する信号処理回路と
を備えることを特徴とする加速度検出装置。
26. An acceleration detection device comprising: the acceleration sensor according to claim 1; and a signal processing circuit that processes an output signal from the piezoelectric element.
【請求項27】 前記第1及び第2圧電素子のそれぞれ
は、同方向の加速度に対して同一極性の出力信号をそれ
ぞれ出力するように前記信号処理回路に接続されてお
り、 前記信号処理回路において前記出力信号は、差分処理さ
れることを特徴とする請求項26に記載の加速度検出装
置。
27. Each of the first and second piezoelectric elements is connected to the signal processing circuit so as to output an output signal having the same polarity with respect to acceleration in the same direction. The acceleration detection device according to claim 26, wherein the output signal is subjected to a difference process.
【請求項28】 前記第1及び第2圧電素子は、同方向
の加速度に対して互いに逆極性の出力信号をそれぞれ出
力するように前記信号処理回路に接続されており、 前記信号処理回路において前記出力信号は、加算処理さ
れることを特徴とする請求項26に記載の加速度検出装
置。
28. The first and second piezoelectric elements are connected to the signal processing circuit so as to output output signals of opposite polarities to acceleration in the same direction, respectively. The acceleration detection device according to claim 26, wherein the output signal is subjected to an addition process.
【請求項29】 前記信号処理回路は、前記第1及び第
2圧電素子のそれぞれによる出力の差分から角加速度を
検出する回路を備えることを特徴とする請求項26から
28のいずれか一項に記載の加速度検出装置。
29. The signal processing circuit according to claim 26, wherein the signal processing circuit includes a circuit for detecting an angular acceleration from a difference between outputs of the first and second piezoelectric elements. The acceleration detection device according to any one of the preceding claims.
【請求項30】 前記信号処理回路は、前記第1及び第
2圧電素子のそれぞれの感度が互いに実質的に等しくな
るよう出力調整することを特徴とする請求項26から2
9に記載の加速度検出装置。
30. The signal processing circuit according to claim 26, wherein the signal processing circuit adjusts the output so that the sensitivities of the first and second piezoelectric elements become substantially equal to each other.
10. The acceleration detection device according to 9.
【請求項31】 前記信号処理回路は、前記圧電素子か
らの出力信号のインピーダンスを変換する1つのインピ
ーダンス変換回路と前記変換された出力信号を増幅する
増幅回路とを含むことを特徴とする請求項26から30
のいずれか一項に記載の加速度検出装置。
31. The signal processing circuit includes one impedance conversion circuit for converting the impedance of an output signal from the piezoelectric element and an amplification circuit for amplifying the converted output signal. 26 to 30
The acceleration detection device according to any one of the above.
【請求項32】 前記信号処理回路は、前記第1及び第
2圧電素子からの出力信号のインピーダンスを変換する
2つのインピーダンス変換回路と前記変換された出力信
号を加算する加算回路を含むことを特徴とする請求項2
6から30のいずれか一項に記載の加速度検出装置。
32. The signal processing circuit includes two impedance conversion circuits for converting impedances of output signals from the first and second piezoelectric elements, and an addition circuit for adding the converted output signals. Claim 2
31. The acceleration detection device according to any one of 6 to 30.
【請求項33】 前記信号処理回路は、前記第1及び第
2圧電素子からの出力信号のインピーダンスを変換する
2つのインピーダンス変換回路と前記変換された出力信
号の差を検出して該出力信号差を増幅する差動増幅回路
を含むことを特徴とする請求項26から30のいずれか
一項に記載の加速度検出装置。
33. The signal processing circuit, comprising: two impedance conversion circuits for converting impedances of output signals from the first and second piezoelectric elements; and detecting a difference between the converted output signals and detecting a difference between the output signals. 31. The acceleration detection device according to claim 26, further comprising a differential amplifier circuit that amplifies the acceleration.
【請求項34】 前記圧電素子の出力をインピーダンス
変換した変換出力と、前記変換出力をインピーダンス変
換後に増幅した増幅出力とを同時に外部出力する複数の
出力端子を具備することを特徴とする請求項26から3
3のいずれか一項に記載の加速度検出装置。
34. A system according to claim 26, further comprising a plurality of output terminals for simultaneously outputting externally a converted output obtained by impedance-converting the output of said piezoelectric element and an amplified output obtained by amplifying said converted output after impedance conversion. From 3
4. The acceleration detection device according to claim 3.
【請求項35】 パッケージ内に前記第1及び第2圧電
素子のそれぞれを前記梁部が振動可能なように前記支持
体部で固定していると共に前記信号処理回路を収納して
いることを特徴とする請求項26から34のいずれか一
項に記載の加速度検出装置。
35. A package, wherein each of said first and second piezoelectric elements is fixed by said support portion so that said beam portion can vibrate, and said signal processing circuit is housed therein. The acceleration detection device according to any one of claims 26 to 34.
【請求項36】 加速度を検出する請求項26から35
のいずれか一項に記載の加速度検出装置と、 対象物の移動手段と、 前記移動手段を制御する制御手段とからなる対象物の位
置決め装置であって、 前記制御手段は、前記加速度検出装置からの検出された
加速度に対応する出力信号に基づいて、前記移動手段を
制御して、前記対象物を移動させて位置決めを行うこと
を特徴とする位置決め装置。
36. The method according to claim 26, wherein the acceleration is detected.
An acceleration detection device according to any one of the preceding claims, an object movement device, and a target positioning device including a control device that controls the movement device, wherein the control device is configured to control the acceleration detection device from the acceleration detection device. A positioning device that controls the moving means based on an output signal corresponding to the detected acceleration to move and position the object.
【請求項37】 前記加速度検出装置を構成する前記第
1及び第2圧電素子のそれぞれの前記梁部が前記対象物
を支える手段と実質的に平行に配置されていることを特
徴とする請求項36に記載の位置決め装置。
37. The apparatus according to claim 37, wherein each of the beam portions of the first and second piezoelectric elements constituting the acceleration detecting device is arranged substantially in parallel with the means for supporting the object. 36. The positioning device according to claim 36.
【請求項38】 加速度を検出する請求項26から35
のいずれか一項に記載の加速度検出装置と、 ディスクへの記録・再生を行なうヘッドを移動させるヘ
ッド移動手段と、 前記ヘッド移動手段を制御する制御手段とからなるディ
スク記録・再生装置であって、 前記制御手段は、前記加速度検出装置からの検出された
加速度に対応する出力信号に基づいて、所望の前記ヘッ
ドの移動量を算出して、前記ヘッドを前記ヘッド移動手
段により移動させて前記ヘッドの位置決めを行うことを
特徴とするディスク記録・再生装置。
38. The method according to claim 26, wherein the acceleration is detected.
A disk recording / reproducing apparatus comprising: an acceleration detecting device according to any one of claims 1 to 3, head moving means for moving a head for performing recording / reproducing on a disk, and control means for controlling the head moving means. The control means calculates a desired movement amount of the head based on an output signal corresponding to the detected acceleration from the acceleration detection device, and moves the head by the head movement means, A disc recording / reproducing apparatus for performing positioning of a disc.
【請求項39】 前記加速度検出装置を構成する前記第
1及び第2圧電素子のそれぞれの前記梁部が前記ヘッド
を支えるアームと実質的に平行に配置されていることを
特徴とする請求項37に記載の記録・再生装置。
39. The beam detecting device according to claim 37, wherein the beam portions of the first and second piezoelectric elements constituting the acceleration detecting device are arranged substantially in parallel with an arm supporting the head. The recording / reproducing apparatus according to claim 1.
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