JP2003107104A - 振動センサ - Google Patents
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- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/093—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by photoelectric pick-up
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0808—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
- G01P2015/0811—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0814—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for translational movement of the mass, e.g. shuttle type
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 検出回路の構造が簡単となり、簡易に３次元
方向の加速度を検出することができるとともに、速度、
変位等の他の力学量も計測することができる振動センサ
を提供する。 【構成】 加速度の印加によりベースＢに対し質量部１
´が振動するよう、質量部１´は マイクロマシニング
技術により形成されたビーム部２６により支持されてい
る。質量部１´には光源２１からの光を変調させるメイ
ンスケール２５が設けられている。一方、ベースＢに対
して固定的に配置された基板２には、光源２１と、イン
デックススケール２２と、複数の受光素子を配列して構
成された受光素子アレイ２４とが設けられている。
方向の加速度を検出することができるとともに、速度、
変位等の他の力学量も計測することができる振動センサ
を提供する。 【構成】 加速度の印加によりベースＢに対し質量部１
´が振動するよう、質量部１´は マイクロマシニング
技術により形成されたビーム部２６により支持されてい
る。質量部１´には光源２１からの光を変調させるメイ
ンスケール２５が設けられている。一方、ベースＢに対
して固定的に配置された基板２には、光源２１と、イン
デックススケール２２と、複数の受光素子を配列して構
成された受光素子アレイ２４とが設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定部に対して振
動可能に構成された振動部の変位に基づき、物体の振動
を加速度、速度或いは変位などの力学量として検出する
ようにした振動センサに関する。
動可能に構成された振動部の変位に基づき、物体の振動
を加速度、速度或いは変位などの力学量として検出する
ようにした振動センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車のエアバッグシステム
における衝撃の検出、地震計における揺れの検出などに
は、加速度センサが用いられている。その検出方式とし
ては、静電容量式、圧電素子式、ピエゾ素子式、光学式
等がある。静電容量式のものは、固定電極と可動電極を
有し、加速度の印加による可動電極の変位を静電容量の
変化として検出することにより加速度を得るものであ
る。圧電素子式のものは、圧電素子に印加された加速度
により生じる電荷量の変化を検出することにより加速度
を得るものである。ピエゾ素子式は、ピエゾ素子に印加
された加速度による抵抗値の変化を検出することにより
加速度を得るものである。
における衝撃の検出、地震計における揺れの検出などに
は、加速度センサが用いられている。その検出方式とし
ては、静電容量式、圧電素子式、ピエゾ素子式、光学式
等がある。静電容量式のものは、固定電極と可動電極を
有し、加速度の印加による可動電極の変位を静電容量の
変化として検出することにより加速度を得るものであ
る。圧電素子式のものは、圧電素子に印加された加速度
により生じる電荷量の変化を検出することにより加速度
を得るものである。ピエゾ素子式は、ピエゾ素子に印加
された加速度による抵抗値の変化を検出することにより
加速度を得るものである。
【０００３】光学式の加速度センサとしては、例えば図
２３に示すように、発光ダイオード１００からの光を、
光ファイバ１０１、マイクロレンズ１０２、偏光子１０
３、光弾性素子１０４、1／４波長板１０５、検光子１
０６、マイクロレンズ１０７、光ファイバ１０８を介し
てフォトダイオード１０９に入射せしめるようにしたも
のが知られている。この光学式加速度センサでは、加速
度の印加により光弾性素子１０４が複屈折性を呈するの
で、射出光の偏光状態が変化し、これによりフォトダイ
オート１０９への入射光強度が変化することを利用して
いる。
２３に示すように、発光ダイオード１００からの光を、
光ファイバ１０１、マイクロレンズ１０２、偏光子１０
３、光弾性素子１０４、1／４波長板１０５、検光子１
０６、マイクロレンズ１０７、光ファイバ１０８を介し
てフォトダイオード１０９に入射せしめるようにしたも
のが知られている。この光学式加速度センサでは、加速
度の印加により光弾性素子１０４が複屈折性を呈するの
で、射出光の偏光状態が変化し、これによりフォトダイ
オート１０９への入射光強度が変化することを利用して
いる。
【０００４】しかし、いずれも基本的には１軸方向の加
速度しか検出できない。このため、エアバックシステム
などにおいて、２軸方向以上の加速度を検出する必要が
ある場合には、こうした加速度センサを２組以上用意し
なければならず、コスト高になるとともに、装置が大型
化するという問題があった。このため、近年、静電容量
式、ピエゾ素子式、圧電素子式のものにおいては、互い
に直交する３軸の加速度を同時に測定できる３次元加速
度センサも提案されている。しかし、静電容量式３次元
加速度センサは、数ｐＦ程度の静電容量の変化をノイズ
の影響無く検出するために信号処理回路を内蔵させる必
要があるので、どうしても小型化には限界がある。ま
た、ピエゾ素子式３次元加速度センサの場合、温度の変
化に敏感であるという問題がある。また、圧電素子式３
次元加速度センサは、静加速度の検出ができず、姿勢検
出センサとしては利用できないという問題がある。
速度しか検出できない。このため、エアバックシステム
などにおいて、２軸方向以上の加速度を検出する必要が
ある場合には、こうした加速度センサを２組以上用意し
なければならず、コスト高になるとともに、装置が大型
化するという問題があった。このため、近年、静電容量
式、ピエゾ素子式、圧電素子式のものにおいては、互い
に直交する３軸の加速度を同時に測定できる３次元加速
度センサも提案されている。しかし、静電容量式３次元
加速度センサは、数ｐＦ程度の静電容量の変化をノイズ
の影響無く検出するために信号処理回路を内蔵させる必
要があるので、どうしても小型化には限界がある。ま
た、ピエゾ素子式３次元加速度センサの場合、温度の変
化に敏感であるという問題がある。また、圧電素子式３
次元加速度センサは、静加速度の検出ができず、姿勢検
出センサとしては利用できないという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
点に鑑みなされたもので、信号処理回路を内蔵させる必
要が無く小型化が容易であり、温度特性に優れ、かつ静
加速度の検出も可能な振動センサを提供することを目的
とする。
点に鑑みなされたもので、信号処理回路を内蔵させる必
要が無く小型化が容易であり、温度特性に優れ、かつ静
加速度の検出も可能な振動センサを提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明に係る振動センサは、固定部と、加速度の印加に
より該固定部に対し相対的に振動可能に構成される振動
部と、光束を出射する光源と、この光束を変調させるた
めの回折格子と、複数の受光素子を配列して構成され前
記回折格子からの光束を受光する受光素子アレイとを備
え、前記光源、前記回折格子又は前記受光素子アレイの
うちの少なくとも１つは前記振動部に設けられ、残りの
ものは前記固定部に設けられたことを特徴とする。本発
明によれば、振動部に加わる振動により前記光源、回折
格子、及び受光素子アレイの位置関係が周期的に変化
し、これにより、受光素子アレイへの光の入射量が周期
的に変化する。この変化を解析することにより、振動セ
ンサに加わる振動の大きさを求めることができる。
本発明に係る振動センサは、固定部と、加速度の印加に
より該固定部に対し相対的に振動可能に構成される振動
部と、光束を出射する光源と、この光束を変調させるた
めの回折格子と、複数の受光素子を配列して構成され前
記回折格子からの光束を受光する受光素子アレイとを備
え、前記光源、前記回折格子又は前記受光素子アレイの
うちの少なくとも１つは前記振動部に設けられ、残りの
ものは前記固定部に設けられたことを特徴とする。本発
明によれば、振動部に加わる振動により前記光源、回折
格子、及び受光素子アレイの位置関係が周期的に変化
し、これにより、受光素子アレイへの光の入射量が周期
的に変化する。この変化を解析することにより、振動セ
ンサに加わる振動の大きさを求めることができる。
【０００７】上記の振動センサにおいて、前記振動部に
前記回折格子を設けるとともに、該回折格子を反射型回
折格子とすることができる。
前記回折格子を設けるとともに、該回折格子を反射型回
折格子とすることができる。
【０００８】上記の振動センサにおいて、前記受光素子
アレイからの検出信号の最大振幅の変化を検出するとと
もに、検出された最大振幅の変化量に基づき、前記振動
部と前記受光素子アレイとを結ぶ方向の振動を検出する
ように構成することができる。
アレイからの検出信号の最大振幅の変化を検出するとと
もに、検出された最大振幅の変化量に基づき、前記振動
部と前記受光素子アレイとを結ぶ方向の振動を検出する
ように構成することができる。
【０００９】本発明に係る振動センサの別の態様とし
て、固定部と、加速度の印加により該固定部に対し相対
的に振動可能に構成される振動部と、スポット光束を出
射する光源と、複数の受光素子を２次元的に配列して構
成され前記スポット光束を受光する２次元受光素子アレ
イとを備え、前記光源又は前記受光素子アレイのうちの
１つは前記振動部に設けられ、他方は前記固定部に設け
ることもできる。
て、固定部と、加速度の印加により該固定部に対し相対
的に振動可能に構成される振動部と、スポット光束を出
射する光源と、複数の受光素子を２次元的に配列して構
成され前記スポット光束を受光する２次元受光素子アレ
イとを備え、前記光源又は前記受光素子アレイのうちの
１つは前記振動部に設けられ、他方は前記固定部に設け
ることもできる。
【００１０】前記振動部は、マイクロマシニング技術に
より形成されるビーム部により前記固定部に支持される
ようにするとができる。また、前記振動部は、バネによ
り前記固定部に支持されるようにすることができる。
より形成されるビーム部により前記固定部に支持される
ようにするとができる。また、前記振動部は、バネによ
り前記固定部に支持されるようにすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
好ましい実施の形態について説明する。 ［第1の実施の形態］図１及び図２は、第1の実施の形態
に係る振動センサＳの斜視図及び正面図である。本実施
の形態の振動センサＳは、ベースＢに対し振動可能に構
成された振動部１と、ベースＢに対し固定的に配置され
た基板２とから構成され、これにより、図１に示すＹ方
向及びＺ方向の２軸方向の加速度を検出可能にしたもの
である。
好ましい実施の形態について説明する。 ［第1の実施の形態］図１及び図２は、第1の実施の形態
に係る振動センサＳの斜視図及び正面図である。本実施
の形態の振動センサＳは、ベースＢに対し振動可能に構
成された振動部１と、ベースＢに対し固定的に配置され
た基板２とから構成され、これにより、図１に示すＹ方
向及びＺ方向の２軸方向の加速度を検出可能にしたもの
である。
【００１２】[振動部１]振動部１は、ビーム部２６によ
り支持され質量Ｍを有する質量部１´を備えており、こ
の質量部１´がＹ、Ｚ軸方向に印加される加速度により
Ｙ、Ｚ方向に振動するようにされている。振動部１は、
質量部1´、ビーム部２６も含めてシリコン基板により
構成されている。ビーム部２６は、後述するように、マ
イクロマシニング技術により形成される。ビーム部２６
の代わりにバネ機構によりベースＢと振動部１を接続す
ることも可能である。質量部１´には、後述する光源２
１からの光束を変調させるためのメインスケール２５が
形成されている。メインスケール２５の回折格子は、図
に示すＸ軸方向を長手方向とする格子とされている。
り支持され質量Ｍを有する質量部１´を備えており、こ
の質量部１´がＹ、Ｚ軸方向に印加される加速度により
Ｙ、Ｚ方向に振動するようにされている。振動部１は、
質量部1´、ビーム部２６も含めてシリコン基板により
構成されている。ビーム部２６は、後述するように、マ
イクロマシニング技術により形成される。ビーム部２６
の代わりにバネ機構によりベースＢと振動部１を接続す
ることも可能である。質量部１´には、後述する光源２
１からの光束を変調させるためのメインスケール２５が
形成されている。メインスケール２５の回折格子は、図
に示すＸ軸方向を長手方向とする格子とされている。
【００１３】この振動部１の製造工程を、図３に基づい
て説明する。図３（ａ）に示すように、厚さ２００μｍ
程度の（１００）面のシリコンウエーハ２７を用意す
る。次に、このシリコンウエーハ２７の両面に、ボロン
（Ｂ）を拡散させてボロン拡散面２８を形成させる。ボ
ロン拡散面２８は、Ｂが拡散されていない部分よりもエ
ッチング速度が遅くなる。本実施形態では、シリコンウ
エーハ２７の表面を酸化しない状態からボロン拡散を行
うため、ボロンはシリコンウエーハ全面に一様な深さで
拡散される。
て説明する。図３（ａ）に示すように、厚さ２００μｍ
程度の（１００）面のシリコンウエーハ２７を用意す
る。次に、このシリコンウエーハ２７の両面に、ボロン
（Ｂ）を拡散させてボロン拡散面２８を形成させる。ボ
ロン拡散面２８は、Ｂが拡散されていない部分よりもエ
ッチング速度が遅くなる。本実施形態では、シリコンウ
エーハ２７の表面を酸化しない状態からボロン拡散を行
うため、ボロンはシリコンウエーハ全面に一様な深さで
拡散される。
【００１４】次に、図３（ｂ）に示すように、ボロン拡
散面２８の表面に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）用
のマスクを形成し、シリコンウエーハ２７を貫通エッチ
ングし、質量部１´として使用する部分を切り出すとと
もに、ビーム部２６として使用されるビーム形成予定部
２６´を切り出す。貫通されたシリコンウエーハ２７の
側壁２７Ｗには、ボロン拡散面２８とシリコン結晶の側
面が現われている。この側壁２７Ｗに、ＥＰＷなどの異
方性エッチャントを入れる。すると、シリコン結晶部分
だけがエッチングされ、まずシリコン結晶のエッチレイ
トの遅い面が現われ、下向きの凸部形状を有するシリコ
ン結晶が残る（図３（ｃ））。その後もＥＰＷによる異
方性エッチングを継続すると、この凸部はボロン拡散面
２８よりもエッチング速度が速いので、凸部だけがエッ
チングされ、ビーム部形成予定部２６´には、ボロン拡
散面２８だけが残り、これがビーム部２６となる（図３
（ｄ））。このように、ボロンの拡散量を適切に調節す
ることにより、ビーム部２６の厚さを任意に調節するこ
とができることになる。
散面２８の表面に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）用
のマスクを形成し、シリコンウエーハ２７を貫通エッチ
ングし、質量部１´として使用する部分を切り出すとと
もに、ビーム部２６として使用されるビーム形成予定部
２６´を切り出す。貫通されたシリコンウエーハ２７の
側壁２７Ｗには、ボロン拡散面２８とシリコン結晶の側
面が現われている。この側壁２７Ｗに、ＥＰＷなどの異
方性エッチャントを入れる。すると、シリコン結晶部分
だけがエッチングされ、まずシリコン結晶のエッチレイ
トの遅い面が現われ、下向きの凸部形状を有するシリコ
ン結晶が残る（図３（ｃ））。その後もＥＰＷによる異
方性エッチングを継続すると、この凸部はボロン拡散面
２８よりもエッチング速度が速いので、凸部だけがエッ
チングされ、ビーム部形成予定部２６´には、ボロン拡
散面２８だけが残り、これがビーム部２６となる（図３
（ｄ））。このように、ボロンの拡散量を適切に調節す
ることにより、ビーム部２６の厚さを任意に調節するこ
とができることになる。
【００１５】以上のようにしてビーム部２６、質量部１
´が形成される。そして、この質量部１´の基板側の表
面に、リソグラフィー、フォトエッチング等の周知の手
法により、メインスケール２５を形成させ、これにより
振動部１が完成する。
´が形成される。そして、この質量部１´の基板側の表
面に、リソグラフィー、フォトエッチング等の周知の手
法により、メインスケール２５を形成させ、これにより
振動部１が完成する。
【００１６】［基板２］基板２は、ガラス基板、シリコ
ン基板など透明な基板から構成され、光源２１、インデ
ックススケ−ル２２、受光素子アレイ２４を備えてい
る。光源２１としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有
機ＥＬ素子、レーザダイオードなどが採用できる。イン
デックススケール２２は、この光源２１と振動部１との
間に配置され、光源２１からの光束を変調させてメイン
スケール２５に投影する。光源２１は、後述する受光素
子アレイ２４のようにして基板２上に作りこんでも良い
し、既製品を後から組み込んでもよい。インデックスス
ケールは、前述のメインスケール２５と同様、周知のフ
ォトリソグラフィー法、フォトエッチング等の手法によ
り基板２上に形成させることができる。
ン基板など透明な基板から構成され、光源２１、インデ
ックススケ−ル２２、受光素子アレイ２４を備えてい
る。光源２１としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有
機ＥＬ素子、レーザダイオードなどが採用できる。イン
デックススケール２２は、この光源２１と振動部１との
間に配置され、光源２１からの光束を変調させてメイン
スケール２５に投影する。光源２１は、後述する受光素
子アレイ２４のようにして基板２上に作りこんでも良い
し、既製品を後から組み込んでもよい。インデックスス
ケールは、前述のメインスケール２５と同様、周知のフ
ォトリソグラフィー法、フォトエッチング等の手法によ
り基板２上に形成させることができる。
【００１７】受光素子アレイ２４は、メインスケール２
５で回折された光束を受光するためのものであり、基板
２にアモルファスシリコンによるｐｉｎ（又はｐｎ）フ
ォトダイオード（ＰＤ）を配列したＰＤアレイである。
ＰＤは、基板２の上面側、すなわち、メインスケール２
５と対向する面とは反対側の面に形成されている。即
ち、受光素子アレイ２４は透明な基板２を透過して入射
する光を検出する。以上に説明したインデックススケー
ル２２、メインスケール２５、及び受光素子アレイ２４
は、いわゆる三格子型変位検出器を構成する。三格子型
変位検出器は３枚の格子の重なり合いの変化により変位
量を検出するものである(Journal of the optical soci
ety of America, 1965, vol.55, No.4, p373-381)。
５で回折された光束を受光するためのものであり、基板
２にアモルファスシリコンによるｐｉｎ（又はｐｎ）フ
ォトダイオード（ＰＤ）を配列したＰＤアレイである。
ＰＤは、基板２の上面側、すなわち、メインスケール２
５と対向する面とは反対側の面に形成されている。即
ち、受光素子アレイ２４は透明な基板２を透過して入射
する光を検出する。以上に説明したインデックススケー
ル２２、メインスケール２５、及び受光素子アレイ２４
は、いわゆる三格子型変位検出器を構成する。三格子型
変位検出器は３枚の格子の重なり合いの変化により変位
量を検出するものである(Journal of the optical soci
ety of America, 1965, vol.55, No.4, p373-381)。
【００１８】次に、受光素子アレイの構成を図４Ａ，４
Ｂに基づいて説明する。図４Ａに示すように、受光素子
アレイ２４は、Ｘ軸方向を長手方向とするＰＤが、その
長手方向と垂直方向のＹ軸方向に並ぶようにして配列さ
れている。図４Ｂに示すように、受光素子アレイ２４は
基板２上にＰＤを複数個所定の間隔で配置することによ
り構成される。基板２の上には、受光素子アレイ２４の
共通の下部電極（ｐ側電極）となる透明電極３２が形成
され、この透明電極３２上には受光素子アレイ２４の共
通のアノード層であるｐ型アモルファスシリコン層（以
下、単にｐ型層という）３３が形成されている。透明電
極３２は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等から選択される
透明導電膜である。
Ｂに基づいて説明する。図４Ａに示すように、受光素子
アレイ２４は、Ｘ軸方向を長手方向とするＰＤが、その
長手方向と垂直方向のＹ軸方向に並ぶようにして配列さ
れている。図４Ｂに示すように、受光素子アレイ２４は
基板２上にＰＤを複数個所定の間隔で配置することによ
り構成される。基板２の上には、受光素子アレイ２４の
共通の下部電極（ｐ側電極）となる透明電極３２が形成
され、この透明電極３２上には受光素子アレイ２４の共
通のアノード層であるｐ型アモルファスシリコン層（以
下、単にｐ型層という）３３が形成されている。透明電
極３２は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等から選択される
透明導電膜である。
【００１９】ｐ型層３３の上には、絶縁体層４１が形成
されている。この絶縁体層４１には、所定ピッチ、例え
ばスケールピッチλに対して３λ／４のピッチで細長い
矩形の溝４２が形成され、この各溝４２に各ＰＤが埋め
込まれている。実際に溝４２に埋め込まれているのは、
ＰＤのうち、ｉ型アモルファスシリコン層（以下、単に
ｉ型層という）３４と、これに重なるカソード層である
ｎ型アモルファスシリコン層（以下、単にｎ型層とい
う）３５及びこのｎ型層３５に接する上部電極（ｎ側電
極）３６である。すなわち各ＰＤは、光電変換層から上
部電極までが溝４２に自己整合的に埋め込み形成されて
いる。
されている。この絶縁体層４１には、所定ピッチ、例え
ばスケールピッチλに対して３λ／４のピッチで細長い
矩形の溝４２が形成され、この各溝４２に各ＰＤが埋め
込まれている。実際に溝４２に埋め込まれているのは、
ＰＤのうち、ｉ型アモルファスシリコン層（以下、単に
ｉ型層という）３４と、これに重なるカソード層である
ｎ型アモルファスシリコン層（以下、単にｎ型層とい
う）３５及びこのｎ型層３５に接する上部電極（ｎ側電
極）３６である。すなわち各ＰＤは、光電変換層から上
部電極までが溝４２に自己整合的に埋め込み形成されて
いる。
【００２０】ＰＤが埋め込まれた絶縁体層４１の上に
は、層間絶縁膜５１が形成され、この上に各ＰＤのｎ側
電極３６に接続される出力信号配線５２が形成されてい
る（図４Ａ参照）。出力信号配線５２は、図４Ａに示す
ように、Ａ，ＢＢ，ＡＢ，Ｂ相の４相出力を得るための
４本であり、それぞれ対応するＰＤのｎ側電極３６に対
してコンタクト孔５４を介してコンタクトする。
は、層間絶縁膜５１が形成され、この上に各ＰＤのｎ側
電極３６に接続される出力信号配線５２が形成されてい
る（図４Ａ参照）。出力信号配線５２は、図４Ａに示す
ように、Ａ，ＢＢ，ＡＢ，Ｂ相の４相出力を得るための
４本であり、それぞれ対応するＰＤのｎ側電極３６に対
してコンタクト孔５４を介してコンタクトする。
【００２１】この受光素子アレイ２４の製造工程を図５
〜図１５により説明する。まず図５に示すように、透明
基板３１の全面に透明電極３２を形成し、その上にｐ型
層３３を形成する。続いて、図６に示すように、絶縁体
層４１を堆積する。絶縁体層４１は具体的には、ＣＶＤ
法による厚いシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）４１ａとプラ
ズマＣＶＤ法による薄いシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）
４１ｂの積層構造とする。
〜図１５により説明する。まず図５に示すように、透明
基板３１の全面に透明電極３２を形成し、その上にｐ型
層３３を形成する。続いて、図６に示すように、絶縁体
層４１を堆積する。絶縁体層４１は具体的には、ＣＶＤ
法による厚いシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）４１ａとプラ
ズマＣＶＤ法による薄いシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）
４１ｂの積層構造とする。
【００２２】次に、図７に示すように、絶縁体層４１に
溝４２を形成する。具体的には、リソグラフィによるレ
ジストパターンを形成し、ＲＩＥによりシリコン窒化膜
４１ｂをエッチングし、更にガスを切り換えたＲＩＥに
よりシリコン酸化膜４１ａをエッチングする。このと
き、シリコン酸化膜４１ａのエッチング時に、シリコン
窒化膜に対するエッチング選択比の大きい条件を用いる
ことにより、シリコン窒化膜４１ｂがエッチングマスク
となり、厚いシリコン酸化膜４１ａを垂直側壁をもって
エッチングして溝４２を形成することができる。
溝４２を形成する。具体的には、リソグラフィによるレ
ジストパターンを形成し、ＲＩＥによりシリコン窒化膜
４１ｂをエッチングし、更にガスを切り換えたＲＩＥに
よりシリコン酸化膜４１ａをエッチングする。このと
き、シリコン酸化膜４１ａのエッチング時に、シリコン
窒化膜に対するエッチング選択比の大きい条件を用いる
ことにより、シリコン窒化膜４１ｂがエッチングマスク
となり、厚いシリコン酸化膜４１ａを垂直側壁をもって
エッチングして溝４２を形成することができる。
【００２３】この後、図８に示すように、ｉ層３４を堆
積する。そしてこのｉ層３４をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によ
り平坦化して、図９に示すように溝４２に埋め込む。更
にｉ型層３４に対してドライエッチング或いはウェット
エッチングによりリセスエッチングを行って、図１０に
示すように、溝４２内に所定の段差をもってｉ型層３４
が埋め込まれた状態とする。次いで、図１１に示すよう
に、ｎ型層３５を堆積する。このｎ型層３５について、
ｉ型層３４と同様にＣＭＰによる平坦化処理とリセスエ
ッチングを行って、図１２に示すように、溝４２内に所
定の段差をもってｎ型層３５が埋め込まれた状態を得
る。
積する。そしてこのｉ層３４をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によ
り平坦化して、図９に示すように溝４２に埋め込む。更
にｉ型層３４に対してドライエッチング或いはウェット
エッチングによりリセスエッチングを行って、図１０に
示すように、溝４２内に所定の段差をもってｉ型層３４
が埋め込まれた状態とする。次いで、図１１に示すよう
に、ｎ型層３５を堆積する。このｎ型層３５について、
ｉ型層３４と同様にＣＭＰによる平坦化処理とリセスエ
ッチングを行って、図１２に示すように、溝４２内に所
定の段差をもってｎ型層３５が埋め込まれた状態を得
る。
【００２４】この後、図１３に示すように、各ｎ型層３
５に接するｎ側電極（メタル電極）３６を各溝４２に埋
め込み形成する。このｎ側電極３６の埋め込み工程も、
メタル膜堆積と平坦化により行われる。次に、図１４に
示すように、ＣＶＤにより層間絶縁膜５１を堆積する。
この例では、ＰＤに対する信号配線とコンタクトをデュ
アルダマシーン法で形成するために、層間絶縁膜５１
は、シリコン酸化膜５１ａ、シリコン窒化膜５１ｂ及び
シリコン酸化膜５１ｃの積層構造としている。
５に接するｎ側電極（メタル電極）３６を各溝４２に埋
め込み形成する。このｎ側電極３６の埋め込み工程も、
メタル膜堆積と平坦化により行われる。次に、図１４に
示すように、ＣＶＤにより層間絶縁膜５１を堆積する。
この例では、ＰＤに対する信号配線とコンタクトをデュ
アルダマシーン法で形成するために、層間絶縁膜５１
は、シリコン酸化膜５１ａ、シリコン窒化膜５１ｂ及び
シリコン酸化膜５１ｃの積層構造としている。
【００２５】この積層構造の層間絶縁膜５１について、
図１５に示すように、配線埋め込み用溝５３とコンタク
ト孔５４を形成する。この配線溝５３とコンタクト孔５
４にメタルを埋め込むことにより、図４Ｂに示すように
出力信号配線５２を形成する。信号配線５２上は、必要
に応じてパシベーション膜で覆う。こうして、基板２が
完成する。以上のような製法によれば、アモルファスシ
リコンによる受光素子アレイが確実に絶縁分離されて形
成される。しかも、アモルファスシリコンに対するエッ
チングは、溝に埋め込んだ後にその表面を僅かにリセス
エッチングのみであり、特にこれらのエッチングにはウ
ェットエッチングを用いることもでき、ダメージを少な
くすることができる。従って、微細ピッチの受光素子ア
レイがクロストーク等のない優れた特性をもって形成さ
れる。
図１５に示すように、配線埋め込み用溝５３とコンタク
ト孔５４を形成する。この配線溝５３とコンタクト孔５
４にメタルを埋め込むことにより、図４Ｂに示すように
出力信号配線５２を形成する。信号配線５２上は、必要
に応じてパシベーション膜で覆う。こうして、基板２が
完成する。以上のような製法によれば、アモルファスシ
リコンによる受光素子アレイが確実に絶縁分離されて形
成される。しかも、アモルファスシリコンに対するエッ
チングは、溝に埋め込んだ後にその表面を僅かにリセス
エッチングのみであり、特にこれらのエッチングにはウ
ェットエッチングを用いることもでき、ダメージを少な
くすることができる。従って、微細ピッチの受光素子ア
レイがクロストーク等のない優れた特性をもって形成さ
れる。
【００２６】以上のようにして、振動部１、基板２が完
成した後、これをＢに固定して、本実施の形態の振動セ
ンサＳが完成する。
成した後、これをＢに固定して、本実施の形態の振動セ
ンサＳが完成する。
【００２７】次に、本実施の形態の振動センサの作用
を、図面に沿って説明する。前述のように、インデック
ススケール２２、メインスケール２５、受光素子アレイ
２４は、三格子型変位検出器を構成するものである。メ
インスケール２５での反射を透過と考えて図示すると図
１６に示すようになる。ここで、質量部１´上に形成さ
れたメインスケール２５が、加速度が印加されることに
よりＹ方向に振動すると、光源２１からの照明光のう
ち、インデックススケール２２，メインスケール２５に
より遮蔽される光量がこの振動によって周期的に変化
し、受光素子アレイ２４内のある受光素子による検出信
号Ｓは略正弦波の明暗信号として出力される。この明暗
信号の明暗の数をカウントすることにより、質量部１´
のベースＢに対する変位量ｘが算出される。センサに加
わる振動の振動数ｆが振動センサＳの固有振動数をｆｏ
よりも小さい場合（すなわち、ｆ／ｆｏ＜１の場合）に
は、振動部１のベースＢに対する変位量ｘと振動センサ
Ｓに加わる加速度が比例関係となるので、変位量ｘを求
めることにより、振動センサＳ自体に加わるＹ方向の加
速度を演算することができる。
を、図面に沿って説明する。前述のように、インデック
ススケール２２、メインスケール２５、受光素子アレイ
２４は、三格子型変位検出器を構成するものである。メ
インスケール２５での反射を透過と考えて図示すると図
１６に示すようになる。ここで、質量部１´上に形成さ
れたメインスケール２５が、加速度が印加されることに
よりＹ方向に振動すると、光源２１からの照明光のう
ち、インデックススケール２２，メインスケール２５に
より遮蔽される光量がこの振動によって周期的に変化
し、受光素子アレイ２４内のある受光素子による検出信
号Ｓは略正弦波の明暗信号として出力される。この明暗
信号の明暗の数をカウントすることにより、質量部１´
のベースＢに対する変位量ｘが算出される。センサに加
わる振動の振動数ｆが振動センサＳの固有振動数をｆｏ
よりも小さい場合（すなわち、ｆ／ｆｏ＜１の場合）に
は、振動部１のベースＢに対する変位量ｘと振動センサ
Ｓに加わる加速度が比例関係となるので、変位量ｘを求
めることにより、振動センサＳ自体に加わるＹ方向の加
速度を演算することができる。
【００２８】また、Ｙ方向の振動に加えＺ方向の振動も
同時に加わった場合には、Ｚ方向の変位に伴って検出信
号の最大振幅が変化するので、図１６（ｂ）に示すよう
に、明暗信号の包絡線が略正弦波を描く。このため、こ
の包絡線の周期を演算することにより、Ｚ方向の加速度
を演算することができる。
同時に加わった場合には、Ｚ方向の変位に伴って検出信
号の最大振幅が変化するので、図１６（ｂ）に示すよう
に、明暗信号の包絡線が略正弦波を描く。このため、こ
の包絡線の周期を演算することにより、Ｚ方向の加速度
を演算することができる。
【００２９】一方、センサに加わる振動の振動数ｆが振
動センサＳの固有振動数をｆｏに近い値である場合（す
なわち、ｆ／ｆｏ≒１の場合）には、振動部１の変位量
ｘは、振動センサＳ自体の速度に比例することになるの
で、変位量ｘを求めることにより、振動センサの速度を
演算することができる。さらに、センサに加わる振動の
振動数ｆが振動センサＳの固有振動数をｆｏよりも大き
い値である場合（すなわち、ｆ／ｆｏ＞１の場合）に
は、質量部１´の変位量ｘは、振動センサＳ自体の変位
に比例することになるので、変位量ｘを求めることによ
り、振動センサの変位を演算することができる。
動センサＳの固有振動数をｆｏに近い値である場合（す
なわち、ｆ／ｆｏ≒１の場合）には、振動部１の変位量
ｘは、振動センサＳ自体の速度に比例することになるの
で、変位量ｘを求めることにより、振動センサの速度を
演算することができる。さらに、センサに加わる振動の
振動数ｆが振動センサＳの固有振動数をｆｏよりも大き
い値である場合（すなわち、ｆ／ｆｏ＞１の場合）に
は、質量部１´の変位量ｘは、振動センサＳ自体の変位
に比例することになるので、変位量ｘを求めることによ
り、振動センサの変位を演算することができる。
【００３０】このように、本実施の形態の振動センサＳ
は、そこに加わる振動の周波数ｆの大きさにより、加速
度センサ、速度センサ又は変位センサのいずれかとして
使用できるものである。ただし、そのとき、減衰比ｈを
適切に選択する必要がある。例えば、加速度センサや変
位センサとして使用する場合には、減衰比ｈは、１／√
２程度とするが、速度センサとして使用する場合には減
衰比ｈは2以上にする、というように、減衰比ｈを適切
に選択する必要がある。いずれの場合にも、センサの共
振を防ぎつつ、所望の感度や帯域幅が得られるように減
衰比ｈを選択する必要がある。
は、そこに加わる振動の周波数ｆの大きさにより、加速
度センサ、速度センサ又は変位センサのいずれかとして
使用できるものである。ただし、そのとき、減衰比ｈを
適切に選択する必要がある。例えば、加速度センサや変
位センサとして使用する場合には、減衰比ｈは、１／√
２程度とするが、速度センサとして使用する場合には減
衰比ｈは2以上にする、というように、減衰比ｈを適切
に選択する必要がある。いずれの場合にも、センサの共
振を防ぎつつ、所望の感度や帯域幅が得られるように減
衰比ｈを選択する必要がある。
【００３１】また、図１６に示すように、隣り合う受光
素子同士が（２ｎ−１）／４×λ（ｎは１以上の整数）
ずつ空間位相が異なるように受光素子アレイ２４の各受
光素子を配置することにより、４相の信号を得ることが
でき、より高精度に加速度等を算出することができる。
素子同士が（２ｎ−１）／４×λ（ｎは１以上の整数）
ずつ空間位相が異なるように受光素子アレイ２４の各受
光素子を配置することにより、４相の信号を得ることが
でき、より高精度に加速度等を算出することができる。
【００３２】上記第１の実施の形態では、光源２１、受
光素子アレイ２４を備えた基板２が振動部１の上面側に
設けられているが、振動部１の下面側に設けても構わな
い。また、上記実施の形態では、メインスケール２５と
して反射型のものを用いたが、図１７に示すように、透
過型の回折格子を備えたメインスケール２５´を採用す
るとともに、受光素子アレイ２４をこのメインスケール
２５´を挟んで光源２１と対向する側に設けてもよい。
光素子アレイ２４を備えた基板２が振動部１の上面側に
設けられているが、振動部１の下面側に設けても構わな
い。また、上記実施の形態では、メインスケール２５と
して反射型のものを用いたが、図１７に示すように、透
過型の回折格子を備えたメインスケール２５´を採用す
るとともに、受光素子アレイ２４をこのメインスケール
２５´を挟んで光源２１と対向する側に設けてもよい。
【００３３】［第２の実施の形態］次に、本発明の第２
の実施の形態を、図１８に基づいて説明する。上記第１
の実施の形態では、インデックススケール２１、メイン
スケール２４として１次元格子を用い、受光素子アレイ
２４として１次元方向に配置された１次元アレイを用
い、これによりＹ，Ｚ方向の２次元方向の振動を検出す
るようにしていたが、本実施の形態では、次に説明する
構成により、３次元方向の振動を検出するようにするこ
ともできる。すなわち、図１８に示すように、質量部１
´は、波線状に形成された８本のビーム部２６´によっ
て保持されており、この８本のビーム部２６´がそれぞ
れ弾性変形することにより、ＹＺ方向のみならずＸ方向
にも振動可能とされている。また、質量部１´の基板２
側の表面には、メインスケール２５ｓが形成されてお
り、このメインスケール２５ｓは、いわゆる２次元格子
とされている。
の実施の形態を、図１８に基づいて説明する。上記第１
の実施の形態では、インデックススケール２１、メイン
スケール２４として１次元格子を用い、受光素子アレイ
２４として１次元方向に配置された１次元アレイを用
い、これによりＹ，Ｚ方向の２次元方向の振動を検出す
るようにしていたが、本実施の形態では、次に説明する
構成により、３次元方向の振動を検出するようにするこ
ともできる。すなわち、図１８に示すように、質量部１
´は、波線状に形成された８本のビーム部２６´によっ
て保持されており、この８本のビーム部２６´がそれぞ
れ弾性変形することにより、ＹＺ方向のみならずＸ方向
にも振動可能とされている。また、質量部１´の基板２
側の表面には、メインスケール２５ｓが形成されてお
り、このメインスケール２５ｓは、いわゆる２次元格子
とされている。
【００３４】また、基板２側には、第１の実施の形態と
同様、光源２１、受光素子アレイ２４ｓが配置されてい
るが、この第２の実施の形態では所謂２枚格子システム
を採用しており、インデックススケールは配置されてい
ない。また、受光素子アレイ２４ｓは２次元方向に受光
素子を配置した２次元受光素子アレイとされている。図
１９に、この２次元受光素子アレイ２４ｓの構成を示
す。この受光素子アレイ２４Ｓは、基板２上に、二つの
受光素子アレイＰＤＡ１，ＰＤＡ２を積層することによ
り構成される。第１の受光素子アレイＰＤＡ１は、スト
ライプ状の受光素子ＰＤをｘ軸方向に配列して形成され
ている。第２の受光素子アレイＰＤＡ２は、やはりスト
ライプ状のフォトダイオードＰＤからなり、第１の受光
素子アレイＰＤＡ１上に、ｙ軸方向に所定ピッチで配列
形成される。
同様、光源２１、受光素子アレイ２４ｓが配置されてい
るが、この第２の実施の形態では所謂２枚格子システム
を採用しており、インデックススケールは配置されてい
ない。また、受光素子アレイ２４ｓは２次元方向に受光
素子を配置した２次元受光素子アレイとされている。図
１９に、この２次元受光素子アレイ２４ｓの構成を示
す。この受光素子アレイ２４Ｓは、基板２上に、二つの
受光素子アレイＰＤＡ１，ＰＤＡ２を積層することによ
り構成される。第１の受光素子アレイＰＤＡ１は、スト
ライプ状の受光素子ＰＤをｘ軸方向に配列して形成され
ている。第２の受光素子アレイＰＤＡ２は、やはりスト
ライプ状のフォトダイオードＰＤからなり、第１の受光
素子アレイＰＤＡ１上に、ｙ軸方向に所定ピッチで配列
形成される。
【００３５】なお、受光素子アレイＰＤＡ１の上部電極
は透明電極とされており、これにより、受光素子アレイ
ＰＤＡ１、ＰＤＡ２の両者に光が受光され、２次元的な
光スポット位置の検出を可能としている。光スポットの
二次元位置検出は、第１の受光素子アレイＰＤＡ１の出
力を走査して検出する走査検出回路２０ｘと、第２の受
光素子アレイＰＤＡ２の出力を走査して検出する走査検
出回路２０ｙにより可能である。
は透明電極とされており、これにより、受光素子アレイ
ＰＤＡ１、ＰＤＡ２の両者に光が受光され、２次元的な
光スポット位置の検出を可能としている。光スポットの
二次元位置検出は、第１の受光素子アレイＰＤＡ１の出
力を走査して検出する走査検出回路２０ｘと、第２の受
光素子アレイＰＤＡ２の出力を走査して検出する走査検
出回路２０ｙにより可能である。
【００３６】このように、この第２の実施の形態の振動
センサは、質量部１´がＹＺ方向のみでなくＸ方向にも
振動可能とされ、受光素子アレイ２４Ｓが２次元受光素
子アレイとされることにより、Ｘ方向の質量部１´の変
位も計測可能とされている。基板２と振動部１の上下を
入れ替えたり、メインスケール２４Ｓとして透過型の回
折格子を備えたものを使用することができるのは、第一
の実施の形態の場合と同様である。
センサは、質量部１´がＹＺ方向のみでなくＸ方向にも
振動可能とされ、受光素子アレイ２４Ｓが２次元受光素
子アレイとされることにより、Ｘ方向の質量部１´の変
位も計測可能とされている。基板２と振動部１の上下を
入れ替えたり、メインスケール２４Ｓとして透過型の回
折格子を備えたものを使用することができるのは、第一
の実施の形態の場合と同様である。
【００３７】［第３の実施の形態］次に、本発明の第３
の実施の形態を、図２０に基づいて説明する。本実施の
形態は、図２０に示すように、第２の実施の形態の振動
センサに、インデックススケール２２Ｓを追加して３枚
格子システムを構成させたものである。これにより、図
１８に示す第２の実施の形態に比べた高い分解能を得る
ことができる。その他の部分は第２の実施の形態と同様
であり、ＸＹＺの３軸方向の質量部１´の変位も計測可
能とされている。基板２と振動部１の上下を入れ替えた
り、メインスケール２４Ｓとして透過型の回折格子を備
えたものを使用したりすることができるのは、第一、第
二の実施の形態の場合と同様である。
の実施の形態を、図２０に基づいて説明する。本実施の
形態は、図２０に示すように、第２の実施の形態の振動
センサに、インデックススケール２２Ｓを追加して３枚
格子システムを構成させたものである。これにより、図
１８に示す第２の実施の形態に比べた高い分解能を得る
ことができる。その他の部分は第２の実施の形態と同様
であり、ＸＹＺの３軸方向の質量部１´の変位も計測可
能とされている。基板２と振動部１の上下を入れ替えた
り、メインスケール２４Ｓとして透過型の回折格子を備
えたものを使用したりすることができるのは、第一、第
二の実施の形態の場合と同様である。
【００３８】［第４の実施の形態］次に、本発明の第４
の実施の形態を、図２１に基づいて説明する。本実施の
形態では、質量部１´に２次元受光素子アレイ２４´を
形成するとともに、基板２側に設置された光源２１´か
ら、受光素子アレイ２４´にダイレクトに光を投影する
ようにしている。すなわち、第１乃至第３の実施の形態
のメインスケール２５やインデックススケール２４に対
応するものは省略されている。光源２１´は、例えば半
導体レーザなどスポット光を投影するのものである。半
導体レーザの代わりに発光ダイオードを用い、発光ダイ
オードからの光をレンズ等で細く絞って受光素子アレイ
２４´に投影させるようにしてもよい。また、図２２に
示すように、光源２１´を質量部１´側に設け、受光素
子アレイ２４´を基板２側に設けることもできる。図２
１のように質量部１´に受光素子アレイ２４´を配置す
る場合に比べ、質量部１´上に施すべき配線の数が少な
くて済むというメリットがある。
の実施の形態を、図２１に基づいて説明する。本実施の
形態では、質量部１´に２次元受光素子アレイ２４´を
形成するとともに、基板２側に設置された光源２１´か
ら、受光素子アレイ２４´にダイレクトに光を投影する
ようにしている。すなわち、第１乃至第３の実施の形態
のメインスケール２５やインデックススケール２４に対
応するものは省略されている。光源２１´は、例えば半
導体レーザなどスポット光を投影するのものである。半
導体レーザの代わりに発光ダイオードを用い、発光ダイ
オードからの光をレンズ等で細く絞って受光素子アレイ
２４´に投影させるようにしてもよい。また、図２２に
示すように、光源２１´を質量部１´側に設け、受光素
子アレイ２４´を基板２側に設けることもできる。図２
１のように質量部１´に受光素子アレイ２４´を配置す
る場合に比べ、質量部１´上に施すべき配線の数が少な
くて済むというメリットがある。
【００３９】以上の実施形態では、質量部１´を保持す
るビーム部２６をマイクロマシニング技術により製造さ
れる梁部としたが、代わりにバネにより質量部１´を保
持するようにすることも可能である。
るビーム部２６をマイクロマシニング技術により製造さ
れる梁部としたが、代わりにバネにより質量部１´を保
持するようにすることも可能である。
【００４０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る振動セ
ンサによれば、検出回路の構造が簡単となり、簡易に３
次元方向の加速度を検出することができるとともに、速
度、変位等の他の力学量も計測することができる。
ンサによれば、検出回路の構造が簡単となり、簡易に３
次元方向の加速度を検出することができるとともに、速
度、変位等の他の力学量も計測することができる。
【図１】 本発明に係る第1の実施の形態に係る振動セ
ンサの斜視図である。
ンサの斜視図である。
【図２】 本発明に係る第1の実施の形態に係る振動セ
ンサの正面図である。
ンサの正面図である。
【図３】 第１の実施の形態の振動部１の製造工程を示
す図である。
す図である。
【図４Ａ】 第１の実施の形態の受光素子アレイ２４の
平面図である。
平面図である。
【図４Ｂ】 第１の実施の形態の受光素子アレイ２４の
断面図である。
断面図である。
【図５】 同受光素子アレイ２４の製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図６】 同受光素子アレイ２４の製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図７】 同受光素子アレイ２４の製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図８】 同受光素子アレイ２４の製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図９】 同受光素子アレイ２４の製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図１０】 同受光素子アレイ２４の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図１１】 同受光素子アレイ２４の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図１２】 同受光素子アレイ２４の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図１３】 同受光素子アレイ２４の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図１４】 同受光素子アレイ２４の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図１５】 同受光素子アレイ２４の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図１６】 本発明の第1の実施の形態に係る振動セン
サの作用を示すものである。
サの作用を示すものである。
【図１７】 本発明の第１の実施の形態の変形例を示
す。
す。
【図１８】 本発明の第２の実施の形態に係る振動セン
サの構造を示すものである。
サの構造を示すものである。
【図１９】 本発明の第２の実施の形態に係る振動セン
サの２次元受光素子アレイ２４Ｓの平面構造を示すもの
である。
サの２次元受光素子アレイ２４Ｓの平面構造を示すもの
である。
【図２０】 本発明の第３の実施の形態に係る振動セン
サの構造を示すものである。
サの構造を示すものである。
【図２１】 本発明の第４の実施の形態に係る振動セン
サの構造を示すものである。
サの構造を示すものである。
【図２２】 本発明の第４の実施の形態に係る振動セン
サの構造を示すものである。
サの構造を示すものである。
【図２３】従来の光学式の加速度センサの構成を示すも
のである。
のである。
１・・・・・・振動部、１´・・・・・・質量部、２・・・・・・基板、Ｂ
・・・・・・ベース、２１・・・・・・光源、２２・・・・・・インデック
ススケール、２４・・・・・・受光素子アレイ、２５・・・・・・メ
インスケ−ル、２６・・・・・・ビーム部、２７・・・・・・シリコ
ンウエーハ、２８・・・・・・ボロン拡散面、３１・・・・・・透明
基板、３２・・・・・・透明電極、３３・・・・・・ｐ型層３３、４
１・・・・・・絶縁体層、５１・・・・・・層間絶縁膜、５３・・・・・・
配線埋め込み用溝、５４・・・・・・コンタクト孔
・・・・・・ベース、２１・・・・・・光源、２２・・・・・・インデック
ススケール、２４・・・・・・受光素子アレイ、２５・・・・・・メ
インスケ−ル、２６・・・・・・ビーム部、２７・・・・・・シリコ
ンウエーハ、２８・・・・・・ボロン拡散面、３１・・・・・・透明
基板、３２・・・・・・透明電極、３３・・・・・・ｐ型層３３、４
１・・・・・・絶縁体層、５１・・・・・・層間絶縁膜、５３・・・・・・
配線埋め込み用溝、５４・・・・・・コンタクト孔
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 吉田 勇作
神奈川県座間市広野台２丁目７番１号 株
式会社アカシ内
Ｆターム(参考） 4M112 AA02 AA06 BA10 CA24 CA25
CA35 DA03 DA04 DA06 DA12
EA03 EA05 EA06 EA07 EA13
Claims (6)
- 【請求項１】 固定部と、加速度の印加により該固定部
に対し相対的に振動可能に構成される振動部と、 光束を出射する光源と、 この光束を変調させるための回折格子と、 複数の受光素子を配列して構成され前記回折格子からの
光束を受光する受光素子アレイとを備え、 前記光源、前記回折格子又は前記受光素子アレイのうち
の少なくとも１つは前記振動部に設けられ、残りのもの
は前記固定部に設けられたことを特徴とする振動セン
サ。 - 【請求項２】 前記振動部に前記回折格子を設けるとと
もに、該回折格子を反射型回折格子とした請求項１に記
載の振動センサ。 - 【請求項３】 前記受光素子アレイからの検出信号の最
大振幅の変化を検出するとともに、検出された最大振幅
の変化に基づき、前記振動部と前記受光素子アレイとを
結ぶ方向の振動を検出するように構成された請求項１に
記載の振動センサ。 - 【請求項４】 固定部と、 加速度の印加により該固定部に対し相対的に振動可能に
構成される振動部と、スポット光束を出射する光源と、 複数の受光素子を２次元的に配列して構成され前記スポ
ット光束を受光する２次元受光素子アレイとを備え、 前記光源又は前記受光素子アレイのうちの１つは前記振
動部に設けられ、他方は前記固定部に設けられたことを
特徴とする振動センサ。 - 【請求項５】 前記振動部は、マイクロマシニング技術
により形成されるビーム部により前記固定部に支持され
る請求項１に記載の振動センサ。 - 【請求項６】 前記振動部は、バネにより前記固定部に
支持される請求項１に記載の振動センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001297577A JP2003107104A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 振動センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001297577A JP2003107104A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 振動センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003107104A true JP2003107104A (ja) | 2003-04-09 |
Family
ID=19118624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001297577A Pending JP2003107104A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 振動センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003107104A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103175992A (zh) * | 2013-02-27 | 2013-06-26 | 浙江大学 | 集成光栅电光效应的微光学加速度传感器及其检测方法 |
| US8488131B2 (en) | 2009-02-03 | 2013-07-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Scale, displacement detection apparatus provided with the same, and imaging apparatus provided with the same |
| JP2013545977A (ja) * | 2010-11-04 | 2013-12-26 | クゥアルコム・メムス・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | ディスプレイ一体型光加速度計 |
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| CN114001661A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-02-01 | 北方工业大学 | 一种光干涉型集成微位移传感结构及其检测方法 |
-
2001
- 2001-09-27 JP JP2001297577A patent/JP2003107104A/ja active Pending
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| US9810710B2 (en) | 2014-05-15 | 2017-11-07 | Etel S.A. | Vibration sensor |
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| CN108303566B (zh) * | 2018-03-30 | 2024-04-12 | 南京邮电大学 | 基于光栅衍射的加速度传感器 |
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| CN108593961B (zh) * | 2018-04-08 | 2020-01-14 | 西安交通大学 | 一种低g值光栅式MEMS加速度计 |
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| CN114001661A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-02-01 | 北方工业大学 | 一种光干涉型集成微位移传感结构及其检测方法 |
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