JP2017203683A - 静電容量型の３軸加速度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 センササイズを維持しながら、電極面積を増加させてセンサ感度を高める。【解決手段】 可撓板１２を有する重錘可撓部材２、可撓板１２の一方側／他方側の表面に配される第１、第２の変位電極３、４、及び第１の変位電極３に向き合う第１の固定電極５と、第２の変位電極４に向き合う第２の固定電極６とを具える。第１、第２の固定電極５、６は、それぞれＸ方向加速度成分検出軸及びＹ方向加速度成分検出軸により分割された４つのセグメント状の分割電極片Ｅを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、検出精度を高めうる静電容量型の３軸加速度センサに関する。

静電容量型の３軸加速度センサとして、例えば下記の特許文献１に記載のものが知られている。この加速度センサは、図９（Ａ）に略示するように、
（１）重錘ａが取り付けられた可撓板ｂと、
（２）可撓板ｂの一方側の表面および他方側の表面に配される第１、第２の変位電極ｄ１、ｄ２と、
（３）前記第１、第２の変位電極ｄ１、ｄ２にそれぞれ向き合う第１、第２の固定電極ｆ１、ｆ２とを具える。

図９（Ｂ）に示すように、第１の固定電極ｆ１は、Ｘ方向加速度成分検出軸上かつ原点０の両側で対置するＸ方向の加速度測定専用の一対の電極片ｅＸ１、ｅＸ２、Ｙ方向加速度成分検出軸上かつ原点０の両側で対置するＹ方向の加速度測定専用の一対の電極片ｅＹ１、ｅＹ２、及び原点０の位置に配されるＺ方向の加速度測定専用の電極片ｅＺ１から形成される。又第２の固定電極ｆ２も同様に、Ｘ方向加速度成分検出軸上かつ原点０の両側で対置するＸ方向の加速度測定専用の一対の電極片ｅＸ３、ｅＸ４、Ｙ方向加速度成分検出軸上かつ原点０の両側で対置するＹ方向加速度成分検出軸方向の加速度測定専用の一対の電極片ｅＹ３、ｅＹ４、及び原点０の位置に配されるＺ方向の加速度測定専用の電極片ｅＺ２から形成される。

そして、電極片ｅＺ１による静電容量値をｃ１１、電極片ｅＸ１、ｅＸ２の静電容量値をｃ１２、ｃ１４、電極片ｅＹ１、ｅＹ２の静電容量値をｃ１３、ｃ１５、電極片ｅＺ２による静電容量値をｃ２１、電極片ｅＸ３、ｅＸ４の静電容量値をｃ２２、ｃ２４、電極片ｅＹ３、ｅＹ４の静電容量値をｃ２３、ｃ２５としたとき、ＸＹＺ方向の加速度ＧＸ、ＧＹ、ＧＺに対応する静電容量値ｃＸ、ｃＹ、ｃＺを、次式(1')〜(3')により算出して、各加速度ＧＸ、ＧＹ、ＧＺを検出している。
ｃＸ＝（ｃ１２−ｃ１４）−（ｃ２２−ｃ２４） --(1')
ｃＹ＝（ｃ１３−ｃ１５）−（ｃ２３−ｃ２５） --(2')
ｃＺ＝（ｃ１１）−（ｃ２１） --(3')

この３軸加速度センサでは、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の加速度が独立して作用した場合、第２の変位電極ｄ２及び第２の固定電極ｆ２がない場合に比して、感度を約２倍に高めることができる。又Ｘ方向（又はＹ方向）と同時にＺ方向の加速度が作用した場合においても、Ｚ方向の加速度の影響を排除でき、検出精度を向上させることが可能となる。

しかし近年の高性能化の要求に鑑み、検出精度のさらなる向上が強く望まれる。なお、静電容量値Ｃは、誘電率εと、電極面積Ｓと、電極間距離ｄとから、次式で与えられる。
Ｃ ＝ ε×Ｓ／ｄ
従って、電極面積Ｓを増加させることで、静電容量値Ｃであるセンサ感度を高めることが可能である。しかしその反面、センササイズの大型化を招くという問題があり、電極面積Ｓの増加には限界があった。

特開平１１−１３３０５５号公報

そこで本発明は、各電極片をＸ方向の加速度測定、Ｙ方向の加速度測定、及びＺ方向の加速度測定に兼用させることを基本として、センササイズを維持しながら、電極面積を増加させることができ、センサ感度を高めて検出精度の向上を図りうる静電容量型の３軸加速度センサを提供することを課題としている。

本発明は、ＸＹＺ方向の加速度を検出する３軸加速度センサであって、
重錘が取り付けられかつこの重錘に作用する加速度により変位する可撓板を有する重錘可撓部材、
前記可撓板のＺ方向の一方側の表面に配される第１の変位電極と、他方側の表面に配される第２の変位電極、
及び前記第１の変位電極に向き合う第１の固定電極と、前記第２の変位電極に向き合いかつ第１の固定電極とは互いに平行に配される第２の固定電極とを具えるとともに、
前記第１、第２の固定電極は、それぞれＸ方向加速度成分検出軸及びＹ方向加速度成分検出軸により分割されかつ電気的に独立した４つのセグメント状の分割電極片を含むことを特徴としている。

本発明に係る静電容量型の３軸加速度センサでは、前記第１、第２の固定電極は、それぞれ４つの分割電極片からなることが好ましい。

本発明に係る静電容量型の３軸加速度センサでは、各前記分割電極片は、互いに同形であることが好ましい。

本発明に係る静電容量型の３軸加速度センサでは、前記第１の固定電極の分割電極片は、Ｘ−Ｙ座標系における、第１象限に位置する静電容量値Ｃ１の第１分割電極片Ｅ１と、第２象限に位置する静電容量値Ｃ２の第２分割電極片Ｅ２と、第３象限に位置する静電容量値Ｃ３の第３分割電極片Ｅ３と、第４象限に位置する静電容量値Ｃ４の第４分割電極片Ｅ４とからなり、
かつ前記第２の固定電極の分割電極片は、Ｘ−Ｙ座標系における、第１象限に位置する静電容量値Ｃ５の第５分割電極片Ｅ５と、第２象限に位置する静電容量値Ｃ６の第６分割電極片Ｅ６と、第３象限に位置する静電容量値Ｃ７の第７分割電極片Ｅ７と、第４象限に位置する静電容量値Ｃ８の第８分割電極片Ｅ８とからなるとともに、
Ｘ方向の加速度ＧＸに対応する静電容量値ＣＸ、Ｙ方向の加速度ＧＹに対応する静電容量値ＣＹ、Ｚ方向の加速度ＧＺに対応する静電容量値ＣＺの何れか一つは、全ての静電容量値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８に基づいて算出し、前記重錘に作用した加速度ＧＸ、ＧＹ、ＧＺの何れか一つを検出することが好ましい。

本発明に係る静電容量型の３軸加速度センサでは、前記静電容量値ＣＸ、ＣＹ、ＣＺの何れか一つは、次式(1)〜(3)に基づいて算出することが好ましい。
ＣＸ＝（Ｃ１＋Ｃ４）−（Ｃ２＋Ｃ３）＋（Ｃ６＋Ｃ７）−（Ｃ５＋Ｃ８） ---(1)
ＣＹ＝（Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｃ３＋Ｃ４）＋（Ｃ７＋Ｃ８）−（Ｃ５＋Ｃ６） ---(2)
ＣＺ＝（Ｃ１＋Ｃ４）＋（Ｃ２＋Ｃ３）−（Ｃ５＋Ｃ８）−（Ｃ６＋Ｃ７） ---(3)

本発明に係る静電容量型の３軸加速度センサでは、前記可撓板は、Ｘ方向加速度成分検出軸とＹ方向加速度成分検出軸とが交わる原点位置を含みかつ前記重錘が取り付く中央側領域、前記可撓板が固定される外周領域、及び前記中央側領域と外周領域との間の可撓領域を具え、
該可撓領域は、前記原点を円弧中心とした半径方向内外の円弧状スリットを有し、かつ前記半径方向内外の円弧状スリットは、それぞれ周方向に４等分される分割スリットからなり、
前記半径方向内側の円弧状スリットをなす分割スリットには、その周方向一端部から半径方向内側にのびる第１の半径方向スリット部が配され、
前記半径方向外側の円弧状スリットをなす分割スリットには、その周方向一端部から半径方向内側にのびる第２の半径方向スリット部が配され、
しかも前記第１、第２の半径方向スリット部は、Ｘ方向加速度成分検出軸又はＹ方向加速度成分検出軸を挟んだ両側で互いに向かい合うとともに、
前記半径方向内側の円弧状スリットをなす分割スリットは、その周方向他端部が、前記第２の半径方向スリット部に接続することが好ましい。

本発明は叙上の如く、前記第１、第２の固定電極が、それぞれＸ方向加速度成分検出軸及びＹ方向加速度成分検出軸によって分割された４つのセグメント状の分割電極片を含んで形成される。

この場合、第１、第２の固定電極において、それぞれ４つの分割電極片のうち、Ｙ方向加速度成分検出軸の一方側に配される２つの分割電極片と、他方側に配される２つの分割電極片とを、Ｘ方向の加速度測定の電極として使用することが可能となる。

又第１、第２の固定電極において、それぞれ４つの分割電極片のうち、Ｘ方向加速度成分検出軸の一方側に配される２つの分割電極片と、他方側に配される２つの分割電極片とを、Ｙ方向の加速度測定の電極として使用することが可能となる。

又第１の固定電極における４つの分割電極片と、第２の固定電極における４つの分割電極片とを、Ｚ方向の加速度測定の電極として使用することが可能となる。

すなわち、第１、第２の固定電極を、それぞれＸ方向加速度成分検出軸及びＹ方向加速度成分検出軸によって４分割することで、各分割電極片を、Ｘ方向の加速度測定、Ｙ方向の加速度測定、及びＺ方向の加速度測定に兼用させることができる。

従って、図９（Ｂ）の従来例で示す如く、４つの電極片を、Ｘ方向の加速測定専用の２つの電極片と、Ｙ方向の加速度測定専用の２つの電極片とに区分する場合に比して、電極面積Ｓを約２倍に増加させることができ、センササイズを維持しながらセンサ感度を高めて検出精度の向上を図ることができる。

本発明の３軸加速度センサの一実施形態を示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、固定電極を示す平面図である。 可撓板を示す平面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、ＸＹ方向の加速度を検出するための分割電極片の組み合わせを示す図面である。 Ｘ方向の演算部の回路図である。 Ｙ方向の演算部の回路図である。 Ｚ方向の演算部の回路図である。 第１、第２の固定電極の他の例を示す平面図である。 （Ａ）従来の３軸加速度センサを示す断面図、（Ｂ）は固定電極を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の静電容量型の３軸加速度センサ１は、重錘可撓部材２と、重錘可撓部材２に取り付く第１、第２の変位電極３、４と、この第１、第２の変位電極３、４に向き合う第１、第２の固定電極５、６とを具え、上下方向であるＺ方向の加速度、水平方向であるＸ方向及びＹ方向の加速度を検出する。

具体的には、本例の３軸加速度センサ１は、センサ筐体７と、このセンサ筐体７に固定される互いに平行な上下の基板８、９とを具える。本例では、下の基板９に、前記重錘可撓部材２がボス部１０を介して支持される。なおセンサ筐体７或いは上の基板８に、重錘可撓部材２を支持させることもできる。

前記重錘可撓部材２は、重錘１１と、この重錘１１が取り付く円盤状の可撓板１２とを有する。この可撓板１２は、前記上下の基板８、９間に配される。

図３に示すように、可撓板１２は、Ｘ方向加速度成分検出軸とＹ方向加速度成分検出軸とが交わる原点Ｏの位置を含む中央側領域１２ｉ、可撓板１２が固定される外周領域１２ｏ、及び前記中央側領域１２ｉと外周領域１２ｏとの間の可撓領域１２ｍを具える。中央側領域１２ｉには、重錘１１が取り付く。又外周領域１２ｏは、前記ボス部１０を介して、本例では、基板９に固定される。

前記可撓領域１２ｍは、原点Ｏを円弧中心とした半径方向内外の円弧状スリット１３Ａ、１３Ｂと、第１、第２の半径方向スリット部１４Ａ、１４Ｂとを具える。内の円弧状スリット１３Ａは、周方向に４等分された分割スリット１５Ａから構成され、外の円弧状スリット１３Ｂは、周方向に４等分された分割スリット１５Ｂから構成される。

各前記分割スリット１５Ａには、その周方向一端部から半径方向内側にのびる第１の半径方向スリット部１４Ａが連設される。又各前記分割スリット１５Ｂには、その周方向一端部から半径方向内側にのびる第２の半径方向スリット部１４Ｂが連設される。第１、第２の半径方向スリット部１４Ａ、１４Ｂは、Ｘ方向加速度成分検出軸又はＹ方向加速度成分検出軸を挟んだ両側で互いに向かい合う。

内の円弧状スリット１３Ａをなす分割スリット１５Ａは、その周方向他端部が、前記第２の半径方向スリット部１４Ｂに接続する。このような円弧状スリット１３Ａ、１３Ｂ、及び第１、第２の半径方向スリット部１４Ａ、１４Ｂを設けることにより、可撓領域１２ｍは、重錘１１に作用する加速度により、自在な向きに変位しうる。

可撓板１２のＺ方向の一方側（本例では上側）の表面に、第１の変位電極３が配され、又他方側（本例では下側）の表面に、第２の変位電極４が配される。本例では、可撓板１２が導電性を有する金属板によって形成され、従って、可撓板１２自体が第１、第２の変位電極３、４を構成している。

本例では、上の基板８の下面に、第１の変位電極３に向き合う第１の固定電極５が設けられ、下の基板９の上面に、第２の変位電極４に向き合う第２の固定電極６が設けられる。第１、第２の固定電極５、６は互いに平行であり、又、重力が作用しない基準状態において、変位電極３と固定電極５との間隔、及び変位電極４と固定電極６との間隔は、互いに等しい。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１、第２の固定電極５、６は、それぞれＸ方向加速度成分検出軸及びＹ方向加速度成分検出軸により分割された４つのセグメント状の分割電極片Ｅを含んで形成される。各分割電極片Ｅは、電気的に独立している。本例では、第１、第２の固定電極５、６が、それぞれ４つの分割電極片Ｅから形成される場合が示される。各分割電極片Ｅは、互いに同形であるのが好ましい。

具体的には、第１の固定電極５の分割電極片Ｅは、Ｘ−Ｙ座標系における、第１象限に位置する第１分割電極片Ｅ１と、第２象限に位置する第２分割電極片Ｅ２と、第３象限に位置する第３分割電極片Ｅ３と、第４象限に位置する第４分割電極片Ｅ４とから構成される。

又前記第２の固定電極６の分割電極片Ｅは、Ｘ−Ｙ座標系における、第１象限に位置する第５分割電極片Ｅ５と、第２象限に位置する第６分割電極片Ｅ６と、第３象限に位置する第７分割電極片Ｅ７と、第４象限に位置する第８分割電極片Ｅ８とから構成される。

これにより、第１の変位電極３と第１分割電極片Ｅ１とにより静電容量値Ｃ１の静電容量素子Ｐ１が形成され、第１の変位電極３と第２分割電極片Ｅ２とにより静電容量値Ｃ２の静電容量素子Ｐ２が形成され、第１の変位電極３と第３分割電極片Ｅ３とにより静電容量値Ｃ３の静電容量素子Ｐ３が形成され、第１の変位電極３と第４分割電極片Ｅ１とにより静電容量値Ｃ４の静電容量素子Ｐ４が形成される。

同様に、第２の変位電極４と第５分割電極片Ｅ５とにより静電容量値Ｃ５の静電容量素子Ｐ５が形成され、第２の変位電極４と第６分割電極片Ｅ６とにより静電容量値Ｃ６の静電容量素子Ｐ６が形成され、第２の変位電極４と第７分割電極片Ｅ７とにより静電容量値Ｃ７の静電容量素子Ｐ７が形成され、第２の変位電極４と第８分割電極片Ｅ８とにより、静電容量値Ｃ８の静電容量素子Ｐ８が形成される。

各分割電極片Ｅ１〜Ｅ８は、本例では互いに同形であり、又同じ金属材料で構成される。又、Ｘ方向加速度成分検出軸又はＹ方向加速度成分検出軸を挟んで隣り合う第１、第２の半径方向スリット部１４Ａ、１４Ｂ間の間隔ｈａ（図３に示す）は、Ｘ方向加速度成分検出軸又はＹ方向加速度成分検出軸を挟んで隣り合う分割電極片Ｅの周方向端間の間隔ｈｂより小であるのが好ましい。

このような３軸加速度センサ１では、各分割電極片Ｅを下記のように組み合わせて、Ｘ方向の加速度測定用電極として使用できる。すなわち、固定電極５においては、図４（Ａ）に示すように、４つの分割電極片Ｅ１〜Ｅ４のうち、Ｙ方向加速度成分検出軸の一方側に配される２つの分割電極片Ｅ１、Ｅ４の組みＲ１４、及び他方側に配される２つの分割電極片Ｅ２、Ｅ３の組みＲ２３を、Ｘ方向の加速度測定用電極として使用可能となる。同様に、固定電極６においては、図４（Ｂ）に示すように、４つの分割電極片Ｅ５〜Ｅ８のうち、Ｙ方向加速度成分検出軸の一方側に配される２つの分割電極片Ｅ５、Ｅ８の組みＲ５８、及び他方側に配される２つの分割電極片Ｅ６、Ｅ７の組みＲ６７を、Ｘ方向の加速度測定用電極として使用可能となる。

Ｙ方向の加速度測定用電極として使用する場合、固定電極５においては、図４（Ｃ）に示すように、４つの分割電極片Ｅ１〜Ｅ４のうち、Ｘ方向加速度成分検出軸の一方側に配される２つの分割電極片Ｅ１、Ｅ２の組みＲ１２、及び他方側に配される２つの分割電極片Ｅ３、Ｅ４の組みＲ３４が、Ｙ方向の加速度測定用電極として使用可能となる。同様に、固定電極６においては、図４（Ｄ）に示すように、４つの分割電極片Ｅ５〜Ｅ８のうち、Ｘ方向加速度成分検出軸の一方側に配される２つの分割電極片Ｅ５、Ｅ６の組みＲ５６、及び他方側に配される２つの分割電極片Ｅ７、Ｅ８の組みＲ７８が、Ｙ方向の加速度測定用電極として使用可能となる。

図示しないが、Ｚ方向の加速度測定用電極としては、４つの分割電極片Ｅ１〜Ｅ４の組みＲ１〜４、及び４つの分割電極片Ｅ５〜Ｅ８の組みＲ５〜８が使用可能である。

従って、図９（Ａ）、（Ｂ）に示す前述の特許文献１の３軸加速度センサに対して、本発明の３軸加速度センサ１では、各分割電極片Ｅを以下のように使用できる。
電極片ｅＸ１→分割電極片（Ｅ１＋Ｅ４）
電極片ｅＸ２→分割電極片（Ｅ２＋Ｅ３）
電極片ｅＸ３→分割電極片（Ｅ５＋Ｅ８）
電極片ｅＸ４→分割電極片（Ｅ６＋Ｅ７）
電極片ｅＹ１→分割電極片（Ｅ１＋Ｅ２）
電極片ｅＹ２→分割電極片（Ｅ３＋Ｅ４）
電極片ｅＹ３→分割電極片（Ｅ５＋Ｅ６）
電極片ｅＹ４→分割電極片（Ｅ７＋Ｅ８）
電極片ｅＺ１→分割電極片（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４）
電極片ｅＺ２→分割電極片（Ｅ５＋Ｅ６＋Ｅ７＋Ｅ８）

すなわち、本発明においては、Ｘ方向の加速度測定電極、及びＹ方向の加速度測定電極として、電極面積を、特許文献１の場合に比して、約２倍に増加させることができ、センササイズを維持しながらセンサ感度を高めて検出精度の向上を図ることができる。又Ｚ方向の加速度測定電極に対しても、電極面積を、特許文献１の場合に比して大幅に増加させることができる。

なお図８に示すように、第１、第２の固定電極５、６として、４つの分割電極片Ｅの半径方向内側に、Ｚ方向の加速度測定専用の電極ＥＡを設けることもできる。しかし、電極ＥＡを設けず、４つの分割電極片Ｅのみで第１、第２の固定電極５、６を構成する場合には、分割電極片Ｅの電極面積を電極ＥＡの分だけ増加しうるため、センサ感度をさらに向上させることができる。

又前記３軸加速度センサ１は、各前記静電容量素子Ｐ１〜Ｐ８の静電容量値Ｃ１〜Ｃ８から重錘１１に作用した加速度ＧＸ、ＧＹ、ＧＺを検出する演算部（図示しない）を具える。

前記演算部は、例えば基板８、９に形成される電気回路であって、加速度ＧＸ、ＧＹ、ＧＺに対応する静電容量値ＣＸ、ＣＹ、ＣＺの何れか一つを、全ての静電容量値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８に基づいて算出し、加速度ＧＸ、ＧＹ、ＧＺの何れか一つを検出する。本例では、各静電容量値ＣＸ、ＣＹ、ＣＺを、それぞれ、全ての静電容量値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８に基づいて算出し、各加速度ＧＸ、ＧＹ、ＧＺを検出する。算出方法としては特に規定されない。

しかし、本例の如く、各分割電極片Ｅ１〜Ｅ８が互いに同形、かつ同じ金属材料で構成される場合、次式(1)〜(3)に基づいて算出することができる。
ＣＸ＝（Ｃ１＋Ｃ４）−（Ｃ２＋Ｃ３）＋（Ｃ６＋Ｃ７）−（Ｃ５＋Ｃ８） ---(1)
ＣＹ＝（Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｃ３＋Ｃ４）＋（Ｃ７＋Ｃ８）−（Ｃ５＋Ｃ６） ---(2)
ＣＺ＝（Ｃ１＋Ｃ４）＋（Ｃ２＋Ｃ３）−（Ｃ５＋Ｃ８）−（Ｃ６＋Ｃ７） ---(3)

上記式(1)〜(3)は、前述の特許文献１の次式(1')〜(3')に相当している。
ｃＸ＝（ｃ１２−ｃ１４）−（ｃ２２−ｃ２４） ---(1')
ｃＹ＝（ｃ１３−ｃ１５）−（ｃ２３−ｃ２５） ---(2')
ｃＺ＝（ｃ１１）−（ｃ２１） ---(3')

従って、前記３軸加速度センサ１は、特許文献１の利点を発揮しながら、電極面積をさらに増加させることができ、センササイズを維持しながら、センサ感度を高めて検出精度をより向上させることができる。なお特許文献１の利点、及びそのメカニズムは特許文献１に記載の通りであって、本明細書では、その説明を省略する。

次に、演算部の回路構成の一例を図５〜７に示す。図５はＸ方向の加速度ＧＸの出力、図６はＹ方向の加速度ＧＹの出力、図７はＺ方向の加速度ＧＺの出力を演算する。

例えば図５において、静電容量値Ｃ１〜Ｃ８は、それぞれＣ／Ｖ変換回路により電圧値Ｖ_１〜Ｖ_８に変換され、各差動増幅器２０に出力される。各差動増幅器２０は、電圧値Ｖ_１とＶ_２との差の電圧Ｖ_１−２、電圧値Ｖ_４とＶ_３との差の電圧Ｖ_４−３、電圧値Ｖ_６とＶ_５との差の電圧Ｖ_６−５、電圧値Ｖ_７とＶ_８との差の電圧Ｖ_７−８をそれぞれ加算増幅器２１に出力する。各加算増幅器２１は、電圧Ｖ_１−２と電圧Ｖ_４−３との和の電圧Ｖ_{１−２＋４−３}、及び電圧Ｖ_６−５と電圧Ｖ_７−８との和の電圧Ｖ_{６−５＋７−８}を加算増幅器２２に出力し、これによって静電容量値ＣＸに相当しＸ方向の加速度ＧＸに対応する電圧値Ｖ_Ｘが求められる。

なおＹ方向の加速度出力ＣＹ、及びＺ方向の加速度出力ＣＺも、Ｘ方向の場合と同様、図６、７に示すように、Ｃ／Ｖ変換回路、差動増幅器２０、加算増幅器２１を用いて求められる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

１ 軸加速度センサ
２ 重錘可撓部材
３ 第１の変位電極
４ 第２の変位電極
５ 第１の固定電極
６ 第２の固定電極
１１ 重錘
１２ 可撓板
１２ｉ 中央側領域
１２ｍ 可撓領域
１２ｏ 外周領域
１３Ａ、１３Ｂ 半径方向内外の円弧状スリット
１４Ａ 第１の半径方向スリット部
１４Ｂ 第２の半径方向スリット部
１５Ａ、１５Ｂ 分割スリット

Claims (6)

1. ＸＹＺ方向の加速度を検出する３軸加速度センサであって、
   重錘が取り付けられかつこの重錘に作用する加速度により変位する可撓板を有する重錘可撓部材、
   前記可撓板のＺ方向の一方側の表面に配される第１の変位電極と、他方側の表面に配される第２の変位電極、
   及び前記第１の変位電極に向き合う第１の固定電極と、前記第２の変位電極に向き合いかつ第１の固定電極とは互いに平行に配される第２の固定電極とを具えるとともに、
   前記第１、第２の固定電極は、それぞれＸ方向加速度成分検出軸及びＹ方向加速度成分検出軸により分割されかつ電気的に独立した４つのセグメント状の分割電極片を含むことを特徴とする静電容量型の３軸加速度センサ。
2. 前記第１、第２の固定電極は、それぞれ４つの分割電極片からなることを特徴とする請求項１記載の静電容量型の３軸加速度センサ。
3. 各前記分割電極片は、互いに同形であることを特徴とする請求項１又は２記載の静電容量型の３軸加速度センサ。
4. 前記第１の固定電極の分割電極片は、Ｘ−Ｙ座標系における、第１象限に位置する静電容量値Ｃ１の第１分割電極片Ｅ１と、第２象限に位置する静電容量値Ｃ２の第２分割電極片Ｅ２と、第３象限に位置する静電容量値Ｃ３の第３分割電極片Ｅ３と、第４象限に位置する静電容量値Ｃ４の第４分割電極片Ｅ４とからなり、
   かつ前記第２の固定電極の分割電極片は、Ｘ−Ｙ座標系における、第１象限に位置する静電容量値Ｃ５の第５分割電極片Ｅ５と、第２象限に位置する静電容量値Ｃ６の第６分割電極片Ｅ６と、第３象限に位置する静電容量値Ｃ７の第７分割電極片Ｅ７と、第４象限に位置する静電容量値Ｃ８の第８分割電極片Ｅ８とからなるとともに、
   Ｘ方向の加速度ＧＸに対応する静電容量値ＣＸ、Ｙ方向の加速度ＧＹに対応する静電容量値ＣＹ、Ｚ方向の加速度ＧＺに対応する静電容量値ＣＺの何れか一つは、全ての静電容量値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８に基づいて算出し、前記重錘に作用した加速度ＧＸ、ＧＹ、ＧＺの何れか一つを検出することを特徴とする請求項３記載の静電容量型の３軸加速度センサ。
5. 前記静電容量値ＣＸ、ＣＹ、ＣＺの何れか一つは、次式(1)〜(3)に基づいて算出することを特徴とする請求項４記載の静電容量型の３軸加速度センサ。
   ＣＸ＝（Ｃ１＋Ｃ４）−（Ｃ２＋Ｃ３）＋（Ｃ６＋Ｃ７）−（Ｃ５＋Ｃ８） ---(1)
   ＣＹ＝（Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｃ３＋Ｃ４）＋（Ｃ７＋Ｃ８）−（Ｃ５＋Ｃ６） ---(2)
   ＣＺ＝（Ｃ１＋Ｃ４）＋（Ｃ２＋Ｃ３）−（Ｃ５＋Ｃ８）−（Ｃ６＋Ｃ７） ---(3)
6. 前記可撓板は、Ｘ方向加速度成分検出軸とＹ方向加速度成分検出軸とが交わる原点位置を含みかつ前記重錘が取り付く中央側領域、前記可撓板が固定される外周領域、及び前記中央側領域と外周領域との間の可撓領域を具え、
   該可撓領域は、前記原点を円弧中心とした半径方向内外の円弧状スリットを有し、かつ前記半径方向内外の円弧状スリットは、それぞれ周方向に４等分される分割スリットからなり、
   前記半径方向内側の円弧状スリットをなす分割スリットには、その周方向一端部から半径方向内側にのびる第１の半径方向スリット部が配され、
   前記半径方向外側の円弧状スリットをなす分割スリットには、その周方向一端部から半径方向内側にのびる第２の半径方向スリット部が配され、
   しかも前記第１、第２の半径方向スリット部は、Ｘ方向加速度成分検出軸又はＹ方向加速度成分検出軸を挟んだ両側で互いに向かい合うとともに、
   前記半径方向内側の円弧状スリットをなす分割スリットは、その周方向他端部が、前記第２の半径方向スリット部に接続することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の静電容量型の３軸加速度センサ。

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