JP7380323B2 - 動き検出デバイス及び動き検出デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る動き検出デバイス1の構成を示す図である。動き検出デバイス1は、ベース基板11と、下部電極12と、第1圧電素子13と、第2圧電素子14と、第1上部電極15と、第2上部電極16と、絶縁体17と、チャージアンプ部18と、差動アンプ19と、低域通過フィルタ(LPF)20と、を有する。
動き検出デバイス1が以上の構成を有することにより、動き検出デバイス1は、外部から混入するコモンモードのノイズに起因する電圧成分を除去するとともに、第1圧電素子13及び第2圧電素子14に圧力が加わったことにより生じる電圧を増幅することができるので、第1圧電素子13及び第2圧電素子14に加えられた圧力の大きさの検出精度を向上させることができる。
図2は、複数の動き検出デバイス1を組み合わせて構成された動き検出デバイス100の構成を示す図である。図2(a)は、動き検出デバイス100の上面視図であり、図2(b)は、A-A線断面図である。図2(a)においては、絶縁体17を破線で示している。
動き検出デバイス1は、以下の複数の工程を実行することにより製造することができる。
まず、ベース基板11を準備する工程を実行する。続いて、ベース基板11の上面に下部電極12を設ける工程を実行する。この工程においては、例えばベース基板11の上面に導電性材料をスクリーン印刷することにより下部電極12を設けることができる。
図4及び図5は、上記の製造方法により製造した動き検出デバイス1によるノイズ低減効果を確認するための実験結果を示す図である。図4は、1つの圧電素子に圧力を印加した場合の測定結果を示す図である。図5は、本実施形態に係る動き検出デバイス1に圧力を印加した場合の測定結果を示す図である。
以上説明したように、本実施形態に係る動き検出デバイス1は、互いに極性が異なる第1圧電素子13及び第2圧電素子14を有しており、それぞれが出力する電荷に基づく電圧が差動アンプ19に入力される。その結果、動き検出デバイス1が出力する信号に含まれるコモンモードノイズが低減するとともに、第1圧電素子13及び第2圧電素子14が発生する電圧が増幅されるので、動き検出デバイス1を用いて物体の動きを測定する場合の測定精度が向上する。このような動き検出デバイス1は、微小な動きを検出する必要がある生体情報の測定に好適である。
11 ベース基板
12 下部電極
13 第1圧電素子
14 第2圧電素子
15 第1上部電極
16 第2上部電極
17 絶縁体
18 チャージアンプ部
19 差動アンプ
20 低域通過フィルタ
20 低域通過フィルタ(LPF)
21 配線
22 配線
23 絶縁体
100 動き検出デバイス
181 チャージアンプ
182 チャージアンプ
Claims (5)
- ベース基板と、
前記ベース基板上に設けられた下部電極と、
前記下部電極上に設けられた第1圧電素子と、
前記下部電極上に設けられた第2圧電素子と、
前記第1圧電素子上に設けられた第1上部電極と、
前記第2圧電素子上に設けられた第2上部電極と、
前記下部電極の電位を基準とする前記第1上部電極の電圧である第1電圧と、前記下部電極の電位を基準とする前記第2上部電極の電圧である第2電圧との差分電圧を出力する電圧出力部と、
を有し、
前記第1圧電素子に前記第1上部電極側から圧力が加えられた場合に、前記第1圧電素子は第1極性の前記第1電圧を発生し、
前記第2圧電素子に前記第2上部電極側から圧力が加えられた場合に、前記第2圧電素子は前記第1極性と反対の第2極性の前記第2電圧を発生し、
前記第1上部電極は、外周が前記第1圧電素子の外周の内側になる領域に設けられており、
前記第2上部電極は、外周が前記第2圧電素子の外周の内側になる領域に設けられている、
動き検出デバイス。 - 前記第1圧電素子と前記第2圧電素子との間に設けられた絶縁体をさらに有する、
請求項1に記載の動き検出デバイス。 - 長方形の複数の前記第1圧電素子及び複数の前記第2圧電素子を有し、
前記複数の第1圧電素子のうちの少なくとも1つの前記第1圧電素子の四辺それぞれの隣に前記第2圧電素子が設けられており、
前記複数の第2圧電素子のうちの少なくとも1つの前記第2圧電素子の四辺それぞれの隣に前記第1圧電素子が設けられている、
請求項1又は2に記載の動き検出デバイス。 - 前記複数の第1圧電素子上に設けられた複数の前記第1上部電極が同電位になるように、前記複数の第1上部電極それぞれが他の少なくとも1つの前記第1上部電極と結合しており、
前記複数の第2圧電素子上に設けられた複数の前記第2上部電極が同電位になるように、前記複数の第2上部電極それぞれが他の少なくとも1つの前記第2上部電極と結合している、
請求項3に記載の動き検出デバイス。 - ベース基板を準備する工程と、
前記ベース基板上に下部電極を設ける工程と、
前記下部電極上に第1圧電素子を設ける工程と、
前記下部電極上に第2圧電素子を設ける工程と、
前記第1圧電素子上に第1上部電極を設ける工程と、
前記第2圧電素子上に第2上部電極を設ける工程と、
前記第1圧電素子に前記第1上部電極側から圧力が加えられた場合に、前記第1圧電素子が、前記下部電極の電位を基準として第1極性の第1電圧を発生するように前記第1圧電素子をポーリングする工程と、
前記第2圧電素子に前記第2上部電極側から圧力が加えられた場合に、前記第2圧電素子が、前記下部電極の電位を基準として前記第1極性と反対の第2極性の第2電圧を発生するように前記第2圧電素子をポーリングする工程と、
を有し、
前記第1圧電素子上に第1上部電極を設ける工程において、前記第1上部電極の外周が前記第1圧電素子の外周の内側になる領域に前記第1上部電極を設け、
前記第2圧電素子上に第2上部電極を設ける工程において、前記第2上部電極の外周が前記第2圧電素子の外周の内側になる領域に前記第2上部電極を設ける、動き検出デバイスの製造方法。
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