JPH0518702A - 変位センサ - Google Patents
変位センサInfo
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- JPH0518702A JPH0518702A JP3168576A JP16857691A JPH0518702A JP H0518702 A JPH0518702 A JP H0518702A JP 3168576 A JP3168576 A JP 3168576A JP 16857691 A JP16857691 A JP 16857691A JP H0518702 A JPH0518702 A JP H0518702A
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- thin plate
- displacement sensor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 微小変位を検知可能な変位センサに関し、従
来技術よりも小型化し高精度化することを目的とする。 【構成】 可動部12と可動部12より四方に延在する４枚
の薄板部13-1, 13-2, 13 -3, 13-4と４枚の薄板部13-1,
13-2, 13-3, 13-4の延在端が連通する保持部14とを具
え、シリコン基板より可動部12および保持部14と一体形
成した４枚の薄板部13-1, 13-2, 13-3, 13-4には、薄板
部13-1, 13-2, 13-3, 13-4の弾性変形によって抵抗値が
変化する抵抗素子16を形成し構成する。さらに、可動部
12には首振り自在な可動レバーの一端を接合するまた
は、可動部12に永久磁石22を接合し首振り自在に支持さ
れた可動レバーには永久磁石22に対向する永久磁石23を
接合した構成とする。
来技術よりも小型化し高精度化することを目的とする。 【構成】 可動部12と可動部12より四方に延在する４枚
の薄板部13-1, 13-2, 13 -3, 13-4と４枚の薄板部13-1,
13-2, 13-3, 13-4の延在端が連通する保持部14とを具
え、シリコン基板より可動部12および保持部14と一体形
成した４枚の薄板部13-1, 13-2, 13-3, 13-4には、薄板
部13-1, 13-2, 13-3, 13-4の弾性変形によって抵抗値が
変化する抵抗素子16を形成し構成する。さらに、可動部
12には首振り自在な可動レバーの一端を接合するまた
は、可動部12に永久磁石22を接合し首振り自在に支持さ
れた可動レバーには永久磁石22に対向する永久磁石23を
接合した構成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は微小変位を検知する変位
センサ、特に、パーソナルコンピュータ等の入力に用い
る小型ポインティングデバイスを実現可能にする変位セ
ンサの構成に関する。
センサ、特に、パーソナルコンピュータ等の入力に用い
る小型ポインティングデバイスを実現可能にする変位セ
ンサの構成に関する。
【０００２】近年、情報処理装置の小型化に伴い、入力
装置も小型化されてきている。一方、入力手段も従来の
キーボードだけでなく、ポインティングデバイスである
マウス等、二次元入力の要求に対応する各種手段が提案
されている。今後、これらのパーソナルユースの情報処
理装置の高度化に伴い、その入力手段は、さらに小型
化，高精度化が要求される。
装置も小型化されてきている。一方、入力手段も従来の
キーボードだけでなく、ポインティングデバイスである
マウス等、二次元入力の要求に対応する各種手段が提案
されている。今後、これらのパーソナルユースの情報処
理装置の高度化に伴い、その入力手段は、さらに小型
化，高精度化が要求される。
【０００３】
【従来の技術】従来、二次元入力等のために使用されて
いる小型変位センサは、可動部とその可動部の動きを検
出するためのセンサ素子、そのセンサ出力を増幅，演算
する周辺回路からなっている。図４は従来技術の中でも
小型構成として知られる変位センサの一例を示す概略図
である。
いる小型変位センサは、可動部とその可動部の動きを検
出するためのセンサ素子、そのセンサ出力を増幅，演算
する周辺回路からなっている。図４は従来技術の中でも
小型構成として知られる変位センサの一例を示す概略図
である。
【０００４】図４において、従来の変位センサ１は首振
り可能な可動レバー２，可動レバー２の先端に固着した
永久磁石３，永久磁石３から発生する磁界を検出する一
対（または２対）の磁気センサ４，磁気センサ４を搭載
した回路基板５にて構成する。回路基板５には、磁気セ
ンサ４からの出力を処理し、永久磁石３の移動方向と移
動量を演算する周辺回路が形成される。
り可能な可動レバー２，可動レバー２の先端に固着した
永久磁石３，永久磁石３から発生する磁界を検出する一
対（または２対）の磁気センサ４，磁気センサ４を搭載
した回路基板５にて構成する。回路基板５には、磁気セ
ンサ４からの出力を処理し、永久磁石３の移動方向と移
動量を演算する周辺回路が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の変位センサは、
前述したように可動レバー２と、可動レバー２の動きを
検出するセンサ部（永久磁石３，磁気センサ４および周
辺回路）から構成されており、その小型化には限界があ
る。また、可動レバー２とセンサ部とは分離されてお
り、その相対位置精度により検出精度が決定される。そ
のため、検出精度にばらつきが多く、精度よく検出する
ことが困難であった。
前述したように可動レバー２と、可動レバー２の動きを
検出するセンサ部（永久磁石３，磁気センサ４および周
辺回路）から構成されており、その小型化には限界があ
る。また、可動レバー２とセンサ部とは分離されてお
り、その相対位置精度により検出精度が決定される。そ
のため、検出精度にばらつきが多く、精度よく検出する
ことが困難であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決を目的と
した本発明の変位センサは、その実施例を示す図１によ
れば、可動部12と可動部12より四方に延在する４枚の薄
板部13-1, 13-2, 13-3, 13-4と薄板部13-1, 13-2, 1
3-3, 13-4の延在端が連通する保持部14とを具え、シリ
コン基板より可動部12および保持部14と一体形成した薄
板部13-1, 13-2, 13 -3, 13-4には、薄板部13-1, 13-2,
13-3, 13-4の弾性変形によって抵抗値が変化する抵抗素
子16が形成されてなることを特徴とする。
した本発明の変位センサは、その実施例を示す図１によ
れば、可動部12と可動部12より四方に延在する４枚の薄
板部13-1, 13-2, 13-3, 13-4と薄板部13-1, 13-2, 1
3-3, 13-4の延在端が連通する保持部14とを具え、シリ
コン基板より可動部12および保持部14と一体形成した薄
板部13-1, 13-2, 13 -3, 13-4には、薄板部13-1, 13-2,
13-3, 13-4の弾性変形によって抵抗値が変化する抵抗素
子16が形成されてなることを特徴とする。
【０００７】さらに、可動部12には首振り自在な可動レ
バーの一端が接合されてなることまたは、可動部12には
第１の永久磁石が接合され, 首振り自在に支持された可
動レバーの一端には第１の永久磁石に対向する第２の永
久磁石が接合されてなることを特徴とし構成する。
バーの一端が接合されてなることまたは、可動部12には
第１の永久磁石が接合され, 首振り自在に支持された可
動レバーの一端には第１の永久磁石に対向する第２の永
久磁石が接合されてなることを特徴とし構成する。
【０００８】
【作用】本発明は、可動部と可動部を支持する薄板部と
薄板部を支持する保持部とが、シリコン基板より一体形
成されたものであり、可動部の変位を薄板部に形成した
抵抗素子の抵抗値変化で検出する。従って、永久磁石と
磁気検出素子を利用した従来の変位センサより小型化が
可能であり、さらに、一般の半導体製造技術によって保
持部の表面に、抵抗素子に接続する周辺回路を形成すれ
ば、従来の回路基板が不要になる。
薄板部を支持する保持部とが、シリコン基板より一体形
成されたものであり、可動部の変位を薄板部に形成した
抵抗素子の抵抗値変化で検出する。従って、永久磁石と
磁気検出素子を利用した従来の変位センサより小型化が
可能であり、さらに、一般の半導体製造技術によって保
持部の表面に、抵抗素子に接続する周辺回路を形成すれ
ば、従来の回路基板が不要になる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の実施例による変位センサの平
面図(イ) とそのＡ−Ａ矢視断面(ロ) であって、変位セン
サ11は、可動部12と薄板部13-1, 13-2, 13-3, 13-4と保
持部14からなる。
面図(イ) とそのＡ−Ａ矢視断面(ロ) であって、変位セン
サ11は、可動部12と薄板部13-1, 13-2, 13-3, 13-4と保
持部14からなる。
【００１０】シリコンの単結晶基板よりマイクロマシー
ニングによって一体形成した変位センサ11は、厚肉の可
動部12より四方に薄板部13-1, 13-2, 13-3, 13-4が延在
し、薄板部13-1, 13-2, 13-3, 13-4の延在端が、厚肉の
角形環状の保持部14に連通する。
ニングによって一体形成した変位センサ11は、厚肉の可
動部12より四方に薄板部13-1, 13-2, 13-3, 13-4が延在
し、薄板部13-1, 13-2, 13-3, 13-4の延在端が、厚肉の
角形環状の保持部14に連通する。
【００１１】４枚の薄板部13-1, 13-2, 13-3,13-4の表
面には、ボロンやりん等の不純物を拡散させたピエゾ抵
抗素子15を形成し、抵抗素子15の抵抗値は薄板部13-1,
13-2, 13-3, 13-4の弾性変形によって変化する。
面には、ボロンやりん等の不純物を拡散させたピエゾ抵
抗素子15を形成し、抵抗素子15の抵抗値は薄板部13-1,
13-2, 13-3, 13-4の弾性変形によって変化する。
【００１２】変位センサ11において可動部12は、４枚の
薄板部13-1, 13-2, 13-3, 13-4により支持されるため、
任意方向に変位（傾斜）可能であり、その変位量と変位
方向は、４個のピエゾ抵抗素子15の抵抗値変化を例えば
差動アンプにて増幅し検知される。
薄板部13-1, 13-2, 13-3, 13-4により支持されるため、
任意方向に変位（傾斜）可能であり、その変位量と変位
方向は、４個のピエゾ抵抗素子15の抵抗値変化を例えば
差動アンプにて増幅し検知される。
【００１３】図２は本発明の他の実施例による変位セン
サの主要構成とその動作説明図であり、変位センサ16
は、ピエゾ抵抗素子16を薄板部13に形成した変位センサ
11の可動部12の上面に、任意方向へ首振り可能な可動レ
バー17を接合させる。
サの主要構成とその動作説明図であり、変位センサ16
は、ピエゾ抵抗素子16を薄板部13に形成した変位センサ
11の可動部12の上面に、任意方向へ首振り可能な可動レ
バー17を接合させる。
【００１４】図２(イ) において、操作しないとき変位セ
ンサ16の可動レバー17は直立し、４枚の薄板部13に形成
したピエゾ抵抗素子16の抵抗値は同一である。そこで、
図２(ロ) に示す如く例えば可動レバー17の先端部を右方
向に倒すと、可動部12は可動レバー17と共に傾斜する。
ンサ16の可動レバー17は直立し、４枚の薄板部13に形成
したピエゾ抵抗素子16の抵抗値は同一である。そこで、
図２(ロ) に示す如く例えば可動レバー17の先端部を右方
向に倒すと、可動部12は可動レバー17と共に傾斜する。
【００１５】その結果、図示右側の薄板部13の上面には
圧縮応力が発生すると共に、図示左側の薄板部13の上面
には引張応力が発生し、それぞれの薄板部13に形成した
ピエゾ抵抗素子16の抵抗値は、圧縮応力，引張応力の強
さに対応してプラスまたはマイナス方向に変化する。そ
のため、可動レバー17の傾斜方向と傾斜角度は、ピエゾ
抵抗素子16の抵抗値変化により検知される。
圧縮応力が発生すると共に、図示左側の薄板部13の上面
には引張応力が発生し、それぞれの薄板部13に形成した
ピエゾ抵抗素子16の抵抗値は、圧縮応力，引張応力の強
さに対応してプラスまたはマイナス方向に変化する。そ
のため、可動レバー17の傾斜方向と傾斜角度は、ピエゾ
抵抗素子16の抵抗値変化により検知される。
【００１６】図３は本発明のさらに他の実施例による変
位センサの主要構成とその動作説明図であり、変位セン
サ21は、ピエゾ抵抗素子16を薄板部13に形成した変位検
出部11の可動部12の上面に、永久磁石22を接着し、永久
磁石22に対し逆極性かつ僅かに開離する永久磁石23は、
首振り可能な可動レバー24の下面に接着する。
位センサの主要構成とその動作説明図であり、変位セン
サ21は、ピエゾ抵抗素子16を薄板部13に形成した変位検
出部11の可動部12の上面に、永久磁石22を接着し、永久
磁石22に対し逆極性かつ僅かに開離する永久磁石23は、
首振り可能な可動レバー24の下面に接着する。
【００１７】変位センサ21において、永久磁石22と永久
磁石23とは、双方の磁気力によって磁気的に連結されて
いる。そこで、可動レバー24を任意方向に動かす (首振
り運動させる) と、可動レバー24と共に永久磁石21が移
動し、永久磁石23の移動によって永久磁石22が移動し、
永久磁石22の移動によって薄板部13が変形することによ
って、ピエゾ抵抗素子16の抵抗値が変化する。
磁石23とは、双方の磁気力によって磁気的に連結されて
いる。そこで、可動レバー24を任意方向に動かす (首振
り運動させる) と、可動レバー24と共に永久磁石21が移
動し、永久磁石23の移動によって永久磁石22が移動し、
永久磁石22の移動によって薄板部13が変形することによ
って、ピエゾ抵抗素子16の抵抗値が変化する。
【００１８】そのため、ピエゾ抵抗素子16の抵抗変化よ
り可動レバー24の動いた方向と移動量を検知可能であ
り、可動レバー24の動きが薄板部13の機械的強度を越え
て大きなっても、変位センサ11は破損されることがな
い。
り可動レバー24の動いた方向と移動量を検知可能であ
り、可動レバー24の動きが薄板部13の機械的強度を越え
て大きなっても、変位センサ11は破損されることがな
い。
【００１９】なお、本発明の基本的構成である変位セン
サ11は、可動部12の傾斜変位の検出に限定されず利用可
能である。即ち、可動部12に垂直の押圧力が作用した変
位の検出も可能であり、可動部12の傾斜変位より二次元
の移動距離, 移動速度を決定する入力手段としても、例
えばキーボードに組み込みキーボード上で操作できるよ
うに利用可能である。
サ11は、可動部12の傾斜変位の検出に限定されず利用可
能である。即ち、可動部12に垂直の押圧力が作用した変
位の検出も可能であり、可動部12の傾斜変位より二次元
の移動距離, 移動速度を決定する入力手段としても、例
えばキーボードに組み込みキーボード上で操作できるよ
うに利用可能である。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、可
動部と可動部を支持する薄板部と薄板部を支持する保持
部とが、シリコン基板より一体形成されたものであり、
可動部の変位を薄板部に形成した抵抗素子の抵抗値変化
で検出するため、永久磁石と磁気検出素子を利用した従
来の変位センサより小型化が可能である。さらに、一般
の半導体製造技術によって保持部の表面に、抵抗素子に
接続する周辺回路を形成できるため、従来の回路基板が
不要となり、周辺回路を含む全体構成を10mm×10mm以下
に小型化した効果がある。
動部と可動部を支持する薄板部と薄板部を支持する保持
部とが、シリコン基板より一体形成されたものであり、
可動部の変位を薄板部に形成した抵抗素子の抵抗値変化
で検出するため、永久磁石と磁気検出素子を利用した従
来の変位センサより小型化が可能である。さらに、一般
の半導体製造技術によって保持部の表面に、抵抗素子に
接続する周辺回路を形成できるため、従来の回路基板が
不要となり、周辺回路を含む全体構成を10mm×10mm以下
に小型化した効果がある。
【図１】 本発明の実施例による変位センサの説明図で
ある。
ある。
【図２】 本発明の他の実施例による変位センサの主要
構成とその動作説明図である。
構成とその動作説明図である。
【図３】 本発明のさらに他の実施例による変位センサ
の主要構成とその動作説明図である。
の主要構成とその動作説明図である。
【図４】 従来の変位センサの一例を示す説明図であ
る。
る。
11,16,21は変位センサ
12は可動部
13, 13-1, 13-2, 13-3, 13-4は可動部より延在する薄板
部 14は薄板部の延在端が連通する保持部 16はピエゾ抵抗素子 17,24 は可動レバー 22は可動部に接合した永久磁石 23は可動レバーに接合した永久磁石
部 14は薄板部の延在端が連通する保持部 16はピエゾ抵抗素子 17,24 は可動レバー 22は可動部に接合した永久磁石 23は可動レバーに接合した永久磁石
Claims (4)
- 【請求項１】 可動部(12)と該可動部(12)より四方に延
在する４枚の薄板部(13,13-1, 13-2, 13-3, 13-4) と該
４枚の薄板部(13,13-1, 13-2, 13-3, 13-4)の延在端が
連通する保持部(14)とを具え、シリコン基板より該可動
部(12)および該保持部(14)と一体形成した該４枚の薄板
部(13,13-1, 13-2, 13-3, 13-4) には、該薄板部(13,13
-1, 13-2, 13-3, 13-4) の弾性変形によって抵抗値が変
化する抵抗素子が形成されてなることを特徴とする変位
センサ。 - 【請求項２】 前記可動部(12)には首振り自在な可動レ
バー(17)の一端が接合されてなることを特徴とする請求
項１記載の変位センサ。 - 【請求項３】 前記可動部(12)には第１の永久磁石(22)
が接合され、首振り自在に支持された可動レバー(24)の
一端には該第１の永久磁石(22)に対向する第２の永久磁
石(23)が接合されてなることを特徴とする請求項１記載
の変位センサ。 - 【請求項４】 前記第１の永久磁石(22)が前記可動部(1
2)の上面に磁性材料を蒸着またはスパッタリングして形
成したものであることを特徴とする請求項３記載の変位
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3168576A JPH0518702A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 変位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3168576A JPH0518702A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 変位センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0518702A true JPH0518702A (ja) | 1993-01-26 |
Family
ID=15870613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3168576A Withdrawn JPH0518702A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 変位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0518702A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07209104A (ja) * | 1994-01-14 | 1995-08-11 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 力変換器、その作成方法、コンピュータ・システムおよびキーボード |
| JP2007121159A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Tokai Rubber Ind Ltd | 変位量検出装置 |
-
1991
- 1991-07-10 JP JP3168576A patent/JPH0518702A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07209104A (ja) * | 1994-01-14 | 1995-08-11 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 力変換器、その作成方法、コンピュータ・システムおよびキーボード |
| JP2007121159A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Tokai Rubber Ind Ltd | 変位量検出装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |