JPH0711446B2

JPH0711446B2 - 加速度センサ

Info

Publication number: JPH0711446B2
Application number: JP61157597A
Authority: JP
Inventors: 充高島; 純岸上
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1986-07-04
Filing date: 1986-07-04
Publication date: 1995-02-08
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPS6312927A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えばモーショナルフィードバック方式のス
ピーカのモーショナルフィードバック信号を得るために
使用して好適な加速度センサに関する。

〔発明の概要〕

本発明は、例えばモーショナルフィードバック方式のス
ピーカのモーショナルフィードバック信号を得るために
使用して好適な加速度センサにおいて、片面にエレクト
レット膜を有する第１の金属板と、第１の金属板のエレ
クトレット膜と隙間を介して対向した第２の金属板とを
設け、この隙間に弾性絶縁体を充填させ、第１及び第２
の金属板のいずれか一方を振動による揺動可能に配置す
ると共に第１の金属板から電圧信号を取り出して振動物
体の加速度を検出するようにしたことにより、簡単な構
成で安定して良好に加速度が検出できるようにしたもの
である。

〔従来の技術〕

従来、過渡特性及びひずみを改善しようとしたスピーカ
として、モーショナルフィードバック（以下MFBと称す
る）方式のスピーカが開発されている。このMFB方式の
スピーカは、例えば第６図に示す如く構成されている。
この第６図に示したスピーカは、平面振動板を用いた所
謂平面型スピーカである。図中（１）はヨークを示し、
このヨーク（１）のまわりにマグネット（２）を配する
と共に中央にボイスコイル（３）を配し、このボイスコ
イル（３）の上部をカップラ（４）を介して平面振動板
（５）に連結する。また、マグネット（２）上のプレー
ト（６）に固定したフレームの先端部で、エッジ（８）
を介して平面振動板（５）を支持する。そして、例えば
平面振動板（５）の中央部にMFB用の構成部品である加
速度センサ（10）を取付ける。このように構成したこと
により、加速度センサ（10）上の検出素子が振動板
（５）の加速度を検出して、この検出に応じてMFB信号
を得るようにしている。この加速度センサ（10）による
MFB信号を出力増幅器（図示せず）の前段に帰還させ
て、振動板（５）の振動を制御し、過渡特性及びひずみ
を改善するものである。

ところで、この加速度センサとしては、例えば第７図に
示す如き圧電センサ（10）を使用することが提案されて
いる。この圧電センサ（10）は、セラミックよりなる基
板（11）の上面にセラミックよりなる台（12）が固定さ
れると共にこの台（12）の上面には銅層（13）が設けら
れ、更にこの上に圧電素子（14）が片持ちはり形に固定
されている。この圧電素子（14）としては真鍮薄板（1
5）をセラミック板（16）（17）で狭持すると共にこの
セラミック板（16）（17）の表面に銀薄膜層（18）（1
9）を形成してなる所謂バイモルフ板が使用されてお
り、またこの圧電素子（14）は台（12）と当接する側の
銀薄膜層（19）を導電性接着剤を介して接着することに
よって台（12）に固定し、銀薄膜層（19）と銅層（13）
とが電気的に接続する様になされると共に台（12）と当
接しない側の銀薄膜層（18）と銅層（13）とがリード線
（20）を介してその両端を夫々半田付けすることによっ
て電気的に接続する様になされている。尚、（21）及び
（22）はこの圧電素子（14）に所定の直流電圧を供給す
ると共に、この圧電素子（14）の真鍮薄板（15）と銀薄
膜層（18）（19）との間に得られる信号を増幅器に供給
するためのリード線を示し、一方のリード線（21）は真
鍮薄板（15）に接続され、他方のリード線（22）は台
（12）の銅層（13）に接続されている。

この様に構成された電圧センサーをスピーカの振動板に
装着し、銀薄膜層（18）（19）と真鍮薄板（15）との間
に所定の直流電圧を加える様にした場合、スピーカの振
動板が振動することで、圧電素子（14）が台（12）から
突出した部分で振動板の振動に対応した振動（撓み振
動）を行い、銀薄膜層（18）（19）と真鍮薄板（15）と
の間に振動板の振動状態に応じた電気信号を得ることが
できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このような圧電センサ（10）は、圧電素子
（14）等の取付けを正確に高精度で行なわなければ均一
な特性が得られず、組立てに手間がかかる不都合があっ
た。また、MFB信号検出素子として圧電センサの代わり
に、ボイスコイルと同じボビンに巻いたピックアップコ
イルよりMFB信号を得るようにしたセンサもあるが、ボ
イスコイルに近接させてピックアップコイルを巻くのは
難かしく大型化してしまうと共にスピーカの温度上昇等
の影響を受けやすい等の不都合があった。

本発明は之等の点に鑑み、簡単な構成で安定して良好に
加速度が検出できる加速度センサを提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の加速度センサは、例えば第４図に示す如く、片
面にエレクトレット膜（26）を有する第１の金属板（2
5）と、この第１の金属板（25）のエレクトレット膜（2
6）と隙間を介して対向した第２の金属板（35）とを設
け、この隙間に弾性絶縁体を充填させ、この第１及び第
２の金属板（25）及び（35）のいずれか一方を振動によ
る揺動可能に配置すると共に上記第１の金属板（25）か
ら電圧信号を取り出して振動物体（５）の加速度を検出
するようにしたものである。

〔作用〕

本発明の加速度センサによると、エレクトレット膜（2
6）と第２の金属板（35）との間隔が振動物体の振動に
より変化し、エレクトレット膜（26）の静電容量がこの
振動に応じて変化するため、このエレクトレット膜（2
6）を有する第１の金属板（25）から電圧信号を取り出
すことで加速度が検出でき、簡単な構成で安定して良好
に加速度が検出できる。

〔実施例〕

以下、本発明の加速度センサの一実施例を説明しよう。
まず、第１図及び第２図を参照して、本発明の一実施例
を説明する上で、前提となる加速度センサを説明する。

本例の加速度センサは、従来例と同様にMFB方式のスピ
ーカのMFB信号を得るためのものである。即ち、第１図
において（23）は加速度センサを示し、この加速度セン
サ（23）を第６図に示した如きスピーカの振動板（５）
の上面（5a）に取付けて、振動板（５）の振動に応じた
加速度を検出するものである。

そして、第１図に示す加速度センサ（23）は、導電性を
有する金属よりなる薄形のケース（24）に構成するもの
で、このケース（24）の内部に金属板（25）を配置す
る。この金属板（25）は、下面にエレクトレット膜（2
6）を形成し、上面にリード線（27）を半田付けする。
このリード線（27）はケース（24）の上面（24a）の透
孔（24b）から外部に導出する。また金属板（25）は、
ゴム（28a），（28b），（28c）及び（28d）によりケー
ス（24）の上面（24a）及び下面（24c）の両方と隙間を
あけて浮いた状態に配置し、振動板（５）の振動に追随
して振動するようにする。なお、ケース（24）の下面
（24c）とエレクトレット膜（26）との隙間ｇは、例え
ば20μ〜30μとする。そして、ケース（24）の外側にリ
ード線（29）を半田付けする。

以上のようにして接続されるこの加速度センサ（23）の
２本のリード線（27），（29）は、第２図に示す如く接
続される。即ち、金属板（25）と接続したリード線（2
7）をFET（30）のゲートと抵抗器（31）の一端に接続
し、このFET（30）のドレインを端子（32）に接続す
る。また、ケース（24）と接続したリード線（29）を抵
抗器（31）の他端とFET（30）のソースと端子（33）と
に接続する。そしてこの端子（32）及び（33）は、端子
（32），（33）間の電圧値Ｖを検出するように接続す
る。

以上のように構成した加速度センサ（23）により、振動
板（５）の振動に応じた加速度を検出することができ
る。即ち、この加速度センサ（23）の内部に配置した金
属板（25）とエレクトレット膜（26）との間には、ケー
ス（24）の下面（24c）との隙間ｇの大きさに応じた容
量の電荷を有する。このため、振動板（５）が振動する
と、ゴム（28a）〜（28d）で保持された金属板（25）が
振動板（５）に追随して振動し、隙間ｇが変化して電荷
量が変化する。そして、この電荷量をFET（30）のゲー
トで取り出すことで、この電荷量の変化が電圧値Ｖの変
化となり、この電圧値Ｖの変化を検出することで加速度
を検出することができる。なお、この電圧値Ｖは、振動
状態が一定加速度のとき一定出力となる。

このようにしてエレクトレット膜（26）で加速度が検出
できることで、エレクトレット膜（26）は電荷容量に磁
気の影響を受けないので、検出信号は磁気の影響を受け
ない良好な信号となる。また、このセンサ（23）はエレ
クトレット膜（26）を片面に設けた金属板（25）をケー
ス（24）内に振動可能に配置するだけなので構成が簡単
で安価に製作できると共に薄形・軽量である。さらに、
金属板（25）の材質・厚さ等で静電容量が変化するた
め、この金属板（25）の選択で加速度の検出特性を自由
に選ぶことができる。

なお、上述実施例ではケース（24）で金属板（25）の上
下を覆うようにしたが、第３図に示す如く、下面（35
a）と側面（35b）だけで上面が開口したケース（35）内
にエレクトレット膜（26）を有する金属板（25）を配置
して加速度センサ（34）を構成してもよい。そして、本
発明の一実施例による加速度センサは、第４図に示すよ
うに構成する。即ち、第４図に示す如く、エレクトレッ
ト膜（26）とケース（35）の下面（35a）との間の隙間
にシリコンゴム等の高誘電率のダンピング材、すなわち
弾性絶縁材（37）を配置して静電容量を大きくするよう
にしてもよい。このように静電容量が大きくなると、低
域カットオフ周波数が低くなり、低周波数の検出感度が
良くなる。即ち、低域カットオフ周波数ｆは、（但しＣは静電容量、Ｒは回路のインピーダンス）で決
まるため、静電容量が大きくなると低域カットオフ周波
数が低くなる。また、第５図に示す如く、ケース（24）
の内部にアクリル系樹脂やシリコンゴム等の弾性絶縁材
（39）を配置し、この上に、上面にエレクトレット膜
（26）を有する金属板（25）を配置してケース（24）の
上面（24a）とエレクトレット膜（26）とを所定の隙間
をあけ、ケース（24）の側面の透孔（24d）からリード
線（27）を引き出すようにしてもよい。この第５図例の
場合にも第１図例と同様の作用・効果が得られる。さら
に、エレクトレット膜を固定してこのエレクトレット膜
と隙間をあけて対向したケース等の金属板側が振動物体
の振動により振動するようにしてもよい。さらにまた、
本発明は上述実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱する
ことなくその他種々の構成が取り得ることは勿論であ
る。

〔発明の効果〕

本発明の加速度センサによると、エレクトレット膜（2
6）を有する金属板（25）から電圧信号を取り出すこと
で加速度が検出でき、簡単な構成で安定して良好に加速
度が検出できる利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加速度センサの一実施例の前提となる
構成を示す断面図、第２図は第１図例の接続図、第３図
は第１図例の変形例を示す断面図、第４図及び第５図は
夫々一実施例の加速度センサを示す断面図、第６図はMF
B方式スピーカの一例を示す断面図、第７図は従来の加
速度センサの一例を示す側面図である。（５）は振動板、（23）は加速度センサ、（24）はケー
ス、（25）は金属板、（26）はエレクトレット膜であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】片面にエレクトレット膜を有する第１の金
属板と、該第１の金属板のエレクトレット膜と隙間を介
して対向した第２の金属板とを設け、この隙間に弾性絶
縁体を充填させ、上記第１及び第２の金属板のいずれか
一方を振動による揺動可能に配置すると共に上記第１の
金属板から電圧信号を取り出して振動物体の加速度を検
出するようにしたことを特徴とする加速度センサ。