JPH08152433A - 光学式加速度センサ - Google Patents
光学式加速度センサInfo
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- JPH08152433A JPH08152433A JP6294618A JP29461894A JPH08152433A JP H08152433 A JPH08152433 A JP H08152433A JP 6294618 A JP6294618 A JP 6294618A JP 29461894 A JP29461894 A JP 29461894A JP H08152433 A JPH08152433 A JP H08152433A
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- Japan
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- weight portion
- axis
- acceleration
- peak
- light
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度変化が生じても測定精度が低下すること
なく、かつ過大加速度が加えられた場合でも故障，破壊
等が生じない高い信頼性を有する光学式加速度センサを
提供する。 【構成】 支持部３は、例えばコイルスプリング等によ
って構成され、Ｘ軸方向において一定の弾性係数を有し
ている。重り部１は、外部からの力が作用しない状態で
初期位置に保持され、加速度が測定される物体が矢印ｘ
2方向に移動した場合、その物体の加速度に比例する力
によって支持部３の弾性力に抗して矢印ｘ1方向に変位
する。このとき、重り部１が矢印ｘ1方向にΔx変位する
ことにより、光検知信号ＳXの波形のピークは、検知ラ
イン上において初期位置Ｐ0からΔxに比例する量だけマ
イナス方向に移動する。信号処理回路では、加速度測定
時に光検知信号ＳXの波形のピークを検出し、初期位置
Ｐ0に対する加速度測定時のピーク位置の変位量及び変
位方向によってＸ軸方向における加速度を演算する。
なく、かつ過大加速度が加えられた場合でも故障，破壊
等が生じない高い信頼性を有する光学式加速度センサを
提供する。 【構成】 支持部３は、例えばコイルスプリング等によ
って構成され、Ｘ軸方向において一定の弾性係数を有し
ている。重り部１は、外部からの力が作用しない状態で
初期位置に保持され、加速度が測定される物体が矢印ｘ
2方向に移動した場合、その物体の加速度に比例する力
によって支持部３の弾性力に抗して矢印ｘ1方向に変位
する。このとき、重り部１が矢印ｘ1方向にΔx変位する
ことにより、光検知信号ＳXの波形のピークは、検知ラ
イン上において初期位置Ｐ0からΔxに比例する量だけマ
イナス方向に移動する。信号処理回路では、加速度測定
時に光検知信号ＳXの波形のピークを検出し、初期位置
Ｐ0に対する加速度測定時のピーク位置の変位量及び変
位方向によってＸ軸方向における加速度を演算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加速度を光学的に検出
する光学式加速度センサに関するものである。
する光学式加速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、加速度センサは、各種の装置にお
いて移動体を制御するため搭載されており、装置の小型
化や制御精度の向上のために小型，軽量，高精度，高信
頼性等が要求されている。
いて移動体を制御するため搭載されており、装置の小型
化や制御精度の向上のために小型，軽量，高精度，高信
頼性等が要求されている。
【０００３】以下、図面を参照しながら従来の加速度セ
ンサの一例について説明する。図８は特開昭63-41080号
公報に示された従来の半導体加速度センサの要部を示す
正面図、図９は図８に示すＡ−Ａ切断線における半導体
加速度センサの断面図である。21は半導体基板、22は加
速度が測定される物体に対して固定された固定部、23は
半導体基板21をエッチング等で選択的に薄くしたはり
部、24はブリッジ回路を形成したピエゾ抵抗、25はピエ
ゾ抵抗24と信号処理部(図示省略)とを接続した配線部で
ある。
ンサの一例について説明する。図８は特開昭63-41080号
公報に示された従来の半導体加速度センサの要部を示す
正面図、図９は図８に示すＡ−Ａ切断線における半導体
加速度センサの断面図である。21は半導体基板、22は加
速度が測定される物体に対して固定された固定部、23は
半導体基板21をエッチング等で選択的に薄くしたはり
部、24はブリッジ回路を形成したピエゾ抵抗、25はピエ
ゾ抵抗24と信号処理部(図示省略)とを接続した配線部で
ある。
【０００４】以上のように構成された半導体加速度セン
サについて、以下その動作について説明する。まず、半
導体加速度センサに対して図９に示す矢印Ｂ方向に加速
度が加わることにより、はり部23が撓み、はり部23表面
のピエゾ抵抗24の抵抗値がはり部23の撓み量に応じて変
化する。信号処理部は抵抗変化分を検知して加速度を検
出する。
サについて、以下その動作について説明する。まず、半
導体加速度センサに対して図９に示す矢印Ｂ方向に加速
度が加わることにより、はり部23が撓み、はり部23表面
のピエゾ抵抗24の抵抗値がはり部23の撓み量に応じて変
化する。信号処理部は抵抗変化分を検知して加速度を検
出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、はり部23を薄くすると加速度に対する
ピエゾ抵抗24の撓み量は増し高感度となるが、はり部23
の強度が低下して信頼性に問題が生じる。またピエゾ抵
抗24はブリッジ回路を形成しているが、出力電圧に温度
ドリフトが残るという問題点を有していた。
ような構成では、はり部23を薄くすると加速度に対する
ピエゾ抵抗24の撓み量は増し高感度となるが、はり部23
の強度が低下して信頼性に問題が生じる。またピエゾ抵
抗24はブリッジ回路を形成しているが、出力電圧に温度
ドリフトが残るという問題点を有していた。
【０００６】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、温度変化が生じても測定精度が低下することな
く、かつ過大加速度が加えられた場合でも故障，破壊等
が生じない高い信頼性を有する光学式加速度センサを提
供することを目的とする。
もので、温度変化が生じても測定精度が低下することな
く、かつ過大加速度が加えられた場合でも故障，破壊等
が生じない高い信頼性を有する光学式加速度センサを提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の第１の手段は、発光機能を有した重り部
と、この重り部を移動可能に支持し、重り部が初期位置
から変位するとともに弾性変形する支持部と、一軸方向
に配置されて前記重り部からの光を検知するラインセン
サと、前記ラインセンサからの光検知信号における出力
分布のピークを検出するピーク検出器と、このピーク検
出器からの検出信号によって前記一軸方向における前記
重り部の変位を算出し、一軸方向における加速度を演算
する演算処理部とを備えたことを特徴とする。
め、本発明の第１の手段は、発光機能を有した重り部
と、この重り部を移動可能に支持し、重り部が初期位置
から変位するとともに弾性変形する支持部と、一軸方向
に配置されて前記重り部からの光を検知するラインセン
サと、前記ラインセンサからの光検知信号における出力
分布のピークを検出するピーク検出器と、このピーク検
出器からの検出信号によって前記一軸方向における前記
重り部の変位を算出し、一軸方向における加速度を演算
する演算処理部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】また、第２の手段は、発光機能を有した重
り部と、この重り部を移動可能に支持し、重り部が初期
位置から変位するとともに弾性変形する支持部と、互い
に直交したＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向にそれぞれ配置さ
れ、前記重り部からの光を検知する３つのラインセンサ
と、この３つのラインセンサからのそれぞれの光検知信
号における出力分布のピークを検出するピーク検出器
と、このピーク検出器からの検出信号によって前記Ｘ
軸，Ｙ軸及びＺ軸方向における前記重り部の変位を算出
し、空間における加速度を演算する演算処理部とを備え
たことを特徴とする。
り部と、この重り部を移動可能に支持し、重り部が初期
位置から変位するとともに弾性変形する支持部と、互い
に直交したＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向にそれぞれ配置さ
れ、前記重り部からの光を検知する３つのラインセンサ
と、この３つのラインセンサからのそれぞれの光検知信
号における出力分布のピークを検出するピーク検出器
と、このピーク検出器からの検出信号によって前記Ｘ
軸，Ｙ軸及びＺ軸方向における前記重り部の変位を算出
し、空間における加速度を演算する演算処理部とを備え
たことを特徴とする。
【０００９】また、第３の手段は、発光機能を有した重
り部と、この重り部を互いに直交したＸ軸，Ｙ軸及びＺ
軸上に形成される仮想立方体空間の中心位置で移動可能
に支持し、重り部が前記中心位置から変位するとともに
弾性変形する支持部と、前記仮想立方体空間におけるＸ
−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面で隣接するそれぞ
れの対角線上に配置され、前記重り部からの光を検知す
る３つのラインセンサと、この３つのラインセンサから
のそれぞれの光検知信号における出力分布のピークを検
出するピーク検出器と、このピーク検出器からの検出信
号によって前記Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向における前記重
り部の変位を算出し、空間における加速度を演算する演
算処理部とを備えたことを特徴とする。
り部と、この重り部を互いに直交したＸ軸，Ｙ軸及びＺ
軸上に形成される仮想立方体空間の中心位置で移動可能
に支持し、重り部が前記中心位置から変位するとともに
弾性変形する支持部と、前記仮想立方体空間におけるＸ
−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面で隣接するそれぞ
れの対角線上に配置され、前記重り部からの光を検知す
る３つのラインセンサと、この３つのラインセンサから
のそれぞれの光検知信号における出力分布のピークを検
出するピーク検出器と、このピーク検出器からの検出信
号によって前記Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向における前記重
り部の変位を算出し、空間における加速度を演算する演
算処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】また、第４の手段は、発光機能を有した重
り部と、この重り部を互いに直交したＸ軸，Ｙ軸及びＺ
軸上に形成される仮想立方体空間の中心位置で移動可能
に支持し、重り部が前記中心位置から変位するとともに
弾性変形する支持部と、前記仮想立方体空間におけるＸ
−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面で隣接するそれぞ
れの対角線が結ばれて形成される平面と平行に配置さ
れ、前記重り部からの光を検知するエリアセンサと、こ
のエリアセンサからの光検知信号における出力分布のピ
ークを検出するピーク検出器と、このピーク検出器から
の検出信号によって前記Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向におけ
る前記重り部の変位を算出し、空間における加速度を演
算する演算処理部とを備えたことを特徴とする。
り部と、この重り部を互いに直交したＸ軸，Ｙ軸及びＺ
軸上に形成される仮想立方体空間の中心位置で移動可能
に支持し、重り部が前記中心位置から変位するとともに
弾性変形する支持部と、前記仮想立方体空間におけるＸ
−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面で隣接するそれぞ
れの対角線が結ばれて形成される平面と平行に配置さ
れ、前記重り部からの光を検知するエリアセンサと、こ
のエリアセンサからの光検知信号における出力分布のピ
ークを検出するピーク検出器と、このピーク検出器から
の検出信号によって前記Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向におけ
る前記重り部の変位を算出し、空間における加速度を演
算する演算処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】上記の第１の手段によれば、支持部によって初
期位置に支持されている重り部からの光をラインセンサ
で検知し、その検知ライン上における光分布のピークを
検出する。次に、重り部に加速度が加わることにより、
支持部が加速度の大きさに対応する変形量で弾性変形し
て重り部が初期位置から変位するので、ラインセンサか
らの信号出力のピークが検知ライン上で移動する。この
ときのピークの変位量からラインセンサが配置された方
向における加速度が演算される。
期位置に支持されている重り部からの光をラインセンサ
で検知し、その検知ライン上における光分布のピークを
検出する。次に、重り部に加速度が加わることにより、
支持部が加速度の大きさに対応する変形量で弾性変形し
て重り部が初期位置から変位するので、ラインセンサか
らの信号出力のピークが検知ライン上で移動する。この
ときのピークの変位量からラインセンサが配置された方
向における加速度が演算される。
【００１２】また、第２の手段によれば、支持部によっ
て初期位置に支持されている重り部からの光をＸ軸，Ｙ
軸及びＺ軸方向にそれぞれ配置されたラインセンサで検
知し、それぞれの検知ライン上における光分布のピーク
を検出する。次に、重り部に加速度が加わることによ
り、支持部が加速度の大きさに対応する変形量で弾性変
形して重り部が初期位置から変位するので、３つのライ
ンセンサからの信号出力のピークがそれぞれの検知ライ
ン上で移動する。このときのピーク値の変位量から空間
における加速度が演算される。
て初期位置に支持されている重り部からの光をＸ軸，Ｙ
軸及びＺ軸方向にそれぞれ配置されたラインセンサで検
知し、それぞれの検知ライン上における光分布のピーク
を検出する。次に、重り部に加速度が加わることによ
り、支持部が加速度の大きさに対応する変形量で弾性変
形して重り部が初期位置から変位するので、３つのライ
ンセンサからの信号出力のピークがそれぞれの検知ライ
ン上で移動する。このときのピーク値の変位量から空間
における加速度が演算される。
【００１３】また、第３の手段によれば、支持部によっ
てＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸上に形成される仮想立方体空間の
中心位置で支持されている重り部からの光を仮想立方体
空間におけるＸ−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面で
隣接するそれぞれの対角線上に配置された３つのライン
センサで検知し、それぞれの検知ライン上における光分
布のピークを検出する。次に、重り部に加速度が加わる
ことにより、支持部が加速度の大きさに対応する変形量
で弾性変形して重り部が初期位置から変位するので、３
つのラインセンサからの信号出力のピークがそれぞれの
検知ライン上で移動する。このときのピーク値の変位量
から空間における加速度が演算される。
てＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸上に形成される仮想立方体空間の
中心位置で支持されている重り部からの光を仮想立方体
空間におけるＸ−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面で
隣接するそれぞれの対角線上に配置された３つのライン
センサで検知し、それぞれの検知ライン上における光分
布のピークを検出する。次に、重り部に加速度が加わる
ことにより、支持部が加速度の大きさに対応する変形量
で弾性変形して重り部が初期位置から変位するので、３
つのラインセンサからの信号出力のピークがそれぞれの
検知ライン上で移動する。このときのピーク値の変位量
から空間における加速度が演算される。
【００１４】また、第４の手段によれば、支持部によっ
てＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸上に形成される仮想立方体空間の
中心位置で支持されている重り部からの光を仮想立方体
空間におけるＸ−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面で
隣接するそれぞれの対角線によって形成された平面と平
行に配置されたエリアセンサで検知し、検出面上におけ
る光分布のピークを検出する。次に、重り部に加速度が
加わることにより、支持部が加速度の大きさに対応する
変形量で弾性変形して重り部が初期位置から変位するの
で、エリアセンサからの信号出力のピークが検出面上で
移動する。このときのピーク値の変位量から空間におけ
る加速度が演算される。
てＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸上に形成される仮想立方体空間の
中心位置で支持されている重り部からの光を仮想立方体
空間におけるＸ−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面で
隣接するそれぞれの対角線によって形成された平面と平
行に配置されたエリアセンサで検知し、検出面上におけ
る光分布のピークを検出する。次に、重り部に加速度が
加わることにより、支持部が加速度の大きさに対応する
変形量で弾性変形して重り部が初期位置から変位するの
で、エリアセンサからの信号出力のピークが検出面上で
移動する。このときのピーク値の変位量から空間におけ
る加速度が演算される。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の光学式加速度センサの第１実施例
を示す構成図及び第１実施例におけるラインセンサから
の出力信号の波形を示す特性図である。図１(a)におい
て、１は少なくとも加速度測定時には発光する発光機能
を有した重り部、２は加速度が測定される物体に対して
固定された固定部、３は重り部１を固定部２に連結して
Ｘ軸方向(矢印ｘ1，ｘ2方向)で移動可能に支持した支持
部、４は、受光面に複数の受光素子が検知ライン上に配
置され、各受光素子に対する受光光量に対応する波形の
光検知信号ＳXを出力するラインセンサである。
する。図１は本発明の光学式加速度センサの第１実施例
を示す構成図及び第１実施例におけるラインセンサから
の出力信号の波形を示す特性図である。図１(a)におい
て、１は少なくとも加速度測定時には発光する発光機能
を有した重り部、２は加速度が測定される物体に対して
固定された固定部、３は重り部１を固定部２に連結して
Ｘ軸方向(矢印ｘ1，ｘ2方向)で移動可能に支持した支持
部、４は、受光面に複数の受光素子が検知ライン上に配
置され、各受光素子に対する受光光量に対応する波形の
光検知信号ＳXを出力するラインセンサである。
【００１６】支持部３は、例えばコイルスプリング等に
よって構成され、Ｘ軸方向において一定の弾性係数を有
している。重り部１は、外部からの力が作用しない状態
で図１(a)に示す初期位置に保持されている。
よって構成され、Ｘ軸方向において一定の弾性係数を有
している。重り部１は、外部からの力が作用しない状態
で図１(a)に示す初期位置に保持されている。
【００１７】図１(b)は、重り部１が初期位置に静止し
ている状態で、重り部１からの光を受けたラインセンサ
４が出力する光検知信号ＳXの波形を示している。重り
部１が初期位置にある状態で光検知信号ＳXの波形のピ
ークは、検知ライン上においてＰ0の位置で安定する。
ている状態で、重り部１からの光を受けたラインセンサ
４が出力する光検知信号ＳXの波形を示している。重り
部１が初期位置にある状態で光検知信号ＳXの波形のピ
ークは、検知ライン上においてＰ0の位置で安定する。
【００１８】以上のように構成された光学式加速度セン
サについてその動作を説明する。図２は、加速度が作用
した場合の第１実施例の光学式加速度センサの説明図、
及びラインセンサからの出力信号の波形を示す特性図で
ある。重り部１に矢印ｘ2方向の加速度ａが加わった場
合、即ち、加速度が測定される物体が加速度ａで矢印ｘ
2方向に移動した場合、重り部１は、加速度ａに比例す
る力によって支持部３の弾性力に抗して矢印ｘ1方向に
変位する。このとき、重り部１が矢印ｘ1方向にΔx変位
することにより、光検知信号ＳXの波形のピークは、検
知ライン上において初期位置Ｐ0からΔxに比例する量だ
け−(マイナス)方向に移動してピーク位置Ｐで安定す
る。
サについてその動作を説明する。図２は、加速度が作用
した場合の第１実施例の光学式加速度センサの説明図、
及びラインセンサからの出力信号の波形を示す特性図で
ある。重り部１に矢印ｘ2方向の加速度ａが加わった場
合、即ち、加速度が測定される物体が加速度ａで矢印ｘ
2方向に移動した場合、重り部１は、加速度ａに比例す
る力によって支持部３の弾性力に抗して矢印ｘ1方向に
変位する。このとき、重り部１が矢印ｘ1方向にΔx変位
することにより、光検知信号ＳXの波形のピークは、検
知ライン上において初期位置Ｐ0からΔxに比例する量だ
け−(マイナス)方向に移動してピーク位置Ｐで安定す
る。
【００１９】図３は第１実施例の光学式加速度センサに
おける信号処理部の構成を示すブロック図である。11は
ラインセンサ４の駆動／発振回路、12はラインセンサ４
からの光検知信号ＳXの波形のピークを検出するピーク
検出回路、13は加速度ａの測定周期を制御するための信
号を出力するカウンタ回路、14は演算処理回路である。
ピーク検出回路12は、加速度測定時に光検知信号ＳXの
波形のピークを検出し、初期位置Ｐ0に対する加速度測
定時のピーク位置Ｐの変位量及び変位方向に対応するピ
ーク検出信号を演算処理回路14に出力する。演算処理回
路14は、前記ピーク検出信号によって重り部１の初期位
置からの距離Δxを算出する。さらに、演算処理回路14
は、距離Δx及び変位方向によってＸ軸方向における加
速度ａを演算し、加速度ａの大きさ及び方向に対応する
加速度信号を出力する。
おける信号処理部の構成を示すブロック図である。11は
ラインセンサ４の駆動／発振回路、12はラインセンサ４
からの光検知信号ＳXの波形のピークを検出するピーク
検出回路、13は加速度ａの測定周期を制御するための信
号を出力するカウンタ回路、14は演算処理回路である。
ピーク検出回路12は、加速度測定時に光検知信号ＳXの
波形のピークを検出し、初期位置Ｐ0に対する加速度測
定時のピーク位置Ｐの変位量及び変位方向に対応するピ
ーク検出信号を演算処理回路14に出力する。演算処理回
路14は、前記ピーク検出信号によって重り部１の初期位
置からの距離Δxを算出する。さらに、演算処理回路14
は、距離Δx及び変位方向によってＸ軸方向における加
速度ａを演算し、加速度ａの大きさ及び方向に対応する
加速度信号を出力する。
【００２０】図４は本発明の光学式加速度センサの第２
実施例を示す構成図であり、図１及び図２に基づいて説
明した部材に対応する部材については同一符号を付して
説明を省略する。21は内部に重り部１を収納する空間が
形成され、かつ加速度が測定される物体に対して固定さ
れた固定部、22x，22y及び22zは、重り部１を固定部21
に連結し、重り部１をＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向でそれぞ
れ移動可能に支持する支持部であり、支持部22x，支持
部22y及び支持部22zは、それぞれＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方
向で弾性を有している。23x，23y及び23zは、それぞれ
受光面に複数の受光素子が直線上に配置され、各受光素
子に対する受光光量に対応する波形の光検知信号ＳX，
ＳY，ＳZを出力するラインセンサであり、ラインセンサ
23xはＸ軸方向に、ラインセンサ23yはＹ軸方向に、ライ
ンセンサ23zはＺ軸方向に配置されている。
実施例を示す構成図であり、図１及び図２に基づいて説
明した部材に対応する部材については同一符号を付して
説明を省略する。21は内部に重り部１を収納する空間が
形成され、かつ加速度が測定される物体に対して固定さ
れた固定部、22x，22y及び22zは、重り部１を固定部21
に連結し、重り部１をＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向でそれぞ
れ移動可能に支持する支持部であり、支持部22x，支持
部22y及び支持部22zは、それぞれＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方
向で弾性を有している。23x，23y及び23zは、それぞれ
受光面に複数の受光素子が直線上に配置され、各受光素
子に対する受光光量に対応する波形の光検知信号ＳX，
ＳY，ＳZを出力するラインセンサであり、ラインセンサ
23xはＸ軸方向に、ラインセンサ23yはＹ軸方向に、ライ
ンセンサ23zはＺ軸方向に配置されている。
【００２１】図５は第２実施例の光学式加速度センサに
おける信号処理部の構成を示すブロック図であり、図３
に基づいて説明した部材に対応する部材については同一
符号を付して説明を省略する。第２実施例の信号処理部
では、ピーク検出回路24が３つの光検知信号ＳX，ＳY，
ＳZによって各検知ライン上における波形のピークを検
出する。演算処理回路14は、ピーク検出回路24からのピ
ーク検出信号によって重り部１の初期位置からのＸ軸方
向における変位距離Δx，Ｙ軸方向における変位距離Δy
及びＺ軸方向における変位距離Δzを算出する。さら
に、演算処理回路14は、変位距離Δx，Δy，Δz及び変
位方向(プラス方向あるいはマイナス方向）によって空
間における加速度ａを演算し、加速度ａの大きさ及び方
向に対応する加速度信号を出力する。
おける信号処理部の構成を示すブロック図であり、図３
に基づいて説明した部材に対応する部材については同一
符号を付して説明を省略する。第２実施例の信号処理部
では、ピーク検出回路24が３つの光検知信号ＳX，ＳY，
ＳZによって各検知ライン上における波形のピークを検
出する。演算処理回路14は、ピーク検出回路24からのピ
ーク検出信号によって重り部１の初期位置からのＸ軸方
向における変位距離Δx，Ｙ軸方向における変位距離Δy
及びＺ軸方向における変位距離Δzを算出する。さら
に、演算処理回路14は、変位距離Δx，Δy，Δz及び変
位方向(プラス方向あるいはマイナス方向）によって空
間における加速度ａを演算し、加速度ａの大きさ及び方
向に対応する加速度信号を出力する。
【００２２】図６は本発明の光学式加速度センサの第３
実施例を示す構成図であり、図１，図２及び図４に基づ
いて説明した部材に対応する部材については同一符号を
付して説明を省略する。31xy，31yz及び31zxは、それぞ
れ受光面に複数の受光素子が直線上に配置され、各受光
素子に対する受光光量に対応する波形の光検知信号
ＳX，ＳY，ＳZを出力するラインセンサであり、ライン
センサ31xy，31yz，31zxは、固定部21内に形成された立
方体空間におけるＸ−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平
面で、隣接するそれぞれの対角線と検知ラインとが一致
するように固定部21に配置されている。
実施例を示す構成図であり、図１，図２及び図４に基づ
いて説明した部材に対応する部材については同一符号を
付して説明を省略する。31xy，31yz及び31zxは、それぞ
れ受光面に複数の受光素子が直線上に配置され、各受光
素子に対する受光光量に対応する波形の光検知信号
ＳX，ＳY，ＳZを出力するラインセンサであり、ライン
センサ31xy，31yz，31zxは、固定部21内に形成された立
方体空間におけるＸ−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平
面で、隣接するそれぞれの対角線と検知ラインとが一致
するように固定部21に配置されている。
【００２３】第３実施例の信号処理部は、第２実施例の
信号処理部と同様な構成を備えており、ピーク検出回路
が３つのラインセンサ31xy，31yz，31zxからの光検知信
号ＳXY，ＳYZ，ＳZXによって各検知ライン上における波
形のピークを検出する。演算処理回路は、ピーク検出回
路からのピーク検出信号によって重り部１の初期位置か
らのラインセンサ31xyの検知ライン上における変位距離
Δxy，ラインセンサ31yzの検知ライン上における変位距
離Δyz及びラインセンサ31zxの検知ライン上における変
位距離Δzxを算出する。さらに、演算処理回路は、算出
した変位距離Δxy，変位距離Δyz及び変位距離Δzxから
Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向の成分を合成することにより、
Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向における変位距離Δx，Δy，Δ
z及び変位方向(プラス方向あるいはマイナス方向)を算
出し、空間における加速度ａを演算する。
信号処理部と同様な構成を備えており、ピーク検出回路
が３つのラインセンサ31xy，31yz，31zxからの光検知信
号ＳXY，ＳYZ，ＳZXによって各検知ライン上における波
形のピークを検出する。演算処理回路は、ピーク検出回
路からのピーク検出信号によって重り部１の初期位置か
らのラインセンサ31xyの検知ライン上における変位距離
Δxy，ラインセンサ31yzの検知ライン上における変位距
離Δyz及びラインセンサ31zxの検知ライン上における変
位距離Δzxを算出する。さらに、演算処理回路は、算出
した変位距離Δxy，変位距離Δyz及び変位距離Δzxから
Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向の成分を合成することにより、
Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向における変位距離Δx，Δy，Δ
z及び変位方向(プラス方向あるいはマイナス方向)を算
出し、空間における加速度ａを演算する。
【００２４】図７は本発明の光学式加速度センサの第４
実施例を示す構成図であり、図１，図２及び図４に基づ
いて説明した部材に対応する部材については同一符号を
付して説明を省略する。41は、重り部１からの光を受け
る検知面に複数の受光素子が一定の密度で配置され、各
受光素子に対する受光光量に対応する波形の光検知信号
ＳXYZを出力するエリアセンサであり、エリアセンサ41
は、受光面が固定部２１内に形成された立方体空間にお
けるＸ−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面で隣接する
それぞれの対角線が結ばれて形成される平面と平行にな
るように固定部２１に配置されている。
実施例を示す構成図であり、図１，図２及び図４に基づ
いて説明した部材に対応する部材については同一符号を
付して説明を省略する。41は、重り部１からの光を受け
る検知面に複数の受光素子が一定の密度で配置され、各
受光素子に対する受光光量に対応する波形の光検知信号
ＳXYZを出力するエリアセンサであり、エリアセンサ41
は、受光面が固定部２１内に形成された立方体空間にお
けるＸ−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面で隣接する
それぞれの対角線が結ばれて形成される平面と平行にな
るように固定部２１に配置されている。
【００２５】第４実施例の信号処理部では、ピーク検出
回路がエリアセンサ41からの光検知信号ＳXYZによって
受光面上における波形のピークを検出する。演算処理回
路は、ピーク検出回路からのピーク検出信号によって重
り部１の初期位置からのエリアセンサ41の斜辺部41xyと
平行な方向における変位距離Δxy、斜辺部41yzと平行な
方向における変位距離Δyz、及び斜辺部41zxと平行な方
向における変位距離Δzxを算出する。さらに演算処理回
路は、算出した変位距離Δxy，変位距離Δyz及び変位距
離ΔzxからＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向の成分を合成するこ
とにより、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向における変位距離Δ
x，Δy，Δz及び変位方向(プラス方向あるいはマイナス
方向)を算出し、空間における加速度ａを演算する。
回路がエリアセンサ41からの光検知信号ＳXYZによって
受光面上における波形のピークを検出する。演算処理回
路は、ピーク検出回路からのピーク検出信号によって重
り部１の初期位置からのエリアセンサ41の斜辺部41xyと
平行な方向における変位距離Δxy、斜辺部41yzと平行な
方向における変位距離Δyz、及び斜辺部41zxと平行な方
向における変位距離Δzxを算出する。さらに演算処理回
路は、算出した変位距離Δxy，変位距離Δyz及び変位距
離ΔzxからＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向の成分を合成するこ
とにより、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向における変位距離Δ
x，Δy，Δz及び変位方向(プラス方向あるいはマイナス
方向)を算出し、空間における加速度ａを演算する。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の光学式加速度センサによれば、光学的に重り部の
一次元方向における変位を測定することにより加速度を
測定しているので、温度変化に影響を受けることなく一
軸方向の加速度を正確に測定することができ、また重り
部が支持部で支持されている構造であるため、過大な加
速度が加わっても破損することが少なく、高い信頼性を
維持することができる。
記載の光学式加速度センサによれば、光学的に重り部の
一次元方向における変位を測定することにより加速度を
測定しているので、温度変化に影響を受けることなく一
軸方向の加速度を正確に測定することができ、また重り
部が支持部で支持されている構造であるため、過大な加
速度が加わっても破損することが少なく、高い信頼性を
維持することができる。
【００２７】また、本発明の請求項２，３又は４記載の
光学式加速度センサによれば、光学的に重り部の三次元
方向における変位を測定することにより加速度を測定し
ているので、温度変化に影響を受けることなく空間での
加速度を正確に測定することができ、また重り部が支持
部で支持されている構造であるため、過大な加速度が加
わっても破損することが少なく、高い信頼性を維持する
ことができる。
光学式加速度センサによれば、光学的に重り部の三次元
方向における変位を測定することにより加速度を測定し
ているので、温度変化に影響を受けることなく空間での
加速度を正確に測定することができ、また重り部が支持
部で支持されている構造であるため、過大な加速度が加
わっても破損することが少なく、高い信頼性を維持する
ことができる。
【図１】本発明の光学式加速度センサの第１実施例を示
す構成図及び第１実施例におけるラインセンサからの出
力信号の波形を示す特性図である。
す構成図及び第１実施例におけるラインセンサからの出
力信号の波形を示す特性図である。
【図２】加速度が作用した場合の第１実施例の光学式加
速度センサの説明図及びラインセンサからの出力信号の
波形を示す特性図である。
速度センサの説明図及びラインセンサからの出力信号の
波形を示す特性図である。
【図３】本発明の第１実施例の光学式加速度センサにお
ける信号処理部の構成を示すブロック図である。
ける信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の光学式加速度センサの第２実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図５】第２実施例の光学式加速度センサにおける信号
処理部の構成を示すブロック図である。
処理部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の光学式加速度センサの第３実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図７】本発明の光学式加速度センサの第４実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図８】特開昭63-41080号公報に示された従来の半導体
加速度センサの要部を示す正面図である。
加速度センサの要部を示す正面図である。
【図９】図８に示すＡ−Ａ切断線における半導体加速度
センサの断面図である。
センサの断面図である。
１…重り部、 ２，21…固定部、 ３，22x，22y，22z
…支持部、 ４，23x，23y，23z，31xy，31yz，31zx…
ラインセンサ、 11…駆動／発振回路、 12，24…ピー
ク検出回路、 13…カウンタ回路、 14…演算処理回
路、 41…エリアセンサ。
…支持部、 ４，23x，23y，23z，31xy，31yz，31zx…
ラインセンサ、 11…駆動／発振回路、 12，24…ピー
ク検出回路、 13…カウンタ回路、 14…演算処理回
路、 41…エリアセンサ。
Claims (4)
- 【請求項１】 発光機能を有した重り部と、この重り部
を移動可能に支持し、重り部が初期位置から変位すると
ともに弾性変形する支持部と、一軸方向に配置されて前
記重り部からの光を検知するラインセンサと、前記ライ
ンセンサからの光検知信号における出力分布のピークを
検出するピーク検出器と、このピーク検出器からの検出
信号によって前記一軸方向における前記重り部の変位を
算出し、一軸方向における加速度を演算する演算処理部
とを備えたことを特徴とする光学式加速度センサ。 - 【請求項２】 発光機能を有した重り部と、この重り部
を移動可能に支持し、重り部が初期位置から変位すると
ともに弾性変形する支持部と、互いに直交したＸ軸，Ｙ
軸及びＺ軸方向にそれぞれ配置され、前記重り部からの
光を検知する３つのラインセンサと、この３つのライン
センサからの光検知信号における出力分布のピークをそ
れぞれ検出するピーク検出器と、このピーク検出器から
の検出信号によって前記Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向におけ
る前記重り部の変位を算出し、空間における加速度を演
算する演算処理部とを備えたことを特徴とする光学式加
速度センサ。 - 【請求項３】 発光機能を有した重り部と、この重り部
を互いに直交したＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸上に形成される仮
想立方体空間の中心位置で移動可能に支持し、重り部が
前記中心位置から変位するとともに弾性変形する支持部
と、前記仮想立方体空間におけるＸ−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平
面及びＺ−Ｘ平面で隣接するそれぞれの対角線上に配置
され、前記重り部からの光を検知する３つのラインセン
サと、この３つのラインセンサからの光検知信号におけ
る出力分布のピークをそれぞれ検出するピーク検出器
と、このピーク検出器からの検出信号によって前記Ｘ
軸，Ｙ軸及びＺ軸方向における前記重り部の変位を算出
し、空間における加速度を演算する演算処理部とを備え
たことを特徴とする光学式加速度センサ。 - 【請求項４】 発光機能を有した重り部と、この重り部
を互いに直交したＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸上に形成される仮
想立方体空間の中心位置で移動可能に支持し、重り部が
前記中心位置から変位するとともに弾性変形する支持部
と、前記仮想立方体空間におけるＸ−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平
面及びＺ−Ｘ平面で隣接するそれぞれの対角線が結ばれ
て形成される平面と平行に配置され、前記重り部からの
光を検知するエリアセンサと、このエリアセンサからの
光検知信号における出力分布のピークを検出するピーク
検出器と、このピーク検出器からの検出信号によって前
記Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向における前記重り部の変位を
算出し、空間における加速度を演算する演算処理部とを
備えたことを特徴とする光学式加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6294618A JPH08152433A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 光学式加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6294618A JPH08152433A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 光学式加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08152433A true JPH08152433A (ja) | 1996-06-11 |
Family
ID=17810095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6294618A Pending JPH08152433A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 光学式加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08152433A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102507980A (zh) * | 2011-11-02 | 2012-06-20 | 重庆理工大学 | 一种基于自谐振技术的硅微二维加速度传感器 |
-
1994
- 1994-11-29 JP JP6294618A patent/JPH08152433A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102507980A (zh) * | 2011-11-02 | 2012-06-20 | 重庆理工大学 | 一种基于自谐振技术的硅微二维加速度传感器 |
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