JPH0972930A - 加速度検出素子 - Google Patents
加速度検出素子Info
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- G01P2015/086—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration using a particular shape of the suspension spring using a torsional suspension spring
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板３面に沿って梁４の長さ方向（Ｘ方向）
に直交する方向（Ｚ方向）の加速度を検知することが可
能な加速度検出素子を提供することである。 【解決手段】 基板３上の支持部６に梁４の基端側を固
定する。基板３の面に間隙を介し基板面に沿う水平方向
に伸張形成された梁４の先端側におもり５を設ける。お
もり５の重心Ｇの位置は梁４の中心軸よりも垂直方向
（Ｙ方向）に離れた位置となっている。梁４の伸張先端
側から見ておもり５の左側面は起立した可動電極７の面
と成し、可動電極７に間隙を介し対向する位置に固定電
極８を形成する。Ｚ方向の加速度が加わると、加速度の
大きさに応じた捩りモーメントにより梁４が捩れおもり
５が梁４の中心軸を基軸に傾き、可動電極７と固定電極
８間の静電容量が増・減する。この変化量に基づいて加
速度の大きさを検出する。
に直交する方向（Ｚ方向）の加速度を検知することが可
能な加速度検出素子を提供することである。 【解決手段】 基板３上の支持部６に梁４の基端側を固
定する。基板３の面に間隙を介し基板面に沿う水平方向
に伸張形成された梁４の先端側におもり５を設ける。お
もり５の重心Ｇの位置は梁４の中心軸よりも垂直方向
（Ｙ方向）に離れた位置となっている。梁４の伸張先端
側から見ておもり５の左側面は起立した可動電極７の面
と成し、可動電極７に間隙を介し対向する位置に固定電
極８を形成する。Ｚ方向の加速度が加わると、加速度の
大きさに応じた捩りモーメントにより梁４が捩れおもり
５が梁４の中心軸を基軸に傾き、可動電極７と固定電極
８間の静電容量が増・減する。この変化量に基づいて加
速度の大きさを検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は加速度検出センサに
用いられる加速度検出素子に関するものである。
用いられる加速度検出素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８には従来の加速度検出素子18の一例
が示されている。この加速度検出素子18は、基板20と、
支持部25と、片持ち梁形状の梁21と、おもり22と、可動
電極23ａ，23ｂと、固定電極24ａ，24ｂとを有して構成
されている。同図において、基板20の基板面上には支持
部25が固定形成されており、この支持部25には梁21の基
端側が連接されている。梁21は基板20の基板面と間隙を
介し基板面に沿って水平方向に伸張形成され、梁21の伸
張先端側にはおもり22が設けられている。おもり22は梁
21の長さ方向の中心軸に対して上下対称の形状を成し、
おもり22の重心Ｇの位置は梁21の中心軸上にある。この
おもり22の基板対向面およびその反対面には可動電極23
ａ，23ｂが形成され、また、可動電極23ａ，23ｂにそれ
ぞれ間隙を介し対向する固定電極24ａ，24ｂが設けられ
ている。
が示されている。この加速度検出素子18は、基板20と、
支持部25と、片持ち梁形状の梁21と、おもり22と、可動
電極23ａ，23ｂと、固定電極24ａ，24ｂとを有して構成
されている。同図において、基板20の基板面上には支持
部25が固定形成されており、この支持部25には梁21の基
端側が連接されている。梁21は基板20の基板面と間隙を
介し基板面に沿って水平方向に伸張形成され、梁21の伸
張先端側にはおもり22が設けられている。おもり22は梁
21の長さ方向の中心軸に対して上下対称の形状を成し、
おもり22の重心Ｇの位置は梁21の中心軸上にある。この
おもり22の基板対向面およびその反対面には可動電極23
ａ，23ｂが形成され、また、可動電極23ａ，23ｂにそれ
ぞれ間隙を介し対向する固定電極24ａ，24ｂが設けられ
ている。
【０００３】上記可動電極23ａ，23ｂと固定電極24ａ，
24ｂには、互いに対向する可動電極23ａ，23ｂと固定電
極24ａ，24ｂとの間に電圧を印加して該可動電極23ａ，
23ｂと固定電極24ａ，24ｂ間の静電容量を電圧に変換し
て検出する検出手段（図示せず）が接続される。
24ｂには、互いに対向する可動電極23ａ，23ｂと固定電
極24ａ，24ｂとの間に電圧を印加して該可動電極23ａ，
23ｂと固定電極24ａ，24ｂ間の静電容量を電圧に変換し
て検出する検出手段（図示せず）が接続される。
【０００４】上記構成の加速度検出素子18は、基板20の
基板面に垂直な方向（図示の例ではＹ方向）の加速度を
次のように検知するものである。可動電極23ａ，23ｂと
固定電極24ａ，24ｂ間に静電容量が生じている状態で、
基板20面に垂直で、図８に示す上・下向きの加速度（上
・下向きＹ方向の加速度）が加わると、加速度の向きと
大きさに応じた上・下向きＹ方向の慣性力が生じ（具体
的には加速度が上向きに生じると慣性力は下向きに生
じ、反対に加速度が下向きに生じると慣性力は上向きに
生じ）、この慣性力により梁21が撓み変形しておもり22
が変位し、つまり、可動電極23ａ，23ｂがおもり22と一
体的に変位して可動電極23ａ，23ｂと固定電極24ａ，24
ｂ間の間隔が変化し、このため、可動電極23ａ，23ｂと
固定電極24ａ，24ｂ間の静電容量が変化する。この静電
容量の変化量に基づいて上・下方向の加速度の大きさ等
が検出される。
基板面に垂直な方向（図示の例ではＹ方向）の加速度を
次のように検知するものである。可動電極23ａ，23ｂと
固定電極24ａ，24ｂ間に静電容量が生じている状態で、
基板20面に垂直で、図８に示す上・下向きの加速度（上
・下向きＹ方向の加速度）が加わると、加速度の向きと
大きさに応じた上・下向きＹ方向の慣性力が生じ（具体
的には加速度が上向きに生じると慣性力は下向きに生
じ、反対に加速度が下向きに生じると慣性力は上向きに
生じ）、この慣性力により梁21が撓み変形しておもり22
が変位し、つまり、可動電極23ａ，23ｂがおもり22と一
体的に変位して可動電極23ａ，23ｂと固定電極24ａ，24
ｂ間の間隔が変化し、このため、可動電極23ａ，23ｂと
固定電極24ａ，24ｂ間の静電容量が変化する。この静電
容量の変化量に基づいて上・下方向の加速度の大きさ等
が検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の加速度検出素子18では、基板面に沿って梁21の長さ
方向に直交する水平方向（Ｚ方向）の加速度が加えられ
たときには、おもり22が殆ど変位しないことから、可動
電極23ａ，23ｂと固定電極24ａ，24ｂ間の静電容量は変
化しない。つまり、加速度検出素子18は、基板面に沿っ
て梁21の長さ方向に直交するＺ方向の加速度を検知でき
ないものであった。
成の加速度検出素子18では、基板面に沿って梁21の長さ
方向に直交する水平方向（Ｚ方向）の加速度が加えられ
たときには、おもり22が殆ど変位しないことから、可動
電極23ａ，23ｂと固定電極24ａ，24ｂ間の静電容量は変
化しない。つまり、加速度検出素子18は、基板面に沿っ
て梁21の長さ方向に直交するＺ方向の加速度を検知でき
ないものであった。
【０００６】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、梁の長さ方向に直交する水
平方向（Ｚ方向）の加速度を検知できる加速度検出素子
を提供することにある。
たものであり、その目的は、梁の長さ方向に直交する水
平方向（Ｚ方向）の加速度を検知できる加速度検出素子
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明は、基板上に
基板面と間隙を介して基板面に沿って水平に伸張する片
持ち又は両持ちの梁が形成され、この梁にはおもりが設
けられ、梁の伸張先端側から見て左右の一方側のおもり
の側面は可動電極の面と成し、この可動電極の面に間隙
を介した対向位置に固定電極が設けられ、前記おもりの
重心位置は梁の長さ方向（Ｘ方向）の中心軸よりも垂直
方向（Ｙ方向）に離れた位置に設定されており、梁の長
さ方向に直交する水平方向（Ｚ方向）の加速度による捩
りモーメントをおもりから受けて梁の捩れ変形により可
動電極と固定電極間の間隔を可変する構成をもって前記
課題を解決する手段としている。
に、本発明は次のような構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明は、基板上に
基板面と間隙を介して基板面に沿って水平に伸張する片
持ち又は両持ちの梁が形成され、この梁にはおもりが設
けられ、梁の伸張先端側から見て左右の一方側のおもり
の側面は可動電極の面と成し、この可動電極の面に間隙
を介した対向位置に固定電極が設けられ、前記おもりの
重心位置は梁の長さ方向（Ｘ方向）の中心軸よりも垂直
方向（Ｙ方向）に離れた位置に設定されており、梁の長
さ方向に直交する水平方向（Ｚ方向）の加速度による捩
りモーメントをおもりから受けて梁の捩れ変形により可
動電極と固定電極間の間隔を可変する構成をもって前記
課題を解決する手段としている。
【０００８】また、第２の発明は、前記第１の発明を構
成する梁の伸張先端側から見ておもりの左右の両側の面
を可動電極の面と成し、この各可動電極の面に間隙を介
した対向位置にそれぞれ固定電極が設けられている構成
をもって前記課題を解決する手段としている。
成する梁の伸張先端側から見ておもりの左右の両側の面
を可動電極の面と成し、この各可動電極の面に間隙を介
した対向位置にそれぞれ固定電極が設けられている構成
をもって前記課題を解決する手段としている。
【０００９】さらに、第３の発明は、前記第１又は第２
の発明を構成するおもりの重心位置は梁の長さ方向（Ｘ
方向）の中心軸よりも垂直方向（Ｙ方向）に離れた位置
であって、かつ、梁の長さ方向と直交する水平方向（Ｚ
方向）に離れた位置に設定されている構成をもって前記
課題を解決する手段としている。
の発明を構成するおもりの重心位置は梁の長さ方向（Ｘ
方向）の中心軸よりも垂直方向（Ｙ方向）に離れた位置
であって、かつ、梁の長さ方向と直交する水平方向（Ｚ
方向）に離れた位置に設定されている構成をもって前記
課題を解決する手段としている。
【００１０】さらに、第４の発明は、前記第３の発明の
加速度検出素子が互いに180 °の平面角度をもって対と
して基板上に形成されており、互いに対となる加速度検
出素子のおもり重心位置の梁長さ方向中心軸に対する水
平直交方向（Ｚ方向）の偏位方向が互いに逆方向となっ
ている構成をもって前記課題を解決する手段としてい
る。
加速度検出素子が互いに180 °の平面角度をもって対と
して基板上に形成されており、互いに対となる加速度検
出素子のおもり重心位置の梁長さ方向中心軸に対する水
平直交方向（Ｚ方向）の偏位方向が互いに逆方向となっ
ている構成をもって前記課題を解決する手段としてい
る。
【００１１】上記構成の発明において、おもりの重心位
置が梁の長さ方向（Ｘ方向）の中心軸よりも垂直方向
（Ｙ方向）に離れた位置に設定されていることから、梁
の長さ方向に直交する水平方向（Ｚ方向）の加速度が加
えられると、加速度の向きと大きさに応じた捩りモーメ
ントが梁に作用し、梁が捩れ変形しておもりが梁の長さ
方向の中心軸を基軸にして傾き変位する。つまり、可動
電極がおもりと一体的に変位して可動電極と固定電極と
の間の間隔が変化し、可動電極と固定電極との間の静電
容量が増・減変化する。この静電容量の変化量に基づい
てＺ方向の加速度の大きさが検出される。
置が梁の長さ方向（Ｘ方向）の中心軸よりも垂直方向
（Ｙ方向）に離れた位置に設定されていることから、梁
の長さ方向に直交する水平方向（Ｚ方向）の加速度が加
えられると、加速度の向きと大きさに応じた捩りモーメ
ントが梁に作用し、梁が捩れ変形しておもりが梁の長さ
方向の中心軸を基軸にして傾き変位する。つまり、可動
電極がおもりと一体的に変位して可動電極と固定電極と
の間の間隔が変化し、可動電極と固定電極との間の静電
容量が増・減変化する。この静電容量の変化量に基づい
てＺ方向の加速度の大きさが検出される。
【００１２】また、おもりの重心位置が梁の長さ方向の
中心軸よりも垂直方向（Ｙ方向）に離れた位置であっ
て、かつ、梁の長さ方向と直交する水平方向（Ｚ方向）
に離れた位置に設定されているものにおいては、Ｚ方向
の加速度が加えられたときにはもちろんのこと、基板面
に垂直な方向（Ｙ方向）の加速度が加えられたときに
も、前記同様に、捩りモーメントが梁に作用し、梁が捩
れ変形しておもりが傾き変位し、可動電極と固定電極と
の間の静電容量が増・減変化する。この静電容量の変化
量に基づきＺ方向とＹ方向の加速度の大きさが検出され
る。
中心軸よりも垂直方向（Ｙ方向）に離れた位置であっ
て、かつ、梁の長さ方向と直交する水平方向（Ｚ方向）
に離れた位置に設定されているものにおいては、Ｚ方向
の加速度が加えられたときにはもちろんのこと、基板面
に垂直な方向（Ｙ方向）の加速度が加えられたときに
も、前記同様に、捩りモーメントが梁に作用し、梁が捩
れ変形しておもりが傾き変位し、可動電極と固定電極と
の間の静電容量が増・減変化する。この静電容量の変化
量に基づきＺ方向とＹ方向の加速度の大きさが検出され
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態例
を図面に基づいて説明する。
を図面に基づいて説明する。
【００１４】図１には第１の実施の形態例における加速
度検出素子１の主要構成が示されている。この加速度検
出素子１は、基板３と、支持部６と、片持ち梁形状の梁
４と、おもり５と、可動電極７と、固定電極８とを有し
て構成されている。同図の（ａ）に示すように、Ｓｉ等
の基板３の基板面上にＳｉＯ2 等で構成された支持部６
が固定形成され、この支持部６に多結晶Ｓｉ等で形成さ
れた梁４の基端側が固定されている。梁４は基板面と間
隙を介し基板面に沿って水平方向（図示の例ではＸ方
向）に伸張形成されており、梁４の断面形状は捩りモー
メントにより捩り変形可能に梁４の厚みに対する幅の比
（幅／厚み）が小さく形成されている。梁４の伸張先端
側にはＦｅ−Ｎｉ合金等の導体金属で積層形成されたお
もり５が設けられている。このおもり５の重心Ｇの位置
は、同図の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、梁４
の長さ方向の中心軸よりもΔｙだけ垂直方向（上側）に
離れた位置に設定されている。
度検出素子１の主要構成が示されている。この加速度検
出素子１は、基板３と、支持部６と、片持ち梁形状の梁
４と、おもり５と、可動電極７と、固定電極８とを有し
て構成されている。同図の（ａ）に示すように、Ｓｉ等
の基板３の基板面上にＳｉＯ2 等で構成された支持部６
が固定形成され、この支持部６に多結晶Ｓｉ等で形成さ
れた梁４の基端側が固定されている。梁４は基板面と間
隙を介し基板面に沿って水平方向（図示の例ではＸ方
向）に伸張形成されており、梁４の断面形状は捩りモー
メントにより捩り変形可能に梁４の厚みに対する幅の比
（幅／厚み）が小さく形成されている。梁４の伸張先端
側にはＦｅ−Ｎｉ合金等の導体金属で積層形成されたお
もり５が設けられている。このおもり５の重心Ｇの位置
は、同図の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、梁４
の長さ方向の中心軸よりもΔｙだけ垂直方向（上側）に
離れた位置に設定されている。
【００１５】同図の（ｂ）に示すように、梁４の伸張先
端側から見ておもり５の左側面は起立した可動電極７の
面となっており、この可動電極７に間隙を介した対向位
置に固定電極８が設けられている。固定電極８は基板３
の基板面上にＳｉＯ2 層12、多結晶Ｓｉ層13を積層形成
した上側にＦｅ−Ｎｉ合金等の導体金属層14を積層する
ことにより形成され、導体金属層14の可動電極７対向面
が固定電極８の面となっている。
端側から見ておもり５の左側面は起立した可動電極７の
面となっており、この可動電極７に間隙を介した対向位
置に固定電極８が設けられている。固定電極８は基板３
の基板面上にＳｉＯ2 層12、多結晶Ｓｉ層13を積層形成
した上側にＦｅ−Ｎｉ合金等の導体金属層14を積層する
ことにより形成され、導体金属層14の可動電極７対向面
が固定電極８の面となっている。
【００１６】上記構成の加速度検出素子１には、可動電
極７と固定電極８間の静電容量を検出しその電圧信号を
処理して加速度の大きさ等を求める信号処理手段（図示
せず）が導通接続され、加速度検出素子１は、梁４の長
さ方向に直交する水平方向（Ｚ方向）の加速度を次のよ
うに検知するものである。
極７と固定電極８間の静電容量を検出しその電圧信号を
処理して加速度の大きさ等を求める信号処理手段（図示
せず）が導通接続され、加速度検出素子１は、梁４の長
さ方向に直交する水平方向（Ｚ方向）の加速度を次のよ
うに検知するものである。
【００１７】加速度検出素子１に梁４の長さ方向に直交
するＺ方向の加速度がかかると、加速度の向きと大きさ
に応じた慣性力が生じる。前記の如く、おもり５の重心
Ｇの位置が梁４の長さ方向の中心軸よりもΔｙだけ上側
に離れた位置となっていることから、前記慣性力を受け
たおもり５によって捩りモーメントが梁４に作用し、梁
４が捩れ変形しておもり５が図１の（ｂ）の鎖線で示す
ように梁４の中心軸を基軸にして傾く。具体的には、同
図の（ｂ）に示す右向きＺ方向の加速度がかかると、梁
４に左回りの捩りモーメントが作用して梁４が捩れ変形
しおもり５が梁４の中心軸を基軸にして左側（固定電極
８側）に傾き、反対に、左向きＺ方向の加速度がかかる
と、梁４に右回りの捩りモーメントが作用して梁４が捩
れ変形しおもり５は右側に傾く。このことから、Ｚ方向
の加速度の大きさに応じ、可動電極７と固定電極８間の
間隔が変化して可動電極７と固定電極８間の静電容量が
増・減変化する。この静電容量の変化量に基づいて加速
度の大きさおよびその方向等が検出される。
するＺ方向の加速度がかかると、加速度の向きと大きさ
に応じた慣性力が生じる。前記の如く、おもり５の重心
Ｇの位置が梁４の長さ方向の中心軸よりもΔｙだけ上側
に離れた位置となっていることから、前記慣性力を受け
たおもり５によって捩りモーメントが梁４に作用し、梁
４が捩れ変形しておもり５が図１の（ｂ）の鎖線で示す
ように梁４の中心軸を基軸にして傾く。具体的には、同
図の（ｂ）に示す右向きＺ方向の加速度がかかると、梁
４に左回りの捩りモーメントが作用して梁４が捩れ変形
しおもり５が梁４の中心軸を基軸にして左側（固定電極
８側）に傾き、反対に、左向きＺ方向の加速度がかかる
と、梁４に右回りの捩りモーメントが作用して梁４が捩
れ変形しおもり５は右側に傾く。このことから、Ｚ方向
の加速度の大きさに応じ、可動電極７と固定電極８間の
間隔が変化して可動電極７と固定電極８間の静電容量が
増・減変化する。この静電容量の変化量に基づいて加速
度の大きさおよびその方向等が検出される。
【００１８】本実施の形態例によれば、おもり５の重心
Ｇの位置が梁４の長さ方向の中心軸よりも垂直方向（上
側）に離れた位置となるようにおもり５を形成したの
で、梁４の長さ方向に直交する水平方向（Ｚ方向）の加
速度がかかったときに、加速度の向きと大きさに応じた
捩りモーメントにより、梁４が捩れ変形しておもり５が
傾き変位する。このため、可動電極７と固定電極８間の
間隔が変化して可動電極７と固定電極８間の静電容量が
変化し、その静電容量の変化量に基づいて、Ｚ方向の加
速度の大きさを検出することが可能となった。
Ｇの位置が梁４の長さ方向の中心軸よりも垂直方向（上
側）に離れた位置となるようにおもり５を形成したの
で、梁４の長さ方向に直交する水平方向（Ｚ方向）の加
速度がかかったときに、加速度の向きと大きさに応じた
捩りモーメントにより、梁４が捩れ変形しておもり５が
傾き変位する。このため、可動電極７と固定電極８間の
間隔が変化して可動電極７と固定電極８間の静電容量が
変化し、その静電容量の変化量に基づいて、Ｚ方向の加
速度の大きさを検出することが可能となった。
【００１９】以下に第２の実施の形態例を図２に基づい
て説明する。なお、本実施の形態例の説明において、前
記第１の実施の形態例と同一名称部分には同一符号を付
し、その重複説明は省略する。
て説明する。なお、本実施の形態例の説明において、前
記第１の実施の形態例と同一名称部分には同一符号を付
し、その重複説明は省略する。
【００２０】本実施の形態例が前記第１の実施の形態例
と異なる特徴的なことは、図２の（ａ）に示すように、
梁４の伸張先端側から見ておもり５の右側面をも起立し
た可動電極７（７ｂ）の電極面とし、同図の（ａ）およ
び（ｂ）に示すように、可動電極７ｂに間隙を介し対向
する固定電極８ｂを設けたことであり、加速度の大きさ
をより精度良く検出可能とする構成にしたことである。
前記固定電極８ｂは、基板３上にＳｉＯ2 層12、多結晶
Ｓｉ層13を積層形成した上側にＦｅ−Ｎｉ合金等の導体
金属層14（14ｂ）を積層することにより形成され、導体
金属層14ｂの可動電極７ｂ対向面が固定電極８ｂの面と
なっている。上記以外の構成は前記第１の実施の形態例
とほぼ同様である。
と異なる特徴的なことは、図２の（ａ）に示すように、
梁４の伸張先端側から見ておもり５の右側面をも起立し
た可動電極７（７ｂ）の電極面とし、同図の（ａ）およ
び（ｂ）に示すように、可動電極７ｂに間隙を介し対向
する固定電極８ｂを設けたことであり、加速度の大きさ
をより精度良く検出可能とする構成にしたことである。
前記固定電極８ｂは、基板３上にＳｉＯ2 層12、多結晶
Ｓｉ層13を積層形成した上側にＦｅ−Ｎｉ合金等の導体
金属層14（14ｂ）を積層することにより形成され、導体
金属層14ｂの可動電極７ｂ対向面が固定電極８ｂの面と
なっている。上記以外の構成は前記第１の実施の形態例
とほぼ同様である。
【００２１】本実施の形態例では、可動電極７ａと固定
電極８ａ間の静電容量Ｃ1 と、可動電極７ｂと固定電極
８ｂ間の静電容量Ｃ2 とが、加速度が加えられていない
ときには、ほぼ等しく、Ｃ1 ＝Ｃ2 ＝Ｃ0 となり、ま
た、Ｚ方向の加速度が加えられたときには、次のよう
に、ほぼ同程度ずつ変化するように形成されている。
電極８ａ間の静電容量Ｃ1 と、可動電極７ｂと固定電極
８ｂ間の静電容量Ｃ2 とが、加速度が加えられていない
ときには、ほぼ等しく、Ｃ1 ＝Ｃ2 ＝Ｃ0 となり、ま
た、Ｚ方向の加速度が加えられたときには、次のよう
に、ほぼ同程度ずつ変化するように形成されている。
【００２２】図２に示す構成の加速度検出素子１では、
梁４の長さ方向に直交する水平方向（Ｚ方向）の加速度
が加わることにより、前記第１の実施の形態例同様に、
加速度の向きと大きさに応じ、梁４が捩りモーメントに
より捩れ変形しておもり５が梁４の長さ方向の中心軸を
基軸にして傾く。おもり５が固定電極８ａ側に傾き変位
したときには、可動電極７ａと固定電極８ａとの間の間
隔は狭くなり、反対に、可動電極７ｂと固定電極８ｂと
の間の間隔は広くなる。このため、可動電極７ａと固定
電極８ａ間の静電容量Ｃ1 は、加速度の大きさに応じ、
前記Ｃ0 に対して、例えば、ΔＣ増加し、反対に、可動
電極７ｂと固定電極８ｂ間の静電容量Ｃ2 は、例えば、
前記Ｃ0 に対して前記ΔＣとほぼ等しいΔＣ′だけ減少
する。
梁４の長さ方向に直交する水平方向（Ｚ方向）の加速度
が加わることにより、前記第１の実施の形態例同様に、
加速度の向きと大きさに応じ、梁４が捩りモーメントに
より捩れ変形しておもり５が梁４の長さ方向の中心軸を
基軸にして傾く。おもり５が固定電極８ａ側に傾き変位
したときには、可動電極７ａと固定電極８ａとの間の間
隔は狭くなり、反対に、可動電極７ｂと固定電極８ｂと
の間の間隔は広くなる。このため、可動電極７ａと固定
電極８ａ間の静電容量Ｃ1 は、加速度の大きさに応じ、
前記Ｃ0 に対して、例えば、ΔＣ増加し、反対に、可動
電極７ｂと固定電極８ｂ間の静電容量Ｃ2 は、例えば、
前記Ｃ0 に対して前記ΔＣとほぼ等しいΔＣ′だけ減少
する。
【００２３】上記静電容量Ｃ1 ，Ｃ2 を検出し、Ｃ1 ＝
Ｃ0 ＋ΔＣからＣ2 ＝Ｃ0 −ΔＣ′を差し引く（あるい
はＣ2 からＣ1 を差し引く）ことにより、
Ｃ0 ＋ΔＣからＣ2 ＝Ｃ0 −ΔＣ′を差し引く（あるい
はＣ2 からＣ1 を差し引く）ことにより、
【００２４】Ｃ1 −Ｃ2 ＝（Ｃ0 ＋ΔＣ）−（Ｃ0 −Δ
Ｃ′）＝ΔＣ＋ΔＣ′
Ｃ′）＝ΔＣ＋ΔＣ′
【００２５】となり、静電容量の変化量が簡単に得ら
れ、この静電容量の変化量に基づいて加速度の大きさお
よび向きが検出される。
れ、この静電容量の変化量に基づいて加速度の大きさお
よび向きが検出される。
【００２６】上記算出された静電容量ΔＣ＋ΔＣ′は、
ΔＣ′がΔＣとほぼ等しいので、ΔＣ＋ΔＣ′≒２ΔＣ
と整理することができる。つまり、可動電極と固定電極
が１対しか設けられない場合よりも、ほぼ２倍の静電容
量の変化量を得ることができることから、より精度良く
加速度の大きさ等を検出することが可能である。
ΔＣ′がΔＣとほぼ等しいので、ΔＣ＋ΔＣ′≒２ΔＣ
と整理することができる。つまり、可動電極と固定電極
が１対しか設けられない場合よりも、ほぼ２倍の静電容
量の変化量を得ることができることから、より精度良く
加速度の大きさ等を検出することが可能である。
【００２７】また、おもり５が固定電極８ｂ側に傾き変
位したときには、前記とは反対に、可動電極７ａと固定
電極８ａ間の間隔は広くなって可動電極７ａと固定電極
８ａ間の静電容量Ｃ1 はＣ0 に対して減少し、逆に、可
動電極７ｂと固定電極８ｂ間の間隔は狭くなり、可動電
極７ｂと固定電極８ｂ間の静電容量Ｃ2 はＣ0 に対して
増加する。そして、上記同様に検出した静電容量Ｃ1 と
Ｃ2 の差分に基づいて加速度の大きさ等が精度良く検出
される。
位したときには、前記とは反対に、可動電極７ａと固定
電極８ａ間の間隔は広くなって可動電極７ａと固定電極
８ａ間の静電容量Ｃ1 はＣ0 に対して減少し、逆に、可
動電極７ｂと固定電極８ｂ間の間隔は狭くなり、可動電
極７ｂと固定電極８ｂ間の静電容量Ｃ2 はＣ0 に対して
増加する。そして、上記同様に検出した静電容量Ｃ1 と
Ｃ2 の差分に基づいて加速度の大きさ等が精度良く検出
される。
【００２８】本実施の形態例によれば、前記第１の実施
の形態例同様にＺ方向の加速度を検知できる上に、梁４
の伸張先端側から見ておもり５の右側面をも可動電極７
ｂの面とし、可動電極７ｂに間隙を介し対向する固定電
極８ｂが設けられているので、Ｚ方向の加速度によって
増・減した可動電極７ａと固定電極８ａ間の静電容量Ｃ
1 と、可動電極７ｂと固定電極８ｂ間の静電容量Ｃ2 と
の２個の静電容量が得られ、より大きな静電容量の変化
量を得ることができる。したがって、この静電容量の変
化量に基づいて、より精度良くＺ方向の加速度の大きさ
を検出することが可能となる。
の形態例同様にＺ方向の加速度を検知できる上に、梁４
の伸張先端側から見ておもり５の右側面をも可動電極７
ｂの面とし、可動電極７ｂに間隙を介し対向する固定電
極８ｂが設けられているので、Ｚ方向の加速度によって
増・減した可動電極７ａと固定電極８ａ間の静電容量Ｃ
1 と、可動電極７ｂと固定電極８ｂ間の静電容量Ｃ2 と
の２個の静電容量が得られ、より大きな静電容量の変化
量を得ることができる。したがって、この静電容量の変
化量に基づいて、より精度良くＺ方向の加速度の大きさ
を検出することが可能となる。
【００２９】ところで、基板３の基板面に垂直な方向
（Ｙ方向）や梁４の長さ方向（Ｘ方向）の加速度が加わ
ったとき、慣性モーメントにより梁４が僅かにＹ方向に
撓みおもり５がＹ方向に変位してしまい、可動電極７
ａ，７ｂと固定電極８ａ，８ｂとの電極対向面積が減少
し、静電容量Ｃ1 とＣ2 がほぼ同程度ずつ減少すること
がある。しかし、本実施の形態例のように、静電容量Ｃ
1 とＣ2 の差を求めることにより、例えば、Ｙ方向やＸ
方向の加速度によりＣ1 ，Ｃ2 がΔＣずつ減少したと
き、
（Ｙ方向）や梁４の長さ方向（Ｘ方向）の加速度が加わ
ったとき、慣性モーメントにより梁４が僅かにＹ方向に
撓みおもり５がＹ方向に変位してしまい、可動電極７
ａ，７ｂと固定電極８ａ，８ｂとの電極対向面積が減少
し、静電容量Ｃ1 とＣ2 がほぼ同程度ずつ減少すること
がある。しかし、本実施の形態例のように、静電容量Ｃ
1 とＣ2 の差を求めることにより、例えば、Ｙ方向やＸ
方向の加速度によりＣ1 ，Ｃ2 がΔＣずつ減少したと
き、
【００３０】 Ｃ1 −Ｃ2 ＝（Ｃ0 −ΔＣ）−（Ｃ0 −ΔＣ）＝０
【００３１】となるという如く、Ｙ方向とＸ方向の加速
度による静電容量の変化量は除去される。このため、Ｚ
方向の加速度だけを精度良く検出することができる。
度による静電容量の変化量は除去される。このため、Ｚ
方向の加速度だけを精度良く検出することができる。
【００３２】また、梁４の伸張先端側から見ておもり５
の左右両側面にそれぞれ間隙を介して対向する固定電極
８ａ，８ｂが設けられているので、非常に大きな加速度
が加わりおもり５が過大に傾き変位しようとしても、固
定電極８ａ，８ｂがおもり５のストッパーとなり、おも
り５の過大な変位を防止することができる。つまり、梁
４が過剰に捩れ変形するのが防止されて梁４の破損が回
避されることから、加速度検出素子１の耐衝撃性を高め
ることができる。
の左右両側面にそれぞれ間隙を介して対向する固定電極
８ａ，８ｂが設けられているので、非常に大きな加速度
が加わりおもり５が過大に傾き変位しようとしても、固
定電極８ａ，８ｂがおもり５のストッパーとなり、おも
り５の過大な変位を防止することができる。つまり、梁
４が過剰に捩れ変形するのが防止されて梁４の破損が回
避されることから、加速度検出素子１の耐衝撃性を高め
ることができる。
【００３３】以下に、第３の実施の形態例を図３に基づ
き説明する。なお、本実施の形態例の説明において、前
記第２の実施の形態例と同一名称部分には同一符号を付
し、その重複説明は省略する。
き説明する。なお、本実施の形態例の説明において、前
記第２の実施の形態例と同一名称部分には同一符号を付
し、その重複説明は省略する。
【００３４】本実施の形態例が前記第２の実施の形態例
と異なる特徴的なことは、図３の（ａ）および（ｂ）に
示すように、おもり５の重心Ｇの位置が梁４の長さ方向
の中心軸よりも垂直方向（Ｙ方向）にΔｙ離れた位置で
あって、かつ、梁４の長さ方向と直交する水平方向（Ｚ
方向）にΔｚ離れた位置に設定されていることであり、
Ｚ方向とＹ方向の２方向の加速度を検知できる構成にし
たことである。上記以外の構成は前記第２の実施の形態
例とほぼ同様である。
と異なる特徴的なことは、図３の（ａ）および（ｂ）に
示すように、おもり５の重心Ｇの位置が梁４の長さ方向
の中心軸よりも垂直方向（Ｙ方向）にΔｙ離れた位置で
あって、かつ、梁４の長さ方向と直交する水平方向（Ｚ
方向）にΔｚ離れた位置に設定されていることであり、
Ｚ方向とＹ方向の２方向の加速度を検知できる構成にし
たことである。上記以外の構成は前記第２の実施の形態
例とほぼ同様である。
【００３５】本実施の形態例では、可動電極７ａと固定
電極８ａ間の静電容量Ｃ1 と、可動電極７ｂと固定電極
８ｂ間の静電容量Ｃ2 とが、加速度が加えられていない
ときには、ほぼ等しく、Ｃ1 ＝Ｃ2 ＝Ｃ0 となり、ま
た、Ｚ方向あるいはＹ方向の加速度が加えられたときに
は、次のように、ほぼ同程度ずつ変化するように形成さ
れている。
電極８ａ間の静電容量Ｃ1 と、可動電極７ｂと固定電極
８ｂ間の静電容量Ｃ2 とが、加速度が加えられていない
ときには、ほぼ等しく、Ｃ1 ＝Ｃ2 ＝Ｃ0 となり、ま
た、Ｚ方向あるいはＹ方向の加速度が加えられたときに
は、次のように、ほぼ同程度ずつ変化するように形成さ
れている。
【００３６】基板３の面に垂直なＹ方向の加速度がかか
ると、加速度の向きと大きさに応じたＹ方向の慣性力が
生じる。前記の如く、おもり５の重心Ｇの位置が梁４の
長さ方向の中心軸よりもＺ方向にΔｚ離れた位置である
ので、前記慣性力を受けたおもり５により梁４に捩りモ
ーメントが作用し、梁４が捩れ変形しおもり５が梁４の
長さ方向の中心軸を基軸にして傾き変位する。具体的に
は、図３の（ａ）に示す上向きＹ方向の加速度がかかる
と、梁４に左回りの捩りモーメントが作用して梁４が捩
れ変形し、おもり５は梁４の中心軸を基軸にして左側に
傾き変位し、反対に、下向きＹ方向の加速度がかかる
と、梁４に右回りの捩りモーメントが作用して梁４が捩
れ変形し、おもり５は右側に傾き変位する。
ると、加速度の向きと大きさに応じたＹ方向の慣性力が
生じる。前記の如く、おもり５の重心Ｇの位置が梁４の
長さ方向の中心軸よりもＺ方向にΔｚ離れた位置である
ので、前記慣性力を受けたおもり５により梁４に捩りモ
ーメントが作用し、梁４が捩れ変形しおもり５が梁４の
長さ方向の中心軸を基軸にして傾き変位する。具体的に
は、図３の（ａ）に示す上向きＹ方向の加速度がかかる
と、梁４に左回りの捩りモーメントが作用して梁４が捩
れ変形し、おもり５は梁４の中心軸を基軸にして左側に
傾き変位し、反対に、下向きＹ方向の加速度がかかる
と、梁４に右回りの捩りモーメントが作用して梁４が捩
れ変形し、おもり５は右側に傾き変位する。
【００３７】また、梁４の長さ方向に直交するＺ方向の
加速度がかかると、前記第１、第２の実施の形態例で述
べたように、おもり５の重心Ｇの位置が梁４の長さ方向
の中心軸よりも垂直方向にΔｙ離れた位置にあるので、
梁４が捩りモーメントによって捩れ変形しておもり５が
梁４の長さ方向の中心軸を基軸にして傾き変位する。
加速度がかかると、前記第１、第２の実施の形態例で述
べたように、おもり５の重心Ｇの位置が梁４の長さ方向
の中心軸よりも垂直方向にΔｙ離れた位置にあるので、
梁４が捩りモーメントによって捩れ変形しておもり５が
梁４の長さ方向の中心軸を基軸にして傾き変位する。
【００３８】上記のように、Ｚ方向とＹ方向の２方向の
加速度により、おもり５が梁４の長さ方向の中心軸を基
軸にして傾き変位し、前記第２の実施の形態例同様に、
対向する可動電極７ａ，７ｂと固定電極８ａ，８ｂ間の
間隔が変化して、可動電極７ａと固定電極８ａ間の静電
容量Ｃ1 が、Ｃ0 に対して、例えば、ΔＣ増加したとき
には、可動電極７ｂと固定電極８ｂ間の静電容量Ｃ2 が
前記Ｃ0 に対してΔＣとほぼ等しいΔＣ′減少し、反対
に、Ｃ1 がＣ0 に対してΔＣ減少したときにはＣ2 はＣ
0 に対してΔＣ′増加するという如く、加速度の大きさ
に応じて可動電極７ａ，７ｂと固定電極８ａ，８ｂ間の
静電容量が増・減変化する。上記静電容量Ｃ1 ，Ｃ2 を
検出し、前記第２の実施の形態例同様に、Ｃ1 とＣ2 の
差を求めることにより、静電容量の変化量が簡単に得ら
れ、この変化量に基づいてＺ方向とＹ方向の加速度の大
きさ等が検出される。
加速度により、おもり５が梁４の長さ方向の中心軸を基
軸にして傾き変位し、前記第２の実施の形態例同様に、
対向する可動電極７ａ，７ｂと固定電極８ａ，８ｂ間の
間隔が変化して、可動電極７ａと固定電極８ａ間の静電
容量Ｃ1 が、Ｃ0 に対して、例えば、ΔＣ増加したとき
には、可動電極７ｂと固定電極８ｂ間の静電容量Ｃ2 が
前記Ｃ0 に対してΔＣとほぼ等しいΔＣ′減少し、反対
に、Ｃ1 がＣ0 に対してΔＣ減少したときにはＣ2 はＣ
0 に対してΔＣ′増加するという如く、加速度の大きさ
に応じて可動電極７ａ，７ｂと固定電極８ａ，８ｂ間の
静電容量が増・減変化する。上記静電容量Ｃ1 ，Ｃ2 を
検出し、前記第２の実施の形態例同様に、Ｃ1 とＣ2 の
差を求めることにより、静電容量の変化量が簡単に得ら
れ、この変化量に基づいてＺ方向とＹ方向の加速度の大
きさ等が検出される。
【００３９】本実施の形態例によれば、前記第２の実施
の形態例同様の優れた効果に加えて、おもり５の重心Ｇ
の位置が梁４の長さ方向の中心軸よりもＹ方向にΔｙ離
れた位置であって、かつ、Ｚ方向にΔｚ離れた位置に設
定されているので、Ｚ方向の加速度だけでなくＹ方向の
加速度も検知できるという優れた効果を奏することがで
きる。
の形態例同様の優れた効果に加えて、おもり５の重心Ｇ
の位置が梁４の長さ方向の中心軸よりもＹ方向にΔｙ離
れた位置であって、かつ、Ｚ方向にΔｚ離れた位置に設
定されているので、Ｚ方向の加速度だけでなくＹ方向の
加速度も検知できるという優れた効果を奏することがで
きる。
【００４０】以下に第４の実施の形態例を図４に基づい
て説明する。なお、本実施の形態例において、前記第３
の実施の形態例と同一名称部分には同一符号を付し、そ
の重複説明は省略する。
て説明する。なお、本実施の形態例において、前記第３
の実施の形態例と同一名称部分には同一符号を付し、そ
の重複説明は省略する。
【００４１】本実施の形態例において特徴的なことは、
前記第３の実施の形態例に示した加速度検出素子１を２
個設け、図４の（ａ）に示すように、それら加速度検出
素子１Ａ，１Ｂは、梁４の伸張先端側を向かい合わせに
して互いに180 °の平面角度をもって共通の基板３上に
形成され、加速度検出素子１Ａの梁４Ａの中心軸に対す
るおもり５Ａの重心Ｇ位置のＺ方向の偏位方向（図４の
（ａ）の例では下向き）と、加速度検出素子１Ｂの梁４
Ｂの中心軸に対するおもり５Ｂの重心Ｇ位置のＺ方向の
偏位方向（図４の（ａ）の例では上向き）とが互いに逆
方向となるように形成されていることである。上記以外
の構成は前記第３の実施の形態例とほぼ同様である。
前記第３の実施の形態例に示した加速度検出素子１を２
個設け、図４の（ａ）に示すように、それら加速度検出
素子１Ａ，１Ｂは、梁４の伸張先端側を向かい合わせに
して互いに180 °の平面角度をもって共通の基板３上に
形成され、加速度検出素子１Ａの梁４Ａの中心軸に対す
るおもり５Ａの重心Ｇ位置のＺ方向の偏位方向（図４の
（ａ）の例では下向き）と、加速度検出素子１Ｂの梁４
Ｂの中心軸に対するおもり５Ｂの重心Ｇ位置のＺ方向の
偏位方向（図４の（ａ）の例では上向き）とが互いに逆
方向となるように形成されていることである。上記以外
の構成は前記第３の実施の形態例とほぼ同様である。
【００４２】本実施の形態例では、図４の（ａ）に示す
ように、対向する可動電極７と固定電極８の対が４対形
成され、それら可動電極７と固定電極８間に生じる静電
容量Ｃ11，Ｃ12，Ｃ21，Ｃ22は、加速度が加えられてい
ないときには、ほぼ等しく、Ｃ11＝Ｃ12＝Ｃ21＝Ｃ22＝
Ｃ0 となり、Ｚ方向あるいはＹ方向の加速度が加えられ
たときには、表１に示すように、ほぼ同程度ずつ変化す
るように形成されている。
ように、対向する可動電極７と固定電極８の対が４対形
成され、それら可動電極７と固定電極８間に生じる静電
容量Ｃ11，Ｃ12，Ｃ21，Ｃ22は、加速度が加えられてい
ないときには、ほぼ等しく、Ｃ11＝Ｃ12＝Ｃ21＝Ｃ22＝
Ｃ0 となり、Ｚ方向あるいはＹ方向の加速度が加えられ
たときには、表１に示すように、ほぼ同程度ずつ変化す
るように形成されている。
【００４３】
【表１】
【００４４】例えば、図４の（ｂ）に示すように、梁４
Ａの伸張先端側からおもり５Ａを見て左向きＺ方向の加
速度が加えられると、加速度の大きさに応じた右向きＺ
方向の慣性力が生じて梁４Ａに右回りの捩りモーメント
が作用し、おもり５Ａが梁４Ａの中心軸を基軸に右側に
傾き、また、梁４Ｂには伸張先端側から見て左回りの捩
りモーメントが作用し、おもり５Ｂが梁４Ｂの中心軸を
基軸に左側に傾き変位する。このため、表１に示すよう
に、静電容量Ｃ11は、例えば、Ｃ0 に対してΔＣ減少
し、Ｃ12は、Ｃ0 に対しΔＣとほぼ同程度のΔＣ′増加
し、Ｃ21は、Ｃ0に対しΔＣ′増加し、Ｃ22はＣ0 に対
しΔＣ減少する。また、図４の（ｂ）に示す上向きＹ方
向の加速度が加えられると、梁４Ａの伸張先端側からお
もり５Ａを見て梁４Ａに左回りの捩りモーメントが作用
し、おもり５Ａは同図の（ｂ）の点線で示すように左側
に傾き、また、梁４Ｂには伸張先端側から見て左回りの
捩りモーメントが作用し、おもり５Ｂは左側に傾き変位
し、表１に示すように、静電容量Ｃ11は、例えば、Ｃ0
に対してΔＣ増加し、Ｃ12はＣ0 に対してΔＣ′減少
し、Ｃ21はＣ0 に対してΔＣ増加し、Ｃ22はＣ0 に対し
てΔＣ′減少する。
Ａの伸張先端側からおもり５Ａを見て左向きＺ方向の加
速度が加えられると、加速度の大きさに応じた右向きＺ
方向の慣性力が生じて梁４Ａに右回りの捩りモーメント
が作用し、おもり５Ａが梁４Ａの中心軸を基軸に右側に
傾き、また、梁４Ｂには伸張先端側から見て左回りの捩
りモーメントが作用し、おもり５Ｂが梁４Ｂの中心軸を
基軸に左側に傾き変位する。このため、表１に示すよう
に、静電容量Ｃ11は、例えば、Ｃ0 に対してΔＣ減少
し、Ｃ12は、Ｃ0 に対しΔＣとほぼ同程度のΔＣ′増加
し、Ｃ21は、Ｃ0に対しΔＣ′増加し、Ｃ22はＣ0 に対
しΔＣ減少する。また、図４の（ｂ）に示す上向きＹ方
向の加速度が加えられると、梁４Ａの伸張先端側からお
もり５Ａを見て梁４Ａに左回りの捩りモーメントが作用
し、おもり５Ａは同図の（ｂ）の点線で示すように左側
に傾き、また、梁４Ｂには伸張先端側から見て左回りの
捩りモーメントが作用し、おもり５Ｂは左側に傾き変位
し、表１に示すように、静電容量Ｃ11は、例えば、Ｃ0
に対してΔＣ増加し、Ｃ12はＣ0 に対してΔＣ′減少
し、Ｃ21はＣ0 に対してΔＣ増加し、Ｃ22はＣ0 に対し
てΔＣ′減少する。
【００４５】前記第２および第３の実施の形態例同様
に、静電容量Ｃ11，Ｃ12，Ｃ21，Ｃ22を検出し、Ｃ11か
らＣ12を差し引き（あるいはＣ12からＣ11を差し引
き）、また、Ｃ21からＣ22を差し引く（あるいはＣ22か
らＣ21を差し引く）ことにより、表１に示すように、簡
単に静電容量の変化量を求めることができ、これらの変
化量に基づいて加速度の大きさ等が検出される。また、
上記Ｃ11とＣ12の差分と、Ｃ21とＣ22の差分との和を求
めると、表１に示すように、Ｙ方向の加速度による静電
容量の変化量だけを検出することができることから、Ｙ
方向の加速度の大きさだけを検出でき、また、Ｃ11とＣ
12の差分からＣ21とＣ22の差分を差し引いた差（あるい
はＣ21とＣ22の差分からＣ11とＣ12の差分を差し引いた
差）を求めると、Ｚ方向の加速度の大きさだけを検出で
きる。
に、静電容量Ｃ11，Ｃ12，Ｃ21，Ｃ22を検出し、Ｃ11か
らＣ12を差し引き（あるいはＣ12からＣ11を差し引
き）、また、Ｃ21からＣ22を差し引く（あるいはＣ22か
らＣ21を差し引く）ことにより、表１に示すように、簡
単に静電容量の変化量を求めることができ、これらの変
化量に基づいて加速度の大きさ等が検出される。また、
上記Ｃ11とＣ12の差分と、Ｃ21とＣ22の差分との和を求
めると、表１に示すように、Ｙ方向の加速度による静電
容量の変化量だけを検出することができることから、Ｙ
方向の加速度の大きさだけを検出でき、また、Ｃ11とＣ
12の差分からＣ21とＣ22の差分を差し引いた差（あるい
はＣ21とＣ22の差分からＣ11とＣ12の差分を差し引いた
差）を求めると、Ｚ方向の加速度の大きさだけを検出で
きる。
【００４６】本実施の形態例によれば、前記第３の実施
の形態例同様の優れた効果を得ることができる。また、
前記第３の実施の形態例に示した加速度検出素子１を２
個設けたので、可動電極７と固定電極８の対が４対設け
られ、より一層大きな静電容量の変化量が得られること
になり、さらに精度良く加速度の大きさ等を検出するこ
とができる。
の形態例同様の優れた効果を得ることができる。また、
前記第３の実施の形態例に示した加速度検出素子１を２
個設けたので、可動電極７と固定電極８の対が４対設け
られ、より一層大きな静電容量の変化量が得られること
になり、さらに精度良く加速度の大きさ等を検出するこ
とができる。
【００４７】さらに、加速度検出素子１Ａ，１Ｂが互い
に180 °の平面角度をもち、梁４Ａの中心軸に対するお
もり５Ａの重心位置のＺ方向の偏位方向と、梁４Ｂの中
心軸に対するおもり５Ｂの重心位置のＺ方向の偏位方向
とが互いに逆方向となるように設けたので、Ｚ方向の加
速度が加えられたときには、梁４の伸張先端側から見
て、梁４Ａに作用する捩りモーメントの向きと、梁４Ｂ
に作用する捩りモーメントの向きとが互いに逆向きとな
り、また、Ｙ方向の加速度が加えられたときには、梁４
Ａに作用する捩りモーメントの向きと、梁４Ｂに作用す
る捩りモーメントの向きとが同じ向きになるという如
く、梁４Ａ，４Ｂに捩りモーメントが作用する。このこ
とから、静電容量Ｃ11とＣ12の差分と、Ｃ21とＣ22の差
分との差を求めることにより、梁４の長さ方向（Ｘ方
向）の加速度の大きさだけを検出でき、また、Ｃ11とＣ
12の差分と、Ｃ21とＣ22の差分との和を求めることによ
り、基板３に垂直な方向（Ｙ方向）の加速度の大きさだ
けを検出できる。つまり、一方向の加速度の大きさとそ
の方向を正確に検出することが可能である。
に180 °の平面角度をもち、梁４Ａの中心軸に対するお
もり５Ａの重心位置のＺ方向の偏位方向と、梁４Ｂの中
心軸に対するおもり５Ｂの重心位置のＺ方向の偏位方向
とが互いに逆方向となるように設けたので、Ｚ方向の加
速度が加えられたときには、梁４の伸張先端側から見
て、梁４Ａに作用する捩りモーメントの向きと、梁４Ｂ
に作用する捩りモーメントの向きとが互いに逆向きとな
り、また、Ｙ方向の加速度が加えられたときには、梁４
Ａに作用する捩りモーメントの向きと、梁４Ｂに作用す
る捩りモーメントの向きとが同じ向きになるという如
く、梁４Ａ，４Ｂに捩りモーメントが作用する。このこ
とから、静電容量Ｃ11とＣ12の差分と、Ｃ21とＣ22の差
分との差を求めることにより、梁４の長さ方向（Ｘ方
向）の加速度の大きさだけを検出でき、また、Ｃ11とＣ
12の差分と、Ｃ21とＣ22の差分との和を求めることによ
り、基板３に垂直な方向（Ｙ方向）の加速度の大きさだ
けを検出できる。つまり、一方向の加速度の大きさとそ
の方向を正確に検出することが可能である。
【００４８】なお、本発明は上記各実施の形態例に限定
されるものではなく、様々な実施の態様を採り得る。例
えば、上記各実施の形態例では、おもり５を片持ち梁で
支持する例を示したが、図５や図６に示すように、おも
り５を両持ち梁で支持してもよい。図５に示す形態で
は、前記第２の実施の形態例同様に、基板３の面に沿っ
て梁４の長さ方向に直交するＺ方向の加速度を検出で
き、また、図６に示す形態では、前記第３の実施の形態
例同様に、Ｚ方向と、基板面に垂直なＹ方向との２方向
の加速度を検出できる。
されるものではなく、様々な実施の態様を採り得る。例
えば、上記各実施の形態例では、おもり５を片持ち梁で
支持する例を示したが、図５や図６に示すように、おも
り５を両持ち梁で支持してもよい。図５に示す形態で
は、前記第２の実施の形態例同様に、基板３の面に沿っ
て梁４の長さ方向に直交するＺ方向の加速度を検出で
き、また、図６に示す形態では、前記第３の実施の形態
例同様に、Ｚ方向と、基板面に垂直なＹ方向との２方向
の加速度を検出できる。
【００４９】また、上記第３、第４の実施の形態例で
は、梁４の伸張先端側から見ておもり５の左右両側面を
可動電極７の面とし、各可動電極７に間隙を介して対向
する固定電極８が設けられていたが、前記第１の実施の
形態例同様に、おもり５の左右の一方の側面を可動電極
７の面とし、この可動電極７に間隙を介し対向する固定
電極８を設けたものでもよく、当然、この場合にも、前
記第３、第４の実施の形態例同様にＺ方向とＹ方向の２
方向の加速度を検知できる。
は、梁４の伸張先端側から見ておもり５の左右両側面を
可動電極７の面とし、各可動電極７に間隙を介して対向
する固定電極８が設けられていたが、前記第１の実施の
形態例同様に、おもり５の左右の一方の側面を可動電極
７の面とし、この可動電極７に間隙を介し対向する固定
電極８を設けたものでもよく、当然、この場合にも、前
記第３、第４の実施の形態例同様にＺ方向とＹ方向の２
方向の加速度を検知できる。
【００５０】さらに、上記第４の実施の形態例では、加
速度検出素子１Ａ，１Ｂを共通の基板３上に設けたが、
異なる基板上に設けてもよい。また、第４の実施の形態
例では、加速度検出素子１Ａ，１Ｂを図４の（ａ）に示
すＸ方向に並べて配設したが、例えば、梁４Ａと４Ｂが
Ｙ方向に並設されるように加速度検出素子１Ａ，１Ｂを
配設する等、他の配設形態を採り得る。ただし、加速度
検出素子１Ａ，１Ｂは互いに180 °の平面角度をもって
対をなし、互いに対となる加速度検出素子のおもり重心
位置の梁中心軸に対する水平直交方向の偏位方向が互い
に逆方向となっていなければならない。
速度検出素子１Ａ，１Ｂを共通の基板３上に設けたが、
異なる基板上に設けてもよい。また、第４の実施の形態
例では、加速度検出素子１Ａ，１Ｂを図４の（ａ）に示
すＸ方向に並べて配設したが、例えば、梁４Ａと４Ｂが
Ｙ方向に並設されるように加速度検出素子１Ａ，１Ｂを
配設する等、他の配設形態を採り得る。ただし、加速度
検出素子１Ａ，１Ｂは互いに180 °の平面角度をもって
対をなし、互いに対となる加速度検出素子のおもり重心
位置の梁中心軸に対する水平直交方向の偏位方向が互い
に逆方向となっていなければならない。
【００５１】さらに、第４の実施の形態例同様の加速度
検出素子１Ａ，１Ｂの対を複数設けてもよく、それらを
180 °でない平面角度をもって配置することにより、Ｚ
方向とＹ方向の２方向だけでなく、それ以外の方向の加
速度も検知することが可能となる。
検出素子１Ａ，１Ｂの対を複数設けてもよく、それらを
180 °でない平面角度をもって配置することにより、Ｚ
方向とＹ方向の２方向だけでなく、それ以外の方向の加
速度も検知することが可能となる。
【００５２】さらに、上記第２の実施の形態例では、可
動電極７と固定電極８間の静電容量Ｃ1 とＣ2 の差を求
めるときには、Ｃ1 ，Ｃ2 を検出し信号処理によってＣ
1 とＣ2 の差を求めるが、加速度検出素子を次のような
検出回路に組み込んでＣ1 とＣ2 の差を求めることがで
きる。例えば、Ｃ1 とＣ2 の差分を得る場合には、図２
に示す可動電極７（７ａ，７ｂ）と固定電極８（８ａ，
８ｂ）の２対を、図７の（ａ）に示すように、直列に接
続し、その直列接続点Ｐの電圧を検出することで、Ｃ1
とＣ2 の差分に対応する電圧を検出することができる。
また、Ｃ1 とＣ2 の和を得る場合には、可動電極７ａ，
７ｂと固定電極８ａ，８ｂの２対を、図７の（ｂ）に示
すように、並列に接続することで、Ｃ1 とＣ2 の和に対
応する電圧を検出することができる。上記同様に、第
３、第４の実施の形態例についても静電容量の和や差を
求めることができる。
動電極７と固定電極８間の静電容量Ｃ1 とＣ2 の差を求
めるときには、Ｃ1 ，Ｃ2 を検出し信号処理によってＣ
1 とＣ2 の差を求めるが、加速度検出素子を次のような
検出回路に組み込んでＣ1 とＣ2 の差を求めることがで
きる。例えば、Ｃ1 とＣ2 の差分を得る場合には、図２
に示す可動電極７（７ａ，７ｂ）と固定電極８（８ａ，
８ｂ）の２対を、図７の（ａ）に示すように、直列に接
続し、その直列接続点Ｐの電圧を検出することで、Ｃ1
とＣ2 の差分に対応する電圧を検出することができる。
また、Ｃ1 とＣ2 の和を得る場合には、可動電極７ａ，
７ｂと固定電極８ａ，８ｂの２対を、図７の（ｂ）に示
すように、並列に接続することで、Ｃ1 とＣ2 の和に対
応する電圧を検出することができる。上記同様に、第
３、第４の実施の形態例についても静電容量の和や差を
求めることができる。
【００５３】さらに、上記第２〜第４の実施の形態例で
は、可動電極７と固定電極８の対が複数設けられ、それ
ら可動電極７と固定電極８の対は、各静電容量が、加速
度が加えられていないときには全て等しく、Ｚ方向（あ
るいはＺ方向とＹ方向）の加速度が加えられたときには
加速度の大きさに応じてほぼ同程度ずつ変化するように
設けられていたが、それら可動電極７と固定電極８の対
は、加速度が加えられていないときに静電容量が等しく
なくてもよいし、Ｚ方向あるいはＹ方向の加速度が加え
られときに同程度ずつ静電容量が変化しなくてもよい。
は、可動電極７と固定電極８の対が複数設けられ、それ
ら可動電極７と固定電極８の対は、各静電容量が、加速
度が加えられていないときには全て等しく、Ｚ方向（あ
るいはＺ方向とＹ方向）の加速度が加えられたときには
加速度の大きさに応じてほぼ同程度ずつ変化するように
設けられていたが、それら可動電極７と固定電極８の対
は、加速度が加えられていないときに静電容量が等しく
なくてもよいし、Ｚ方向あるいはＹ方向の加速度が加え
られときに同程度ずつ静電容量が変化しなくてもよい。
【００５４】
【発明の効果】本発明によれば、おもりの重心位置が梁
の長さ方向の中心軸よりも垂直方向（Ｙ方向）に離れた
位置に設定されているので、梁の長さ方向に直交する水
平方向（Ｚ方向）の加速度が加えられたときに、加速度
の大きさに応じた捩りモーメントが作用して梁が捩れ変
形しおもりが梁の長さ方向の中心軸を基軸にして傾き変
位する。このおもりの変位により、可動電極が変位して
可動電極と固定電極との間の間隔が変化し、可動電極と
固定電極間の静電容量が変化し、この静電容量の変化量
に基づいて加速度の大きさおよび向き等が検出される。
の長さ方向の中心軸よりも垂直方向（Ｙ方向）に離れた
位置に設定されているので、梁の長さ方向に直交する水
平方向（Ｚ方向）の加速度が加えられたときに、加速度
の大きさに応じた捩りモーメントが作用して梁が捩れ変
形しおもりが梁の長さ方向の中心軸を基軸にして傾き変
位する。このおもりの変位により、可動電極が変位して
可動電極と固定電極との間の間隔が変化し、可動電極と
固定電極間の静電容量が変化し、この静電容量の変化量
に基づいて加速度の大きさおよび向き等が検出される。
【００５５】また、おもりの重心位置が梁の長さ方向の
中心軸よりも垂直方向に離れた位置であって、かつ、梁
の長さ方向と直交する水平方向に離れた位置に設定され
ているものにおいては、梁の長さ方向に直交する水平方
向の加速度を検知できるのはもちろんのこと、おもりの
重心位置が梁の長さ方向の中心軸よりも梁の長さ方向と
直交する水平方向に離れた位置に設定されているので、
基板面に垂直な方向の加速度が加えられたときにも、梁
に捩りモーメントが作用して梁が捩れ変形しおもりが傾
き変位する。したがって、可動電極と固定電極間の間隔
が変化して可動電極と固定電極間の静電容量が変化し、
この静電容量の変化量に基づいて加速度の大きさ等が検
出される。すなわち、この加速度検出素子は、梁の長さ
方向に直交する水平方向と、基板面に垂直な方向との加
速度を検知することが可能である。
中心軸よりも垂直方向に離れた位置であって、かつ、梁
の長さ方向と直交する水平方向に離れた位置に設定され
ているものにおいては、梁の長さ方向に直交する水平方
向の加速度を検知できるのはもちろんのこと、おもりの
重心位置が梁の長さ方向の中心軸よりも梁の長さ方向と
直交する水平方向に離れた位置に設定されているので、
基板面に垂直な方向の加速度が加えられたときにも、梁
に捩りモーメントが作用して梁が捩れ変形しおもりが傾
き変位する。したがって、可動電極と固定電極間の間隔
が変化して可動電極と固定電極間の静電容量が変化し、
この静電容量の変化量に基づいて加速度の大きさ等が検
出される。すなわち、この加速度検出素子は、梁の長さ
方向に直交する水平方向と、基板面に垂直な方向との加
速度を検知することが可能である。
【００５６】さらに、第３の発明の加速度検出素子が18
0 °の平面角度をもって対をなし、互いに対となる加速
度検出素子のおもり重心位置の梁長さ方向中心軸に対す
る水平直交方向の偏位方向が互いに逆方向となるように
形成される場合には、上記２方向の加速度をより精度良
く検知することができ、また、静電容量の解析を行うこ
とによって、基板面に垂直な方向又は梁の長さ方向に直
交する水平方向の一方向の加速度の大きさだけを検出す
ることができるという画期的な効果を奏することができ
る。
0 °の平面角度をもって対をなし、互いに対となる加速
度検出素子のおもり重心位置の梁長さ方向中心軸に対す
る水平直交方向の偏位方向が互いに逆方向となるように
形成される場合には、上記２方向の加速度をより精度良
く検知することができ、また、静電容量の解析を行うこ
とによって、基板面に垂直な方向又は梁の長さ方向に直
交する水平方向の一方向の加速度の大きさだけを検出す
ることができるという画期的な効果を奏することができ
る。
【図１】第１の実施の形態例を示す説明図である。
【図２】第２の実施の形態例を示す説明図である。
【図３】第３の実施の形態例を示す説明図である。
【図４】第４の実施の形態例を示す説明図である。
【図５】その他の実施の形態例を示す説明図である。
【図６】さらにその他の実施の形態例を示す説明図であ
る。
る。
【図７】静電容量Ｃ1 とＣ2 の和や差に対応する電圧を
検出するときのＣ1 を有するコンデンサとＣ2 を有する
コンデンサとの接続例を示す回路図である。
検出するときのＣ1 を有するコンデンサとＣ2 を有する
コンデンサとの接続例を示す回路図である。
【図８】従来例を示す説明図である。
１ 加速度検出素子 ３ 基板 ４ 梁 ５ おもり ７ 可動電極 ８ 固定電極
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に基板面と間隙を介して基板面に
沿って水平に伸張する片持ち又は両持ちの梁が形成さ
れ、この梁にはおもりが設けられ、梁の伸張先端側から
見て左右の一方側のおもりの側面は可動電極の面と成
し、この可動電極の面に間隙を介した対向位置に固定電
極が設けられ、前記おもりの重心位置は梁の長さ方向
（Ｘ方向）の中心軸よりも垂直方向（Ｙ方向）に離れた
位置に設定されており、梁の長さ方向に直交する水平方
向（Ｚ方向）の加速度による捩りモーメントをおもりか
ら受けて梁の捩れ変形により可動電極と固定電極間の間
隔を可変する構成とした加速度検出素子。 - 【請求項２】 梁の伸張先端側から見ておもりの左右の
両側の面を可動電極の面と成し、この各可動電極の面に
間隙を介した対向位置にそれぞれ固定電極が設けられて
いる請求項１記載の加速度検出素子。 - 【請求項３】 おもりの重心位置は梁の長さ方向（Ｘ方
向）の中心軸よりも垂直方向（Ｙ方向）に離れた位置で
あって、かつ、梁の長さ方向と直交する水平方向（Ｚ方
向）に離れた位置に設定されている請求項１又は請求項
２記載の加速度検出素子。 - 【請求項４】 請求項３記載の加速度検出素子が互いに
180 °の平面角度をもって対として基板上に形成されて
おり、互いに対となる加速度検出素子のおもり重心位置
の梁長さ方向中心軸に対する水平直交方向（Ｚ方向）の
偏位方向が互いに逆方向となっている複合タイプの加速
度検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7250223A JPH0972930A (ja) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | 加速度検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7250223A JPH0972930A (ja) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | 加速度検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0972930A true JPH0972930A (ja) | 1997-03-18 |
Family
ID=17204675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7250223A Pending JPH0972930A (ja) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | 加速度検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0972930A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1512020B1 (de) * | 2002-06-11 | 2015-03-18 | Conti Temic microelectronic GmbH | Mehrachsiger monolithischer beschleunigungssensor |
-
1995
- 1995-09-04 JP JP7250223A patent/JPH0972930A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1512020B1 (de) * | 2002-06-11 | 2015-03-18 | Conti Temic microelectronic GmbH | Mehrachsiger monolithischer beschleunigungssensor |
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