JPH1114658A - 静電容量式加速度センサ - Google Patents
静電容量式加速度センサInfo
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- JPH1114658A JPH1114658A JP9168589A JP16858997A JPH1114658A JP H1114658 A JPH1114658 A JP H1114658A JP 9168589 A JP9168589 A JP 9168589A JP 16858997 A JP16858997 A JP 16858997A JP H1114658 A JPH1114658 A JP H1114658A
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- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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- G01P2015/0822—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 for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/0825—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 for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—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 for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
Abstract
(57)【要約】
【課題】 静電容量式加速度センサにおいて、可動電極
が固定電極に対する平行をできるだけ維持しながら変位
できるようにすることにより、センサの出力特性を改善
して検出精度の安定性を高める。 【解決手段】 センサ本体部を構成するフレームＦｍ
と、該フレームＦｍ内に配置され加速度に応じて特定方
向へ変位可能に支持された可動電極３と、該可動電極３
に対し上記特定方向に対向するように配置された固定電
極２とを備え、上記両電極間の間隔の変動に伴う静電容
量の変化に基づいて上記特定方向に作用する加速度の大
きさを検出するようにした静電容量式加速度センサにお
いて、上記可動電極３は、上記特定方向と平行な面内に
設けられた上記特定方向に弾性的に撓み得る複数の梁４
を介してフレームＦｍに片持ち支持されていることを特
徴とする。
が固定電極に対する平行をできるだけ維持しながら変位
できるようにすることにより、センサの出力特性を改善
して検出精度の安定性を高める。 【解決手段】 センサ本体部を構成するフレームＦｍ
と、該フレームＦｍ内に配置され加速度に応じて特定方
向へ変位可能に支持された可動電極３と、該可動電極３
に対し上記特定方向に対向するように配置された固定電
極２とを備え、上記両電極間の間隔の変動に伴う静電容
量の変化に基づいて上記特定方向に作用する加速度の大
きさを検出するようにした静電容量式加速度センサにお
いて、上記可動電極３は、上記特定方向と平行な面内に
設けられた上記特定方向に弾性的に撓み得る複数の梁４
を介してフレームＦｍに片持ち支持されていることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、可動電極と固定
電極との間隔の変動に伴う静電容量の変化に基づいて特
定方向に作用する加速度の大きさを検出する静電容量式
加速度センサに関する。
電極との間隔の変動に伴う静電容量の変化に基づいて特
定方向に作用する加速度の大きさを検出する静電容量式
加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、静電容量式加速度センサとして、
例えば、実開平７−３６０６５号公報，特開平５−３３
３０５２号公報あるいは特開平９−１８０１７号公報に
示されるように、センサ本体部を構成するフレーム内
に、加速度に応じて特定方向へ変位するように可動電極
を配置するとともに、該可動電極に対し上記特定方向に
おいて対向するように固定電極を配置し、これら電極間
の間隔の変動に伴う静電容量の変化に基づいて上記特定
方向に作用する加速度の大きさを検出するようにしたも
のが知られている。
例えば、実開平７−３６０６５号公報，特開平５−３３
３０５２号公報あるいは特開平９−１８０１７号公報に
示されるように、センサ本体部を構成するフレーム内
に、加速度に応じて特定方向へ変位するように可動電極
を配置するとともに、該可動電極に対し上記特定方向に
おいて対向するように固定電極を配置し、これら電極間
の間隔の変動に伴う静電容量の変化に基づいて上記特定
方向に作用する加速度の大きさを検出するようにしたも
のが知られている。
【０００３】このタイプの加速度センサは、上記可動電
極が加速度検出用の質量体として作用し、上記特定方向
に加速度が加わると可動電極（質量体）が振れ、この振
れの大きさ（つまり加速度の大きさ）を可動電極と固定
電極との間隔の変動に伴う静電容量の変化によって検出
し、これを電気信号として出力するものである。そし
て、この静電容量式加速度センサでは、可動電極が固定
電極に対して平行を保ちながら変位する場合に直線的な
センサ出力が得られ、検出精度について安定性を高める
ことができることが知られている。尚、質量体としての
上記可動電極を支持する梁は、加速度の作用による質量
体の振れ量をできるだけ大きくして、検出精度および感
度を高めるために、通常、その厚さは非常に薄く設定さ
れている。
極が加速度検出用の質量体として作用し、上記特定方向
に加速度が加わると可動電極（質量体）が振れ、この振
れの大きさ（つまり加速度の大きさ）を可動電極と固定
電極との間隔の変動に伴う静電容量の変化によって検出
し、これを電気信号として出力するものである。そし
て、この静電容量式加速度センサでは、可動電極が固定
電極に対して平行を保ちながら変位する場合に直線的な
センサ出力が得られ、検出精度について安定性を高める
ことができることが知られている。尚、質量体としての
上記可動電極を支持する梁は、加速度の作用による質量
体の振れ量をできるだけ大きくして、検出精度および感
度を高めるために、通常、その厚さは非常に薄く設定さ
れている。
【０００４】上記実開平７−３６０６５号公報に開示さ
れたものの場合、可動電極（基準質量部）は弾性ヒンジ
を介してフレームに支持され、加速度が作用すると可動
電極は上記ヒンジを中心として角変位するものとされて
いる。つまり、加速度の作用に伴って可動電極が変位す
る際、可動電極は、上記ヒンジを中心として回動動作を
行うので、固定電極に対して平行を維持することができ
ず、センサ出力の直線性（リニアリティ）を確保するこ
とは難しい。また、上記特開平５−３３３０５２号公報
あるいは特開平９−１８０１７号公報に開示されたもの
の場合には、可動電極は複数の梁を介してフレームに支
持されているが、これら梁は上記特定方向（可動電極が
変位する方向）と直交する面内に伸長するように設けら
れたものである。一方、可動電極が変位する特定方向と
平行な面内に配置された梁によって可動電極を支持する
ものとしては、例えば、図７あるいは図８に示されるよ
うなものが知られている。
れたものの場合、可動電極（基準質量部）は弾性ヒンジ
を介してフレームに支持され、加速度が作用すると可動
電極は上記ヒンジを中心として角変位するものとされて
いる。つまり、加速度の作用に伴って可動電極が変位す
る際、可動電極は、上記ヒンジを中心として回動動作を
行うので、固定電極に対して平行を維持することができ
ず、センサ出力の直線性（リニアリティ）を確保するこ
とは難しい。また、上記特開平５−３３３０５２号公報
あるいは特開平９−１８０１７号公報に開示されたもの
の場合には、可動電極は複数の梁を介してフレームに支
持されているが、これら梁は上記特定方向（可動電極が
変位する方向）と直交する面内に伸長するように設けら
れたものである。一方、可動電極が変位する特定方向と
平行な面内に配置された梁によって可動電極を支持する
ものとしては、例えば、図７あるいは図８に示されるよ
うなものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示されたもの（以下、これを従来技術１という。）の場
合には、可動電極６３は１本の梁６４を介してフレーム
６１に支持されている。したがって、図９に詳しく示す
ように、矢印方向に加速度が作用すると、可動電極６３
は、傾斜しながら矢印方向へ変位し、固定電極６２に対
して平行を維持することができない（図９における破線
表示参照）。このため、両電極の間隔の変動に基づくセ
ンサ出力は、例えば図４において１点鎖線曲線で示され
るように、加速度の大きさの変化に対する直線性が損な
われ、検出精度について十分な安定性を得ることは難し
い。
示されたもの（以下、これを従来技術１という。）の場
合には、可動電極６３は１本の梁６４を介してフレーム
６１に支持されている。したがって、図９に詳しく示す
ように、矢印方向に加速度が作用すると、可動電極６３
は、傾斜しながら矢印方向へ変位し、固定電極６２に対
して平行を維持することができない（図９における破線
表示参照）。このため、両電極の間隔の変動に基づくセ
ンサ出力は、例えば図４において１点鎖線曲線で示され
るように、加速度の大きさの変化に対する直線性が損な
われ、検出精度について十分な安定性を得ることは難し
い。
【０００６】また、図８に示されたもの（以下、これを
従来技術２という。）の場合には、可動電極７３はその
両側に伸びる２本の梁７４を介してフレーム７１に支持
されているが、これら２本の梁７４は、可動電極７３が
変位する特定方向について異なる位置（可動電極７３の
両端）に配置されている。そして、図１０に詳しく示す
ように、矢印方向に加速度が作用すると、可動電極７３
は、図１０において破線で示されるように、傾斜しなが
ら矢印方向へ変位し、やはり固定電極７２に対して平行
を維持することができない。特に、可動電極７３の重心
Ｇｖが対称中心から外れている場合には、この傾向がよ
り顕著に表れる。このため、やはりセンサ出力の直線性
を確保することができず、検出精度の安定性を十分に高
めることは難しいという問題があった。
従来技術２という。）の場合には、可動電極７３はその
両側に伸びる２本の梁７４を介してフレーム７１に支持
されているが、これら２本の梁７４は、可動電極７３が
変位する特定方向について異なる位置（可動電極７３の
両端）に配置されている。そして、図１０に詳しく示す
ように、矢印方向に加速度が作用すると、可動電極７３
は、図１０において破線で示されるように、傾斜しなが
ら矢印方向へ変位し、やはり固定電極７２に対して平行
を維持することができない。特に、可動電極７３の重心
Ｇｖが対称中心から外れている場合には、この傾向がよ
り顕著に表れる。このため、やはりセンサ出力の直線性
を確保することができず、検出精度の安定性を十分に高
めることは難しいという問題があった。
【０００７】この発明は、上記技術的課題に鑑みてなさ
れたもので、静電容量式加速度センサにおいて、可動電
極が固定電極に対する平行をできるだけ維持しながら変
位できるようにすることにより、センサの出力特性を改
善して検出精度の安定性を高めることを目的とする。
れたもので、静電容量式加速度センサにおいて、可動電
極が固定電極に対する平行をできるだけ維持しながら変
位できるようにすることにより、センサの出力特性を改
善して検出精度の安定性を高めることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため、本願の第１の
態様に係る発明は、センサ本体部を構成するフレーム
と、該フレーム内に配置され加速度に応じて特定方向へ
変位可能に支持された可動電極と、該可動電極に対し上
記特定方向に対向するように配置された固定電極とを備
え、上記両電極間の間隔の変動に伴う静電容量の変化に
基づいて上記特定方向に作用する加速度の大きさを検出
するようにした静電容量式加速度センサにおいて、上記
可動電極は、上記特定方向と平行な面内に設けられた上
記特定方向に弾性的に撓み得る複数の梁を介して、フレ
ームに片持ち支持されていることを特徴としたものであ
る。
態様に係る発明は、センサ本体部を構成するフレーム
と、該フレーム内に配置され加速度に応じて特定方向へ
変位可能に支持された可動電極と、該可動電極に対し上
記特定方向に対向するように配置された固定電極とを備
え、上記両電極間の間隔の変動に伴う静電容量の変化に
基づいて上記特定方向に作用する加速度の大きさを検出
するようにした静電容量式加速度センサにおいて、上記
可動電極は、上記特定方向と平行な面内に設けられた上
記特定方向に弾性的に撓み得る複数の梁を介して、フレ
ームに片持ち支持されていることを特徴としたものであ
る。
【０００９】また、本願の第２の態様に係る発明は、上
記第１の態様に係る発明において、上記複数の梁による
可動電極の支持部の中心と該可動電極の重心との間隔が
所定値以内となるように設定されていることを特徴とし
たものである。
記第１の態様に係る発明において、上記複数の梁による
可動電極の支持部の中心と該可動電極の重心との間隔が
所定値以内となるように設定されていることを特徴とし
たものである。
【００１０】更に、本願の第３の態様に係る発明は、上
記第２の態様に係る発明において、上記複数の梁による
可動電極の支持部の中心と該可動電極の重心とが一致も
しくは略一致するように設定されていることを特徴とし
たものである。
記第２の態様に係る発明において、上記複数の梁による
可動電極の支持部の中心と該可動電極の重心とが一致も
しくは略一致するように設定されていることを特徴とし
たものである。
【００１１】また、本願の第４の態様に係る発明は、セ
ンサ本体部を構成するフレームと、該フレーム内に配置
され加速度に応じて特定方向へ変位可能に支持された可
動電極と、該可動電極に対し上記特定方向に対向するよ
うに配置された固定電極とを備え、上記両電極間の間隔
の変動に伴う静電容量の変化に基づいて上記特定方向に
作用する加速度の大きさを検出するようにした静電容量
式加速度センサにおいて、上記可動電極は、上記特定方
向と平行な面内に設けられ可動電極を挟んで略一直線状
に配列された上記特定方向に弾性的に撓み得る複数の梁
を介して、フレームに両持ち支持されていることを特徴
としたものである。
ンサ本体部を構成するフレームと、該フレーム内に配置
され加速度に応じて特定方向へ変位可能に支持された可
動電極と、該可動電極に対し上記特定方向に対向するよ
うに配置された固定電極とを備え、上記両電極間の間隔
の変動に伴う静電容量の変化に基づいて上記特定方向に
作用する加速度の大きさを検出するようにした静電容量
式加速度センサにおいて、上記可動電極は、上記特定方
向と平行な面内に設けられ可動電極を挟んで略一直線状
に配列された上記特定方向に弾性的に撓み得る複数の梁
を介して、フレームに両持ち支持されていることを特徴
としたものである。
【００１２】更に、本願の第５の態様に係る発明は、上
記第４の態様に係る発明において、上記可動電極を挟ん
でその両側に配置された各梁の長さが、互いに略等しく
設定されていることを特徴としたものである。
記第４の態様に係る発明において、上記可動電極を挟ん
でその両側に配置された各梁の長さが、互いに略等しく
設定されていることを特徴としたものである。
【００１３】また更に、本願の第６の態様に係る発明
は、上記第４または第５の態様に係る発明において、上
記可動電極の重心が、上記複数の梁による両側の支持部
の中心どうしを結ぶ直線上にほぼ位置していることを特
徴としたものである。
は、上記第４または第５の態様に係る発明において、上
記可動電極の重心が、上記複数の梁による両側の支持部
の中心どうしを結ぶ直線上にほぼ位置していることを特
徴としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に基づいて詳細に説明する。 実施の形態１．図１は本実施の形態１に係る静電容量式
加速度センサ１（以下、適宜、単に加速度センサとい
う。）の内部を示す平面説明図、図２はこの加速度セン
サ１の縦断面説明図である。これらの図に示すように、
上記加速度センサ１は、センサ本体部を構成するフレー
ムＦｍと、該フレームＦｍ内に配置され加速度に応じて
特定方向（図１における上下方向）へ変位可能に支持さ
れた可動電極３と、該可動電極３に対し上記特定方向に
対向するように配置された一対の固定電極２とを備え、
その上下は一対の封止用カバー体Ｕｇ,Lgで覆われてい
る。上記フレームＦｍ，固定電極２および可動電極３
は、いずれも、導電体である例えばシリコンで形成さ
れ、また、上下の封止用カバー体Ｕｇ,Lgは共に例えば
ガラスで形成されている。
付図面に基づいて詳細に説明する。 実施の形態１．図１は本実施の形態１に係る静電容量式
加速度センサ１（以下、適宜、単に加速度センサとい
う。）の内部を示す平面説明図、図２はこの加速度セン
サ１の縦断面説明図である。これらの図に示すように、
上記加速度センサ１は、センサ本体部を構成するフレー
ムＦｍと、該フレームＦｍ内に配置され加速度に応じて
特定方向（図１における上下方向）へ変位可能に支持さ
れた可動電極３と、該可動電極３に対し上記特定方向に
対向するように配置された一対の固定電極２とを備え、
その上下は一対の封止用カバー体Ｕｇ,Lgで覆われてい
る。上記フレームＦｍ，固定電極２および可動電極３
は、いずれも、導電体である例えばシリコンで形成さ
れ、また、上下の封止用カバー体Ｕｇ,Lgは共に例えば
ガラスで形成されている。
【００１５】上記可動電極３は、加速度検出用の質量体
として作用し、上記特定方向に加速度が加わると可動電
極３（質量体）が振れ、この振れの大きさ（つまり加速
度の大きさ）が可動電極３と固定電極２との間隔の変動
に伴う静電容量の変化によって検出され、電気信号とし
て出力されるようになっている。尚、具体的には図示し
なかったが、上記固定電極２および可動電極３には出力
端子がそれぞれ設けられており、両電極２,３間の静電
容量の変化は、これら出力端子に接続された外部の検出
回路（不図示）により、例えば電圧の変化として検出さ
れるようになっている。
として作用し、上記特定方向に加速度が加わると可動電
極３（質量体）が振れ、この振れの大きさ（つまり加速
度の大きさ）が可動電極３と固定電極２との間隔の変動
に伴う静電容量の変化によって検出され、電気信号とし
て出力されるようになっている。尚、具体的には図示し
なかったが、上記固定電極２および可動電極３には出力
端子がそれぞれ設けられており、両電極２,３間の静電
容量の変化は、これら出力端子に接続された外部の検出
回路（不図示）により、例えば電圧の変化として検出さ
れるようになっている。
【００１６】本実施の形態では、上記可動電極３は、上
記特定方向と平行な面（特定方向つまり可動電極３の変
位方向と平行で、該可動電極３及びフレームＦｍの図２
における上下の平面と平行な面）内に設けられた複数
（例えば２本）の梁４を介してフレームＦｍに片持ち支
持されている。これらの梁４は、フレームＦｍおよび可
動電極３と一体的に形成され、質量体としての可動電極
３に加速度が作用した際には、その変位方向（つまり特
定方向）に弾性的に撓むことができる。また、加速度の
作用による質量体としての可動電極３の振れ量をできる
だけ大きくして、検出精度および感度を高めるために、
通常、その厚さは非常に薄く設定されている。
記特定方向と平行な面（特定方向つまり可動電極３の変
位方向と平行で、該可動電極３及びフレームＦｍの図２
における上下の平面と平行な面）内に設けられた複数
（例えば２本）の梁４を介してフレームＦｍに片持ち支
持されている。これらの梁４は、フレームＦｍおよび可
動電極３と一体的に形成され、質量体としての可動電極
３に加速度が作用した際には、その変位方向（つまり特
定方向）に弾性的に撓むことができる。また、加速度の
作用による質量体としての可動電極３の振れ量をできる
だけ大きくして、検出精度および感度を高めるために、
通常、その厚さは非常に薄く設定されている。
【００１７】以上のように構成された加速度センサ１で
は、加速度検出用の質量体としての可動電極３は、その
変位方向（特定方向）と平行な面内に設けられた上記特
定方向に弾性的に撓み得る複数（２本）の梁４を介して
フレームＦｍに片持ち支持されているので、上記特定方
向に加速度が作用した場合、図３に詳しく示すように、
２本の梁４が互いに平行を保って撓み、可動電極３は、
ほとんど傾斜することなく、固定電極２に対して高い平
行度を維持したままで変位する（図３における破線表示
参照）。したがって、両電極２,３の間隔の変動に基づ
くセンサ出力は、例えば図４において実線直線で示され
るように、加速度の大きさに対して直線性を保つことが
でき、検出精度について十分な安定性を得ることができ
る。
は、加速度検出用の質量体としての可動電極３は、その
変位方向（特定方向）と平行な面内に設けられた上記特
定方向に弾性的に撓み得る複数（２本）の梁４を介して
フレームＦｍに片持ち支持されているので、上記特定方
向に加速度が作用した場合、図３に詳しく示すように、
２本の梁４が互いに平行を保って撓み、可動電極３は、
ほとんど傾斜することなく、固定電極２に対して高い平
行度を維持したままで変位する（図３における破線表示
参照）。したがって、両電極２,３の間隔の変動に基づ
くセンサ出力は、例えば図４において実線直線で示され
るように、加速度の大きさに対して直線性を保つことが
でき、検出精度について十分な安定性を得ることができ
る。
【００１８】実施の形態２．次に、本発明の実施の形態
２について説明する。尚、以下の説明において、上記実
施の形態１における場合と同じものには同一の符号を付
し、それ以上の説明は省略する。図５に示すように、本
実施の形態２に係る静電容量式加速度センサ１０では、
実施の形態１における場合と同様に、可動電極１３は、
その変位方向（特定方向）と平行な面内に設けられた上
記特定方向に弾性的に撓み得る複数（２本）の梁１４を
介してフレームＦｍに片持ち支持されている。しかも、
本実施の形態では、上記２本の梁１４による可動電極１
３の支持部の中心は、該可動電極１３の重心Ｇｖとの間
隔が所定値以内となるように設定されている。この可動
電極１３の支持部の中心と可動電極１３の重心Ｇｖとの
間隔はできるだけ小さいことが望ましく、本実施の形態
では、より好ましくは、両者が一致もしくは略一致する
ように設定されている。尚、上記所定値は、例えば、加
速度センサ製作時の加工または成形上の公差などに基づ
いて定めることができ、加速度センサの仕様（要求精度
等）などに応じた設定を行うことが可能である。
２について説明する。尚、以下の説明において、上記実
施の形態１における場合と同じものには同一の符号を付
し、それ以上の説明は省略する。図５に示すように、本
実施の形態２に係る静電容量式加速度センサ１０では、
実施の形態１における場合と同様に、可動電極１３は、
その変位方向（特定方向）と平行な面内に設けられた上
記特定方向に弾性的に撓み得る複数（２本）の梁１４を
介してフレームＦｍに片持ち支持されている。しかも、
本実施の形態では、上記２本の梁１４による可動電極１
３の支持部の中心は、該可動電極１３の重心Ｇｖとの間
隔が所定値以内となるように設定されている。この可動
電極１３の支持部の中心と可動電極１３の重心Ｇｖとの
間隔はできるだけ小さいことが望ましく、本実施の形態
では、より好ましくは、両者が一致もしくは略一致する
ように設定されている。尚、上記所定値は、例えば、加
速度センサ製作時の加工または成形上の公差などに基づ
いて定めることができ、加速度センサの仕様（要求精度
等）などに応じた設定を行うことが可能である。
【００１９】したがって、上記特定方向に加速度が作用
した場合、実施の形態１における場合と同様に、２本の
梁４が互いに平行を保って撓み、可動電極３は、ほとん
ど傾斜することなく、固定電極２に対して高い平行度を
維持したままで変位し、実施の形態１における場合と同
様の効果を奏することができる。しかも、上記２本の梁
１４による可動電極１３の支持部の中心は、該可動電極
１３の重心Ｇｖとの間隔が所定値以内となるように設定
されているので、可動電極１３に加速度が作用した際
に、梁１４による支持部を中心とした回転モーメントを
できるだけ小さくすることができる。したがって、可動
電極１３が変位する際、可動電極１３の梁１４による支
持部を中心とした回転方向の変位を極力小さくして、固
定電極１２に対する平行度をより一層高めることがで
き、これにより、センサ出力のより高い直線性を確保
し、検出精度の安定性をより高めることができる。特
に、本実施の形態では、より好ましくは、上記複数の梁
１４による可動電極１３の支持部の中心と該可動電極１
３の重心Ｇｖとが一致もしくは略一致するように設定し
たので、上記回転モーメントは作用しないか若しくはほ
とんど作用せず、センサ出力のより一層高い直線性を得
ることができるのである。
した場合、実施の形態１における場合と同様に、２本の
梁４が互いに平行を保って撓み、可動電極３は、ほとん
ど傾斜することなく、固定電極２に対して高い平行度を
維持したままで変位し、実施の形態１における場合と同
様の効果を奏することができる。しかも、上記２本の梁
１４による可動電極１３の支持部の中心は、該可動電極
１３の重心Ｇｖとの間隔が所定値以内となるように設定
されているので、可動電極１３に加速度が作用した際
に、梁１４による支持部を中心とした回転モーメントを
できるだけ小さくすることができる。したがって、可動
電極１３が変位する際、可動電極１３の梁１４による支
持部を中心とした回転方向の変位を極力小さくして、固
定電極１２に対する平行度をより一層高めることがで
き、これにより、センサ出力のより高い直線性を確保
し、検出精度の安定性をより高めることができる。特
に、本実施の形態では、より好ましくは、上記複数の梁
１４による可動電極１３の支持部の中心と該可動電極１
３の重心Ｇｖとが一致もしくは略一致するように設定し
たので、上記回転モーメントは作用しないか若しくはほ
とんど作用せず、センサ出力のより一層高い直線性を得
ることができるのである。
【００２０】実施の形態３．次に、本発明の実施の形態
３について説明する。図６に示すように、本実施の形態
３に係る静電容量式加速度センサ２０では、可動電極２
３は、その変位方向（特定方向）と平行な面内に設けら
れ可動電極２３を挟んで略一直線状に配列された上記特
定方向に弾性的に撓み得る複数（２本）の梁２４を介し
てフレームＦｍに両持ち支持されている。本実施の形態
では、より好ましくは、上記可動電極２３を挟んでその
両側に配置された各梁２４の長さは互いに略等しく設定
されている。つまり、各梁２４のフレームＦｍとの連結
部から可動電極２３の重心Ｇｖに至るまでの距離が互い
に略等しく設定されている。また、より好ましくは、上
記可動電極２３の重心Ｇｖは、上記各梁２４による両側
の支持部の中心どうしを結ぶ直線上にほぼ位置してい
る。
３について説明する。図６に示すように、本実施の形態
３に係る静電容量式加速度センサ２０では、可動電極２
３は、その変位方向（特定方向）と平行な面内に設けら
れ可動電極２３を挟んで略一直線状に配列された上記特
定方向に弾性的に撓み得る複数（２本）の梁２４を介し
てフレームＦｍに両持ち支持されている。本実施の形態
では、より好ましくは、上記可動電極２３を挟んでその
両側に配置された各梁２４の長さは互いに略等しく設定
されている。つまり、各梁２４のフレームＦｍとの連結
部から可動電極２３の重心Ｇｖに至るまでの距離が互い
に略等しく設定されている。また、より好ましくは、上
記可動電極２３の重心Ｇｖは、上記各梁２４による両側
の支持部の中心どうしを結ぶ直線上にほぼ位置してい
る。
【００２１】以上のように構成された加速度センサ２０
では、加速度検出用の質量体としての可動電極２３は、
その変位方向（特定方向）と平行な面内に設けられ可動
電極２３を挟んで略一直線状に配列された上記特定方向
に弾性的に撓み得る複数（２本）の梁２４を介してフレ
ームＦｍに両持ち支持されているので、上記特定方向に
加速度が作用した場合、図６において破線で示されるよ
うに、可動電極２３の両側の梁２４が同方向に撓み、該
可動電極２３は、ほとんど傾斜することなく、固定電極
２２に対して高い平行度を維持したままで変位する。し
たがって、両電極２２,２３の間隔の変動に基づくセン
サ出力は、加速度の大きさに対して直線性を保つことが
でき、検出精度について十分な安定性を得ることができ
る。
では、加速度検出用の質量体としての可動電極２３は、
その変位方向（特定方向）と平行な面内に設けられ可動
電極２３を挟んで略一直線状に配列された上記特定方向
に弾性的に撓み得る複数（２本）の梁２４を介してフレ
ームＦｍに両持ち支持されているので、上記特定方向に
加速度が作用した場合、図６において破線で示されるよ
うに、可動電極２３の両側の梁２４が同方向に撓み、該
可動電極２３は、ほとんど傾斜することなく、固定電極
２２に対して高い平行度を維持したままで変位する。し
たがって、両電極２２,２３の間隔の変動に基づくセン
サ出力は、加速度の大きさに対して直線性を保つことが
でき、検出精度について十分な安定性を得ることができ
る。
【００２２】特に、上記可動電極２３を挟んでその両側
に配置された各梁２４の長さが互いに略等しく設定され
ているので、可動電極２３が変位する際、両側の梁２４
の撓み量が確実に略等しくなり、固定電極２２に対する
平行度をより一層高め、センサ出力についてより高い直
線性を得ることができる。しかも、上記可動電極２３の
重心Ｇｖが上記複数（２本）の梁２４による両側の支持
部の中心どうしを結ぶ直線上にほぼ位置しているので、
上記特定方向に加速度が作用した場合、可動電極２３
は、固定電極２２に対しより安定して高い平行度を維持
しながら変位することができ、センサ出力についてより
一層高い直線性を得ることができるのである。
に配置された各梁２４の長さが互いに略等しく設定され
ているので、可動電極２３が変位する際、両側の梁２４
の撓み量が確実に略等しくなり、固定電極２２に対する
平行度をより一層高め、センサ出力についてより高い直
線性を得ることができる。しかも、上記可動電極２３の
重心Ｇｖが上記複数（２本）の梁２４による両側の支持
部の中心どうしを結ぶ直線上にほぼ位置しているので、
上記特定方向に加速度が作用した場合、可動電極２３
は、固定電極２２に対しより安定して高い平行度を維持
しながら変位することができ、センサ出力についてより
一層高い直線性を得ることができるのである。
【００２３】尚、上記各実施形態では、可動電極はいず
れも２本の梁でフレームに対して支持されていたが、３
本以上の梁で支持されるようにしても良い。このよう
に、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良あ
るいは設計上の変更が可能であることは言うまでもな
い。
れも２本の梁でフレームに対して支持されていたが、３
本以上の梁で支持されるようにしても良い。このよう
に、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良あ
るいは設計上の変更が可能であることは言うまでもな
い。
【００２４】
【発明の効果】本願の請求項１の発明によれば、加速度
検出用の質量体としての可動電極は、その変位方向（特
定方向）と平行な面内に設けられた上記特定方向に弾性
的に撓み得る複数の梁を介してフレームに片持ち支持さ
れているので、上記特定方向に加速度が作用した場合、
可動電極は、ほとんど傾斜することなく、固定電極に対
して高い平行度を維持したままで変位する。したがっ
て、両電極の間隔の変動に基づくセンサ出力は、加速度
の大きさに対して直線性を保つことができ、検出精度に
ついて十分な安定性を得ることができる。
検出用の質量体としての可動電極は、その変位方向（特
定方向）と平行な面内に設けられた上記特定方向に弾性
的に撓み得る複数の梁を介してフレームに片持ち支持さ
れているので、上記特定方向に加速度が作用した場合、
可動電極は、ほとんど傾斜することなく、固定電極に対
して高い平行度を維持したままで変位する。したがっ
て、両電極の間隔の変動に基づくセンサ出力は、加速度
の大きさに対して直線性を保つことができ、検出精度に
ついて十分な安定性を得ることができる。
【００２５】また、本願の請求項２の発明によれば、基
本的には、上記請求項１の発明と同様の効果を奏するこ
とができる。しかも、その上、上記複数の梁による可動
電極の支持部の中心と該可動電極の重心との間隔が所定
値以内となるように設定されているので、可動電極に加
速度が作用した際に、梁による支持部を中心とした回転
モーメントをできるだけ小さくすることができる。した
がって、可動電極の梁による支持部を中心とした回転方
向の変位を極力小さくして、固定電極に対する平行度を
より一層高め、検出精度の安定性をより高めることがで
きる。
本的には、上記請求項１の発明と同様の効果を奏するこ
とができる。しかも、その上、上記複数の梁による可動
電極の支持部の中心と該可動電極の重心との間隔が所定
値以内となるように設定されているので、可動電極に加
速度が作用した際に、梁による支持部を中心とした回転
モーメントをできるだけ小さくすることができる。した
がって、可動電極の梁による支持部を中心とした回転方
向の変位を極力小さくして、固定電極に対する平行度を
より一層高め、検出精度の安定性をより高めることがで
きる。
【００２６】更に、本願の請求項３の発明によれば、基
本的には、上記請求項２の発明と同様の効果を奏するこ
とができる。しかも、その上、上記複数の梁による可動
電極の支持部の中心と該可動電極の重心とが一致もしく
は略一致するように設定されているので、可動電極に加
速度が作用した際に、梁による支持部を中心とした回転
モーメントが作用しないか若しくはほとんど作用しない
ようにすることができ、センサ出力についてより一層高
い直線性を得ることができる。
本的には、上記請求項２の発明と同様の効果を奏するこ
とができる。しかも、その上、上記複数の梁による可動
電極の支持部の中心と該可動電極の重心とが一致もしく
は略一致するように設定されているので、可動電極に加
速度が作用した際に、梁による支持部を中心とした回転
モーメントが作用しないか若しくはほとんど作用しない
ようにすることができ、センサ出力についてより一層高
い直線性を得ることができる。
【００２７】また、本願の請求項４の発明によれば、加
速度検出用の質量体としての可動電極は、その変位方向
（特定方向）と平行な面内に設けられ可動電極を挟んで
略一直線状に配列された上記特定方向に弾性的に撓み得
る複数の梁を介してフレームに両持ち支持されているの
で、上記特定方向に加速度が作用した場合、可動電極
は、ほとんど傾斜することなく、固定電極に対して高い
平行度を維持したままで変位する。したがって、両電極
の間隔の変動に基づくセンサ出力は、加速度の大きさに
対して直線性を保つことができ、検出精度について十分
な安定性を得ることができる。
速度検出用の質量体としての可動電極は、その変位方向
（特定方向）と平行な面内に設けられ可動電極を挟んで
略一直線状に配列された上記特定方向に弾性的に撓み得
る複数の梁を介してフレームに両持ち支持されているの
で、上記特定方向に加速度が作用した場合、可動電極
は、ほとんど傾斜することなく、固定電極に対して高い
平行度を維持したままで変位する。したがって、両電極
の間隔の変動に基づくセンサ出力は、加速度の大きさに
対して直線性を保つことができ、検出精度について十分
な安定性を得ることができる。
【００２８】更に、本願の請求項５の発明によれば、基
本的には、上記請求項４の発明と同様の効果を奏するこ
とができる。特に、上記可動電極を挟んでその両側に配
置された各梁の長さが互いに略等しく設定されているの
で、可動電極が変位する際の固定電極に対する平行度を
より一層高め、センサ出力についてより高い直線性を得
ることができる。
本的には、上記請求項４の発明と同様の効果を奏するこ
とができる。特に、上記可動電極を挟んでその両側に配
置された各梁の長さが互いに略等しく設定されているの
で、可動電極が変位する際の固定電極に対する平行度を
より一層高め、センサ出力についてより高い直線性を得
ることができる。
【００２９】また更に、本願の請求項６の発明によれ
ば、基本的には、上記請求項４または請求項５の発明と
同様の効果を奏することができる。しかも、その上、上
記可動電極の重心が上記複数の梁による両側の支持部の
中心どうしを結ぶ直線上にほぼ位置しているので、上記
特定方向に加速度が作用した場合、可動電極は、固定電
極に対しより安定して高い平行度を維持しながら変位す
ることができ、センサ出力についてより一層高い直線性
を得ることができる。
ば、基本的には、上記請求項４または請求項５の発明と
同様の効果を奏することができる。しかも、その上、上
記可動電極の重心が上記複数の梁による両側の支持部の
中心どうしを結ぶ直線上にほぼ位置しているので、上記
特定方向に加速度が作用した場合、可動電極は、固定電
極に対しより安定して高い平行度を維持しながら変位す
ることができ、センサ出力についてより一層高い直線性
を得ることができる。
【図１】 本発明の実施の形態１に係る静電容量式加速
度センサの内部を示す平面説明図である。
度センサの内部を示す平面説明図である。
【図２】 図１のII−II線に沿った加速度センサの縦断
面説明図である。
面説明図である。
【図３】 実施の形態１に係る加速度センサの可動電極
の変位モードを模式的に示す平面説明図である。
の変位モードを模式的に示す平面説明図である。
【図４】 実施の形態１に係る加速度センサの出力特性
の一例を示すグラフである。
の一例を示すグラフである。
【図５】 本発明の実施の形態２に係る静電容量式加速
度センサの内部を示す平面説明図である。
度センサの内部を示す平面説明図である。
【図６】 本発明の実施の形態３に係る静電容量式加速
度センサの内部を示す平面説明図である。
度センサの内部を示す平面説明図である。
【図７】 従来技術１に係る静電容量式加速度センサの
内部を示す平面説明図である。
内部を示す平面説明図である。
【図８】 従来技術２に係る静電容量式加速度センサの
内部を示す平面説明図である。
内部を示す平面説明図である。
【図９】 従来技術１に係る加速度センサの可動電極の
変位モードを模式的に示す平面説明図である。
変位モードを模式的に示す平面説明図である。
【図１０】 従来技術２に係る加速度センサの可動電極
の変位モードを模式的に示す平面説明図である。
の変位モードを模式的に示す平面説明図である。
１,１０,２０ 静電容量式加速度センサ、２,１２,２２
固定電極、３,１３,２３ 可動電極、４,１４,２４
梁、Ｆｍ フレーム、Ｇｖ 可動電極の重心。
固定電極、３,１３,２３ 可動電極、４,１４,２４
梁、Ｆｍ フレーム、Ｇｖ 可動電極の重心。
Claims (6)
- 【請求項１】 センサ本体部を構成するフレームと、該
フレーム内に配置され加速度に応じて特定方向へ変位可
能に支持された可動電極と、該可動電極に対し上記特定
方向に対向するように配置された固定電極とを備え、上
記両電極間の間隔の変動に伴う静電容量の変化に基づい
て上記特定方向に作用する加速度の大きさを検出するよ
うにした静電容量式加速度センサにおいて、 上記可動電極は、上記特定方向と平行な面内に設けられ
た上記特定方向に弾性的に撓み得る複数の梁を介して、
フレームに片持ち支持されていることを特徴とする静電
容量式加速度センサ。 - 【請求項２】 上記複数の梁による可動電極の支持部の
中心と該可動電極の重心との間隔が所定値以内となるよ
うに設定されていることを特徴とする請求項１記載の静
電容量式加速度センサ。 - 【請求項３】 上記複数の梁による可動電極の支持部の
中心と該可動電極の重心とが一致もしくは略一致するよ
うに設定されていることを特徴とする請求項２記載の静
電容量式加速度センサ。 - 【請求項４】 センサ本体部を構成するフレームと、該
フレーム内に配置され加速度に応じて特定方向へ変位可
能に支持された可動電極と、該可動電極に対し上記特定
方向に対向するように配置された固定電極とを備え、上
記両電極間の間隔の変動に伴う静電容量の変化に基づい
て上記特定方向に作用する加速度の大きさを検出するよ
うにした静電容量式加速度センサにおいて、 上記可動電極は、上記特定方向と平行な面内に設けられ
可動電極を挟んで略一直線状に配列された上記特定方向
に弾性的に撓み得る複数の梁を介して、フレームに両持
ち支持されていることを特徴とする静電容量式加速度セ
ンサ。 - 【請求項５】 上記可動電極を挟んでその両側に配置さ
れた各梁の長さが、互いに略等しく設定されていること
を特徴とする請求項４記載の静電容量式加速度センサ。 - 【請求項６】 上記可動電極の重心が、上記複数の梁に
よる両側の支持部の中心どうしを結ぶ直線上にほぼ位置
していることを特徴とする請求項４または請求項５に記
載の静電容量式加速度センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9168589A JPH1114658A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 静電容量式加速度センサ |
| US08/997,550 US5974880A (en) | 1997-06-25 | 1997-12-23 | Capacitance acceleration sensor |
| KR1019980000227A KR100283011B1 (ko) | 1997-06-25 | 1998-01-07 | 정전용량식 가속도센서 |
| DE19802353A DE19802353B4 (de) | 1997-06-25 | 1998-01-22 | Kapazitiver Beschleunigungssensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9168589A JPH1114658A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 静電容量式加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1114658A true JPH1114658A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=15870865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9168589A Pending JPH1114658A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 静電容量式加速度センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5974880A (ja) |
| JP (1) | JPH1114658A (ja) |
| KR (1) | KR100283011B1 (ja) |
| DE (1) | DE19802353B4 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100832410B1 (ko) | 2004-03-30 | 2008-05-26 | 아이신세이끼가부시끼가이샤 | 정전 용량 변화 검출 장치 |
| WO2016103344A1 (ja) * | 2014-12-24 | 2016-06-30 | 株式会社日立製作所 | 加速度センサ |
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| FI119528B (fi) * | 2003-02-11 | 2008-12-15 | Vti Technologies Oy | Kapasitiivinen kiihtyvyysanturirakenne |
| JP2004361388A (ja) * | 2003-05-15 | 2004-12-24 | Mitsubishi Electric Corp | 容量型慣性力検出装置 |
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| DE102007017209B4 (de) * | 2007-04-05 | 2014-02-27 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Mikromechanischer Inertialsensor zur Messung von Drehraten |
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| US10712360B2 (en) | 2017-09-27 | 2020-07-14 | Azoteq (Pty) Ltd | Differential charge transfer based accelerometer |
| KR102505956B1 (ko) * | 2021-10-14 | 2023-03-03 | 국방과학연구소 | 가속도 센서 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2560997B1 (fr) * | 1984-03-06 | 1987-06-05 | Sfena | Capteur accelerometrique a structure pendulaire plane |
| JPH05333052A (ja) * | 1992-05-28 | 1993-12-17 | Omron Corp | 静電容量型加速度センサ |
| JP3268561B2 (ja) * | 1993-07-21 | 2002-03-25 | 日本電信電話株式会社 | 光半導体装置 |
| JP3139305B2 (ja) * | 1994-08-24 | 2001-02-26 | 株式会社村田製作所 | 容量型加速度センサ |
| DE4432837B4 (de) * | 1994-09-15 | 2004-05-13 | Robert Bosch Gmbh | Beschleunigungssensor und Meßverfahren |
| JPH0918017A (ja) * | 1995-06-30 | 1997-01-17 | Omron Corp | 半導体加速度センサおよび半導体圧力センサ |
-
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- 1997-06-25 JP JP9168589A patent/JPH1114658A/ja active Pending
- 1997-12-23 US US08/997,550 patent/US5974880A/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-01-07 KR KR1019980000227A patent/KR100283011B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-01-22 DE DE19802353A patent/DE19802353B4/de not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100832410B1 (ko) | 2004-03-30 | 2008-05-26 | 아이신세이끼가부시끼가이샤 | 정전 용량 변화 검출 장치 |
| WO2016103344A1 (ja) * | 2014-12-24 | 2016-06-30 | 株式会社日立製作所 | 加速度センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19802353B4 (de) | 2007-08-16 |
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