JP2000346865A - 加速度センサ素子の感度調整方法 - Google Patents
加速度センサ素子の感度調整方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 重錘を中心として相対称する位置に配置され
た１対の圧電素子に発生する電荷を等しくすることによ
り、当該１対の圧電素子に発生する電荷を相殺し、上述
のノイズ感度を抑制することができる加速度検出素子の
感度調整方法を提供する。 【解決手段】 一対の圧電素子から構成される加速度検
出素子を有し、外部から作用する加速度を検出する加速
度センサ素子の感度調整方法において、上記加速度セン
サ素子の静電容量を変化させることにより、上記圧電素
子から出力される電気的出力を変化させる。
た１対の圧電素子に発生する電荷を等しくすることによ
り、当該１対の圧電素子に発生する電荷を相殺し、上述
のノイズ感度を抑制することができる加速度検出素子の
感度調整方法を提供する。 【解決手段】 一対の圧電素子から構成される加速度検
出素子を有し、外部から作用する加速度を検出する加速
度センサ素子の感度調整方法において、上記加速度セン
サ素子の静電容量を変化させることにより、上記圧電素
子から出力される電気的出力を変化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、圧電素子によ
り、外部から作用する加速度を、Ｘ，Ｙ，Ｚの少なくと
も１の軸の加速度成分として検出し得る加速度検出素子
の感度を調整する方法に関するものである。
り、外部から作用する加速度を、Ｘ，Ｙ，Ｚの少なくと
も１の軸の加速度成分として検出し得る加速度検出素子
の感度を調整する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】 自動車産業や機械産業では、力、加速
度、磁気などの物理量を正確に検出できるセンサの需要
が高まっている。特に、二次元あるいは三次元の各成分
ごとにこれらの物理量を検出し得る小型のセンサが望ま
れている。例えば、作用体を有する可撓板上に複数個の
圧電体を載置したセンサが公開されている（特開平５−
２６７４４号公報）。
度、磁気などの物理量を正確に検出できるセンサの需要
が高まっている。特に、二次元あるいは三次元の各成分
ごとにこれらの物理量を検出し得る小型のセンサが望ま
れている。例えば、作用体を有する可撓板上に複数個の
圧電体を載置したセンサが公開されている（特開平５−
２６７４４号公報）。
【０００３】 このセンサは、外部から作用体に作用す
る物理量に対応して可撓板が変形するように構成されて
おり、当該可撓板の変形による歪みに応じて圧電体に発
生する電荷により、前記物理量の方向及び大きさを単一
の加速度検出素子により三次元的に検出することができ
るものである。図８は、三軸センサにおける座標の概念
を説明する斜視図である。
る物理量に対応して可撓板が変形するように構成されて
おり、当該可撓板の変形による歪みに応じて圧電体に発
生する電荷により、前記物理量の方向及び大きさを単一
の加速度検出素子により三次元的に検出することができ
るものである。図８は、三軸センサにおける座標の概念
を説明する斜視図である。
【０００４】 作用体を重錘とした加速度センサ素子の
例により説明すると、図２に示すように、加速度検出素
子に対し外部から加速度ａが作用した場合、重錘１には
加速度ａと相反する方向に慣性力ｆが作用するため、重
錘１−支台２間に横架された可撓板３に慣性力ｆに伴う
変形が生ずる。
例により説明すると、図２に示すように、加速度検出素
子に対し外部から加速度ａが作用した場合、重錘１には
加速度ａと相反する方向に慣性力ｆが作用するため、重
錘１−支台２間に横架された可撓板３に慣性力ｆに伴う
変形が生ずる。
【０００５】 当該変形による歪みの方向及び大きさと
可撓板３上に載置された圧電体５の分極方向および大き
さに応じた電荷が圧電体５に発生するため、当該電荷を
上部電極２２ｘ，２２ｙ，２２ｚ及び下部電極２１から
電気的信号として取り出すことにより外部から作用する
加速度の方向及び大きさを検知することが可能となるの
である。
可撓板３上に載置された圧電体５の分極方向および大き
さに応じた電荷が圧電体５に発生するため、当該電荷を
上部電極２２ｘ，２２ｙ，２２ｚ及び下部電極２１から
電気的信号として取り出すことにより外部から作用する
加速度の方向及び大きさを検知することが可能となるの
である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】 上述の加速度検出素
子は、外部から作用する加速度を単一の加速度検出素子
によりＸ，Ｙ，Ｚの各軸毎の加速度成分として検出し得
るよう構成されていることに起因して、例えば図９
（ｂ）に示すように重錘１がＺ軸方向にのみ加速度を受
けている場合でも、Ｘ軸用の圧電素子２０ｘ、図９
（ｂ）には示されないＹ軸用の圧電素子２０ｙの圧電体
も変形による歪みを生じ電荷が発生している。
子は、外部から作用する加速度を単一の加速度検出素子
によりＸ，Ｙ，Ｚの各軸毎の加速度成分として検出し得
るよう構成されていることに起因して、例えば図９
（ｂ）に示すように重錘１がＺ軸方向にのみ加速度を受
けている場合でも、Ｘ軸用の圧電素子２０ｘ、図９
（ｂ）には示されないＹ軸用の圧電素子２０ｙの圧電体
も変形による歪みを生じ電荷が発生している。
【０００７】 しかしながら、重錘１はＸ軸方向，Ｙ軸
方向に対しては加速度を受けていないのであるから、Ｘ
軸用の圧電素子２０ｘ、Ｙ軸用の圧電素子２０ｙの圧電
体に発生した電荷が電気的に出力されないように構成す
る必要がある。そこで、上述の加速度検出素子において
は、２の圧電素子を１対として発生した電荷を電気的に
相殺する方法を採用している。
方向に対しては加速度を受けていないのであるから、Ｘ
軸用の圧電素子２０ｘ、Ｙ軸用の圧電素子２０ｙの圧電
体に発生した電荷が電気的に出力されないように構成す
る必要がある。そこで、上述の加速度検出素子において
は、２の圧電素子を１対として発生した電荷を電気的に
相殺する方法を採用している。
【０００８】 図２に示すように加速度検出素子の各軸
用の圧電素子は、重錘１を中心として相対称する位置に
配置された少なくとも１対の圧電素子により構成してい
る。当該１対の圧電素子は重錘１に対して相対称する位
置にあるため、圧電体の歪み量は等価であると考えられ
る。更に、図９に示すように、当該１対の圧電素子を構
成する圧電体はＸ，Ｙ軸用のものは互いに逆極性に、Ｚ
軸用のものはいずれも同極性に、同じ大きさの分極処理
が施されている。
用の圧電素子は、重錘１を中心として相対称する位置に
配置された少なくとも１対の圧電素子により構成してい
る。当該１対の圧電素子は重錘１に対して相対称する位
置にあるため、圧電体の歪み量は等価であると考えられ
る。更に、図９に示すように、当該１対の圧電素子を構
成する圧電体はＸ，Ｙ軸用のものは互いに逆極性に、Ｚ
軸用のものはいずれも同極性に、同じ大きさの分極処理
が施されている。
【０００９】 このような分極処理により、図９（ｂ）
に示すように重錘１がＺ軸方向に振動した場合にはＸ軸
用の圧電素子２０ｘ及び図示されないＹ軸用の圧電素子
２０ｙに発生した逆極性の電荷は互いに相殺されて電気
的信号は出力されず、一方、図９（ｃ）に示すように重
錘１がＸ，Ｙ軸方向に振動した場合にはＺ軸用の圧電素
子２０ｚに発生した逆極性の電荷は互いに相殺され、電
気的信号は出力されないのである。
に示すように重錘１がＺ軸方向に振動した場合にはＸ軸
用の圧電素子２０ｘ及び図示されないＹ軸用の圧電素子
２０ｙに発生した逆極性の電荷は互いに相殺されて電気
的信号は出力されず、一方、図９（ｃ）に示すように重
錘１がＸ，Ｙ軸方向に振動した場合にはＺ軸用の圧電素
子２０ｚに発生した逆極性の電荷は互いに相殺され、電
気的信号は出力されないのである。
【００１０】 ところが、圧電素子を形成する際の不具
合、例えば圧電素子の電極面積のバラツキ、圧電体の誘
電率のバラツキ、重錘の位置ズレや可撓板の変形による
発生歪みのバラツキ、等の要因により１対の圧電素子に
発生する電荷が等価にならない場合が生じ得る。
合、例えば圧電素子の電極面積のバラツキ、圧電体の誘
電率のバラツキ、重錘の位置ズレや可撓板の変形による
発生歪みのバラツキ、等の要因により１対の圧電素子に
発生する電荷が等価にならない場合が生じ得る。
【００１１】 このような場合には、前記１対の圧電素
子に発生した電荷が完全に相殺されず、電気信号として
出力されるため、例えば加速度検出素子がＺ軸方向にの
み加速度を受けているにも拘わらず、Ｘ軸方向の感度を
示すことになる（以下、このような感度を「他軸ノイ
ズ」という。）。
子に発生した電荷が完全に相殺されず、電気信号として
出力されるため、例えば加速度検出素子がＺ軸方向にの
み加速度を受けているにも拘わらず、Ｘ軸方向の感度を
示すことになる（以下、このような感度を「他軸ノイ
ズ」という。）。
【００１２】 センサの信頼性を担保するためには、検
出すべき軸方向の感度（以下、このような感度を「主軸
感度」という。）に対する他軸ノイズの比率は所定範囲
以内（例えば主軸感度を１００％とした場合に他軸ノイ
ズは５％以下など）に抑制する必要がある。一方、加速
度検出素子の製造工程において他軸ノイズを所定範囲以
内に作り込むことは非常に困難であるため、加速度検出
素子を製造後に他軸ノイズを抑制する感度較正方法が必
要となる。
出すべき軸方向の感度（以下、このような感度を「主軸
感度」という。）に対する他軸ノイズの比率は所定範囲
以内（例えば主軸感度を１００％とした場合に他軸ノイ
ズは５％以下など）に抑制する必要がある。一方、加速
度検出素子の製造工程において他軸ノイズを所定範囲以
内に作り込むことは非常に困難であるため、加速度検出
素子を製造後に他軸ノイズを抑制する感度較正方法が必
要となる。
【００１３】 本発明は上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、重錘を中心として
相対称する位置に配置された１対の圧電素子に発生する
電荷を等しくすることにより、当該１対の圧電素子に発
生する電荷を相殺し、上述の他軸ノイズを抑制すること
ができる加速度検出素子の感度調整方法を提供すること
にある。
のであり、その目的とするところは、重錘を中心として
相対称する位置に配置された１対の圧電素子に発生する
電荷を等しくすることにより、当該１対の圧電素子に発
生する電荷を相殺し、上述の他軸ノイズを抑制すること
ができる加速度検出素子の感度調整方法を提供すること
にある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、一対の圧電素子から構成される加速度検出素子を
有し、外部から作用する加速度を検出する加速度センサ
素子の感度調整方法であって、上記加速度センサ素子の
静電容量を変化させることにより、上記圧電素子から出
力される電気的出力を変化させる加速度センサ素子の感
度調整方法が提供される。本発明の方法において、加速
度センサ素子は、重錘、重錘近傍に周設され、中空部を
有する支台、支台の中空部に重錘を釣支するように支台
に横架された可撓板及び１対の圧電素子から成る加速度
検出素子を備えたものであってもよい。
れば、一対の圧電素子から構成される加速度検出素子を
有し、外部から作用する加速度を検出する加速度センサ
素子の感度調整方法であって、上記加速度センサ素子の
静電容量を変化させることにより、上記圧電素子から出
力される電気的出力を変化させる加速度センサ素子の感
度調整方法が提供される。本発明の方法において、加速
度センサ素子は、重錘、重錘近傍に周設され、中空部を
有する支台、支台の中空部に重錘を釣支するように支台
に横架された可撓板及び１対の圧電素子から成る加速度
検出素子を備えたものであってもよい。
【００１５】 本発明の方法において、上記一対の圧電
素子から構成される加速度検出素子がＸ方向またはＹ方
向加速度検出用である場合は、Ｚ方向加振時に該加速度
検出素子のそれぞれの圧電素子に発生する加振出力の絶
対値の差が小さくなるように静電容量を変化させ、上記
加速度検出素子がＺ方向加速度検出用である場合は、Ｘ
方向又はＹ方向加振時に上記加速度検出素子のそれぞれ
の圧電素子に発生する加振出力の絶対値の差が小さくな
るように静電容量を変化させることが好ましい。
素子から構成される加速度検出素子がＸ方向またはＹ方
向加速度検出用である場合は、Ｚ方向加振時に該加速度
検出素子のそれぞれの圧電素子に発生する加振出力の絶
対値の差が小さくなるように静電容量を変化させ、上記
加速度検出素子がＺ方向加速度検出用である場合は、Ｘ
方向又はＹ方向加振時に上記加速度検出素子のそれぞれ
の圧電素子に発生する加振出力の絶対値の差が小さくな
るように静電容量を変化させることが好ましい。
【００１６】 本発明の方法において、上記圧電素子が
直交する二軸に対応するように二対であってもよく、上
記圧電素子が直交する三軸に対応するように三対であっ
てもよい。
直交する二軸に対応するように二対であってもよく、上
記圧電素子が直交する三軸に対応するように三対であっ
てもよい。
【００１７】 又、本発明の方法において、上記一対の
圧電素子から構成される加速度検出素子がＸ方向加速度
検出用である場合は、それぞれの圧電素子の形状がＸ軸
に対して対称となるように、かつＺ方向加振時に該加速
度検出素子のそれぞれの圧電素子に発生する加振出力の
絶対値の差が小さくなるように静電容量を変化させ、上
記一対の圧電素子から構成される加速度検出素子がＹ方
向加速度検出用である場合は、それぞれの圧電素子の形
状がＹ軸に対して対称となるように、かつＺ方向加振時
に上記加速度検出素子のそれぞれの圧電素子に発生する
加振出力の絶対値の差が小さくなるように静電容量を変
化させてもよい。
圧電素子から構成される加速度検出素子がＸ方向加速度
検出用である場合は、それぞれの圧電素子の形状がＸ軸
に対して対称となるように、かつＺ方向加振時に該加速
度検出素子のそれぞれの圧電素子に発生する加振出力の
絶対値の差が小さくなるように静電容量を変化させ、上
記一対の圧電素子から構成される加速度検出素子がＹ方
向加速度検出用である場合は、それぞれの圧電素子の形
状がＹ軸に対して対称となるように、かつＺ方向加振時
に上記加速度検出素子のそれぞれの圧電素子に発生する
加振出力の絶対値の差が小さくなるように静電容量を変
化させてもよい。
【００１８】 本発明においては、Ｘ方向加振時におけ
る、上記１対のＺ方向用素子に発生する加振出力と上記
１対のＸ方向用素子に発生する加振出力とが同符号か異
符号か、及びＹ方向加振時における、上記１対のＺ方向
用素子に発生する加振出力と上記１対のＹ方向用素子に
発生する加振出力とが同符号か異符号かにより、上記１
対のＺ方向用電極のいずれにトリミング処理をするかを
決定してもよい。
る、上記１対のＺ方向用素子に発生する加振出力と上記
１対のＸ方向用素子に発生する加振出力とが同符号か異
符号か、及びＹ方向加振時における、上記１対のＺ方向
用素子に発生する加振出力と上記１対のＹ方向用素子に
発生する加振出力とが同符号か異符号かにより、上記１
対のＺ方向用電極のいずれにトリミング処理をするかを
決定してもよい。
【００１９】 又、本発明においては、上記圧電体の支
台上に相当する部分に、上記電極と結線された調整用キ
ャパシタンスを形成し、上記電極へのトリミング処理に
代えて、上記調整用キャパシタンスにトリミング処理を
してもよい。この場合において、上記調整用キャパシタ
ンスは、加振出力に差を設けて形成した上記１対の圧電
素子のうち、加振出力の大きい方の電極に結線されてい
ることが好ましい。
台上に相当する部分に、上記電極と結線された調整用キ
ャパシタンスを形成し、上記電極へのトリミング処理に
代えて、上記調整用キャパシタンスにトリミング処理を
してもよい。この場合において、上記調整用キャパシタ
ンスは、加振出力に差を設けて形成した上記１対の圧電
素子のうち、加振出力の大きい方の電極に結線されてい
ることが好ましい。
【００２０】 又、本発明においては、上記電極の部分
が、上記圧電体の支台上又は作用体上に相当する部分に
位置し、上記電極のその部分にトリミング処理をしても
よい。この場合において、加振出力に差を設けて形成し
た上記１対の圧電素子のうち、加振出力の大きい方の電
極が、上記支台上又は上記作用体上に相当する圧電体上
に位置する部分を有することが好ましい。又、電極を、
上記圧電体の支台上又は作用体上に相当する部分に形成
した櫛骨と、櫛骨より突出し、圧電体の中空部上に相当
する部分に伸ばした櫛の歯とから成る櫛形状とし、隣り
合う櫛の歯の間の櫛骨部分をトリミング処理により切断
してもよい。
が、上記圧電体の支台上又は作用体上に相当する部分に
位置し、上記電極のその部分にトリミング処理をしても
よい。この場合において、加振出力に差を設けて形成し
た上記１対の圧電素子のうち、加振出力の大きい方の電
極が、上記支台上又は上記作用体上に相当する圧電体上
に位置する部分を有することが好ましい。又、電極を、
上記圧電体の支台上又は作用体上に相当する部分に形成
した櫛骨と、櫛骨より突出し、圧電体の中空部上に相当
する部分に伸ばした櫛の歯とから成る櫛形状とし、隣り
合う櫛の歯の間の櫛骨部分をトリミング処理により切断
してもよい。
【００２１】 さらに、本発明においては、電極の作用
体側又は支台側を、原点Ｏを中心とする円の円周に沿っ
てトリミング処理してもよく、又は原点Ｏを中心とする
円の原点と周上の点とを結ぶ直線に沿ってトリミング処
理してもよい。
体側又は支台側を、原点Ｏを中心とする円の円周に沿っ
てトリミング処理してもよく、又は原点Ｏを中心とする
円の原点と周上の点とを結ぶ直線に沿ってトリミング処
理してもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】 本発明においては、加速度セン
サ素子の静電容量を変化させることにより、圧電素子か
ら出力される電気的出力を変化させることにより、加速
度センサ素子のノイズを減少させている。尚、圧電素子
とは、圧電体及び上下電極が重なる部分をいう。具体的
には、電極が１対の互いに分離した電極から成る場合
は、上記１対の電極のそれぞれの形状が中空部の中心点
を通る同一の直線に対し線対称となるようにトリミング
処理をし、さらに、この電極がＸ方向用素子又はＹ方向
用素子を構成する場合は、Ｚ方向加振時に、上記１対の
圧電素子のそれぞれに発生する加振出力の絶対値の差が
小さくなるように、電極にトリミング処理をする。一
方、上記電極がＺ方向用素子を構成する場合は、Ｘ又は
Ｙ方向加振時に、上記１対の圧電素子のそれぞれに発生
する加振出力の絶対値の差が小さくなるように、電極に
トリミング処理をする。又、電極が１対の互いに結線さ
れた電極から成り、かつＺ方向用素子を構成する場合に
は、Ｘ又はＹ方向加振時に、上記１対の圧電素子のそれ
ぞれに発生する加振出力の絶対値の差が小さくなるよう
に、上記電極にトリミング処理をする。尚、加振出力の
絶対値の差は５％以下になることが望ましい。
サ素子の静電容量を変化させることにより、圧電素子か
ら出力される電気的出力を変化させることにより、加速
度センサ素子のノイズを減少させている。尚、圧電素子
とは、圧電体及び上下電極が重なる部分をいう。具体的
には、電極が１対の互いに分離した電極から成る場合
は、上記１対の電極のそれぞれの形状が中空部の中心点
を通る同一の直線に対し線対称となるようにトリミング
処理をし、さらに、この電極がＸ方向用素子又はＹ方向
用素子を構成する場合は、Ｚ方向加振時に、上記１対の
圧電素子のそれぞれに発生する加振出力の絶対値の差が
小さくなるように、電極にトリミング処理をする。一
方、上記電極がＺ方向用素子を構成する場合は、Ｘ又は
Ｙ方向加振時に、上記１対の圧電素子のそれぞれに発生
する加振出力の絶対値の差が小さくなるように、電極に
トリミング処理をする。又、電極が１対の互いに結線さ
れた電極から成り、かつＺ方向用素子を構成する場合に
は、Ｘ又はＹ方向加振時に、上記１対の圧電素子のそれ
ぞれに発生する加振出力の絶対値の差が小さくなるよう
に、上記電極にトリミング処理をする。尚、加振出力の
絶対値の差は５％以下になることが望ましい。
【００２３】 上記の事項を、互いに分離した１対の電
極を有するＸ方向用素子及びＹ方向用素子、互いに結線
された１対の電極を有するＺ方向用素子を備えた三軸セ
ンサを例として説明する。このような三軸センサにおい
て、Ｘ方向用電極に対しては、図３（ｂ）に示すよう
に、Ｘ方向用電極１３の形状がＸ軸に対して線対称とな
るように、かつ、Ｚ方向加振時に、上記１対のＸ方向用
素子のそれぞれに発生する加振出力の絶対値の差が小さ
くなるようにトリミング処理が行われる。
極を有するＸ方向用素子及びＹ方向用素子、互いに結線
された１対の電極を有するＺ方向用素子を備えた三軸セ
ンサを例として説明する。このような三軸センサにおい
て、Ｘ方向用電極に対しては、図３（ｂ）に示すよう
に、Ｘ方向用電極１３の形状がＸ軸に対して線対称とな
るように、かつ、Ｚ方向加振時に、上記１対のＸ方向用
素子のそれぞれに発生する加振出力の絶対値の差が小さ
くなるようにトリミング処理が行われる。
【００２４】 Ｘ方向用素子は、Ｘ方向の分力のみを検
知するのが望ましく、Ｙ及びＺ方向の分力の検知に起因
するノイズを減らす必要がある。１対のＸ方向用電極１
３のそれぞれの形状がＸ軸に対して線対称となるように
するのは、Ｘ方向用素子において、Ｙ方向の分力に起因
するノイズを減らすためである。即ち、Ｙ方向加振時に
圧電体に生じる歪みは、Ｘ軸の両側で方向が異なるた
め、逆符号となる。一方、Ｘ方向用電極１３の各対毎の
分極方向は同じであるため、電荷の符号は歪みの方向で
決定されることになる。従って、対を構成する各素子内
で発生する電荷を０にすることができ、Ｙ方向の分力に
起因するノイズを減らすことができるのである。
知するのが望ましく、Ｙ及びＺ方向の分力の検知に起因
するノイズを減らす必要がある。１対のＸ方向用電極１
３のそれぞれの形状がＸ軸に対して線対称となるように
するのは、Ｘ方向用素子において、Ｙ方向の分力に起因
するノイズを減らすためである。即ち、Ｙ方向加振時に
圧電体に生じる歪みは、Ｘ軸の両側で方向が異なるた
め、逆符号となる。一方、Ｘ方向用電極１３の各対毎の
分極方向は同じであるため、電荷の符号は歪みの方向で
決定されることになる。従って、対を構成する各素子内
で発生する電荷を０にすることができ、Ｙ方向の分力に
起因するノイズを減らすことができるのである。
【００２５】 又、Ｚ方向加振時に、上記１対のＸ方向
用素子のそれぞれに発生する加振出力の絶対値の差が小
さくなるようにするのは、Ｘ方向用素子において、Ｚ方
向の分力に起因するノイズを減らすためである。
用素子のそれぞれに発生する加振出力の絶対値の差が小
さくなるようにするのは、Ｘ方向用素子において、Ｚ方
向の分力に起因するノイズを減らすためである。
【００２６】 素子の電荷の符号は、素子の分極方向と
歪み方向との積により決まり、１対のＸ方向用素子のそ
れぞれの分極方向は逆方向である。一方、素子の発生電
荷量をＱ、素子のキャパシタンスをＣとすると、素子の
加振出力はＱ／Ｃで表される。Ｚ方向加振時には、１対
のＸ方向用素子の圧電体に生じる歪みは同方向となるた
め、１対のＸ方向用素子のそれぞれに発生する電荷は逆
符号となる。従って、１対のＸ方向用素子のそれぞれの
加振出力も逆符号となり、Ｘ方向用素子全体の加振出力
は相殺されて０になるべきであるが、実際には、１対の
Ｘ方向用素子のそれぞれに発生する電荷量の差により、
各素子の加振出力の絶対値が異なるため、他軸ノイズが
発生することになる。即ち、表１に示すように、トリミ
ング前の１対のＸ方向用素子の一方１３ａ（以下、Ｘ１
と記載する。）に発生する電荷量をＱとすると、他方１
３ｂ（以下、Ｘ２と記載する。）に発生する電荷量は−
（Ｑ＋ΔＱ）となる。又、Ｘ１、１３ａのキャパシタン
スをＣ１、Ｘ２、１３ｂのキャパシタンスをＣ２＋ΔＣ
とすると、Ｘ１、１３ａの加振出力はＱ／Ｃ１、Ｘ２、
１３ｂの加振出力は−（Ｑ＋ΔＱ）／（Ｃ２＋ΔＣ）と
なる。従って、Ｘ方向用素子全体の電荷量は−ΔＱ、キ
ャパシタンスはＣ１＋Ｃ２＋ΔＣとなり、Ｘ方向用素子
全体の加振出力−ΔＱ／（Ｃ１＋Ｃ２＋ΔＣ）に相当す
る他軸ノイズが発生する。
歪み方向との積により決まり、１対のＸ方向用素子のそ
れぞれの分極方向は逆方向である。一方、素子の発生電
荷量をＱ、素子のキャパシタンスをＣとすると、素子の
加振出力はＱ／Ｃで表される。Ｚ方向加振時には、１対
のＸ方向用素子の圧電体に生じる歪みは同方向となるた
め、１対のＸ方向用素子のそれぞれに発生する電荷は逆
符号となる。従って、１対のＸ方向用素子のそれぞれの
加振出力も逆符号となり、Ｘ方向用素子全体の加振出力
は相殺されて０になるべきであるが、実際には、１対の
Ｘ方向用素子のそれぞれに発生する電荷量の差により、
各素子の加振出力の絶対値が異なるため、他軸ノイズが
発生することになる。即ち、表１に示すように、トリミ
ング前の１対のＸ方向用素子の一方１３ａ（以下、Ｘ１
と記載する。）に発生する電荷量をＱとすると、他方１
３ｂ（以下、Ｘ２と記載する。）に発生する電荷量は−
（Ｑ＋ΔＱ）となる。又、Ｘ１、１３ａのキャパシタン
スをＣ１、Ｘ２、１３ｂのキャパシタンスをＣ２＋ΔＣ
とすると、Ｘ１、１３ａの加振出力はＱ／Ｃ１、Ｘ２、
１３ｂの加振出力は−（Ｑ＋ΔＱ）／（Ｃ２＋ΔＣ）と
なる。従って、Ｘ方向用素子全体の電荷量は−ΔＱ、キ
ャパシタンスはＣ１＋Ｃ２＋ΔＣとなり、Ｘ方向用素子
全体の加振出力−ΔＱ／（Ｃ１＋Ｃ２＋ΔＣ）に相当す
る他軸ノイズが発生する。
【００２７】
【表１】
【００２８】 そのため、本発明では、表２に示すよう
に、トリミング処理により、Ｘ方向用素子の電荷量とキ
ャパシタンスを調整し、１対のＸ方向用素子のそれぞれ
に発生する加振出力の絶対値の差を小さくすることによ
り、Ｚ方向加振時におけるＸ方向用素子全体の加振出力
を０とし、Ｚ方向の分力に起因するノイズを減らしてい
る。１対のＸ方向用電極１３は互いに分離しているた
め、各素子の電荷量とキャパシタンスを個別に測定する
ことができる。従って、トリミング処理はこれらの測定
値に従って行われることになる。
に、トリミング処理により、Ｘ方向用素子の電荷量とキ
ャパシタンスを調整し、１対のＸ方向用素子のそれぞれ
に発生する加振出力の絶対値の差を小さくすることによ
り、Ｚ方向加振時におけるＸ方向用素子全体の加振出力
を０とし、Ｚ方向の分力に起因するノイズを減らしてい
る。１対のＸ方向用電極１３は互いに分離しているた
め、各素子の電荷量とキャパシタンスを個別に測定する
ことができる。従って、トリミング処理はこれらの測定
値に従って行われることになる。
【００２９】
【表２】
【００３０】 尚、Ｘ方向加振時には、１対のＸ方向用
素子のそれぞれに発生する歪み方向は逆向きであり、
又、前述したように、素子の分極方向は逆方向であるた
め、各素子の電荷は同符号となり、加振出力は相殺され
ず、その測定が可能となる。
素子のそれぞれに発生する歪み方向は逆向きであり、
又、前述したように、素子の分極方向は逆方向であるた
め、各素子の電荷は同符号となり、加振出力は相殺され
ず、その測定が可能となる。
【００３１】 又、本発明では、Ｙ方向用電極に対して
は、１対のＹ方向用電極のそれぞれの形状がＹ軸に対し
て線対称となるように、かつ、Ｚ方向加振時に、上記１
対のＹ方向用素子のそれぞれに発生する加振出力の絶対
値の差が小さくなるようにトリミング処理が行われる。
は、１対のＹ方向用電極のそれぞれの形状がＹ軸に対し
て線対称となるように、かつ、Ｚ方向加振時に、上記１
対のＹ方向用素子のそれぞれに発生する加振出力の絶対
値の差が小さくなるようにトリミング処理が行われる。
【００３２】 Ｙ方向用素子は、Ｙ方向の分力のみを検
知するのが望ましく、Ｘ及びＺ方向の分力の検知に起因
するノイズを減らす必要がある。１対のＹ方向用電極の
それぞれの形状がＹ軸に対して線対称となるようにする
のは、Ｙ方向用素子において、Ｘ方向の分力に起因する
ノイズを減らすためである。又、Ｚ方向加振時に、１対
のＹ方向用素子のそれぞれに発生する加振出力の絶対値
の差が小さくなるようにするのは、Ｙ方向用素子におい
て、Ｚ方向の分力に起因するノイズを減らすためであ
る。上記のようなトリミングを行うことにより、Ｘ方向
用素子の場合と同様の理由により、他軸ノイズを減らす
ことができる。１対のＹ方向用電極は互いに分離してい
るため、各素子の電荷量とキャパシタンスを個別に測定
することができる。従って、トリミング処理はこれらの
測定値に従って行われることになる。
知するのが望ましく、Ｘ及びＺ方向の分力の検知に起因
するノイズを減らす必要がある。１対のＹ方向用電極の
それぞれの形状がＹ軸に対して線対称となるようにする
のは、Ｙ方向用素子において、Ｘ方向の分力に起因する
ノイズを減らすためである。又、Ｚ方向加振時に、１対
のＹ方向用素子のそれぞれに発生する加振出力の絶対値
の差が小さくなるようにするのは、Ｙ方向用素子におい
て、Ｚ方向の分力に起因するノイズを減らすためであ
る。上記のようなトリミングを行うことにより、Ｘ方向
用素子の場合と同様の理由により、他軸ノイズを減らす
ことができる。１対のＹ方向用電極は互いに分離してい
るため、各素子の電荷量とキャパシタンスを個別に測定
することができる。従って、トリミング処理はこれらの
測定値に従って行われることになる。
【００３３】 さらに、本発明では、Ｚ方向用電極に対
しては、Ｘ又はＹ方向加振時に、１対のＺ方向用素子の
それぞれに発生する加振出力の絶対値の差が小さくなる
ようにトリミング処理が行われる。これは、Ｚ方向用素
子において、Ｘ及びＹ方向の分力に起因するノイズを減
らすためである。
しては、Ｘ又はＹ方向加振時に、１対のＺ方向用素子の
それぞれに発生する加振出力の絶対値の差が小さくなる
ようにトリミング処理が行われる。これは、Ｚ方向用素
子において、Ｘ及びＹ方向の分力に起因するノイズを減
らすためである。
【００３４】 素子の電荷の符号は、前述のように、素
子の分極方向と歪み方向との積により決まり、１対のＺ
方向用素子のそれぞれの分極方向は同方向である。Ｘ又
はＹ方向加振時には、１対のＺ方向用素子の圧電体に生
じる歪みは逆方向となるため、１対のＺ方向用素子のそ
れぞれに発生する電荷は逆符号となる。従って、１対の
Ｚ方向用素子のそれぞれの加振出力も逆符号となり、Ｚ
方向用素子全体の加振出力は相殺されて０になるべきで
あるが、実際には、１対のＺ方向用素子のそれぞれに発
生する電荷量の差により、各素子の加振出力の絶対値が
異なるため、他軸ノイズが発生することになる。即ち、
表３に示すように、Ｘ方向加振時を例にとると、トリミ
ング前の１対のＺ方向用素子の一方１５ｂ（以下、Ｚ１
と記載する。）に発生する電荷量をＱ’とすると、他方
１５ａ（以下、Ｚ２と記載する。）に発生する電荷量は
−（Ｑ’＋ΔＱ）となる。又、Ｚ１、１５ｂのキャパシ
タンスをＣ３、Ｚ２、１５ａのキャパシタンスをＣ４＋
ΔＣとすると、Ｚ１、１５ｂの加振出力はＱ’／Ｃ３、
Ｚ２、１５ａの加振出力は−（Ｑ’＋ΔＱ）／（Ｃ４＋
ΔＣ）となる。従って、Ｚ方向用素子全体の電荷量は−
ΔＱ、キャパシタンスはＣ３＋Ｃ４＋ΔＣとなり、Ｚ方
向用素子全体の加振出力−ΔＱ／（Ｃ３＋Ｃ４＋ΔＣ）
に相当する他軸ノイズが発生する。
子の分極方向と歪み方向との積により決まり、１対のＺ
方向用素子のそれぞれの分極方向は同方向である。Ｘ又
はＹ方向加振時には、１対のＺ方向用素子の圧電体に生
じる歪みは逆方向となるため、１対のＺ方向用素子のそ
れぞれに発生する電荷は逆符号となる。従って、１対の
Ｚ方向用素子のそれぞれの加振出力も逆符号となり、Ｚ
方向用素子全体の加振出力は相殺されて０になるべきで
あるが、実際には、１対のＺ方向用素子のそれぞれに発
生する電荷量の差により、各素子の加振出力の絶対値が
異なるため、他軸ノイズが発生することになる。即ち、
表３に示すように、Ｘ方向加振時を例にとると、トリミ
ング前の１対のＺ方向用素子の一方１５ｂ（以下、Ｚ１
と記載する。）に発生する電荷量をＱ’とすると、他方
１５ａ（以下、Ｚ２と記載する。）に発生する電荷量は
−（Ｑ’＋ΔＱ）となる。又、Ｚ１、１５ｂのキャパシ
タンスをＣ３、Ｚ２、１５ａのキャパシタンスをＣ４＋
ΔＣとすると、Ｚ１、１５ｂの加振出力はＱ’／Ｃ３、
Ｚ２、１５ａの加振出力は−（Ｑ’＋ΔＱ）／（Ｃ４＋
ΔＣ）となる。従って、Ｚ方向用素子全体の電荷量は−
ΔＱ、キャパシタンスはＣ３＋Ｃ４＋ΔＣとなり、Ｚ方
向用素子全体の加振出力−ΔＱ／（Ｃ３＋Ｃ４＋ΔＣ）
に相当する他軸ノイズが発生する。
【００３５】
【表３】
【００３６】 そのため、本発明では、表４に示すよう
に、Ｚ方向用電極のトリミングにより、Ｚ方向用素子の
電荷量とキャパシタンスを調整し、１対のＺ方向用素子
のそれぞれに発生する加振出力の絶対値の差を小さくす
ることにより、Ｘ又はＹ方向加振時におけるＺ方向用素
子全体の加振出力を０とし、Ｘ又はＹ方向の分力に起因
するノイズを減らしている。
に、Ｚ方向用電極のトリミングにより、Ｚ方向用素子の
電荷量とキャパシタンスを調整し、１対のＺ方向用素子
のそれぞれに発生する加振出力の絶対値の差を小さくす
ることにより、Ｘ又はＹ方向加振時におけるＺ方向用素
子全体の加振出力を０とし、Ｘ又はＹ方向の分力に起因
するノイズを減らしている。
【００３７】
【表４】
【００３８】 Ｚ方向用電極のトリミング処理は、Ｘ方
向の分力に起因するノイズを減らす場合は、図４（ｂ）
に示すように、Ｘ方向用電極近傍１３の辺縁部にて行う
ことが好ましい。これは、Ｘ加振時においては、歪みは
Ｘ軸近傍で大きく、Ｙ軸近傍では小さくなって０に近い
大きさとなるため、Ｘ方向用電極近傍１３の辺縁部にて
トリミング処理を行う方が、Ｙ軸に影響をあたえにくい
とともに、高感度のトリミングが可能となるからであ
る。又、同様に、Ｙ方向の分力に起因するノイズを減ら
す場合は、Ｙ方向用電極近傍の辺縁部にて行うことが好
ましい。
向の分力に起因するノイズを減らす場合は、図４（ｂ）
に示すように、Ｘ方向用電極近傍１３の辺縁部にて行う
ことが好ましい。これは、Ｘ加振時においては、歪みは
Ｘ軸近傍で大きく、Ｙ軸近傍では小さくなって０に近い
大きさとなるため、Ｘ方向用電極近傍１３の辺縁部にて
トリミング処理を行う方が、Ｙ軸に影響をあたえにくい
とともに、高感度のトリミングが可能となるからであ
る。又、同様に、Ｙ方向の分力に起因するノイズを減ら
す場合は、Ｙ方向用電極近傍の辺縁部にて行うことが好
ましい。
【００３９】 １対のＺ方向用素子は互いに結線されて
おり、各素子の加振出力を個別に測定することはできな
いため、いずれの素子にトリミング処理を行うかは、例
えば、以下のように決定する。まず、Ｘ方向加振時にお
けるＺ方向用素子全体とＸ方向用素子全体の電荷を求
め、その符号を比較する。両者の符号が同じであればＺ
１に、両者の符号が異なればＺ２にトリミング処理を行
う。即ち、ΔＱが正ならばＱ’＜Ｑ’＋ΔＱとなりＺ２
の発生電荷が大きいためＺ２にトリミング処理を行い、
ΔＱが負ならばＱ’＞Ｑ’＋ΔＱとなりＺ１の発生電荷
が大きいためＺ１にトリミング処理を行うのである。例
えば、表３では、Ｘ方向加振時におけるＺ方向用素子全
体の電荷は−△Ｑであり、Ｘ方向加振時におけるＸ方向
用素子全体の電荷は２Ｑであり、両者の符号は異なるた
め、図４（ｂ）に示すように、Ｚ方向用電極Ｚ２、１５
ａにトリミング処理を行っている。
おり、各素子の加振出力を個別に測定することはできな
いため、いずれの素子にトリミング処理を行うかは、例
えば、以下のように決定する。まず、Ｘ方向加振時にお
けるＺ方向用素子全体とＸ方向用素子全体の電荷を求
め、その符号を比較する。両者の符号が同じであればＺ
１に、両者の符号が異なればＺ２にトリミング処理を行
う。即ち、ΔＱが正ならばＱ’＜Ｑ’＋ΔＱとなりＺ２
の発生電荷が大きいためＺ２にトリミング処理を行い、
ΔＱが負ならばＱ’＞Ｑ’＋ΔＱとなりＺ１の発生電荷
が大きいためＺ１にトリミング処理を行うのである。例
えば、表３では、Ｘ方向加振時におけるＺ方向用素子全
体の電荷は−△Ｑであり、Ｘ方向加振時におけるＸ方向
用素子全体の電荷は２Ｑであり、両者の符号は異なるた
め、図４（ｂ）に示すように、Ｚ方向用電極Ｚ２、１５
ａにトリミング処理を行っている。
【００４０】 尚、Ｚ方向加振時には、１対のＺ方向用
素子のそれぞれに発生する歪み方向は同じであり、又、
前述したように、素子の分極方向は同方向であるため、
各素子の電荷は同符号となり、加振出力の測定が可能と
なる。
素子のそれぞれに発生する歪み方向は同じであり、又、
前述したように、素子の分極方向は同方向であるため、
各素子の電荷は同符号となり、加振出力の測定が可能と
なる。
【００４１】 本発明においては、電極へ直接トリミン
グ処理を行わずに、図５（ａ）に示すように、圧電体の
支台２上に相当する部分に、上部電極１０と結線された
調整用キャパシタンス１７を形成し、その調整用キャパ
シタンス１７にトリミング処理をしてもよい。このよう
に、支台２上に形成した調整用キャパシタンス１７にト
リミング処理を行うこととすれば、レーザーにより薄い
可撓板上に形成された電極にトリミング処理を行う困難
さを回避することができる。又、本発明においては、図
５（ｃ）に示すように、出力の大きい圧電素子２０の上
部電極２２と下部電極２１のそれぞれに、半田付け可能
な電極を設け、圧電素子２０と並列になるようにチップ
コンデンサ２３（Ｘ方向用トリミングキャパシタ２３
ａ、Ｙ方向用トリミングキャパシタ２３ｂ、Ｚ方向用ト
リミングキャパシタ２３ｃ）を半田付けし、キャパシタ
ンスを増やすことでセンサの感度を調整してもよい。
グ処理を行わずに、図５（ａ）に示すように、圧電体の
支台２上に相当する部分に、上部電極１０と結線された
調整用キャパシタンス１７を形成し、その調整用キャパ
シタンス１７にトリミング処理をしてもよい。このよう
に、支台２上に形成した調整用キャパシタンス１７にト
リミング処理を行うこととすれば、レーザーにより薄い
可撓板上に形成された電極にトリミング処理を行う困難
さを回避することができる。又、本発明においては、図
５（ｃ）に示すように、出力の大きい圧電素子２０の上
部電極２２と下部電極２１のそれぞれに、半田付け可能
な電極を設け、圧電素子２０と並列になるようにチップ
コンデンサ２３（Ｘ方向用トリミングキャパシタ２３
ａ、Ｙ方向用トリミングキャパシタ２３ｂ、Ｚ方向用ト
リミングキャパシタ２３ｃ）を半田付けし、キャパシタ
ンスを増やすことでセンサの感度を調整してもよい。
【００４２】 この場合、１対の圧電素子のそれぞれの
加振出力に差を設けておき、調整用キャパシタンス１７
を、トリミングキャパシタンスがない場合の加振出力の
大きい方の素子に結線することとなる。電荷を発生しな
いトリミングキャパシタンスを付加すると加振出力は小
さくなり、トリミングキャパシタンスの容量で加振出力
の減少量を調整するからである。尚、この場合、加振出
力は電圧であり、発生電荷ＱとキャパシタンスＣとの比
Ｑ／Ｃで決定される。例えば、図５（ａ）においては、
調整用キャパシタンス１７が結線されているＸ方向用電
極１３ｂ、Ｙ方向用電極１４ａ及びＺ方向用電極１５ｂ
は、いずれもトリミングキャパシタンスがない場合の加
振出力の大きい方の素子である。
加振出力に差を設けておき、調整用キャパシタンス１７
を、トリミングキャパシタンスがない場合の加振出力の
大きい方の素子に結線することとなる。電荷を発生しな
いトリミングキャパシタンスを付加すると加振出力は小
さくなり、トリミングキャパシタンスの容量で加振出力
の減少量を調整するからである。尚、この場合、加振出
力は電圧であり、発生電荷ＱとキャパシタンスＣとの比
Ｑ／Ｃで決定される。例えば、図５（ａ）においては、
調整用キャパシタンス１７が結線されているＸ方向用電
極１３ｂ、Ｙ方向用電極１４ａ及びＺ方向用電極１５ｂ
は、いずれもトリミングキャパシタンスがない場合の加
振出力の大きい方の素子である。
【００４３】 又、本発明においては、図５（ｂ）に示
すように、上部電極１０が圧電体の支台２上又は作用体
１上に相当する部分に通常より大きなはみ出した部分１
８を設け、上部電極１０のその部分１８にトリミング処
理をしてもよい。これにより、レーザーにより薄い可撓
板上に形成された電極にトリミング処理を行う困難さを
回避することができる。この場合、１対の圧電素子のそ
れぞれの加振出力に差を設けておき、通常より大きなは
み出し部分がない場合の加振出力が大きい方の素子が、
圧電体の支台上又は上記作用体上に相当する部分に通常
よりも大きなはみ出し部分を有することが好ましい。電
荷を発生しないはみ出し部分を付加すると加振出力は小
さくなり、はみ出し部分の面積（容量）をトリミングで
減らすと加振出力は増加し、望ましい加振出力になるよ
うに調整する。尚、この場合、加振出力は電圧であり、
発生電荷ＱとキャパシタンスＣとの比Ｑ／Ｃで決定され
る。又、可撓板のごく近傍のはみ出し部分では大きな電
荷が発生しているため、それを検知すべく、センサには
通常はみ出し部分が形成される。
すように、上部電極１０が圧電体の支台２上又は作用体
１上に相当する部分に通常より大きなはみ出した部分１
８を設け、上部電極１０のその部分１８にトリミング処
理をしてもよい。これにより、レーザーにより薄い可撓
板上に形成された電極にトリミング処理を行う困難さを
回避することができる。この場合、１対の圧電素子のそ
れぞれの加振出力に差を設けておき、通常より大きなは
み出し部分がない場合の加振出力が大きい方の素子が、
圧電体の支台上又は上記作用体上に相当する部分に通常
よりも大きなはみ出し部分を有することが好ましい。電
荷を発生しないはみ出し部分を付加すると加振出力は小
さくなり、はみ出し部分の面積（容量）をトリミングで
減らすと加振出力は増加し、望ましい加振出力になるよ
うに調整する。尚、この場合、加振出力は電圧であり、
発生電荷ＱとキャパシタンスＣとの比Ｑ／Ｃで決定され
る。又、可撓板のごく近傍のはみ出し部分では大きな電
荷が発生しているため、それを検知すべく、センサには
通常はみ出し部分が形成される。
【００４４】 例えば、図５（ｂ）においては、通常よ
り大きなはみ出し部１８（一点鎖線）を有するＸ方向用
電極１３ｂ、Ｙ方向用電極１４ａ及びＺ方向用電極１５
ｂは、いずれも通常より大きなはみ出し部分１８（一点
鎖線）がない場合の加振出力が大きい方の素子である。
り大きなはみ出し部１８（一点鎖線）を有するＸ方向用
電極１３ｂ、Ｙ方向用電極１４ａ及びＺ方向用電極１５
ｂは、いずれも通常より大きなはみ出し部分１８（一点
鎖線）がない場合の加振出力が大きい方の素子である。
【００４５】 さらに、図６に示すように、上部電極１
０を、圧電体の支台２上又は作用体１上に相当する部分
に形成した櫛骨１９と、櫛骨より突出し、圧電体の中空
部７上に相当する部分に伸ばした櫛の歯２０とから成る
櫛形状とし、隣り合う櫛の歯の間の櫛骨部分をトリミン
グ処理により切断してもよい。上部電極１０の形状を櫛
形状とすれば、レーザーにより薄い可撓板上でトリミン
グ処理を行う困難さを回避することができるとともに、
櫛の歯一つ分を最小調整単位とした効率的な調整が可能
となるという利点もある。さらに、調整用キャパシタン
ス等を設ける場合に比べ、センサ自体をコンパクトにで
きるという利点もある。
０を、圧電体の支台２上又は作用体１上に相当する部分
に形成した櫛骨１９と、櫛骨より突出し、圧電体の中空
部７上に相当する部分に伸ばした櫛の歯２０とから成る
櫛形状とし、隣り合う櫛の歯の間の櫛骨部分をトリミン
グ処理により切断してもよい。上部電極１０の形状を櫛
形状とすれば、レーザーにより薄い可撓板上でトリミン
グ処理を行う困難さを回避することができるとともに、
櫛の歯一つ分を最小調整単位とした効率的な調整が可能
となるという利点もある。さらに、調整用キャパシタン
ス等を設ける場合に比べ、センサ自体をコンパクトにで
きるという利点もある。
【００４６】 一方、図７に示すような通常の形状の電
極の場合は、櫛形状とした場合に比べ、微調整が可能で
あるという利点があり、いずれを選択するかは、三軸セ
ンサの用途等により決められる。
極の場合は、櫛形状とした場合に比べ、微調整が可能で
あるという利点があり、いずれを選択するかは、三軸セ
ンサの用途等により決められる。
【００４７】 トリミング処理には、図７に示すよう
に、上部電極１０の作用体１側又は支台２側を、原点Ｏ
を中心とする円の円周に沿って切断する方法及び上部電
極１０を、原点Ｏを中心とする円の原点と周上の点とを
結ぶ直線に沿って切断する方法とがある。
に、上部電極１０の作用体１側又は支台２側を、原点Ｏ
を中心とする円の円周に沿って切断する方法及び上部電
極１０を、原点Ｏを中心とする円の原点と周上の点とを
結ぶ直線に沿って切断する方法とがある。
【００４８】 上部電極１０の支台２側を原点Ｏを中心
とする円の円周に沿って切断する場合は、切断面積に対
する加振出力の変化が大きく、高感度のトリミング処理
が可能となる。従って、加振出力を大幅に調整する場合
に好適である。一方、上部電極１０の作用体１側を原点
Ｏを中心とする円の円周に沿って切断する場合は、切断
面積に対する加振出力の変化が小さく、低感度のトリミ
ング処理が可能となる。従って、加振出力を細かく調整
する場合に好適である。上部電極１０を、原点Ｏを中心
とする円の原点と周上の点とを結ぶ直線に沿って切断す
る場合の感度は、前二者の中間となる。
とする円の円周に沿って切断する場合は、切断面積に対
する加振出力の変化が大きく、高感度のトリミング処理
が可能となる。従って、加振出力を大幅に調整する場合
に好適である。一方、上部電極１０の作用体１側を原点
Ｏを中心とする円の円周に沿って切断する場合は、切断
面積に対する加振出力の変化が小さく、低感度のトリミ
ング処理が可能となる。従って、加振出力を細かく調整
する場合に好適である。上部電極１０を、原点Ｏを中心
とする円の原点と周上の点とを結ぶ直線に沿って切断す
る場合の感度は、前二者の中間となる。
【００４９】 本発明の方法によれば、Ｘ，Ｙ，Ｚいず
れかの軸を加振軸として振動を加えた場合において、前
記加振軸用以外の軸用の圧電素子のうち、作用体を中心
として相対称する位置に配置された２の圧電素子から発
生する電荷を完全に相殺し、上述の他軸ノイズを抑制す
ることができる。従って、センサの検知精度を向上させ
ることができる。
れかの軸を加振軸として振動を加えた場合において、前
記加振軸用以外の軸用の圧電素子のうち、作用体を中心
として相対称する位置に配置された２の圧電素子から発
生する電荷を完全に相殺し、上述の他軸ノイズを抑制す
ることができる。従って、センサの検知精度を向上させ
ることができる。
【００５０】 又、トリミングは通常、レーザーを用い
て行うが、精度良くトリミングを行うためには、位置決
めを正確に行う必要がある。この作業は非常に困難な作
業であるが、すべての圧電素子が同一の平面に形成され
ている三軸センサについてトリミング処理を行う場合、
本発明の方法では、位置決めを１回のみ行えば済むた
め、作業効率を向上させることが可能となる。
て行うが、精度良くトリミングを行うためには、位置決
めを正確に行う必要がある。この作業は非常に困難な作
業であるが、すべての圧電素子が同一の平面に形成され
ている三軸センサについてトリミング処理を行う場合、
本発明の方法では、位置決めを１回のみ行えば済むた
め、作業効率を向上させることが可能となる。
【００５１】 尚、本発明の感度調整方法は、一軸セン
サに対して適用することも可能である。即ち、三軸セン
サより一軸のみを取り出した構成を有する一軸センサの
場合、例えば、Ｘ方向用素子のみを有する一軸センサを
考えると、Ｙ軸方向及びＺ軸方向における加振出力を検
知したのでは、Ｘ軸方向の加振出力のみを精度良く測定
することができなくなるからである。
サに対して適用することも可能である。即ち、三軸セン
サより一軸のみを取り出した構成を有する一軸センサの
場合、例えば、Ｘ方向用素子のみを有する一軸センサを
考えると、Ｙ軸方向及びＺ軸方向における加振出力を検
知したのでは、Ｘ軸方向の加振出力のみを精度良く測定
することができなくなるからである。
【００５２】
【実施例】 以下、本発明を図示の実施例を用いて更に
詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限られる
ものではない。
詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限られる
ものではない。
【００５３】（実施例１）三軸センサのＸ方向用電極に
トリミング処理を施し、Ｘ方向用素子の他軸ノイズを減
少させた。三軸センサは、図１に示すように、支台２に
設けた円柱形状の中空部７の中心に、作用体１である重
錘を、中空部７に掛け渡した可撓板３にて釣支した状態
にて配置して成る基盤８を有する。又、この基盤８上
に、下部電極９及び上部電極１０に挟まれた形で圧電体
１１を配置して成る圧電素子１９を有する。尚、下部電
極９及び圧電体１１は、可撓板３全体を被覆するように
形成されており、その圧電体１１の上にそれぞれ１対の
Ｘ方向用電極１３、Ｙ方向用電極１４及びＺ方向用電極
１５を形成することにより、それぞれＸ方向用素子、Ｙ
方向用素子及びＺ方向用素子としている。尚、Ｘ方向用
電極１３及びＹ方向用電極１４において、１対の電極は
互いに分離しているが、Ｚ方向用電極１５において、１
対の電極は互いに結線されている。又、本実施例の三軸
センサにおいて、上部電極１０は金から成るものを、下
部電極９は白金から成るものを用いた。圧電体１１はＰ
ＺＴから成るものを、配線・ボンディングパッド１２は
銀から成るものを用いた。
トリミング処理を施し、Ｘ方向用素子の他軸ノイズを減
少させた。三軸センサは、図１に示すように、支台２に
設けた円柱形状の中空部７の中心に、作用体１である重
錘を、中空部７に掛け渡した可撓板３にて釣支した状態
にて配置して成る基盤８を有する。又、この基盤８上
に、下部電極９及び上部電極１０に挟まれた形で圧電体
１１を配置して成る圧電素子１９を有する。尚、下部電
極９及び圧電体１１は、可撓板３全体を被覆するように
形成されており、その圧電体１１の上にそれぞれ１対の
Ｘ方向用電極１３、Ｙ方向用電極１４及びＺ方向用電極
１５を形成することにより、それぞれＸ方向用素子、Ｙ
方向用素子及びＺ方向用素子としている。尚、Ｘ方向用
電極１３及びＹ方向用電極１４において、１対の電極は
互いに分離しているが、Ｚ方向用電極１５において、１
対の電極は互いに結線されている。又、本実施例の三軸
センサにおいて、上部電極１０は金から成るものを、下
部電極９は白金から成るものを用いた。圧電体１１はＰ
ＺＴから成るものを、配線・ボンディングパッド１２は
銀から成るものを用いた。
【００５４】 トリミング前の状態（図３（ａ））にお
いて、Ｚ方向加振時（３０ｍＶが１０ｍｓ-2に相当）に
おけるＸ方向用素子の一方（以下、Ｘ１と記載する。）
のキャパシタンスは２７９ｐＦであり、加振出力は１２
０ｍＶであった。又、Ｚ方向加振時におけるＸ方向用素
子の他方（以下、Ｘ２と記載する。）のキャパシタンス
は２８６ｐＦであり、加振出力は１３１ｍＶであった。
従って、Ｘ方向用素子全体のキャパシタンスは５６５ｐ
Ｆであり、Ｘ方向用素子全体の加振出力は７．５ｍＶで
あった。即ち、Ｚ方向の加振による７．５ｍＶの他軸ノ
イズが観測された。
いて、Ｚ方向加振時（３０ｍＶが１０ｍｓ-2に相当）に
おけるＸ方向用素子の一方（以下、Ｘ１と記載する。）
のキャパシタンスは２７９ｐＦであり、加振出力は１２
０ｍＶであった。又、Ｚ方向加振時におけるＸ方向用素
子の他方（以下、Ｘ２と記載する。）のキャパシタンス
は２８６ｐＦであり、加振出力は１３１ｍＶであった。
従って、Ｘ方向用素子全体のキャパシタンスは５６５ｐ
Ｆであり、Ｘ方向用素子全体の加振出力は７．５ｍＶで
あった。即ち、Ｚ方向の加振による７．５ｍＶの他軸ノ
イズが観測された。
【００５５】 上記の三軸センサに対し、図３（ｂ）に
示すように、Ｘ２のＸ方向用電極１３ｂの形状がＸ軸に
対して線対称となるように、かつ、Ｚ方向加振時に、上
記１対のＸ方向用素子のそれぞれに発生する加振出力の
絶対値の差が小さくなるように、Ｘ２にトリミング処理
を行った。Ｘ軸に対して線対称となるようにするのは、
Ｘ方向用素子において、Ｙ方向の分力に起因するノイズ
を減らすためである。どの程度のトリミングを行うか
は、予め切り取り量と感度の減少量を調べて置くことに
より決定した。
示すように、Ｘ２のＸ方向用電極１３ｂの形状がＸ軸に
対して線対称となるように、かつ、Ｚ方向加振時に、上
記１対のＸ方向用素子のそれぞれに発生する加振出力の
絶対値の差が小さくなるように、Ｘ２にトリミング処理
を行った。Ｘ軸に対して線対称となるようにするのは、
Ｘ方向用素子において、Ｙ方向の分力に起因するノイズ
を減らすためである。どの程度のトリミングを行うか
は、予め切り取り量と感度の減少量を調べて置くことに
より決定した。
【００５６】 トリミング処理後において、Ｚ方向加振
時におけるＸ方向用素子全体の加振出力は０ｍＶとな
り、Ｘ方向用素子の他軸ノイズが減少した。
時におけるＸ方向用素子全体の加振出力は０ｍＶとな
り、Ｘ方向用素子の他軸ノイズが減少した。
【００５７】 尚、本実施例において、トリミング処理
はレーザーを用いて行った。
はレーザーを用いて行った。
【００５８】（実施例２）実施例１においてトリミング
処理を行った三軸センサのＺ方向用電極１５にトリミン
グ処理を施し、Ｚ方向用素子の他軸ノイズを減少させ
た。
処理を行った三軸センサのＺ方向用電極１５にトリミン
グ処理を施し、Ｚ方向用素子の他軸ノイズを減少させ
た。
【００５９】 トリミング前の状態（図４（ａ））にお
いて、Ｘ方向加振時（３０ｍＶが１０ｍｓ-2に相当）に
おけるＺ方向用素子全体のキャパシタンスは６４０ｐＦ
であり、加振出力は６．７ｍＶであった。即ち、Ｘ方向
の加振による６．７ｍＶの他軸ノイズが観測された。
いて、Ｘ方向加振時（３０ｍＶが１０ｍｓ-2に相当）に
おけるＺ方向用素子全体のキャパシタンスは６４０ｐＦ
であり、加振出力は６．７ｍＶであった。即ち、Ｘ方向
の加振による６．７ｍＶの他軸ノイズが観測された。
【００６０】 上記の三軸センサに対し、図４（ｂ）に
示すように、Ｘ方向加振時に、１対のＺ方向用素子のそ
れぞれに発生する加振出力の絶対値の差が小さくなるよ
うにトリミング処理を行った。どの程度のトリミング処
理を行うかは実施例１と同様に決定した。又、１対のＺ
方向用電極（一方をＺ１、他方をＺ２と記載する。）の
いずれにトリミング処理を行うかは、Ｘ方向加振時にお
けるＺ方向用素子全体とＸ方向用素子全体の電荷の符号
により決定した。即ち、両者の符号が同じであればＺ１
に、両者の符号が異なればＺ２にトリミング処理を行
う。本実施例では、両者の符号が逆であったので、Ｚ２
の電極１５ａにトリミング処理を行った。
示すように、Ｘ方向加振時に、１対のＺ方向用素子のそ
れぞれに発生する加振出力の絶対値の差が小さくなるよ
うにトリミング処理を行った。どの程度のトリミング処
理を行うかは実施例１と同様に決定した。又、１対のＺ
方向用電極（一方をＺ１、他方をＺ２と記載する。）の
いずれにトリミング処理を行うかは、Ｘ方向加振時にお
けるＺ方向用素子全体とＸ方向用素子全体の電荷の符号
により決定した。即ち、両者の符号が同じであればＺ１
に、両者の符号が異なればＺ２にトリミング処理を行
う。本実施例では、両者の符号が逆であったので、Ｚ２
の電極１５ａにトリミング処理を行った。
【００６１】 トリミング処理後において、Ｘ方向加振
時におけるＺ方向用素子全体の加振出力は０ｍＶとな
り、Ｚ方向用素子の他軸ノイズが減少した。
時におけるＺ方向用素子全体の加振出力は０ｍＶとな
り、Ｚ方向用素子の他軸ノイズが減少した。
【００６２】 尚、本実施例において、トリミング処理
は実施例１と同様に行った。
は実施例１と同様に行った。
【００６３】
【発明の効果】 本発明の方法によれば、三軸センサに
おいて、Ｘ，Ｙ，Ｚいずれかの軸を加振軸として振動を
加えた場合において、前記加振軸用以外の軸用の圧電素
子のうち、作用体を中心として相対称する位置に配置さ
れた２の圧電素子から発生する電荷を完全に相殺し、上
述の他軸ノイズを抑制することができる。従って、セン
サの検知精度を向上させることができる。又、本発明の
方法を一軸センサに用いれば、他方向の加振によって生
じるノイズを減少して、主軸方向の加振出力に対する検
知精度を向上させることができる。
おいて、Ｘ，Ｙ，Ｚいずれかの軸を加振軸として振動を
加えた場合において、前記加振軸用以外の軸用の圧電素
子のうち、作用体を中心として相対称する位置に配置さ
れた２の圧電素子から発生する電荷を完全に相殺し、上
述の他軸ノイズを抑制することができる。従って、セン
サの検知精度を向上させることができる。又、本発明の
方法を一軸センサに用いれば、他方向の加振によって生
じるノイズを減少して、主軸方向の加振出力に対する検
知精度を向上させることができる。
【図１】 三軸センサの一般的構成を示す（ａ）平面図
及び（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
及び（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【図２】 三軸センサの作用を示す（ａ）平面図及び
（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】 本発明の感度調整方法の一例による（ａ）ト
リミング前及び（ｂ）トリミング後の三軸センサを示す
平面図である。
リミング前及び（ｂ）トリミング後の三軸センサを示す
平面図である。
【図４】 本発明の感度調整方法の他の例による（ａ）
トリミング前及び（ｂ）トリミング後の三軸センサを示
す平面図である。
トリミング前及び（ｂ）トリミング後の三軸センサを示
す平面図である。
【図５】 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）本発明の感度調整
方法のさらに他の例によるトリミング処理を示す三軸セ
ンサの平面図である。
方法のさらに他の例によるトリミング処理を示す三軸セ
ンサの平面図である。
【図６】 本発明の感度調整方法のさらに他の例による
トリミング処理を示す三軸センサの平面図である。
トリミング処理を示す三軸センサの平面図である。
【図７】 本発明の感度調整方法のさらに他の例による
トリミング処理を示す三軸センサの平面図である。
トリミング処理を示す三軸センサの平面図である。
【図８】 三軸センサにおける座標の概念を説明する斜
視図である。
視図である。
【図９】 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）三軸センサの作用
を示す縦断面図である。
を示す縦断面図である。
１…重錘（作用体）、２…支台、３…可撓板、４…変形
（歪み）、５…圧電体、６…三軸センサ、７…中空部、
８…基盤、９…下部電極、１０…上部電極、１１…圧電
体、１２…配線・ボンディングパッド、１３…Ｘ方向用
電極、１４…Ｙ方向用電極、１５…Ｚ方向用電極、１６
…トリミングライン、１７…調整用キャパシタンス、１
８…通常より大きなはみ出し部、１９…圧電素子、２０
…圧電素子、２１…下部電極、２２…上部電極、２３…
チップコンデンサ。
（歪み）、５…圧電体、６…三軸センサ、７…中空部、
８…基盤、９…下部電極、１０…上部電極、１１…圧電
体、１２…配線・ボンディングパッド、１３…Ｘ方向用
電極、１４…Ｙ方向用電極、１５…Ｚ方向用電極、１６
…トリミングライン、１７…調整用キャパシタンス、１
８…通常より大きなはみ出し部、１９…圧電素子、２０
…圧電素子、２１…下部電極、２２…上部電極、２３…
チップコンデンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 和義 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 安藤 秀樹 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 エ ヌジーケイ・オプトセラミックス株式会社 内
Claims (14)
- 【請求項１】 一対の圧電素子から構成される加速度検
出素子を有し、外部から作用する加速度を検出する加速
度センサ素子の感度調整方法であって、 該加速度センサ素子の静電容量を変化させることによ
り、該圧電素子から出力される電気的出力を変化させる
ことを特徴とする加速度センサ素子の感度調整方法。 - 【請求項２】 該加速度センサ素子が、重錘、該重錘近
傍に周設され、中空部を有する支台、該支台の中空部に
重錘を釣支するように支台に横架された可撓板及び１対
の圧電素子から成る加速度検出素子を備えた請求項１に
記載の加速度センサ素子の感度調整方法。 - 【請求項３】 該一対の圧電素子から構成される加速度
検出素子がＸ方向またはＹ方向加速度検出用である場合
は、Ｚ方向加振時に該加速度検出素子のそれぞれの圧電
素子に発生する加振出力の絶対値の差が小さくなるよう
に静電容量を変化させ、該加速度検出素子がＺ方向加速
度検出用である場合は、Ｘ方向又はＹ方向加振時に該加
速度検出素子のそれぞれの圧電素子に発生する加振出力
の絶対値の差が小さくなるように静電容量を変化させる
請求項１又は２に記載の加速度センサ素子の感度調整方
法。 - 【請求項４】 該圧電素子が直交する二軸に対応するよ
うに二対である請求項１、２又は３に記載の加速度セン
サ素子の感度調整方法。 - 【請求項５】 該圧電素子が直交する三軸に対応するよ
うに三対である請求項１、２、３又は４に記載の加速度
センサ素子の感度調整方法。 - 【請求項６】 該一対の圧電素子から構成される加速度
検出素子がＸ方向加速度検出用である場合は、それぞれ
の圧電素子の形状がＸ軸に対して対称となるように、か
つＺ方向加振時に該加速度検出素子のそれぞれの圧電素
子に発生する加振出力の絶対値の差が小さくなるように
静電容量を変化させ、該一対の圧電素子から構成される
加速度検出素子がＹ方向加速度検出用である場合は、そ
れぞれの圧電素子の形状がＹ軸に対して対称となるよう
に、かつＺ方向加振時に該加速度検出素子のそれぞれの
圧電素子に発生する加振出力の絶対値の差が小さくなる
ように静電容量を変化させる請求項１〜５のいずれか１
項に記載の加速度センサ素子の感度調整方法。 - 【請求項７】 Ｘ方向加振時における、該１対のＺ方向
用素子に発生する加振出力と該１対のＸ方向用素子に発
生する加振出力とが同符号か異符号か、及びＹ方向加振
時における、該１対のＺ方向用素子に発生する加振出力
と該１対のＹ方向用素子に発生する加振出力とが同符号
か異符号かにより、該１対のＺ方向用電極のいずれにト
リミング処理をするかを決定する請求項１〜６のいずれ
か１項に記載の加速度センサ素子の感度調整方法。 - 【請求項８】 該圧電体の該支台上に相当する部分に、
該電極と結線された調整用キャパシタンスを形成し、該
電極へのトリミング処理に代えて、該調整用キャパシタ
ンスにトリミング処理をする請求項１〜７のいずれか１
項に記載の加速度センサ素子の感度調整方法。 - 【請求項９】 該調整用キャパシタンスが、加振出力に
差を設けて形成した該１対の圧電素子のうち、加振出力
の大きい方の電極に結線された請求項８に記載の加速度
センサ素子の感度調整方法。 - 【請求項１０】 該電極の部分が、該圧電体の該支台上
又は該作用体上に相当する部分に位置し、該電極の該部
分にトリミング処理をする請求項１〜７のいずれか１項
に記載の加速度センサ素子の感度調整方法。 - 【請求項１１】 加振出力に差を設けて形成した該１対
の圧電素子のうち、加振出力の大きい方の電極が、該支
台上又は該作用体上に相当する該圧電体上に位置する部
分を有する請求項１０に記載の加速度センサ素子の感度
調整方法。 - 【請求項１２】 該電極を、該圧電体の該支台上又は該
作用体上に相当する部分に形成した櫛骨と、該櫛骨より
突出し、該圧電体の該中空部上に相当する部分に伸ばし
た櫛の歯とから成る櫛形状とし、隣り合う櫛の歯の間の
該櫛骨部分をトリミング処理により切断する請求項１０
又は１１に記載の加速度センサ素子の感度調整方法。 - 【請求項１３】 該電極の該作用体側又は該支台側を、
原点Ｏを中心とする円の円周に沿ってトリミング処理す
る請求項１〜７、１０、１１又は１２のいずれか１項に
記載の加速度センサ素子の感度調整方法。 - 【請求項１４】 該電極を、原点Ｏを中心とする円の原
点と周上の点とを結ぶ直線に沿ってトリミング処理する
請求項１〜７、１０、１１又は１２のいずれか１項に記
載の加速度センサ素子の感度調整方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000073022A JP2000346865A (ja) | 1999-03-26 | 2000-03-15 | 加速度センサ素子の感度調整方法 |
| US09/528,557 US6474134B1 (en) | 1999-03-26 | 2000-03-20 | Method for adjusting sensitivity of acceleration sensor |
| EP00302353A EP1039303A1 (en) | 1999-03-26 | 2000-03-22 | Method for adjusting sensitivity of acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-84894 | 1999-03-26 | ||
| JP8489499 | 1999-03-26 | ||
| JP2000073022A JP2000346865A (ja) | 1999-03-26 | 2000-03-15 | 加速度センサ素子の感度調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000346865A true JP2000346865A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=26425865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000073022A Withdrawn JP2000346865A (ja) | 1999-03-26 | 2000-03-15 | 加速度センサ素子の感度調整方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6474134B1 (ja) |
| EP (1) | EP1039303A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000346865A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040020292A1 (en) * | 2002-04-17 | 2004-02-05 | Deng Ken Kan | Single chip piezoelectric triaxial MEMS accelerometer |
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