JP2002107374A - 加速度センサ及び加速度検出装置並びに位置決め装置 - Google Patents
加速度センサ及び加速度検出装置並びに位置決め装置Info
- Publication number
- JP2002107374A JP2002107374A JP2001180252A JP2001180252A JP2002107374A JP 2002107374 A JP2002107374 A JP 2002107374A JP 2001180252 A JP2001180252 A JP 2001180252A JP 2001180252 A JP2001180252 A JP 2001180252A JP 2002107374 A JP2002107374 A JP 2002107374A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acceleration
- piezoelectric
- piezoelectric elements
- acceleration sensor
- piezoelectric element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 限られた空間の中に設けることができ、回転
加速度を高感度で検出できる加速度センサを提供する。 【解決手段】 加速度センサ１０は、歪変形により発生
する電荷を出力するための電極１１ａ，１１ｂ、２１
ａ、２１ｂを設けた第１及び第２圧電素子１、２からな
り、前記第１及び第２圧電素子のそれぞれは、少なくと
も１つの圧電体４からなり、前記圧電体を支持する支持
体部３を有していると共に、前記電極は、少なくとも前
記圧電素子の相対する面にそれぞれ設けられており、前
記第１圧電素子の一方の面と、第２圧電素子の一方の面
とは、互いに実質的に平行となるように配置されてなる
加速度を高感度で検出できる加速度センサを提供する。 【解決手段】 加速度センサ１０は、歪変形により発生
する電荷を出力するための電極１１ａ，１１ｂ、２１
ａ、２１ｂを設けた第１及び第２圧電素子１、２からな
り、前記第１及び第２圧電素子のそれぞれは、少なくと
も１つの圧電体４からなり、前記圧電体を支持する支持
体部３を有していると共に、前記電極は、少なくとも前
記圧電素子の相対する面にそれぞれ設けられており、前
記第１圧電素子の一方の面と、第２圧電素子の一方の面
とは、互いに実質的に平行となるように配置されてなる
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器に加
えられる衝撃による角加速度（回転加速度）及び並進加
速度の検知に関する。
えられる衝撃による角加速度（回転加速度）及び並進加
速度の検知に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化が進み、ノート
型パソコン等の携帯用電子機器が普及してきた。これら
の電子機器の衝撃に対する信頼性を確保・向上するため
に、小型で表面実装可能な高性能の加速度（衝撃）セン
サの需要が高まっている。例えば、高密度の磁気記録装
置への書き込み動作中に衝撃が加わると、ヘッドの位置
ずれが生じる。その結果、データの書き込みエラーやヘ
ッドの破損を引き起こす可能性がある。そこで、磁気記
録装置に加わった衝撃を検出し、書き込み動作を停止し
たり、ヘッドを安全な位置に退避させる必要がある。
型パソコン等の携帯用電子機器が普及してきた。これら
の電子機器の衝撃に対する信頼性を確保・向上するため
に、小型で表面実装可能な高性能の加速度（衝撃）セン
サの需要が高まっている。例えば、高密度の磁気記録装
置への書き込み動作中に衝撃が加わると、ヘッドの位置
ずれが生じる。その結果、データの書き込みエラーやヘ
ッドの破損を引き起こす可能性がある。そこで、磁気記
録装置に加わった衝撃を検出し、書き込み動作を停止し
たり、ヘッドを安全な位置に退避させる必要がある。
【０００３】さらに、磁気記録装置では記録密度が高密
度化し、ディスク面におけるトラック幅が狭くなってき
ている。このため、わずかな振動でもヘッドの位置ずれ
（トラックずれ）が生じやすくなっている。磁気記録装
置の外部から加わる衝撃や振動のみならず、磁気記録装
置内部のモータなどの回転による小さな振動でも磁気ヘ
ッドがトラックずれを起こしてしまうという問題があ
る。
度化し、ディスク面におけるトラック幅が狭くなってき
ている。このため、わずかな振動でもヘッドの位置ずれ
（トラックずれ）が生じやすくなっている。磁気記録装
置の外部から加わる衝撃や振動のみならず、磁気記録装
置内部のモータなどの回転による小さな振動でも磁気ヘ
ッドがトラックずれを起こしてしまうという問題があ
る。
【０００４】磁気記録装置に加わる振動としては、並進
の振動だけでなく、回転の振動も起こる場合がある。し
たがって、制御には、並進加速度と角加速度（以下、回
転加速度という）を識別する必要があり、並進加速度と
回転加速度を検出可能なセンサが必要である。並進加速
度は、従来の加速度センサを１個用いれば、検出するこ
とができる。また、回転加速度を検出するには、回転中
心から互いにできるだけ離れた二つ以上の位置に加速度
センサをそれぞれ配置すると最も感度よく検出できる。
このとき、２つの加速度センサが回転中心を挟んで両側
に等距離で配置された場合には、回転加速度が加わる
と、それぞれの出力信号は符号が逆で大きさが同じにな
る。しかし、上記条件は回転中心の位置が２つの加速度
センサの中間にある場合に限られる。また、特性が実質
的に同一の２つの加速度センサが回転中心に対して同じ
側に配置された場合、並進加速度は各加速度センサにつ
いて同じ大きさなので、並進加速度に対するそれぞれの
加速度センサからの出力信号は、同じ大きさとなる。一
方、回転加速度が加わる場合には、２つの加速度センサ
からの出力信号の大きさは回転中心から各加速度センサ
までの距離により異なるため、各加速度センサからの出
力信号の大きさが異なる。そこで、２つの出力信号の差
をとることにより回転加速度を検出することができる。
の振動だけでなく、回転の振動も起こる場合がある。し
たがって、制御には、並進加速度と角加速度（以下、回
転加速度という）を識別する必要があり、並進加速度と
回転加速度を検出可能なセンサが必要である。並進加速
度は、従来の加速度センサを１個用いれば、検出するこ
とができる。また、回転加速度を検出するには、回転中
心から互いにできるだけ離れた二つ以上の位置に加速度
センサをそれぞれ配置すると最も感度よく検出できる。
このとき、２つの加速度センサが回転中心を挟んで両側
に等距離で配置された場合には、回転加速度が加わる
と、それぞれの出力信号は符号が逆で大きさが同じにな
る。しかし、上記条件は回転中心の位置が２つの加速度
センサの中間にある場合に限られる。また、特性が実質
的に同一の２つの加速度センサが回転中心に対して同じ
側に配置された場合、並進加速度は各加速度センサにつ
いて同じ大きさなので、並進加速度に対するそれぞれの
加速度センサからの出力信号は、同じ大きさとなる。一
方、回転加速度が加わる場合には、２つの加速度センサ
からの出力信号の大きさは回転中心から各加速度センサ
までの距離により異なるため、各加速度センサからの出
力信号の大きさが異なる。そこで、２つの出力信号の差
をとることにより回転加速度を検出することができる。
【０００５】また、加速度センサとしては、応力が加わ
って歪み変形することにより電圧を発生させる圧電体か
らなる圧電素子が知られている（特開平１０−９６７４
２号公報）。加速度センサ用に用いられる圧電素子とし
ては、板状の圧電体等の梁部を持つ板状形状のものがあ
る。加速度による歪み変形を圧電体の梁部の振動として
受けてそれに伴う発生電荷を検出することで加速度を検
出することができる。
って歪み変形することにより電圧を発生させる圧電体か
らなる圧電素子が知られている（特開平１０−９６７４
２号公報）。加速度センサ用に用いられる圧電素子とし
ては、板状の圧電体等の梁部を持つ板状形状のものがあ
る。加速度による歪み変形を圧電体の梁部の振動として
受けてそれに伴う発生電荷を検出することで加速度を検
出することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加速度
センサを複数の圧電素子により構成する場合には、各圧
電素子ごとに特性の差を示す場合がある。また、２つの
圧電素子を離れた位置に設置した加速度センサでは、設
置位置の状態によっては各圧電素子の感度が影響を受け
る場合がある。例えば、設置位置による温度差等により
各圧電素子の感度にずれを生じる場合がある。上記のよ
うな場合には、並進加速度のみが加わった場合にも各圧
電素子間の出力信号に差が生じるため誤って回転加速度
を検出してしまうことがあり、回転加速度を正確に認識
できないという問題を有していた。一方、ひとつのパッ
ケージ内のように限られた空間内に２つの圧電素子を収
納するなどして圧電素子間の距離を近づけると、検出信
号の差が小さくなり回転加速度を高感度で検出できない
という課題を有していた。
センサを複数の圧電素子により構成する場合には、各圧
電素子ごとに特性の差を示す場合がある。また、２つの
圧電素子を離れた位置に設置した加速度センサでは、設
置位置の状態によっては各圧電素子の感度が影響を受け
る場合がある。例えば、設置位置による温度差等により
各圧電素子の感度にずれを生じる場合がある。上記のよ
うな場合には、並進加速度のみが加わった場合にも各圧
電素子間の出力信号に差が生じるため誤って回転加速度
を検出してしまうことがあり、回転加速度を正確に認識
できないという問題を有していた。一方、ひとつのパッ
ケージ内のように限られた空間内に２つの圧電素子を収
納するなどして圧電素子間の距離を近づけると、検出信
号の差が小さくなり回転加速度を高感度で検出できない
という課題を有していた。
【０００７】そこで、本発明の目的は、限られた空間の
中に設けることができ、回転加速度を高感度で検出でき
る加速度センサを提供することである。
中に設けることができ、回転加速度を高感度で検出でき
る加速度センサを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明により解決することができる。即ち、本発明に係る加
速度センサは、歪変形による発生電位を出力するための
電極を設けた第１及び第２圧電素子からなり、前記第１
及び第２圧電素子のそれぞれは、少なくとも１つの圧電
体からなり、前記圧電体を支持する支持体部を有してい
ると共に、前記電極は、少なくとも前記圧電素子の相対
する面にそれぞれ設けられており、前記第１圧電素子の
一方の面と、前記第２圧電素子の一方の面とは、互いに
実質的に平行となるように配置されてなることを特徴と
する。
明により解決することができる。即ち、本発明に係る加
速度センサは、歪変形による発生電位を出力するための
電極を設けた第１及び第２圧電素子からなり、前記第１
及び第２圧電素子のそれぞれは、少なくとも１つの圧電
体からなり、前記圧電体を支持する支持体部を有してい
ると共に、前記電極は、少なくとも前記圧電素子の相対
する面にそれぞれ設けられており、前記第１圧電素子の
一方の面と、前記第２圧電素子の一方の面とは、互いに
実質的に平行となるように配置されてなることを特徴と
する。
【０００９】ここで、第１圧電素子の一方の面と、第２
圧電素子の一方の面とを互いに実質的に平行に配置する
とは、同一方向の加速度について各圧電素子が同じ振動
方向をとりうるようにするために振動面をそれぞれの圧
電素子について平行とするものである。また、第１圧電
素子の一方の面と、第２圧電素子の一方の面とが同一平
面内にあるのが好ましい。なお、圧電素子は、通常、梁
部の面に垂直方向に振動するので、各圧電素子の梁部の
面を互いに実質的に平行に配置するのが好ましい。ま
た、圧電素子を構成する圧電体は、支持体部と梁部とが
連続する一体物として構成してもよく、また、支持体部
を別体として構成してもよい。
圧電素子の一方の面とを互いに実質的に平行に配置する
とは、同一方向の加速度について各圧電素子が同じ振動
方向をとりうるようにするために振動面をそれぞれの圧
電素子について平行とするものである。また、第１圧電
素子の一方の面と、第２圧電素子の一方の面とが同一平
面内にあるのが好ましい。なお、圧電素子は、通常、梁
部の面に垂直方向に振動するので、各圧電素子の梁部の
面を互いに実質的に平行に配置するのが好ましい。ま
た、圧電素子を構成する圧電体は、支持体部と梁部とが
連続する一体物として構成してもよく、また、支持体部
を別体として構成してもよい。
【００１０】これにより、限られた空間内に第１及び第
２圧電素子を同一方向の加速度を検出できるように設け
ることができ、各圧電素子の圧電体を支持する支持体部
間の距離により回転加速度を高感度で検出することがで
きる。また、設置位置による環境の影響を受けることな
く回転加速度を検出することができる。
２圧電素子を同一方向の加速度を検出できるように設け
ることができ、各圧電素子の圧電体を支持する支持体部
間の距離により回転加速度を高感度で検出することがで
きる。また、設置位置による環境の影響を受けることな
く回転加速度を検出することができる。
【００１１】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子のそ
れぞれは、前記圧電体を支持する支持体部と前記圧電体
の主面を含む梁部とを有する片持ち梁型であって、前記
第１及び第２圧電素子のそれぞれの長手方向を同一方向
とし、前記各支持体部をそれぞれ前記長手方向について
互いに反対方向に遠ざけて外側に配し、前記梁部の先端
を互いに近づけて内側に配し、前記梁部の端面を互いに
実質的に平行となるように配置してなることを特徴とす
る。
加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子のそ
れぞれは、前記圧電体を支持する支持体部と前記圧電体
の主面を含む梁部とを有する片持ち梁型であって、前記
第１及び第２圧電素子のそれぞれの長手方向を同一方向
とし、前記各支持体部をそれぞれ前記長手方向について
互いに反対方向に遠ざけて外側に配し、前記梁部の先端
を互いに近づけて内側に配し、前記梁部の端面を互いに
実質的に平行となるように配置してなることを特徴とす
る。
【００１２】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子の
それぞれは、一つの圧電体からなり、前記各圧電体の分
極方向は互いに反対方向であることを特徴とする。
記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子の
それぞれは、一つの圧電体からなり、前記各圧電体の分
極方向は互いに反対方向であることを特徴とする。
【００１３】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電
素子のそれぞれは、一つの圧電体からなり、前記各圧電
体の分極方向は互いに同一方向であることを特徴とす
る。
は、前記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電
素子のそれぞれは、一つの圧電体からなり、前記各圧電
体の分極方向は互いに同一方向であることを特徴とす
る。
【００１４】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子のそ
れぞれは、複数の圧電体が接合されて積層してなること
を特徴とする。
加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子のそ
れぞれは、複数の圧電体が接合されて積層してなること
を特徴とする。
【００１５】これにより、複数の圧電体を接合して圧電
素子を構成することでより大きな出力信号を得ることが
できる。
素子を構成することでより大きな出力信号を得ることが
できる。
【００１６】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子の
それぞれにおいて、前記各圧電素子を構成する全ての圧
電体の分極方向は、同一方向であることを特徴とする。
記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子の
それぞれにおいて、前記各圧電素子を構成する全ての圧
電体の分極方向は、同一方向であることを特徴とする。
【００１７】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電
素子のそれぞれを構成する各圧電体の分極方向は、互い
に反対方向であることを特徴とする。
は、前記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電
素子のそれぞれを構成する各圧電体の分極方向は、互い
に反対方向であることを特徴とする。
【００１８】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子のそ
れぞれを構成する各圧電体の分極方向は、互いに同一方
向であることを特徴とする。
加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子のそ
れぞれを構成する各圧電体の分極方向は、互いに同一方
向であることを特徴とする。
【００１９】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子の
それぞれは、分極方向が互いに反対方向である少なくと
も２つの圧電体を分極の極性が同一の面を互いに対向さ
せて接合してなることを特徴とする。
記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子の
それぞれは、分極方向が互いに反対方向である少なくと
も２つの圧電体を分極の極性が同一の面を互いに対向さ
せて接合してなることを特徴とする。
【００２０】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電
素子のそれぞれは、対応する各圧電体の分極方向が互い
に反対方向であることを特徴とする。
は、前記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電
素子のそれぞれは、対応する各圧電体の分極方向が互い
に反対方向であることを特徴とする。
【００２１】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子のそ
れぞれは、対応する各圧電体の分極方向について互いに
同一方向であることを特徴とする。
加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子のそ
れぞれは、対応する各圧電体の分極方向について互いに
同一方向であることを特徴とする。
【００２２】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記一つの圧電素子におい
て、前記圧電素子を構成する各圧電体は、シム材を介し
て接合してなることを特徴とする。
記加速度センサであって、前記一つの圧電素子におい
て、前記圧電素子を構成する各圧電体は、シム材を介し
て接合してなることを特徴とする。
【００２３】ここで、シム材としては圧電体と接合しう
るものであればよく、特に限定されない。加速度による
振動を圧電体に伝達するものであることが好ましい。好
ましくはシリコン基板である。
るものであればよく、特に限定されない。加速度による
振動を圧電体に伝達するものであることが好ましい。好
ましくはシリコン基板である。
【００２４】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、前記圧電素子は、複数
の前記圧電体が直接接合によって接合されてなることを
特徴とする。
は、前記加速度センサであって、前記圧電素子は、複数
の前記圧電体が直接接合によって接合されてなることを
特徴とする。
【００２５】これにより、圧電体間の界面に接着層が形
成されないため、加速度による振動が該接着層によって
吸収されることがなく、高感度で加速度を検出すること
ができ、安定な素子を実現できる。
成されないため、加速度による振動が該接着層によって
吸収されることがなく、高感度で加速度を検出すること
ができ、安定な素子を実現できる。
【００２６】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記圧電素子は、酸素原子及び
水酸基の少なくとも１つを介して複数の前記圧電体が直
接接合によって接合されてなることを特徴とする。
加速度センサであって、前記圧電素子は、酸素原子及び
水酸基の少なくとも１つを介して複数の前記圧電体が直
接接合によって接合されてなることを特徴とする。
【００２７】これにより、圧電体相互を水酸基または酸
素原子を介して強固に接合させることができる。
素原子を介して強固に接合させることができる。
【００２８】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子の
それぞれの各電極に対応する出力端子を備えることを特
徴とする。
記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子の
それぞれの各電極に対応する出力端子を備えることを特
徴とする。
【００２９】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、第１及び第２圧電素子
のそれぞれについて、発生する電荷の極性が互いに異な
る電極同士を異なる圧電素子間で接続した少なくとも一
つの出力端子を有することを特徴とする。
は、前記加速度センサであって、第１及び第２圧電素子
のそれぞれについて、発生する電荷の極性が互いに異な
る電極同士を異なる圧電素子間で接続した少なくとも一
つの出力端子を有することを特徴とする。
【００３０】上記のように第１及び第２圧電素子のそれ
ぞれにおいて、発生する電荷の極性が異なる電極の間を
異なる圧電素子の間で接続し、これを出力端子とするこ
とで、各圧電素子の電極間で電荷の相殺がなされ、余分
の電荷が各圧電素子の出力の差分として得られる。ここ
で、回転加速度が加わる場合には、回転中心からの距離
によってそれぞれの圧電素子に発生する電荷量は異な
る。一方、並進加速度によって発生する電荷量はそれぞ
れの圧電素子で同じなので、差分を取ることで相殺され
る。そこで、この出力の差分から回転加速度を検出する
ことができる。換言すれば、各圧電素子間に上記のよう
に配線することによって出力の差分を得ることができ
る。そこで、外部に差分回路を設ける必要がない。
ぞれにおいて、発生する電荷の極性が異なる電極の間を
異なる圧電素子の間で接続し、これを出力端子とするこ
とで、各圧電素子の電極間で電荷の相殺がなされ、余分
の電荷が各圧電素子の出力の差分として得られる。ここ
で、回転加速度が加わる場合には、回転中心からの距離
によってそれぞれの圧電素子に発生する電荷量は異な
る。一方、並進加速度によって発生する電荷量はそれぞ
れの圧電素子で同じなので、差分を取ることで相殺され
る。そこで、この出力の差分から回転加速度を検出する
ことができる。換言すれば、各圧電素子間に上記のよう
に配線することによって出力の差分を得ることができ
る。そこで、外部に差分回路を設ける必要がない。
【００３１】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子のそ
れぞれについて、発生する電荷の極性が同じ電極同士を
異なる圧電素子間で接続し、前記接続した電極以外の電
極からの出力端子を有することを特徴とする。
加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子のそ
れぞれについて、発生する電荷の極性が同じ電極同士を
異なる圧電素子間で接続し、前記接続した電極以外の電
極からの出力端子を有することを特徴とする。
【００３２】上記の場合にも第１及び第２圧電素子のそ
れぞれにおいて、発生する電荷の極性が同じ電極同士を
直列に接続することで、同じ極性の電荷同士を相殺させ
て、各圧電素子に発生した電荷量の差を出力として得る
ことができる。これによって、余分の電荷が各圧電素子
の出力の差分として得られ、この出力の差分から回転加
速度を検出することができる。換言すれば、各圧電素子
間に上記のように配線することによって出力の差分を得
ることができる。そこで、外部に差分回路を設ける必要
がない。
れぞれにおいて、発生する電荷の極性が同じ電極同士を
直列に接続することで、同じ極性の電荷同士を相殺させ
て、各圧電素子に発生した電荷量の差を出力として得る
ことができる。これによって、余分の電荷が各圧電素子
の出力の差分として得られ、この出力の差分から回転加
速度を検出することができる。換言すれば、各圧電素子
間に上記のように配線することによって出力の差分を得
ることができる。そこで、外部に差分回路を設ける必要
がない。
【００３３】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子の
それぞれの各電極に発生する電荷を出力する少なくとも
一組の出力端子を有することを特徴とする。
記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子の
それぞれの各電極に発生する電荷を出力する少なくとも
一組の出力端子を有することを特徴とする。
【００３４】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、前記第１圧電素子は、
前記第２圧電素子の感度と実質的に同じ感度に調整され
たことを特徴とする。
は、前記加速度センサであって、前記第１圧電素子は、
前記第２圧電素子の感度と実質的に同じ感度に調整され
たことを特徴とする。
【００３５】この加速度センサを構成する第１及び第２
圧電素子は、通常、一方の圧電素子の寸法を他方の圧電
素子の寸法と実質的に同じ寸法で構成することによって
それぞれの感度をほぼ同程度とすることができる。さら
に、加速度の検出精度を向上させるために、一方の圧電
素子の感度を他方の圧電素子の感度と実質的に同じ感度
に調整することが好ましい。圧電素子の感度調整は、例
えば、梁部の一部を削る場合や、梁部に重量物等の感度
調整体を付着させることによって行うことができる。
圧電素子は、通常、一方の圧電素子の寸法を他方の圧電
素子の寸法と実質的に同じ寸法で構成することによって
それぞれの感度をほぼ同程度とすることができる。さら
に、加速度の検出精度を向上させるために、一方の圧電
素子の感度を他方の圧電素子の感度と実質的に同じ感度
に調整することが好ましい。圧電素子の感度調整は、例
えば、梁部の一部を削る場合や、梁部に重量物等の感度
調整体を付着させることによって行うことができる。
【００３６】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記第１圧電素子は、梁部の一
部が削られていることを特徴とする。
加速度センサであって、前記第１圧電素子は、梁部の一
部が削られていることを特徴とする。
【００３７】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記一方の圧電素子は、梁部
の一部に感度調整体が付着されていることを特徴とす
る。
記加速度センサであって、前記一方の圧電素子は、梁部
の一部に感度調整体が付着されていることを特徴とす
る。
【００３８】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、パッケージ内に前記第
１及び第２圧電素子を前記梁部が振動可能なように前記
支持体部で固定していることを特徴とする。
は、前記加速度センサであって、パッケージ内に前記第
１及び第２圧電素子を前記梁部が振動可能なように前記
支持体部で固定していることを特徴とする。
【００３９】この加速度センサでは、パッケージ内に第
１及び第２圧電素子を組み込んでおり、各圧電素子の各
面に設けた電極からの出力を容易に取り出すことができ
る。
１及び第２圧電素子を組み込んでおり、各圧電素子の各
面に設けた電極からの出力を容易に取り出すことができ
る。
【００４０】また、本発明に係る加速度センサは、前記
加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子のそ
れぞれは、前記梁部が前記パッケージの平面に対して傾
斜した状態で、当該パッケージに実装されていることを
特徴とする。
加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子のそ
れぞれは、前記梁部が前記パッケージの平面に対して傾
斜した状態で、当該パッケージに実装されていることを
特徴とする。
【００４１】このように圧電素子の梁部をパッケージの
平面に対して傾斜させることで、梁部の振動方向をパッ
ケージの平面に対して傾斜させることができる。このた
め、パッケージの平面に平行な方向の加速度だけでな
く、パッケージの平面に垂直な方向の加速度も検出する
ことができる。
平面に対して傾斜させることで、梁部の振動方向をパッ
ケージの平面に対して傾斜させることができる。このた
め、パッケージの平面に平行な方向の加速度だけでな
く、パッケージの平面に垂直な方向の加速度も検出する
ことができる。
【００４２】さらに、本発明に係る加速度センサは、前
記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子の
それぞれは、前記梁部と前記パッケージの平面とのなす
傾斜角が互いに異なる状態で、当該パッケージに実装さ
れていることを特徴とする。
記加速度センサであって、前記第１及び第２圧電素子の
それぞれは、前記梁部と前記パッケージの平面とのなす
傾斜角が互いに異なる状態で、当該パッケージに実装さ
れていることを特徴とする。
【００４３】またさらに、本発明に係る加速度センサ
は、前記加速度センサであって、２組の圧電素子が前記
パッケージに実装されており、第１組の前記第１及び第
２圧電素子のそれぞれは、前記梁部が前記パッケージの
平面に対して垂直となる状態で実装され、第２組の前記
第１及び第２圧電素子のそれぞれは、前記梁部が前記パ
ッケージの平面に対して平行となる状態で実装されてい
ることを特徴とする。
は、前記加速度センサであって、２組の圧電素子が前記
パッケージに実装されており、第１組の前記第１及び第
２圧電素子のそれぞれは、前記梁部が前記パッケージの
平面に対して垂直となる状態で実装され、第２組の前記
第１及び第２圧電素子のそれぞれは、前記梁部が前記パ
ッケージの平面に対して平行となる状態で実装されてい
ることを特徴とする。
【００４４】このように圧電素子の梁部がパッケージの
平面に垂直及び平行に実装された２組の圧電素子を備え
ることによって、パッケージの平面に対して垂直方向及
び水平方向の加速度成分をそれぞれ独立して検出するこ
とができる。なお、上記のように２軸方向の加速度を検
出する場合にかぎられず、さらに第３の組の圧電素子を
実装して、３軸方向の加速度成分を検出してもよい。
平面に垂直及び平行に実装された２組の圧電素子を備え
ることによって、パッケージの平面に対して垂直方向及
び水平方向の加速度成分をそれぞれ独立して検出するこ
とができる。なお、上記のように２軸方向の加速度を検
出する場合にかぎられず、さらに第３の組の圧電素子を
実装して、３軸方向の加速度成分を検出してもよい。
【００４５】本発明に係る加速度検出装置は、前記加速
度センサと、前記圧電素子からの出力信号を処理する信
号処理回路とを備えることを特徴とする。
度センサと、前記圧電素子からの出力信号を処理する信
号処理回路とを備えることを特徴とする。
【００４６】これにより、加速度センサと、信号処理回
路として例えば半導体素子等とを１つのパッケージ内に
収納することができるので、配線を短くでき、ノイズに
影響されにくくすることができ、高感度で加速度を検出
することができる。
路として例えば半導体素子等とを１つのパッケージ内に
収納することができるので、配線を短くでき、ノイズに
影響されにくくすることができ、高感度で加速度を検出
することができる。
【００４７】また、本発明に係る加速度検出装置は、前
記加速度検出装置であって、前記第１及び第２圧電素子
のそれぞれは、同方向の加速度に対して同一極性の出力
信号をそれぞれ出力するように前記信号処理回路に接続
されており、前記信号処理回路において前記出力信号
は、差分処理されることを特徴とする。
記加速度検出装置であって、前記第１及び第２圧電素子
のそれぞれは、同方向の加速度に対して同一極性の出力
信号をそれぞれ出力するように前記信号処理回路に接続
されており、前記信号処理回路において前記出力信号
は、差分処理されることを特徴とする。
【００４８】さらに、本発明に係る加速度検出装置は、
前記加速度検出装置であって、前記第１及び第２圧電素
子のそれぞれは、同方向の加速度に対して互いに逆極性
の出力信号をそれぞれ出力するように前記信号処理回路
に接続されており、前記信号処理回路において前記出力
信号は、加算処理されることを特徴とする。
前記加速度検出装置であって、前記第１及び第２圧電素
子のそれぞれは、同方向の加速度に対して互いに逆極性
の出力信号をそれぞれ出力するように前記信号処理回路
に接続されており、前記信号処理回路において前記出力
信号は、加算処理されることを特徴とする。
【００４９】またさらに、本発明に係る加速度検出装置
は、前記加速度検出装置であって、前記信号処理回路
は、前記第１及び第２圧電素子のそれぞれによる出力の
差分から角加速度を検出する回路を備えることを特徴と
する。
は、前記加速度検出装置であって、前記信号処理回路
は、前記第１及び第２圧電素子のそれぞれによる出力の
差分から角加速度を検出する回路を備えることを特徴と
する。
【００５０】ここで、回転中心からの距離が異なる第１
及び第２圧電素子に加わる回転加速度の大きさは、それ
ぞれ異なる。一方、各圧電素子に加わる並進加速度は、
同じである。そこで、２つの圧電素子の出力の差分を検
出することによって、並進加速度による出力信号を相殺
して、回転加速度による出力信号を検出することができ
る。
及び第２圧電素子に加わる回転加速度の大きさは、それ
ぞれ異なる。一方、各圧電素子に加わる並進加速度は、
同じである。そこで、２つの圧電素子の出力の差分を検
出することによって、並進加速度による出力信号を相殺
して、回転加速度による出力信号を検出することができ
る。
【００５１】またさらに、本発明に係る加速度検出装置
は、前記加速度検出装置であって、前記信号処理回路
は、前記第１及び第２圧電素子のそれぞれの感度が互い
に実質的に等しくなるよう出力調整することを特徴とす
る。
は、前記加速度検出装置であって、前記信号処理回路
は、前記第１及び第２圧電素子のそれぞれの感度が互い
に実質的に等しくなるよう出力調整することを特徴とす
る。
【００５２】また、本発明に係る加速度検出装置は、前
記加速度検出装置であって、前記信号処理回路は、前記
圧電素子からの出力信号のインピーダンスを変換する１
つのインピーダンス変換回路と前記変換された出力信号
を増幅する増幅回路を含むことを特徴とする。
記加速度検出装置であって、前記信号処理回路は、前記
圧電素子からの出力信号のインピーダンスを変換する１
つのインピーダンス変換回路と前記変換された出力信号
を増幅する増幅回路を含むことを特徴とする。
【００５３】さらに、本発明に係る加速度検出装置は、
前記加速度検出装置であって、前記信号処理回路は、前
記第１及び第２圧電素子のそれぞれからの出力信号のイ
ンピーダンスを変換する２つのインピーダンス変換回路
と前記変換された出力信号を加算する加算回路を含むこ
とを特徴とする。
前記加速度検出装置であって、前記信号処理回路は、前
記第１及び第２圧電素子のそれぞれからの出力信号のイ
ンピーダンスを変換する２つのインピーダンス変換回路
と前記変換された出力信号を加算する加算回路を含むこ
とを特徴とする。
【００５４】またさらに、本発明に係る加速度検出装置
は、前記加速度検出装置であって、前記信号処理回路
は、前記第１及び第２圧電素子のそれぞれからの出力信
号のインピーダンスを変換する２つのインピーダンス変
換回路と前記変換された出力信号の差を検出して該出力
信号差を増幅する差動増幅回路を含むことを特徴とす
る。
は、前記加速度検出装置であって、前記信号処理回路
は、前記第１及び第２圧電素子のそれぞれからの出力信
号のインピーダンスを変換する２つのインピーダンス変
換回路と前記変換された出力信号の差を検出して該出力
信号差を増幅する差動増幅回路を含むことを特徴とす
る。
【００５５】また、本発明に係る加速度検出装置は、前
記加速度検出装置であって、少なくとも１つの前記圧電
素子の出力をインピーダンス変換した変換出力と、前記
変換出力をインピーダンス変換後に増幅した増幅出力と
を同時に外部出力する複数の出力端子を具備することを
特徴とする。
記加速度検出装置であって、少なくとも１つの前記圧電
素子の出力をインピーダンス変換した変換出力と、前記
変換出力をインピーダンス変換後に増幅した増幅出力と
を同時に外部出力する複数の出力端子を具備することを
特徴とする。
【００５６】さらに、本発明に係る加速度検出装置は、
前記加速度検出装置であって、パッケージ内に前記第１
及び第２圧電素子のそれぞれを前記梁部が振動可能なよ
うに前記支持体部で固定していると共に前記信号処理回
路を収納していることを特徴とする。
前記加速度検出装置であって、パッケージ内に前記第１
及び第２圧電素子のそれぞれを前記梁部が振動可能なよ
うに前記支持体部で固定していると共に前記信号処理回
路を収納していることを特徴とする。
【００５７】本発明に係る対象物の位置決め装置は、加
速度を検出する前記加速度検出装置と、対象物の移動手
段と、前記移動手段を制御する制御手段とからなる対象
物の位置決め装置であって、前記制御手段は、前記加速
度検出装置からの検出された加速度に対応する出力信号
に基づいて、前記移動手段を制御して、前記対象物を移
動させて位置決めを行うことを特徴とする。
速度を検出する前記加速度検出装置と、対象物の移動手
段と、前記移動手段を制御する制御手段とからなる対象
物の位置決め装置であって、前記制御手段は、前記加速
度検出装置からの検出された加速度に対応する出力信号
に基づいて、前記移動手段を制御して、前記対象物を移
動させて位置決めを行うことを特徴とする。
【００５８】これにより、位置決め装置に外乱がおこり
加速度が加わったときでも、正確に対象物の位置決めが
できる。
加速度が加わったときでも、正確に対象物の位置決めが
できる。
【００５９】また、本発明に係る位置決め装置は、前記
位置決め装置であって、前記加速度検出装置を構成する
前記第１及び第２圧電素子のそれぞれの梁部が前記対象
物を支える手段と実質的に平行に配置されていることを
特徴とする。
位置決め装置であって、前記加速度検出装置を構成する
前記第１及び第２圧電素子のそれぞれの梁部が前記対象
物を支える手段と実質的に平行に配置されていることを
特徴とする。
【００６０】本発明に係るディスク記録・再生装置は、
加速度を検出する前記加速度検出装置と、ディスクへの
記録・再生を行なうヘッドを移動させるヘッド移動手段
と、前記ヘッド移動手段を制御する制御手段とからなる
ディスク記録・再生装置であって、前記制御手段は、前
記加速度検出装置からの検出された加速度に対応する出
力信号に基づいて、所望の前記ヘッドの移動量を算出し
て、前記ヘッドを前記ヘッド移動手段により移動させて
前記ヘッドの位置決めを行うことを特徴とする。
加速度を検出する前記加速度検出装置と、ディスクへの
記録・再生を行なうヘッドを移動させるヘッド移動手段
と、前記ヘッド移動手段を制御する制御手段とからなる
ディスク記録・再生装置であって、前記制御手段は、前
記加速度検出装置からの検出された加速度に対応する出
力信号に基づいて、所望の前記ヘッドの移動量を算出し
て、前記ヘッドを前記ヘッド移動手段により移動させて
前記ヘッドの位置決めを行うことを特徴とする。
【００６１】これにより、外乱がおこり加速度が加わっ
たときでも正確にヘッドの位置決めができるので、ディ
スク記録再生装置の耐震性の向上やディスク記録再生装
置の高密度化を達成できる。
たときでも正確にヘッドの位置決めができるので、ディ
スク記録再生装置の耐震性の向上やディスク記録再生装
置の高密度化を達成できる。
【００６２】また、本発明に係るディスク記録・再生装
置は、前記ディスク記録・再生装置であって、前記加速
度検出装置を構成する前記第１及び第２圧電素子の梁部
が前記ヘッドを支えるアームと実質的に平行に配置され
ていることを特徴とする。
置は、前記ディスク記録・再生装置であって、前記加速
度検出装置を構成する前記第１及び第２圧電素子の梁部
が前記ヘッドを支えるアームと実質的に平行に配置され
ていることを特徴とする。
【００６３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照して説明する。
て、添付の図面を参照して説明する。
【００６４】（実施の形態１）図１の（ａ）に、本発明
の実施の形態１に係る加速度センサを構成する圧電素子
の斜視図を示し、図１の（ｂ）にその平面図を示す。こ
の加速度センサは、２つの圧電素子１、２で構成され
る。各圧電素子１、２は、それぞれ２枚の圧電体を分極
方向が互いに反対方向になるように接合したバイモルフ
型の梁部を一方の端で支持体部３で支持した片持ち梁構
造を有している。各圧電素子１、２の梁の対向する２つ
の面には電極１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂがそれぞ
れ形成されている。支持体部３を設けた面の電極１１
ｂ、２１ｂは、梁部と支持体部３とに段差があるので、
段差面も電気的に接続して梁部と支持体部３とを電気的
に導通させている。支持体部３と反対側の面の電極１１
ａ、２１ａは表面全体に形成されている。この圧電素子
１、２は、２枚の圧電体４を接合したバイモルフ型の片
持ち梁構造であるため、支持体部３から伝わる加速度に
より梁部に生じるたわみ振動によって圧電体４に発生す
る電位差を相対する面に設けた電極１１ａ、１１ｂ、２
１ａ、２１ｂ上から取り出すことができる。このような
圧電体を１枚又は複数枚接合して積層し、各面に電極を
設けた構造体を圧電素子と呼ぶ。この加速度センサ１０
では、各圧電素子１、２は、一方の面が互いに平行とな
るよう配置されており、具体的には梁部の面が実質的に
同一平面内となるように置かれている。また、この加速
度センサ１０では、長手方向を同一方向としてほぼ一直
線上に並ぶようにして、各圧電素子の梁部の先端同士を
近接させ、それぞれの支持体部３は長手方向について互
いに反対方向に離れて外側に配置されている。
の実施の形態１に係る加速度センサを構成する圧電素子
の斜視図を示し、図１の（ｂ）にその平面図を示す。こ
の加速度センサは、２つの圧電素子１、２で構成され
る。各圧電素子１、２は、それぞれ２枚の圧電体を分極
方向が互いに反対方向になるように接合したバイモルフ
型の梁部を一方の端で支持体部３で支持した片持ち梁構
造を有している。各圧電素子１、２の梁の対向する２つ
の面には電極１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂがそれぞ
れ形成されている。支持体部３を設けた面の電極１１
ｂ、２１ｂは、梁部と支持体部３とに段差があるので、
段差面も電気的に接続して梁部と支持体部３とを電気的
に導通させている。支持体部３と反対側の面の電極１１
ａ、２１ａは表面全体に形成されている。この圧電素子
１、２は、２枚の圧電体４を接合したバイモルフ型の片
持ち梁構造であるため、支持体部３から伝わる加速度に
より梁部に生じるたわみ振動によって圧電体４に発生す
る電位差を相対する面に設けた電極１１ａ、１１ｂ、２
１ａ、２１ｂ上から取り出すことができる。このような
圧電体を１枚又は複数枚接合して積層し、各面に電極を
設けた構造体を圧電素子と呼ぶ。この加速度センサ１０
では、各圧電素子１、２は、一方の面が互いに平行とな
るよう配置されており、具体的には梁部の面が実質的に
同一平面内となるように置かれている。また、この加速
度センサ１０では、長手方向を同一方向としてほぼ一直
線上に並ぶようにして、各圧電素子の梁部の先端同士を
近接させ、それぞれの支持体部３は長手方向について互
いに反対方向に離れて外側に配置されている。
【００６５】この加速度センサ１０を構成する圧電素子
１と圧電素子２では、分極方向が互いに反対方向である
２枚の圧電体４を分極の極性が同じ面を互いに対向させ
て接合して積層して一つの圧電素子を構成している。そ
して、圧電素子１と圧電素子２とでは、対応する圧電体
の分極方向を互いに反対方向としている。別の表現で
は、接合面で対向させる面の分極の極性が圧電素子１と
圧電素子２とで互いに異なるようにしている。図１の
（ｂ）では、それぞれの圧電体の分極方向を矢印で示し
ている。矢印は、極性のプラス面からマイナス面に向け
て示されている。そのため、矢印の始点側がプラス面、
矢印の指す終点側がマイナス面となる。圧電素子１では
２枚の圧電体が極性のマイナス面同士で接合されてお
り、圧電素子２では２枚の圧電体が極性のプラス面同士
で接合されている。
１と圧電素子２では、分極方向が互いに反対方向である
２枚の圧電体４を分極の極性が同じ面を互いに対向させ
て接合して積層して一つの圧電素子を構成している。そ
して、圧電素子１と圧電素子２とでは、対応する圧電体
の分極方向を互いに反対方向としている。別の表現で
は、接合面で対向させる面の分極の極性が圧電素子１と
圧電素子２とで互いに異なるようにしている。図１の
（ｂ）では、それぞれの圧電体の分極方向を矢印で示し
ている。矢印は、極性のプラス面からマイナス面に向け
て示されている。そのため、矢印の始点側がプラス面、
矢印の指す終点側がマイナス面となる。圧電素子１では
２枚の圧電体が極性のマイナス面同士で接合されてお
り、圧電素子２では２枚の圧電体が極性のプラス面同士
で接合されている。
【００６６】一般に、圧電素子の共振周波数は、圧電素
子の長さ、厚さにより決まる。圧電素子の感度は、共振
周波数に近い周波数の加速度に対して高くなるため、測
定周波数範囲より共振周波数が高くなるように圧電素子
の形状を決めればよい。本実施の形態１では、圧電素子
は、厚さ１００μｍとし、長さは２ｍｍとして、共振周
波数を２０ｋＨｚとする。圧電素子は、厚さ５０μｍの
２枚の圧電体を接合したものからなり、圧電体として
は、圧電単結晶であるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ3）を用いる。
子の長さ、厚さにより決まる。圧電素子の感度は、共振
周波数に近い周波数の加速度に対して高くなるため、測
定周波数範囲より共振周波数が高くなるように圧電素子
の形状を決めればよい。本実施の形態１では、圧電素子
は、厚さ１００μｍとし、長さは２ｍｍとして、共振周
波数を２０ｋＨｚとする。圧電素子は、厚さ５０μｍの
２枚の圧電体を接合したものからなり、圧電体として
は、圧電単結晶であるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ3）を用いる。
【００６７】次に、加速度センサを構成する圧電素子の
製造方法について説明する。まず、圧電体である厚さ４
００μｍの２枚のニオブ酸リチウム基板を直接接合によ
り接合する。直接接合の工程では基板の表面を研磨して
表面を均一な鏡面にしたのち、洗浄し表面のゴミや汚染
物を取り去る。この基板を親水化処理して表面を活性化
し、乾燥した後、２枚の基板を重ね合わせる。ここで、
図２に、下地基板４と圧電基板３とが直接接合によって
接合する原理を説明する。図２は本発明の実施の形態１
における加速度センサに用いる圧電素子の製造方法にお
ける直接接合による接合の各段階における圧電基板の界
面状態を示す。図２中、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は圧電基板間
の距離を示している。まず、圧電基板である２枚のニオ
ブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）基板２１ａ、２１ｂの両
面を鏡面研磨する。次いで、これらのニオブ酸リチウム
基板２１ａ、２１ｂを、アンモニアと過酸化水素と水の
混合液（アンモニア水：過酸化水素水：水＝１：１：６
（容量比））で洗浄して、ニオブ酸リチウム基板２１
ａ、２１ｂに親水化処理を施す。図２の（ａ）に示すよ
うに、前記混合液で洗浄された圧電基板２１ａ、２１ｂ
の表面は水酸基（−ＯＨ基）で終端され、親水性になっ
ている（接合の前の状態）。
製造方法について説明する。まず、圧電体である厚さ４
００μｍの２枚のニオブ酸リチウム基板を直接接合によ
り接合する。直接接合の工程では基板の表面を研磨して
表面を均一な鏡面にしたのち、洗浄し表面のゴミや汚染
物を取り去る。この基板を親水化処理して表面を活性化
し、乾燥した後、２枚の基板を重ね合わせる。ここで、
図２に、下地基板４と圧電基板３とが直接接合によって
接合する原理を説明する。図２は本発明の実施の形態１
における加速度センサに用いる圧電素子の製造方法にお
ける直接接合による接合の各段階における圧電基板の界
面状態を示す。図２中、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は圧電基板間
の距離を示している。まず、圧電基板である２枚のニオ
ブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）基板２１ａ、２１ｂの両
面を鏡面研磨する。次いで、これらのニオブ酸リチウム
基板２１ａ、２１ｂを、アンモニアと過酸化水素と水の
混合液（アンモニア水：過酸化水素水：水＝１：１：６
（容量比））で洗浄して、ニオブ酸リチウム基板２１
ａ、２１ｂに親水化処理を施す。図２の（ａ）に示すよ
うに、前記混合液で洗浄された圧電基板２１ａ、２１ｂ
の表面は水酸基（−ＯＨ基）で終端され、親水性になっ
ている（接合の前の状態）。
【００６８】次いで、図２の（ｂ）に示すように、親水
化処理を施した２枚の圧電基板（ＬｉＮｂＯ３）２１
ａ、２１ｂを、分極軸の向きが互いに反対方向となるよ
うにして接合する（Ｌ１＞Ｌ２）。これにより、脱水が
起こり、圧電基板（ＬｉＮｂＯ ３）２１ａと圧電基板
（ＬｉＮｂＯ３）２１ｂは、水酸基の重合や水素結合な
どの引力により引き合って接合される。このように、鏡
面研磨された面同士を表面処理して、接触させることに
より、界面に接着剤などの接着層を介さずに対向する面
を接合することを「直接接合」による接合と呼ぶ。直接
接合による接合では接着剤を使用しないので、接合界面
に接着層が存在しない。接着層は振動を吸収して感度を
劣化させたり、ばらつきの原因となったり、温度特性を
劣化させたりするが、直接接合による接合を用いること
により接合界面での振動吸収がなく、ばらつきや温度変
化のない接合を得ることができる。また、一般的には、
熱処理を施すことにより、分子間力による接合から共有
結合やイオン結合などの原子レベルのより強力な接合と
なる。
化処理を施した２枚の圧電基板（ＬｉＮｂＯ３）２１
ａ、２１ｂを、分極軸の向きが互いに反対方向となるよ
うにして接合する（Ｌ１＞Ｌ２）。これにより、脱水が
起こり、圧電基板（ＬｉＮｂＯ ３）２１ａと圧電基板
（ＬｉＮｂＯ３）２１ｂは、水酸基の重合や水素結合な
どの引力により引き合って接合される。このように、鏡
面研磨された面同士を表面処理して、接触させることに
より、界面に接着剤などの接着層を介さずに対向する面
を接合することを「直接接合」による接合と呼ぶ。直接
接合による接合では接着剤を使用しないので、接合界面
に接着層が存在しない。接着層は振動を吸収して感度を
劣化させたり、ばらつきの原因となったり、温度特性を
劣化させたりするが、直接接合による接合を用いること
により接合界面での振動吸収がなく、ばらつきや温度変
化のない接合を得ることができる。また、一般的には、
熱処理を施すことにより、分子間力による接合から共有
結合やイオン結合などの原子レベルのより強力な接合と
なる。
【００６９】また、所望により、上記のようにして接合
した圧電基板（ＬｉＮｂＯ３）２１ａ、２１ｂに、４５
０℃の温度で熱処理を施してもよい。これにより、図２
（ｃ）に示すように、圧電基板（ＬｉＮｂＯ３）２１ａ
の構成原子と圧電基板（ＬｉＮｂＯ３）２１ｂの構成原
子との間が酸素原子Ｏを介して共有結合した状態となり
（Ｌ２＞Ｌ３）、圧電基板２１ａ、２１ｂが原子レベル
でさらに強固に直接接合される。すなわち、接合の界面
に接着剤などの接着層の存在しない結合状態が得られ
る。別の場合としては、圧電基板（ＬｉＮｂＯ３）２１
ａの構成原子と圧電基板（ＬｉＮｂＯ３）２１ｂの構成
原子との間が水酸基を介して共有結合した状態となり、
圧電基板２１ａ、２１ｂが原子レベルで強固に直接接合
される場合もある。なお、圧電基板が熱に弱い場合には
熱処理を行う必要はない。また、熱処理を行う場合に
は、圧電体の分極が消失してしまうキュリー点を超えな
い温度範囲での熱処理を行うことが好ましい。ニオブ酸
リチウム（ＬｉＮｂＯ３）のキュリー点は１２１０℃で
あり、これに近い温度履歴を受けることによって特性が
劣化するため、上記キュリー点以下の温度範囲で熱処理
を行うのが望ましい。これによって、さらに強固な直接
接合による接合をさせることができる。
した圧電基板（ＬｉＮｂＯ３）２１ａ、２１ｂに、４５
０℃の温度で熱処理を施してもよい。これにより、図２
（ｃ）に示すように、圧電基板（ＬｉＮｂＯ３）２１ａ
の構成原子と圧電基板（ＬｉＮｂＯ３）２１ｂの構成原
子との間が酸素原子Ｏを介して共有結合した状態となり
（Ｌ２＞Ｌ３）、圧電基板２１ａ、２１ｂが原子レベル
でさらに強固に直接接合される。すなわち、接合の界面
に接着剤などの接着層の存在しない結合状態が得られ
る。別の場合としては、圧電基板（ＬｉＮｂＯ３）２１
ａの構成原子と圧電基板（ＬｉＮｂＯ３）２１ｂの構成
原子との間が水酸基を介して共有結合した状態となり、
圧電基板２１ａ、２１ｂが原子レベルで強固に直接接合
される場合もある。なお、圧電基板が熱に弱い場合には
熱処理を行う必要はない。また、熱処理を行う場合に
は、圧電体の分極が消失してしまうキュリー点を超えな
い温度範囲での熱処理を行うことが好ましい。ニオブ酸
リチウム（ＬｉＮｂＯ３）のキュリー点は１２１０℃で
あり、これに近い温度履歴を受けることによって特性が
劣化するため、上記キュリー点以下の温度範囲で熱処理
を行うのが望ましい。これによって、さらに強固な直接
接合による接合をさせることができる。
【００７０】このように直接接合により接合させた２枚
のニオブ酸リチウム基板のうちの一方の基板を平面研削
で全面を研削してその厚さを５０μｍとする。他方の基
板は、支持体部となる部分を残して厚さ５０μｍに研削
する。これにより、圧電素子の梁部の厚さは計１００μ
ｍとなり、支持体部分では厚さ４５０μｍとなる。この
研削加工した基板の両面に厚さ５０ｎｍのクロムと２０
０ｎｍの金を順に蒸着して電極とする。このとき、一方
の面は平面状をなしているので、平面的に電極を形成す
ることができる。他方の面には支持体部があり、この支
持体部と梁部には段差がある。この支持体部と梁部の面
に設ける電極との間を電気的に導通させるために、支持
体部と梁部との段差面に金属マスクを用いて蒸着した。
この後、ダイシングソーにより、梁部の長手方向につい
て横幅０．５ｍｍに切断した。
のニオブ酸リチウム基板のうちの一方の基板を平面研削
で全面を研削してその厚さを５０μｍとする。他方の基
板は、支持体部となる部分を残して厚さ５０μｍに研削
する。これにより、圧電素子の梁部の厚さは計１００μ
ｍとなり、支持体部分では厚さ４５０μｍとなる。この
研削加工した基板の両面に厚さ５０ｎｍのクロムと２０
０ｎｍの金を順に蒸着して電極とする。このとき、一方
の面は平面状をなしているので、平面的に電極を形成す
ることができる。他方の面には支持体部があり、この支
持体部と梁部には段差がある。この支持体部と梁部の面
に設ける電極との間を電気的に導通させるために、支持
体部と梁部との段差面に金属マスクを用いて蒸着した。
この後、ダイシングソーにより、梁部の長手方向につい
て横幅０．５ｍｍに切断した。
【００７１】２つの圧電素子からなる加速度センサを用
いて回転加速度を検出するための原理を図３に示す。以
下、図３を用いて回転加速度を検出する原理を説明す
る。ここで、圧電素子１、２は回転中心Ｏから距離ｒの
ところに設置されている。圧電素子１、２は、加速度を
感知する支持体部３間を距離δｒだけ離している。今、
系全体に回転加速度ｄ２θ／ｄｔ２が発生した時、圧電
素子１、２には回転の接線方向に加速度ａ１θ、ａ２θ
が加わる。回転中心が変動しない場合には、ａ１ θはｒ
ｄ２θ／ｄｔ２、ａ２θは（ｒ＋δｒ）ｄ２θ／ｄｔ２
に比例する。各圧電素子では感知した加速度の大きさに
比例した電位差を出力するため、同一の比例係数を持つ
２つの圧電素子１、２の出力電圧差Ｖ２−Ｖ１をとる
と、δｒ（ｄ ２θ／ｄｔ２）に比例する大きさとなり回
転加速度（角加速度）ｄ２θ／ｄｔ２の大きさに比例し
た出力信号を得ることができる。
いて回転加速度を検出するための原理を図３に示す。以
下、図３を用いて回転加速度を検出する原理を説明す
る。ここで、圧電素子１、２は回転中心Ｏから距離ｒの
ところに設置されている。圧電素子１、２は、加速度を
感知する支持体部３間を距離δｒだけ離している。今、
系全体に回転加速度ｄ２θ／ｄｔ２が発生した時、圧電
素子１、２には回転の接線方向に加速度ａ１θ、ａ２θ
が加わる。回転中心が変動しない場合には、ａ１ θはｒ
ｄ２θ／ｄｔ２、ａ２θは（ｒ＋δｒ）ｄ２θ／ｄｔ２
に比例する。各圧電素子では感知した加速度の大きさに
比例した電位差を出力するため、同一の比例係数を持つ
２つの圧電素子１、２の出力電圧差Ｖ２−Ｖ１をとる
と、δｒ（ｄ ２θ／ｄｔ２）に比例する大きさとなり回
転加速度（角加速度）ｄ２θ／ｄｔ２の大きさに比例し
た出力信号を得ることができる。
【００７２】ここで、並進加速度が発生する場合には、
圧電素子１，２に加わる並進加速度は同じ大きさである
ため、並進加速度に対応する出力信号の大きさはほぼ同
じで、実質上その差はゼロに近い。一方、回転加速度が
発生する場合には、上述のように２つの圧電素子１と圧
電素子２との間で間隔δｄと回転加速度ｄ２θ／ｄｔ ２
の積に比例する出力信号差が存在する。そこで、２つの
圧電素子１、２の出力信号の差分をとれば、回転加速度
を検出することができる。この場合、得られる回転加速
度の精度を高くするには、２つの圧電素子間の間隔を可
能な限り大きくし、出力信号差を大きく取るようにすれ
ばよい。図１のような片持ち梁型圧電素子の場合には、
支持体部３から加速度が梁に加わるため、それぞれの圧
電素子の支持体部３と梁部が接するそれぞれの点の距離
を２つの圧電素子の距離と見なせる。よって、図１に示
すような配置が限られた空間で角加速度に対する感度が
最も高く得られる。これに対して、２つの圧電素子の出
力信号がそれぞれ一定の大きさを示すが差分がほぼゼロ
の場合には、回転加速度が実質的にゼロであって、ほぼ
無視できる。この場合には、いずれか１つの圧電素子の
出力から並進加速度を検出することができる。
圧電素子１，２に加わる並進加速度は同じ大きさである
ため、並進加速度に対応する出力信号の大きさはほぼ同
じで、実質上その差はゼロに近い。一方、回転加速度が
発生する場合には、上述のように２つの圧電素子１と圧
電素子２との間で間隔δｄと回転加速度ｄ２θ／ｄｔ ２
の積に比例する出力信号差が存在する。そこで、２つの
圧電素子１、２の出力信号の差分をとれば、回転加速度
を検出することができる。この場合、得られる回転加速
度の精度を高くするには、２つの圧電素子間の間隔を可
能な限り大きくし、出力信号差を大きく取るようにすれ
ばよい。図１のような片持ち梁型圧電素子の場合には、
支持体部３から加速度が梁に加わるため、それぞれの圧
電素子の支持体部３と梁部が接するそれぞれの点の距離
を２つの圧電素子の距離と見なせる。よって、図１に示
すような配置が限られた空間で角加速度に対する感度が
最も高く得られる。これに対して、２つの圧電素子の出
力信号がそれぞれ一定の大きさを示すが差分がほぼゼロ
の場合には、回転加速度が実質的にゼロであって、ほぼ
無視できる。この場合には、いずれか１つの圧電素子の
出力から並進加速度を検出することができる。
【００７３】（実施の形態２）図４に、本実施の形態２
に係る加速度センサ１０の斜視図を示す。この加速度セ
ンサ１０は実施の形態１に係る加速度センサをパッケー
ジ６ａに組み込んで、各圧電素子の各面に設けた電極か
らの出力を容易に取り出せるようにした点で相違する。
加速度センサ１０の各圧電素子１、２を構成する圧電体
４の分極方向等は実施の形態１に係る加速度センサの場
合と同じである。加速度センサ１０を構成する圧電素子
１、２は支持体部３でパッケージ６ａの上に固定されて
いる。パッケージ６ａには、圧電素子の梁部がパッケー
ジ６ａに接触して加速度の伝達により生じるたわみを妨
げないように溝７が掘り込まれている。パッケージ６ａ
の両端には出力端子となる外部電極８ａ、８ｂが形成さ
れており、圧電素子１の電極１１ａと圧電素子２の電極
２１ａは外部電極８ａとパッケージ６ａ上の導電層を介
して接続されている。また、圧電素子１の電極１１ｂと
圧電素子２の電極２１ｂが外部電極８ｂとパッケージ６
ａ上の導電層を介して接続されている。導電層と電極は
導電ペースト９で電気的に接続されている。パッケージ
６ａは、パッケージ６ｂで蓋をされて加速度センサ１０
０を構成する。
に係る加速度センサ１０の斜視図を示す。この加速度セ
ンサ１０は実施の形態１に係る加速度センサをパッケー
ジ６ａに組み込んで、各圧電素子の各面に設けた電極か
らの出力を容易に取り出せるようにした点で相違する。
加速度センサ１０の各圧電素子１、２を構成する圧電体
４の分極方向等は実施の形態１に係る加速度センサの場
合と同じである。加速度センサ１０を構成する圧電素子
１、２は支持体部３でパッケージ６ａの上に固定されて
いる。パッケージ６ａには、圧電素子の梁部がパッケー
ジ６ａに接触して加速度の伝達により生じるたわみを妨
げないように溝７が掘り込まれている。パッケージ６ａ
の両端には出力端子となる外部電極８ａ、８ｂが形成さ
れており、圧電素子１の電極１１ａと圧電素子２の電極
２１ａは外部電極８ａとパッケージ６ａ上の導電層を介
して接続されている。また、圧電素子１の電極１１ｂと
圧電素子２の電極２１ｂが外部電極８ｂとパッケージ６
ａ上の導電層を介して接続されている。導電層と電極は
導電ペースト９で電気的に接続されている。パッケージ
６ａは、パッケージ６ｂで蓋をされて加速度センサ１０
０を構成する。
【００７４】図４の圧電素子１、２では支持体部３の表
面でパッケージ上の導電層と導電ペーストで導通を取る
ことができるので、振動部分の梁部での導通を行う必要
がなく、梁部への導電ペーストの塗布量により梁部の共
振周波数などへ影響することがなくなる。つまり、一方
の平面状をなす面１１ａ、２１ａでは、支持体部３から
導電ペーストなどで外部電極と接続することにより、圧
電素子の共振周波数や感度などの特性のばらつきを小さ
くすることができる。すなわち、圧電素子の梁部から導
電ペースト等を塗布して取り出すと、塗布量のばらつき
や梁部への導電ペーストのはみだし量の差により、上記
特性が影響を受けてばらついてしまう。一方、支持体部
３で取り出す場合、振動に直接影響しないため導電ペー
ストの塗布量等に関係なく、圧電素子の形状のみで特性
がほぼ決まるため、ばらつきを小さくできる。また、他
方の面１１ｂ、２１ｂでは支持体部と梁部とに段差があ
り、電極部は２つに分離されているが、電気的には導通
されている。この面については、梁部の面積が小さいた
め導電性ペーストの塗布量が制限されるため、支持体部
３側の電極から取り出す方が望ましい。また、平面状の
面と同様に、梁部から導電ペースト等を塗布して取り出
すと、塗布量のばらつきや梁部への導電ペーストのはみ
だし量の差により、上記特性が影響を受けてばらついて
しまう。そこで、支持体部３の電極から外部電極への接
続を行うのが望ましい。また、はんだなどを用いて導通
を確保する場合には、梁部に直接はんだでの接続をとる
と、圧電素子を構成する圧電体に熱が伝わり高温になっ
て特性が劣化し、感度などが低下するという問題があ
る。一方、支持体３部からはんだで取り出すことによ
り、梁部への熱は伝わりにくくなるのでこのような問題
を避けることができる。
面でパッケージ上の導電層と導電ペーストで導通を取る
ことができるので、振動部分の梁部での導通を行う必要
がなく、梁部への導電ペーストの塗布量により梁部の共
振周波数などへ影響することがなくなる。つまり、一方
の平面状をなす面１１ａ、２１ａでは、支持体部３から
導電ペーストなどで外部電極と接続することにより、圧
電素子の共振周波数や感度などの特性のばらつきを小さ
くすることができる。すなわち、圧電素子の梁部から導
電ペースト等を塗布して取り出すと、塗布量のばらつき
や梁部への導電ペーストのはみだし量の差により、上記
特性が影響を受けてばらついてしまう。一方、支持体部
３で取り出す場合、振動に直接影響しないため導電ペー
ストの塗布量等に関係なく、圧電素子の形状のみで特性
がほぼ決まるため、ばらつきを小さくできる。また、他
方の面１１ｂ、２１ｂでは支持体部と梁部とに段差があ
り、電極部は２つに分離されているが、電気的には導通
されている。この面については、梁部の面積が小さいた
め導電性ペーストの塗布量が制限されるため、支持体部
３側の電極から取り出す方が望ましい。また、平面状の
面と同様に、梁部から導電ペースト等を塗布して取り出
すと、塗布量のばらつきや梁部への導電ペーストのはみ
だし量の差により、上記特性が影響を受けてばらついて
しまう。そこで、支持体部３の電極から外部電極への接
続を行うのが望ましい。また、はんだなどを用いて導通
を確保する場合には、梁部に直接はんだでの接続をとる
と、圧電素子を構成する圧電体に熱が伝わり高温になっ
て特性が劣化し、感度などが低下するという問題があ
る。一方、支持体３部からはんだで取り出すことによ
り、梁部への熱は伝わりにくくなるのでこのような問題
を避けることができる。
【００７５】次に、この加速度センサを用いた加速度の
検出方法について述べる。図５に、実施の形態２に係る
加速度センサを用いる加速度検出用のブロック図を示
す。圧電素子１、２の電極１１ａ、２１ａが互いに接続
されて信号検出手段１２に接続されており、他方、電極
１１ｂ、２１ｂが互いに接続されて信号検出手段１２の
他の端子に接続されている。また、基準電位を与える基
準電位発生手段２２が設けられている。
検出方法について述べる。図５に、実施の形態２に係る
加速度センサを用いる加速度検出用のブロック図を示
す。圧電素子１、２の電極１１ａ、２１ａが互いに接続
されて信号検出手段１２に接続されており、他方、電極
１１ｂ、２１ｂが互いに接続されて信号検出手段１２の
他の端子に接続されている。また、基準電位を与える基
準電位発生手段２２が設けられている。
【００７６】まず、圧電素子１、２の分極方向について
説明する。この圧電素子１、２のそれぞれは、互いに反
対の分極方向を有する２つの圧電体を同一極性の面を対
向させて接合している。さらに圧電素子１と圧電素子２
とでは２つの圧電体を接合する接合面の極性が互いに異
なるように、対応する圧電体の分極方向を反対方向とし
ている。図５では、分極方向を矢印で示しており、この
矢印は、極性のプラス面からマイナス面に向けて示され
ている。そのため、矢印の始点側がプラス面、矢印の指
す終点側がマイナス面となる。なお、この極性は分極に
よるものであるため、応力が加わった際に発生する電荷
の極性とは必ずしも一致しない。
説明する。この圧電素子１、２のそれぞれは、互いに反
対の分極方向を有する２つの圧電体を同一極性の面を対
向させて接合している。さらに圧電素子１と圧電素子２
とでは２つの圧電体を接合する接合面の極性が互いに異
なるように、対応する圧電体の分極方向を反対方向とし
ている。図５では、分極方向を矢印で示しており、この
矢印は、極性のプラス面からマイナス面に向けて示され
ている。そのため、矢印の始点側がプラス面、矢印の指
す終点側がマイナス面となる。なお、この極性は分極に
よるものであるため、応力が加わった際に発生する電荷
の極性とは必ずしも一致しない。
【００７７】さらに、この加速度センサに回転加速度が
加わった場合に、２つの圧電素子１、２からどのような
出力が得られるかを図５を用いて、以下に説明する。回
転中心が圧電素子１、２の梁部の延長線上にある場合、
図５で矢印の大きさとして示すように、回転中心からよ
り遠い圧電素子１に加わる加速度ａ１θは圧電素子２に
加わる加速度ａ２θより大きい。図５中の矢印に示す方
向の加速度がそれぞれ加わった場合、点線で示したよう
に、圧電素子１の方が圧電素子２より振れ幅が大きい。
加わった場合に、２つの圧電素子１、２からどのような
出力が得られるかを図５を用いて、以下に説明する。回
転中心が圧電素子１、２の梁部の延長線上にある場合、
図５で矢印の大きさとして示すように、回転中心からよ
り遠い圧電素子１に加わる加速度ａ１θは圧電素子２に
加わる加速度ａ２θより大きい。図５中の矢印に示す方
向の加速度がそれぞれ加わった場合、点線で示したよう
に、圧電素子１の方が圧電素子２より振れ幅が大きい。
【００７８】図５中、圧電素子１では、接合された２枚
の圧電体のうち電極１１ｂ側の圧電体が伸ばされ、電極
１１ａ側の圧電体が圧縮される。このために各圧電体は
圧縮を受けた場合は分極の極性と同じ極性の電荷が生
じ、一方、伸ばされた場合は分極の極性とは逆の極性の
電荷を各面に生じ、対向する面間には電位が発生する。
これによって、圧縮を受けた圧電体の電極１１ａ側には
分極の極性と同じプラス電荷が発生し、伸ばされた圧電
体の電極１１ｂ側には分極の極性とは反対のマイナス電
荷が発生する。
の圧電体のうち電極１１ｂ側の圧電体が伸ばされ、電極
１１ａ側の圧電体が圧縮される。このために各圧電体は
圧縮を受けた場合は分極の極性と同じ極性の電荷が生
じ、一方、伸ばされた場合は分極の極性とは逆の極性の
電荷を各面に生じ、対向する面間には電位が発生する。
これによって、圧縮を受けた圧電体の電極１１ａ側には
分極の極性と同じプラス電荷が発生し、伸ばされた圧電
体の電極１１ｂ側には分極の極性とは反対のマイナス電
荷が発生する。
【００７９】一方、圧電素子２は、２つの圧電体の接合
面で対向する圧電体の分極方向が圧電素子１の場合とは
逆方向である。このため、圧電素子２では、圧縮を受け
た圧電体の電極２１ａ側にマイナス電荷、伸ばされた圧
電体の電極２１ｂ側にプラス電荷が発生する。
面で対向する圧電体の分極方向が圧電素子１の場合とは
逆方向である。このため、圧電素子２では、圧縮を受け
た圧電体の電極２１ａ側にマイナス電荷、伸ばされた圧
電体の電極２１ｂ側にプラス電荷が発生する。
【００８０】また、電極１１ａと電極２１ａ、電極１１
ｂと電極２１ｂとがそれぞれ接続されて出力としてい
る。このため、各電極で発生した電荷はそれぞれ移動
し、圧電素子１と圧電素子２の全体で発生電荷の差分が
取られる。この場合、回転中心から遠い側にある圧電素
子１からの発生電荷のほうが圧電素子２からの発生電荷
より大きいため、圧電素子２からの発生電荷の分がうち
消されて、発生電荷量の差が接続部に発生する。この電
荷を信号として、信号検出手段１２で検出して得られる
出力信号により回転加速度を得ることができる。このよ
うに各圧電素子で発生する電荷の極性が異なる電極間を
配線することで発生する電荷を互いに相殺させて出力の
差分を得ることができる。従って、差分回路を設けるこ
となく出力の差分を得ることができ、回転加速度を得る
ことができる。なお、並進加速度によって発生する電荷
量は各圧電素子で実質的に同じなので、上記配線によっ
てあらかじめ相殺できる。また、ここでは図５に示すよ
うに、回転中心が圧電素子１、２の梁部の延長線上にあ
る場合について説明したが、回転加速度の大きさは回転
中心と各圧電素子１、２との距離の差に比例するので、
任意の回転中心の場合についても同様に回転加速度を検
出することができる。
ｂと電極２１ｂとがそれぞれ接続されて出力としてい
る。このため、各電極で発生した電荷はそれぞれ移動
し、圧電素子１と圧電素子２の全体で発生電荷の差分が
取られる。この場合、回転中心から遠い側にある圧電素
子１からの発生電荷のほうが圧電素子２からの発生電荷
より大きいため、圧電素子２からの発生電荷の分がうち
消されて、発生電荷量の差が接続部に発生する。この電
荷を信号として、信号検出手段１２で検出して得られる
出力信号により回転加速度を得ることができる。このよ
うに各圧電素子で発生する電荷の極性が異なる電極間を
配線することで発生する電荷を互いに相殺させて出力の
差分を得ることができる。従って、差分回路を設けるこ
となく出力の差分を得ることができ、回転加速度を得る
ことができる。なお、並進加速度によって発生する電荷
量は各圧電素子で実質的に同じなので、上記配線によっ
てあらかじめ相殺できる。また、ここでは図５に示すよ
うに、回転中心が圧電素子１、２の梁部の延長線上にあ
る場合について説明したが、回転加速度の大きさは回転
中心と各圧電素子１、２との距離の差に比例するので、
任意の回転中心の場合についても同様に回転加速度を検
出することができる。
【００８１】なお、回転加速度の印加は瞬間的に印加さ
れるものと考えられる。そこで、圧電体の振れは回転加
速度の印加による最大の振れ幅から往復振動を生じる
が、最大の振れ幅に伴う出力を検出することによって回
転加速度を検出することができる。
れるものと考えられる。そこで、圧電体の振れは回転加
速度の印加による最大の振れ幅から往復振動を生じる
が、最大の振れ幅に伴う出力を検出することによって回
転加速度を検出することができる。
【００８２】本実施の形態２に係る加速度センサを用い
る加速度検出用の信号検出手段の回路図を図６に示す。
この信号検出手段は、電界効果型トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）１４と抵抗とからなるソースフォロワ回路と、オペ
アンプ１５とから構成される。圧電素子１、２の電極１
１ｂ、２１ｂからの出力は電界効果型トランジスタ（Ｆ
ＥＴ）１４のゲートに入力されている。電極１１ａ、２
１ａはパッケージの外部電極から接地されている。電界
効果型トランジスタ１４のゲートと接地間には抵抗が接
続されており、圧電素子からの出力を電圧に変換してい
る。また、電界効果型トランジスタ１４のソースには抵
抗が接続され、ソースフォロワ回路を構成している。こ
のソースフォロワ回路は、インピーダンス変換回路を構
成している。電界効果型トランジスタ１４の出力は、抵
抗を介してオペアンプ１５に入力され増幅される。オペ
アンプ１５は増幅回路を構成している。基準電位は、電
源電圧を抵抗分圧して得ている。以上のように、２つの
圧電素子に加わる加速度の大きさの差を差動増幅回路な
どの回路を用いず、簡単な増幅回路のみで検出すること
ができる。
る加速度検出用の信号検出手段の回路図を図６に示す。
この信号検出手段は、電界効果型トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）１４と抵抗とからなるソースフォロワ回路と、オペ
アンプ１５とから構成される。圧電素子１、２の電極１
１ｂ、２１ｂからの出力は電界効果型トランジスタ（Ｆ
ＥＴ）１４のゲートに入力されている。電極１１ａ、２
１ａはパッケージの外部電極から接地されている。電界
効果型トランジスタ１４のゲートと接地間には抵抗が接
続されており、圧電素子からの出力を電圧に変換してい
る。また、電界効果型トランジスタ１４のソースには抵
抗が接続され、ソースフォロワ回路を構成している。こ
のソースフォロワ回路は、インピーダンス変換回路を構
成している。電界効果型トランジスタ１４の出力は、抵
抗を介してオペアンプ１５に入力され増幅される。オペ
アンプ１５は増幅回路を構成している。基準電位は、電
源電圧を抵抗分圧して得ている。以上のように、２つの
圧電素子に加わる加速度の大きさの差を差動増幅回路な
どの回路を用いず、簡単な増幅回路のみで検出すること
ができる。
【００８３】さらに、この加速度センサを用いた他の加
速度の検出方法について述べる。図７に、実施の形態２
に係る加速度センサを用いる加速度検出用のブロック図
を示す。圧電素子１、２の電極１１ｂ、２１ａが互いに
接続されており、電極１１ａ、２１ｂが信号検出手段１
２の入力端子に接続されている。すなわち、２つの圧電
素子が直列に接続される。また、基準電位を与える基準
電位発生手段２２が設けられている。
速度の検出方法について述べる。図７に、実施の形態２
に係る加速度センサを用いる加速度検出用のブロック図
を示す。圧電素子１、２の電極１１ｂ、２１ａが互いに
接続されており、電極１１ａ、２１ｂが信号検出手段１
２の入力端子に接続されている。すなわち、２つの圧電
素子が直列に接続される。また、基準電位を与える基準
電位発生手段２２が設けられている。
【００８４】次に、この加速度センサに回転加速度が加
わった場合に、２つの圧電素子１、２からどのような出
力が得られるかを図７を用いて、以下に説明する。回転
中心が圧電素子１、２の梁部の延長線上にある場合、図
７で矢印の大きさとして示すように、回転中心からより
遠い圧電素子１に加わる加速度ａ１θは圧電素子２に加
わる加速度ａ２θより大きい。図７中の矢印に示す方向
の加速度がそれぞれ加わった場合、点線で示したよう
に、圧電素子１の方が圧電素子２より振れ幅が大きい。
わった場合に、２つの圧電素子１、２からどのような出
力が得られるかを図７を用いて、以下に説明する。回転
中心が圧電素子１、２の梁部の延長線上にある場合、図
７で矢印の大きさとして示すように、回転中心からより
遠い圧電素子１に加わる加速度ａ１θは圧電素子２に加
わる加速度ａ２θより大きい。図７中の矢印に示す方向
の加速度がそれぞれ加わった場合、点線で示したよう
に、圧電素子１の方が圧電素子２より振れ幅が大きい。
【００８５】図７中、圧電素子１では、接合された２枚
の圧電体のうち電極１１ｂ側の圧電体が伸ばされ、電極
１１ａ側の圧電体が圧縮される。このために各圧電体は
圧縮を受けた場合は分極の極性と同じ極性の電荷が生
じ、一方、伸ばされた場合は分極の極性とは逆の極性の
電荷を各面に生じ、対抗する面間には電位が発生する。
これによって、圧縮を受けた圧電体の電極１１ａ側には
分極の極性と同じプラス電荷が発生し、伸ばされた圧電
体の電極１１ｂ側には分極の極性とは反対のマイナス電
荷が発生する。
の圧電体のうち電極１１ｂ側の圧電体が伸ばされ、電極
１１ａ側の圧電体が圧縮される。このために各圧電体は
圧縮を受けた場合は分極の極性と同じ極性の電荷が生
じ、一方、伸ばされた場合は分極の極性とは逆の極性の
電荷を各面に生じ、対抗する面間には電位が発生する。
これによって、圧縮を受けた圧電体の電極１１ａ側には
分極の極性と同じプラス電荷が発生し、伸ばされた圧電
体の電極１１ｂ側には分極の極性とは反対のマイナス電
荷が発生する。
【００８６】一方、圧電素子２は、２つの圧電体の接合
面で対向する圧電体の分極方向が圧電素子１の場合とは
逆方向である。このため、圧電素子２では、圧縮を受け
た圧電体の電極２１ａ側にマイナス電荷、伸ばされた圧
電体の電極２１ｂ側にプラス電荷が発生する。
面で対向する圧電体の分極方向が圧電素子１の場合とは
逆方向である。このため、圧電素子２では、圧縮を受け
た圧電体の電極２１ａ側にマイナス電荷、伸ばされた圧
電体の電極２１ｂ側にプラス電荷が発生する。
【００８７】また、電極１１ｂと電極２１ａが接続され
ているため、それぞれの電荷は移動し、圧電素子１の電
極１１ａと圧電素子２の電極２１ｂとの間で発生した同
一極性の電荷について発生電荷の差分がとられる。回転
加速度が加わる場合、回転中心から遠い側にあるどちら
か一方の圧電素子からの発生電荷が大きく、もう一方の
圧電素子からの発生電荷の分がうち消されて、発生電荷
量の差が信号処理手段１２に入力される。この電荷を信
号として、信号検出手段１２で検出して得られる出力信
号により回転加速度を得ることができる。２つの圧電素
子が直列に接続されるため、信号検出手段１２の入力端
から見た加速度センサの静電容量が小さくなり、図５に
示すように接続した場合と比べて、同じ電荷が生じても
発生する電圧が高くなる。すなわち、感度が高くなると
いう利点がある。また、図８は本実施の形態２に係る加
速度センサを用いる他の加速度検出用の信号検出手段の
回路図である。回路構成は図６と同様であるので説明は
省略する。
ているため、それぞれの電荷は移動し、圧電素子１の電
極１１ａと圧電素子２の電極２１ｂとの間で発生した同
一極性の電荷について発生電荷の差分がとられる。回転
加速度が加わる場合、回転中心から遠い側にあるどちら
か一方の圧電素子からの発生電荷が大きく、もう一方の
圧電素子からの発生電荷の分がうち消されて、発生電荷
量の差が信号処理手段１２に入力される。この電荷を信
号として、信号検出手段１２で検出して得られる出力信
号により回転加速度を得ることができる。２つの圧電素
子が直列に接続されるため、信号検出手段１２の入力端
から見た加速度センサの静電容量が小さくなり、図５に
示すように接続した場合と比べて、同じ電荷が生じても
発生する電圧が高くなる。すなわち、感度が高くなると
いう利点がある。また、図８は本実施の形態２に係る加
速度センサを用いる他の加速度検出用の信号検出手段の
回路図である。回路構成は図６と同様であるので説明は
省略する。
【００８８】なお、加速度センサの構成例としては本実
施の形態に示すものに限られるものではなく、例えば、
図１２の（ａ）に示すように２つの圧電素子を同じ向き
に配置したり、図１２の（ｂ）に示すように２つの中心
支持型の圧電素子を配置するものや、図１２の（ｃ）に
示すように２つの両持ち梁型の圧電素子を配置するもの
でもよい。また、本実施の形態においては、圧電素子の
支持体部を梁部の片面にのみ設けた片持ち梁型としてい
るが、梁部の両面に設けてもよい。さらに、本実施の形
態において、圧電体としてニオブ酸リチウムを用いたが
これに限るものではなく、タンタル酸リチウム、水晶や
圧電単結晶などを用いてもよい。さらに、圧電セラミッ
クを用いたものや圧電セラミックを積層したものでもよ
い。
施の形態に示すものに限られるものではなく、例えば、
図１２の（ａ）に示すように２つの圧電素子を同じ向き
に配置したり、図１２の（ｂ）に示すように２つの中心
支持型の圧電素子を配置するものや、図１２の（ｃ）に
示すように２つの両持ち梁型の圧電素子を配置するもの
でもよい。また、本実施の形態においては、圧電素子の
支持体部を梁部の片面にのみ設けた片持ち梁型としてい
るが、梁部の両面に設けてもよい。さらに、本実施の形
態において、圧電体としてニオブ酸リチウムを用いたが
これに限るものではなく、タンタル酸リチウム、水晶や
圧電単結晶などを用いてもよい。さらに、圧電セラミッ
クを用いたものや圧電セラミックを積層したものでもよ
い。
【００８９】なお、圧電体の接合には直接接合による接
合を行ったがこれに限るものではなく、接着剤を用いて
接合してもよい。好ましくは直接接合による接合を行う
ことである。
合を行ったがこれに限るものではなく、接着剤を用いて
接合してもよい。好ましくは直接接合による接合を行う
ことである。
【００９０】また、信号処理回路としては電界効果型ト
ランジスタとオペアンプを用いたがこれに限るものでは
なく、電界効果型トランジスタを用いることなく出力を
オペアンプに直接入力してもよい。また、基準電圧回路
やフィルタ回路を設けてもよい。また、アナログ／デジ
タル変換器を組み合わせてもよい。さらに、圧電素子
１、２上の電極とパッケージ６ａ上の導電層との接続に
は導電ペーストを用いたが、これに限るものではなく、
はんだや鉛レスはんだを用いることができる。はんだ等
を用いることにより、高温高湿下の使用における信頼性
を向上させることができる。
ランジスタとオペアンプを用いたがこれに限るものでは
なく、電界効果型トランジスタを用いることなく出力を
オペアンプに直接入力してもよい。また、基準電圧回路
やフィルタ回路を設けてもよい。また、アナログ／デジ
タル変換器を組み合わせてもよい。さらに、圧電素子
１、２上の電極とパッケージ６ａ上の導電層との接続に
は導電ペーストを用いたが、これに限るものではなく、
はんだや鉛レスはんだを用いることができる。はんだ等
を用いることにより、高温高湿下の使用における信頼性
を向上させることができる。
【００９１】（実施の形態３）図９に、本発明の実施の
形態３に係る加速度検出装置１００の斜視図を示す。こ
の加速度検出装置１００は、実施の形態１に係る加速度
センサ１０をパッケージ６ａ，６ｂに組み込んでおり、
外部電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄに接続されているとと
もに出力を処理する半導体素子１６をもパッケージ内に
組み込んでいる点で、実施の形態１に係る加速度センサ
及び実施の形態２に係る加速度センサと相違する。この
加速度検出装置１００は、圧電素子１、２、半導体素子
１６、パッケージ６ａ、６ｂ、外部電極８ａ、８ｂ、８
ｃ、８ｄからなる。圧電素子１、２は、実施の形態１に
係る加速度センサを構成する圧電素子と同じものであ
る。半導体素子１６はベアチップで用いる。ベアチップ
を用いることで小型化できる。半導体素子１６の上面の
電極とパッケージ６ａ上の導電層とはワイヤーボンディ
ングで接続し、裏面の電極はダイボンディングした。圧
電素子の電極と導電層とは導電ペーストで接続した。外
部電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、電源端子、接地端
子、出力端子などとして用いられる。半導体素子１６
は、実施の形態２に係る加速度センサにおける図５に示
すブロック図の回路を集積化したものである。具体的に
は、半導体素子における信号処理回路は、電界効果型ト
ランジスタ（ＦＥＴ）と抵抗とからなるソースフォロワ
回路と、オペアンプとから構成される。このソースフォ
ロワ回路は、インピーダンス変換回路を構成している。
また、電界効果型トランジスタの出力は、抵抗を介して
オペアンプ１５に入力され増幅される。オペアンプは増
幅回路を構成している。従って、この場合、信号処理回
路は１つのインピーダンス回路と増幅回路とから構成さ
れる。各回路の動作は、実施の形態２で説明したとおり
である。電界効果型トランジスタを用いた場合の半導体
素子１６の回路構成としては、図６に示した通りであ
り、その動作は実施の形態２で説明したので省略する。
形態３に係る加速度検出装置１００の斜視図を示す。こ
の加速度検出装置１００は、実施の形態１に係る加速度
センサ１０をパッケージ６ａ，６ｂに組み込んでおり、
外部電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄに接続されているとと
もに出力を処理する半導体素子１６をもパッケージ内に
組み込んでいる点で、実施の形態１に係る加速度センサ
及び実施の形態２に係る加速度センサと相違する。この
加速度検出装置１００は、圧電素子１、２、半導体素子
１６、パッケージ６ａ、６ｂ、外部電極８ａ、８ｂ、８
ｃ、８ｄからなる。圧電素子１、２は、実施の形態１に
係る加速度センサを構成する圧電素子と同じものであ
る。半導体素子１６はベアチップで用いる。ベアチップ
を用いることで小型化できる。半導体素子１６の上面の
電極とパッケージ６ａ上の導電層とはワイヤーボンディ
ングで接続し、裏面の電極はダイボンディングした。圧
電素子の電極と導電層とは導電ペーストで接続した。外
部電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、電源端子、接地端
子、出力端子などとして用いられる。半導体素子１６
は、実施の形態２に係る加速度センサにおける図５に示
すブロック図の回路を集積化したものである。具体的に
は、半導体素子における信号処理回路は、電界効果型ト
ランジスタ（ＦＥＴ）と抵抗とからなるソースフォロワ
回路と、オペアンプとから構成される。このソースフォ
ロワ回路は、インピーダンス変換回路を構成している。
また、電界効果型トランジスタの出力は、抵抗を介して
オペアンプ１５に入力され増幅される。オペアンプは増
幅回路を構成している。従って、この場合、信号処理回
路は１つのインピーダンス回路と増幅回路とから構成さ
れる。各回路の動作は、実施の形態２で説明したとおり
である。電界効果型トランジスタを用いた場合の半導体
素子１６の回路構成としては、図６に示した通りであ
り、その動作は実施の形態２で説明したので省略する。
【００９２】各素子をプリント基板上に配置しても検出
回路は構成できるが配線長が長くなるとノイズの影響が
大きくなり、Ｓ／Ｎが劣化する。半導体素子や抵抗を圧
電素子と同一パッケージ内に近接して収納することによ
り、ノイズを低減することができ、高いＳ／Ｎを維持で
きる。センサの検出分解能はＳ／Ｎで決まるため、パッ
ケージ内に半導体素子などを同梱することにより、高い
分解能が得られる。特に、ニオブ酸リチウムなどの圧電
単結晶を用いた圧電素子の場合、静電容量が小さく、イ
ンピーダンスが高くなるため、ノイズを拾いやすくな
る。また、低周波側のカットオフ周波数を低くする場合
には、電流電圧変換する抵抗の抵抗値を大きくしなけれ
ばならないため、ノイズの影響を受けやすくなる。この
ような場合には、本実施の形態の構成が極めて有効とな
る。また、圧電素子だけでなく、半導体素子を同一パッ
ケージ内に納められるため、温度などの環境の差による
増幅率などの差がほぼ無視できるため、回転加速度をも
極めて正確に検出することができる。
回路は構成できるが配線長が長くなるとノイズの影響が
大きくなり、Ｓ／Ｎが劣化する。半導体素子や抵抗を圧
電素子と同一パッケージ内に近接して収納することによ
り、ノイズを低減することができ、高いＳ／Ｎを維持で
きる。センサの検出分解能はＳ／Ｎで決まるため、パッ
ケージ内に半導体素子などを同梱することにより、高い
分解能が得られる。特に、ニオブ酸リチウムなどの圧電
単結晶を用いた圧電素子の場合、静電容量が小さく、イ
ンピーダンスが高くなるため、ノイズを拾いやすくな
る。また、低周波側のカットオフ周波数を低くする場合
には、電流電圧変換する抵抗の抵抗値を大きくしなけれ
ばならないため、ノイズの影響を受けやすくなる。この
ような場合には、本実施の形態の構成が極めて有効とな
る。また、圧電素子だけでなく、半導体素子を同一パッ
ケージ内に納められるため、温度などの環境の差による
増幅率などの差がほぼ無視できるため、回転加速度をも
極めて正確に検出することができる。
【００９３】なお、半導体素子の回路構成としては、本
実施の形態に示す回路に限るものではなく、バッファア
ンプやインピーダンス変換回路を用いることなく、直接
アンプ回路に入力したり、後段にゲインを取るためのア
ンプ回路を設けてもよい。また、後段にさらにゲインを
取るためのアンプ回路やアナログ−デジタル変換回路を
設けてもよい。また、回路構成素子すべてをパッケージ
内に収納せずに一部の素子だけをパッケージ６ａ，６ｂ
内に収納して、残りの素子をプリント基板上などに設け
てもよい。さらに、加速度センサの構成例としては実施
の形態１に示すものに限られず、図１２の（ａ）に示す
ように、２つの圧電素子を同一方向に並列配置するも
の、図１２の（ｂ）に示すように、２つの中心支持型の
圧電素子を配置するもの、図１２の（ｃ）のように、両
持ち梁型の圧電素子を用いるものなど、種々の形状の圧
電素子を用いることができる。以上により、回転加速度
を一つのセンサで感度よく検出でき、かつＳ／Ｎに優れ
分解能の高い、小型の加速度センサを実現できる。
実施の形態に示す回路に限るものではなく、バッファア
ンプやインピーダンス変換回路を用いることなく、直接
アンプ回路に入力したり、後段にゲインを取るためのア
ンプ回路を設けてもよい。また、後段にさらにゲインを
取るためのアンプ回路やアナログ−デジタル変換回路を
設けてもよい。また、回路構成素子すべてをパッケージ
内に収納せずに一部の素子だけをパッケージ６ａ，６ｂ
内に収納して、残りの素子をプリント基板上などに設け
てもよい。さらに、加速度センサの構成例としては実施
の形態１に示すものに限られず、図１２の（ａ）に示す
ように、２つの圧電素子を同一方向に並列配置するも
の、図１２の（ｂ）に示すように、２つの中心支持型の
圧電素子を配置するもの、図１２の（ｃ）のように、両
持ち梁型の圧電素子を用いるものなど、種々の形状の圧
電素子を用いることができる。以上により、回転加速度
を一つのセンサで感度よく検出でき、かつＳ／Ｎに優れ
分解能の高い、小型の加速度センサを実現できる。
【００９４】（実施の形態４）実施の形態４に係る加速
度検出装置は、実施の形態３に係る加速度検出装置と比
較すると、その外観は図９に示すものと実質的に同じで
あるが、パッケージ６ａ，６ｂ内に収納する半導体素子
１６の回路構成が異なる点で相違する。図１０にこの加
速度検出装置１００のブロック図を示す。この加速度検
出装置を構成する加速度センサ１０は、実施の形態１に
係る加速度センサと同様である。圧電素子１、２は、そ
れぞれ信号検出手段１２、基準電位発生手段２２と接続
されている。圧電素子１、２の左右の同じ側にある電極
は、それぞれ信号検出手段１２の同じ機能の端子に接続
される。各圧電素子からの出力信号は、加算回路２３に
入力される。圧電素子１，２を構成する２枚の圧電体の
接合面における極性は、２つの圧電素子で互いに逆極性
となっているため、信号検出手段１２からの出力は、同
方向の加速度に対して逆極性の信号となる。これらの出
力信号を加算回路２３に入力すると、２つの圧電素子に
加わる加速度の差に比例する信号が加算回路２３から出
力され、回転加速度を検出することができる。
度検出装置は、実施の形態３に係る加速度検出装置と比
較すると、その外観は図９に示すものと実質的に同じで
あるが、パッケージ６ａ，６ｂ内に収納する半導体素子
１６の回路構成が異なる点で相違する。図１０にこの加
速度検出装置１００のブロック図を示す。この加速度検
出装置を構成する加速度センサ１０は、実施の形態１に
係る加速度センサと同様である。圧電素子１、２は、そ
れぞれ信号検出手段１２、基準電位発生手段２２と接続
されている。圧電素子１、２の左右の同じ側にある電極
は、それぞれ信号検出手段１２の同じ機能の端子に接続
される。各圧電素子からの出力信号は、加算回路２３に
入力される。圧電素子１，２を構成する２枚の圧電体の
接合面における極性は、２つの圧電素子で互いに逆極性
となっているため、信号検出手段１２からの出力は、同
方向の加速度に対して逆極性の信号となる。これらの出
力信号を加算回路２３に入力すると、２つの圧電素子に
加わる加速度の差に比例する信号が加算回路２３から出
力され、回転加速度を検出することができる。
【００９５】図１１に、本実施の形態４に係る加速度検
出装置の回路図を示す。この回路図は、図１０のブロッ
ク図の回路構成を具体化したものである。信号検出手段
１２はバッファアンプ２４ａ、２４ｂと抵抗とを有して
おり、加算回路２３は後段に設けられた差動回路２６と
抵抗とを有しており、加算回路２３から回転加速度の信
号を出力する。基準電位発生回路２２は、抵抗分圧で構
成する。バッファアンプ、差動回路は、オペアンプで構
成できるため、半導体素子としてオペアンプを使用する
ことができ簡便である。この回路において、信号処理回
路は、バッファアンプと抵抗からなる２つの信号検出手
段１２と、差動回路と抵抗からなる加算回路２３とから
構成される。より具体的には、２つのインピーダンス変
換回路と加算回路とからなる。この回路により、回転加
速度に比例した信号が加算回路の出力端子より得られ
る。なお、図中、電源や接地などの配線は一部略した。
また、２つの圧電素子からの出力信号を加算した場合
に、実質的に同一の大きさで逆極性であるため、差が実
質的にゼロである場合には回転加速度は実質的に無視す
ることができる。この場合には、どちらか一方の信号検
出手段の出力信号は、並進加速度を表わすものと考えら
れる。この並進加速度を検出する場合は、たとえば、図
９のバッファアンプ２４ａの出力を外部電極に接続すれ
ばよい。したがって、この加速度検出装置により、回転
加速度を検出することができると共に、回転加速度が実
質的にゼロであって並進加速度のみを受けている場合に
は並進加速度を同一の加速度検出装置で検出することが
できる。
出装置の回路図を示す。この回路図は、図１０のブロッ
ク図の回路構成を具体化したものである。信号検出手段
１２はバッファアンプ２４ａ、２４ｂと抵抗とを有して
おり、加算回路２３は後段に設けられた差動回路２６と
抵抗とを有しており、加算回路２３から回転加速度の信
号を出力する。基準電位発生回路２２は、抵抗分圧で構
成する。バッファアンプ、差動回路は、オペアンプで構
成できるため、半導体素子としてオペアンプを使用する
ことができ簡便である。この回路において、信号処理回
路は、バッファアンプと抵抗からなる２つの信号検出手
段１２と、差動回路と抵抗からなる加算回路２３とから
構成される。より具体的には、２つのインピーダンス変
換回路と加算回路とからなる。この回路により、回転加
速度に比例した信号が加算回路の出力端子より得られ
る。なお、図中、電源や接地などの配線は一部略した。
また、２つの圧電素子からの出力信号を加算した場合
に、実質的に同一の大きさで逆極性であるため、差が実
質的にゼロである場合には回転加速度は実質的に無視す
ることができる。この場合には、どちらか一方の信号検
出手段の出力信号は、並進加速度を表わすものと考えら
れる。この並進加速度を検出する場合は、たとえば、図
９のバッファアンプ２４ａの出力を外部電極に接続すれ
ばよい。したがって、この加速度検出装置により、回転
加速度を検出することができると共に、回転加速度が実
質的にゼロであって並進加速度のみを受けている場合に
は並進加速度を同一の加速度検出装置で検出することが
できる。
【００９６】この加速度検出装置１００により、加速度
センサ１０と半導体素子１６を実施の形態３の加速度検
出装置を示す図７と同様に一つのパッケージに収納する
ことができる。そこで、圧電素子の同じ側の電極を半導
体素子の同一機能の端子に接続するのが容易になり、配
線を簡便にできる。また、圧電素子１、２の出力が逆極
性になっているので加算回路を用いることができ、差動
回路を用いる際の同相除去性の高いオペアンプを用いる
などの必要がなく、半導体素子の構成をより簡単にでき
る。また、各素子をプリント基板上に配置しても検出回
路は構成できるが配線長が長くなるとノイズの影響が大
きくなり、Ｓ／Ｎが劣化する。半導体素子や抵抗を圧電
素子と同一パッケージ内に近接して収納することによ
り、ノイズを低減することができ、高いＳ／Ｎを維持で
きる。センサの検出分解能はＳ／Ｎで決まるため、パッ
ケージ内に半導体素子などを同梱することにより、高い
分解能が得られる。特に、ニオブ酸リチウムなどの圧電
単結晶を用いた圧電素子の場合、静電容量が小さく、イ
ンピーダンスが高くなるため、ノイズを拾いやすくな
る。また、低周波側のカットオフ周波数を低くする場合
には、電流電圧変換する抵抗の抵抗値を大きくしなけれ
ばならないため、ノイズの影響を受けやすくなる。この
ような場合には、本実施の形態が極めて有効となる。ま
た、圧電素子だけでなく、半導体素子を同一パッケージ
内に納めることができるので、温度などの環境の差によ
る増幅率などの差がほぼ無視できるため、回転加速度を
も極めて正確に検出することができる。
センサ１０と半導体素子１６を実施の形態３の加速度検
出装置を示す図７と同様に一つのパッケージに収納する
ことができる。そこで、圧電素子の同じ側の電極を半導
体素子の同一機能の端子に接続するのが容易になり、配
線を簡便にできる。また、圧電素子１、２の出力が逆極
性になっているので加算回路を用いることができ、差動
回路を用いる際の同相除去性の高いオペアンプを用いる
などの必要がなく、半導体素子の構成をより簡単にでき
る。また、各素子をプリント基板上に配置しても検出回
路は構成できるが配線長が長くなるとノイズの影響が大
きくなり、Ｓ／Ｎが劣化する。半導体素子や抵抗を圧電
素子と同一パッケージ内に近接して収納することによ
り、ノイズを低減することができ、高いＳ／Ｎを維持で
きる。センサの検出分解能はＳ／Ｎで決まるため、パッ
ケージ内に半導体素子などを同梱することにより、高い
分解能が得られる。特に、ニオブ酸リチウムなどの圧電
単結晶を用いた圧電素子の場合、静電容量が小さく、イ
ンピーダンスが高くなるため、ノイズを拾いやすくな
る。また、低周波側のカットオフ周波数を低くする場合
には、電流電圧変換する抵抗の抵抗値を大きくしなけれ
ばならないため、ノイズの影響を受けやすくなる。この
ような場合には、本実施の形態が極めて有効となる。ま
た、圧電素子だけでなく、半導体素子を同一パッケージ
内に納めることができるので、温度などの環境の差によ
る増幅率などの差がほぼ無視できるため、回転加速度を
も極めて正確に検出することができる。
【００９７】なお、半導体素子の回路構成としては、本
実施の形態の回路に限るものではなく、バッファアンプ
やインピーダンス変換回路を用いることなく、圧電素子
からの出力を直接アンプ回路に入力したり、後段にゲイ
ンを取るためのアンプ回路を設けてもよい。また、加算
回路の後段にゲインを取るためのアンプ回路やアナログ
−デジタル変換回路を設けてもよい。なお、回路構成素
子すべてをパッケージ内に収納せずに一部だけとし、残
りをプリント基板上などに設けてもかまわない。また、
圧電素子としては本実施の形態１に係る加速度センサ１
０を構成するものに限られるものではなく、図１２の
（ａ）に示すように２つの圧電素子を同一方向に配置す
るもの、図１２の（ｂ）に示す中心支持型の圧電素子を
配置するものや、図１２の（ｃ）に示す両持ち梁型の圧
電素子を配置するものでもよい。以上により、回転加速
度を一つのセンサで高感度で検出でき、かつＳ／Ｎに優
れ分解能の高い、小型の加速度センサを実現できる。
実施の形態の回路に限るものではなく、バッファアンプ
やインピーダンス変換回路を用いることなく、圧電素子
からの出力を直接アンプ回路に入力したり、後段にゲイ
ンを取るためのアンプ回路を設けてもよい。また、加算
回路の後段にゲインを取るためのアンプ回路やアナログ
−デジタル変換回路を設けてもよい。なお、回路構成素
子すべてをパッケージ内に収納せずに一部だけとし、残
りをプリント基板上などに設けてもかまわない。また、
圧電素子としては本実施の形態１に係る加速度センサ１
０を構成するものに限られるものではなく、図１２の
（ａ）に示すように２つの圧電素子を同一方向に配置す
るもの、図１２の（ｂ）に示す中心支持型の圧電素子を
配置するものや、図１２の（ｃ）に示す両持ち梁型の圧
電素子を配置するものでもよい。以上により、回転加速
度を一つのセンサで高感度で検出でき、かつＳ／Ｎに優
れ分解能の高い、小型の加速度センサを実現できる。
【００９８】（実施の形態５）図１３の（ａ）に、本発
明の実施の形態５に係る加速度センサの斜視図を示し、
図１３の（ｂ）にその平面図を示す。この加速度センサ
１０は、実施の形態１に係る加速度センサと比較する
と、一つの圧電素子について分極方向が互いに反対方向
の２つの圧電体を分極の極性が同じ面を対向させて接合
して構成している点では共通する。しかし、この加速度
センサ１０は、実施の形態１に係る加速度センサとは、
圧電素子１と圧電素子２において対応する圧電体の分極
方向を互いに同一方向としている点で相違する。具体的
には、接合面で対向させる面の分極の極性が圧電素子１
と圧電素子２とで互いに同じになるように各圧電体の分
極方向を同一方向で接合している。別の表現では、一つ
の圧電体を構成する２枚の圧電体の分極方向は接合面に
対称に互いに反対方向を向いており、また、２つの圧電
素子１、２で同じ側の圧電体４の分極方向は同一方向で
ある。
明の実施の形態５に係る加速度センサの斜視図を示し、
図１３の（ｂ）にその平面図を示す。この加速度センサ
１０は、実施の形態１に係る加速度センサと比較する
と、一つの圧電素子について分極方向が互いに反対方向
の２つの圧電体を分極の極性が同じ面を対向させて接合
して構成している点では共通する。しかし、この加速度
センサ１０は、実施の形態１に係る加速度センサとは、
圧電素子１と圧電素子２において対応する圧電体の分極
方向を互いに同一方向としている点で相違する。具体的
には、接合面で対向させる面の分極の極性が圧電素子１
と圧電素子２とで互いに同じになるように各圧電体の分
極方向を同一方向で接合している。別の表現では、一つ
の圧電体を構成する２枚の圧電体の分極方向は接合面に
対称に互いに反対方向を向いており、また、２つの圧電
素子１、２で同じ側の圧電体４の分極方向は同一方向で
ある。
【００９９】この加速度センサ１０は、２つの圧電素子
１、２からなり、各圧電素子は２枚の圧電体を互いに分
極方向が反対方向になるように接合したバイモルフ型の
梁部を一方の端で支持体部３により支持した片持ち梁構
造を有する。梁部の対向する２つの面には電極１１ａ、
１１ｂ、２１ａ、２１ｂがそれぞれ形成されている。支
持体部３のある面の電極は、梁部と支持体部との間に段
差があるので、電気的に導通するように段差面の表面に
も連続して形成されている。支持体部３のある面とは反
対側の面の電極１１ａ、２１ａは表面全体に形成されて
いる。片持ち梁は、２枚の圧電体を接合したバイモルフ
型であるため、加速度によるたわみ振動を電気信号に変
換し、電極上から取り出すことができる。同一方向の加
速度を２つの圧電素子で検出するために、圧電素子１、
２の片持ち梁の梁部の面が実質的に同一面上に並ぶよう
に配置する。このとき、限られた空間でもできるだけ回
転加速度を検出する精度を向上させるために、２つの圧
電素子について加速度が伝達される支持体部３を互いに
離して片持ち梁の梁部の先端同士が近接するように配置
するのが好ましい。具体的には各圧電素子の長手方向を
同一方向とし、各支持体部を長手方向について互いに反
対方向に遠ざけて外側に配置し、各梁部の端面を互いに
近接させて内側に配置する。また、この加速度センサ１
０を構成する圧電素子１、２は、実施の形態１に係る加
速度センサを構成する圧電素子と同じように２枚の圧電
体を直接接合により接合して製造される。
１、２からなり、各圧電素子は２枚の圧電体を互いに分
極方向が反対方向になるように接合したバイモルフ型の
梁部を一方の端で支持体部３により支持した片持ち梁構
造を有する。梁部の対向する２つの面には電極１１ａ、
１１ｂ、２１ａ、２１ｂがそれぞれ形成されている。支
持体部３のある面の電極は、梁部と支持体部との間に段
差があるので、電気的に導通するように段差面の表面に
も連続して形成されている。支持体部３のある面とは反
対側の面の電極１１ａ、２１ａは表面全体に形成されて
いる。片持ち梁は、２枚の圧電体を接合したバイモルフ
型であるため、加速度によるたわみ振動を電気信号に変
換し、電極上から取り出すことができる。同一方向の加
速度を２つの圧電素子で検出するために、圧電素子１、
２の片持ち梁の梁部の面が実質的に同一面上に並ぶよう
に配置する。このとき、限られた空間でもできるだけ回
転加速度を検出する精度を向上させるために、２つの圧
電素子について加速度が伝達される支持体部３を互いに
離して片持ち梁の梁部の先端同士が近接するように配置
するのが好ましい。具体的には各圧電素子の長手方向を
同一方向とし、各支持体部を長手方向について互いに反
対方向に遠ざけて外側に配置し、各梁部の端面を互いに
近接させて内側に配置する。また、この加速度センサ１
０を構成する圧電素子１、２は、実施の形態１に係る加
速度センサを構成する圧電素子と同じように２枚の圧電
体を直接接合により接合して製造される。
【０１００】（実施の形態６）本実施の形態６に係る加
速度センサの斜視図を図１４に示す。この加速度センサ
１０を実施の形態５に係る加速度センサと比較すると、
実施の形態５に係る加速度センサをパッケージ６ａ、６
ｂに組み込んでおり、各圧電素子からの出力を容易に外
部電極に取り出すことができる点で相違する。この加速
度センサ１０は、圧電素子１、２がパッケージ６ａの上
に支持体部３で固定されている。パッケージ６ａには、
圧電素子の梁部がパッケージに接触してたわみを妨げな
いように溝７が掘り込まれている。パッケージ６ａの両
端と中央には出力端子となる外部電極８ａ、８ｂ、８ｃ
が形成されており、圧電素子１の電極１１ａ、１１ｂは
それぞれ外部電極８ｃ、８ｂとパッケージ６ａ上の導電
層を介して接続されている。また、圧電素子２の電極２
１ａ、２１ｂはそれぞれ外部電極８ｃ、８ａとパッケー
ジ６ａ上の導電層を介して接続されている。導電層と電
極は導電ペースト９で電気的に接続されている。パッケ
ージ６ａは、パッケージ６ｂで蓋をされて加速度センサ
１０を構成する。
速度センサの斜視図を図１４に示す。この加速度センサ
１０を実施の形態５に係る加速度センサと比較すると、
実施の形態５に係る加速度センサをパッケージ６ａ、６
ｂに組み込んでおり、各圧電素子からの出力を容易に外
部電極に取り出すことができる点で相違する。この加速
度センサ１０は、圧電素子１、２がパッケージ６ａの上
に支持体部３で固定されている。パッケージ６ａには、
圧電素子の梁部がパッケージに接触してたわみを妨げな
いように溝７が掘り込まれている。パッケージ６ａの両
端と中央には出力端子となる外部電極８ａ、８ｂ、８ｃ
が形成されており、圧電素子１の電極１１ａ、１１ｂは
それぞれ外部電極８ｃ、８ｂとパッケージ６ａ上の導電
層を介して接続されている。また、圧電素子２の電極２
１ａ、２１ｂはそれぞれ外部電極８ｃ、８ａとパッケー
ジ６ａ上の導電層を介して接続されている。導電層と電
極は導電ペースト９で電気的に接続されている。パッケ
ージ６ａは、パッケージ６ｂで蓋をされて加速度センサ
１０を構成する。
【０１０１】この加速度センサ１０では、支持体部３の
表面でパッケージ上の導電層と導ペーストで導通を取る
ことができ、梁の共振周波数などが導電ペーストの塗布
量に影響されることがなくなる。つまり、支持体部３か
ら導電ペーストなどで電極と接続することにより、圧電
素子１、２の共振周波数や感度などの特性のばらつきを
小さくすることができる。すなわち、圧電素子の梁部か
ら導電ペースト等を塗布して取り出すと、塗布量のばら
つきや梁部へのはみだし量の差により、上記特性が影響
を受けばらついてしまう。支持体部から出力を取り出す
ことで、導電ペーストの塗布量等に関係なく、圧電素子
の形状のみで特性がほぼ決まるため、ばらつきを小さく
できる。電極が２つに分離されている面では、接続部の
面積が小さいため導電性ペーストの塗布量が制限される
ため、支持体部の電極から取り出す方が望ましい。ま
た、はんだなどを用いて導通を確保する場合には、圧電
素子を構成する圧電体が高温になり、特性が劣化し、圧
電素子の感度などが低下するという問題がある。しか
し、支持体部３からはんだで取り出すことにより、この
ような問題を避けることができる。
表面でパッケージ上の導電層と導ペーストで導通を取る
ことができ、梁の共振周波数などが導電ペーストの塗布
量に影響されることがなくなる。つまり、支持体部３か
ら導電ペーストなどで電極と接続することにより、圧電
素子１、２の共振周波数や感度などの特性のばらつきを
小さくすることができる。すなわち、圧電素子の梁部か
ら導電ペースト等を塗布して取り出すと、塗布量のばら
つきや梁部へのはみだし量の差により、上記特性が影響
を受けばらついてしまう。支持体部から出力を取り出す
ことで、導電ペーストの塗布量等に関係なく、圧電素子
の形状のみで特性がほぼ決まるため、ばらつきを小さく
できる。電極が２つに分離されている面では、接続部の
面積が小さいため導電性ペーストの塗布量が制限される
ため、支持体部の電極から取り出す方が望ましい。ま
た、はんだなどを用いて導通を確保する場合には、圧電
素子を構成する圧電体が高温になり、特性が劣化し、圧
電素子の感度などが低下するという問題がある。しか
し、支持体部３からはんだで取り出すことにより、この
ような問題を避けることができる。
【０１０２】次に、この加速度センサ１０を用いた加速
度の検出方法について述べる。図１５に、この加速度セ
ンサ１０を用いた加速度検出のブロック図を示す。加速
度センサ１０の圧電素子１、２からの出力は、それぞれ
信号検出手段１２に接続されており、信号検出手段１２
の出力は差動増幅手段１３に接続されている。また、基
準電位を与える基準電位発生手段２２が設けられてい
る。圧電素子１，２の梁部のそれぞれ同じ側にある電極
（１１ａと２１ａ、および１１ｂと２１ｂ）は、信号検
出手段１２の同一機能の端子にそれぞれ接続されてい
る。また、電極１１ａと電極２１ｂが、基準電位発生手
段２２に接続されている。これにより、図に示す方向に
加速度が加わった場合、信号検出手段１２からは共に正
の信号が出力される。
度の検出方法について述べる。図１５に、この加速度セ
ンサ１０を用いた加速度検出のブロック図を示す。加速
度センサ１０の圧電素子１、２からの出力は、それぞれ
信号検出手段１２に接続されており、信号検出手段１２
の出力は差動増幅手段１３に接続されている。また、基
準電位を与える基準電位発生手段２２が設けられてい
る。圧電素子１，２の梁部のそれぞれ同じ側にある電極
（１１ａと２１ａ、および１１ｂと２１ｂ）は、信号検
出手段１２の同一機能の端子にそれぞれ接続されてい
る。また、電極１１ａと電極２１ｂが、基準電位発生手
段２２に接続されている。これにより、図に示す方向に
加速度が加わった場合、信号検出手段１２からは共に正
の信号が出力される。
【０１０３】本実施の形態における信号検出手段の回路
図を図１６に示す。圧電素子１、２の電極１１ｂ、２１
ｂからの出力は電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１４
ａ、１４ｂのゲートに入力されている。電極１１ａ、２
１ａはパッケージの外部電極から接地されている。圧電
素子１、２と並列に抵抗が接続されており出力を電圧に
変換している。また、電界効果型トランジスタ１４ａ、
１４ｂのソースには抵抗が接続され、ソースフォロワ回
路を構成している。このソースフォロワ回路は、インピ
ーダンス変換回路を構成している。基準電位は接地電位
とする。図の矢印の向きに加速度が生じた場合、共に正
の信号を出力する。電界効果型トランジスタ１４ａ、１
４ｂの出力は、抵抗を介してオペアンプ１５に入力され
増幅される。オペアンプ１５は差動増幅回路を構成して
おり、出力端子には、電界効果型トランジスタ１４ａ、
１４ｂからの出力信号の大きさの差が出力される。した
がって、２つの圧電素子１、２の出力信号の差が検出さ
れることになる。以上のように、２つの圧電素子に加わ
る加速度の大きさの差を検出することができる。
図を図１６に示す。圧電素子１、２の電極１１ｂ、２１
ｂからの出力は電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１４
ａ、１４ｂのゲートに入力されている。電極１１ａ、２
１ａはパッケージの外部電極から接地されている。圧電
素子１、２と並列に抵抗が接続されており出力を電圧に
変換している。また、電界効果型トランジスタ１４ａ、
１４ｂのソースには抵抗が接続され、ソースフォロワ回
路を構成している。このソースフォロワ回路は、インピ
ーダンス変換回路を構成している。基準電位は接地電位
とする。図の矢印の向きに加速度が生じた場合、共に正
の信号を出力する。電界効果型トランジスタ１４ａ、１
４ｂの出力は、抵抗を介してオペアンプ１５に入力され
増幅される。オペアンプ１５は差動増幅回路を構成して
おり、出力端子には、電界効果型トランジスタ１４ａ、
１４ｂからの出力信号の大きさの差が出力される。した
がって、２つの圧電素子１、２の出力信号の差が検出さ
れることになる。以上のように、２つの圧電素子に加わ
る加速度の大きさの差を検出することができる。
【０１０４】以上のように、差動出力から回転加速度を
検出することができる。回転加速度の検出感度は、図３
に示すように、２つの圧電素子１、２の支持体部３の間
隔δｒに比例する。そのため、回転加速度の検出感度を
上げるためには、δｒをできるかぎり大きくとることが
必要である。片持ち梁型の加速度センサの場合には、支
持体部から加速度が加わる固定端駆動モードで動作す
る。したがって、２つの圧電素子における支持体部３間
の距離を大きくすることが望ましい。本実施の形態６で
は、支持体部３をパッケージ６ａ，６ｂ内の両端に配置
して、最も距離の差を大きくすることができる。なお、
信号検出手段１２としては電界効果型トランジスタとオ
ペアンプを用いたがこれに限られるものではない。電界
効果型トランジスタを用いることなく、圧電素子からの
出力をオペアンプに直接入力してもよい。また、基準電
圧回路やフィルタ回路を設けてもよい。また、アナログ
／デジタル変換器を組み合わせてもよい。
検出することができる。回転加速度の検出感度は、図３
に示すように、２つの圧電素子１、２の支持体部３の間
隔δｒに比例する。そのため、回転加速度の検出感度を
上げるためには、δｒをできるかぎり大きくとることが
必要である。片持ち梁型の加速度センサの場合には、支
持体部から加速度が加わる固定端駆動モードで動作す
る。したがって、２つの圧電素子における支持体部３間
の距離を大きくすることが望ましい。本実施の形態６で
は、支持体部３をパッケージ６ａ，６ｂ内の両端に配置
して、最も距離の差を大きくすることができる。なお、
信号検出手段１２としては電界効果型トランジスタとオ
ペアンプを用いたがこれに限られるものではない。電界
効果型トランジスタを用いることなく、圧電素子からの
出力をオペアンプに直接入力してもよい。また、基準電
圧回路やフィルタ回路を設けてもよい。また、アナログ
／デジタル変換器を組み合わせてもよい。
【０１０５】（実施の形態７）本実施の形態７に係る加
速度センサを実施の形態６に係る加速度センサと比較す
ると、実施の形態５に係る加速度センサをパッケージ６
ａ、６ｂに組み込んでいる点では同じであるが、備えて
いる出力端子となる外部電極において相違する。即ち、
この加速度センサは、発生する電荷の極性が異なる電極
同士を圧電素子間で接続している外部電極を一組備えて
いる。具体的には、圧電素子１の電極１１ａと、圧電素
子２の電極２１ｂとが接続され、圧電素子１の電極１１
ｂと圧電素子２の電極２１ａとが接続されており、一組
の出力端子となる外部電極を構成している。各電極間は
パッケージ上で導電層を介して接続されている。
速度センサを実施の形態６に係る加速度センサと比較す
ると、実施の形態５に係る加速度センサをパッケージ６
ａ、６ｂに組み込んでいる点では同じであるが、備えて
いる出力端子となる外部電極において相違する。即ち、
この加速度センサは、発生する電荷の極性が異なる電極
同士を圧電素子間で接続している外部電極を一組備えて
いる。具体的には、圧電素子１の電極１１ａと、圧電素
子２の電極２１ｂとが接続され、圧電素子１の電極１１
ｂと圧電素子２の電極２１ａとが接続されており、一組
の出力端子となる外部電極を構成している。各電極間は
パッケージ上で導電層を介して接続されている。
【０１０６】さらに、この加速度センサ１０を用いた加
速度の検出方法についてのブロック図を図１７に示す。
加速度センサ１０の圧電素子１、２からの出力は、圧電
素子間で発生電荷の極性の異なる電極同士を接続された
ものが信号検出手段１２に接続されている。具体的に
は、圧電素子１，２の梁部のそれぞれ異なる側にある電
極（１１ａと２１ｂ、および１１ｂと２１ａ）間で接続
され、その後、信号検出手段１２の端子に接続されてい
る。これにより、図に示す方向に加速度が加わった場
合、信号検出手段１２からは２つの圧電素子１、２間で
発生する電荷の差に対応する出力信号により回転加速度
を得ることができる。
速度の検出方法についてのブロック図を図１７に示す。
加速度センサ１０の圧電素子１、２からの出力は、圧電
素子間で発生電荷の極性の異なる電極同士を接続された
ものが信号検出手段１２に接続されている。具体的に
は、圧電素子１，２の梁部のそれぞれ異なる側にある電
極（１１ａと２１ｂ、および１１ｂと２１ａ）間で接続
され、その後、信号検出手段１２の端子に接続されてい
る。これにより、図に示す方向に加速度が加わった場
合、信号検出手段１２からは２つの圧電素子１、２間で
発生する電荷の差に対応する出力信号により回転加速度
を得ることができる。
【０１０７】次に、図１７のブロック図を具体化した一
例の回路図を図１８に示す。この信号検出手段は、電界
効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１４と抵抗とからなるソ
ースフォロワ回路と、オペアンプ１５とから構成され
る。圧電素子１、２の電極１１ｂと電極２１ａからの出
力は電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１４のゲートに
入力されている。電極１１ａと電極２１ｂはパッケージ
の外部電極から接地されている。電界効果型トランジス
タ１４のゲートと接地間には抵抗が接続されており、圧
電素子からの出力を電圧に変換している。また、電界効
果型トランジスタ１４のソースには抵抗が接続され、ソ
ースフォロワ回路を構成している。このソースフォロワ
回路は、インピーダンス変換回路を構成している。電界
効果型トランジスタ１４の出力は、抵抗を介してオペア
ンプ１５に入力され増幅される。オペアンプ１５は増幅
回路を構成している。基準電位は、電源電圧を抵抗分圧
して得ている。以上のように、２つの圧電素子に加わる
加速度の大きさの差を差動増幅回路などの回路を用い
ず、簡単な増幅回路のみで検出することができる。
例の回路図を図１８に示す。この信号検出手段は、電界
効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１４と抵抗とからなるソ
ースフォロワ回路と、オペアンプ１５とから構成され
る。圧電素子１、２の電極１１ｂと電極２１ａからの出
力は電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１４のゲートに
入力されている。電極１１ａと電極２１ｂはパッケージ
の外部電極から接地されている。電界効果型トランジス
タ１４のゲートと接地間には抵抗が接続されており、圧
電素子からの出力を電圧に変換している。また、電界効
果型トランジスタ１４のソースには抵抗が接続され、ソ
ースフォロワ回路を構成している。このソースフォロワ
回路は、インピーダンス変換回路を構成している。電界
効果型トランジスタ１４の出力は、抵抗を介してオペア
ンプ１５に入力され増幅される。オペアンプ１５は増幅
回路を構成している。基準電位は、電源電圧を抵抗分圧
して得ている。以上のように、２つの圧電素子に加わる
加速度の大きさの差を差動増幅回路などの回路を用い
ず、簡単な増幅回路のみで検出することができる。
【０１０８】また、図１７のブロック図を具体化した別
の回路図を図１９に示す。この信号検出手段は、電界効
果型トランジスタ（ＦＥＴ）１４を用いることなく圧電
素子からの出力を直接オペアンプに入力しており、２つ
のオペアンプと抵抗とから構成される。圧電素子１、２
の電極１１ｂ、２１ａからの出力はオペアンプ１５ａに
入力されている。電極１１ａ、２１ｂはパッケージの外
部電極から接地されている。オペアンプ１５ａの出力
は、抵抗を介してオペアンプ１５に入力され増幅され
る。オペアンプ１５は増幅回路を構成している。基準電
位は、電源電圧を抵抗分圧して得ている。以上のよう
に、２つの圧電素子に加わる加速度の大きさの差をオペ
アンプから構成される簡単な増幅回路で検出することが
できる。
の回路図を図１９に示す。この信号検出手段は、電界効
果型トランジスタ（ＦＥＴ）１４を用いることなく圧電
素子からの出力を直接オペアンプに入力しており、２つ
のオペアンプと抵抗とから構成される。圧電素子１、２
の電極１１ｂ、２１ａからの出力はオペアンプ１５ａに
入力されている。電極１１ａ、２１ｂはパッケージの外
部電極から接地されている。オペアンプ１５ａの出力
は、抵抗を介してオペアンプ１５に入力され増幅され
る。オペアンプ１５は増幅回路を構成している。基準電
位は、電源電圧を抵抗分圧して得ている。以上のよう
に、２つの圧電素子に加わる加速度の大きさの差をオペ
アンプから構成される簡単な増幅回路で検出することが
できる。
【０１０９】この加速度センサ１０を用いた加速度の検
出方法についての他のブロック図を図２０に示す。加速
度センサ１０の圧電素子１、２からの出力は、圧電素子
間で発生電荷の極性の同じ電極同士を接続され、残りの
電極が信号検出手段１２に接続されている。具体的に
は、圧電素子１，２の梁部のそれぞれ同じ側にある電極
（１１ａと２１ａ）間で接続され、反対側の電極（１１
ｂと２１ｂ）が信号検出手段１２の端子に接続されてい
る。すなわち、２つの圧電素子が直列に接続されている
ことになる。これにより、図に示す方向に加速度が加わ
った場合、信号検出手段１２からは２つの圧電素子１、
２間で発生する電荷の差に対応する出力信号により回転
加速度を得ることができる。２つの圧電素子が直列に接
続されるため、信号検出手段１２の入力端から見た加速
度センサの静電容量が小さくなり感度が高くなるという
利点がある。次に、図２０のブロック図を具体化した回
路図の一例を図２１に示す。回路の構成は図１８と同じ
であるので説明は省略する。なお、図２０と同じ回路を
用いてもよい。
出方法についての他のブロック図を図２０に示す。加速
度センサ１０の圧電素子１、２からの出力は、圧電素子
間で発生電荷の極性の同じ電極同士を接続され、残りの
電極が信号検出手段１２に接続されている。具体的に
は、圧電素子１，２の梁部のそれぞれ同じ側にある電極
（１１ａと２１ａ）間で接続され、反対側の電極（１１
ｂと２１ｂ）が信号検出手段１２の端子に接続されてい
る。すなわち、２つの圧電素子が直列に接続されている
ことになる。これにより、図に示す方向に加速度が加わ
った場合、信号検出手段１２からは２つの圧電素子１、
２間で発生する電荷の差に対応する出力信号により回転
加速度を得ることができる。２つの圧電素子が直列に接
続されるため、信号検出手段１２の入力端から見た加速
度センサの静電容量が小さくなり感度が高くなるという
利点がある。次に、図２０のブロック図を具体化した回
路図の一例を図２１に示す。回路の構成は図１８と同じ
であるので説明は省略する。なお、図２０と同じ回路を
用いてもよい。
【０１１０】（実施の形態８）本発明の実施の形態８に
係る加速度検出装置１００の斜視図を図２２に示す。こ
の加速度検出装置１００は、実施の形態６に係る加速度
センサと比較すると、パッケージ６ａ，６ｂ内に圧電素
子の出力を処理する半導体素子１６を備えている点で相
違する。この加速度検出装置１００は、圧電素子１、
２、半導体素子１６、パッケージ６ａ、６ｂ、外部電極
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄからなる。圧電素子１、２は、
実施の形態５に係る加速度センサを構成するものと同様
である。半導体素子１６はベアチップで用いる。ベアチ
ップを用いることで小型化できる。この半導体素子１６
は信号処理回路を構成するものであり、２つのインピー
ダンス変換回路と差動増幅回路とからなる。また、半導
体素子１６の上面の電極とパッケージ６ａ上の導電層と
はワイヤーボンディングで接続し、裏面の電極はダイボ
ンディングする。圧電素子の電極と導電層とは導電ペー
ストで接続する。外部電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、
電源端子、接地端子、出力端子などとして用いられる。
半導体素子１６は、図１５に示すブロック図の回路を集
積化したものである。その動作は、実施の形態５で説明
したとおりである。また、電界効果型トランジスタを用
いた場合の半導体素子１６は、図１６の回路構成を具体
化したものであり、動作は実施の形態５で説明したので
省略する。
係る加速度検出装置１００の斜視図を図２２に示す。こ
の加速度検出装置１００は、実施の形態６に係る加速度
センサと比較すると、パッケージ６ａ，６ｂ内に圧電素
子の出力を処理する半導体素子１６を備えている点で相
違する。この加速度検出装置１００は、圧電素子１、
２、半導体素子１６、パッケージ６ａ、６ｂ、外部電極
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄからなる。圧電素子１、２は、
実施の形態５に係る加速度センサを構成するものと同様
である。半導体素子１６はベアチップで用いる。ベアチ
ップを用いることで小型化できる。この半導体素子１６
は信号処理回路を構成するものであり、２つのインピー
ダンス変換回路と差動増幅回路とからなる。また、半導
体素子１６の上面の電極とパッケージ６ａ上の導電層と
はワイヤーボンディングで接続し、裏面の電極はダイボ
ンディングする。圧電素子の電極と導電層とは導電ペー
ストで接続する。外部電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、
電源端子、接地端子、出力端子などとして用いられる。
半導体素子１６は、図１５に示すブロック図の回路を集
積化したものである。その動作は、実施の形態５で説明
したとおりである。また、電界効果型トランジスタを用
いた場合の半導体素子１６は、図１６の回路構成を具体
化したものであり、動作は実施の形態５で説明したので
省略する。
【０１１１】（実施の形態９）実施の形態９に係る加速
度検出装置は、実施の形態８に係る加速度検出装置と比
較すると、その外観は図２２に示すものと実質的に同じ
であるが、パッケージ６ａ，６ｂ内に収納する半導体素
子１６の回路構成が異なる点で相違する。図２３にこの
加速度検出装置１００の回路図を示す。これは、図１５
のブロック図について図１６に示した回路図とは異なる
構成の一つである。ここで、信号検出手段１２としてバ
ッファアンプ２４ａ、２４ｂを有し、差動回路２５を後
段に設けており、差動回路２５の出力により回転加速度
の信号を出力する。基準電位発生回路２２は、抵抗分圧
で構成した。バッファアンプ、差動回路は、オペアンプ
で構成できるため、半導体素子としてオペアンプを使用
することができ簡便である。なお、図中、電源や接地な
どの配線は略した。
度検出装置は、実施の形態８に係る加速度検出装置と比
較すると、その外観は図２２に示すものと実質的に同じ
であるが、パッケージ６ａ，６ｂ内に収納する半導体素
子１６の回路構成が異なる点で相違する。図２３にこの
加速度検出装置１００の回路図を示す。これは、図１５
のブロック図について図１６に示した回路図とは異なる
構成の一つである。ここで、信号検出手段１２としてバ
ッファアンプ２４ａ、２４ｂを有し、差動回路２５を後
段に設けており、差動回路２５の出力により回転加速度
の信号を出力する。基準電位発生回路２２は、抵抗分圧
で構成した。バッファアンプ、差動回路は、オペアンプ
で構成できるため、半導体素子としてオペアンプを使用
することができ簡便である。なお、図中、電源や接地な
どの配線は略した。
【０１１２】（実施の形態１０）実施の形態１０に係る
加速度検出装置は、実施の形態８に係る加速度検出装置
と比較すると、その外観は図２２に示すものと実質的に
同じであるが、パッケージ６ａ，６ｂ内に収納する半導
体素子１６の回路構成が異なる点で相違する。図２４に
この加速度検出装置１００の回路図を示す。これは、図
１５のブロック図と異なり、圧電素子１，２の梁部に対
して同じ側の電極（１１ａと２１ａ、１１ｂと２１ｂ）
と信号検出手段１２、基準電位発生手段２２との接続を
している。すなわち、電極１１ａと電極２１ｂが基準電
位発生手段２２と接続され、電極１１ｂと電極２１ａが
信号検出手段１２に直接接続されている。このため、図
の矢印の方向に加速度が加わった場合には、圧電素子
１、２から信号検出手段１２を介して出力される信号の
極性は反対になる。この出力信号を、加算回路２３に入
力する。圧電素子１，２からの出力が逆極性となってい
るため、２つの圧電素子に加わる加速度の差に比例する
信号が加算回路２３から出力されて、回転加速度を検出
することができる。
加速度検出装置は、実施の形態８に係る加速度検出装置
と比較すると、その外観は図２２に示すものと実質的に
同じであるが、パッケージ６ａ，６ｂ内に収納する半導
体素子１６の回路構成が異なる点で相違する。図２４に
この加速度検出装置１００の回路図を示す。これは、図
１５のブロック図と異なり、圧電素子１，２の梁部に対
して同じ側の電極（１１ａと２１ａ、１１ｂと２１ｂ）
と信号検出手段１２、基準電位発生手段２２との接続を
している。すなわち、電極１１ａと電極２１ｂが基準電
位発生手段２２と接続され、電極１１ｂと電極２１ａが
信号検出手段１２に直接接続されている。このため、図
の矢印の方向に加速度が加わった場合には、圧電素子
１、２から信号検出手段１２を介して出力される信号の
極性は反対になる。この出力信号を、加算回路２３に入
力する。圧電素子１，２からの出力が逆極性となってい
るため、２つの圧電素子に加わる加速度の差に比例する
信号が加算回路２３から出力されて、回転加速度を検出
することができる。
【０１１３】図２４のブロック図の回路構成を示す回路
図の一例を図２５に示す。この加速度検出装置１００の
回路は、図２３と同じくオペアンプを用いて構成するこ
とができる。バッファアンプ２４の非反転入力端子と基
準電位発生手段２２へ接続する電極の配置が、圧電素子
１、２で異なるため、バッファアンプ２４ａと２４ｂの
出力の極性が逆になる。加算回路２６は、同様にオペア
ンプで構成した。この回路により、回転加速度に比例し
た信号が加算回路の出力端子より得られる。なお、図
中、電源や接地などの配線は略した。各素子を圧電素子
から離れたプリント基板上に配置しても検出回路は構成
できるが配線長が長くなるとノイズの影響が大きくな
り、Ｓ／Ｎが劣化する。半導体素子や抵抗等を圧電素子
と同一パッケージ内に近接して収納することにより、ノ
イズを低減することができ、高いＳ／Ｎを維持できる。
加速度センサの検出分解能はＳ／Ｎで決まるため、パッ
ケージ内に半導体素子などを同梱することにより、高い
分解能が得られる。特に、ニオブ酸リチウムなどの圧電
単結晶を用いた圧電素子の場合には、静電容量が小さ
く、インピーダンスが高くなるため、ノイズを拾いやす
くなる。また、低周波側のカットオフ周波数を低くする
場合には、電流電圧変換する抵抗の抵抗値を大きくしな
ければならないため、ノイズの影響を受けやすくなる。
このような場合には、本実施の形態が極めて有効とな
る。また、圧電素子だけでなく、２つの半導体素子を同
一パッケージ内に納められるため、温度などの環境の差
による増幅率などの差がほぼ無視できるため、回転加速
度をも極めて正確に検出することができる。
図の一例を図２５に示す。この加速度検出装置１００の
回路は、図２３と同じくオペアンプを用いて構成するこ
とができる。バッファアンプ２４の非反転入力端子と基
準電位発生手段２２へ接続する電極の配置が、圧電素子
１、２で異なるため、バッファアンプ２４ａと２４ｂの
出力の極性が逆になる。加算回路２６は、同様にオペア
ンプで構成した。この回路により、回転加速度に比例し
た信号が加算回路の出力端子より得られる。なお、図
中、電源や接地などの配線は略した。各素子を圧電素子
から離れたプリント基板上に配置しても検出回路は構成
できるが配線長が長くなるとノイズの影響が大きくな
り、Ｓ／Ｎが劣化する。半導体素子や抵抗等を圧電素子
と同一パッケージ内に近接して収納することにより、ノ
イズを低減することができ、高いＳ／Ｎを維持できる。
加速度センサの検出分解能はＳ／Ｎで決まるため、パッ
ケージ内に半導体素子などを同梱することにより、高い
分解能が得られる。特に、ニオブ酸リチウムなどの圧電
単結晶を用いた圧電素子の場合には、静電容量が小さ
く、インピーダンスが高くなるため、ノイズを拾いやす
くなる。また、低周波側のカットオフ周波数を低くする
場合には、電流電圧変換する抵抗の抵抗値を大きくしな
ければならないため、ノイズの影響を受けやすくなる。
このような場合には、本実施の形態が極めて有効とな
る。また、圧電素子だけでなく、２つの半導体素子を同
一パッケージ内に納められるため、温度などの環境の差
による増幅率などの差がほぼ無視できるため、回転加速
度をも極めて正確に検出することができる。
【０１１４】なお、半導体素子の回路構成としては、本
実施の形態において示す回路構成に限られるものではな
く、バッファアンプやインピーダンス変換回路を用いる
ことなく、直接アンプ回路に入力したり、後段にゲイン
を取るためのアンプ回路を設けてもよい。また、加算回
路や差動回路の後段にゲインを取るためのアンプ回路や
アナログ−デジタル変換回路を設けてもよい。なお、回
路構成素子すべてをパッケージ内に収納せずに一部だけ
とし、残りをプリント基板上などに設けてもかまわな
い。また、圧電素子としては本実施の形態のものに限る
ものではなく、図２６の（ａ）に示すように２つの圧電
素子を同一方向に配置するものや、（ｂ）に示すように
中心支持型の同一の圧電素子を配置するものや、（ｃ）
に示すように両持ち梁型の圧電素子を配置するものでも
よい。以上により、回転加速度を一つのセンサで感度よ
く検出でき、かつＳ／Ｎに優れ分解能の高い、小型の加
速度センサを実現できた。
実施の形態において示す回路構成に限られるものではな
く、バッファアンプやインピーダンス変換回路を用いる
ことなく、直接アンプ回路に入力したり、後段にゲイン
を取るためのアンプ回路を設けてもよい。また、加算回
路や差動回路の後段にゲインを取るためのアンプ回路や
アナログ−デジタル変換回路を設けてもよい。なお、回
路構成素子すべてをパッケージ内に収納せずに一部だけ
とし、残りをプリント基板上などに設けてもかまわな
い。また、圧電素子としては本実施の形態のものに限る
ものではなく、図２６の（ａ）に示すように２つの圧電
素子を同一方向に配置するものや、（ｂ）に示すように
中心支持型の同一の圧電素子を配置するものや、（ｃ）
に示すように両持ち梁型の圧電素子を配置するものでも
よい。以上により、回転加速度を一つのセンサで感度よ
く検出でき、かつＳ／Ｎに優れ分解能の高い、小型の加
速度センサを実現できた。
【０１１５】（実施の形態１１）図２７に、本発明の実
施の形態１１に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１に係る加速度センサ
と比較すると、各圧電素子が１枚の圧電体からなるユニ
モルフ型であり、支持体部となるシリコン基板に接合さ
れて構成されている点で相違する。この加速度センサ１
０は、２つの圧電素子１、２で構成され、各圧電素子
１、２は、シリコン基板３０に接合した圧電体を１枚用
いたユニモルフ型の梁を一方の端で支持体部３により支
持した片持ち梁構造を有している。また圧電素子１と圧
電素子２において、各圧電体の分極方向がそれぞれ反対
方向としている。そして、各圧電素子１、２の梁部の対
向する２つの面には電極１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１
ｂがそれぞれ形成されている。シリコン基板３０を接合
している面の電極１１ｂ、２１ｂの出力は、端部から取
り出している。支持体部３と反対側の面の電極１１ａ、
２１ａは表面全体に形成されている。この圧電素子１、
２は、片持ち梁構造であるため、支持体部３から伝わる
加速度により梁部に生じるたわみ振動によって圧電体４
に発生する電位差を相対する面に設けた電極１１ａ、１
１ｂ、２１ａ、２１ｂ上から取り出すことができる。こ
の加速度センサ１０では、各圧電素子１、２は、一方の
面が互いに平行となるよう配置されており、梁部の面が
同一平面となるように配置される。具体的には、各圧電
素子の長手方向を同一方向とし、ほぼ一直線上に並ぶよ
うにして、支持体部３は長手方向について互いに離れて
外側に配置され、梁部の先端同士が近接して内側に配置
されている。なお、支持体部となるシリコン基板と圧電
体４との接合は接着剤による接合であっても、直接接合
による接合であってもよい。好ましくは直接接合による
接合である。
施の形態１１に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１に係る加速度センサ
と比較すると、各圧電素子が１枚の圧電体からなるユニ
モルフ型であり、支持体部となるシリコン基板に接合さ
れて構成されている点で相違する。この加速度センサ１
０は、２つの圧電素子１、２で構成され、各圧電素子
１、２は、シリコン基板３０に接合した圧電体を１枚用
いたユニモルフ型の梁を一方の端で支持体部３により支
持した片持ち梁構造を有している。また圧電素子１と圧
電素子２において、各圧電体の分極方向がそれぞれ反対
方向としている。そして、各圧電素子１、２の梁部の対
向する２つの面には電極１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１
ｂがそれぞれ形成されている。シリコン基板３０を接合
している面の電極１１ｂ、２１ｂの出力は、端部から取
り出している。支持体部３と反対側の面の電極１１ａ、
２１ａは表面全体に形成されている。この圧電素子１、
２は、片持ち梁構造であるため、支持体部３から伝わる
加速度により梁部に生じるたわみ振動によって圧電体４
に発生する電位差を相対する面に設けた電極１１ａ、１
１ｂ、２１ａ、２１ｂ上から取り出すことができる。こ
の加速度センサ１０では、各圧電素子１、２は、一方の
面が互いに平行となるよう配置されており、梁部の面が
同一平面となるように配置される。具体的には、各圧電
素子の長手方向を同一方向とし、ほぼ一直線上に並ぶよ
うにして、支持体部３は長手方向について互いに離れて
外側に配置され、梁部の先端同士が近接して内側に配置
されている。なお、支持体部となるシリコン基板と圧電
体４との接合は接着剤による接合であっても、直接接合
による接合であってもよい。好ましくは直接接合による
接合である。
【０１１６】加速度センサ１０を構成する圧電素子１と
圧電素子２では、各圧電体４の分極方向が異なるように
配置する。図２７には、それぞれの圧電体の分極方向を
矢印で示している。矢印の始点側がプラス面、終点側を
マイナス面とする。圧電素子１では電極１１ａはプラス
面、電極１１ｂはマイナス面である。圧電素子２では電
極２１ａはマイナス面、電極２１ｂはプラス面である。
圧電素子２では、各圧電体４の分極方向が異なるように
配置する。図２７には、それぞれの圧電体の分極方向を
矢印で示している。矢印の始点側がプラス面、終点側を
マイナス面とする。圧電素子１では電極１１ａはプラス
面、電極１１ｂはマイナス面である。圧電素子２では電
極２１ａはマイナス面、電極２１ｂはプラス面である。
【０１１７】次に、この加速度センサを用いた加速度の
検出方法について述べる。図２８は、加速度検出のブロ
ック図である。圧電素子１、２の電極１１ａ、２１ａが
互いに接続されて信号検出手段１２に接続されており、
他方、電極１１ｂ、２１ｂが互いに接続されて信号検出
手段１２の他の端子に接続されている。また、基準電位
を与える基準電位発生手段２２が設けられている。図２
８中の矢印に示す方向の加速度が加わった場合、圧電素
子１では、電極１１ａ側にプラス電荷、電極１１ｂ側に
マイナス電荷が発生する。このとき２つの圧電素子で
は、それぞれ構成する圧電体の分極方向が互いに反対方
向であるため、圧電素子２の電極２１ａ側にマイナス電
荷、電極２１ｂ側にプラス電荷が発生する。電極１１ａ
と電極２１ａ、電極１１ｂと電極２１ｂは接続されてい
るため、それぞれの電荷は移動し、圧電素子１と圧電素
子２の全体で発生電荷のバランスが取られる。回転加速
度が加わる場合、回転中心により遠い側にあるどちらか
一方の圧電素子からの発生電荷が大きいため、もう一方
の圧電素子からの発生電荷の分がうち消されて、発生電
荷量の差が接続部に発生する。この電荷を信号として、
信号検出手段１２で検出して、その出力信号で回転加速
度を表わすことができる。
検出方法について述べる。図２８は、加速度検出のブロ
ック図である。圧電素子１、２の電極１１ａ、２１ａが
互いに接続されて信号検出手段１２に接続されており、
他方、電極１１ｂ、２１ｂが互いに接続されて信号検出
手段１２の他の端子に接続されている。また、基準電位
を与える基準電位発生手段２２が設けられている。図２
８中の矢印に示す方向の加速度が加わった場合、圧電素
子１では、電極１１ａ側にプラス電荷、電極１１ｂ側に
マイナス電荷が発生する。このとき２つの圧電素子で
は、それぞれ構成する圧電体の分極方向が互いに反対方
向であるため、圧電素子２の電極２１ａ側にマイナス電
荷、電極２１ｂ側にプラス電荷が発生する。電極１１ａ
と電極２１ａ、電極１１ｂと電極２１ｂは接続されてい
るため、それぞれの電荷は移動し、圧電素子１と圧電素
子２の全体で発生電荷のバランスが取られる。回転加速
度が加わる場合、回転中心により遠い側にあるどちらか
一方の圧電素子からの発生電荷が大きいため、もう一方
の圧電素子からの発生電荷の分がうち消されて、発生電
荷量の差が接続部に発生する。この電荷を信号として、
信号検出手段１２で検出して、その出力信号で回転加速
度を表わすことができる。
【０１１８】（実施の形態１２）図２９に、本発明の実
施の形態１２に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１１に係る加速度セン
サと比較すると、各圧電体の分極方向が互いに同一方向
である点で相違する。この加速度センサ１０は、２つの
圧電素子１、２で構成され、各圧電素子１、２は、１枚
の圧電体をシリコン基板３０に接合した圧電体を１枚用
いたユニモルフ型の梁を一方の端で支持体部３により支
持した片持ち梁構造を有している。そして、圧電素子１
と圧電素子２において、各圧電体の分極方向を同一方向
としている。
施の形態１２に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１１に係る加速度セン
サと比較すると、各圧電体の分極方向が互いに同一方向
である点で相違する。この加速度センサ１０は、２つの
圧電素子１、２で構成され、各圧電素子１、２は、１枚
の圧電体をシリコン基板３０に接合した圧電体を１枚用
いたユニモルフ型の梁を一方の端で支持体部３により支
持した片持ち梁構造を有している。そして、圧電素子１
と圧電素子２において、各圧電体の分極方向を同一方向
としている。
【０１１９】（実施の形態１３）図３０に、本発明の実
施の形態１３に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１に係る加速度センサ
と比較すると、各圧電素子を分極方向が同一方向の２枚
の圧電体を接合して構成している点で相違する。別の表
現では、一つの圧電素子を構成する全ての圧電体の分極
方向が同一方向である。また、２枚の圧電体の接合面で
対向する面の極性が異なるため、接合面での電位を出力
として用いる必要があるため、接合面に電極を設ける点
においても相違する。この加速度センサ１０は、２つの
圧電素子１、２で構成され、各圧電素子１、２は、分極
方向が同一方向の２枚の圧電体を接合してなる。また、
圧電素子１と圧電素子２において、各圧電素子を構成す
る各圧電体の分極方向が互いに反対方向とする。
施の形態１３に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１に係る加速度センサ
と比較すると、各圧電素子を分極方向が同一方向の２枚
の圧電体を接合して構成している点で相違する。別の表
現では、一つの圧電素子を構成する全ての圧電体の分極
方向が同一方向である。また、２枚の圧電体の接合面で
対向する面の極性が異なるため、接合面での電位を出力
として用いる必要があるため、接合面に電極を設ける点
においても相違する。この加速度センサ１０は、２つの
圧電素子１、２で構成され、各圧電素子１、２は、分極
方向が同一方向の２枚の圧電体を接合してなる。また、
圧電素子１と圧電素子２において、各圧電素子を構成す
る各圧電体の分極方向が互いに反対方向とする。
【０１２０】各圧電素子は、２枚の圧電体を接合したバ
イモルフ型の梁部を一方の端で支持体部３により支持し
た片持ち梁構造を有している。各圧電素子１、２の梁部
の対向する２つの面には電極１１ａ、１１ｂ、２１ａ、
２１ｂがそれぞれ形成されており、２枚の圧電体の接合
面には電極１１ｃ、２１ｃが設けられている。支持体部
３が設けられている面の電極１１ｂ、２１ｂは、梁部と
支持体部とに段差があるため段差面を電気的に接続して
いる。支持体部３と反対側の面の電極１１ａ、２１ａは
表面全体に形成されている。接合面の電極１１ｃ、２１
ｃは、２枚の圧電体を接合する前にあらかじめ設けてお
くことが好ましい。この圧電素子１、２は、片持ち梁構
造であるため、支持体部３から伝わる加速度により梁部
に生じるたわみ振動によって圧電体４に発生する電位差
を相対する面に設けた電極１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２
１ｂと接合面に設けた電極１１ｃ、２１ｃとにより取り
出すことができる。この加速度センサ１０では、各圧電
素子１、２は、一方の面が互いに平行となるよう配置さ
れており、梁部の面が同一平面となるように配置され
る。具体的には、各圧電素子の長手方向を同一方向と
し、ほぼ一直線上に並ぶようにして、長手方向について
各支持体部３は反対方向に離れて外側に配置され、各梁
部の先端同士が近接して内側に配置されている。
イモルフ型の梁部を一方の端で支持体部３により支持し
た片持ち梁構造を有している。各圧電素子１、２の梁部
の対向する２つの面には電極１１ａ、１１ｂ、２１ａ、
２１ｂがそれぞれ形成されており、２枚の圧電体の接合
面には電極１１ｃ、２１ｃが設けられている。支持体部
３が設けられている面の電極１１ｂ、２１ｂは、梁部と
支持体部とに段差があるため段差面を電気的に接続して
いる。支持体部３と反対側の面の電極１１ａ、２１ａは
表面全体に形成されている。接合面の電極１１ｃ、２１
ｃは、２枚の圧電体を接合する前にあらかじめ設けてお
くことが好ましい。この圧電素子１、２は、片持ち梁構
造であるため、支持体部３から伝わる加速度により梁部
に生じるたわみ振動によって圧電体４に発生する電位差
を相対する面に設けた電極１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２
１ｂと接合面に設けた電極１１ｃ、２１ｃとにより取り
出すことができる。この加速度センサ１０では、各圧電
素子１、２は、一方の面が互いに平行となるよう配置さ
れており、梁部の面が同一平面となるように配置され
る。具体的には、各圧電素子の長手方向を同一方向と
し、ほぼ一直線上に並ぶようにして、長手方向について
各支持体部３は反対方向に離れて外側に配置され、各梁
部の先端同士が近接して内側に配置されている。
【０１２１】加速度センサ１０は、圧電素子１と圧電素
子２から構成される。各圧電素子は分極方向が同一方向
の２枚の圧電体４を接合して構成される。そして、隣接
する圧電素子１と圧電素子２では、各圧電体４の分極方
向が互いに反対方向となるように配置される。図３０に
は、それぞれの圧電体の分極方向を矢印で示している。
矢印の始点側がプラス面、終点側をマイナス面とする。
圧電素子１では電極１１ａはプラス面、電極１１ｂはマ
イナス面、そして電極１１ｃはプラス面とマイナス面と
の界面である。圧電素子２では電極２１ａはマイナス
面、電極２１ｂはプラス面、そして電極２１ｃはプラス
面とマイナス面との界面である。
子２から構成される。各圧電素子は分極方向が同一方向
の２枚の圧電体４を接合して構成される。そして、隣接
する圧電素子１と圧電素子２では、各圧電体４の分極方
向が互いに反対方向となるように配置される。図３０に
は、それぞれの圧電体の分極方向を矢印で示している。
矢印の始点側がプラス面、終点側をマイナス面とする。
圧電素子１では電極１１ａはプラス面、電極１１ｂはマ
イナス面、そして電極１１ｃはプラス面とマイナス面と
の界面である。圧電素子２では電極２１ａはマイナス
面、電極２１ｂはプラス面、そして電極２１ｃはプラス
面とマイナス面との界面である。
【０１２２】次に、この加速度センサを用いた加速度の
検出方法について述べる。図３１は、加速度検出のブロ
ック図である。圧電素子１、２の電極１１ａ、２１ａが
互いに接続されて信号検出手段１２に接続されており、
他方、電極１１ｂ、２１ｂが互いに接続されて信号検出
手段１２の他の端子に接続されている。また、基準電位
を与える基準電位発生手段２２が設けられている。図３
１中の矢印に示す方向の加速度が加わった場合、圧電素
子１では、電極１１ａ側にプラス電荷、電極１１ｂ側に
プラス電荷、そして電極１１ｃ側にマイナス電荷が発生
する。このとき２つの圧電素子では、それぞれ構成する
圧電体の分極方向が互いに反対方向であるため、圧電素
子２の電極２１ａ側にマイナス電荷、電極２１ｂ側にマ
イナス電荷、そして電極２１ｃ側にプラス電荷が発生す
る。電極１１ａと電極１１ｂと電極２１ａと電極２１ｂ
は接続され、また、電極１１ｃと電極２１ｃは接続され
ているため、それぞれの電荷は移動し、圧電素子１と圧
電素子２の全体で発生電荷のバランスが取られる。回転
加速度が加わる場合、回転中心から遠い側にあるどちら
か一方の圧電素子からの発生電荷がより大きいため、も
う一方の圧電素子からの発生電荷の分がうち消されて、
発生電荷量の差が接続部に発生する。この電荷を信号と
して、信号検出手段１２で検出して、その出力信号で回
転加速度を表わすことができる。
検出方法について述べる。図３１は、加速度検出のブロ
ック図である。圧電素子１、２の電極１１ａ、２１ａが
互いに接続されて信号検出手段１２に接続されており、
他方、電極１１ｂ、２１ｂが互いに接続されて信号検出
手段１２の他の端子に接続されている。また、基準電位
を与える基準電位発生手段２２が設けられている。図３
１中の矢印に示す方向の加速度が加わった場合、圧電素
子１では、電極１１ａ側にプラス電荷、電極１１ｂ側に
プラス電荷、そして電極１１ｃ側にマイナス電荷が発生
する。このとき２つの圧電素子では、それぞれ構成する
圧電体の分極方向が互いに反対方向であるため、圧電素
子２の電極２１ａ側にマイナス電荷、電極２１ｂ側にマ
イナス電荷、そして電極２１ｃ側にプラス電荷が発生す
る。電極１１ａと電極１１ｂと電極２１ａと電極２１ｂ
は接続され、また、電極１１ｃと電極２１ｃは接続され
ているため、それぞれの電荷は移動し、圧電素子１と圧
電素子２の全体で発生電荷のバランスが取られる。回転
加速度が加わる場合、回転中心から遠い側にあるどちら
か一方の圧電素子からの発生電荷がより大きいため、も
う一方の圧電素子からの発生電荷の分がうち消されて、
発生電荷量の差が接続部に発生する。この電荷を信号と
して、信号検出手段１２で検出して、その出力信号で回
転加速度を表わすことができる。
【０１２３】（実施の形態１４）図３２に、本発明の実
施の形態１４に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１３に係る加速度セン
サと比較すると、各圧電素子を構成する各圧電体の分極
方向が、圧電素子１と圧電素子２で同一方向である点で
相違する。この加速度センサ１０は、２つの圧電素子
１、２で構成され、各圧電素子１、２は、２枚の圧電体
の分極方向が同一方向になるように接合したバイモルフ
型の梁を一方の端で支持体部３により支持した片持ち梁
構造を有している。
施の形態１４に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１３に係る加速度セン
サと比較すると、各圧電素子を構成する各圧電体の分極
方向が、圧電素子１と圧電素子２で同一方向である点で
相違する。この加速度センサ１０は、２つの圧電素子
１、２で構成され、各圧電素子１、２は、２枚の圧電体
の分極方向が同一方向になるように接合したバイモルフ
型の梁を一方の端で支持体部３により支持した片持ち梁
構造を有している。
【０１２４】（実施の形態１５）図３３に、本発明の実
施の形態１５に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１に係る加速度センサ
と比較すると、圧電素子を構成する２枚の圧電体をその
まま貼り合わせるのではなく、シム材を介して接合して
いる点で相違する。具体的には、この加速度センサ１０
は、２つの圧電素子１、２で構成され、各圧電素子１、
２は、分極方向が反対方向の２枚の圧電体をシム材を介
して接合している。また、圧電素子１と圧電素子２とで
は、対応する圧電体の分極方向を互いに反対方向とす
る。別の表現では、圧電体とシム材との接合面での分極
の極性が隣接する圧電素子について互いに異なるよう
に、隣接する圧電素子において対応する圧電体の分極方
向を反対方向としている。
施の形態１５に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１に係る加速度センサ
と比較すると、圧電素子を構成する２枚の圧電体をその
まま貼り合わせるのではなく、シム材を介して接合して
いる点で相違する。具体的には、この加速度センサ１０
は、２つの圧電素子１、２で構成され、各圧電素子１、
２は、分極方向が反対方向の２枚の圧電体をシム材を介
して接合している。また、圧電素子１と圧電素子２とで
は、対応する圧電体の分極方向を互いに反対方向とす
る。別の表現では、圧電体とシム材との接合面での分極
の極性が隣接する圧電素子について互いに異なるよう
に、隣接する圧電素子において対応する圧電体の分極方
向を反対方向としている。
【０１２５】各圧電素子は、２枚の圧電体をシム材を介
して接合したバイモルフ型の梁部を一方の端で支持体部
３により支持した片持ち梁構造を有している。各圧電素
子１、２の梁部の対向する２つの面には電極１１ａ、１
１ｂ、２１ａ、２１ｂがそれぞれ形成されている。支持
体部３が設けられている面の電極１１ｂ、２１ｂは、梁
部と支持体部とに段差があるため段差面を電気的に接続
している。支持体部３と反対側の面の電極１１ａ、２１
ａは表面全体に形成されている。この圧電素子１、２
は、片持ち梁構造であるため、支持体部３から伝わる加
速度により梁部に生じるたわみ振動によって圧電体４に
発生する電位差を相対する面に設けた電極１１ａ、１１
ｂ、２１ａ、２１ｂにより取り出すことができる。この
加速度センサ１０では、各圧電素子１、２は、一方の面
が互いに平行となるよう配置されており、具体的には、
梁部の面が同一平面となるように配置される。また、各
圧電素子の長手方向を同一方向とし、ほぼ一直線上に並
ぶようにして、支持体部３を長手方向について互いに反
対方向に離れて外側に配置し、梁部の先端同士を近接し
て内側に配置している。
して接合したバイモルフ型の梁部を一方の端で支持体部
３により支持した片持ち梁構造を有している。各圧電素
子１、２の梁部の対向する２つの面には電極１１ａ、１
１ｂ、２１ａ、２１ｂがそれぞれ形成されている。支持
体部３が設けられている面の電極１１ｂ、２１ｂは、梁
部と支持体部とに段差があるため段差面を電気的に接続
している。支持体部３と反対側の面の電極１１ａ、２１
ａは表面全体に形成されている。この圧電素子１、２
は、片持ち梁構造であるため、支持体部３から伝わる加
速度により梁部に生じるたわみ振動によって圧電体４に
発生する電位差を相対する面に設けた電極１１ａ、１１
ｂ、２１ａ、２１ｂにより取り出すことができる。この
加速度センサ１０では、各圧電素子１、２は、一方の面
が互いに平行となるよう配置されており、具体的には、
梁部の面が同一平面となるように配置される。また、各
圧電素子の長手方向を同一方向とし、ほぼ一直線上に並
ぶようにして、支持体部３を長手方向について互いに反
対方向に離れて外側に配置し、梁部の先端同士を近接し
て内側に配置している。
【０１２６】図３３には、それぞれの圧電体の分極方向
を矢印で示している。矢印の始点側がプラス面、終点側
をマイナス面とする。圧電素子１では電極１１ａにプラ
ス面が接続されており、電極１１ｂにプラス面が接続さ
れている。圧電素子２では電極２１ａにマイナス面が接
続されており、電極２１ｂにマイナス面が接続されてい
る。
を矢印で示している。矢印の始点側がプラス面、終点側
をマイナス面とする。圧電素子１では電極１１ａにプラ
ス面が接続されており、電極１１ｂにプラス面が接続さ
れている。圧電素子２では電極２１ａにマイナス面が接
続されており、電極２１ｂにマイナス面が接続されてい
る。
【０１２７】次に、この加速度センサを用いた加速度の
検出方法について述べる。図３４は、加速度検出のブロ
ック図である。圧電素子１、２の電極１１ａ、２１ａが
互いに接続されて信号検出手段１２に接続されており、
他方、電極１１ｂ、２１ｂが互いに接続されて信号検出
手段１２の他の端子に接続されている。また、基準電位
を与える基準電位発生手段２２が設けられている。図３
４中の矢印に示す方向の加速度が加わった場合、圧電素
子１では、電極１１ａ側にプラス電荷、電極１１ｂ側に
マイナス電荷が発生する。このとき２つの圧電素子で
は、それぞれ構成する圧電体の分極方向が互いに反対方
向であるため、圧電素子２の電極２１ａ側にマイナス電
荷、電極２１ｂ側にプラス電荷が発生する。電極１１ａ
と電極２１ａ、電極１１ｂと電極２１ｂが接続されてい
るため、それぞれの電荷は移動し、圧電素子１と圧電素
子２の全体で発生電荷のバランスが取られる。回転加速
度が加わる場合、回転中心から遠い側にあるどちらか一
方の圧電素子からの発生電荷がより大きいため、もう一
方の圧電素子からの発生電荷の分がうち消されて、発生
電荷量の差が接続部に発生する。この電荷を信号とし
て、信号検出手段１２で検出して、その出力信号で回転
加速度を表わすことができる。
検出方法について述べる。図３４は、加速度検出のブロ
ック図である。圧電素子１、２の電極１１ａ、２１ａが
互いに接続されて信号検出手段１２に接続されており、
他方、電極１１ｂ、２１ｂが互いに接続されて信号検出
手段１２の他の端子に接続されている。また、基準電位
を与える基準電位発生手段２２が設けられている。図３
４中の矢印に示す方向の加速度が加わった場合、圧電素
子１では、電極１１ａ側にプラス電荷、電極１１ｂ側に
マイナス電荷が発生する。このとき２つの圧電素子で
は、それぞれ構成する圧電体の分極方向が互いに反対方
向であるため、圧電素子２の電極２１ａ側にマイナス電
荷、電極２１ｂ側にプラス電荷が発生する。電極１１ａ
と電極２１ａ、電極１１ｂと電極２１ｂが接続されてい
るため、それぞれの電荷は移動し、圧電素子１と圧電素
子２の全体で発生電荷のバランスが取られる。回転加速
度が加わる場合、回転中心から遠い側にあるどちらか一
方の圧電素子からの発生電荷がより大きいため、もう一
方の圧電素子からの発生電荷の分がうち消されて、発生
電荷量の差が接続部に発生する。この電荷を信号とし
て、信号検出手段１２で検出して、その出力信号で回転
加速度を表わすことができる。
【０１２８】（実施の形態１６）図３５に、本発明の実
施の形態１６に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１５に係る加速度セン
サと比較すると、圧電素子１と圧電素子２について対応
する圧電体の分極方向が互いに同一方向である点で相違
する。別の表現では、圧電素子を構成する各圧電体のシ
ム材との接合面における分極の極性が圧電素子１と圧電
素子２とで同じである点で相違する。この加速度センサ
１０は、２つの圧電素子１、２で構成され、各圧電素子
１、２は、分極方向が互いに反対方向の２枚の圧電体を
シム材を介して接合したバイモルフ型の梁を一方の端で
支持体部３により支持した片持ち梁構造を有している。
施の形態１６に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１５に係る加速度セン
サと比較すると、圧電素子１と圧電素子２について対応
する圧電体の分極方向が互いに同一方向である点で相違
する。別の表現では、圧電素子を構成する各圧電体のシ
ム材との接合面における分極の極性が圧電素子１と圧電
素子２とで同じである点で相違する。この加速度センサ
１０は、２つの圧電素子１、２で構成され、各圧電素子
１、２は、分極方向が互いに反対方向の２枚の圧電体を
シム材を介して接合したバイモルフ型の梁を一方の端で
支持体部３により支持した片持ち梁構造を有している。
【０１２９】（実施の形態１７）図３６に、本発明の実
施の形態１７に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１に係る加速度センサ
と比較すると、４枚の圧電体を接合して一つの圧電素子
を構成している点で相違する。この加速度センサ１０
は、２つの圧電素子１、２で構成され、各圧電素子１、
２は、分極方向が反対方向の２枚の圧電体を接合して積
層したものを２つ組み合わせて構成している。また、圧
電素子１と圧電素子２では、対応する圧電体の分極方向
が互いに反対方向としている。別の表現では、圧電体の
接合面の極性を圧電素子１と圧電素子２とで互いに異な
るようにしている。
施の形態１７に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１に係る加速度センサ
と比較すると、４枚の圧電体を接合して一つの圧電素子
を構成している点で相違する。この加速度センサ１０
は、２つの圧電素子１、２で構成され、各圧電素子１、
２は、分極方向が反対方向の２枚の圧電体を接合して積
層したものを２つ組み合わせて構成している。また、圧
電素子１と圧電素子２では、対応する圧電体の分極方向
が互いに反対方向としている。別の表現では、圧電体の
接合面の極性を圧電素子１と圧電素子２とで互いに異な
るようにしている。
【０１３０】各圧電素子は、２枚の圧電体を接合して積
層したものを２つ組み合わせており、梁部を一方の端で
支持体部３により支持した片持ち梁構造を有している。
各圧電素子１、２の梁部の対向する２つの面には電極１
１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂがそれぞれ形成されてい
る。電極１１ａは、図３６に示すように、加速度が加わ
ったときに同一極性の電荷が発生する面を電気的に接続
しており、電極１１ｂも同様に、同一極性の電荷が発生
する面を電気的に接続している。電極２１ａ、２１ｂも
同様としている。この圧電素子１、２は、片持ち梁構造
であるため、支持体部３から伝わる加速度により梁部に
生じるたわみ振動によって圧電体４に発生する電位差を
相対する面に設けた電極１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１
ｂにより取り出すことができる。この加速度センサ１０
では、各圧電素子１、２は、一方の面が互いに平行とな
るよう配置されており、梁部の面が同一平面となるよう
に配置される。また、各圧電素子の長手方向は同一方向
とし、ほぼ一直線上に並ぶようにして、各支持体部３は
長手方向について互いに反対方向に離れて配置し、梁部
の先端同士は近接して内側に配置している。
層したものを２つ組み合わせており、梁部を一方の端で
支持体部３により支持した片持ち梁構造を有している。
各圧電素子１、２の梁部の対向する２つの面には電極１
１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂがそれぞれ形成されてい
る。電極１１ａは、図３６に示すように、加速度が加わ
ったときに同一極性の電荷が発生する面を電気的に接続
しており、電極１１ｂも同様に、同一極性の電荷が発生
する面を電気的に接続している。電極２１ａ、２１ｂも
同様としている。この圧電素子１、２は、片持ち梁構造
であるため、支持体部３から伝わる加速度により梁部に
生じるたわみ振動によって圧電体４に発生する電位差を
相対する面に設けた電極１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１
ｂにより取り出すことができる。この加速度センサ１０
では、各圧電素子１、２は、一方の面が互いに平行とな
るよう配置されており、梁部の面が同一平面となるよう
に配置される。また、各圧電素子の長手方向は同一方向
とし、ほぼ一直線上に並ぶようにして、各支持体部３は
長手方向について互いに反対方向に離れて配置し、梁部
の先端同士は近接して内側に配置している。
【０１３１】図３６には、それぞれの圧電体の分極方向
を矢印で示している。矢印の始点側がプラス面、終点側
をマイナス面とする。圧電素子１では圧電体４のマイナ
ス面同士が接合されており、圧電素子２では圧電体４の
プラス面同士が接合されている。
を矢印で示している。矢印の始点側がプラス面、終点側
をマイナス面とする。圧電素子１では圧電体４のマイナ
ス面同士が接合されており、圧電素子２では圧電体４の
プラス面同士が接合されている。
【０１３２】次に、この加速度センサを用いた加速度の
検出方法について述べる。図３７は、加速度検出のブロ
ック図である。圧電素子１、２の電極１１ａ、２１ａが
互いに接続されて信号検出手段１２に接続されており、
他方、電極１１ｂ、２１ｂが互いに接続されて信号検出
手段１２の他の端子に接続されている。また、基準電位
を与える基準電位発生手段２２が設けられている。
検出方法について述べる。図３７は、加速度検出のブロ
ック図である。圧電素子１、２の電極１１ａ、２１ａが
互いに接続されて信号検出手段１２に接続されており、
他方、電極１１ｂ、２１ｂが互いに接続されて信号検出
手段１２の他の端子に接続されている。また、基準電位
を与える基準電位発生手段２２が設けられている。
【０１３３】図３７中の矢印に示す方向の加速度が加わ
った場合、圧電素子１では、電極１１ａ側にプラス電
荷、電極１１ｂ側にマイナス電荷が発生する。このとき
２つの圧電素子では、それぞれ構成する圧電体の分極方
向が互いに反対方向であるため、圧電素子２の電極２１
ａ側にマイナス電荷、電極２１ｂ側にプラス電荷が発生
する。電極１１ａと電極２１ａ、電極１１ｂと電極２１
ｂが接続されているため、それぞれの電荷は移動し、圧
電素子１と圧電素子２の全体で発生電荷のバランスが取
られる。回転加速度が加わる場合、回転中心から遠い側
にあるどちらか一方の圧電素子からの発生電荷がより大
きいため、もう一方の圧電素子からの発生電荷の分がう
ち消されて、発生電荷量の差が接続部に発生する。この
電荷を信号として、信号検出手段１２で検出して、その
出力信号で回転加速度を表わすことができる。
った場合、圧電素子１では、電極１１ａ側にプラス電
荷、電極１１ｂ側にマイナス電荷が発生する。このとき
２つの圧電素子では、それぞれ構成する圧電体の分極方
向が互いに反対方向であるため、圧電素子２の電極２１
ａ側にマイナス電荷、電極２１ｂ側にプラス電荷が発生
する。電極１１ａと電極２１ａ、電極１１ｂと電極２１
ｂが接続されているため、それぞれの電荷は移動し、圧
電素子１と圧電素子２の全体で発生電荷のバランスが取
られる。回転加速度が加わる場合、回転中心から遠い側
にあるどちらか一方の圧電素子からの発生電荷がより大
きいため、もう一方の圧電素子からの発生電荷の分がう
ち消されて、発生電荷量の差が接続部に発生する。この
電荷を信号として、信号検出手段１２で検出して、その
出力信号で回転加速度を表わすことができる。
【０１３４】（実施の形態１８）図３８に、本発明の実
施の形態１８に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１７に係る加速度セン
サと比較すると、圧電素子１と圧電素子２について対応
する圧電体の分極方向が互いに同一方向である点で相違
する。別の表現では、圧電体の接合面での極性が圧電素
子１と圧電素子２とで互いに同じである点で相違する。
この加速度センサ１０は、２つの圧電素子１、２で構成
され、各圧電素子１、２は、分極方向が互いに反対方向
の２枚の圧電体を接合したものを２つ組み合わせて構成
されており、梁部を一方の端で支持体部３により支持し
た片持ち梁構造を有している。
施の形態１８に係る加速度センサの平面図を示す。この
加速度センサ１０は、実施の形態１７に係る加速度セン
サと比較すると、圧電素子１と圧電素子２について対応
する圧電体の分極方向が互いに同一方向である点で相違
する。別の表現では、圧電体の接合面での極性が圧電素
子１と圧電素子２とで互いに同じである点で相違する。
この加速度センサ１０は、２つの圧電素子１、２で構成
され、各圧電素子１、２は、分極方向が互いに反対方向
の２枚の圧電体を接合したものを２つ組み合わせて構成
されており、梁部を一方の端で支持体部３により支持し
た片持ち梁構造を有している。
【０１３５】（実施の形態１９）図３９に、本発明の実
施の形態１９に係る加速度センサの分解斜視図を示す。
本実施の形態の加速度センサは、２軸方向の回転加速度
をそれぞれ検知することができる。すなわち、パッケー
ジ６ａの実装面に平行な方向の回転加速度成分と垂直な
方向の回転加速度成分の２方向の回転加速度の各成分ご
とに検出できる。水平方向の回転加速度成分は、圧電素
子１ａ、２ａの組で検知できる。これは図４に示す場合
と同じである。また、垂直方向の回転加速度成分は、圧
電素子１ｂ、２ｂの組で検知できる。２つの圧電素子１
ｂ、２ｂは、梁部の面を水平にし、梁部の先端を互いに
近接して略直線上に配置され支持体部で固定されてい
る。この場合、梁部はパッケージの平面の上部にあって
振動可能なので、パッケージ６ａの平面に梁部が振動す
るための溝部を設ける必要がない。さらに、支持体底部
を導電性ペーストで固定して、支持体部に導通されてい
る電極をパッケージ６ａの外部電極８ｄに電気的に接続
した。また、梁部の上側の電極はワイヤーボンディング
して外部電極８ｄに導通させた。このような配置をとる
ことにより、１つのパッケージで２軸方向の回転加速度
成分をそれぞれ独立して検出することができる。
施の形態１９に係る加速度センサの分解斜視図を示す。
本実施の形態の加速度センサは、２軸方向の回転加速度
をそれぞれ検知することができる。すなわち、パッケー
ジ６ａの実装面に平行な方向の回転加速度成分と垂直な
方向の回転加速度成分の２方向の回転加速度の各成分ご
とに検出できる。水平方向の回転加速度成分は、圧電素
子１ａ、２ａの組で検知できる。これは図４に示す場合
と同じである。また、垂直方向の回転加速度成分は、圧
電素子１ｂ、２ｂの組で検知できる。２つの圧電素子１
ｂ、２ｂは、梁部の面を水平にし、梁部の先端を互いに
近接して略直線上に配置され支持体部で固定されてい
る。この場合、梁部はパッケージの平面の上部にあって
振動可能なので、パッケージ６ａの平面に梁部が振動す
るための溝部を設ける必要がない。さらに、支持体底部
を導電性ペーストで固定して、支持体部に導通されてい
る電極をパッケージ６ａの外部電極８ｄに電気的に接続
した。また、梁部の上側の電極はワイヤーボンディング
して外部電極８ｄに導通させた。このような配置をとる
ことにより、１つのパッケージで２軸方向の回転加速度
成分をそれぞれ独立して検出することができる。
【０１３６】なお、ここに用いる圧電素子は実施の形態
１から１８までのいずれの構成を用いてもよい。また、
圧電素子間の電極の接続や回路構成もいずれを用いても
よい。また、図９のように半導体回路を２軸分内蔵して
もよい。さらに、３軸方向の加速度成分をそれぞれ独立
に検出するように第３の組の圧電素子を備えてもよい。
１から１８までのいずれの構成を用いてもよい。また、
圧電素子間の電極の接続や回路構成もいずれを用いても
よい。また、図９のように半導体回路を２軸分内蔵して
もよい。さらに、３軸方向の加速度成分をそれぞれ独立
に検出するように第３の組の圧電素子を備えてもよい。
【０１３７】（実施の形態２０）実施の形態２０に係る
加速度センサは、構成する圧電素子の梁部の面が実装す
る面に対して傾斜した状態で実装されている。図４０の
（ａ）に、本発明の実施の形態２０に係る加速度センサ
を構成する圧電素子の斜視図を示す。また、図４０の
（ｂ）に、図４０（ａ）中の矢印の方向からみた加速度
センサの側面図を示す。なお、この側面図では、便宜
上、圧電素子１、２のそれぞれの側面図を横に並べて示
した。また、圧電素子１、２の構成要素は、実施の形態
５に係る加速度センサの場合と同じであり、１つの圧電
素子の圧電体の分極方向は互いに逆向きである。しか
し、実施の形態５に係る加速度センサの場合と比較する
と、梁部の主面が実装する面の垂線に対して２５°傾斜
させている点で異なる。梁部が傾斜し、振動方向が実装
する面に対して傾斜していることにより、圧電素子１、
２は水平方向、垂直方向のいずれの方向の加速度にも感
度を有する。この加速度センサを用いることによって、
実施の形態５の圧電素子を用いた信号処理方法と同じ方
法で、水平、垂直の２方向の回転加速度成分を分離する
ことはできないが、２方向の回転加速度成分を含む回転
加速度を１つのパッケージのデバイスで測定できた。
加速度センサは、構成する圧電素子の梁部の面が実装す
る面に対して傾斜した状態で実装されている。図４０の
（ａ）に、本発明の実施の形態２０に係る加速度センサ
を構成する圧電素子の斜視図を示す。また、図４０の
（ｂ）に、図４０（ａ）中の矢印の方向からみた加速度
センサの側面図を示す。なお、この側面図では、便宜
上、圧電素子１、２のそれぞれの側面図を横に並べて示
した。また、圧電素子１、２の構成要素は、実施の形態
５に係る加速度センサの場合と同じであり、１つの圧電
素子の圧電体の分極方向は互いに逆向きである。しか
し、実施の形態５に係る加速度センサの場合と比較する
と、梁部の主面が実装する面の垂線に対して２５°傾斜
させている点で異なる。梁部が傾斜し、振動方向が実装
する面に対して傾斜していることにより、圧電素子１、
２は水平方向、垂直方向のいずれの方向の加速度にも感
度を有する。この加速度センサを用いることによって、
実施の形態５の圧電素子を用いた信号処理方法と同じ方
法で、水平、垂直の２方向の回転加速度成分を分離する
ことはできないが、２方向の回転加速度成分を含む回転
加速度を１つのパッケージのデバイスで測定できた。
【０１３８】図４１（ａ）から（ｃ）は、圧電素子の梁
部の面をパッケージの平面に対して傾斜させた圧電素子
の組の側面図であり、図４０の（ｂ）に示した圧電素子
の梁部の傾斜の組み合わせの別の態様を示している。な
お、便宜上、２つの圧電素子１、２の側面図をそれぞれ
横に並べて示している。図４１（ａ）は、図４０の
（ｂ）と分極方向の組み合わせは同じであるが、梁部の
傾斜方向が互いに異なる。図４１（ａ）の圧電素子１、
２を、図１５、図１７、図２０のように接続した場合に
は、水平成分として回転加速度が検出され、垂直成分と
して並進加速度が検出される。一方、図５、図７、図１
０のように接続した場合には、水平成分は並進加速度が
検出され、垂直成分は回転加速度が検出される。また、
図４１（ｂ）は、圧電素子１、２の圧電体の向きが互い
に逆であるが、傾斜の方向が同じ場合である。一方、図
５、図７に示すように接続すると、水平方向、垂直方向
とも回転加速度を検出できる。さらに、図４１（ｃ）の
圧電素子１、２を図１５、図１７、図２０のように接続
した場合には、水平成分は並進加速度が検出され、垂直
成分は回転加速度が検出される。一方、図５、図７、図
１０のように接続した場合には、水平成分は回転加速度
が検出され、垂直成分は並進加速度が検出される。以上
のように主感度軸を傾斜させることにより、水平、垂直
両方向の回転加速度を検出することができる。また、傾
斜方向を変えることにより並進加速度を検知することも
できる。
部の面をパッケージの平面に対して傾斜させた圧電素子
の組の側面図であり、図４０の（ｂ）に示した圧電素子
の梁部の傾斜の組み合わせの別の態様を示している。な
お、便宜上、２つの圧電素子１、２の側面図をそれぞれ
横に並べて示している。図４１（ａ）は、図４０の
（ｂ）と分極方向の組み合わせは同じであるが、梁部の
傾斜方向が互いに異なる。図４１（ａ）の圧電素子１、
２を、図１５、図１７、図２０のように接続した場合に
は、水平成分として回転加速度が検出され、垂直成分と
して並進加速度が検出される。一方、図５、図７、図１
０のように接続した場合には、水平成分は並進加速度が
検出され、垂直成分は回転加速度が検出される。また、
図４１（ｂ）は、圧電素子１、２の圧電体の向きが互い
に逆であるが、傾斜の方向が同じ場合である。一方、図
５、図７に示すように接続すると、水平方向、垂直方向
とも回転加速度を検出できる。さらに、図４１（ｃ）の
圧電素子１、２を図１５、図１７、図２０のように接続
した場合には、水平成分は並進加速度が検出され、垂直
成分は回転加速度が検出される。一方、図５、図７、図
１０のように接続した場合には、水平成分は回転加速度
が検出され、垂直成分は並進加速度が検出される。以上
のように主感度軸を傾斜させることにより、水平、垂直
両方向の回転加速度を検出することができる。また、傾
斜方向を変えることにより並進加速度を検知することも
できる。
【０１３９】（実施の形態２１）図４２（ａ）、（ｂ）
は、実施の形態２１に係る加速度センサにおける圧電素
子の感度調整方法を示す概念図である。２つの圧電素子
を用いて回転加速度を検出する場合、２つの圧電素子に
感度差があると２つの圧電素子の出力から並進加速度に
よる成分が十分に除去できず測定精度が低下する。そこ
で、２つの圧電素子の感度差はできる限り小さいことが
望ましい。２つの加速度センサを別個に実装して角加速
度を検出する場合にはユーザが実装後に調整する以外に
ないが、通常、加速度センサはパッケージ内にすでに収
納されているため圧電素子そのものを調整することはで
きない。しかし、この実施の形態に示すように、１つの
パッケージに加速度センサを実装して提供する場合に
は、出荷前に製造者において圧電素子の感度を調整でき
る。
は、実施の形態２１に係る加速度センサにおける圧電素
子の感度調整方法を示す概念図である。２つの圧電素子
を用いて回転加速度を検出する場合、２つの圧電素子に
感度差があると２つの圧電素子の出力から並進加速度に
よる成分が十分に除去できず測定精度が低下する。そこ
で、２つの圧電素子の感度差はできる限り小さいことが
望ましい。２つの加速度センサを別個に実装して角加速
度を検出する場合にはユーザが実装後に調整する以外に
ないが、通常、加速度センサはパッケージ内にすでに収
納されているため圧電素子そのものを調整することはで
きない。しかし、この実施の形態に示すように、１つの
パッケージに加速度センサを実装して提供する場合に
は、出荷前に製造者において圧電素子の感度を調整でき
る。
【０１４０】次に、この加速度センサにおいて、２つの
圧電素子のうち、一方の圧電素子の感度を他方の圧電素
子の感度と実質的に同じ感度に調整する方法について説
明する。図４２（ａ）は、圧電素子の感度調整方法の一
つとして、梁部の一部を削る方法を説明する図である。
一方の圧電素子１の梁部の一部を削る（研削部２５）こ
とにより感度を変化させ、圧電素子２の感度と実質的に
等しくすることができる。梁部を削る方法としては、砥
石などによる加工や、レーザ照射による方法などがあ
る。
圧電素子のうち、一方の圧電素子の感度を他方の圧電素
子の感度と実質的に同じ感度に調整する方法について説
明する。図４２（ａ）は、圧電素子の感度調整方法の一
つとして、梁部の一部を削る方法を説明する図である。
一方の圧電素子１の梁部の一部を削る（研削部２５）こ
とにより感度を変化させ、圧電素子２の感度と実質的に
等しくすることができる。梁部を削る方法としては、砥
石などによる加工や、レーザ照射による方法などがあ
る。
【０１４１】また、図４２（ｂ）は、圧電素子の感度調
整方法の一つとして、梁部に重量物等の感度調整体２６
を付着させる方法を説明する図である。一方の圧電素子
１の梁部の上に重りとなる物質２６を付着させることに
より感度を上げ、圧電素子２の感度と等しくする方法を
示している。梁部の上に物質を付着すると感度を高める
ことができる。感度調整体２６として付着させる物質と
しては、樹脂や金属などを用いることができる。この感
度調整体２６を付着させる方法としては、塗布、接着な
どがある。また、インクジェット法や蒸着などの方法を
用いてもよい。
整方法の一つとして、梁部に重量物等の感度調整体２６
を付着させる方法を説明する図である。一方の圧電素子
１の梁部の上に重りとなる物質２６を付着させることに
より感度を上げ、圧電素子２の感度と等しくする方法を
示している。梁部の上に物質を付着すると感度を高める
ことができる。感度調整体２６として付着させる物質と
しては、樹脂や金属などを用いることができる。この感
度調整体２６を付着させる方法としては、塗布、接着な
どがある。また、インクジェット法や蒸着などの方法を
用いてもよい。
【０１４２】以上により、圧電素子の感度を直接調整し
て並進加速度成分を出荷前に極めて小さくすることがで
きた。なお、感度調整の方法は、圧電素子を調整する方
法だけでなく、図１０、図１１、図１５、図１６、図２
３、図２４、図２５のように圧電素子それぞれの出力信
号について増幅器を持つ場合には、その増幅器の増幅率
を調整して感度を合わせてもよい。
て並進加速度成分を出荷前に極めて小さくすることがで
きた。なお、感度調整の方法は、圧電素子を調整する方
法だけでなく、図１０、図１１、図１５、図１６、図２
３、図２４、図２５のように圧電素子それぞれの出力信
号について増幅器を持つ場合には、その増幅器の増幅率
を調整して感度を合わせてもよい。
【０１４３】（実施の形態２２）本発明の実施の形態２
２に係るディスク記録・再生装置２００の概略の構成図
を図４３の（ａ）に示す。ディスク記録・再生装置２０
０には、データを記録するディスク３１、ディスク３１
への記録・再生を行うヘッド３２、ヘッド３２を移動さ
せるヘッド移動手段４０、ヘッド３２の位置を検出する
位置検出手段５０、ヘッド移動手段４０を制御する制御
手段６０、回転加速度の有無等を判別する加速度判別手
段７０がある。ヘッド３２はヘッド移動手段４０によ
り、ディスク３１の半径方向に移動し、ディスク３１上
の指定された位置に位置決めされる。このディスク記録
・再生装置２００に外乱として加速度が加わった場合、
ヘッド３２の位置が加速度によって指定の位置よりずれ
てしまう。これを防止するため、加速度センサ１０を設
置して、ディスク記録・再生装置２００に加わる回転加
速度や並進加速度を検出して外乱に抗してヘッド３２の
位置を制御する。
２に係るディスク記録・再生装置２００の概略の構成図
を図４３の（ａ）に示す。ディスク記録・再生装置２０
０には、データを記録するディスク３１、ディスク３１
への記録・再生を行うヘッド３２、ヘッド３２を移動さ
せるヘッド移動手段４０、ヘッド３２の位置を検出する
位置検出手段５０、ヘッド移動手段４０を制御する制御
手段６０、回転加速度の有無等を判別する加速度判別手
段７０がある。ヘッド３２はヘッド移動手段４０によ
り、ディスク３１の半径方向に移動し、ディスク３１上
の指定された位置に位置決めされる。このディスク記録
・再生装置２００に外乱として加速度が加わった場合、
ヘッド３２の位置が加速度によって指定の位置よりずれ
てしまう。これを防止するため、加速度センサ１０を設
置して、ディスク記録・再生装置２００に加わる回転加
速度や並進加速度を検出して外乱に抗してヘッド３２の
位置を制御する。
【０１４４】一般に、ディスク記録・再生装置に外乱と
して加わる回転振動の回転中心の位置は一定していな
い。ヘッドを移動させる手段４０によってヘッドを高速
に移動させると、その反動で回転振動が発生する場合が
多い。この場合にはヘッドを支持するビボット４１付近
が回転中心になりやすい。またヘッドを支えるアーム４
２を半径方向とするような回転運動が発生しやすい。こ
のような観点から、加速度センサ１０を構成する圧電素
子の梁部の長手方向とアーム４２をほぼ並行となるよう
に設置すると、高い感度で回転加速度を検出することが
できる。したがって、加速度センサ１０は、圧電素子の
梁部の長手方向がアーム４２と平行になるように設置す
るのが望ましい。
して加わる回転振動の回転中心の位置は一定していな
い。ヘッドを移動させる手段４０によってヘッドを高速
に移動させると、その反動で回転振動が発生する場合が
多い。この場合にはヘッドを支持するビボット４１付近
が回転中心になりやすい。またヘッドを支えるアーム４
２を半径方向とするような回転運動が発生しやすい。こ
のような観点から、加速度センサ１０を構成する圧電素
子の梁部の長手方向とアーム４２をほぼ並行となるよう
に設置すると、高い感度で回転加速度を検出することが
できる。したがって、加速度センサ１０は、圧電素子の
梁部の長手方向がアーム４２と平行になるように設置す
るのが望ましい。
【０１４５】図４３の（ｂ）に、ディスク記録・再生装
置２００における制御のブロック図を示す。外乱振動の
ない場合は、ディスク３１上に記録した位置情報をもと
に位置検出手段５０によりヘッド３２の位置を認識し制
御手段６０によりヘッド３２の移動量を決め、ヘッド移
動手段４０によりヘッドを移動して位置決めする。外乱
振動などが発生した場合、加速度検出装置１００で検出
した出力を加速度判別手段７０で回転加速度の有無とそ
の大きさが判別される。回転加速度が実質的に無視でき
る場合には並進加速度が検出される。加速度判別手段７
０による判別結果を基に制御手段６０は、ヘッド３２を
所定の位置に移動させるための移動量を算出し、ヘッド
移動手段４０によりヘッド３２を移動させるように指示
をヘッド移動手段４０に与える。なお、加速度検出装置
１００の出力で回転加速度のみを出力する場合には、加
速度判別手段７０を設けなくてもよい。また、制御手段
６０において、加速度の判別に関する同様の処理を行っ
てもよく、その場合には加速度判別手段７０は必ずしも
別に設ける必要はない。さらに、制御手段６０におい
て、ヘッド３２の位置を検出する機能を併せて設ける場
合には、位置検出手段を設けなくてもよい。このような
制御により、外乱振動として回転加速度等が加わっても
ヘッド３２を所定の位置に位置決めすることが可能とな
る。したがって、ヘッド３２の精密な位置決めを行うこ
とができ、ディスク３１の高密度化を実現できる。
置２００における制御のブロック図を示す。外乱振動の
ない場合は、ディスク３１上に記録した位置情報をもと
に位置検出手段５０によりヘッド３２の位置を認識し制
御手段６０によりヘッド３２の移動量を決め、ヘッド移
動手段４０によりヘッドを移動して位置決めする。外乱
振動などが発生した場合、加速度検出装置１００で検出
した出力を加速度判別手段７０で回転加速度の有無とそ
の大きさが判別される。回転加速度が実質的に無視でき
る場合には並進加速度が検出される。加速度判別手段７
０による判別結果を基に制御手段６０は、ヘッド３２を
所定の位置に移動させるための移動量を算出し、ヘッド
移動手段４０によりヘッド３２を移動させるように指示
をヘッド移動手段４０に与える。なお、加速度検出装置
１００の出力で回転加速度のみを出力する場合には、加
速度判別手段７０を設けなくてもよい。また、制御手段
６０において、加速度の判別に関する同様の処理を行っ
てもよく、その場合には加速度判別手段７０は必ずしも
別に設ける必要はない。さらに、制御手段６０におい
て、ヘッド３２の位置を検出する機能を併せて設ける場
合には、位置検出手段を設けなくてもよい。このような
制御により、外乱振動として回転加速度等が加わっても
ヘッド３２を所定の位置に位置決めすることが可能とな
る。したがって、ヘッド３２の精密な位置決めを行うこ
とができ、ディスク３１の高密度化を実現できる。
【０１４６】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る加速度
センサによれば、限られた空間内に支持体部間の距離を
離して少なくとも２つの圧電素子を配置することによ
り、同一方向の加速度を検出でき、圧電素子間の出力差
から回転加速度を検出できる。これによって、温度など
の環境条件に左右されず一つの加速度センサで回転加速
度（角加速度）を高感度かつ高分解能で検出でき、ま
た、回転加速度をほとんど無視しうる場合には並進加速
度をも識別して検出できる加速度センサを提供すること
ができる。また、この加速度センサを用いる加速度検出
装置及び加速度検出方法、さらには加速度検出装置を用
いる位置決め装置を提供することができる。
センサによれば、限られた空間内に支持体部間の距離を
離して少なくとも２つの圧電素子を配置することによ
り、同一方向の加速度を検出でき、圧電素子間の出力差
から回転加速度を検出できる。これによって、温度など
の環境条件に左右されず一つの加速度センサで回転加速
度（角加速度）を高感度かつ高分解能で検出でき、ま
た、回転加速度をほとんど無視しうる場合には並進加速
度をも識別して検出できる加速度センサを提供すること
ができる。また、この加速度センサを用いる加速度検出
装置及び加速度検出方法、さらには加速度検出装置を用
いる位置決め装置を提供することができる。
【図１】 （ａ）実施の形態１に係る加速度センサの斜
視図と、（ｂ）その平面である。
視図と、（ｂ）その平面である。
【図２】 （ａ）実施の形態１において直接接合による
接合をさせるために親水化処理した面を近接させる段階
での断面図と、（ｂ）界面が水素結合等の直接接合によ
り接合が生じている様子を示す断面図と、（ｃ）酸素原
子を介して界面が直接接合により接合される状態を示す
断面図である。
接合をさせるために親水化処理した面を近接させる段階
での断面図と、（ｂ）界面が水素結合等の直接接合によ
り接合が生じている様子を示す断面図と、（ｃ）酸素原
子を介して界面が直接接合により接合される状態を示す
断面図である。
【図３】 実施の形態１に係る加速度センサによる回転
加速度検出の方法を説明する検出原理図である。
加速度検出の方法を説明する検出原理図である。
【図４】 実施の形態２に係る加速度センサの斜視図で
ある。
ある。
【図５】 実施の形態２に係る加速度センサを用いる加
速度検出用のブロック図である。
速度検出用のブロック図である。
【図６】 実施の形態２に係る加速度センサを用いる加
速度検出用の回路図である。
速度検出用の回路図である。
【図７】 実施の形態２に係る加速度センサを用いる別
の態様の加速度検出用のブロック図である。
の態様の加速度検出用のブロック図である。
【図８】 実施の形態２に係る加速度センサを用いる別
の態様の加速度検出用の回路図である。
の態様の加速度検出用の回路図である。
【図９】 実施の形態３に係る加速度センサの斜視図で
ある。
ある。
【図１０】 実施の形態４に係る加速度検出装置のブロ
ック図である。
ック図である。
【図１１】 実施の形態４に係る加速度検出装置におけ
る回路図である。
る回路図である。
【図１２】 本発明に係る加速度センサのその他の配置
を示す平面図であり、（ａ）は、２つの圧電素子をいず
れも同一方向に配置する場合、（ｂ）は、中央支持型の
圧電素子を配置する場合、（ｃ）は、両持ち梁型圧電素
子を配置する場合である。
を示す平面図であり、（ａ）は、２つの圧電素子をいず
れも同一方向に配置する場合、（ｂ）は、中央支持型の
圧電素子を配置する場合、（ｃ）は、両持ち梁型圧電素
子を配置する場合である。
【図１３】 （ａ）実施の形態５に係る加速度センサの
斜視図と、（ｂ）その平面図である。
斜視図と、（ｂ）その平面図である。
【図１４】 実施の形態６に係る加速度センサの斜視図
である。
である。
【図１５】 実施の形態６に係る加速度センサを用いる
加速度検出用のブロック図である。
加速度検出用のブロック図である。
【図１６】 実施の形態６に係る加速度センサを用いる
加速度検出用の回路図である。
加速度検出用の回路図である。
【図１７】 実施の形態７に係る加速度センサを用いる
加速度検出用のブロック図である。
加速度検出用のブロック図である。
【図１８】 実施の形態７に係る加速度センサを用いる
加速度検出用の回路図である。
加速度検出用の回路図である。
【図１９】 実施の形態７に係る加速度センサを用いる
加速度検出用の回路図である。
加速度検出用の回路図である。
【図２０】 実施の形態７に係る加速度センサを用いる
別の態様の加速度検出用のブロック図である。
別の態様の加速度検出用のブロック図である。
【図２１】 実施の形態７に係る加速度センサを用いる
別の態様の加速度検出用の回路図である。
別の態様の加速度検出用の回路図である。
【図２２】 実施の形態８に係る加速度検出装置におけ
る斜視図である。
る斜視図である。
【図２３】 実施の形態９に係る加速度検出装置におけ
る回路図である。
る回路図である。
【図２４】 実施の形態１０に係る加速度検出装置にお
けるブロック図である。
けるブロック図である。
【図２５】 実施の形態１０に係る加速度検出装置にお
ける回路図である。
ける回路図である。
【図２６】 本発明に係る加速度センサのその他の配置
を示す平面図であり、（ａ）は、２つの圧電素子をいず
れも同一方向に配置する場合、（ｂ）は、中央支持型の
圧電素子を配置する場合、（ｃ）は、両持ち梁型圧電素
子を配置する場合の平面図である。
を示す平面図であり、（ａ）は、２つの圧電素子をいず
れも同一方向に配置する場合、（ｂ）は、中央支持型の
圧電素子を配置する場合、（ｃ）は、両持ち梁型圧電素
子を配置する場合の平面図である。
【図２７】 実施の形態１１に係る加速度センサの平面
図である。
図である。
【図２８】 実施の形態１１に係る加速度センサを用い
る加速度検出用のブロック図である。
る加速度検出用のブロック図である。
【図２９】 実施の形態１２に係る加速度センサの平面
図である。
図である。
【図３０】 実施の形態１３に係る加速度センサの平面
図である。
図である。
【図３１】 実施の形態１３に係る加速度センサを用い
る加速度検出用のブロック図である。
る加速度検出用のブロック図である。
【図３２】 実施の形態１４に係る加速度センサの平面
図である。
図である。
【図３３】 実施の形態１５に係る加速度センサの平面
図である。
図である。
【図３４】 実施の形態１５に係る加速度センサを用い
る加速度検出用のブロック図である。
る加速度検出用のブロック図である。
【図３５】 実施の形態１６に係る加速度センサの平面
図である。
図である。
【図３６】 実施の形態１７に係る加速度センサの平面
図である。
図である。
【図３７】 実施の形態１７に係る加速度センサを用い
る加速度検出用のブロック図である。
る加速度検出用のブロック図である。
【図３８】 実施の形態１８に係る加速度センサの平面
図である。
図である。
【図３９】 実施の形態１９に係る加速度センサの分解
斜視図である。
斜視図である。
【図４０】 （ａ）は、実施の形態２０に係る加速度セ
ンサの斜視図であり、（ｂ）は、その側面図である。
ンサの斜視図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【図４１】 実施の形態２０に係る加速度センサのその
他の配置を示す側面図であり、（ａ）は、分極方向が同
じで、梁部の傾きが垂直面に対して面対称の場合であ
り、（ｂ）は、分極方向が逆向きで、梁部の傾きが同じ
場合であり、（ｃ）は、分極方向が逆向きで、梁部の傾
きが垂直面に対して面対称の場合である。
他の配置を示す側面図であり、（ａ）は、分極方向が同
じで、梁部の傾きが垂直面に対して面対称の場合であ
り、（ｂ）は、分極方向が逆向きで、梁部の傾きが同じ
場合であり、（ｃ）は、分極方向が逆向きで、梁部の傾
きが垂直面に対して面対称の場合である。
【図４２】 実施の形態２１に係る加速度センサにおけ
る圧電素子の感度調整方法を示す図である。
る圧電素子の感度調整方法を示す図である。
【図４３】 （ａ）は、実施の形態２２に係るディスク
記録・再生装置の概略の構成図であり、（ｂ）は、その
制御のブロック図である。
記録・再生装置の概略の構成図であり、（ｂ）は、その
制御のブロック図である。
１、２ 圧電素子 ３ 支持体部 ４ 圧電体 ６ａ、６ｂ パッケ
ージ ７ 溝部 ８ａ、８ｂ、８ｃ、
８ｄ 外部電極 ９ 導電ペースト １０ 加速度センサ １１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ 電極 １２ 信号検出手段 １３ 差動増幅手段 １４ａ、１４ｂ 電界効果型トランジスタ １５、１５ａ、２５、２６ オペアンプ １６ 半導体素子 ２２ 基準電位発生
手段 ２３ 加算回路 ２４ａ、２４ｂ バ
ッファアンプ ２５ 研削部 ２６ 感度調整体 ３０ シリコン基板 ３１ ディスク ３２ ヘッド ４０ ヘッド移動手
段 ４１ ビボット ４２ アーム ５０ 位置検出手段 ６０ 制御手段 ７０ 信号検出手段 １００ 加速度検出装
置 ２００ ディスク記録再生装置
ージ ７ 溝部 ８ａ、８ｂ、８ｃ、
８ｄ 外部電極 ９ 導電ペースト １０ 加速度センサ １１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ 電極 １２ 信号検出手段 １３ 差動増幅手段 １４ａ、１４ｂ 電界効果型トランジスタ １５、１５ａ、２５、２６ オペアンプ １６ 半導体素子 ２２ 基準電位発生
手段 ２３ 加算回路 ２４ａ、２４ｂ バ
ッファアンプ ２５ 研削部 ２６ 感度調整体 ３０ シリコン基板 ３１ ディスク ３２ ヘッド ４０ ヘッド移動手
段 ４１ ビボット ４２ アーム ５０ 位置検出手段 ６０ 制御手段 ７０ 信号検出手段 １００ 加速度検出装
置 ２００ ディスク記録再生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 文彦 京都府京田辺市大住浜55番12 松下日東電 器株式会社内 Ｆターム(参考） 5D088 PP01 TT10 UU07 5D096 VV03
Claims (39)
- 【請求項１】 歪変形により発生する電荷を出力するた
めの電極を設けた第１及び第２圧電素子からなり、 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれは、少なくとも１
つの圧電体からなり、前記圧電体を支持する支持体部を
有していると共に、前記電極は、少なくとも前記圧電素
子の相対する面にそれぞれ設けられており、 前記第１圧電素子の一方の面と、第２圧電素子の一方の
面とは、互いに実質的に平行となるように配置されてな
ることを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項２】 前記第１及び第２圧電素子は、前記圧電
体を支持する支持体部と前記圧電体の主面を含む梁部と
を有する片持ち梁型であって、 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれの長手方向を同一
方向とし、前記各支持体部をそれぞれ前記長手方向につ
いて互いに反対方向に遠ざけて外側に配し、前記梁部の
先端を互いに近づけて内側に配し、前記梁部の端面を互
いに実質的に平行となるように配置してなることを特徴
とする請求項１に記載の加速度センサ。 - 【請求項３】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれ
は、一つの圧電体からなり、前記各圧電体の分極方向は
互いに反対方向であることを特徴とする請求項１又は２
に記載の加速度センサ。 - 【請求項４】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれ
は、一つの圧電体からなり、前記各圧電体の分極方向は
互いに同一方向であることを特徴とする請求項１又は２
に記載の加速度センサ。 - 【請求項５】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれ
は、複数の圧電体が接合されて積層してなることを特徴
とする請求項１又は２に記載の加速度センサ。 - 【請求項６】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれに
おいて、 前記各圧電素子を構成する全ての圧電体の分極方向は、
同一方向であることを特徴とする請求項５に記載の加速
度センサ。 - 【請求項７】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれを
構成する各圧電体の分極方向は、互いに反対方向である
ことを特徴とする請求項６に記載の加速度センサ。 - 【請求項８】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれを
構成する各圧電体の分極方向は、互いに同一方向である
ことを特徴とする請求項６に記載の加速度センサ。 - 【請求項９】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれ
は、分極方向が互いに反対方向である少なくとも２つの
圧電体を分極の極性が同一の面を互いに対向させて接合
してなることを特徴とする請求項５に記載の加速度セン
サ。 - 【請求項１０】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれ
は、対応する各圧電体の分極方向が互いに反対方向であ
ることを特徴とする請求項９に記載の加速度センサ。 - 【請求項１１】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれ
は、対応する各圧電体の分極方向が互いに同一方向であ
ることを特徴とする請求項９に記載の加速度センサ。 - 【請求項１２】 前記一つの圧電素子において、 前記圧電素子を構成する各圧電体は、シム材を介して接
合してなることを特徴とする請求項５から１１のいずれ
か一項に記載の加速度センサ。 - 【請求項１３】 前記圧電素子は、複数の前記圧電体が
直接接合によって接合されてなることを特徴とする請求
項５から１２のいずれか一項に記載の加速度センサ。 - 【請求項１４】 前記圧電素子は、酸素原子及び水酸基
の少なくとも１つを介して複数の前記圧電体が直接接合
によって接合されてなることを特徴とする請求項１３に
記載の加速度センサ。 - 【請求項１５】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれ
の各電極に対応する出力端子をさらに備えることを特徴
とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の加速度
センサ。 - 【請求項１６】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれ
について、発生する電荷の極性が互いに異なる電極同士
を異なる圧電素子間で接続した少なくとも一つの出力端
子を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれ
か一項に記載の加速度センサ。 - 【請求項１７】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれ
について、発生する電荷の極性が同じ電極同士を異なる
圧電素子間で接続し、前記接続した電極以外の電極から
の出力端子を有することを特徴とする請求項１から１５
のいずれか一項に記載の加速度センサ。 - 【請求項１８】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれ
の各電極に発生する電荷を出力する少なくとも一組の出
力端子を有することを特徴とする請求項１から１７のい
ずれか一項に記載の加速度センサ。 - 【請求項１９】 前記第１圧電素子は、前記第２圧電素
子の感度と実質的に同じ感度に調整されたことを特徴と
する請求項１から１８のいずれか一項に記載の加速度セ
ンサ。 - 【請求項２０】 前記第１圧電素子は、梁部の一部が削
られていることを特徴とする請求項１９に記載の加速度
センサ。 - 【請求項２１】 前記第１圧電素子は、梁部の一部に感
度調整体が付着されていることを特徴とする請求項１９
に記載の加速度センサ。 - 【請求項２２】 パッケージ内に前記第１及び第２圧電
素子のそれぞれを前記梁部が振動可能なように前記支持
体部で固定していることを特徴とする請求項１から２１
のいずれか一項に記載の加速度センサ。 - 【請求項２３】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれ
は、前記梁部が前記パッケージの平面に対して傾斜した
状態で、当該パッケージに実装されていることを特徴と
する請求項２２に記載の加速度センサ。 - 【請求項２４】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれ
は、前記梁部と前記パッケージの平面となす傾斜角が互
いに異なる状態で、当該パッケージに実装されているこ
とを特徴とする請求項２３に記載の加速度センサ。 - 【請求項２５】 ２組の圧電素子が前記パッケージに実
装されており、第１組の前記第１及び第２圧電素子のそ
れぞれは、前記梁部が前記パッケージの平面に対して垂
直となる状態で実装され、第２組の前記第１及び第２圧
電素子のそれぞれは、前記梁部が前記パッケージの平面
に対して平行となる状態で実装されていることを特徴と
する請求項２２から２４のいずれか一項に記載の加速度
センサ。 - 【請求項２６】 請求項１から２５のいずれか一項に記
載の加速度センサと、 前記圧電素子からの出力信号を処理する信号処理回路と
を備えることを特徴とする加速度検出装置。 - 【請求項２７】 前記第１及び第２圧電素子のそれぞれ
は、同方向の加速度に対して同一極性の出力信号をそれ
ぞれ出力するように前記信号処理回路に接続されてお
り、 前記信号処理回路において前記出力信号は、差分処理さ
れることを特徴とする請求項２６に記載の加速度検出装
置。 - 【請求項２８】 前記第１及び第２圧電素子は、同方向
の加速度に対して互いに逆極性の出力信号をそれぞれ出
力するように前記信号処理回路に接続されており、 前記信号処理回路において前記出力信号は、加算処理さ
れることを特徴とする請求項２６に記載の加速度検出装
置。 - 【請求項２９】 前記信号処理回路は、前記第１及び第
２圧電素子のそれぞれによる出力の差分から角加速度を
検出する回路を備えることを特徴とする請求項２６から
２８のいずれか一項に記載の加速度検出装置。 - 【請求項３０】 前記信号処理回路は、前記第１及び第
２圧電素子のそれぞれの感度が互いに実質的に等しくな
るよう出力調整することを特徴とする請求項２６から２
９に記載の加速度検出装置。 - 【請求項３１】 前記信号処理回路は、前記圧電素子か
らの出力信号のインピーダンスを変換する１つのインピ
ーダンス変換回路と前記変換された出力信号を増幅する
増幅回路とを含むことを特徴とする請求項２６から３０
のいずれか一項に記載の加速度検出装置。 - 【請求項３２】 前記信号処理回路は、前記第１及び第
２圧電素子からの出力信号のインピーダンスを変換する
２つのインピーダンス変換回路と前記変換された出力信
号を加算する加算回路を含むことを特徴とする請求項２
６から３０のいずれか一項に記載の加速度検出装置。 - 【請求項３３】 前記信号処理回路は、前記第１及び第
２圧電素子からの出力信号のインピーダンスを変換する
２つのインピーダンス変換回路と前記変換された出力信
号の差を検出して該出力信号差を増幅する差動増幅回路
を含むことを特徴とする請求項２６から３０のいずれか
一項に記載の加速度検出装置。 - 【請求項３４】 前記圧電素子の出力をインピーダンス
変換した変換出力と、前記変換出力をインピーダンス変
換後に増幅した増幅出力とを同時に外部出力する複数の
出力端子を具備することを特徴とする請求項２６から３
３のいずれか一項に記載の加速度検出装置。 - 【請求項３５】 パッケージ内に前記第１及び第２圧電
素子のそれぞれを前記梁部が振動可能なように前記支持
体部で固定していると共に前記信号処理回路を収納して
いることを特徴とする請求項２６から３４のいずれか一
項に記載の加速度検出装置。 - 【請求項３６】 加速度を検出する請求項２６から３５
のいずれか一項に記載の加速度検出装置と、 対象物の移動手段と、 前記移動手段を制御する制御手段とからなる対象物の位
置決め装置であって、 前記制御手段は、前記加速度検出装置からの検出された
加速度に対応する出力信号に基づいて、前記移動手段を
制御して、前記対象物を移動させて位置決めを行うこと
を特徴とする位置決め装置。 - 【請求項３７】 前記加速度検出装置を構成する前記第
１及び第２圧電素子のそれぞれの前記梁部が前記対象物
を支える手段と実質的に平行に配置されていることを特
徴とする請求項３６に記載の位置決め装置。 - 【請求項３８】 加速度を検出する請求項２６から３５
のいずれか一項に記載の加速度検出装置と、 ディスクへの記録・再生を行なうヘッドを移動させるヘ
ッド移動手段と、 前記ヘッド移動手段を制御する制御手段とからなるディ
スク記録・再生装置であって、 前記制御手段は、前記加速度検出装置からの検出された
加速度に対応する出力信号に基づいて、所望の前記ヘッ
ドの移動量を算出して、前記ヘッドを前記ヘッド移動手
段により移動させて前記ヘッドの位置決めを行うことを
特徴とするディスク記録・再生装置。 - 【請求項３９】 前記加速度検出装置を構成する前記第
１及び第２圧電素子のそれぞれの前記梁部が前記ヘッド
を支えるアームと実質的に平行に配置されていることを
特徴とする請求項３７に記載の記録・再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001180252A JP2002107374A (ja) | 2000-07-24 | 2001-06-14 | 加速度センサ及び加速度検出装置並びに位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000222444 | 2000-07-24 | ||
| JP2000-222444 | 2000-07-24 | ||
| JP2001180252A JP2002107374A (ja) | 2000-07-24 | 2001-06-14 | 加速度センサ及び加速度検出装置並びに位置決め装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002107374A true JP2002107374A (ja) | 2002-04-10 |
Family
ID=26596556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001180252A Pending JP2002107374A (ja) | 2000-07-24 | 2001-06-14 | 加速度センサ及び加速度検出装置並びに位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002107374A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004093076A1 (ja) * | 2003-04-11 | 2004-10-28 | Tokyo Electron Limited | ハードディスク装置 |
| JP2004354358A (ja) * | 2003-05-26 | 2004-12-16 | Microstone Corp | 角加速度センサ |
| JP2009247106A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Taiyo Yuden Co Ltd | 圧電振動型発電機 |
| JP2011163813A (ja) * | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Sony Corp | センサ |
| JP2011250536A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Nec Tokin Corp | 圧電発電ユニットの製造方法 |
| JP2018133647A (ja) * | 2017-02-14 | 2018-08-23 | 新日本無線株式会社 | 圧電素子 |
| KR20220059428A (ko) * | 2020-11-02 | 2022-05-10 | 키스틀러 홀딩 아게 | 가속도 변환기 |
| KR20230065951A (ko) * | 2020-11-02 | 2023-05-12 | 키스틀러 홀딩 아게 | 가속도 변환기 |
-
2001
- 2001-06-14 JP JP2001180252A patent/JP2002107374A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004093076A1 (ja) * | 2003-04-11 | 2004-10-28 | Tokyo Electron Limited | ハードディスク装置 |
| JP2004354358A (ja) * | 2003-05-26 | 2004-12-16 | Microstone Corp | 角加速度センサ |
| JP2009247106A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Taiyo Yuden Co Ltd | 圧電振動型発電機 |
| JP2011163813A (ja) * | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Sony Corp | センサ |
| US8631703B2 (en) | 2010-02-05 | 2014-01-21 | Sony Corporation | Sensor |
| JP2011250536A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Nec Tokin Corp | 圧電発電ユニットの製造方法 |
| JP2018133647A (ja) * | 2017-02-14 | 2018-08-23 | 新日本無線株式会社 | 圧電素子 |
| KR20220059428A (ko) * | 2020-11-02 | 2022-05-10 | 키스틀러 홀딩 아게 | 가속도 변환기 |
| KR20230065951A (ko) * | 2020-11-02 | 2023-05-12 | 키스틀러 홀딩 아게 | 가속도 변환기 |
| KR102705843B1 (ko) | 2020-11-02 | 2024-09-10 | 키스틀러 홀딩 아게 | 가속도 변환기 |
| KR102742122B1 (ko) | 2020-11-02 | 2024-12-11 | 키스틀러 홀딩 아게 | 가속도 변환기 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6629462B2 (en) | Acceleration sensor, an acceleration detection apparatus, and a positioning device | |
| US6615465B2 (en) | Method for producing an acceleration sensor | |
| US9835641B2 (en) | Angular velocity detection device and angular velocity sensor including the same | |
| US6248610B1 (en) | Vibrating beam accelerometer and method for manufacturing the same | |
| US10677813B2 (en) | Physical quantity detector, physical quantity detection device, electronic apparatus, and vehicle | |
| US8359922B2 (en) | Tuning fork-type vibrator, tuning fork-type vibrator manufacturing method, and angular velocity sensor | |
| WO2005012922A1 (ja) | 加速度センサ | |
| US7299695B2 (en) | Acceleration sensor | |
| JP2002107374A (ja) | 加速度センサ及び加速度検出装置並びに位置決め装置 | |
| JP3428803B2 (ja) | 加速度センサ及びその製造方法 | |
| JP2003168270A (ja) | 磁気ヘッド支持機構及び磁気ヘッド位置決め制御機構 | |
| JPH1096742A (ja) | 加速度センサ及びその製造方法、並びに加速度センサを利用した衝撃検知機器 | |
| JPH09170926A (ja) | 角速度センサ | |
| JP2000171480A (ja) | 圧電センサ素子および加速度検出装置および加速度検出方法 | |
| KR20020062795A (ko) | 가속도 센서 | |
| JP2001027648A (ja) | 加速度センサ | |
| JPH11183510A (ja) | 加速度センサ及びその製造方法 | |
| JP3342748B2 (ja) | 加速度センサ | |
| JPH11118823A (ja) | 機械−電気変換子、機械−電気変換子の製造方法及び加速度センサ | |
| JP2006058060A (ja) | ジャイロセンサおよび電子機器 | |
| JP2002372421A (ja) | 角速度センサ及びその製造方法 | |
| JP2003077232A (ja) | 磁気ディスク装置 | |
| JP2000009745A (ja) | 圧電デバイス及びその製造方法 | |
| WO1999027373A1 (en) | Vibrating beam accelerometer and method for manufacturing the same | |
| JPH1151962A (ja) | 加速度センサ |