JPH05203667A - 容量型三軸加速度センサ - Google Patents
容量型三軸加速度センサInfo
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- JPH05203667A JPH05203667A JP3305176A JP30517691A JPH05203667A JP H05203667 A JPH05203667 A JP H05203667A JP 3305176 A JP3305176 A JP 3305176A JP 30517691 A JP30517691 A JP 30517691A JP H05203667 A JPH05203667 A JP H05203667A
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G5/00—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
- H01G5/16—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of distance between electrodes
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01G5/00—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
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- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/084—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
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Abstract
(57)【要約】
【目的】小型で量産性に富み、特性の温度依存性を小さ
くして高精度な三軸加速度センサを実現することにあ
る。 【構成】可動電極基板１と固定電極基板１７とを有し、
可動電極基板１の重り部２が直交する２方向の両持梁
４，６および３，５によって支えられている。この重り
部の重心１９は梁３〜６の厚さ方向中央面１８から偏っ
て位置している。また、重り部２の下面とこれに対向す
る基板面に分割された電極８〜１１および２０〜２３を
配置することにより、３方向の加速度成分に対応して変
化する複数の加速度検出容量を構成する。この容量変化
は電気信号に変換する検出回路部と、検出信号を加減演
算する演算処理部とで処理される。
くして高精度な三軸加速度センサを実現することにあ
る。 【構成】可動電極基板１と固定電極基板１７とを有し、
可動電極基板１の重り部２が直交する２方向の両持梁
４，６および３，５によって支えられている。この重り
部の重心１９は梁３〜６の厚さ方向中央面１８から偏っ
て位置している。また、重り部２の下面とこれに対向す
る基板面に分割された電極８〜１１および２０〜２３を
配置することにより、３方向の加速度成分に対応して変
化する複数の加速度検出容量を構成する。この容量変化
は電気信号に変換する検出回路部と、検出信号を加減演
算する演算処理部とで処理される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は三次元座標系における各
加速度成分を検出する容量型三軸加速度センサに関し、
特に自動車，船舶，航空材，ロボット，産業機械あるい
は計測器等各種の分野において用いられる容量型三軸加
速度センサに関する。
加速度成分を検出する容量型三軸加速度センサに関し、
特に自動車，船舶，航空材，ロボット，産業機械あるい
は計測器等各種の分野において用いられる容量型三軸加
速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この容量型三軸加速度センサは各
種の用途に用いられているが、特にかかる加速度センサ
は直交する三軸方向の加速度成分を独立して検出する必
要がある。従来一般に使用される三軸加速度センサは、
加速度によって生ずる応力歪みをストレーンゲージ等で
電気等に変換することにより検出している。例えば、片
持梁にストレーンゲージを貼り付けることにより、特定
の方向の加速度の検出を行っている。あるいは、シリコ
ン基板をエッチング加工して重り部と梁部を作り、その
梁部に不純物イオンを拡散してピエソ抵抗層を形成する
ことにより、加速度による梁の応力歪みをピエソ抵抗層
の抵抗変化として検出する構造の加速度センサもある。
このような加速度センサは、例えば特開昭６３−２６６
３５８号公報あるいは特開昭６３−２６６３２９号公報
などで知られている。
種の用途に用いられているが、特にかかる加速度センサ
は直交する三軸方向の加速度成分を独立して検出する必
要がある。従来一般に使用される三軸加速度センサは、
加速度によって生ずる応力歪みをストレーンゲージ等で
電気等に変換することにより検出している。例えば、片
持梁にストレーンゲージを貼り付けることにより、特定
の方向の加速度の検出を行っている。あるいは、シリコ
ン基板をエッチング加工して重り部と梁部を作り、その
梁部に不純物イオンを拡散してピエソ抵抗層を形成する
ことにより、加速度による梁の応力歪みをピエソ抵抗層
の抵抗変化として検出する構造の加速度センサもある。
このような加速度センサは、例えば特開昭６３−２６６
３５８号公報あるいは特開昭６３−２６６３２９号公報
などで知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したストレーンゲ
ージと用いる加速度センサは、３軸方向の成分を検出す
るために３組の片持梁を立体的に組合わせなければなら
ない。これは構造が複雑になり、小形化が困難で且つ量
産に適さず、感度も低いという欠点がある。また一方、
ピエゾ抵抗を用いる加速度センサは、ピエゾ抵抗体の抵
抗値およびピエゾ抵抗係数値が共に温度によって変るた
め、十分な精度が得られず、しかもこの温度特性を補償
するためには複雑な回路を必要とするという欠点があ
る。
ージと用いる加速度センサは、３軸方向の成分を検出す
るために３組の片持梁を立体的に組合わせなければなら
ない。これは構造が複雑になり、小形化が困難で且つ量
産に適さず、感度も低いという欠点がある。また一方、
ピエゾ抵抗を用いる加速度センサは、ピエゾ抵抗体の抵
抗値およびピエゾ抵抗係数値が共に温度によって変るた
め、十分な精度が得られず、しかもこの温度特性を補償
するためには複雑な回路を必要とするという欠点があ
る。
【０００４】本発明の目的は、かかる構造を簡略化し小
型化および量産性を実現するとともに、安定且つ高精度
の三軸加速度の検出を可能にする容量型三軸加速度セン
サを提供することにある。
型化および量産性を実現するとともに、安定且つ高精度
の三軸加速度の検出を可能にする容量型三軸加速度セン
サを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の容量型三軸加速
度センサは、重り部と前記重り部を支えるための直交す
る二方向の両持梁と前記両持梁を支持する固定枠とを第
一の半導体基板に形成し且つ前記重り部の下面に可動電
極を備えた可動電極基板と、第二の半導体基板に形成し
た窪みの底部に前記可動電極に対し所定の間隔をもって
対向配置される固定電極を備え且つ前記可動電極基板に
接合される固定電極基板とを有し、前記重り部の重心を
前記両持梁の中央面から偏って位置させ、前記可動電極
および前記固定電極により直交する三方向の加速度成分
に対応して変化する複数の可変容量を構成することを特
徴としている。
度センサは、重り部と前記重り部を支えるための直交す
る二方向の両持梁と前記両持梁を支持する固定枠とを第
一の半導体基板に形成し且つ前記重り部の下面に可動電
極を備えた可動電極基板と、第二の半導体基板に形成し
た窪みの底部に前記可動電極に対し所定の間隔をもって
対向配置される固定電極を備え且つ前記可動電極基板に
接合される固定電極基板とを有し、前記重り部の重心を
前記両持梁の中央面から偏って位置させ、前記可動電極
および前記固定電極により直交する三方向の加速度成分
に対応して変化する複数の可変容量を構成することを特
徴としている。
【０００６】
【作用】本発明はシリコン等の基板を微細エッチング加
工し、重り部とこれを支える梁と梁の固定部を形成す
る。このとき、重り部の重心は梁の中央面より偏った点
に位置させる。この梁に垂直な加速度成分により重り部
は並進変位を行なうが、梁に平行な加速度成分に対して
は回転変位を行なう。従って、重り部に設けた可動電極
も同様に並進及び回転変位を行なうが、この電極は直交
する二つの回転軸の方向にそれぞれ分割されており、複
数の可動電極と固定電極の対はこれらの変位に対応して
変化する複数の容量を構成する。これらの可変容量は３
方向の加速度成分に比例する容量変化分を含み、互いに
その増減の方向が反対となる。従って、これらの可変容
量に対応する電気信号を検出し、適当に組合せて加算又
は減算すれば、３方向加速成分を検出することが出来
る。
工し、重り部とこれを支える梁と梁の固定部を形成す
る。このとき、重り部の重心は梁の中央面より偏った点
に位置させる。この梁に垂直な加速度成分により重り部
は並進変位を行なうが、梁に平行な加速度成分に対して
は回転変位を行なう。従って、重り部に設けた可動電極
も同様に並進及び回転変位を行なうが、この電極は直交
する二つの回転軸の方向にそれぞれ分割されており、複
数の可動電極と固定電極の対はこれらの変位に対応して
変化する複数の容量を構成する。これらの可変容量は３
方向の加速度成分に比例する容量変化分を含み、互いに
その増減の方向が反対となる。従って、これらの可変容
量に対応する電気信号を検出し、適当に組合せて加算又
は減算すれば、３方向加速成分を検出することが出来
る。
【０００７】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【０００８】図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の一
実施例を示す容量型三軸加速度センサの上面図およびそ
のＡ−Ａ線断面図である。図１（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、本実施例は可動電極基板１をエッチング加工して
重り部２および梁部３〜６を形成する。ここで、三軸を
構成するＺ軸は重り部２の重心１９を通って梁部３〜６
に垂直にとり、またＸ軸およびＹ軸は梁部３〜６の中央
面１８内に直交してとる。まず、可動電極基板１は加速
度をうけて並進・回転変位を行なう重り部２と、これを
支える薄い梁部３〜６と、梁部３〜６を固定する固定枠
７とをエッチング加工によって設ける。このため、重り
部２の周囲には窪み１２が形成される。この重り部２の
重心１９は梁部３〜６の中央面１８から隔った位置にあ
る。尚、重心位置１９を中央面１８から偏らすために、
重り部２には更に別の重り部を付加してもよい。この重
り部２の下面には、Ｘ，Ｙ軸方向に等分割された４個の
可動電極８〜１１が形成される。また、可動電極基板１
の板厚の大きい部分には、可動電極８〜１１と同じ形状
・寸法の固定電極１３〜１６が形成される。一方、固定
電極板１７には、可動電極基板１の下面に形成した可動
電極８〜１１および固定電極１３〜１６に対応する部分
に、それぞれ窪み１２，２８をエッチングによって形成
し且つその窪み１２，２８の底面に固定電極２０〜２３
および２４〜２７を設ける。尚、ここでの固定電極は２
１，２２および２５，２６のみを示す。これら可動電極
基板１および固定電極基板１７はそれぞれの電極が対向
するように位置ぎめしてから接着する。
実施例を示す容量型三軸加速度センサの上面図およびそ
のＡ−Ａ線断面図である。図１（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、本実施例は可動電極基板１をエッチング加工して
重り部２および梁部３〜６を形成する。ここで、三軸を
構成するＺ軸は重り部２の重心１９を通って梁部３〜６
に垂直にとり、またＸ軸およびＹ軸は梁部３〜６の中央
面１８内に直交してとる。まず、可動電極基板１は加速
度をうけて並進・回転変位を行なう重り部２と、これを
支える薄い梁部３〜６と、梁部３〜６を固定する固定枠
７とをエッチング加工によって設ける。このため、重り
部２の周囲には窪み１２が形成される。この重り部２の
重心１９は梁部３〜６の中央面１８から隔った位置にあ
る。尚、重心位置１９を中央面１８から偏らすために、
重り部２には更に別の重り部を付加してもよい。この重
り部２の下面には、Ｘ，Ｙ軸方向に等分割された４個の
可動電極８〜１１が形成される。また、可動電極基板１
の板厚の大きい部分には、可動電極８〜１１と同じ形状
・寸法の固定電極１３〜１６が形成される。一方、固定
電極板１７には、可動電極基板１の下面に形成した可動
電極８〜１１および固定電極１３〜１６に対応する部分
に、それぞれ窪み１２，２８をエッチングによって形成
し且つその窪み１２，２８の底面に固定電極２０〜２３
および２４〜２７を設ける。尚、ここでの固定電極は２
１，２２および２５，２６のみを示す。これら可動電極
基板１および固定電極基板１７はそれぞれの電極が対向
するように位置ぎめしてから接着する。
【０００９】図２（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１に示す
重り部の三軸方向の加速度による変位を説明するための
Ａ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を表わす図である。図２
（ａ）〜（ｃ）に示すように、センサを運動させると、
重り部２に加速度が加えられ、可動電極８〜１１は固定
電極２０〜２３に対して相対変位をする。図２（ａ）に
示すように、これは図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面を表
わし、Ｚ方向の加速度ＡＺが加えられる場合である。こ
の加速度ＡＺにより４本の梁部３〜６はＺ方向にたわ
み、可動電極８〜１１はＺ方向に並進変位する。このた
め、４組の可動および固定電極対８と２０；９と２１；
１０と２２；１１と２３の電極間距離は短かくなり、４
個の容量は増加する。
重り部の三軸方向の加速度による変位を説明するための
Ａ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を表わす図である。図２
（ａ）〜（ｃ）に示すように、センサを運動させると、
重り部２に加速度が加えられ、可動電極８〜１１は固定
電極２０〜２３に対して相対変位をする。図２（ａ）に
示すように、これは図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面を表
わし、Ｚ方向の加速度ＡＺが加えられる場合である。こ
の加速度ＡＺにより４本の梁部３〜６はＺ方向にたわ
み、可動電極８〜１１はＺ方向に並進変位する。このた
め、４組の可動および固定電極対８と２０；９と２１；
１０と２２；１１と２３の電極間距離は短かくなり、４
個の容量は増加する。
【００１０】次に、図２（ｂ）に示すように、これも図
１（ａ）におけるＡ−Ａ断面を表わし、Ｘ方向の加速度
ＡＸが加えられる場合である。この加速度ＡＸに対して
は、重り部２の重心１９が梁中央面１８から偏っている
ため、重り部２にはＹ軸のまわりの回転モーメントが作
用することになる。このため、可動電極８〜１１は対向
した固定電極２０〜２３に対し傾くことになる。従っ
て、Ｘ方向の２本の梁部４，６には曲げが生じ、Ｙ方向
の２本の梁部３，５には捩れが生じるので、Ｘ方向正側
にある２組の電極対８と２０；９と２１では電極間距離
が短かくなり、容量は増加する。また、逆にＸ方向頁側
にある２組の電極対１０と２２；１１と２３では電極間
距離が長くなり、容量は減少する。
１（ａ）におけるＡ−Ａ断面を表わし、Ｘ方向の加速度
ＡＸが加えられる場合である。この加速度ＡＸに対して
は、重り部２の重心１９が梁中央面１８から偏っている
ため、重り部２にはＹ軸のまわりの回転モーメントが作
用することになる。このため、可動電極８〜１１は対向
した固定電極２０〜２３に対し傾くことになる。従っ
て、Ｘ方向の２本の梁部４，６には曲げが生じ、Ｙ方向
の２本の梁部３，５には捩れが生じるので、Ｘ方向正側
にある２組の電極対８と２０；９と２１では電極間距離
が短かくなり、容量は増加する。また、逆にＸ方向頁側
にある２組の電極対１０と２２；１１と２３では電極間
距離が長くなり、容量は減少する。
【００１１】また、図２（ｃ）に示すように、これは図
１（ａ）におけるＢ−Ｂ断面を表わし、Ｙ方向の加速度
ＡＹが加えられる場合である。この加速度ＡＹに対して
は、図２（ｂ）のＸ方向の加速度ＡＸと同様である。す
なわち、Ｙ方向正側の２組の電極対８と２０；１１と２
３では電極間距離が短かくなり、容量は増加する。ま
た、Ｙ方向負側の２組の電極対９と２１；１０と２２で
は電極間距離が長くなり、容量は減少する。
１（ａ）におけるＢ−Ｂ断面を表わし、Ｙ方向の加速度
ＡＹが加えられる場合である。この加速度ＡＹに対して
は、図２（ｂ）のＸ方向の加速度ＡＸと同様である。す
なわち、Ｙ方向正側の２組の電極対８と２０；１１と２
３では電極間距離が短かくなり、容量は増加する。ま
た、Ｙ方向負側の２組の電極対９と２１；１０と２２で
は電極間距離が長くなり、容量は減少する。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１は各方向の加速度成分ＡＸ，ＡＹ，Ａ
Ｚに対する４つの電極対の容量の変化を示す。各電極対
に対する容量を表１のように表わすと、Ｘ方向加速度Ａ
Ｘにより容量Ｃ１，Ｃ２が増加し、容量Ｃ３，Ｃ４は減
少する。また、Ｙ方向加速度ＡＹにより容量Ｃ１，Ｃ４
は増加し、容量Ｃ２，Ｃ３は減少する。更に、Ｚ方向加
速度ＡＺにより、すべての容量Ｃ１〜Ｃ４が増加する。
Ｚに対する４つの電極対の容量の変化を示す。各電極対
に対する容量を表１のように表わすと、Ｘ方向加速度Ａ
Ｘにより容量Ｃ１，Ｃ２が増加し、容量Ｃ３，Ｃ４は減
少する。また、Ｙ方向加速度ＡＹにより容量Ｃ１，Ｃ４
は増加し、容量Ｃ２，Ｃ３は減少する。更に、Ｚ方向加
速度ＡＺにより、すべての容量Ｃ１〜Ｃ４が増加する。
【００１４】次に、これらの容量Ｃ１〜Ｃ４の検出ステ
ップについて説明する。まず図１（ｂ）に示すように、
加速度検出用の電極対８，２０；９，２１；，１０，２
２；１１，２３と同一の形状・面積・電極間隔を有する
固定電極対１３，２４；１４，２５；１５，２６；１
６，２７の容量を基準容量ＣＯとする。そこで、加速度
検出容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のそれぞれと、基準容
量ＣＯに生ずる電圧の差電圧をスイッチト・キャパシタ
方式等により検出すれば、加速度に依存する容量変化分
を出力信号として取出すことが出来る。次に、これら４
個の加速度検出容量Ｃ１〜Ｃ４から得られる検出電圧は
加速度の３方向成分に比例する変化分を含むが、表２に
示すように、各容量の位置により変化の方向が相反す
る。
ップについて説明する。まず図１（ｂ）に示すように、
加速度検出用の電極対８，２０；９，２１；，１０，２
２；１１，２３と同一の形状・面積・電極間隔を有する
固定電極対１３，２４；１４，２５；１５，２６；１
６，２７の容量を基準容量ＣＯとする。そこで、加速度
検出容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のそれぞれと、基準容
量ＣＯに生ずる電圧の差電圧をスイッチト・キャパシタ
方式等により検出すれば、加速度に依存する容量変化分
を出力信号として取出すことが出来る。次に、これら４
個の加速度検出容量Ｃ１〜Ｃ４から得られる検出電圧は
加速度の３方向成分に比例する変化分を含むが、表２に
示すように、各容量の位置により変化の方向が相反す
る。
【００１５】
【表２】
【００１６】これら４個の加速度検出容量Ｃ１，Ｃ２，
Ｃ３，Ｃ４に対応する検出電圧をそれぞれＶ１，Ｖ２，
Ｖ３，Ｖ４とし、これらを表２のように組合せて加算又
は減算すれば、各加速度成分ＡＸ，ＡＹ，ＡＺに比例す
る出力電圧が得られる。
Ｃ３，Ｃ４に対応する検出電圧をそれぞれＶ１，Ｖ２，
Ｖ３，Ｖ４とし、これらを表２のように組合せて加算又
は減算すれば、各加速度成分ＡＸ，ＡＹ，ＡＺに比例す
る出力電圧が得られる。
【００１７】上述した一実施例によれば、１個の重りで
３軸方向の加速度成分を検出することができるので、小
型で量産性に富み、しかも温度依存性の小さい高精度の
加速度センサを実現できる。
３軸方向の加速度成分を検出することができるので、小
型で量産性に富み、しかも温度依存性の小さい高精度の
加速度センサを実現できる。
【００１８】図３は本発明の他の実施例を示す容量型三
軸加速度センサの断面図である。図３に示すように、本
実施例は前述した一実施例と同様であるが、重り部構造
を改良したことが一実施例と異っている。すなわち、本
実施例は第１の重り部２の上に更に第２の重り部２９を
付加している。この第２の重り部２９を付加することに
より、重り全体の質量が増すとともに重りの重心位置を
梁部４，６の中央面から一層大きく偏らせることが可能
になる。このため、同一の加速度成分に対し、質量増加
による重り部の慣性力をより大きくできる。さらに、重
り部２，２９の重心と回転軸中心軸との距離の増加によ
り、重りの回転モーメントを増加できるので、可動電極
９，１０の変位量を大きく出来る。このようにして、容
量変化を大きく出来るので、センサの加速度感度を増す
ことが出来る。
軸加速度センサの断面図である。図３に示すように、本
実施例は前述した一実施例と同様であるが、重り部構造
を改良したことが一実施例と異っている。すなわち、本
実施例は第１の重り部２の上に更に第２の重り部２９を
付加している。この第２の重り部２９を付加することに
より、重り全体の質量が増すとともに重りの重心位置を
梁部４，６の中央面から一層大きく偏らせることが可能
になる。このため、同一の加速度成分に対し、質量増加
による重り部の慣性力をより大きくできる。さらに、重
り部２，２９の重心と回転軸中心軸との距離の増加によ
り、重りの回転モーメントを増加できるので、可動電極
９，１０の変位量を大きく出来る。このようにして、容
量変化を大きく出来るので、センサの加速度感度を増す
ことが出来る。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の容量型三
軸加速度センサは３方向の加速度を唯１個の重り部の３
つの変位成分に変換し、この変位を重り面に形成した可
動電極およびこれに対向する固定電極から成る複数個の
電極対の容量の変化として検出することにより、構造を
簡単にし小型化も容易になるとともに、量産性に富み且
つ感度特性を温度に依存させず安定で高精度な３軸加速
度の検出を行なうことが出来るという効果がある。
軸加速度センサは３方向の加速度を唯１個の重り部の３
つの変位成分に変換し、この変位を重り面に形成した可
動電極およびこれに対向する固定電極から成る複数個の
電極対の容量の変化として検出することにより、構造を
簡単にし小型化も容易になるとともに、量産性に富み且
つ感度特性を温度に依存させず安定で高精度な３軸加速
度の検出を行なうことが出来るという効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す容量型三軸加速度セン
サの上面及びＡ−Ａ断面を表わす図である。
サの上面及びＡ−Ａ断面を表わす図である。
【図２】図１に示す重り部の三軸方向の加速度による変
位を説明するためのＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を表わ
す図である。
位を説明するためのＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を表わ
す図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す容量型三軸加速度セ
ンサの断面図である。
ンサの断面図である。
１ 可動電極基板 ２，２９ 重り部 ３〜６ 梁部 ７ 固定枠 ８〜１１ 可動電極 １２，２９ 窪み １３〜１６，２０〜２３，２５，２６ 固定電極 １８ 梁中央面 １９ 重り重心
Claims (6)
- 【請求項１】 重り部と前記重り部を支えるための直交
する二方向の両持梁と前記両持梁を支持する固定枠とを
第一の半導体基板に形成し且つ前記重り部の下面に可動
電極を備えた可動電極基板と、第二の半導体基板に形成
した窪みの底部に前記可動電極に対し所定の間隔をもっ
て対向配置される固定電極を備え且つ前記可動電極基板
に接合される固定電極基板とを有し、前記重り部の重心
を前記両持梁の中央面から偏って位置させ、前記可動電
極および前記固定電極により直交する三方向の加速度成
分に対応して変化する複数の可変容量を構成することを
特徴とする容量型三軸加速度センサ。 - 【請求項２】 可動電極付きの重り部と前記重り部を支
える複数の薄い両持梁および前記複数の薄い両持梁を固
定する固定枠を備える可動電極基板と、前記可動電極を
所定の間隔を持って対向する固定電極を備える固定電極
基板とを含む容量型三軸加速度センサにおいて、直交す
る前記二方向の両持梁で前記重り部を支え、前記重り部
の重心を前記両持梁の中央面から偏って位置させるとと
もに、直交する三方向の加速度成分に対応して変化する
複数の容量を形成する加速度検出部と、前記複数の容量
を電気信号に変換し増幅して検出する検出回路部と、前
記容量に対応する検出信号を加減演算して演算処理部と
を有することを特徴とする容量型三軸加速度センサ。 - 【請求項３】 前記可動電極あるいは前記固定電極は、
一方のみを分割して形成した請求項１記載の容量型三軸
加速度センサ。 - 【請求項４】 前記両持梁の固定部は中央部にあり且つ
前記可動電極を備えた前記重り部がその周辺部の枠から
なる請求項１記載の容量型三軸加速度センサ。 - 【請求項５】 前記可動電極基板あるいは前記固定電極
基板は、シリコンで形成される請求項２記載の容量型三
軸加速度センサ。 - 【請求項６】 前記可動電極基板あるいは前記固定電極
基板は、容量検出増幅回路部と、演算処理回路部の一部
又は全部を集積化して搭載する請求項２記載の容量型三
軸加速度センサ。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP3305176A JP2765316B2 (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 容量型三軸加速度センサ |
| US07/972,537 US5383364A (en) | 1991-11-21 | 1992-11-06 | Three-axis acceleration sensor variable in capacitance under application of acceleration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3305176A JP2765316B2 (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 容量型三軸加速度センサ |
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|---|---|
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| JP2765316B2 JP2765316B2 (ja) | 1998-06-11 |
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ID=17941976
Family Applications (1)
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| JP3305176A Expired - Lifetime JP2765316B2 (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 容量型三軸加速度センサ |
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