JPH10239347A - 運動センサ - Google Patents

運動センサ

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JPH10239347A
JPH10239347A JP9045220A JP4522097A JPH10239347A JP H10239347 A JPH10239347 A JP H10239347A JP 9045220 A JP9045220 A JP 9045220A JP 4522097 A JP4522097 A JP 4522097A JP H10239347 A JPH10239347 A JP H10239347A
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JP
Japan
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motion sensor
acceleration
mass
electrode
sensor
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Withdrawn
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JP9045220A
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English (en)
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Tomishige Tai
富茂 田井
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01P15/02—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
    • G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加速度検出部の質量部を大きくとってそれだ
け加速度の検出精度を向上する運動センサを提供する。 【解決手段】 半導体基板に形成された角速度センサお
よび加速度センサより成る運動センサにおいて、加速度
センサａｃを構成する質量部１は角速度センサｊｙを囲
んで形成される四辺形枠形のものである運動センサ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、運動センサに関
し、特に、２軸の角速度と３軸の加速度を検出して運動
状態をモニタする運動センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】２軸の角速度と３軸の加速度を検出して
運動状態をモニタする運動センサについて説明する。先
ず、図４および図５を参照して角速度を検出する振動ジ
ャイロについて説明する。ｊｙは振動ジャイロを示し、
半導体より成る運動センサ共通基板９から構成される。
振動ジャイロｊｙの振動体１０は断面が６角の柱状に構
成され、支持部８０を介して枠部３０に一体に構成され
ている。振動体１０の上面の中央部には駆動用圧電素子
２０が形成される。この駆動用圧電素子２０は圧電材料
を、振動体１０の上面の中央部に直接にスパッタリング
或は蒸着することにより被着形成する。振動体１０の下
側の斜面の中央部には検出用圧電素子３ａおよび検出用
圧電素子３ｂが形成される。この検出用圧電素子３ａお
よび検出用圧電素子３ｂも、駆動用圧電素子２０と同様
に圧電材料を振動体１０の下側の斜面の中央部に直接に
スパッタリング或は蒸着することにより形成される。こ
れらの圧電素子にはそれぞれ圧電素子電極被膜が成膜さ
れる。駆動用圧電素子２０の電極は発振回路１１に接続
して、検出用圧電素子３ａおよび検出用圧電素子３ｂの
電極は検出回路１２に接続している。なお、半導体より
成る振動体１０のこれら圧電素子の形成される表面自体
は、これら圧電素子それぞれの他方の電極を構成してい
る。発振回路１１の発振振動数は振動体１０の駆動方向
の固有振動数と同一の振動数の駆動信号を発生する。こ
の駆動信号が駆動用圧電素子２０に印加され、これによ
り振動体１０は図４において上下方向に屈曲振動せしめ
らる。そして、振動体１０はその上下方向の歪みの大き
さおよび振動数に対応して図４における左右方向にも屈
曲振動し、検出用圧電素子３ａおよび検出用圧電素子３
ｂはそれぞれこの屈曲振動に対応する電圧出力を発生す
る。
【０００３】振動体１０を上下方向に駆動振動している
時に、入力軸である振動体の軸回りの角速度が入力され
ると、左右方向にコリオリ力が生じて振動体１０には左
右方向の力が作用する。このコリオリ力により振動体１
０の振動方向がずれるところから検出用圧電素子３の出
力電圧は変化する。この場合、検出用圧電素子３ａおよ
び検出用圧電素子３ｂの内の一方の出力は増加するのに
対して、他方の検出用圧電素子の出力は減少する。何れ
か一方の検出用圧電素子３の出力の変化量、或は両者の
出力の差動出力の変化量を検出回路１２により検出して
入力角速度を求めることができる。
【０００４】図４および図６を参照して加速度を検出す
る加速度センサを説明する。図６は加速度センサの梁状
構造部５０を通る断面を示す図である。３０は質量部１
を取り囲む枠部である。質量部１と枠部３０とは梁状構
造部５０により接続されている。これら質量部１、枠部
３０および梁状構造部５０は、運動センサ共通基板９に
凹所６０を形成することにより構成される。梁状構造部
５０は下側を加工して切除部７０を形成し厚さを薄くし
て完成する。梁状構造部５０はこの様に構成することに
より、質量部１に作用する慣性力により枠部３０を基準
として上下に容易に屈曲することができる。Ｒ1 ないし
Ｒ4 はピエゾ抵抗部である。ピエゾ抵抗部Ｒ1 は梁状構
造部４表面と枠部３０表面に跨って形成されている。ピ
エゾ抵抗部Ｒ4 も梁状構造部４表面と枠部３０表面に跨
って形成されている。ピエゾ抵抗部Ｒ2 およびピエゾ抵
抗部Ｒ3 は全体が梁状構造部５０表面に形成されてい
る。
【０００５】以上の加速度センサは、ピエゾ抵抗部Ｒ1
とピエゾ抵抗部Ｒ4 とを互に対向させると共にピエゾ抵
抗部Ｒ2 とピエゾ抵抗部Ｒ3 とを互に対向させてブリッ
ジ回路を形成することにより加速度を検出測定すること
ができる。即ち、加速度センサに矢印の向きの加速度が
入力されると、これに起因して質量部４に矢印の向きの
慣性力が作用する結果、質量部１は矢印の向きに変位し
て梁状構造部５０は下向きに屈曲せしめられる。梁状構
造部５０が下向きに屈曲せしめられると、上面に形成さ
れているピエゾ抵抗部Ｒ1 およびピエゾ抵抗部Ｒ4 に引
張力が加わる。ピエゾ抵抗部Ｒ1 およびピエゾ抵抗部Ｒ
4 に引張力が加わったことによりこれら抵抗部の抵抗値
は変化する。その結果、ブリッジ回路の平衡はくずれて
抵抗値の変化に比例する出力電圧が得られる。この抵抗
値の変化は入力加速度に比例しているる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示さ
れる運動センサは、角速度センサおよび加速度センサを
シリコンの如き半導体基板に単に平面的に構成して各別
に配列したものに過ぎない。角速度センサおよび加速度
センサは、一般に、大型に構成することによりその測定
精度性能は向上するものであるが、図４の運動センサは
或る一定の大きさの半導体基板の領域を充分有効に使用
して角速度センサおよび加速度センサを形成して測定精
度性能は向上したものとはいい難い。
【０００７】この発明は、上述の問題を解消した運動セ
ンサを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１：半導体基板に形成された角速度センサおよび
加速度センサより成る運動センサにおいて、加速度セン
サａｃを構成する質量部１は角速度センサｊｙを囲んで
形成される四辺形枠形のものである運動センサを構成し
た。 そして、請求項２：請求項１に記載される運動センサに
おいて、四辺形枠形の質量部１は矩形波状に延伸構成さ
れる質量部支持体２１により運動センサ共通基板９から
浮上した状態に保持されものである運動センサを構成し
た。
【０００９】また、請求項３：請求項２に記載される運
動センサにおいて、質量部支持体２１は運動センサ共通
基板９から上に少し突出して形成される質量部基台２１
１、２１３、２３２、２３１に支持される運動センサを
構成した。 更に、請求項４：請求項２および請求項３の内の何れか
に記載される運動センサにおいて、質量部支持体２１は
質量部１の四辺形枠形の各辺に対して結合する運動セン
サを構成した。
【００１０】ここで、請求項５：請求項１ないし請求項
４の内の何れかに記載される運動センサにおいて、加速
度検出部３１ないし３４を質量部１の四辺形枠に穿設し
た開孔に形成した運動センサを構成した。 そして、請求項６：請求項５に記載される運動センサに
おいて、加速度検出部は可変静電容量型加速度検出部で
あることを特徴とする運動センサを構成した。
【００１１】また、請求項７：請求項６に記載される運
動センサにおいて、加速度検出部の静電容量を形成する
電極面はｚ方向に平行に設定されるものである運動セン
サを構成した。 更に、請求項８：請求項７に記載される運動センサにお
いて、静電容量を形成する電極は質量部１から延伸形成
される複数枚の可動櫛波電極３４２と運動センサ共通基
板９から突出形成される加速度検出部基台３４３から延
伸形成される複数枚の可動櫛波電極３４５より成る運動
センサを構成した。
【００１２】ここで、請求項９：請求項８に記載される
運動センサにおいて、電極面をｘ方向およびｚ方向に平
行に設定される加速度検出部と電極面をｙ方向およびｚ
方向に平行に設定される加速度検出部とを有する運動セ
ンサを構成した。 そして、請求項１０：請求項９に記載される運動センサ
において、電極面をｘ方向およびｚ方向に平行に設定さ
れる加速度検出部を一対と、電極面をｙ方向およびｚ方
向に平行に設定される加速度検出部を一対具備する運動
センサを構成した。
【００１３】また、請求項１１：請求項８ないし請求項
１０の内の何れかに記載される運動センサにおいて、一
方の櫛波電極の各１枚とその両面に隣接する他方の櫛波
電極との間の間隔を相違せしめると共に、一方の櫛波電
極を他方の櫛波電極に対してｚ方向に変位して対向設定
した運動センサを構成した。 更に、請求項１２：請求項１ないし請求項１１の内の何
れかに記載される運動センサにおいて、角速度センサｊ
ｙは可変静電容量型角速度センサである運動センサを構
成した。
【００１４】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１ない
し図３を参照して説明する。図１は角速度センサおよび
加速度センサより成る運動センサの実施例を上から視た
ところを示す図である。図２は図１における加速度セン
サの一部を拡大して示した斜視図であり、（ａ）は加速
度検出部の一部を拡大して示した斜視図、（ｂ）は質量
部支持体の質量部結合部近傍を拡大して示した斜視図、
（ｃ）は質量部支持体の基台結合部近傍を拡大して示し
た斜視図である。図３は２軸角速度センサの斜視図を示
す。
【００１５】（加速度センサの構成）先ず、運動センサ
の実施例の加速度センサを図１を参照して説明する。こ
の発明の運動センサの実施例は１点鎖線により２分割し
て示されており、１点鎖線により分割される外側は加速
度センサａｃの領域を示している。なお、１点鎖線の内
側は２軸角速度センサｊｙの領域を示している。加速度
センサａｃは質量部１と、矩形波状の質量部支持体２１
ないし２４と、ｘ方向加速度検出部３１および３３およ
びｙ方向加速度検出部３２および３４、とを有してい
る。なお、以上の運動センサは半導体より成る運動セン
サ共通基板９表面にホトリソグラフィ技術を適用して順
次に構成され、絶縁膜７を除いて他はすべて半導体或い
は導電体より成るものである。
【００１６】以上の通り、質量部１は外側縁部は正方形
ではあるが、その内部領域は２軸角速度センサｊｙおよ
び４個の加速度検出部３１ないし３４が形成されること
により、正方形枠状質量部に構成されている。次に、図
２（ａ）を参照して加速度センサの加速度検出部につい
て説明する。３１ないし３４は４個の加速度検出部を示
し、３１および３３はｘ方向加速度検出部であり、３２
および３４はｙ方向加速度検出部である。加速度検出部
は、形成される位置および向きは互に相違しているが、
それぞれの構成自体は同一であるので、ｙ方向加速度検
出部３４についてこれを代表として説明する。なお、後
で説明されることであるが、質量部１は運動センサ共通
基板９に接触することなく少し浮上した状態に支持され
ている。３４１は質量部１の枠に穿設される加速度検出
部四角孔を示す。この四角孔３４１のｙ方向側面のそれ
ぞれには互に平行に可動櫛波電極３４２が複数枚延伸形
成されている。この可動櫛波電極３４２は運動センサ共
通基板９に接触することなく少し浮上した状態で延伸形
成されることになる。３４３は加速度検出部基台であ
り、運動センサ共通基板９から上向きに絶縁層を介して
突出形成されている。加速度検出部基台３４３には、そ
のｘ方向側面のそれぞれにｙ方向に支持極３４４が延伸
形成されている。これらの支持極３４４および加速度検
出部基台３４３のｙ方向側面のそれぞれには、互に平行
に固定櫛波電極３４５が複数枚延伸形成されている。そ
して、これら複数枚の可動櫛波電極３４２と複数枚の固
定櫛波電極３４５とは、図示される通り、交互にインタ
ーリーブして対向配列され、両櫛波電極により結局可変
静電容量を構成している。
【００１７】これら複数枚の可動櫛波電極３４２と複数
枚の固定櫛波電極３４５の相互間隔についてであるが、
複数枚の可動櫛波電極３４２の相互間隔は相等しく、複
数枚の固定櫛波電極３４５の相互間隔は相等しく設定す
る。そして、一方の櫛波電極の各１枚とその両面に隣接
する他方の櫛波電極との間の間隔は相違して配列され
る。即ち、ｙ方向加速度検出部３４において、可動櫛波
電極３４２を固定櫛波電極３４５に対して中間位置から
下側或は上側に大きく変位し一方の固定櫛波電極３４５
に極く接近し、他方の固定櫛波電極３４５とは大きく離
隔した状態に設置する。ｘ方向加速度検出部３１および
ｘ方向加速度検出部３３においては、可動櫛波電極３４
２を固定櫛波電極３４５に対して中間位置から左側或は
右側に大きく変位し一方の固定櫛波電極３４５に極く接
近し、他方の固定櫛波電極３４５とは大きく離隔した状
態に設置する。可動櫛波電極３４２と固定櫛波電極３４
５の相互間隔をこの通りに設定することにより、可動櫛
波電極３４２が接近する固定櫛波電極３４５に更に接近
すると両電極間の静電容量は増加するが、固定櫛波電極
３４５から離隔せしめると両電極間の静電容量は減少す
る。
【００１８】更に、可動櫛波電極３４２と固定櫛波電極
３４５の間の上下方向であるｚ方向の重なりについて
は、可動櫛波電極３４２を固定櫛波電極３４５に対して
ｚ方向である上方或いは下方に変位して対向設定する。
即ち、可動櫛波電極３４２を固定櫛波電極３４５に対し
て正のｚ方向に変位して対向設定すると、可動櫛波電極
３４２が加速度により正のｚ方向変位すると両電極間の
静電容量は減少する一方負のｚ方向に変位すると両電極
間の静電容量は増加する。可動櫛波電極３４２を固定櫛
波電極３４５に対して負のｚ方向に変位して対向設定す
ると、可動櫛波電極３４２が加速度により負のｚ方向に
変位すると両電極間の静電容量は減少する一方、正のｚ
方向に変位すると両電極間の静電容量は増加する。
【００１９】図２（ｂ）を参照して加速度センサの矩形
波状の質量部支持体について説明する。質量部支持体２
１に着目して説明するに、２１１および２１２は質量部
基台を示し、運動センサ共通基板９から上に少し突出し
て形成されている。矩形波状に延伸構成されている質量
部支持体２１は運動センサ共通基板９に接触することな
く少し浮上した状態において基台結合部２１３および２
１４を介してこれら質量部基台に取り付けられている。
質量部支持体２１は、更に、その中間部において質量部
結合部２１５を介して質量部１に結合している。結局、
質量部１は質量部結合部２１５、質量部支持体２１、基
台結合部２１３および基台結合部２１４を介して、質量
部基台２１１および質量部基台２１２により運動センサ
共通基板９から浮上した状態に保持されていることにな
る。質量部支持体２２ないし質量部支持体２４も同様に
質量部１の保持に参画している。
【００２０】（加速度センサの動作）ここで、加速度セ
ンサの動作について説明する。ｘの正方向に加速度が印
加されたものとすると、質量部１には運動センサ共通基
板９を基準として左向きの慣性力が加えられる。質量部
１に左向きの慣性力が加えられると、矩形波状の質量部
支持体２１ないし質量部支持体２４が変形し、質量部１
は左向きに変位するに到る。質量部１が左向きに変位す
ることにより、ｘ方向加速度検出部３１およびｘ方向加
速度検出部３３において、可動櫛波電極３４２は左向き
に変位することにより可動櫛波電極３４２と固定櫛波電
極３４５より成る可変静電容量は増加或いは減少する。
このｘ方向加速度検出部双方の可変静電容量の増加或い
は減少に基づいてｘの正方向に加速度が印加されたもの
と認識することができる。
【００２１】ｘの負方向に加速度が印加されたものとす
ると、質量部１には運動センサ共通基板９を基準として
右向きの慣性力が加えられる。質量部１に右向きの慣性
力が加えられると、矩形波状の質量部支持体２１ないし
質量部支持体２４が変形し、質量部１は右向きに変位す
るに到る。質量部１が右向きに変位することにより、ｘ
方向加速度検出部３１およびｘ方向加速度検出部３３に
おいて、可動櫛波電極３４２は右向きに変位することに
より可動櫛波電極３４２と固定櫛波電極３４５より成る
可変静電容量は増加或いは減少する。このｘ方向加速度
検出部双方の可変静電容量の増加或いは減少に基づいて
ｘの負方向に加速度が印加されたものと認識することが
できる。
【００２２】ｙ正方向に加速度が印加された場合におい
ても、同様に、ｙ方向加速度検出部３２およびｙ方向加
速度検出部３４の双方における可変静電容量の増加或い
は減少を検出することにより、ｙ方向に印加された加速
度を認識することができる。ｚ方向に加速度が印加され
た場合について説明するに、可動櫛波電極３４２を固定
櫛波電極３４５に対してｚ正方向に変位して対向設定す
ると、可動櫛波電極３４２が加速度によりｚ正方向に変
位すると両電極間の静電容量は減少する一方ｚ負方向に
変位すると両電極間の静電容量は増加する。可動櫛波電
極３４２を固定櫛波電極３４５に対してｚ負方向に変位
して対向設定すると、可動櫛波電極３４２が加速度によ
りｚ負方向に変位すると両電極間の静電容量は減少する
一方、ｚ負方向に変位すると両電極間の静電容量は増加
する。これにより、加速度の検出測定をすることができ
る。
【００２３】（角速度センサの構成）図３を参照して角
速度センサについて説明する。４は十字状可動片を示
す。十字状可動片４には十字状溝４０が十字状可動片４
を上下方向に貫通して形成されている。４２は可動片固
定部であり、運動センサ共通基板９から上に少し突出し
て一体的に形成されている。十字状の可動片支持体４１
は可動片固定部４２から十字状に一体的に延伸形成され
ており、十字状可動片４先端部の十字状溝４０側と可動
片固定部４２との間を運動センサ共通基板９から浮上し
た状態において連結している。即ち、可動片固定部４２
は、十字状の可動片支持体４１を中心として、十字状可
動片４を中立状態に保持している。
【００２４】４３は可動側駆動電極であり、十字状可動
片４の側面から運動センサ共通基板９から浮上した状態
において一体的に円弧状に延伸形成されている。４４は
固定側駆動電極であり、固定側駆動電極端子４５の側面
から運動センサ共通基板９から浮上した状態において一
体的に円弧状に延伸形成されている。可動側駆動電極４
３と固定側駆動電極４４とは、図示される通り、交互に
インターリーブして対向配列され、両電極により結局可
変静電容量を構成している。
【００２５】十字状可動片４の先端部の上側にはモニタ
電極５が形成されると共に、その下側には検出電極６が
形成されている。ここで、モニタ電極５は運動センサ静
止状態において十字状可動片４の先端部との間に間隔を
有して設定される。モニタ電極端子５１は絶縁膜７を介
して運動センサ共通基板９に接続している。検出電極端
子６１は運動センサ共通基板９に直接形成されている。
【００２６】ここで、角速度センサの動作について説明
する。固定側駆動電極端子４５と基準電位点を構成する
例えば可動片固定部４２との間に交流駆動電圧を印加す
る。なお、この交流駆動電圧の印加の仕方については、
説明を簡略化する見地から固定側駆動電極端子４５の何
れか１個と可動片固定部４２との間に交流駆動電圧を印
加した場合を例として説明する。
【００２７】（角速度センサの動作）固定側駆動電極端
子４５と可動片固定部４２との間に交流駆動電圧を印加
すると、可動側駆動電極４３と固定側駆動電極４４との
間に交流駆動電圧が印加されることにより、両電極間に
吸引力および反発力が周期的に交互に作用する。その結
果、十字状可動片４の相隣接する２片は可動片固定部４
２を中心として周期的に交互に接近および離反する振動
をするに到る。交流駆動電圧の周波数を調整してこの振
動を共振状態にすることができる。即ち、ｘ方向に延伸
する十字状可動片４の片およびｙ方向に延伸する十字状
可動片４の片の何れも可動片固定部４２を中心として水
平方向に屈曲振動をするに到る。
【００２８】以上の通りに十字状可動片４の片が可動片
固定部４２を中心として水平方向に屈曲振動している状
態において、ｘ軸方向に時計方向の角速度が入力された
ものとすると、ｘ方向に延伸する十字状可動片４の片に
コリオリ力が発生して作用する結果、その左側のモニタ
電極５および左側の検出電極６の先端部は上向きに変位
する一方、右側モニタ電極５および右側検出電極６側の
先端部は下向きに変位する。左側の先端部が上向きに変
位すると、左側モニタ電極５と左側検出電極６により形
成されていた静電容量は、左側検出電極６とほぼ同電位
にある十字状可動片４の先端部が左側モニタ電極５に接
近することにより増大する。これに対して、右側モニタ
電極５および右側検出電極６により形成されていた静電
容量は、右側検出電極６とほぼ同電位にある十字状可動
片４の先端部が右側モニタ電極５に接近することにより
減少する。左側モニタ電極５と左側検出電極６により形
成されていた静電容量が増大する一方、右側モニタ電極
５および右側検出電極６により形成されていた静電容量
が減少することを検出し、これによりｘ軸方向に時計方
向の角速度が入力されたものと認識することができる。
【００２９】ｘ軸方向に反時計方向の角速度が入力され
たものとすると、逆に左側モニタ電極５および左側検出
電極６側の先端部は下向きに変位する一方、右側モニタ
電極５および右側検出電極６側の先端部は上向きに変位
する。左側モニタ電極５と左側検出電極６により形成さ
れていた静電容量が減少する一方、右側モニタ電極５お
よび右側検出電極６により形成されていた静電容量が増
大することを検出し、これによりｘ軸方向に反時計方向
の角速度が入力されたものと認識することができる。
【００３０】ｙ軸方向に時計方向の角速度が入力された
ものとすると、ｙ方向に延伸する十字状可動片４の片に
コリオリ力が発生して作用する結果、その下側モニタ電
極５および下側検出電極６側の先端部は上向きに変位す
る一方、上側モニタ電極５および上側検出電極６側の先
端部は下向きに変位する。この場合、下側モニタ電極５
と下側検出電極６により形成されていた静電容量が増大
する一方、上側モニタ電極５および上側検出電極６によ
り形成されていた静電容量が減少することを検出し、こ
れによりｙ軸方向に時計方向の角速度が入力されたもの
と認識することができる。
【００３１】ｙ軸方向に反時計方向の角速度が入力され
たものとすると、逆に下側モニタ電極５および下側検出
電極６側の先端部は下向きに変位する一方、上側モニタ
電極５および上側検出電極６側の先端部は上向きに変位
する。下側モニタ電極５と下側検出電極６により形成さ
れていた静電容量が減少する一方、上側モニタ電極５お
よび上側検出電極６により形成されていた静電容量が増
大することを検出し、これによりｙ軸方向に反時計方向
の角速度が入力されたものと認識することができる。
【００３２】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明は、半導
体基板に加速度センサの質量部が角速度センサを囲む四
辺形枠形に角速度センサおよび加速度センサを形成する
ことにより、加速度検出部においてその質量部を大きく
とることができるに到り、それだけ加速度の検出精度を
向上することができる。
【００３３】そして、四辺形枠形の質量部を矩形波状に
延伸構成される質量部支持体により運動センサ共通基板
から浮上した状態に保持し、この質量部支持体を運動セ
ンサ共通基板から上に少し突出して形成される質量部基
台に支持し、この質量部支持体を質量部の四辺形枠形の
各辺に対して結合することにより、質量部は適正に支持
されると共に、印加される加速度に即応するに到る。
【００３４】また、一方の櫛波電極の各１枚とその両面
に隣接する他方の櫛波電極との間の間隔を相違せしめる
と共に、一方の櫛波電極を他方の櫛波電極に対してｚ方
向に変位して対向設定することにより、３軸方向の加速
度センサを容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を上から視たところを示す図。
【図２】図１における一部を拡大して示した斜視図。
【図３】図１における角速度センサの斜視図。
【図４】従来例を説明する図。
【図５】検出回路を説明する図。
【図６】図４の一部を説明する図。
【符号の説明】
１ 質量部 ２１ないし２４ 質量部支持体 ２１１、２１２ 質量部基台 ２１３、２１４ 基台結合部 ２１５ 質量部結合部 ２５ 接地電極 ３１、３３ ｘ方向加速度検出部 ３２、３４ ｙ方向加速度検出部 ３４１ 加速度検出部四角孔 ３４２ 可動櫛波電極 ３４３ 加速度検出部基台 ３４４ 支持極 ３４５ 固定櫛波電極 ４ 十字状可動片 ４０ 十字状溝 ４１ 可動片支持体 ４２ 可動片固定部 ４３ 可動側駆動電極 ４４ 固定側駆動電極 ４５ 固定側駆動電極端子 ５ モニタ電極 ５１ モニタ電極端子 ６ 検出電極 ６１ 検出電極端子 ７ 絶縁膜 ９ 運動センサ共通基板 ａｃ 加速度センサ ｊｙ 角速度センサ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板に形成された角速度センサお
    よび加速度センサより成る運動センサにおいて、 加速度センサを構成する質量部は角速度センサを囲んで
    形成される四辺形枠形のものであることを特徴とする運
    動センサ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載される運動センサにおい
    て、 四辺形枠形の質量部は矩形波状に延伸構成される質量部
    支持体により運動センサ共通基板から浮上した状態に保
    持されるものであることを特徴とする運動センサ。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載される運動センサにおい
    て、 質量部支持体は運動センサ共通基板から上に少し突出し
    て形成される質量部基台に支持されるものであることを
    特徴とする運動センサ。
  4. 【請求項４】 請求項２および請求項３の内の何れかに
    記載される運動センサにおいて、 質量部支持体は質量部の四辺形枠形の各辺に対して結合
    することを特徴とする運動センサ。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４の内の何れかに
    記載される運動センサにおいて、 加速度検出部を質量部の四辺形枠に穿設した開孔に形成
    したことを特徴とする運動センサ。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載される運動センサにおい
    て、 加速度検出部は可変静電容量型加速度検出部であること
    を特徴とする運動センサ。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載される運動センサにおい
    て、 加速度検出部の静電容量を形成する電極面はｚ方向に平
    行に設定されるものであることを特徴とする運動セン
    サ。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載される運動センサにおい
    て、 静電容量を形成する電極は質量部から延伸形成される複
    数枚の可動櫛波電極と運動センサ共通基板から突出形成
    される加速度検出部基台から延伸形成される複数枚の可
    動櫛波電極より成ることを特徴とする運動センサ。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載される運動センサにおい
    て、 電極面をｘ方向およびｚ方向に平行に設定される加速度
    検出部と電極面をｙ方向およびｚ方向に平行に設定され
    る加速度検出部とを有することを特徴とする運動セン
    サ。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載される運動センサにお
    いて、 電極面をｘ方向およびｚ方向に平行に設定される加速度
    検出部を一対と、電極面をｙ方向およびｚ方向に平行に
    設定される加速度検出部を一対具備することを特徴とす
    る運動センサ。
  11. 【請求項１１】 請求項８ないし請求項１０の内の何れ
    かに記載される運動センサにおいて、 一方の櫛波電極の各１枚とその両面に隣接する他方の櫛
    波電極との間の間隔を相違せしめると共に、一方の櫛波
    電極を他方の櫛波電極に対してｚ方向に変位して対向設
    定したことを特徴とする運動センサ。
  12. 【請求項１２】 請求項１ないし請求項１１の内の何れ
    かに記載される運動センサにおいて、 角速度センサは可変静電容量型角速度センサであること
    を特徴とする運動センサ。
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