振動型圧電加速度センサ
【課題】静および動の加速度検知をノイズ等の耐環境変化の影響を受けずに安定した検出ができ、センサ自身が正常に動作しているかどうかを、擬似的な加速度を与え、その擬似的な加速度に対応した出力がセンサとして検知できるかどうかを判定する自己診断機能を備えた振動型圧電加速度センサを提供することを目的とする。
【解決手段】フレーム３１と、このフレーム３１の内部に設けた少なくとも１つの振動板２３ａと、この振動板２３ａを保持する支持体３３と、この支持体３３を直線方向を往復運動するように保持する保持部３２と、前記振動板２３ａ上に形成する下部電極２４と、この下部電極２４上に形成する圧電薄膜２５と、この圧電薄膜２５上に形成する上部電極２６とからなり、前記直線方向に運動する保持部３２を介して支持体３３に伝搬して前記振動板２３ａが伸縮し、この振動板２３ａの固有振動数を変化させることにより加速度を検出する構成とした。
【解決手段】フレーム３１と、このフレーム３１の内部に設けた少なくとも１つの振動板２３ａと、この振動板２３ａを保持する支持体３３と、この支持体３３を直線方向を往復運動するように保持する保持部３２と、前記振動板２３ａ上に形成する下部電極２４と、この下部電極２４上に形成する圧電薄膜２５と、この圧電薄膜２５上に形成する上部電極２６とからなり、前記直線方向に運動する保持部３２を介して支持体３３に伝搬して前記振動板２３ａが伸縮し、この振動板２３ａの固有振動数を変化させることにより加速度を検出する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加速度、車両等の移動体の姿勢制御および制御システム等に用いられる振動型圧電加速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の加速度センサとしては、図９に示すものがある。
【０００３】
図９は従来の加速度センサの構成を示す断面図である。図９に示すようにダイヤフラム２が形成されたチップ１の表面のダイヤフラム２の部分に複数個の感歪抵抗３が設けられ、チップ１の表面の他の部分に加速度演算用の半導体集積回路（図示せず）と、この半導体集積回路の特性調整用の薄膜抵抗４とが設けられ、感歪抵抗３の上を除き少なくとも薄膜抵抗４の上を含む部分に保護膜５が形成されている。そして加速度が加わると、ガラス製の重り６に応力が作用して、この応力による感歪抵抗３の変化による加速度が検出される。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００５】
また、従来の他の加速度センサとしては、図１０に示すものがある。
【０００６】
図１０は従来の他の加速度センサの構成を示すブロック図である。図１０に示すように加速度に対応した信号を出力する圧電体素子１１と、出力された信号のインピーダンス変換手段１２と、不要な信号を除去するフィルタ手段１３と、必要な信号を増幅する増幅手段１４とを備えると共に、外部から入力されるタイミング信号の周期に同期した交流信号を出力する交流信号出力手段１６を具備しており、この交流信号出力手段１６と圧電体素子１１との間には、コンデンサ１７が直列接続状態で介在されている。そしてこの加速度センサから出力された電圧信号は、マイクロコンピュータからなる測定・演算手段１８及び制御手段１５に取り込まれるようになっている。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献２が知られている。
【特許文献１】特開平５−２８８７７１号公報
【特許文献２】特開平５−８００７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記従来の図９の構成では、半導体抵抗歪式は数％の抵抗値の変化しか得られず抵抗値変動も大きいため信号処理回路の温度変化の影響を受けて、正確な加速度検知ができなかった。
【０００９】
また、静的な重力加速度等の成分検出は検出構造から困難と思われる。即ち圧電体素子を用いて変位速度を検出する構成であり、静的な重力等の加速度は検出することができない構成となっている。
【００１０】
また高い信頼性能力が要求される車両等の移動体の姿勢制御および制御システムに用いられるセンサには、センサ自身が正常に動作しているかどうかを、擬似的な加速度を与え、その擬似的な加速度に対応した出力がセンサとして検知できるかどうかを判定する自己診断機能が必要不可欠となってきている。
【００１１】
本発明は静および動の加速度検知をノイズ等の耐環境変化を受けずに安定した検出ができ、厳しい温度変化の環境下においても安全に走行制御することができ、自己診断機能を備えた振動型圧電加速度センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、振動型圧電加速度センサ素子をフレームと、このフレームの内部に少なくとも１つの振動板と、この振動板を保持する支持体と、この支持体を直線方向を往復運動するように保持する保持部と、前記振動板上に形成する下部電極と、この下部電極上に形成する圧電薄膜と、この圧電薄膜上に形成する上部電極とからなり、前記直線方向に運動する保持部を介して支持体に伝搬して前記振動板が伸縮し、この振動板の固有振動数を変化させることにより加速度を検出する構成としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の加速度センサは、加速度により高い共振周波数の変化率を得ることができるため、温度変化の影響を受けず加速度を高精度で検出することができ、センサ素子自身の故障の有無を常に判定できるため、高い信頼性を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００１５】
図１（ａ）は本発明の実施の形態における加速度センサ素子の構成を示す上面図、図１（ｂ）は本発明の実施の形態における加速度センサの断面図である。
【００１６】
図１（ａ）に示すようにフレーム３１の内部に固有振動周波数を有する振動板２３ａを設け、この振動板２３ａの固有振動周波数を変化させる支持体３３と、この支持体３３を梁状の交互に反対方向に折れ曲がったバネ構造で保持する保持部３２を設けている。この構成により加速度により高応答かつ高感度で振動板２３ａが伸縮するため、温度変化の影響を受けず加速度を高応答かつ高精度で検出することができる。
【００１７】
梁状の振動板２３ａは２つの基部３４を有し、一方の基部３４がフレーム３１、もう一方の基部３４が支持体３３に支持される構造となっている。そして支持体３３は両端を梁状で構成されるバネ動作をする保持部３２を介してフレーム３４に支持され、直線上を往復運動する構成となっている。ここではフレーム３１の内部に構成する１つの振動板２３ａを用いて説明しているが、この振動板２３ａは２つでも良い。また支持体３３に重りを付加して感度（変換効率）を高めることができる。
【００１８】
また、アーム２３ｂは振動板２３ａの共振先鋭度を大きくするために設けてある。このアーム２３ｂにより共振先鋭度が少なくとも２〜３倍程度増加し、この共振先鋭度の増加により検出精度を向上させることができる。また加速度により高い共振周波数の変化率を得ることができるため、温度変化の影響を受けず加速度を高精度で検出することができる。
【００１９】
なお、図１（ａ）には図１（ｂ）の上蓋部５１および対向電極５２は図示していない。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように本発明の加速度センサは、基材となるＳｉ層２３、そしてこのＳｉ層２３の上に形成された下部電極２４、この下部電極２４の上に形成された圧電薄膜２５、この圧電薄膜２５の上に形成された上部電極２６から構成され、さらに上部電極２６の上には上蓋部５１、この上蓋部５１の表面でかつ振動型圧電加速度センサ素子３５の上面には対向電極５２が構成されている。
【００２１】
なお上蓋部５１は、所望の加速度により支持体３３が変位した場合、その変位を妨げないように一定のギャップを設けて構成されている。
【００２２】
ここでこの対向電極５２と上部電極２６の間に直流電圧を印加することにより、両者の電極間には静電引力が発生し、振動型圧電加速度センサ素子３５はこの静電引力により対向電極５２側に引き寄せられ、基部３４を起点に伸縮するため振動型圧電加速度センサ素子３５の固有振動数が変化し、あたかも支持体３３が加速度を受けたものと同じ伸縮を擬似的に必要な時点で作成することが可能であり、これを検出回路で検知することにより、自己診断機能を有した振動型圧電加速度センサを実現することができる。
【００２３】
図２（ａ）は本発明の他の実施の形態における加速度センサ素子の構成を示す上面図、図２（ｂ）は本発明の実施の形態における加速度センサの断面図である。
【００２４】
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、支持体３３上に第一の対向電極５３、また上蓋部５１の表面でかつ第一の対向電極５３の上面には第二の対向電極５４が構成されている。
【００２５】
この構成によれば、第一の対向電極５３と第二の対向電極５４の間に直流電圧を印加することにより、両者の電極間には静電引力が発生し、支持体３３はこの静電引力により対向電極５２側に引き寄せられ、支持体３３が変位する。
【００２６】
支持体３３が変位すると、基部３４を起点に振動型圧電加速度センサ素子が伸縮するため、この振動型圧電加速度センサ素子３５の固有振動数が変化し、あたかも支持体３３が加速度を受けたものと同じ伸縮を擬似的に必要な時点で作成することが可能であり、これを検出回路で検知することにより、自己診断機能を有した振動型圧電加速度センサを実現することができる。ここで、支持体３３に第一の対向電極５３を形成しているため、対向電極の面積を大きく形成することが可能であり、これにより少ない直流電圧でより多くの静電引力を発生することができる。
【００２７】
また本発明の実施の形態には、第一の対向電極５３および第二の対向電極５４を一対のみ記載したが、支持体３３上に何対もの対向電極を形成しても良い。
【００２８】
図３（ａ）は本発明のさらに他の実施の形態における加速度センサ素子の構成を示す上面図、図３（ｂ）は本発明の実施の形態における加速度センサの断面図である。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、保持部３２の側面から上面にかけて第一の側面対向電極５５と第二の側面対向電極５６が形成されている。
【００３０】
この構成によると、第一の側面対向電極５５と第二の側面対向電極５６の間に直流電圧を印加することにより、両者の電極間には静電引力が発生し、保持部３２はこの静電引力により互いに引き寄せられ、最も効率よく支持体３３を変位させることが可能である。
【００３１】
支持体３３が変位すると、基部３４を起点に振動型圧電加速度センサ素子が伸縮するため、この振動型圧電加速度センサ素子３５の固有振動数が変化し、あたかも支持体３３が加速度を受けたものと同じ伸縮を擬似的に必要な時点で作成することが可能であり、これを検出回路で検知することにより、自己診断機能を有した振動型圧電加速度センサを実現することができる。
【００３２】
図４（ａ）は本発明の他の実施の形態における加速度センサ素子の構成を示す上面図、図４（ｂ）は本発明の実施の形態における加速度センサの断面図である。
【００３３】
図４（ｂ）に示すように、本発明の加速度センサは、基材となるＳｉ層２３の下に下蓋部５７が形成されている。さらに、支持体３３の下には第一の対向電極５３が形成され、この第一の対向電極５３に対向し、かつ下蓋部５７の表面上に第二の対向電極５４が構成されている。なお下蓋部５７は、所望の加速度により支持体３３が変位した場合、その変位を妨げないように一定のギャップを設けて形成されている。この構成によれば、第一の対向電極５３と第二の対向電極５４の間に直流電圧を印加することにより、両者の電極間には静電引力が発生し、支持体３３はこの静電引力により第二の対向電極５４側に引き寄せられ、支持体３３が変位する。
【００３４】
支持体３３が変位すると、基部３４を起点に振動型圧電加速度センサ素子が伸縮するため、この振動型圧電加速度センサ素子３５の固有振動数が変化し、あたかも支持体３３が加速度を受けたものと同じ伸縮を擬似的に必要な時点で作成することが可能であり、これを検出回路で検知することにより、自己診断機能を有した振動型圧電加速度センサを実現することができる。ここで、下蓋部５７が形成されていることにより、容易に振動型圧電加速度センサをパッケージ化することが可能である。
【００３５】
また本発明の実施の形態には、第一の対向電極５３および第二の対向電極５４を一対のみ記載したが、支持体３３上に何対もの対向電極を形成しても良い。
【００３６】
なお、振動板２３ａは図５に示すようにさらに詳細にはＳｉＯ2層２２の上に形成するＳｉ層２３、そしてこのＳｉ層２３の上に形成する下部電極２４、この下部電極２４の上に形成する圧電薄膜２５、この圧電薄膜２５の上に形成する上部電極２６としての駆動電極２６ｂと検出電極２６ａから構成される。そして上部電極２６としての駆動電極２６ｂおよび検出電極２６ａは振動板２３ａを構成する梁状の中央部に沿ってフレーム３１まで形成されている。この構成から保持部３２の中央部は最も振動が小さい部分であり、変位による起電力が発生せず振動板２３ａの共振周波数への変調信号が重畳されにくいため、振動板２３ａのみの共振周波数の信号を検出することができる。
【００３７】
さらに、この駆動電極２６ｂおよび検出電極２６ａはフレーム３１まで伸びた所定部分に取り出し電極（図示せず）を設け制御回路（図示せず）に取り出される構成となっている。つまり、振動しないフレーム３１に取り出し電極を設けることにより、振動板２３ａの振動に影響を与えることがないため、温度変化の影響を受けず加速度を高精度で検出することができる。
【００３８】
さらに、駆動電極２６ｂおよび検出電極２６ａは梁状の振動板２３ａと直交し二等分する中心軸に対称になるように形成されていることから、振動板２３ａの駆動及び振動板２３ａからの検出を振動板２３ａの有効面積を等分することにより検出感度を最大にすることができる。
【００３９】
次に、本発明の振動型圧電加速度センサ素子の動作について説明する。図６は本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサの構成を示す模式図である。
【００４０】
図６に示すように３５は本発明の振動型圧電加速度センサ素子、３６ａは検出信号ライン、３６ｂは駆動信号ライン、５２は自己診断を行うために静電引力を発生させるための対向電極、３８は微弱な信号の増幅および振動型圧電加速度センサ素子３５の振動板を駆動する増幅回路、３９は入力信号の周波数を電圧に変化させるＦ／Ｖ変換器、４０は増幅回路３８の出力信号の電圧レベルを制御するＡＧＣ回路である。
【００４１】
振動型圧電加速度センサ素子３５のフレーム３１を保持して取り付ける。そして振動型圧電加速度センサ４１に電源が入力されると、何らかのノイズ等の信号が増幅回路３８に入力され増幅される。そしてこの増幅された信号は駆動信号ライン３６ｂを通して振動型圧電加速度センサ素子３５の駆動電極２６ｂに入力され振動板２３ａを振動させる。その結果振動板２３ａを形成する圧電薄膜２５から検出電極２６ａに電荷が励起され、検出電極２６ａから検出信号ライン３６ａを通して増幅回路３８に入力される。そしてこの閉ループの動作を繰り返し、固有振動の共振周波数で安定した定常状態となる。その結果この固有振動の共振周波数信号がＦ／Ｖ変換器３９に入力され所定の電圧に変換される。ここでＡＧＣ回路４０は増幅器３８から出力される電圧レベルが大きくなり、信号に歪が生じる場合にＡＧＣ回路４０が動作して誤差なく正確なＦ／Ｖ変換が行えるように制御する。
【００４２】
ここで、外部より加速度が加わると、フレーム３１から保持部３２を介して保持される支持体３３が直線上を往復運動する慣性力が加わり、この往復運動により定常状態で振動する振動板２３ａが伸縮し、この振動板２３ａの固有振動の共振周波数が変化することとなり、この固有振動の共振周波数の変化が加速度に対応し検出されることになる。この構成により加速度により高い共振周波数の変化率を得ることができるため、温度変化の影響を受けず加速度を高精度で検出することができる。また対向電極５２に直流電圧を印加し、静電引力により支持体３３または振動板２３ａを変位させ、擬似的な加速度を与えて固有振動の共振周波数を変化させ、その出力値をＦ／Ｖ変換器３９から出力させた値でセンサとして正常に動作しているかどうかの判定を行うことができる。
【００４３】
以下、製造方法について説明する。
【００４４】
図７（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサ素子の製造方法を示す断面図である。
【００４５】
図７（ａ）に示すようにＳｉからなる基板２１の上にエッチングをストップさせるためのＳｉＯ2層２２からなるエッチングストッパーを形成し、このエッチングストッパーの上にＳｉ層２３を形成する。ここで、基板２１の厚みを２０μｍ、エッチングストッパー（２２）の厚みを２μｍ、Ｓｉ層２３の厚みを３００μｍとした。
【００４６】
そして、図７（ｂ）に示すようにＳｉ層２３の上に高周波スパッタリングを用いてＴｉを厚み５０Å形成し、さらに白金を厚み２０００Å形成して下部電極２４を形成する。そしてこの白金の上にチタン酸鉛・ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電薄膜２５を厚み２５μｍ形成し、さらに所定パターンになるようにメタルマスクを用いてこの圧電薄膜２５の上に蒸着によりＴｉ層を厚み１００Å形成し、同様にこのＴｉ層の上に蒸着により金を厚み３０００Å形成し、所定のパターンの上部電極２６を形成する。このチタン酸鉛・ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）により加速度により高い共振周波数の変化率を得ることができるため、温度変化の影響を受けず加速度を高精度で検出することができる。そして図７（ｃ）に示すようにエッチング用のマスクとして金の上にレジスト２７を形成し、エッチングにより側溝２８を形成する。
【００４７】
ここで、振動板以外に支持体、保持部をＳｉとすることにより加えた加速度の変化によって振動板に生じる応力に対応する共振周波数の変化の安定性が向上できる。
【００４８】
次に、図７（ｄ）に示すように基板２１の裏面に所定パターンのレジスト２７を形成し、基板２１の裏面をエッチングすることによりホール２９を形成する。そして図７（ｅ）に示すようにレジスト２７の面から再びエッチングして側孔３０を形成する。さらに裏面のレジスト２７を除去し、図７（ｆ）に示すように振動板を薄くかつ梁状に形成する。
【００４９】
また必要に応じて、ＳｉＯ2層２２はエッチングを行うことにより除去しても良い。
【００５０】
また上蓋部５１および下蓋部５７は、陽極接合や直接接合および接着剤を用いて振動型圧電加速度センサに取り付ければよく、必要に応じて接合および接着が容易になるように、フレーム３１の接合部分にあたる圧電薄膜２５や下部電極２４をエッチングにより、除去しても良い。
【００５１】
次に、本発明の振動型圧電加速度センサを用いた応用例について説明する。
【００５２】
図８は本発明の振動型圧電加速度センサを用いたブレーキ制御システムを示す模式図である。
【００５３】
図８に示すように４２は車体、４３ａは前輪、４３ｂは後輪、４４はブレーキ装置、４５はハンドル、４６はブレーキ制御回路、４７は進行方向である。
【００５４】
車体４２の制御は本発明の振動型圧電加速度センサ４１で加速度を検知し、加速度の出力信号をブレーキ制御回路４６で信号処理し、この信号をブレーキ装置４４に伝送して誘導し、車体４２の前輪４３ａ、後輪４３ｂがブレーキによりロックしないように制御し、安全な運転制御を可能としている。例えば進行方向４７のようにハンドル４５を左に切った場合、車体４２が左に方向転換し回転する進行方向のタイヤの外周側と内周側のブレーキの効き具合を変えることでタイヤのスリップ事故を未然に防ぐことができるものであり、安全制御を可能とする。
【００５５】
次に、本振動型圧電加速度センサ４１は車体４２に対して、振動型圧電加速度センサ４１が受ける加速度は設置位置によって若干異なる。そのため、振動型圧電加速度センサ４１の配置は平均的な加速度の検知を行うという観点から車体４２の中央に設けるのが望ましい。従って実施の形態では振動型圧電加速度センサ４１を車の中央に搭載している。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の振動型圧電加速度センサ素子および振動型圧電加速度センサは、安全ブレーキシステムその他、地球上における重力を静止の加速度検知として利用することができると共に静止の加速度検知は傾斜角として検知するセンサとして用いることができ、傾斜角検知は高度を含めた３次元立体型ナビゲーション装置を実用化させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサの構成を示す上面図および（ａ）のｂ−ｂ線断面図
【図２】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサの構成を示す上面図および（ａ）のｂ−ｂ線断面図同振動板の構成を示した斜視図
【図３】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサ素子の構成を示す上面図および（ａ）のｂ−ｂ線断面図
【図４】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサ素子の構成を示す上面図および（ａ）のｂ−ｂ線断面図
【図５】本発明の実施の形態における振動板の構成を示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサ素子の構成を示す模式図
【図７】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサの製造方法を示す断面図
【図８】本発明の振動型圧電加速度センサを用いたブレーキ制御システムを示す模式図
【図９】従来の加速度センサの構成を示す断面図
【図１０】従来の他の加速度センサの構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００５８】
２１ 基板
２２ ＳｉＯ2層
２３ Ｓｉ層
２３ａ 振動板
２３ｂ アーム
２４ 下部電極
２５ 圧電薄膜
２６ 上部電極
２６ａ 検出電極
２６ｂ 駆動電極
２７ レジスト
２８ 側溝
２９ ホール
３０ 側孔
３１ フレーム
３２ 保持部
３３ 支持体
３４ 基部
３５ 振動型圧電加速度センサ素子
３６ａ 検出信号ライン
３６ｂ 駆動信号ライン
３８ 増幅回路
３９ Ｆ／Ｖ変換器
４０ ＡＧＣ回路
４１ 振動型圧電加速度センサ
４２ 車体
４３ａ 前輪
４３ｂ 後輪
４４ ブレーキ装置
４５ ハンドル
４６ ブレーキ制御回路
４７ 進行方向
５１ 上蓋部
５２ 対向電極
５３ 第一の対向電極
５４ 第二の対向電極
５５ 第一の側面対向電極
５６ 第二の側面対向電極
５７ 下蓋部
【技術分野】
【０００１】
本発明は加速度、車両等の移動体の姿勢制御および制御システム等に用いられる振動型圧電加速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の加速度センサとしては、図９に示すものがある。
【０００３】
図９は従来の加速度センサの構成を示す断面図である。図９に示すようにダイヤフラム２が形成されたチップ１の表面のダイヤフラム２の部分に複数個の感歪抵抗３が設けられ、チップ１の表面の他の部分に加速度演算用の半導体集積回路（図示せず）と、この半導体集積回路の特性調整用の薄膜抵抗４とが設けられ、感歪抵抗３の上を除き少なくとも薄膜抵抗４の上を含む部分に保護膜５が形成されている。そして加速度が加わると、ガラス製の重り６に応力が作用して、この応力による感歪抵抗３の変化による加速度が検出される。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００５】
また、従来の他の加速度センサとしては、図１０に示すものがある。
【０００６】
図１０は従来の他の加速度センサの構成を示すブロック図である。図１０に示すように加速度に対応した信号を出力する圧電体素子１１と、出力された信号のインピーダンス変換手段１２と、不要な信号を除去するフィルタ手段１３と、必要な信号を増幅する増幅手段１４とを備えると共に、外部から入力されるタイミング信号の周期に同期した交流信号を出力する交流信号出力手段１６を具備しており、この交流信号出力手段１６と圧電体素子１１との間には、コンデンサ１７が直列接続状態で介在されている。そしてこの加速度センサから出力された電圧信号は、マイクロコンピュータからなる測定・演算手段１８及び制御手段１５に取り込まれるようになっている。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献２が知られている。
【特許文献１】特開平５−２８８７７１号公報
【特許文献２】特開平５−８００７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記従来の図９の構成では、半導体抵抗歪式は数％の抵抗値の変化しか得られず抵抗値変動も大きいため信号処理回路の温度変化の影響を受けて、正確な加速度検知ができなかった。
【０００９】
また、静的な重力加速度等の成分検出は検出構造から困難と思われる。即ち圧電体素子を用いて変位速度を検出する構成であり、静的な重力等の加速度は検出することができない構成となっている。
【００１０】
また高い信頼性能力が要求される車両等の移動体の姿勢制御および制御システムに用いられるセンサには、センサ自身が正常に動作しているかどうかを、擬似的な加速度を与え、その擬似的な加速度に対応した出力がセンサとして検知できるかどうかを判定する自己診断機能が必要不可欠となってきている。
【００１１】
本発明は静および動の加速度検知をノイズ等の耐環境変化を受けずに安定した検出ができ、厳しい温度変化の環境下においても安全に走行制御することができ、自己診断機能を備えた振動型圧電加速度センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、振動型圧電加速度センサ素子をフレームと、このフレームの内部に少なくとも１つの振動板と、この振動板を保持する支持体と、この支持体を直線方向を往復運動するように保持する保持部と、前記振動板上に形成する下部電極と、この下部電極上に形成する圧電薄膜と、この圧電薄膜上に形成する上部電極とからなり、前記直線方向に運動する保持部を介して支持体に伝搬して前記振動板が伸縮し、この振動板の固有振動数を変化させることにより加速度を検出する構成としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の加速度センサは、加速度により高い共振周波数の変化率を得ることができるため、温度変化の影響を受けず加速度を高精度で検出することができ、センサ素子自身の故障の有無を常に判定できるため、高い信頼性を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００１５】
図１（ａ）は本発明の実施の形態における加速度センサ素子の構成を示す上面図、図１（ｂ）は本発明の実施の形態における加速度センサの断面図である。
【００１６】
図１（ａ）に示すようにフレーム３１の内部に固有振動周波数を有する振動板２３ａを設け、この振動板２３ａの固有振動周波数を変化させる支持体３３と、この支持体３３を梁状の交互に反対方向に折れ曲がったバネ構造で保持する保持部３２を設けている。この構成により加速度により高応答かつ高感度で振動板２３ａが伸縮するため、温度変化の影響を受けず加速度を高応答かつ高精度で検出することができる。
【００１７】
梁状の振動板２３ａは２つの基部３４を有し、一方の基部３４がフレーム３１、もう一方の基部３４が支持体３３に支持される構造となっている。そして支持体３３は両端を梁状で構成されるバネ動作をする保持部３２を介してフレーム３４に支持され、直線上を往復運動する構成となっている。ここではフレーム３１の内部に構成する１つの振動板２３ａを用いて説明しているが、この振動板２３ａは２つでも良い。また支持体３３に重りを付加して感度（変換効率）を高めることができる。
【００１８】
また、アーム２３ｂは振動板２３ａの共振先鋭度を大きくするために設けてある。このアーム２３ｂにより共振先鋭度が少なくとも２〜３倍程度増加し、この共振先鋭度の増加により検出精度を向上させることができる。また加速度により高い共振周波数の変化率を得ることができるため、温度変化の影響を受けず加速度を高精度で検出することができる。
【００１９】
なお、図１（ａ）には図１（ｂ）の上蓋部５１および対向電極５２は図示していない。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように本発明の加速度センサは、基材となるＳｉ層２３、そしてこのＳｉ層２３の上に形成された下部電極２４、この下部電極２４の上に形成された圧電薄膜２５、この圧電薄膜２５の上に形成された上部電極２６から構成され、さらに上部電極２６の上には上蓋部５１、この上蓋部５１の表面でかつ振動型圧電加速度センサ素子３５の上面には対向電極５２が構成されている。
【００２１】
なお上蓋部５１は、所望の加速度により支持体３３が変位した場合、その変位を妨げないように一定のギャップを設けて構成されている。
【００２２】
ここでこの対向電極５２と上部電極２６の間に直流電圧を印加することにより、両者の電極間には静電引力が発生し、振動型圧電加速度センサ素子３５はこの静電引力により対向電極５２側に引き寄せられ、基部３４を起点に伸縮するため振動型圧電加速度センサ素子３５の固有振動数が変化し、あたかも支持体３３が加速度を受けたものと同じ伸縮を擬似的に必要な時点で作成することが可能であり、これを検出回路で検知することにより、自己診断機能を有した振動型圧電加速度センサを実現することができる。
【００２３】
図２（ａ）は本発明の他の実施の形態における加速度センサ素子の構成を示す上面図、図２（ｂ）は本発明の実施の形態における加速度センサの断面図である。
【００２４】
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、支持体３３上に第一の対向電極５３、また上蓋部５１の表面でかつ第一の対向電極５３の上面には第二の対向電極５４が構成されている。
【００２５】
この構成によれば、第一の対向電極５３と第二の対向電極５４の間に直流電圧を印加することにより、両者の電極間には静電引力が発生し、支持体３３はこの静電引力により対向電極５２側に引き寄せられ、支持体３３が変位する。
【００２６】
支持体３３が変位すると、基部３４を起点に振動型圧電加速度センサ素子が伸縮するため、この振動型圧電加速度センサ素子３５の固有振動数が変化し、あたかも支持体３３が加速度を受けたものと同じ伸縮を擬似的に必要な時点で作成することが可能であり、これを検出回路で検知することにより、自己診断機能を有した振動型圧電加速度センサを実現することができる。ここで、支持体３３に第一の対向電極５３を形成しているため、対向電極の面積を大きく形成することが可能であり、これにより少ない直流電圧でより多くの静電引力を発生することができる。
【００２７】
また本発明の実施の形態には、第一の対向電極５３および第二の対向電極５４を一対のみ記載したが、支持体３３上に何対もの対向電極を形成しても良い。
【００２８】
図３（ａ）は本発明のさらに他の実施の形態における加速度センサ素子の構成を示す上面図、図３（ｂ）は本発明の実施の形態における加速度センサの断面図である。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、保持部３２の側面から上面にかけて第一の側面対向電極５５と第二の側面対向電極５６が形成されている。
【００３０】
この構成によると、第一の側面対向電極５５と第二の側面対向電極５６の間に直流電圧を印加することにより、両者の電極間には静電引力が発生し、保持部３２はこの静電引力により互いに引き寄せられ、最も効率よく支持体３３を変位させることが可能である。
【００３１】
支持体３３が変位すると、基部３４を起点に振動型圧電加速度センサ素子が伸縮するため、この振動型圧電加速度センサ素子３５の固有振動数が変化し、あたかも支持体３３が加速度を受けたものと同じ伸縮を擬似的に必要な時点で作成することが可能であり、これを検出回路で検知することにより、自己診断機能を有した振動型圧電加速度センサを実現することができる。
【００３２】
図４（ａ）は本発明の他の実施の形態における加速度センサ素子の構成を示す上面図、図４（ｂ）は本発明の実施の形態における加速度センサの断面図である。
【００３３】
図４（ｂ）に示すように、本発明の加速度センサは、基材となるＳｉ層２３の下に下蓋部５７が形成されている。さらに、支持体３３の下には第一の対向電極５３が形成され、この第一の対向電極５３に対向し、かつ下蓋部５７の表面上に第二の対向電極５４が構成されている。なお下蓋部５７は、所望の加速度により支持体３３が変位した場合、その変位を妨げないように一定のギャップを設けて形成されている。この構成によれば、第一の対向電極５３と第二の対向電極５４の間に直流電圧を印加することにより、両者の電極間には静電引力が発生し、支持体３３はこの静電引力により第二の対向電極５４側に引き寄せられ、支持体３３が変位する。
【００３４】
支持体３３が変位すると、基部３４を起点に振動型圧電加速度センサ素子が伸縮するため、この振動型圧電加速度センサ素子３５の固有振動数が変化し、あたかも支持体３３が加速度を受けたものと同じ伸縮を擬似的に必要な時点で作成することが可能であり、これを検出回路で検知することにより、自己診断機能を有した振動型圧電加速度センサを実現することができる。ここで、下蓋部５７が形成されていることにより、容易に振動型圧電加速度センサをパッケージ化することが可能である。
【００３５】
また本発明の実施の形態には、第一の対向電極５３および第二の対向電極５４を一対のみ記載したが、支持体３３上に何対もの対向電極を形成しても良い。
【００３６】
なお、振動板２３ａは図５に示すようにさらに詳細にはＳｉＯ2層２２の上に形成するＳｉ層２３、そしてこのＳｉ層２３の上に形成する下部電極２４、この下部電極２４の上に形成する圧電薄膜２５、この圧電薄膜２５の上に形成する上部電極２６としての駆動電極２６ｂと検出電極２６ａから構成される。そして上部電極２６としての駆動電極２６ｂおよび検出電極２６ａは振動板２３ａを構成する梁状の中央部に沿ってフレーム３１まで形成されている。この構成から保持部３２の中央部は最も振動が小さい部分であり、変位による起電力が発生せず振動板２３ａの共振周波数への変調信号が重畳されにくいため、振動板２３ａのみの共振周波数の信号を検出することができる。
【００３７】
さらに、この駆動電極２６ｂおよび検出電極２６ａはフレーム３１まで伸びた所定部分に取り出し電極（図示せず）を設け制御回路（図示せず）に取り出される構成となっている。つまり、振動しないフレーム３１に取り出し電極を設けることにより、振動板２３ａの振動に影響を与えることがないため、温度変化の影響を受けず加速度を高精度で検出することができる。
【００３８】
さらに、駆動電極２６ｂおよび検出電極２６ａは梁状の振動板２３ａと直交し二等分する中心軸に対称になるように形成されていることから、振動板２３ａの駆動及び振動板２３ａからの検出を振動板２３ａの有効面積を等分することにより検出感度を最大にすることができる。
【００３９】
次に、本発明の振動型圧電加速度センサ素子の動作について説明する。図６は本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサの構成を示す模式図である。
【００４０】
図６に示すように３５は本発明の振動型圧電加速度センサ素子、３６ａは検出信号ライン、３６ｂは駆動信号ライン、５２は自己診断を行うために静電引力を発生させるための対向電極、３８は微弱な信号の増幅および振動型圧電加速度センサ素子３５の振動板を駆動する増幅回路、３９は入力信号の周波数を電圧に変化させるＦ／Ｖ変換器、４０は増幅回路３８の出力信号の電圧レベルを制御するＡＧＣ回路である。
【００４１】
振動型圧電加速度センサ素子３５のフレーム３１を保持して取り付ける。そして振動型圧電加速度センサ４１に電源が入力されると、何らかのノイズ等の信号が増幅回路３８に入力され増幅される。そしてこの増幅された信号は駆動信号ライン３６ｂを通して振動型圧電加速度センサ素子３５の駆動電極２６ｂに入力され振動板２３ａを振動させる。その結果振動板２３ａを形成する圧電薄膜２５から検出電極２６ａに電荷が励起され、検出電極２６ａから検出信号ライン３６ａを通して増幅回路３８に入力される。そしてこの閉ループの動作を繰り返し、固有振動の共振周波数で安定した定常状態となる。その結果この固有振動の共振周波数信号がＦ／Ｖ変換器３９に入力され所定の電圧に変換される。ここでＡＧＣ回路４０は増幅器３８から出力される電圧レベルが大きくなり、信号に歪が生じる場合にＡＧＣ回路４０が動作して誤差なく正確なＦ／Ｖ変換が行えるように制御する。
【００４２】
ここで、外部より加速度が加わると、フレーム３１から保持部３２を介して保持される支持体３３が直線上を往復運動する慣性力が加わり、この往復運動により定常状態で振動する振動板２３ａが伸縮し、この振動板２３ａの固有振動の共振周波数が変化することとなり、この固有振動の共振周波数の変化が加速度に対応し検出されることになる。この構成により加速度により高い共振周波数の変化率を得ることができるため、温度変化の影響を受けず加速度を高精度で検出することができる。また対向電極５２に直流電圧を印加し、静電引力により支持体３３または振動板２３ａを変位させ、擬似的な加速度を与えて固有振動の共振周波数を変化させ、その出力値をＦ／Ｖ変換器３９から出力させた値でセンサとして正常に動作しているかどうかの判定を行うことができる。
【００４３】
以下、製造方法について説明する。
【００４４】
図７（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサ素子の製造方法を示す断面図である。
【００４５】
図７（ａ）に示すようにＳｉからなる基板２１の上にエッチングをストップさせるためのＳｉＯ2層２２からなるエッチングストッパーを形成し、このエッチングストッパーの上にＳｉ層２３を形成する。ここで、基板２１の厚みを２０μｍ、エッチングストッパー（２２）の厚みを２μｍ、Ｓｉ層２３の厚みを３００μｍとした。
【００４６】
そして、図７（ｂ）に示すようにＳｉ層２３の上に高周波スパッタリングを用いてＴｉを厚み５０Å形成し、さらに白金を厚み２０００Å形成して下部電極２４を形成する。そしてこの白金の上にチタン酸鉛・ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電薄膜２５を厚み２５μｍ形成し、さらに所定パターンになるようにメタルマスクを用いてこの圧電薄膜２５の上に蒸着によりＴｉ層を厚み１００Å形成し、同様にこのＴｉ層の上に蒸着により金を厚み３０００Å形成し、所定のパターンの上部電極２６を形成する。このチタン酸鉛・ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）により加速度により高い共振周波数の変化率を得ることができるため、温度変化の影響を受けず加速度を高精度で検出することができる。そして図７（ｃ）に示すようにエッチング用のマスクとして金の上にレジスト２７を形成し、エッチングにより側溝２８を形成する。
【００４７】
ここで、振動板以外に支持体、保持部をＳｉとすることにより加えた加速度の変化によって振動板に生じる応力に対応する共振周波数の変化の安定性が向上できる。
【００４８】
次に、図７（ｄ）に示すように基板２１の裏面に所定パターンのレジスト２７を形成し、基板２１の裏面をエッチングすることによりホール２９を形成する。そして図７（ｅ）に示すようにレジスト２７の面から再びエッチングして側孔３０を形成する。さらに裏面のレジスト２７を除去し、図７（ｆ）に示すように振動板を薄くかつ梁状に形成する。
【００４９】
また必要に応じて、ＳｉＯ2層２２はエッチングを行うことにより除去しても良い。
【００５０】
また上蓋部５１および下蓋部５７は、陽極接合や直接接合および接着剤を用いて振動型圧電加速度センサに取り付ければよく、必要に応じて接合および接着が容易になるように、フレーム３１の接合部分にあたる圧電薄膜２５や下部電極２４をエッチングにより、除去しても良い。
【００５１】
次に、本発明の振動型圧電加速度センサを用いた応用例について説明する。
【００５２】
図８は本発明の振動型圧電加速度センサを用いたブレーキ制御システムを示す模式図である。
【００５３】
図８に示すように４２は車体、４３ａは前輪、４３ｂは後輪、４４はブレーキ装置、４５はハンドル、４６はブレーキ制御回路、４７は進行方向である。
【００５４】
車体４２の制御は本発明の振動型圧電加速度センサ４１で加速度を検知し、加速度の出力信号をブレーキ制御回路４６で信号処理し、この信号をブレーキ装置４４に伝送して誘導し、車体４２の前輪４３ａ、後輪４３ｂがブレーキによりロックしないように制御し、安全な運転制御を可能としている。例えば進行方向４７のようにハンドル４５を左に切った場合、車体４２が左に方向転換し回転する進行方向のタイヤの外周側と内周側のブレーキの効き具合を変えることでタイヤのスリップ事故を未然に防ぐことができるものであり、安全制御を可能とする。
【００５５】
次に、本振動型圧電加速度センサ４１は車体４２に対して、振動型圧電加速度センサ４１が受ける加速度は設置位置によって若干異なる。そのため、振動型圧電加速度センサ４１の配置は平均的な加速度の検知を行うという観点から車体４２の中央に設けるのが望ましい。従って実施の形態では振動型圧電加速度センサ４１を車の中央に搭載している。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の振動型圧電加速度センサ素子および振動型圧電加速度センサは、安全ブレーキシステムその他、地球上における重力を静止の加速度検知として利用することができると共に静止の加速度検知は傾斜角として検知するセンサとして用いることができ、傾斜角検知は高度を含めた３次元立体型ナビゲーション装置を実用化させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサの構成を示す上面図および（ａ）のｂ−ｂ線断面図
【図２】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサの構成を示す上面図および（ａ）のｂ−ｂ線断面図同振動板の構成を示した斜視図
【図３】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサ素子の構成を示す上面図および（ａ）のｂ−ｂ線断面図
【図４】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサ素子の構成を示す上面図および（ａ）のｂ−ｂ線断面図
【図５】本発明の実施の形態における振動板の構成を示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサ素子の構成を示す模式図
【図７】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ本発明の実施の形態における振動型圧電加速度センサの製造方法を示す断面図
【図８】本発明の振動型圧電加速度センサを用いたブレーキ制御システムを示す模式図
【図９】従来の加速度センサの構成を示す断面図
【図１０】従来の他の加速度センサの構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００５８】
２１ 基板
２２ ＳｉＯ2層
２３ Ｓｉ層
２３ａ 振動板
２３ｂ アーム
２４ 下部電極
２５ 圧電薄膜
２６ 上部電極
２６ａ 検出電極
２６ｂ 駆動電極
２７ レジスト
２８ 側溝
２９ ホール
３０ 側孔
３１ フレーム
３２ 保持部
３３ 支持体
３４ 基部
３５ 振動型圧電加速度センサ素子
３６ａ 検出信号ライン
３６ｂ 駆動信号ライン
３８ 増幅回路
３９ Ｆ／Ｖ変換器
４０ ＡＧＣ回路
４１ 振動型圧電加速度センサ
４２ 車体
４３ａ 前輪
４３ｂ 後輪
４４ ブレーキ装置
４５ ハンドル
４６ ブレーキ制御回路
４７ 進行方向
５１ 上蓋部
５２ 対向電極
５３ 第一の対向電極
５４ 第二の対向電極
５５ 第一の側面対向電極
５６ 第二の側面対向電極
５７ 下蓋部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動型圧電加速度センサ素子と、この加速度センサ素子自身の故障の有無を判定する判定手段とを備え、前記振動型圧電加速度センサ素子は、フレームと、このフレームの内部に設けられた少なくとも１つの振動板と、この振動板を保持する支持体と、この支持体を直線方向を往復運動するように保持する保持部とを設け、前記振動板上に形成する下部電極と、この下部電極上に形成する圧電薄膜と、この圧電薄膜上に形成する上部電極とからなり、前記直線方向に運動する保持部を介して支持体に伝搬して前記振動板が伸縮し、この振動板の固有振動数を変化させることにより加速度を検出する構成としたことを特徴とする振動型圧電加速度センサ。
【請求項２】
振動型圧電加速度センサ素子の上方向に一定のギャップを有して上蓋部を構成し、振動型圧電加速度センサ素子の振動板部分と対向する上蓋部の位置に対向電極を設け、この対向電極と振動板部に直流電圧を印加することにより発生する静電引力により振動板部分を変位させ、擬似的な加速度を発生する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項３】
保持部の側面部に少なくとも一対以上の対向する対向電極を設け、この対向電極間に直流電圧を印加することにより発生する静電引力により、保持部を伸縮させ、擬似的な加速度を発生する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項４】
振動型圧電加速度センサ素子の上方向に一定のギャップを有して上蓋部を構成し、振動型圧電加速度センサ素子の支持部上に少なくとも一箇所以上の対向電極を設け、上蓋部に対向する位置にもう一対の対向電極を設け、この対向電極間に直流電圧を印加することにより発生する静電引力により支持部を変位させ、擬似的な加速度を発生する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項５】
振動型圧電加速度センサ素子の下方向に一定のギャップを有して下蓋部を構成し、振動型圧電加速度センサ素子の支持部上に少なくとも一箇所以上の対向電極を設け、下蓋部に対向する位置にもう一対の対向電極を設け、この対向電極間に直流電圧を印加することにより発生する静電引力により支持部を変位させ、擬似的な加速度を発生する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項６】
保持部を梁状の交互に反対方向に折れ曲がったバネ構成とした請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項７】
振動板、支持体、保持部をシリコンとした請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項８】
圧電薄膜をチタン酸鉛・ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）とした請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項９】
梁状の振動板の一端をフレーム、もう一端を支持体に吊られるように保持した請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項１０】
振動板上に形成する上部電極を保持部の梁状の中央部に沿わせて取り出した請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項１１】
振動板を支持する支持体に質量を付加し、この支持体を直線上に往復運動するように支持した請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項１２】
梁状からなる振動板上に形成する上部電極をこの振動板と直交し二等分する中心軸と対称に検出用と駆動用とした請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項１３】
駆動用および検出用の電極の取り出し電極をフレーム上に設けた請求項１２に記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項１４】
振動型圧電加速度センサ素子のフレームを取り付け部とした請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項１】
振動型圧電加速度センサ素子と、この加速度センサ素子自身の故障の有無を判定する判定手段とを備え、前記振動型圧電加速度センサ素子は、フレームと、このフレームの内部に設けられた少なくとも１つの振動板と、この振動板を保持する支持体と、この支持体を直線方向を往復運動するように保持する保持部とを設け、前記振動板上に形成する下部電極と、この下部電極上に形成する圧電薄膜と、この圧電薄膜上に形成する上部電極とからなり、前記直線方向に運動する保持部を介して支持体に伝搬して前記振動板が伸縮し、この振動板の固有振動数を変化させることにより加速度を検出する構成としたことを特徴とする振動型圧電加速度センサ。
【請求項２】
振動型圧電加速度センサ素子の上方向に一定のギャップを有して上蓋部を構成し、振動型圧電加速度センサ素子の振動板部分と対向する上蓋部の位置に対向電極を設け、この対向電極と振動板部に直流電圧を印加することにより発生する静電引力により振動板部分を変位させ、擬似的な加速度を発生する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項３】
保持部の側面部に少なくとも一対以上の対向する対向電極を設け、この対向電極間に直流電圧を印加することにより発生する静電引力により、保持部を伸縮させ、擬似的な加速度を発生する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項４】
振動型圧電加速度センサ素子の上方向に一定のギャップを有して上蓋部を構成し、振動型圧電加速度センサ素子の支持部上に少なくとも一箇所以上の対向電極を設け、上蓋部に対向する位置にもう一対の対向電極を設け、この対向電極間に直流電圧を印加することにより発生する静電引力により支持部を変位させ、擬似的な加速度を発生する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項５】
振動型圧電加速度センサ素子の下方向に一定のギャップを有して下蓋部を構成し、振動型圧電加速度センサ素子の支持部上に少なくとも一箇所以上の対向電極を設け、下蓋部に対向する位置にもう一対の対向電極を設け、この対向電極間に直流電圧を印加することにより発生する静電引力により支持部を変位させ、擬似的な加速度を発生する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項６】
保持部を梁状の交互に反対方向に折れ曲がったバネ構成とした請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項７】
振動板、支持体、保持部をシリコンとした請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項８】
圧電薄膜をチタン酸鉛・ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）とした請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項９】
梁状の振動板の一端をフレーム、もう一端を支持体に吊られるように保持した請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項１０】
振動板上に形成する上部電極を保持部の梁状の中央部に沿わせて取り出した請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項１１】
振動板を支持する支持体に質量を付加し、この支持体を直線上に往復運動するように支持した請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項１２】
梁状からなる振動板上に形成する上部電極をこの振動板と直交し二等分する中心軸と対称に検出用と駆動用とした請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項１３】
駆動用および検出用の電極の取り出し電極をフレーム上に設けた請求項１２に記載の振動型圧電加速度センサ。
【請求項１４】
振動型圧電加速度センサ素子のフレームを取り付け部とした請求項１〜５のいずれか一つに記載の振動型圧電加速度センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２９９９２（Ｐ２００６−２９９９２Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０９５１７（Ｐ２００４−２０９５１７）
【出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
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