(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、
平面視して第１の方向で互いに対向している２つの辺を有する錘部と、
一方の端部が前記固定部に１か所で接続されており、他方の端部が前記錘部の平面視して前記第１の方向で互いに対向している２つの辺のうちの一方に１か所で接続されており、前記錘部を前記第１の方向に変位可能に支持する振動梁と、
一方の端部が前記固定部に１か所で接続されており、他方の端部が前記錘部の平面視して前記第１の方向で互いに対向している２つの辺のうちの他方に１か所で接続されており、前記錘部を前記第１の方向に変位可能に支持する保持梁と、
前記振動梁に設けられており、前記振動梁を振動させる駆動部と、
前記振動梁に設けられており、前記第１の方向に伸縮する前記振動梁の変形に応じて変化する検出信号を出力する検出部と、を備える加速度センサ。
【請求項２】
前記振動梁は、前記駆動部により点対称な振動モードで振動する、請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記振動梁は、前記第１の方向に対して蛇行するミアンダ状かつ自らの中心点を基準として点対称な形状であり、前記錘部との接続位置から前記第１の方向に沿って設けられている錘部側接続部と、前記固定部との接続位置から前記第１の方向に沿って設けられている固定部側接続部と、前記錘部側接続部と前記固定部側接続部との間に接続されており、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って設けられている振動部から構成されており、
前記保持梁は、前記錘部との接続位置から前記第１の方向に沿って設けられている錘部側接続部と、前記固定部との接続位置から前記第１の方向に沿って設けられている固定部側接続部と、前記錘部側接続部と前記固定部側接続部との間に接続されており、前記第２の方向に沿って設けられている振動部から構成されており、
前記保持梁の前記錘部側接続部に接続されている振動部と、前記振動梁の前記錘部側接続部に接続されている振動部とは、互いに逆の方向に沿って設けられている、請求項１または２に記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記振動梁の前記固定部側接続部における前記第２の方向の中心位置が、前記錘部の前記第２の方向の中心位置と一致している、請求項３に記載の加速度センサ。
【請求項５】
前記振動梁の前記錘部側接続部における前記第２の方向の中心位置が、前記錘部の前記第２の方向の中心位置から、前記錘部側接続部に接続されている前記振動部の前記第２の方向の寸法が長くなる方向にオフセットされている、請求項３または請求項４に記載の加速度センサ。
【請求項６】
前記振動梁において、前記固定部側接続部と前記錘部側接続部との前記第２の方向の幅寸法が、前記複数の振動部の前記第１の方向の幅寸法と等しい、請求項３〜５のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項７】
前記振動梁は複数の振動部を備えており、前記第１の方向で隣り合う２つの振動部の前記第１の方向の間隔寸法が、前記複数の振動部の前記第１の方向の幅寸法よりも小さい、請求項１〜６のいずれかに記載の加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、振動部に錘部を接続し、振動部を固有振動の共振周波数で振動させた状態で、錘部に加速度が印加されて生じる振動部の固有振動の共振周波数の変化から、加速度の大きさを検出する加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の加速度センサの構成例について説明する。第１の従来例（例えば、特許文献１参照。）に係る加速度センサは、加速度センサ素子１０１と、図示されていない制御回路とを備えている。図１０（Ａ）は、第１の従来例に係る加速度センサを構成する加速度センサ素子１０１のＸ−Ｙ面平面図である。加速度センサ素子１０１は、フレーム１０２と、保持部１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃと、支持体１０４と、振動板１０５とを備えている。なお、以下、加速度センサ素子１０１の振動板１０５の長手方向に沿う軸を直交座標系のＸ軸とし、振動板１０５の法線方向（厚み方向）に沿う軸を直交座標系のＺ軸とし、Ｘ軸およびＺ軸に対して直交する軸を直交座標系のＹ軸として説明する。【０００３】
フレーム１０２は、枠状であり、枠内に、保持部１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ、支持体１０４、および、振動板１０５が配置されている。フレーム１０２には、取り出し電極１１６Ａ，１１６Ｂが設けられている。また、フレーム１０２は、保持部１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃと振動板１０５とを保持している。保持部１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃは、支持体１０４を保持している。支持体１０４は、フレーム１０２とともに振動板１０５を保持している。支持体１０４は、錘部として機能する。【０００４】
振動板１０５は、梁状であり、振動板１０５のＸ軸方向の一方の端部である基部１０６Ａでフレーム１０２に接続されており、振動板１０５のＸ軸方向の他方の端部である基部１０６Ｂで支持体１０４に接続されている。【０００５】
支持体１０４は、保持部１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃを介して、フレーム１０２に接続されている。具体的には、支持体１０４は、図１０（Ａ）中における紙面左側の２箇所及び紙面右側の１箇所で、保持部１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃを介して、フレーム１０２に支持されている。保持部１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃは、それぞれ、梁状であり、Ｘ軸方向に対して蛇行して交互に反対方向に折れ曲がったバネ構造（ミアンダ構造）を有する。このため、支持体１０４はＸ軸方向にのみ往復運動可能なように支持されている。【０００６】
図１０（Ｂ）は、第１の従来例に係る加速度センサを構成する加速度センサ素子１０１における振動板１０５を拡大して示す斜視図である。振動板１０５は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層１１１の上に形成されたシリコン（Ｓｉ）層１１２と、Ｓｉ層１１２の上に形成された下部電極層１１３と、下部電極層１１３の上に形成された圧電薄膜層１１４と、圧電薄膜層１１４の上に形成された上部電極層（１１５Ａ，１１５Ｂ）と、から構成されている。上部電極層は、検出電極１１５Ａと駆動電極１１５Ｂとから構成されている。検出電極１１５Ａは、振動板１０５における長手方向の略中央から基部１０６Ａ側の端部までの領域及びフレーム１０２における基部１０６Ａと接続されている部分近傍の領域に設けられており、取り出し電極１１６Ａに接続されている。駆動電極１１５Ｂは、振動板１０５における長手方向の略中央から基部１０６Ｂ側の端部までの領域、支持体１０４、保持部１０３Ｃ及びフレーム１０２における保持部１０３Ｃと接続されている部分近傍の領域に設けられており、取り出し電極１１６Ｂに接続されている。取り出し電極１１６Ａ，１１６Ｂは、制御回路に接続されている。【０００７】
第１の従来例に係る加速度センサは、駆動信号が制御回路から取り出し電極１１６Ｂに入力されることにより、圧電薄膜層１１４の駆動電極１１５Ｂと下部電極層１１３とが対向している領域に位置する部分が駆動信号による電界が印加されることによって伸縮し、振動板１０５が振動する。このとき、振動板１０５が振動することによって、圧電薄膜層１１４の検出電極１１５Ａと下部電極層１１３とが対向している領域に位置する部分に圧力が加わって電荷が発生し、発生した電荷は検出信号として取り出し電極１１６Ａから出力される。【０００８】
制御回路は、この検出信号を用いて、振動板１０５が固有振動の共振周波数で安定して駆動振動している状態となるように、加速度センサ素子１０１を駆動させる。【０００９】
振動板１０５が駆動振動している状態で、矢印Ｇで示されるＸ軸方向の加速度が第１の従来例に係る加速度センサに印加されると、加速度に伴い作用する慣性力により支持体１０４がＸ軸方向に変位する。すると、支持体１０４の変位によって支持体１０４から振動板１０５に作用する力により、駆動振動している振動板１０５がＸ軸方向に伸長（または収縮）し、振動板１０５の固有振動の共振周波数が変化する。そのため、振動板１０５の固有振動の共振周波数の変化によって検出信号の周波数が変化し、検出信号の周波数変化から加速度の大きさを検出することが可能になる。【００１０】
また、光検出方式の加速度センサも存在する。【００１１】
図１１（Ａ）は、第２の従来例（例えば、特許文献２参照。）に係る加速度センサ２０１のＸ−Ｙ面平面図であり、図１１（Ｂ）は、加速度センサ２０１のＹ−Ｚ面側面図である。【００１２】
加速度センサ２０１は、固定部２０２Ａ，２０２Ｂと、連結部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ，２０３Ｄと、錘部２０４と、光源２０５と、光検出部２０６と、を備えている。なお、以下、加速度センサ２０１において、固定部２０２Ａと、連結部２０３Ａ，２０３Ｂと、錘部２０４と、連結部２０３Ｃ，２０３Ｄと、固定部２０２Ｂとが、この順に配列されている方向に沿う軸を直交座標系のＸ軸とし、錘部２０４の法線方向（厚み方向）に沿う軸を直交座標系のＺ軸とし、Ｘ軸およびＺ軸に対して直交する軸を直交座標系のＹ軸として説明する。【００１３】
図１１（Ａ）に示すように、固定部２０２Ａ，２０２Ｂは、錘部２０４のＸ軸方向の両側に配置されている。固定部２０２Ａは、連結部２０３Ａ，２０３Ｂによって錘部２０４と接続されている。固定部２０２Ｂは、連結部２０３Ｃ，２０３Ｄによって錘部２０４と接続されている。錘部２０４は、平面視してＸ軸と平行な２つの辺とＹ軸と平行な２つの辺を有する四角板状であり、両側の固定部２０２Ａ，２０２Ｂに対して連結部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ，２０３Ｄを介して支持されている。【００１４】
連結部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ，２０３Ｄは、それぞれ、Ｘ軸方向に屈曲した２箇所の屈曲部２１１を有する。連結部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ，２０３Ｄは、屈曲部２１１によりＸ軸方向に伸縮可能なバネ性を有している。そのため、両側の固定部２０２Ａ，２０２Ｂに対して連結部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ，２０３Ｄを介して支持されている錘部２０４は、Ｘ軸方向に円滑に変位可能である。【００１５】
図１１（Ｂ）に示すように、光源２０５は、錘部２０４の上方に固定されている。光検出部２０６は、錘部２０４の下方に固定されている。光源２０５から出射された光は、一部が錘部２０４によって遮蔽され、残りが錘部２０４によって遮蔽されずに光検出部２０６によって受光される。光検出部２０６は、受光した光の量に応じた電流を出力する。【００１６】
錘部２０４が、Ｘ軸方向に円滑に変位可能であるので、Ｘ軸方向の加速度が加速度センサ２０１に僅かに印加された時にも、錘部２０４は充分に変位し、光検出部２０６の受光量に充分な変化をもたらす。したがって、光検出部２０６からの出力電流の大きさが変化する。そのため、図示しない電子回路で光検出部２０６からの出力電流の大きさを計測することで、加速度の有無及びその大きさを検出することができる。また、錘部２０４は合計４本の連結部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ，２０３Ｄで固定部２０２Ａ，２０２Ｂへ連結されているので、充分な強度で支持され、加速度センサ全体としての強度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００６−３０８２９１号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述の加速度センサ素子１０１では、支持体１０４が、左側２箇所、右側１箇所で保持部１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃに接続されていて、フレーム１０２が、左側２箇所、右側２箇所で保持部１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃに接続されている。また、上述の加速度センサ２０１では、錘部２０４が、左側２箇所、右側２箇所で連結部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ，２０３Ｄに接続されていて、固定部２０２Ａ，２０２Ｂが、左側２箇所、右側２箇所で連結部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ，２０３Ｄに接続されている。【００１９】
これらのように、錘部を支持する箇所が多ければ、加速度に伴って作用する慣性力は分散し、錘部の変位量は小さくなる。このため、加速度センサにおける加速度の検出感度が低くなる。また、光検出器を用いて加速度を検出する場合には、Ｚ軸方向の寸法が大きなものになり、小型化が困難である。【００２０】
そこで本発明の目的は、加速度の検出感度が高い加速度センサを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この発明に係る加速度センサは、固定部と、錘部と、振動梁と、保持梁と、駆動部と、検出部とを備えている。錘部は、平面視して第１の方向で互いに対向している２つの辺を有する。振動梁は、一方の端部が固定部に１か所で接続されており、他方の端部が錘部の平面視して第１の方向で互いに対向している２つの辺のうちの一方に１か所で接続されており、錘部を第１の方向に変位可能に支持する。保持梁は、一方の端部が固定部に１か所で接続されており、他方の端部が錘部の平面視して第１の方向で互いに対向している２つの辺のうちの他方に１か所で接続されており、錘部を第１の方向に変位可能に支持する。駆動部は、振動梁に設けられており、振動梁を振動させる。検出部は、振動梁に設けられており、第１の方向に伸縮する振動梁の変形に応じて変化する検出信号を出力する。
【００２２】
この構成では、振動梁が振動している状態で第１の方向の加速度が印加されると、加速度に伴い作用する慣性力により錘部が第１の方向において固定部に対して相対的に変位する。錘部が変位することにより、振動梁が変形する。錘部は振動梁と保持梁とによって２か所で支持されているので、加速度に伴って作用する慣性力は分散することなく、錘部の変位量は大きくなり、振動梁が大きく変形し、振動梁の固有振動の共振周波数が大きく変化する。よって、加速度の検出感度を高くすることができる。【００２３】
上述の加速度センサにおいて、振動梁は、駆動部により点対称な振動モードで振動すると好適である。【００２４】
この構成では、加速度の検出感度を高くすることができる。【００２５】
上述の加速度センサにおいて、振動梁は、第１の方向に対して蛇行するミアンダ状かつ自らの中心点を基準として点対称な形状であり、錘部との接続位置から第１の方向に沿って設けられている錘部側接続部と、固定部との接続位置から第１の方向に沿って設けられている固定部側接続部と、錘部側接続部と固定部側接続部との間に接続されており、第１の方向と直交する第２の方向に沿って設けられている振動部から構成されている。また、保持梁は、錘部との接続位置から第１の方向に沿って設けられている錘部側接続部と、固定部との接続位置から第１の方向に沿って設けられている固定部側接続部と、錘部側接続部と固定部側接続部との間に接続されており、第２の方向に沿って設けられている振動部から構成されている。そして、保持梁の錘部側接続部に接続されている振動部と、振動梁の錘部側接続部に接続されている振動部とは、互いに逆の方向に沿って設けられていると好適である。この構成では、第２の方向の力が錘部に加わったとしても、錘部は、振動梁や保持梁により、回転や変位し難い。【００２６】
上述の加速度センサにおいて、振動梁の固定部側接続部における第２の方向の中心位置が、錘部の第２の方向の中心位置と一致していると好適である。また、上述の加速度センサにおいて、振動梁の錘部側接続部における第２の方向の中心位置が、錘部の第２の方向の中心位置から、錘部側接続部に接続されている振動部の第２の方向の寸法が長くなる方向にオフセットされていると好適である。この構成では、加速度の検出感度を高くすることができる。【００２７】
上述の加速度センサにおいて、振動梁は複数の振動部を備えており、第１の方向で隣り合う２つの振動部の第１の方向の間隔寸法が、複数の振動部の第１の方向の幅寸法がよりも小さいと好適である。この構成では、加速度の検出感度を高くすることができる。【００２８】
上述の加速度センサにおいて、振動梁において、固定部側接続部と錘部側接続部との第２の方向の幅寸法が、複数の振動部の第１の方向の幅寸法と等しいと好適である。この構成では、加速度の検出感度を高くすることができる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、錘部は振動梁と保持梁とによって２か所で支持されているので、加速度に伴って作用する慣性力は分散することなく、錘部の変位量は大きくなり、振動梁が大きく変形し、振動梁の固有振動の共振周波数が大きく変化する。よって、加速度の検出感度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る加速度センサと、加速度センサを構成する加速度センサ素子について説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る加速度センサを構成する加速度センサ素子における振動梁の構成について説明する模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る加速度センサを構成する加速度センサ素子の駆動に伴う変形を示すコンター図である。
【図４】比較例２に係る加速度センサを構成する加速度センサ素子の駆動に伴う変形を示すコンター図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の実施例２に係る加速度センサを構成する加速度センサ素子の駆動に伴う変形を示すコンター図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の実施例３に係る加速度センサを構成する加速度センサ素子の寸法設定による影響を説明する図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の実施例３に係る加速度センサを構成する加速度センサ素子の寸法設定による影響を説明する図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の実施例３に係る加速度センサを構成する加速度センサ素子の寸法設定による影響を説明する図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の実施例４に係る加速度センサを構成する加速度センサ素子における振動梁、駆動部、検出部の構成について説明する模式図である。
【図１０】第１の従来例に係る加速度センサについて説明する図である。
【図１１】第２の従来例に係る加速度センサについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の第１の実施形態に係る加速度センサ１について説明する。
【００３２】
図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る加速度センサ１の構成を説明するブロック図である。
【００３３】
加速度センサ１は、加速度センサ素子１１と、制御回路４１とを備えている。加速度センサ素子１１は、駆動部２１と、検出部３１とを備えている。制御回路４１は、駆動部２１と、検出部３１とに接続されている。
【００３４】
図１（Ｂ）は、加速度センサ素子１１のＸ−Ｙ面平面図である。図１（Ｂ）に示すように、加速度センサ素子１１は、固定部１２と、振動梁１３と、錘部１４と、保持梁１５と、支持基板（不図示）とを備えている。なお、以下、振動梁１３と、錘部１４と、保持梁１５とが、この順に配列されている方向に沿う軸を直交座標系のＸ軸とし、加速度センサ素子１１の法線方向（厚み方向）に沿う軸を直交座標系のＺ軸とし、Ｘ軸およびＺ軸に対して直交する軸を直交座標系のＹ軸として説明する。また、Ｘ軸方向を第１の方向とする。
【００３５】
固定部１２と、振動梁１３と、錘部１４と、保持梁１５とは、シリコンからなり、シリコン基板をエッチング加工することによって形成されている。
【００３６】
固定部１２は、外形が矩形で枠状の部材である。振動梁１３と、錘部１４と、保持梁１５とは、固定部１２の内側に配置されている。固定部１２は、下面が支持基板に接合されており、振動梁１３と、錘部１４と、保持梁１５とを支持基板から浮いた状態で支持している。
【００３７】
固定部１２は、Ｘ−Ｙ平面において、自らの中心点を基準として点対称な形状であり、固定部構成部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄから構成されている。固定部構成部１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ、Ｙ軸方向に沿って設けられており、Ｙ軸正方向側の端部が固定部構成部１２Ｃと接続されており、Ｙ軸負方向側の端部が固定部構成部１２Ｄと接続されている。固定部構成部１２Ａは、Ｘ軸負方向側に配置されている。固定部構成部１２Ｂは、Ｘ軸正方向側に配置されている。固定部構成部１２Ｃ，１２Ｄは、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って設けられており、Ｘ軸正方向側の端部が固定部構成部１２Ｂと接続されており、Ｘ軸負方向側の端部が固定部構成部１２Ａと接続されている。固定部構成部１２Ｃは、Ｙ軸正方向側に配置されている。固定部構成部１２Ｄは、Ｙ軸負方向側に配置されている。
【００３８】
振動梁１３は、Ｘ−Ｙ平面においてＸ軸方向に対して蛇行するミアンダ状の部材である。具体的には、振動梁１３は、Ｘ−Ｙ平面において、自らの中心点を基準として点対称な形状であり、固定部側接続部１３Ａ１と、錘部側接続部１３Ａ２と、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３，１３Ｃ１，１３Ｃ２と、から構成されている。
【００３９】
固定部側接続部１３Ａ１は、Ｘ軸方向に沿って設けられている。固定部側接続部１３Ａ１のＸ軸負方向側の端部は、固定部構成部１２Ａの長手方向（Ｙ軸方向）の中央近傍において、固定部構成部１２Ａに接続されている。固定部側接続部１３Ａ１のＸ軸正方向側の端部は、振動部１３Ｂ１に接続されている。振動部１３Ｂ１は、Ｙ軸方向に沿って設けられている。振動部１３Ｂ１のＹ軸負方向側の端部は、固定部側接続部１３Ａ１に接続されている。振動部１３Ｂ１のＹ軸正方向側の端部は、振動部１３Ｃ１に接続されている。振動部１３Ｃ１は、Ｘ軸方向に沿って設けられている。振動部１３Ｃ１のＸ軸負方向側の端部は、振動部１３Ｂ１に接続されている。振動部１３Ｃ１のＸ軸正方向側の端部は、振動部１３Ｂ２に接続されている。振動部１３Ｂ２は、Ｙ軸方向に沿って設けられている。振動部１３Ｂ２のＹ軸負方向側の端部は、振動部１３Ｃ２に接続されている。振動部１３Ｂ２のＹ軸正方向側の端部は、振動部１３Ｃ１に接続されている。振動部１３Ｃ２は、Ｘ軸方向に沿って設けられている。振動部１３Ｃ２のＸ軸負方向側の端部は、振動部１３Ｂ２に接続されている。振動部１３Ｃ２のＸ軸正方向側の端部は、振動部１３Ｂ３に接続されている。振動部１３Ｂ３は、Ｙ軸方向に沿って設けられている。振動部１３Ｂ３のＹ軸負方向側の端部は、振動部１３Ｃ２に接続されている。振動部１３Ｂ３のＹ軸正方向側の端部は、錘部側接続部１３Ａ２に接続されている。錘部側接続部１３Ａ２は、Ｘ軸方向に沿って設けられている。錘部側接続部１３Ａ２のＸ軸負方向側の端部は、振動部１３Ｂ３に接続されている。錘部側接続部１３Ａ２のＸ軸正方向側の端部は、錘部１４に接続されている。
【００４０】
錘部１４は、平面視して互いに対向しているＸ軸と平行な２つの辺と互いに対向しているＹ軸と平行な２つの辺とを有する、四角板状の部材である。錘部１４は、Ｘ−Ｙ平面において、自らの中心点を基準として点対称な形状である。そして、錘部１４は、互いに対向しているＹ軸と平行な２つの辺のうち、一方の辺の中央近傍において振動梁１３に接続されており、他方の辺の中央近傍において保持梁１５に接続されている。
【００４１】
保持梁１５は、Ｘ−Ｙ平面においてＸ軸方向に対して蛇行するミアンダ状の部材である。具体的には、保持梁１５は、Ｘ−Ｙ平面において、自らの中心点を基準として点対称な形状であり、固定部側接続部１５Ａ１と、錘部側接続部１５Ａ２と、振動部１５Ｂ１，１５Ｂ２，１５Ｂ３，１５Ｃ１，１５Ｃ２と、から構成されている。
【００４２】
固定部側接続部１５Ａ１は、Ｘ軸方向に沿って設けられている。固定部側接続部１５Ａ１のＸ軸正方向側の端部は、固定部構成部１２Ｂの長手方向（Ｙ軸方向）の中央近傍において、固定部構成部１２Ｂに接続されている。固定部側接続部１５Ａ１のＸ軸負方向側の端部は、振動部１５Ｂ１に接続されている。振動部１５Ｂ１は、Ｙ軸方向に沿って設けられている。振動部１５Ｂ１のＹ軸正方向側の端部は、固定部側接続部１５Ａ１に接続されている。振動部１５Ｂ１のＹ軸負方向側の端部は、振動部１５Ｃ１に接続されている。振動部１５Ｃ１は、Ｘ軸方向に沿って設けられている。振動部１５Ｃ１のＸ軸正方向側の端部は、振動部１５Ｂ１に接続されている。振動部１５Ｃ１のＸ軸負方向側の端部は、振動部１５Ｂ２に接続されている。振動部１５Ｂ２は、Ｙ軸方向に沿って設けられている。振動部１５Ｂ２のＹ軸正方向側の端部は、振動部１５Ｃ２に接続されている。振動部１５Ｂ２のＹ軸負方向側の端部は、振動部１５Ｃ１に接続されている。振動部１５Ｃ２は、Ｘ軸方向に沿って設けられている。振動部１５Ｃ２のＸ軸正方向側の端部は、振動部１５Ｂ２に接続されている。振動部１５Ｃ２のＸ軸負方向側の端部は、振動部１５Ｂ３に接続されている。振動部１５Ｂ３は、Ｙ軸方向に沿って設けられている。振動部１５Ｂ３のＹ軸正方向側の端部は、振動部１５Ｃ２に接続されている。振動部１５Ｂ３のＹ軸負方向側の端部は、錘部側接続部１５Ａ２に接続されている。錘部側接続部１５Ａ２は、Ｘ軸方向に沿って設けられている。錘部側接続部１５Ａ２のＸ軸正方向側の端部は、振動部１５Ｂ３に接続されている。錘部側接続部１５Ａ２のＸ軸負方向側の端部は、錘部１４に接続されている。
【００４３】
加速度センサ素子１１は、固定部１２、振動梁１３、錘部１４、および、保持梁１５のそれぞれのＸ−Ｙ平面における中心点がＸ軸上に並んでいる。
【００４４】
振動梁１３と保持梁１５とは、それぞれＸ軸方向に伸縮可能なバネ性を有している。そして、振動梁１３と保持梁１５とに支持されている錘部１４は、Ｘ軸方向に変位可能となっている。したがって、Ｘ軸方向の加速度が加速度センサ素子１１に印加された時には、錘部１４はＸ軸方向に変位することになる。
【００４５】
なお、振動梁１３を構成する振動部１３Ｂ３と、保持梁１５を構成する振動部１５Ｂ３とは、それぞれ、錘部側接続部からＹ軸方向に互いに逆方向に延びるように設けられている。このため、Ｙ軸方向の力が錘部１４に加わったとしても、錘部１４は、振動梁１３や保持梁１５により、回転や変位し難い構成となっている。
【００４６】
図２（Ａ）は、加速度センサ素子１１における振動梁１３の特定部分のＸ−Ｚ面断面図である。図２（Ｂ）は、加速度センサ素子１１における振動梁１３のＸ−Ｙ面平面図である。なお、図２（Ａ）は、図２（Ｂ）中に破線Ａ−Ａ’で示す部分の断面を示している。
【００４７】
図２（Ｂ）に示すように、振動梁１３には、駆動部２１と検出部３１とが設けられている。駆動部２１と検出部３１とは、それぞれ、図２（Ａ）に示す構造を有する。図２（Ａ）に示すように、駆動部２１と検出部３１とは、それぞれ、振動梁１３の上面側（Ｚ軸正方向側）に設けられた下部電極層１８と、下部電極層１８の上に設けられた圧電体層１７と、圧電体層１７の上に設けられた上部電極層１６とから構成されている。圧電体層１７は、窒化アルミニウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸カリウムナトリウム、酸化亜鉛などの圧電材料からなる薄膜である。下部電極層１８は、グランドに接続される電極であり、振動梁１３に接合されている。上部電極層１６は、図示されていない引き回し配線を介して、図１（Ｂ）に示す固定部１２に引き出され、図１（Ａ）に示す制御回路４１に電気的に接続される電極である。
【００４８】
加速度センサ１は、駆動信号が制御回路４１から駆動部２１の上部電極層１６に入力されることにより、振動梁１３が駆動振動する。具体的には、駆動信号が駆動部２１の上部電極層１６に入力されると、圧電体層１７に電界が印加され、圧電体層１７が伸縮する。駆動部２１の圧電体層１７の伸縮によって、振動梁１３が振動する。このとき、振動梁１３が振動することによって、検出部３１の圧電体層１７に圧力が加わって、圧電体層１７に電荷が発生する。発生した電荷は、検出信号として検出部３１の上部電極層１６から制御回路４１に出力される。制御回路４１は、この検出信号を用いて、振動梁１３が固有振動の共振周波数で安定して駆動振動している状態となるように、加速度センサ素子１１を駆動させる。
【００４９】
振動梁１３が駆動振動している状態で、Ｘ軸方向の加速度が加速度センサ素子１１に印加されると、加速度に伴い作用する慣性力により錘部１４がＸ軸方向に変位する。すると、錘部１４の変位によって錘部１４から振動梁１３に作用する力により、駆動振動している振動梁１３がＸ軸方向に伸長（または収縮）し、振動梁１３の固有振動の共振周波数が変化する。そのため、振動梁１３の固有振動の共振周波数の変化によって検出信号の周波数が変化し、検出信号の周波数変化から加速度の大きさを検出することができる。
【００５０】
また、駆動部２１および検出部３１は、Ｘ−Ｙ平面において振動梁１３の中心点を基準にして点対称な形状に設けられている。具体的には、駆動部２１および検出部３１は、振動梁１３の固定部側接続部１３Ａ１の近傍と錘部側接続部１３Ａ２の近傍とにそれぞれ設けられている。固定部側接続部１３Ａ１側と錘部側接続部１３Ａ２側とのそれぞれで、駆動部２１と検出部３１とは平行に配置されている。
【００５１】
固定部側接続部１３Ａ１近傍では、駆動部２１は、固定部側接続部１３Ａ１のＹ軸正方向側の領域から振動部１３Ｂ１のＸ軸負方向側かつＹ軸負方向側の領域に、平面視してＬ字状に設けられている。また、検出部３１は、固定部側接続部１３Ａ１のＹ軸負方向側の領域から振動部１３Ｂ１のＸ軸正方向側かつＹ軸負方向側の領域に、平面視してＬ字状に設けられている。
【００５２】
錘部側接続部１３Ａ２近傍でも同様に、駆動部２１は、錘部側接続部１３Ａ２のＹ軸負方向側の領域から振動部１３Ｂ３のＸ軸正方向側かつＹ軸正方向側の領域に、平面視してＬ字状に設けられている。また、検出部３１は、錘部側接続部１３Ａ２のＹ軸正方向側の領域から振動部１３Ｂ３のＸ軸負方向側かつＹ軸正方向側の領域に、平面視してＬ字状に設けられている。
【００５３】
前述したように、振動梁１３は、Ｘ−Ｙ平面において自らの中心点を基準にして点対称な形状であり、且つ、駆動部２１および検出部３１も、Ｘ−Ｙ平面において振動梁１３の中心点を基準にして点対称に配置されている。このように、振動梁１３の形状および電極配置が点対称であることで、駆動部２１を駆動すると振動梁１３が点対称な振動モードで振動することになる。
【００５４】
図３（Ａ）は、振動梁１３が点対称な振動モードで振動している状態での振動梁１３における各点の変位量を示すコンター図であり、図３（Ｂ）は、振動梁１３が点対称な振動モードで振動している状態での加速度センサ素子１１における各点の変位量を示すコンター図である。
【００５５】
振動梁１３に設けられた２つの駆動部２１のそれぞれに、図１（Ａ）で示した制御回路４１から互いに同位相の駆動信号が入力されると、２つの駆動部２１のそれぞれで圧電体層１７が伸縮し、２つの駆動部２１がそれぞれ長手方向に伸びる状態と長手方向に縮む状態とが交互に繰り返されることになる。
【００５６】
これにより、駆動部２１が長手方向に伸びる状態では、図３（Ａ）に示すように、振動梁１３の固定部側接続部１３Ａ１と振動部１３Ｂ１との接続部分がなす角度と、錘部側接続部１３Ａ２と振動部１３Ｂ３との接続部分がなす角度とが大きくなる。また、駆動信号の位相が１８０°ずれ、駆動部２１が長手方向に縮む状態では、図３（Ｂ）に示すように、振動梁１３の固定部側接続部１３Ａ１と振動部１３Ｂ１との接続部分がなす角度と、錘部側接続部１３Ａ２と振動部１３Ｂ３との接続部分がなす角度とが小さくなる。
【００５７】
振動部１３Ｂ１と振動部１３Ｂ３との間には、振動部１３Ｂ２，１３Ｃ１，１３Ｃ２が接続されているため、固定部側接続部１３Ａ１と振動部１３Ｂ１との接続部分がなす角度と、錘部側接続部１３Ａ２と振動部１３Ｂ３との接続部分がなす角度が変化すると、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ３は、Ｘ軸方向に撓むように振動する。また、それに伴って、振動部１３Ｂ２もＸ軸方向に撓むように振動する。
【００５８】
具体的には、図３（Ａ）に示す状態では、振動部１３Ｂ１と、振動部１３Ｂ２の長手方向（Ｙ軸方向）の中央よりもＹ軸正方向側の部分と、がＸ軸正方向側に撓んでいる。また、振動部１３Ｂ２の長手方向（Ｙ軸方向）の中央よりもＹ軸負方向側の部分と、振動部１３Ｂ３と、がＸ軸負方向側に撓んでいる。
【００５９】
また、図３（Ｂ）に示す状態では、振動部１３Ｂ１と、振動部１３Ｂ２の長手方向（Ｙ軸方向）の中央よりもＹ軸正方向側の部分と、はＸ軸負方向側に撓んでいる。また、振動部１３Ｂ２の長手方向（Ｙ軸方向）の中央よりもＹ軸負方向側の部分と、振動部１３Ｂ３と、はＸ軸正方向側に撓んでいる。
【００６０】
このような点対称な振動モードの振動が振動梁１３に生じていても、固定部１２、保持梁１５、および、錘部１４は、図３（Ｂ）に示すように殆ど変位することがない。したがって、固定部側接続部１３Ａ１と錘部側接続部１３Ａ２と振動部１３Ｂ２の長手方向（Ｙ軸方向）の中央近傍とは振動の節となり、振動部１３Ｃ１と振動部１３Ｃ２とはＸ軸方向に大きく変位する。
【００６１】
このようにして、点対称な振動モードで振動梁１３が駆動振動している状態で、Ｘ軸方向の加速度が加速度センサ素子１１に印加されると、加速度に伴い作用する慣性力により錘部１４がＸ軸方向において固定部１２に対して相対的に変位する。錘部１４が変位することにより、振動梁１３の固定部側接続部１３Ａ１と錘部側接続部１３Ａ２とのＸ軸方向での間隔が変化することになる。例えば、加速度センサ素子１１にＸ軸正方向の加速度が印加されると、Ｘ軸負方向に慣性力が作用し、錘部１４および錘部側接続部１３Ａ２がＸ軸負方向に変位し、固定部側接続部１３Ａ１と錘部側接続部１３Ａ２とのＸ軸方向での間隔が狭まることになる。また、加速度センサ素子１１にＸ軸負方向の加速度が印加されると、Ｘ軸正方向に慣性力が作用し、錘部１４および錘部側接続部１３Ａ２がＸ軸正方向に変位し、固定部側接続部１３Ａ１と錘部側接続部１３Ａ２とのＸ軸方向での間隔が広がることになる。
【００６２】
そして、振動梁１３におけるＸ軸方向での固定部側接続部１３Ａ１と錘部側接続部１３Ａ２との間隔が変化することにより、振動梁１３の点対称な振動モードでの固有振動の共振周波数が変化することになる。
【００６３】
また、検出部３１は、固定部側接続部１３Ａ１と振動部１３Ｂ１とが接続されている領域と、錘部側接続部１３Ａ２と振動部１３Ｂ３とが接続されている領域とに設けられていて、これらの領域ではＸ軸方向の加速度が加速度センサ素子１１に印加されると特に大きな歪みが同位相で生じる。したがって、２つの検出部３１の出力信号は、互いに同位相で、振動梁１３の点対称な振動モードの固有振動の共振周波数と同期する周波数となる。
【００６４】
図１（Ａ）に示す制御回路４１では、検出部３１の出力信号が入力され、この出力信号に基づいて駆動信号の周波数を設定する。したがって、制御回路４１の出力する駆動信号によって駆動される駆動部２１および振動梁１３は、常に、振動梁１３の点対称な振動モードの固有振動の共振周波数で振動することになる。また、制御回路４１は、検出部３１の出力信号から、出力信号の周波数変化を検出する。出力信号の周波数は、振動梁１３の点対称な振動モードでの固有振動の共振周波数と一致し、Ｘ軸方向の加速度が加速度センサ素子１１に印加されることによって固有振動の共振周波数が変化すると、出力信号の周波数も変化する。したがって、制御回路４１では、加速度センサ素子１１に印加されたＸ軸方向の加速度の大きさに応じて周波数が変化する検出部３１の出力信号を検出して、加速度センサ素子１１に印加されたＸ軸方向の加速度の有無や加速度の大きさを検出することが可能になる。
【００６５】
≪実施例１≫
ここで、本発明の第１の実施形態に係る加速度センサ１の実施例１について説明する。なお、実施例１に係る加速度センサは、加速度センサ素子１１のＸ軸寸法およびＹ軸寸法を２．４ｍｍとし、振動梁１３の点対称な振動モードの固有振動の共振周波数を約６６．４ｋＨｚとし、有限要素法を用いた解析により感度を測定した。
【００６６】
実施例１に係る加速度センサは、Ｘ軸方向の加速度に対する感度（以下、Ｘ軸感度と言う。）が、約２９２ｐｐｍ／Ｇ（単位重力加速度あたりの周波数変調率）であった。また、Ｙ軸方向の加速度に対する感度（以下、Ｙ軸感度と言う。）が、約１２．２ｐｐｍ／Ｇであった。また、Ｚ軸方向の加速度に対する感度（以下、Ｚ軸感度と言う。）が、約０．３０４ｐｐｍ／Ｇであった。このように、実施例１に係る加速度センサは、検出方向であるＸ軸感度が約９５．９％であるに対して、Ｙ軸感度が約４％、Ｚ軸感度が約０．１％であり、Ｙ軸およびＺ軸方向の加速度が出力信号に及ぼす影響が著しく小さく、Ｘ軸感度が極めて高いものであった。
【００６７】
ここで、比較例１に係る加速度センサを用意し、Ｘ軸感度を測定した。比較例１に係る加速度センサ素子は、図１０で示した第１の従来例の加速度センサ素子１０１と同じものである。
【００６８】
比較例１に係る加速度センサのＸ軸感度は、約１．４６ｐｐｍ／Ｇであり、実施例１に係る加速度センサに比べ、大幅に低いものであった。これは、実施例１に係る加速度センサが、錘部１４が振動梁１３と保持梁１５との合計２か所で支持されている構成であるのに対して、比較例１に係る加速度センサは、錘部が振動板と保持梁との合計４か所で支持された構成であることが、１つの要因となっているものと考えられる。
【００６９】
次に、比較例２に係る加速度センサを用意し、Ｘ軸感度を測定した。比較例２に係る加速度センサは、第１の実施形態に係る加速度センサの加速度センサ素子１１とは異なる位置に駆動部と検出部とが設けられており、振動梁１３がＹ−Ｚ平面内で振動するように構成された加速度センサ素子１１Ａを備えるものである。なお、比較例２に係る加速度センサは、加速度センサ素子１１ＡのＸ軸寸法およびＹ軸寸法を２．４ｍｍとし、振動モードの固有振動の共振周波数を約３２．７ｋＨｚとした。
【００７０】
図４は、比較例２に係る加速度センサを構成する加速度センサ素子１１Ａにおける各点の振動梁１３が駆動振動している状態での変位量を示すコンター図である。加速度センサ素子１１Ａの振動モードは、振動梁１３がＹ−Ｚ平面内で振動するものであり、振動梁１３は、主として振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３がＺ軸方向に撓むように振動する。図４に示す状態では、振動部１３Ｂ１と、振動部１３Ｂ２の長手方向（Ｙ軸方向）の中央よりもＹ軸正方向側の部分と、がＺ軸正方向側に撓んでいる。また、振動部１３Ｂ２の長手方向（Ｙ軸方向）の中央よりもＹ軸負方向側の部分と、振動部１３Ｂ３と、がＺ軸負方向側に撓んでいる。なお、ここでは図示していないが、振動の位相が１８０°ずれた状態では、振動部１３Ｂ１と、振動部１３Ｂ２の長手方向（Ｙ軸方向）の中央よりもＹ軸正方向側の部分と、はＺ軸負方向側に撓み、振動部１３Ｂ２の長手方向（Ｙ軸方向）の中央よりもＹ軸負方向側の部分と、振動部１３Ｂ３と、はＺ軸正方向側に撓むことになる。また、固定部１２、保持梁１５、および、錘部１４は、殆ど変位せず、固定部側接続部１３Ａ１と錘部側接続部１３Ａ２と振動部１３Ｂ２の長手方向（Ｙ軸方向）の中央近傍とが振動の節となり、振動部１３Ｃ１と振動部１３Ｃ２とがＺ軸に沿って大きく変位している。
【００７１】
この比較例２に係る加速度センサは、Ｘ軸感度が約２．９ｐｐｍ／Ｇであった。一方、実施例１に係る加速度センサは、前述のようにＸ軸感度が約２９２ｐｐｍ／Ｇであり、比較例２に係る加速度センサに比べ、Ｘ軸感度が著しく高いものであった。これは、実施例１に係る加速度センサは、Ｘ−Ｙ平面内で振動する点対称な振動モードの振動を用いて加速度を検出する構成であるのに対して、比較例２に係る加速度センサは、Ｙ−Ｚ面内で振動する点対称ではない振動モードの振動を用いて加速度を検出する構成であることが、１つの要因となっているものと考えられる。
【００７２】
≪実施例２≫
ここで、本発明の第１の実施形態に係る加速度センサ１の実施例２について説明する。実施例２に係る加速度センサは、第１の実施形態に係る加速度センサの加速度センサ素子１１とは異なる位置に駆動部と検出部とが設けられており、振動梁１３がＸ−Ｙ平面内で点対称ではない振動モードで振動するように構成された加速度センサ素子１１Ｂを備えるものである。なお、実施例２に係る加速度センサは、加速度センサ素子１１ＢのＸ軸寸法およびＹ軸寸法を２．４ｍｍとし、振動モードの固有振動の共振周波数を約１４．５ｋＨｚとした。
【００７３】
図５は、実施例２に係る加速度センサを構成する加速度センサ素子１１Ｂにおける各点の振動梁１３が駆動振動している状態での変位量を示すコンター図である。この振動モードでは、振動梁１３は、主として振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３がＸ軸方向に撓むように振動する。図示する状態では、振動部１３Ｂ１が僅かにＸ軸負方向側に撓み、振動部１３Ｂ２の長手方向（Ｙ軸方向）の中央よりもＹ軸正方向側の部位がＸ軸正方向側に撓んでいる。また、振動部１３Ｂ２の長手方向（Ｙ軸方向）の中央よりもＹ軸負方向側の部位がＸ軸負方向側に撓み、振動部１３Ｂ３がＸ軸正方向側に大きく撓んでいる。また、固定部１２は、殆ど変位していないが、錘部１４はＸ軸正方向に大きく変位し、保持梁１５は固定部側接続部１５Ａ１と錘部側接続部１５Ａ２とのＸ軸方向での間隔が狭くなっている。
【００７４】
この実施例２に係る加速度センサは、Ｘ軸感度が、約２０ｐｐｍ／Ｇであった。一方、実施例１に係る加速度センサは、前述のようにＸ軸感度が、約２９２ｐｐｍ／Ｇであった。また、比較例１に係る加速度センサは、前述のようにＸ軸感度が、約１．４６ｐｐｍ／Ｇであった。また、比較例２に係る加速度センサは、前述のようにＸ軸感度が、約２．９ｐｐｍ／Ｇであった。
【００７５】
このように、実施例２に係る加速度センサは、実施例１に係る加速度センサに比べると、Ｘ軸感度が低いが、比較例１および比較例２に係る加速度センサに比べると、Ｘ軸感度が十分に高いものであった。これは、実施例２に係る加速度センサは、錘部１４が振動梁１３と保持梁１５との合計２か所で支持されている構成であること、点対称な振動モードではないが、少なくともＸ−Ｙ平面内で振動する振動モードではあることが、要因となっているものと考えられる。
【００７６】
≪実施例３≫
次に、本発明の第１の実施形態に係る加速度センサ１の実施例３について説明する。実施例３に係る加速度センサは、振動梁１３の各部寸法がＸ軸方向の加速度に対する感度に及ぼす影響を調べた結果に基づいて、振動梁１３の各部を好適な寸法とされている。
【００７７】
図６は、振動梁１３を構成する固定部側接続部１３Ａ１と錘部側接続部１３Ａ２とのＹ軸方向の中心位置（以下、Ｙ軸接続位置と言う。）を、錘部１４のＹ軸方向の中心位置（以下、Ｙ軸中心位置と言う。）からオフセットした場合について説明する図である。図６（Ａ）に示すように、固定部側接続部１３Ａ１におけるＹ軸接続位置が、錘部１４のＹ軸中心位置からＹ軸正方向またはＹ軸負方向に離間する距離をオフセット量Ｌ１とし、錘部側接続部１３Ａ２におけるＹ軸接続位置が、錘部１４のＹ軸中心位置からＹ軸負方向またはＹ軸正方向に離間する距離をオフセット量Ｌ２とする。
【００７８】
図６（Ｂ）は、オフセット量Ｌ１とＸ軸感度との関係を示す図である。図６（Ｂ）に示すように、Ｘ軸感度は、オフセット量Ｌ１が略０である状態、即ち、固定部側接続部１３Ａ１のＹ軸接続位置が、錘部１４のＹ軸中心位置と一致する状態に最も高く、オフセット量Ｌ１が０．０４である状態、即ち、固定部側接続部１３Ａ１のＹ軸接続位置が、錘部１４のＹ軸中心位置からＹ軸正方向側にオフセットした状態や、オフセット量Ｌ１が−０．０４である状態、即ち、固定部側接続部１３Ａ１のＹ軸接続位置が、錘部１４のＹ軸中心位置からＹ軸負方向側にオフセットした状態では、Ｘ軸感度は低下している。このため、固定部側接続部１３Ａ１のＹ軸接続位置は、錘部１４のＹ軸中心位置と一致する構成が望ましいと考えられる。
【００７９】
また、図６（Ｃ）は、オフセット量Ｌ２とＸ軸感度との関係を示す図である。図６（Ｃ）に示すように、Ｘ軸感度は、オフセット量Ｌ２が略−０．０４である状態、即ち、錘部側接続部１３Ａ２のＹ軸接続位置が、錘部１４のＹ軸中心位置からＹ軸正方向側にオフセットした状態に最も高く、オフセット量Ｌ２が０や０．０４と増加するにつれて、即ち、錘部側接続部１３Ａ２のＹ軸接続位置がＹ軸負方向側にずれるにつれて、Ｘ軸方向の加速度に対する感度は低下している。このため、オフセット量Ｌ２については、錘部側接続部１３Ａ２のＹ軸接続位置が錘部１４のＹ軸中心位置からＹ軸正方向側にオフセットする構成、すなわち、錘部側接続部１３Ａ２に接続されている振動部１３Ｂ３のＹ軸方向の寸法が長くなる方向にオフセットする構成が、望ましいと考えられる。
【００８０】
図７は、振動梁１３を構成する振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の間隔と、Ｘ軸方向の幅寸法との比を変化させた場合について説明する図である。図７（Ａ）に示すように、振動部１３Ｂ１と振動部１３Ｂ２とのＸ軸方向の間隔、および、振動部１３Ｂ２と振動部１３Ｂ３とのＸ軸方向の間隔を間隔寸法Ｌ３とし、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の幅を幅寸法Ｌ４とする。
【００８１】
図７（Ｂ）は、間隔寸法Ｌ３と幅寸法Ｌ４との比Ｌ３／Ｌ４と、Ｘ軸感度との関係を示す図である。図７（Ｂ）に示すように、比Ｌ３／Ｌ４が小さいほど、即ち、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の幅に対して、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の間隔が狭いほど、Ｘ軸感度は高くなり、比Ｌ３／Ｌ４が大きいほど、即ち、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の幅に対して、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の間隔が広いほど、Ｘ軸感度は低くなっている。このため、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の幅寸法よりも、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の間隔寸法が小さい状態が望ましいと考えられる。
【００８２】
図８は、振動梁１３を構成する固定部側接続部１３Ａ１と錘部側接続部１３Ａ２とのＹ軸方向の幅寸法と、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の幅寸法との比を変化させた場合について説明する図である。図８（Ａ）に示すように、固定部側接続部１３Ａ１と錘部側接続部１３Ａ２とのＹ軸方向の幅を幅寸法Ｌ５とする。振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の幅は、前述のとおり幅寸法Ｌ４とする。
【００８３】
図８（Ｂ）は、幅寸法Ｌ５と幅寸法Ｌ４との比Ｌ５／Ｌ４と、Ｘ軸感度との関係を示す図である。図８（Ｂ）に示すように、比Ｌ５／Ｌ４が小さいほど、即ち、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の幅に対して、固定部側接続部１３Ａ１と錘部側接続部１３Ａ２とのＹ軸方向の幅が狭いほど、Ｘ軸感度は高く、比Ｌ５／Ｌ４が大きいほど、即ち、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の幅に対して、固定部側接続部１３Ａ１と錘部側接続部１３Ａ２とのＹ軸方向の幅が広いほど、Ｘ軸感度は低下している。このため、固定部側接続部１３Ａ１と錘部側接続部１３Ａ２とのＹ軸方向の幅寸法は、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の幅寸法と等しい構造が望ましいと考えられる。
【００８４】
以上の考察から、この実施例３に係る加速度センサでは、固定部側接続部１３Ａ１のＹ軸接続位置が錘部１４のＹ軸中心位置と一致しており、錘部側接続部１３Ａ２のＹ軸接続位置が錘部１４のＹ軸中心位置よりもＹ軸正方向側、すなわち、錘部側接続部１３Ａ２に接続されている振動部１３Ｂ３のＹ軸方向の寸法が長くなる方向にオフセットされている構成を採用すると好適である。また、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の間隔寸法を、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の幅寸法よりも狭くする構成を採用すると好適である。また、固定部側接続部１３Ａ１と錘部側接続部１３Ａ２とのＹ軸方向の幅寸法を、振動部１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３のＸ軸方向の幅寸法と等しくする構成を採用すると好適である。
【００８５】
これらのような構成を採用することにより、実施例３に係る加速度センサでは、Ｘ軸感度を極めて良好なものにすることができる。
【００８６】
≪実施例４≫
次に、本発明の第１の実施形態に係る加速度センサ１の実施例４について説明する。実施例４に係る加速度センサは、第１の実施形態に係る加速度センサの加速度センサ素子１１とは異なる駆動部を備えるものである。
【００８７】
図９は、実施例４に係る加速度センサにおける振動梁１３のＸ−Ｙ面平面図である。
【００８８】
振動梁１３の上面側（Ｚ軸正方向側）には、駆動部６１と検出部３１とが設けられている。駆動部６１は、Ｘ−Ｙ平面において振動梁１３の中心点を基準にして、点対称な形状に設けられている。駆動部６１は、４つの帯状部６１Ａ１，６１Ａ２，６１Ａ３，６１Ａ４と、３つの接続部６１Ｂ１，６１Ｂ２，６１Ｂ３と、を備えている。具体的には、帯状部６１Ａ１は、振動梁１３の固定部側接続部１３Ａ１の近傍であって、固定部側接続部１３Ａ１のＹ軸正方向側の領域から振動部１３Ｂ１のＸ軸負方向側かつＹ軸負方向側の領域に、平面視してＬ字状に設けられている。
【００８９】
帯状部６１Ａ２は、振動梁１３の振動部１３Ｃ１の近傍であって、振動部１３Ｂ１のＸ軸正方向側かつＹ軸正方向側の領域から振動部１３Ｃ１のＹ軸負方向側の領域及び振動部１３Ｂ２のＸ軸正方向側かつＹ軸正方向側の領域に至るように、平面視してコの字状に設けられている。帯状部６１Ａ２は、接続部６１Ｂ１により帯状部６１Ａ１と接続されている。
【００９０】
帯状部６１Ａ３は、振動梁１３の振動部１３Ｃ２の近傍であって、振動部１３Ｂ２のＸ軸負方向側かつＹ軸負方向側の領域から振動部１３Ｃ２のＹ軸正方向側の領域及び振動部１３Ｂ３のＸ軸負方向側かつＹ軸負方向側の領域に至るように、平面視してコの字状に設けられている。帯状部６１Ａ３は、接続部６１Ｂ２により帯状部６１Ａ２と接続されている。
【００９１】
帯状部６１Ａ４は、錘部側接続部１３Ａ２近傍であって、錘部側接続部１３Ａ２のＹ軸負方向側の領域から振動部１３Ｂ３のＸ軸正方向側かつＹ軸正方向側の領域に、平面視してＬ字状に設けられている。帯状部６１Ａ４は、接続部６１Ｂ３により帯状部６１Ａ３と接続されている。
【００９２】
前述したように振動梁１３は、Ｘ−Ｙ平面において自らの中心点を基準にして点対称な形状であり、且つ、駆動部６１および検出部３１も、Ｘ−Ｙ平面において振動梁１３の中心点を基準にして点対称に配置されている。このように、振動梁１３の形状および駆動部および検出部の配置が点対称であることで、駆動部６１を駆動すると振動梁１３が点対称な振動モードで振動することになる。そして、図２（Ｂ）で示した形状の駆動部２１よりも、駆動部６１は帯状部６１Ａ２，６１Ａ３の分だけ大きな体積を有しているので、振動梁１３の点対称な振動モードでの振動振幅が、より大きなものになる。
【００９３】
以上の実施形態や実施例で示したように、本発明の加速度センサは構成することができる。なお、以上の説明はあくまで例示であり、本発明の加速度センサは、特許請求の範囲に基づいて、適宜、構成を変更しても実現することができる。たとえば、上述の説明では、圧電体層および下部電極層が駆動部および検出部が設けられている領域にのみ設けられている例を示したが、圧電体層および下部電極層は振動梁の全面に設けられており、上部電極層の有無により、駆動部および検出部が構成されてもよい。また、好適な例として振動梁が点対称な振動モードで振動する例を示したが、そのような振動モードを実現する駆動部や検出部の配置は、上述の配置に限られるものではない。その他、多様な構成で、本発明の加速度センサは実現することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１…加速度センサ
１１，１１Ｂ…加速度センサ素子
１２…固定部
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ…固定部構成部
１３…振動梁
１３Ａ１，１５Ａ１…固定部側接続部
１３Ａ２，１５Ａ２…錘部側接続部
１３Ｂ１，１３Ｂ２，１３Ｂ３，１３Ｃ１，１３Ｃ２，１５Ｂ１，１５Ｂ２，１５Ｂ３，１５Ｃ１，１５Ｃ２…振動部
１４…錘部
１５…保持梁
１６…上部電極層
１７…圧電体層
１８…下部電極層
２１，６１…駆動部
３１…検出部
４１…制御回路
６１Ａ１，６１Ａ２，６１Ａ３，６１Ａ４…帯状部
６１Ｂ１，６１Ｂ２，６１Ｂ３…接続部
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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