(57)【要約】【課題】Ｚ軸方向の影響をクーロン力により打ち消して、水平方向の加速度を正確に検出するようにした高感度の静電容量型加速度センサを提供すること。【解決手段】本発明の静電容量型加速度センサは、重錘体４１に設けられた可動電極４１ａと、可動電極４１ａに対向して配置された固定電極４２ａとを備え、両電極４１ａ，４２ａ間の静電容量の変化を重錘体４１の変位に基づいて加速度を検出する。重錘体４１のＺ軸方向に働く加速度の影響を排除するためにＺ軸加速度検出部４４が設けられ、Ｚ軸加速度検出部４４により検出された出力電圧に合わせて、重錘体４１にクーロン力を与える電圧を印加する電圧発生部４５が設けられている。電圧発生部４５からの電圧により重錘体４１にクーロン力を与えるために、Ｘ・Ｙ平面上にクーロン力供給電極４３が配置されている。【選択図】図３
2011169630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に離間状態で配置された変位可能な重錘体と、該重錘体に設けられた可動電極と、該可動電極に対向して配置された固定電極とを備え、前記両電極間の静電容量の変化を前記重錘体の変位に基づいて検出する静電容量型加速度センサにおいて、
前記重錘体にクーロン力を与えるために電圧発生部に接続され、前記重錘体に対して水平方向であるＸ・Ｙ平面上に配置されたクーロン力供給電極を備えたことを特徴とする静電容量型加速度センサ。
【請求項２】
前記クーロン力供給電極が、前記重錘体の前記基板側に配置されている下部電極であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型加速度センサ。
【請求項３】
前記可動電極が、複数の薄板状の櫛型可動電極で、前記固定電極が、前記櫛型可動電極に対向してそれぞれ配置された複数の薄板状の櫛型固定電極であることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電容量型加速度センサ。
【請求項４】
前記櫛型可動電極が、前記重錘体の変位方向であるＸ軸方向に対してＹ軸方向の両側に設けられているとともに、前記櫛型固定電極が、前記櫛型可動電極に対向して配置されていることを特徴とする請求項３に記載の静電容量型加速度センサ。
【請求項５】
前記櫛型固定電極が、前記櫛型可動電極を挟み込むようにした一対の櫛型固定電極であることを特徴とする請求項３又は４に記載の静電容量型加速度センサ。
【請求項６】
前記重錘体が、前記基板上に設けられた支柱部材に梁部材を介して取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の静電容量型加速度センサ。
【請求項７】
基板上に離間状態で配置された変位可能な重錘体と、該重錘体に設けられた可動電極と、該可動電極に対向して配置された固定電極とを備え、前記両電極間の静電容量の変化を前記重錘体の変位に基づいて検出する静電容量型加速度センサを備えた静電容量型加速度検出装置において、
前記重錘体のＺ軸方向に働く加速度の影響を排除するために、前記Ｚ軸方向の加速度を検出するＺ軸加速度検出部と、
該Ｚ軸加速度検出部により検出された出力電圧に合わせて、前記重錘体にクーロン力を与える電圧を印加する電圧発生部と、
該電圧発生部からの前記電圧により前記重錘体にクーロン力を与えるために、前記重錘体に対して水平方向であるＸ・Ｙ平面上に配置されたクーロン力供給電極と
を備えたことを特徴とする静電容量型加速度検出装置。
【請求項８】
前記クーロン力供給電極が、前記重錘体の前記基板側に配置されている下部電極であることを特徴とする請求項７に記載の静電容量型加速度検出装置。
【請求項９】
前記静電容量型加速度センサの前記可動電極が、複数の薄板状の櫛型可動電極で、前記固定電極が、前記櫛型可動電極に対向してそれぞれ配置された複数の薄板状の櫛型固定電極であることを特徴とする請求項７又は８に記載の静電容量型加速度検出装置。
【請求項１０】
前記櫛型可動電極が、前記重錘体の変位方向であるＸ軸方向に対してＹ軸方向の両側に設けられているとともに、前記櫛型固定電極が、前記櫛型可動電極に対向して配置されていることを特徴とする請求項９に記載の静電容量型加速度検出装置。
【請求項１１】
前記櫛型固定電極が、前記櫛型可動電極を挟み込むようにした一対の櫛型固定電極であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の静電容量型加速度センサ。
【請求項１２】
前記重錘体が、前記基板上に設けられた支柱部材に梁部材を介して取り付けられていることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の静電容量型加速度検出装置。
【請求項１３】
前記電圧発生部が、前記重錘体の前記Ｚ軸方向の位置を前記水平方向の測定時に同じ位置に保持されるように前記クーロン力を印加することを特徴とする請求項７乃至１２のいずれかに記載の静電容量型加速度検出装置。
【請求項１４】
前記Ｚ軸加速度検出部からの出力信号と、前記クーロン力に相当する信号を加算する加算器を備え、前記Ｚ軸方向の力が、加速度とクーロン力の和で与えられ、前記クーロン力を調整してその和を一定となるようにすることを特徴とする請求項７乃至１３のいずれかに記載の静電容量型加速度検出装置。
【請求項１５】
前記クーロン力に相当する信号が、係数記憶装置に記憶されていることを特徴とする請求項１４に記載の静電容量型加速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型加速度センサ及びそれを用いた静電容量型加速度検出装置に関し、より詳細には、変位可能な重錘体に取り付けられた可動電極と、可動電極に対向して配置された固定電極間の静電容量の変化を検出するようにした静電容量型加速度センサ及びそれを用いた静電容量型加速度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の静電容量型加速度センサとしては、例えば、特許文献１に開示されているような、櫛型電極を用いた静電容量型加速度センサが知られている。
【０００３】
図１（ａ），（ｂ）は、特許文献１に開示されている従来の静電容量型加速度センサを説明するための構成図で、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【０００４】
ガラス基板よりなる支持基板１の表面側に支持基板１から離間して配置された重り部２１と、支持基板１の表面側に固着され、その表面に沿って重り部２１を左右方向に変位可能とするばね部２２を介して重り部２１を支持する一組の支持部２３，２３と、重り部２１の両側において支持基板１の表面側に固着され左右方向が厚さ方向となるように列設された複数の薄板状の固定電極２４ｂを有する櫛形状の固定電極部２４と、隣り合う固定電極２４ｂ，２４ｂ間の櫛溝２４ｃに１つずつ入り込み左右方向へ変位可能となるように重り部２１に設けられた複数の薄板状の可動電極２１ａとを備えている。なお、符号２４ａは、複数の固定電極を連結する連結部、２４ｄは支持基板１上に設けられた固定部、２６は固定電極に接続されているパッドを示している。
【０００５】
また、例えば、特許文献２に開示されているような静電容量型加速度センサも知られている。この特許文献２に記載されている静電容量型加速度センサは、自動車のエアバッグシステムやサスペンション制御システムなどに好適な半導体式の加速度センサに関するもので、第１の単結晶シリコン基板上に絶縁膜を介して接合され、かつ薄膜化された第２の単結晶シリコン基板と、第２の単結晶シリコン基板に形成され、その表面に平行な方向に可動な梁と、第２の単結晶シリコン基板に形成され、加速度による梁の動作に伴う信号処理を行う信号処理回路とを備えたものである。
【０００６】
つまり、この特許文献２に開示されている静電容量を用いて基板に水平方向の加速度を検知する加速度センサは、水平方向の加速度を加速度によって動くおもりとともに動く可動電極と、基板に固定された固定電極の距離を容量として検出することによっておもりにかかる加速度を、以下の関係式を用いて検出している。
【０００７】
Δｃ＝１／２・ε・ＳΔｄ／ｄ2
ここで、Ｓは可動電極及び固定電極の面積、ｄは電極間の距離、Δｄは水平方向の加速度によるｄの変化分、εは空気中の誘電率を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−０２８９１２号公報
【特許文献２】特開平０５−３０４３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の静電容量型加速度センサは、Ｚ軸方向の加速度によって静電容量値が変化してしまい、正確な値が求まらないため検出感度が低いという問題があった。
【００１０】
また、上述した特許文献２に記載の静電容量型加速度センサは、Ｚ軸方向の加速度によって静電容量値が変化してしまい正確な値が求まらないという問題の他に、特に所望の方向の感度を高めようと梁のばね定数を小さくした場合に、同時にＺ軸方向にもおもり（重錘体）が移動するため、可動電極と固定電極の対向する電極の面積Ｓが変動してしまい、正確に静電容量値が検出できないという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、Ｚ軸方向の影響をクーロン力により打ち消して、水平方向の加速度を正確に検出できるようにした高感度の静電容量型加速度センサ及び静電容量型加速度検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、基板上に離間状態で配置された変位可能な重錘体と、該重錘体に設けられた可動電極と、該可動電極に対向して配置された固定電極とを備え、前記両電極間の静電容量の変化を前記重錘体の変位に基づいて検出する静電容量型加速度センサにおいて、前記重錘体にクーロン力を与えるために電圧発生部に接続され、前記重錘体に対して水平方向であるＸ・Ｙ平面上に配置されたクーロン力供給電極を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記クーロン力供給電極が、前記重錘体の前記基板側に配置されている下部電極であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記可動電極が、複数の薄板状の櫛型可動電極で、前記固定電極が、前記櫛型可動電極に対向してそれぞれ配置された複数の薄板状の櫛型固定電極であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記櫛型可動電極が、前記重錘体の変位方向であるＸ軸方向に対してＹ軸方向の両側に設けられているとともに、前記櫛型固定電極が、前記櫛型可動電極に対向して配置されていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、前記櫛型固定電極が、前記櫛型可動電極を挟み込むようにした一対の櫛型固定電極であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記重錘体が、前記基板上に設けられた支柱部材に梁部材を介して取り付けられていることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は、基板上に離間状態で配置された変位可能な重錘体と、該重錘体に設けられた可動電極と、該可動電極に対向して配置された固定電極とを備え、前記両電極間の静電容量の変化を前記重錘体の変位に基づいて検出する静電容量型加速度センサを備えた静電容量型加速度検出装置において、前記重錘体のＺ軸方向に働く加速度の影響を排除するために、前記Ｚ軸方向の加速度を検出するＺ軸加速度検出部と、該Ｚ軸加速度検出部により検出された出力電圧に合わせて、前記重錘体にクーロン力を与える電圧を印加する電圧発生部と、該電圧発生部からの前記電圧により前記重錘体にクーロン力を与えるために、前記重錘体に対して水平方向であるＸ・Ｙ平面上に配置されたクーロン力供給電極とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記クーロン力供給電極が、前記重錘体の前記基板側に配置されている下部電極であることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の発明において、前記静電容量型加速度センサの前記可動電極が、複数の薄板状の櫛型可動電極で、前記固定電極が、前記櫛型可動電極に対向してそれぞれ配置された複数の薄板状の櫛型固定電極であることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記櫛型可動電極が、前記重錘体の変位方向であるＸ軸方向に対してＹ軸方向の両側に設けられているとともに、前記櫛型固定電極が、前記櫛型可動電極に対向して配置されていることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の発明において、前記櫛型固定電極が、前記櫛型可動電極を挟み込むようにした一対の櫛型固定電極であることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項７乃至１１のいずれかに記載の発明において、前記重錘体が、前記基板上に設けられた支柱部材に梁部材を介して取り付けられていることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項７乃至１２のいずれかに記載の発明において、前記電圧発生部が、前記重錘体の前記Ｚ軸方向の位置を前記水平方向の測定時に同じ位置に保持されるように前記クーロン力を印加することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項７乃至１３のいずれかに記載の発明において、前記Ｚ軸加速度検出部からの出力信号と、前記クーロン力に相当する信号を加算する加算器を備え、前記Ｚ軸方向の力が、加速度とクーロン力の和で与えられ、前記クーロン力を調整してその和を一定となるようにすることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の発明において、前記クーロン力に相当する信号が、係数記憶装置に記憶されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、重錘体のＺ軸方向に働く加速度の影響を排除するために、Ｚ軸方向の加速度を検出するＺ軸加速度検出部と、このＺ軸加速度検出部により検出された出力電圧に合わせて、重錘体にクーロン力を与える電圧を印加する電圧発生部と、この電圧発生部からの電圧により重錘体にクーロン力を与えるために、重錘体に対して水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）であるＸ・Ｙ平面上に配置されたクーロン力供給電極とを備えているので、Ｚ軸方向の影響をクーロン力により打ち消して水平方向の加速度を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の静電容量型加速度センサを説明するための構成図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明に係る静電容量型加速度センサによる加速度検出について説明するための比較図で、（ａ）は静電容量型加速度センサの部分上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明に係る静電容量型加速度センサによる加速度検出について説明するための構成図で、（ａ）は静電容量型加速度センサの上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明に係る静電容量型加速度センサを説明するための構成図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明に係る静電容量型加速度センサを説明するための概略斜視図である。
【図６】本発明に係る静電容量型加速度センサを用いた静電容量型加速度検出装置を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。  
まず、Ｚ軸方向の影響をクーロン力により打ち消して水平方向の加速度を正確に検出することについて説明する。
【００３０】
図２（ａ），（ｂ）は、本発明に係る静電容量型加速度センサによる加速度検出について説明するための比較図で、図２（ａ）は静電容量型加速度センサの上面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００３１】
加速度により、重錘体（おもり）３１は矢印方向、つまり、重錘体の水平方向（Ｘ軸方向）に変位すると、この重錘体の変位方向であるＸ軸方向に対してＹ軸方向に設けられている可動電極３１ａと、この可動電極３１ａに対して距離ｄを保持して配置されている固定電極３２ａとの距離が変化することになり、この変化が両電極３１ａ，３２ａ間の静電容量の変化として検出される。
【００３２】
Ｚ軸方向の加速度がないと、図２（ｂ）の上段に示されているように、両電極３１ａ，３２ａの対向する面積は、電極の長さＬと電極の高さＨの積のＬ・Ｈで表せるのに対して、Ｚ軸方向に加速度があると、図２（ｂ）の中段に示されているように、そのＺ軸方向の加速度による力が、下向きに生じた結果、可動電極３１ａに下向きの変位ａが生じ、対向している固定電極３２ａの高さが（Ｈ−ａ）となるため、両電極３１ａ，３２ａの対向する面積は、Ｌ・（Ｈ−ａ）に変化したり、また、図２（ｂ）の下段に示されているように、そのＺ軸方向の加速度による力が、上向きに生じた結果、可動電極３１ａに上向きの変位ａ’が生じ、対向している固定電極３２の高さが（Ｈ−ａ’）となるため、両電極３１ａ，３２ａの対向する面積は、Ｌ・（Ｈ−ａ’）に変化して、可動電極３１ａと固定電極３２ａの対向する電極の面積Ｓが変動してしまう。この変動が、Ｚ軸方向の加速度がノイズになって、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）の正確な加速度が検出できなくなる。なお、ここでは、Ｚ軸方向の加速度を説明するために、両電極３１ａ，３２ａ間の距離ｄは一定であるものとして説明している。
【００３３】
図３（ａ）乃至（ｃ）は、本発明に係る静電容量型加速度センサによる加速度検出について説明するための構成図で、図３（ａ）は静電容量型加速度センサの上面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００３４】
本発明に係る静電容量型加速度センサは、基板上に離間状態で配置された変位可能な重錘体４１と、この重錘体４１に設けられた可動電極４１ａと、この可動電極４１ａに対向して配置された固定電極４２ａとを備え、両電極４１ａ，４２ａ間の静電容量の変化を重錘体４１の変位に基づいて検出するものである。
【００３５】
重錘体４１のＺ軸方向に働く加速度の影響を排除するために、Ｚ軸方向の加速度を検出するＺ軸加速度検出部４４が設けられている。また、Ｚ軸加速度検出部４４により検出された出力電圧に合わせて、重錘体４１にクーロン力を与える電圧を印加する電圧発生部４５が設けられている。さらに、電圧発生部４５からの電圧により重錘体４１にクーロン力を与えるために、この重錘体４１に対して水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）であるＸ・Ｙ平面上にクーロン力供給電極４３が配置されている。このクーロン力供給電極４３は、重錘体４１の基板側に配置されている下部電極である。
【００３６】
Ｚ軸方向の加速度がなく、クーロン力があるとき、図３（ｃ）の上段に示されているように、そのクーロン力が下向きに発生し、可動電極４１ａに変位ａが与えられる。また、Ｚ軸方向の加速度があり、クーロン力がないとき、図３（ｃ）の中段に示されているように、Ｚ軸方向の加速度による力が下向きに発生し、可動電極４１ａに図３（ｃ）の上段と同じ変位ａが与えられる。Ｚ軸方向の力は、Ｚ軸方向の加速度とクーロン力の和で与えるので、図３（ｃ）の下段に示されているように、Ｚ軸方向の影響をクーロン力により、常に図３（ｃ）の上段と中段に示された変位と同じ変位ａが与えられることになるので水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）の加速度を正確に検出することができる。加速度による力ベクトルをＦａ、クーロン力による力ベクトルをＦｃとするとＦａ＋Ｆｃ＝一定とすることにより梁のＺ軸方向のばね定数をＫｚとした場合、変位ａは、
ａ＝（Ｆａ＋Ｆｃ）／Ｋｚ  
と常に一定の値となり、可動電極４１ａと固定電極４２ａが対向する面積Ｓは
Ｓ＝Ｌ・（Ｈ−ａ）
と表されるため、これも常に一定となる。ここでＬは対向する電極の長さで、Ｈは電極の高さである。したがって、水平方向の加速度を加速度によって動く重錘体４１とともに動く可動電極４１ａと、基板に固定された固定電極４２ａの距離ｄを容量として検出することによって、重錘体にかかる加速度を求める関係式は、
Δｃ＝１／２・ε・ＳΔｄ／ｄ2
であり、Ｚ軸方向の加速度の大きさによらず面積Ｓが常に一定であるため、水平方向から生じる距離ｄのみの変動を検出していることがわかる。なお、Δｄは水平方向の加速度によるｄの変化分、εは空気中の誘電率を示している。
【００３７】
なお、ここではＺ軸方向の加速度を説明するために、両電極間の距離ｄは一定であるものとし、また、対向する両電極４１ａ，４２ａの面積は一定であるとして説明している。
【００３８】
図４は、本発明に係る静電容量型加速度センサを説明するための構成図で、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ断面図、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図５は、本発明に係る静電容量型加速度センサを説明するための概略斜視図である。なお、図５においては、可動部材が片側２個の場合を示している。
【００３９】
本発明の静電容量型加速度センサ５０は、基板５５上に離間状態で配置された変位可能な重錘体（おもり）５６と、この重錘体５６に設けられた可動電極５７ａ乃至５７ｈと、この可動電極５７ａ乃至５７ｈに対向して配置された一対の一方の固定電極（左側固定電極）５３ａ乃至５３ｈ及び他方の固定電極（右側固定電極）５４ａ乃至５４ｈとを備え、両電極間の静電容量の変化を重錘体５６の変位に基づいて検出するものである。
【００４０】
クーロン力供給電極５８は、重錘体５６にクーロン力を与えるために電圧発生部４５に接続され、重錘体５８に対して水平方向であるＸ・Ｙ平面上に配置されている。このクーロン力供給電極５８は、重錘体５８の基板５５側で基板５５上に配置されている下部電極である。
【００４１】
また、可動電極５７ａ乃至５７ｈは、複数の薄板状の櫛型可動電極で、この櫛型可動電極を挟むようにして配置された一対の固定電極５３ａ乃至５３ｈ及び５４ａ乃至５４ｈは、複数の薄板状の櫛型固定電極である。
【００４２】
また、これらの櫛型可動電極は、重錘体５６の変位方向であるＸ軸方向に対してＹ軸方向の両側に設けられているとともに、一対の櫛型固定電極は、櫛型可動電極に対向して配置されている。
【００４３】
また、重錘体５６は、基板５５上に設けられた支柱部材（アンカー）５１ａ，５１ｂに梁部材（ばね部材）５２ａ乃至５２ｄを介して取り付けられている。この梁部材５２ａ乃至５２ｄの一方の梁部材５２ａ，５２ｃは、支柱部材５１ａ，５１ｂに結合されており、他方の梁部材５２ｂ，５２ｄは、重錘体５６に結合されている。そして、この梁部材５２ａ乃至５２ｄは、重錘体５６の水平方向の変位に対して弾性力を持って変位するばね部材である。
【００４４】
図６は、本発明に係る静電容量型加速度センサを用いた静電容量型加速度検出装置を説明するためのブロック図である。ここに示されている静電容量型加速度センサ５０は、図４において説明したような静電容量型加速度センサと同じ構造を有している。
【００４５】
図３（ａ）において説明したように、Ｚ軸加速度検出部４４は、重錘体５６のＺ軸方向に働く加速度の影響を排除するために、Ｚ軸方向の加速度を検出するためのものである。また、電圧発生部４５は、Ｚ軸加速度検出部４４により検出された出力電圧に合わせて、重錘体５６にクーロン力を与える電圧を印加するためのものである。
【００４６】
クーロン力供給電極５８は、電圧発生部４５からの電圧により重錘体５６にクーロン力を与えるために、重錘体５６に対して水平方向であるＸ・Ｙ平面上に配置されている。このクーロン力供給電極５８は、重錘体５６の基板５５側で基板５５上に設けられた下部電極である。
【００４７】
また、電圧発生部４５は、重錘体５６のＺ軸方向の位置を水平方向の測定時に同じ位置に保持されるようにクーロン力Ｆｃを印加するためのものである。また、Ｚ軸加速度検出部４４からの出力信号と、係数記憶装置４６に記憶されているクーロン力に相当する信号を乗算する乗算器４７を備え、Ｚ軸方向の力が、加速度による力Ｆａとクーロン力Ｆｃの和で与えられ、クーロン力を調整してその和を絶えず一定となるようになっている。
【００４８】
ＣＶ（容量・電圧）変換部４８は、可動電極５７ａ乃至５７ｈからの出力信号と、一方の固定電極（左側固定電極）５３ａ乃至５３ｈからの出力信号と、他方の固定電極（右側固定電極）５４ａ乃至５４ｈからの出力信号を入力して、両電極間の静電容量の変化を検出するようになっている。このＣＶ変換部４８の出力がＸ軸方向の加速度出力となる。この加速度出力は、可動電極と固定電極の容量変動Δｃと与えられ、その関係式は、
Δｃ＝（１／２・ε・ＳΔｄL／ｄL2）−（１／２・ε・ＳΔｄR／ｄR2）
＝（１／２・ε・（Ｌ・（Ｈ−ａ））・ΔｄL／ｄL2）
−（１／２・ε・（Ｌ・（Ｈ−ａ））・ΔｄR／ｄR2）
＝（１／２・ε・（Ｌ・（Ｈ−（Ｆａ＋Ｆｃ）／Ｋｚ））・ΔｄL／ｄL2）
−（１／２・ε・（Ｌ・（Ｈ−（Ｆａ＋Ｆｃ）／Ｋｚ））・ΔｄR／ｄR2）
であり、Ｆａ＋Ｆｃが常に一定となるようになっているため出力信号は水平方向から生じる変動のみを検出している。ここでＬは対向している固定電極と可動電極の長さ、Ｈは固定電極及び可動電極の高さ、Ｋｚは梁部材（ばね部材）のＺ軸方向のばね定数、ｄLは可動電極と左側固定電極の距離、ｄRは可動電極と右側固定電極の距離、ΔｄLは水平方向の加速度によるｄLの変化分、ΔｄRは水平方向の加速度によるｄRの変化分、εは空気中の誘電率を示している。
【００４９】
なお、図６では、Ｘ軸方向の加速度を検出する場合について説明したが、Ｙ軸方向の加速度を検出する場合には、図６に示した静電容量型加速度センサ５０を９０度回転したものを使用すれば、Ｙ軸方向の加速度出力が得られる。
【００５０】
このようにして、電圧発生部４５からの電圧により重錘体５６にクーロン力を与えるために、重錘体５６に対して水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）であるＸ・Ｙ平面上に配置されたクーロン力供給電極５８を備えたので、Ｚ軸方向の影響をクーロン力により打ち消して水平方向の加速度を正確に検出することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  支持基板
２１  重り部
２１ａ  可動電極
２２  ばね部
２３  支持部
２４  固定電極部
２４ａ  連結部
２４ｂ  固定電極
２４ｃ  櫛溝
２４ｄ  固定部
２６  パッド
３１，４１  重錘体（おもり）
３１ａ，４１ａ  可動電極
３２ａ，４２ａ  固定電極
４３  クーロン力供給電極（下部電極）
４４  Ｚ軸加速度検出部
４５  電圧発生部
４６  係数記憶装置
４７  加算器
４８  ＣＶ変換部
５０  静電容量型加速度センサ
５１ａ，５１ｂ  支柱部材（アンカー）
５２ａ乃至５２ｄ  梁部材（ばね部材）
５３ａ乃至５３ｈ  一方の固定電極（左側固定電極）
５４ａ乃至５４ｈ  他方の固定電極（右側固定電極）
５５  基板
５６  重錘体（おもり）
５７ａ乃至５７ｈ  可動電極
５８  クーロン力供給電極（下部電極）
【図１】
2011169630.tif 000003
【図２】
2011169630.tif 000004
【図３】
2011169630.tif 000005
【図４】
2011169630.tif 000006
【図５】
2011169630.tif 000007
【図６】
2011169630.tif 000008