(57)【要約】【課題】容量可変構造体の容量に対して寄生容量が大きい場合でも、検出精度の劣化を抑えつつ、容量可変構造体の容量を高速に検出する。【解決手段】制御信号または検出すべき物理量に応じて変位する形状可変構造体１と、形状可変構造体１の変位を表す容量を検出する構造変位検出ユニット２とを有し、形状可変構造体１は、その変位に応じて容量が変化する容量可変構造体１０を備え、構造変位検出ユニット２は、容量可変構造体１０に電界を発生させる電界発生部２０と、電界発生の基となる誘導信号Ｓｄを電界発生部２０に出力する誘導信号生成部２２と、容量可変構造体１０の容量信号Ｓｃａｐから容量可変構造体１０の容量を表す情報信号Ｓｉを抽出する容量情報抽出部２３と、情報信号Ｓｉを情報処理可能な形式に変換する出力調整部２４とを備える。【選択図】  図１
2005315694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された制御信号または検出すべき物理量に応じて変位する形状可変構造体と、この形状可変構造体の変位を表す容量を検出する構造変位検出ユニットとを有する電子部品装置において、
前記形状可変構造体は、その変位に応じて容量が変化する容量可変構造体を備え、
前記構造変位検出ユニットは、前記容量可変構造体に電界を発生させる電界発生部と、前記電界発生の基となる誘導信号を前記電界発生部に出力する誘導信号生成部と、前記電界の発生によって前記容量可変構造体の出力端子から出力される容量信号から、前記容量可変構造体の容量を表す情報信号を抽出する容量情報抽出部と、前記情報信号を情報処理可能な形式に変換する出力調整部とを備え、
前記誘導信号生成部は、前記電界の発生開始を指示する誘導開始信号を出力する誘導開始信号発生部と、前記誘導開始信号に応じて前記誘導信号を出力する電界誘導部とから構成され、
前記容量情報抽出部は、所定の電位の第１の電位比較基準信号を発生する第１の電位比較基準信号発生部と、前記容量信号と前記第１の電位比較基準信号との電位差を増幅して検出信号として出力する第１の電位比較部と、前記検出信号と前記誘導開始信号との位相差を前記情報信号として抽出する位相比較部とから構成され、
前記出力調整部は、前記情報信号のパルス幅が有する時間の情報をアナログ電圧に変換する時間−電圧変換回路と、前記アナログ電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とから構成されることを特徴とする電子部品装置。
【請求項２】
入力された制御信号または検出すべき物理量に応じて変位する形状可変構造体と、この形状可変構造体の変位を表す容量を検出する構造変位検出ユニットとを有する電子部品装置において、
前記形状可変構造体は、その変位に応じて容量が変化する容量可変構造体を備え、
前記構造変位検出ユニットは、前記容量可変構造体に電界を発生させる電界発生部と、前記電界発生の基となる誘導信号を前記電界発生部に出力する誘導信号生成部と、前記電界の発生によって前記容量可変構造体の出力端子から出力される容量信号から、前記容量可変構造体の容量を表す情報信号を抽出する容量情報抽出部と、前記情報信号を情報処理可能な形式に変換する出力調整部とを備え、
前記誘導信号生成部は、前記電界の発生開始を指示する誘導開始信号を出力する誘導開始信号発生部と、前記誘導開始信号に応じて前記誘導信号を出力する電界誘導部とから構成され、
前記容量情報抽出部は、所定の電位の第１の電位比較基準信号を発生する第１の電位比較基準信号発生部と、前記容量信号と前記第１の電位比較基準信号との電位差を増幅して検出信号として出力する第１の電位比較部と、前記検出信号と前記誘導信号との位相差を前記情報信号として抽出する位相比較部とから構成され、
前記出力調整部は、前記情報信号のパルス幅が有する時間の情報をアナログ電圧に変換する時間−電圧変換回路と、前記アナログ電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とから構成されることを特徴とする電子部品装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子部品装置において、
前記電界誘導部は、所定の電圧を出力する誘導電圧発生回路と、制御端子が前記誘導開始信号発生部の出力端子に接続され、入力端子が前記誘導電圧発生回路の出力端子に接続され、出力端子が前記電界発生部の入力端子に接続され、前記誘導開始信号の出力に応じて閉状態となる制御スイッチとから構成されることを特徴とする電子部品装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の電子部品装置において、
前記容量情報抽出部は、さらに、前記誘導信号生成部から前記位相比較部に入力される前記誘導開始信号又は前記誘導信号を遅延させた上で前記位相比較部に入力する遅延部を有することを特徴とする電子部品装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電子部品装置において、
前記遅延部は、所定の電位の第２の電位比較基準信号を発生する第２の電位比較基準信号発生部と、前記誘導信号生成部から入力される前記誘導開始信号又は前記誘導信号と前記第２の電位比較基準信号との電位差を増幅した信号を前記位相比較部に出力する第２の電位比較部とから構成されることを特徴とする電子部品装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子部品装置において、
前記容量可変構造体は、前記形状可変構造体の可動部材と、この可動部材と対向して設置された検出電極とから構成されることを特徴とする電子部品装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子部品装置において、
前記電界発生部は、容量素子から構成されることを特徴とする電子部品装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子部品装置において、
前記容量可変構造体は、前記形状可変構造体の可動部材と、この可動部材と対向して設置された第１の検出電極とから構成され、
前記電界発生部は、前記第１の検出電極と対向して設置された第２の検出電極から構成されることを特徴とする電子部品装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電子部品装置において、
前記形状可変構造体は、光の経路を変更するマイクロミラーであることを特徴とする電子部品装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチや加速度センサに代表されるＭＥＭＳ（マイクロメカニカルシステム）デバイスを備えた電子部品装置に係り、特にＭＥＭＳ構造に発生する微小な容量を検出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、微細加工技術により形成したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）構造体を使用した電子部品装置が知られている（例えば、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３参照）。このような電子部品装置では、ＭＥＭＳ構造体に発生する容量を検出することで目的の物理量を検出したり、検出した物理量を基に自己の制御を行ったりする技術が開発されてきた。例えば、加速度センサでは、ＭＥＭＳ技術で作製された１対の電極間に発生する容量を検出することで、加速度が検出される。
【０００３】
図１５にＭＥＭＳ構造体を使用した一般的な電子部品装置の構成を示す。電子部品装置は、基板１００と、導電性材料からなる可動部材１０１と、支柱１０２と、制御電極１０３と、検出電極１０４と、構造体制御装置１０５とから構成される。電子部品装置が光スイッチの場合、可動部材１０１はミラーである。支柱１０２は、可動部材１０１が制御電極１０３及び検出電極１０４の上に離間して配置されるように可動部材１０１を支える。可動部材１０１は、支柱１０２を介して所定の電位に設定される。構造体制御装置１０５により制御電極１０３に制御電圧が印加されると、可動部材１０１と制御電極１０３との間に静電力が発生し、この静電力に見合う分だけ可動部材１０１が変位する。可動部材１０１が変位すると、可動部材１０１と検出電極１０４との間に形成される静電容量Ｃｓが変化する。構造体制御装置１０５は、容量Ｃｓを検出することにより、可動部材１０１の位置を検出し、制御電極１０３への印加電圧を制御する。こうして、可動部材１０１の位置を制御することができる。
【０００４】
しかし、図１５に示した電子部品装置では、検出電極１０４と接地電位との間に寄生容量Ｃｐが発生するため、可動部材１０１と検出電極１０４との間に形成される容量Ｃｓの検出が難しいという問題があった。その理由は、構造体制御装置１０５は容量Ｃｓと寄生容量Ｃｐとが並列接続された容量を検出することになるが、容量Ｃｓが数１０ｆＦ〜数１００ｆＦであるのに対して、寄生容量Ｃｐが数ｐＦとなるためである。
【０００５】
検出したい容量に対して大きな寄生容量が発生する場合でも、目的の容量を検出することを可能にする技術として、非特許文献４に開示された技術がある（以下、第１の従来例と呼ぶ）。本技術は容量型の指紋センサに関するものである。この第１の従来例を図１６を用いて説明する。図１６に示す容量型指紋センサは、検出電極２０１と人の指２０３との間に形成される容量Ｃｓを検出することで、指紋画像を取得する。この容量型指紋センサでは、検出電極２０１に対向して補償電極２０２が配置される。補償電極２０２は演算増幅器２０５のフィードバックにより検出電極２０１と同電位となるように制御されるため、検出電極２０１に発生する寄生容量が抑制される。
【０００６】
以下、図１６に示したセンサの動作について説明する。まず、リセット状態では、第１の制御スイッチ２０４の一端の電位ＶｒがＶ１に設定され、かつ第１の制御スイッチ２０４はオン状態とされる。一方、演算増幅器２０５の非反転入力端子と出力端子との間に設けられた第２の制御スイッチ２０６もオン状態とされ、演算増幅器２０５のフィードバックループは閉じられる。演算増幅器２０５の反転入力端子の電位がＶ１であることから、フィードバックループにより検出電極２０１の電位もＶ１となる。次に、第２の制御スイッチ２０６が開いたときの検出電極２０１の電位をＶ２とする。このとき、実効的な指の容量をＣｆ、演算増幅器２０５の非反転入力端子と出力端子との間の容量をＣｓｐｌ、電位Ｖ１とＶ２との差をΔＶｒとすると、演算増幅器２０５の出力電圧Ｖｏｕｔの振幅はΔＶ０＝（１＋Ｃｆ／Ｃｓｐｌ）ΔＶｒとなり、指の容量Ｃｓに対応した信号出力を得ることができる。
【０００７】
検出したい容量に対して大きな寄生容量が発生する場合でも、目的の容量を検出することを可能にする他の技術として、特許文献１に開示された技術がある（以下、第２の従来例と呼ぶ）。本技術は、ダイアフラムを用いた圧力センサに関するものである。この第２の従来例を図１７を用いて説明する。図１７に示す圧力センサにおいて、演算増幅器３０２の非反転入力端子には、第１の制御スイッチ３０３を介して基準電圧Ｖｈが供給される。演算増幅器３０２の反転入力端子と出力端子との間には第２の制御スイッチ３０４が接続され、センサの入力端子３０１と演算増幅器３０２の非反転入力端子との間には、静電容量Ｃｓを有するセンサＳが接続される。寄生容量Ｃｐは、センサＳと演算増幅器３０２の非反転入力端子との接続部に形成される。基準電圧Ｖｈは例えば接地電位である。センサＳの一例として、マイクロマシンにより微小面積を有するように加工され、かつ対向するダイアフラムと電極との間に容量Ｃｓを形成するように構成されたものが挙げられる。センサＳは、加えられた物理量の変化によって生起されるダイアフラムの変位に応じて、容量Ｃｓを変化させるものである。
【０００８】
以下、図１７に示したセンサの動作について説明する。容量Ｃｓを検出するシーケンスは初期化サイクルと測定サイクルとからなっている。初期化サイクルの期間中では、第１の制御スイッチ３０３と第２の制御スイッチ３０４とがオン状態にされ、かつ入力電圧Ｖｉｎが基準電圧Ｖｈに設定される（Ｖｉｎ＝Ｖｈ）。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔも基準電圧Ｖｈと等しくなるように設定される。一方、測定サイクルの期間中、第１の制御スイッチ３０３と第２の制御スイッチ３０４とはオフ状態にされ、入力電圧ＶｉｎはＶｈ＋△Ｖに設定される。容量Ｃｓを測定するために、第１の制御スイッチ３０３と第２の制御スイッチ３０４とがオフされると、演算増幅器３０２の出力電圧Ｖｏｕｔは、以下の式を満足する。
【０００９】
Ｖｏｕｔ＝−（Ｒｆ１／Ｒｉ１）（Ｖｉｎ−ｖ+）＋Ｖ+＝−Ｖｉｎ＋２ｖ+
・・・（１）
式（１）において、ｖ+ は演算増幅器３０２の非反転入力端子の電圧である。また、センサの入力端子３０１と演算増幅器３０２の反転入力端子との間に設けられた抵抗Ｒｉ１と、演算増幅器３０２の反転入力端子と出力端子との間に設けられた抵抗Ｒｆ１とが等しくなるように設定されている（Ｒｆ１＝Ｒｉ１）。
入力電圧Ｖｉｎを初期化サイクルで設定したＶｈからＶｈ＋△Ｖに変化させると、センサ容量Ｃｓに蓄積される電荷Ｑ１と寄生容量Ｃｐに蓄積される電荷Ｑ２とは、以下の式によって表される。
Ｑ１＝（Ｖｉｎ−Ｖ+）Ｃｓ＝（Ｖｈ＋△Ｖ−ｖ+）Ｃｓ                ・・・（２）
Ｑ２＝ｖ+Ｃｐ                                                     ・・・（３）
【００１０】
センサ容量Ｃｓと寄生容量Ｃｐとは直列に接続されているので、ＣｓとＣｐには同一の電荷量が蓄積され、よって、Ｑ１＝Ｑ２である。したがって、次式が成立する。
ｖ+Ｃｐ＝（Ｖｈ＋△Ｖ−ｖ+）Ｃｓ                                  ・・・（４）
上記したように基準電圧Ｖｈを接地電位（Ｖｈ＝０）とすると、演算増幅器３０２の非反転入力端子の電圧ｖ+ は、以下の式で表される。
ｖ+＝ΔＶ・Ｃｓ／（Ｃｓ＋Ｃｐ）                                   ・・・（５）
式（５）を式（１）に代入すると、演算増幅器３０２の出力電圧Ｖｏｕｔは以下のように書き直すことができる。
Ｖｏｕｔ＝−Ｖｉｎ＋２・△Ｖ・Ｃｓ／（Ｃｓ＋Ｃｐ）                ・・・（６）
【００１１】
センサＳと図１７の回路におけるセンサ以外の部分とがそれぞれ別々のチップ上に形成され、これらチップが電気的に接続されている場合、寄生容量Ｃｐは、数ｐＦから約１５ｐＦ又はそれ以上の程度の範囲であり、センサＳの容量Ｃｓは、通常、１ｆＦから数１００ｆＦ程度である。したがって、寄生容量ＣｐはセンサＳの容量Ｃｓに比べて大きいので、Ｃｓ／（Ｃｓ＋Ｃｐ）をＣｓ／Ｃｐで近似できる。よって、演算増幅器３０２の出力電圧Ｖｏｕｔは以下の式で表される。
Ｖｏｕｔ＝−Ｖｉｎ＋２・△Ｖ・Ｃｓ／Ｃｐ                          ・・・（７）
式（７）は演算増幅器３０２の出力電圧ＶｏｕｔがセンサＳの容量Ｃｓに応じて線形に変化することを表している。
【００１２】
このように、演算増幅器３０２の非反転入力端子の近傍に寄生容量Ｃｐが存在する場合でも、センサＳの容量Ｃｓが寄生容量Ｃｐに比べて極めて小さい限り、演算増幅器３０２は容量Ｃｓと線形関係にある電圧Ｖｏｕｔを出力することができる。さらに、演算増幅器３０２の利得（Ｒｆ１／Ｒｉ１）及び入力電圧Ｖｉｎの変化量ΔＶを、容量Ｃｓに応じて調整することにより、十分に大きな出力電圧Ｖｏｕｔを得ることができる。
【００１３】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【特許文献１】特表２００１−５１０５８０号公報
【非特許文献１】「オプティカルネットワーキング：ＭＥＭＳミラーコントロール(Optical Networking:MEMS Mirror Control)」，アナログデバイスズ(ANALOG DEVICES)，２００２年９月１８日検索，インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｎａｌｏｇ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔＳｅｌｅｃｔｉｏｎ／ｓｉｇｎａｌＣｈａｉｎｓ／ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ／ｃｏｍｍｓ＿１７．ｈｔｍｌ＞
【非特許文献２】マダナゴーパル(K.V.Madanagopal）、他２名，「リアルタイムソフトウェアコントロールオブスプリングサスペンデットマイクロエレクトロメカニカルデバイスズフォープレシジョンオプティカルポジショニングアプリケーションズ(Real Time Software Control Of Spring Suspended Micro-Electro-Mechanical(MEM) Devices For Precision Optical Positioning Applications)」，２００２インターナショナルカンファレンスオンオプティカルＭＥＭＳ２００２(2002 International Conference on Optical MEMS 2002)，２００２年８月，ｐ．４１−４２
【非特許文献３】平尾他，「ＭＥＭＳミラーの高速駆動回路検討」，２００２年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会，ｐ．４４５，２００２年９月１１日
【非特許文献４】「５００ディーピーアイキャパシティブタイプシーモスフィンガープリントセンサーウィズピクセルレベルアダプティブイメージエンハンスメントスキーム（A 500dpi Capacitive-Type CMOS Fingerprint Sensor with Pixel-Level Adaptive Image Enhancement Scheme ）」，アイエスエスシーシー２００２ペーパーズ（ISSCC2002 PAPERS），２００３年２月，ｐ．３５２−３５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図１６に示した第１の従来例では、第１の制御スイッチ２０４により検出電極２０１の電位をＶ１に設定するステップと、第２の制御スイッチ２０６を開くステップとが必要になるため、容量Ｃｓの検出に時間がかかるという問題点があった。したがって、この第１の従来例を、高速動作が必須となる光スイッチのフィードバック制御に適用することはできない。また、第１の従来例では、第２の制御スイッチ２０６の開閉に伴う雑音が容量検出の精度を劣化させるという問題点があった。
【００１５】
図１７に示した第２の従来例においても、第１の従来例と同様に、第１の制御スイッチ３０３により入力電圧ＶｉｎをＶｈに設定するステップと、第２の制御スイッチ３０４を開くステップとが必要になるため、容量Ｃｓの検出に時間がかかるという問題点があった。また、第２の制御スイッチ３０４の開閉に伴う雑音が容量検出の精度を劣化させるという問題点があった。さらに、第２の従来例の場合、センサＳから入力端子３０１に接続される端子と演算増幅器３０２の非反転入力に接続される端子とを引き出す必要がある。しかし、図１５に示した電子部品装置で光スイッチを実現する場合、可動部材１０１は通常、接地電位とされ、検出電極１０４からのみ端子が引き出されるようになっている。このため、第２の従来例の構造を光スイッチに適用しようとすると、新たに端子を取り出すためにプロセス工程が増加し、製造コストが増加するという問題点があった。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、制御信号または検出すべき物理量に応じて変位する形状可変構造体と形状可変構造体の変位に応じて容量が変化する容量可変構造体を備える電子部品装置において、容量可変構造体の容量に対して寄生容量が大きい場合でも、検出精度の劣化を抑えつつ、容量可変構造体の容量を高速に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、入力された制御信号または検出すべき物理量に応じて変位する形状可変構造体と、この形状可変構造体の変位を表す容量を検出する構造変位検出ユニットとを有する電子部品装置において、前記形状可変構造体は、その変位に応じて容量が変化する容量可変構造体を備え、前記構造変位検出ユニットは、前記容量可変構造体に電界を発生させる電界発生部と、前記電界発生の基となる誘導信号を前記電界発生部に出力する誘導信号生成部と、前記電界の発生によって前記容量可変構造体の出力端子から出力される容量信号から、前記容量可変構造体の容量を表す情報信号を抽出する容量情報抽出部と、前記情報信号を情報処理可能な形式に変換する出力調整部とを備え、前記誘導信号生成部は、前記電界の発生開始を指示する誘導開始信号を出力する誘導開始信号発生部と、前記誘導開始信号に応じて前記誘導信号を出力する電界誘導部とから構成され、前記容量情報抽出部は、所定の電位の第１の電位比較基準信号を発生する第１の電位比較基準信号発生部と、前記容量信号と前記第１の電位比較基準信号との電位差を増幅して検出信号として出力する第１の電位比較部と、前記検出信号と前記誘導開始信号との位相差を前記情報信号として抽出する位相比較部とから構成され、前記出力調整部は、前記情報信号のパルス幅が有する時間の情報をアナログ電圧に変換する時間−電圧変換回路と、前記アナログ電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とから構成されるものである。
【００１８】
また、本発明の電子部品装置において、前記形状可変構造体は、その変位に応じて容量が変化する容量可変構造体を備え、前記構造変位検出ユニットは、前記容量可変構造体に電界を発生させる電界発生部と、前記電界発生の基となる誘導信号を前記電界発生部に出力する誘導信号生成部と、前記電界の発生によって前記容量可変構造体の出力端子から出力される容量信号から、前記容量可変構造体の容量を表す情報信号を抽出する容量情報抽出部と、前記情報信号を情報処理可能な形式に変換する出力調整部とを備え、前記誘導信号生成部は、前記電界の発生開始を指示する誘導開始信号を出力する誘導開始信号発生部と、前記誘導開始信号に応じて前記誘導信号を出力する電界誘導部とから構成され、前記容量情報抽出部は、所定の電位の第１の電位比較基準信号を発生する第１の電位比較基準信号発生部と、前記容量信号と前記第１の電位比較基準信号との電位差を増幅して検出信号として出力する第１の電位比較部と、前記検出信号と前記誘導信号との位相差を前記情報信号として抽出する位相比較部とから構成され、前記出力調整部は、前記情報信号のパルス幅が有する時間の情報をアナログ電圧に変換する時間−電圧変換回路と、前記アナログ電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とから構成されるものである。
【００１９】
また、本発明の電子部品装置の１構成例において、前記電界誘導部は、所定の電圧を出力する誘導電圧発生回路と、制御端子が前記誘導開始信号発生部の出力端子に接続され、入力端子が前記誘導電圧発生回路の出力端子に接続され、出力端子が前記電界発生部の入力端子に接続され、前記誘導開始信号の出力に応じて閉状態となる制御スイッチとから構成されるものである。
また、本発明の電子部品装置の１構成例において、前記容量情報抽出部は、さらに、前記誘導信号生成部から前記位相比較部に入力される前記誘導開始信号又は前記誘導信号を遅延させた上で前記位相比較部に入力する遅延部を有するものである。
また、本発明の電子部品装置の１構成例において、前記遅延部は、所定の電位の第２の電位比較基準信号を発生する第２の電位比較基準信号発生部と、前記誘導信号生成部から入力される前記誘導開始信号又は前記誘導信号と前記第２の電位比較基準信号との電位差を増幅した信号を前記位相比較部に出力する第２の電位比較部とから構成されるものである。
また、本発明の電子部品装置の１構成例において、前記容量可変構造体は、前記形状可変構造体の可動部材と、この可動部材と対向して設置された検出電極とから構成されるものである。
また、本発明の電子部品装置の１構成例において、前記電界発生部は、容量素子から構成されるものである。
また、本発明の電子部品装置の１構成例において、前記容量可変構造体は、前記形状可変構造体の可動部材と、この可動部材と対向して設置された第１の検出電極とから構成され、前記電界発生部は、前記第１の検出電極と対向して設置された第２の検出電極から構成されるものである。
また、本発明の電子部品装置の１構成例において、前記形状可変構造体は、光の経路を変更するマイクロミラーである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電界発生部を通して誘導信号を検出電極に印加するため、従来のセンサのような演算増幅器のフィードバック制御を必要とせず、誘導信号を印加するステップと情報信号を変換するステップの２回の制御ステップだけで容量可変構造体の容量を高速に検出することができ、形状可変構造体の変位を高速に検出することができる。また、第１の電位比較基準信号の電位を適切に設定すれば、容量信号から容量可変構造体の容量による変化分のみを増幅して抽出することができるので、容量可変構造体の容量が寄生容量に比べて小さい場合でも、容量可変構造体の容量を検出することができる。また、容量検出に必要な制御スイッチは電界発生部に誘導信号を印加するか否かを決めるスイッチの１つだけでよいので、検出精度の劣化を抑えることができる。また、電界発生部を通して誘導信号を検出電極に印加し、検出電極から容量信号を取り出すため、容量可変構造体の出力端子は１つでよい。その結果、本発明を光スイッチに適用する場合でも、新たに端子を取り出す必要がなく、プロセス工程が増加することがなくなる。
【００２１】
また、誘導開始信号の代わりに誘導信号を位相比較部に入力することにより、情報信号のパルス幅の最小値を小さくすることができるので、出力調整部の時間−電圧変換回路に用いる容量素子の容量値を小さくすることができ、時間−電圧変換回路のレイアウト面積を小さくすることができる。
【００２２】
また、誘導信号生成部から位相比較部に入力される誘導開始信号又は誘導信号を遅延させた上で位相比較部に入力する遅延部を容量情報抽出部に設けることにより、情報信号のパルス幅の最小値を小さくすることができ、出力調整部の時間−電圧変換回路のレイアウト面積を小さくすることができる。
【００２３】
また、遅延部を第２の電位比較基準信号発生部と第２の電位比較部とから構成し、第２の電位比較基準信号の電位を適切に設定すれば、誘導開始信号又は誘導信号を遅延させた上で位相比較部に入力することができ、情報信号のパルス幅の最小値を小さくすることができる。また、遅延部を多段のインバータ回路で構成する場合に比べて、遅延部のレイアウト面積を小さくすることができる。
【００２４】
また、第１の検出電極に対向して第２の検出電極を配置することにより、第１の検出電極に寄生容量が発生しないようにすることができるので、容量可変構造体の容量の変化による容量信号の変化を大きくすることができ、容量検出の感度を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態となる電子部品装置の構成を示すブロック図である。
電子部品装置は、入力された制御信号または検出すべき物理量に応じて変位する形状可変構造体１と、形状可変構造体１の変位を表す容量を検出する構造変位検出ユニット２とから構成される。電子部品装置の例としては、例えば光スイッチがある。
【００２６】
形状可変構造体１は、その変位に応じて容量が変化する容量可変構造体１０を備える。構造変位検出ユニット２は、容量可変構造体１０に電界を発生させる電界発生部２０と、容量可変構造体１０の容量を検出する構造変位検出回路２１とを備える。構造変位検出回路２１は、電界発生の基となる誘導信号Ｓｄを電界発生部２０に出力する誘導信号生成部２２と、容量可変構造体１０の出力端子と電界発生部２０の出力端子との接続部で得られる容量信号Ｓｃａｐから容量可変構造体１０の容量を表す情報信号Ｓｉを抽出する容量情報抽出部２３と、情報信号Ｓｉを情報処理可能な形式の出力信号Ｓｏに変換する出力調整部２４とを有する。
【００２７】
本実施の形態の形状可変構造体１の具体例を図２に示す。形状可変構造体１は、容量可変構造体１０と、基板１１と、導電性材料からなる可動部材１２と、基板１１上に形成された制御電極１３と、可動部材１２が制御電極１３の上に離間して配置されるように可動部材１２を支える支柱１４とを有する。容量可変構造体１０は、可動部材１２と、基板１１上に形成された検出電極１５とから構成される。
【００２８】
電子部品装置が光スイッチの場合、可動部材１２はミラーである。この可動部材１２は、支柱１４を介して所定の電位に設定される。図示しない駆動回路により制御電極１３に制御電圧が印加されると、可動部材１２と制御電極１３との間に静電力が発生し、この静電力に見合う分だけ可動部材１２が変位する。
容量可変構造体１０と電界発生部２０の具体例を図３に示す。前述のように、容量可変構造体１０は、可動部材１２と検出電極１５とから構成され、電界発生部２０は、容量素子Ｃｓｔｄから構成される。
【００２９】
形状可変構造体１の可動部材１２が変位すると、可動部材１２と検出電極１５との間に形成される静電容量Ｃｓが変化する。構造変位検出回路２１の誘導信号生成部２２は、電界発生部２０の容量素子Ｃｓｔｄの入力端子に誘導信号Ｓｄを入力する。誘導信号Ｓｄの入力により、容量素子Ｃｓｔｄは、容量可変構造体１０に電界を発生させる。この電界の発生により、容量可変構造体１０の出力端子（検出電極１５）と容量素子Ｃｓｔｄの出力端子との接続部から、容量可変構造体１０の容量Ｃｓの情報を含む容量信号Ｓｃａｐが出力される。容量情報抽出部２３は、容量信号Ｓｃａｐと誘導信号生成部２２が発生する誘導開始信号Ｓｓとを比較して、容量可変構造体１０の容量Ｃｓを表す情報信号Ｓｉを抽出する。出力調整部２４は、情報信号Ｓｉを情報処理可能な形式の出力信号Ｓｏに変換して出力する。
【００３０】
本実施の形態の電子部品装置の構造変位検出ユニット２の構造変位検出回路２１の具体例を図４に示す。誘導信号生成部２２は、電界の発生開始を指示する誘導開始信号Ｓｓを出力する誘導開始信号発生部２２０と、誘導開始信号Ｓｓに応じて誘導信号Ｓｄを出力する電界誘導部２２１とから構成されている。
【００３１】
電界誘導部２２１は、所定の電圧を出力する誘導電圧発生回路２２２と、誘導開始信号発生部２２０からの誘導開始信号Ｓｓの出力に応じて閉状態となる制御スイッチ２２３とから構成される。制御スイッチ２２３の制御端子は誘導開始信号発生部２２０の出力端子に接続され、制御スイッチ２２３の入力端子は誘導電圧発生回路２２２の出力端子に接続され、制御スイッチ２２３の出力端子（誘導信号生成部２２の出力端子）は電界発生部２０の入力端子に接続されている。
【００３２】
図４に示すように、容量情報抽出部２３は、所定の電位の電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆを発生する電位比較基準信号発生部２３０と、容量信号Ｓｃａｐと電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆとを比較する電位比較部２３１と、電位比較部２３１から出力された検出信号Ｓｅと誘導開始信号発生部２２０から出力された誘導開始信号Ｓｓの位相を比較する位相比較部２３２とから構成されている。
【００３３】
電位比較部２３１は、容量信号Ｓｃａｐと電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆとを比較して、容量信号Ｓｃａｐと電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆとの電位差を増幅した検出信号Ｓｅを出力する。電位比較基準信号発生部２３０としては、一般的な参照電圧発生回路を用いればよく、電位比較部２３１としては、一般的な差動増幅回路を用いればよい。
位相比較部２３２は、検出信号Ｓｅと誘導開始信号Ｓｓの位相を比較して、検出信号Ｓｅと誘導開始信号Ｓｓとの位相差を情報信号Ｓｉとして抽出する。位相比較部２３２の具体例としては、一般的な排他的論理和回路等を用いればよい。
【００３４】
図４に示すように、出力調整部２４は、情報信号Ｓｉのパルス幅をアナログ電圧Ｓａｎに変換する時間−電圧変換回路２４０と、時間−電圧変換回路２４０から出力されたアナログ電圧Ｓａｎを情報処理が容易なディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２４１とから構成される。
【００３５】
図５は、本実施の形態の誘導信号生成部２２における各部の信号波形を示す図である。図５（ａ）に示すように誘導開始信号Ｓｓがロウレベルからハイレベルに遷移すると、電界誘導部２２１の制御スイッチ２２３がオン状態となる。その結果、誘導電圧発生回路２２２から出力される電圧が誘導信号Ｓｄとして電界発生部２０に印加され、容量検出が開始される。
【００３６】
このとき、誘導信号Ｓｄは、図５（ｂ）に示すように次第に上昇して、一定の誘導電位（誘導電圧発生回路２２２の出力電位）に落ち着く。この誘導電位は、第１の共通電位（例えば接地電位）と第２の共通電位（例えば電源電位）との中間の電位に設定される。
電界発生部２０が備える容量素子Ｃｓｔｄは、検出電極１５に発生する寄生容量Ｃｐと同程度の大きさに設定される。誘導信号Ｓｄの印加で発生した電界により、容量可変構造体１０の検出電極１５に、形状可変構造体１の可動部材１２の変位に対応した電荷が誘起される。このとき、検出電極１５に発生する容量信号Ｓｃａｐは、容量可変構造体１０の容量Ｃｓと寄生容量Ｃｐとが足し合わされた容量（Ｃｓ＋Ｃｐ）と、電界発生部２０の容量Ｃｓｔｄとで誘導信号Ｓｄを分圧した電位となる。したがって、容量信号Ｓｃａｐは、容量可変構造体１０の容量Ｃｓが大きいほど、第１の共通電位側に降下することになる。
【００３７】
図６は、誘導信号生成部２２と容量情報抽出部２３における各部の信号波形を示す図である。図６（ａ）に示すように、容量信号Ｓｃａｐについては、容量Ｃｓが最小値をとる場合と最大値をとる場合の両方を示した。本実施の形態の電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆは、容量信号Ｓｃａｐの傾きが小さくなる電位に設定される。より具体的には、容量Ｃｓが最大値をとる場合の容量信号Ｓｃａｐの飽和電位よりも若干低い電位が好ましい。その理由は、電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆが飽和電位に近い方が、容量Ｃｓの検出感度を大きくできるからである。
【００３８】
容量情報抽出部２３の電位比較部２３１は、容量信号Ｓｃａｐと電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆとの電位差を増幅した矩形波状の検出信号Ｓｅを出力する（図６（ｂ））。したがって、容量Ｃｓによる容量信号Ｓｃａｐの変化は、検出信号Ｓｅが遷移する時刻（図６（ｂ）の例では検出信号Ｓｅがローレベルからハイレベルに立ち上がる時刻）の変化に変換され、容量Ｃｓが大きいほど検出信号Ｓｅが遷移するまでの時間が長くなる。
【００３９】
検出信号Ｓｅと図６（ｃ）に示す誘導開始信号Ｓｓとの排他的論理和処理を位相比較部２３２で行うことにより、検出信号Ｓｅと誘導開始信号Ｓｓとの位相差を情報信号Ｓｉとして抽出することができる。こうして、容量Ｃｓによる容量信号Ｓｃａｐの変化は、情報信号Ｓｉのパルス幅ｔｗｉｄｔｈの変化に変換され、図６（ｄ）に示すように容量Ｃｓが大きいほどパルス幅ｔｗｉｄｔｈが大きくなる。
【００４０】
出力調整部２４の時間−電圧変換回路２４０は、情報信号Ｓｉのパルス幅ｔｗｉｄｔｈをアナログ電圧Ｓａｎに変換する。時間−電圧変換回路２４０の具体例としては、情報信号Ｓｉのパルス幅ｔｗｉｄｔｈで部分的に充電される程度の容量値の容量素子を用いればよい。Ａ／Ｄ変換回路２４１は、時間−電圧変換回路２４０から出力されたアナログ電圧Ｓａｎをディジタル信号に変換し、出力信号Ｓｏとして出力する。こうして、容量可変構造体１０の容量Ｃｓに相関した出力信号Ｓｏが得られる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態の電子部品装置は、電界発生部２０を通して誘導信号を検出電極１５に印加するため、図１６、図１７に示したセンサのような演算増幅器のフィードバック制御を必要とせず、誘導信号を印加するステップと情報信号をディジタル信号に変換するステップの２回の制御ステップだけで容量可変構造体１０の容量Ｃｓを高速に検出することができ、形状可変構造体１の変位を高速に検出することができる。また、本実施の形態では、電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆを容量信号Ｓｃａｐの傾きが小さくなる電位に設定して、この電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆを閾値として、容量Ｃｓによる容量信号Ｓｃａｐの変化を時間変化として検出するため、容量可変構造体１０の容量Ｃｓが寄生容量Ｃｐに比べて小さい場合でも、容量Ｃｓを検出することができる。
【００４２】
また、本実施の形態では、容量検出に必要な制御スイッチは電界発生部２０に誘導信号Ｓｄを印加するか否かを決める制御スイッチ２２３の１つだけでよいので、検出精度の劣化を抑えることができる。また、本実施の形態では、容量可変構造体１０の出力端子は１つでよい。その結果、本実施の形態を光スイッチに適用する場合でも、新たに端子を取り出す必要がなく、プロセス工程が増加することがなくなる。
なお、図５、図６では、各信号を第１の共通電位（接地電位）から遷移させているが、各信号を第２の共通電位（電源電位）から遷移させるようにしてもよい。
【００４３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図７は、本発明の第２の実施の形態の電子部品装置における構造変位検出ユニット２の具体例を示すブロック図であり、図４と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の電子部品装置は、第１の実施の形態の誘導信号生成部２２の代わりに誘導信号生成部２２ａを用い、容量情報抽出部２３の代わりに容量情報抽出部２３ａを用いるものであり、誘導信号生成部２２ａから容量情報抽出部２３ａに入力する信号が第１の実施の形態とは異なる。
【００４４】
すなわち、誘導信号生成部２２ａは、容量情報抽出部２３ａに対して誘導信号Ｓｄを出力する。容量情報抽出部２３ａの位相比較部２３２ａは、電位比較部２３１から出力された検出信号Ｓｅと誘導信号Ｓｄの位相を比較して、検出信号Ｓｅと誘導信号Ｓｄとの位相差を情報信号Ｓｉとして抽出する。
【００４５】
図８は、誘導信号生成部２２ａと容量情報抽出部２３ａにおける各部の信号波形を示す図である。図８（ａ）に示すように、検出信号Ｓｅについては、容量Ｃｓが最小値をとる場合と最大値をとる場合の両方を示した。検出信号Ｓｅと図８（ｃ）に示す誘導信号Ｓｄとの排他的論理和処理を位相比較部２３２ａで行うことにより、検出信号Ｓｅと誘導信号Ｓｄとの位相差を情報信号Ｓｉとして抽出することができる（図８（ｄ））。図８（ｃ）において、Ｖｔｈは位相比較部２３２ａの論理閾値である。
【００４６】
第１の実施の形態と同様に、容量可変構造体１０の容量Ｃｓによる容量信号Ｓｃａｐの変化は、情報信号Ｓｉのパルス幅ｔｗｉｄｔｈの変化に変換され、容量Ｃｓが大きいほどパルス幅ｔｗｉｄｔｈが大きくなる。ここで、容量Ｃｓが最小値をとる場合のパルス幅ｔｗｉｄｔｈをｔｍｉｎ、容量Ｃｓが最大値をとる場合のパルス幅ｔｗｉｄｔｈをｔｍａｘとすると、容量Ｃｓが最大の変化をしたときのパルス幅ｔｗｉｄｔｈの変化分は、図８（ｄ）に示すようにパルス幅ｔｍａｘからｔｍｉｎを引いたｔｒａｎｇｅである。例えば、形状可変構造体１がマイクロミラーの場合、ミラーが許容し得る最大の変位量で回動すると、情報信号Ｓｉのパルス幅ｔｗｉｄｔｈがｔｍｉｎからｔｍａｘあるいはｔｍａｘからｔｍｉｎまで変化するので、形状可変構造体１の変位の情報はｔｒａｎｇｅの範囲が表していることになる。すなわち、情報信号Ｓｉのパルス幅ｔｗｉｄｔｈのうち最小値ｔｍｉｎの部分は形状可変構造体１の変位の情報を含まない期間となる。
【００４７】
第１の実施の形態のように出力調整部２４の時間−電圧変換回路２４０に容量素子を用い、パルス幅ｔｗｉｄｔｈの時間内の充電により情報信号Ｓｉをアナログ電圧Ｓａｎに変換する場合、パルス幅の最小値ｔｍｉｎが大きいと、ｔｍｉｎの時間の分だけ容量素子の容量値を大きくする必要があり、回路のレイアウト面積を増大させてしまうという問題がある。したがって、情報信号Ｓｉのパルス幅の最小値ｔｍｉｎを減少させることが望ましい。
【００４８】
そこで、本実施の形態では、検出信号Ｓｅと誘導信号Ｓｄとの位相差を情報信号Ｓｉとして抽出するようにした。図８（ｃ）に示すように、誘導信号Ｓｄは、誘導開始信号Ｓｓの出力に応じて立ち上がるため、位相比較部２３２ａの論理閾値Ｖｔｈに達する時刻が誘導開始信号Ｓｓに比べて遅くなる。したがって、検出信号Ｓｅとの比較に誘導開始信号Ｓｓを用いる第１の実施の形態と比べて、本実施の形態では、情報信号Ｓｉのパルス幅の最小値ｔｍｉｎを小さくすることができるので、出力調整部２４の時間−電圧変換回路２４０に用いる容量素子の容量値を小さくすることができ、時間−電圧変換回路２４０のレイアウト面積を小さくすることができる。
【００４９】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図９は、本発明の第３の実施の形態の電子部品装置における構造変位検出ユニット２の具体例を示すブロック図であり、図４と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の電子部品装置は、第１の実施の形態の容量情報抽出部２３の代わりに容量情報抽出部２３ｂを用いるものである。
【００５０】
容量情報抽出部２３ｂの遅延部２３３は、誘導信号生成部２２から出力された誘導開始信号Ｓｓを遅延させ、この遅延させた信号を位相比較基準信号Ｓｐｒｅｆとして出力する。遅延部２３３の具体例としては、例えば多段のインバータ回路を用いればよい。位相比較部２３２ｂは、電位比較部２３１から出力された検出信号Ｓｅと位相比較基準信号Ｓｐｒｅｆの位相を比較して、検出信号Ｓｅと位相比較基準信号Ｓｐｒｅｆとの位相差を情報信号Ｓｉとして抽出する。
【００５１】
本実施の形態では、誘導開始信号Ｓｓを遅延させた位相比較基準信号Ｓｐｒｅｆと検出信号Ｓｅとを比較するため、情報信号Ｓｉのパルス幅の最小値ｔｍｉｎを小さくすることができるので、出力調整部２４の時間−電圧変換回路２４０に用いる容量素子の容量値を小さくすることができ、時間−電圧変換回路２４０のレイアウト面積を小さくすることができる。
【００５２】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図１０は、本発明の第４の実施の形態の電子部品装置における構造変位検出ユニット２の具体例を示すブロック図であり、図４、図７、図９と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の電子部品装置は、第３の実施の形態の誘導信号生成部２２の代わりに誘導信号生成部２２ａを用い、容量情報抽出部２３ｂの代わりに容量情報抽出部２３ｃを用いるものであり、誘導信号生成部２２ａから容量情報抽出部２３ｃに入力する信号が第３の実施の形態とは異なる。
【００５３】
すなわち、誘導信号生成部２２ａは、容量情報抽出部２３ｃに対して誘導信号Ｓｄを出力する。容量情報抽出部２３ｃの遅延部２３３ｃは、誘導信号Ｓｄを遅延させ、この遅延させた信号を位相比較基準信号Ｓｐｒｅｆとして出力する。位相比較部２３２ｃは、検出信号Ｓｅと位相比較基準信号Ｓｐｒｅｆとの位相差を情報信号Ｓｉとして抽出する。
【００５４】
本実施の形態では、誘導信号Ｓｄを遅延させた位相比較基準信号Ｓｐｒｅｆと検出信号Ｓｅとを比較するため、第３の実施の形態と比べて、情報信号Ｓｉのパルス幅の最小値ｔｍｉｎをさらに小さくすることができるので、出力調整部２４の時間−電圧変換回路２４０のレイアウト面積をさらに小さくすることができる。
【００５５】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。図１１は、本発明の第５の実施の形態の遅延部の構成を示すブロック図である。本実施の形態の電子部品装置は、第４の実施の形態の容量情報抽出部２３ｃにおいて遅延部２３３ｃの代わりに、遅延部２３３ｄを用いるものである。遅延部２３３ｄは、所定の電位の第２の電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆ２を発生する第２の電位比較基準信号発生部２３３０と、誘導信号生成部２２ａから出力された誘導信号Ｓｄと第２の電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆ２とを比較する第２の電位比較部２３３１とから構成される。第２の電位比較基準信号発生部２３３０の具体例としては、一般的な基準電位発生回路を用いればよく、第２の電位比較部２３３１の具体例としては、一般的な差動増幅回路を用いればよい。
【００５６】
図１２は、本実施の形態の誘導信号生成部２２ａと容量情報抽出部２３ｃにおける各部の信号波形を示す図である。第２の電位比較部２３３１は、図１２（ａ）に示す第２の電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆ２と誘導信号Ｓｄとの電位差を増幅した信号を位相比較基準信号Ｓｐｒｅｆとして出力する（図１２（ｂ））。第４の実施の形態で説明したとおり、容量情報抽出部２３ｃの位相比較部２３２ｃは、電位比較部２３１から出力された検出信号Ｓｅと位相比較基準信号Ｓｐｒｅｆとの位相差を情報信号Ｓｉとして抽出する（図１２（ｄ））。
【００５７】
本実施の形態では、第２の電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆ２の電位を調整することで、位相比較基準信号Ｓｐｒｅｆの遷移するタイミングを調整することができ、結果として情報信号Ｓｉのパルス幅の最小値ｔｍｉｎを小さくすることができる。本実施の形態では、遅延部２３３ｄを第２の電位比較基準信号発生部２３３０と第２の電位比較部２３３１とで構成するため、第４の実施の形態のように遅延部２３３ｃを多段のインバータ回路で構成する場合に比べて、遅延部２３３ｄのレイアウト面積を小さくすることができる。
なお、本実施の形態では、第４の実施の形態に適用した例について説明したが、第３の実施の形態に適用して、遅延部２３３の代わりに遅延部２３３ｄを用いるようにしてもよい。
【００５８】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。本実施の形態の電子部品装置は、電界発生部の構成が第１〜第５の実施の形態と異なる。本実施の形態の容量可変構造体１０と電界発生部２０ａの具体例を図１３に示す。第１〜第５の実施の形態と同様に、容量可変構造体１０は、可動部材１２と検出電極（以下、第１の検出電極と呼ぶ）１５とから構成される。電界発生部２０ａは、第１の検出電極１５と対向するように基板１１中に配置された第２の検出電極２５から構成される。
【００５９】
図１４は、容量可変構造体１０と電界発生部２０ａとの接続関係及びこれらに生じる容量を示す図である。第１〜第５の実施の形態では、容量可変構造体１０の出力端子（第１の検出電極１５）と電界発生部２０の出力端子とを接続していたが、本実施の形態では、これらを接続することなく、電界発生部２０ａの第２の検出電極２５を第１の検出電極１５と対向させて配置する。
【００６０】
第１〜第５の実施の形態と同様に、容量可変構造体１０には形状可変構造体１の可動部材１２の変位により変化する容量Ｃｓが可動部材１２と第１の検出電極１５との間に形成される。一方、第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間には容量Ｃｓｔｄが発生し、第２の検出電極２５と第１の共通電位（接地電位）との間には寄生容量Ｃｐが発生する。本実施の形態では、第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間に容量Ｃｓｔｄを発生させることにより、第１の検出電極１５と第１の共通電位との間には寄生容量は発生しない。この寄生容量が発生しないという効果をより確実にするため、第２の検出電極２５の面積を第１の検出電極１５と同じにするか、若しくは第１の検出電極１５よりも大きくすることが好ましい。
【００６１】
電界発生部２０ａの第２の検出電極２５には構造変位検出回路２１から誘導信号Ｓｄが入力され、第１の検出電極１５から出力された容量信号Ｓｃａｐが構造変位検出回路２１に入力される。構造変位検出回路２１の構成としては第１〜第５の実施の形態で説明したいずれかの構成を用いればよい。
【００６２】
本実施の形態では、第１の検出電極１５に対向して第２の検出電極２５を配置することにより、第１の検出電極１５に寄生容量が発生しないようにすることができるので、容量Ｃｓの変化による容量信号Ｓｃａｐの変化を大きくすることができ、第１の実施の形態と比べて、容量検出の感度を大きくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、光スイッチや加速度センサに代表されるＭＥＭＳデバイスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態となる電子部品装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における形状可変構造体の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における容量可変構造体と電界発生部の具体例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における構造変位検出回路の具体例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の誘導信号生成部における各部の信号波形を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の誘導信号生成部と容量情報抽出部における各部の信号波形を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の電子部品装置における構造変位検出ユニットの具体例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の誘導信号生成部と容量情報抽出部における各部の信号波形を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の電子部品装置における構造変位検出ユニットの具体例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態の電子部品装置における構造変位検出ユニットの具体例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態の電子部品装置における容量情報抽出部の遅延部の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態の誘導信号生成部と容量情報抽出部における各部の信号波形を示す図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態における容量可変構造体と電界発生部の具体例を示す断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施の形態における容量可変構造体と電界発生部との接続関係及びこれらに生じる容量を示す図である。
【図１５】ＭＥＭＳ構造体を使用した一般的な電子部品装置の構成を示す断面図である。
【図１６】第１の従来例の容量型指紋センサの構成を示すブロック図である。
【図１７】第２の従来例の圧力センサの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…形状可変構造体、２…構造変位検出ユニット、１０…容量可変構造体、１１…基板、１２…可動部材、１３…制御電極、１４…支柱、１５…検出電極、２０…電界発生部、２１…構造変位検出回路、２２、２２ａ…誘導信号生成部、２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ…容量情報抽出部、２４…出力調整部、２５…第２の検出電極、２２０…誘導開始信号発生部、２２１…電界誘導部、２２２…誘導電圧発生回路、２２３…制御スイッチ、２３０…電位比較基準信号発生部、２３１…電位比較部、２３２、２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ…位相比較部、２３３、２３３ｃ、２３３ｄ…遅延部、２４０…時間−電圧変換回路、２４１…Ａ／Ｄ変換回路。
【図１】
2005315694.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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