JP2011145199A

JP2011145199A - 静電容量型加速度検出装置及び静電容量型加速度検出センサの動作試験方法

Info

Publication number: JP2011145199A
Application number: JP2010006913A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Kato; 静一加藤; Makoto Kataoka; 誠片岡
Original assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-07-28

Abstract

【課題】逆位相発振回路を付加するだけで発生できるクーロン力を増大させて動作試験の精度を向上させること。
【解決手段】重錘体１１の変位を重錘体１１と検出電極１２，１３間の容量変化として検出する。容量検出のために、矩形波（又は正弦波）電圧が重錘体１１に加わっている。重錘体１１と駆動電極１２との間に検出用励起信号と逆位相の電圧Ｖｄが印加される。これにより、直流電圧を試験電極に加える従来のものと比較して、大きなクーロン力を重錘体１１と電極１２間に発生させることができ、高精度の動作試験が行える。
【選択図】図２

Description

本発明は、静電容量型加速度検出装置及び静電容量型加速度検出センサの動作試験方法に関し、より詳細には、クーロン力を用いて静電容量型加速度検出センサの動作試験を行う機能を備えた静電容量型加速度検出装置及び静電容量型加速度検出センサの動作試験方法に関する。

一般に、電極間距離の変化を利用して物理量を検出する装置及びその動作試験方法については良く知られている。例えば、２枚の基板を対向させて配置し、それぞれの基板上に電極を形成した単純な構造の検出装置が知られている。この検出装置においては、加速度などの物理量に基づいて一方の基板を変位させ、この変位により両基板上に形成した電極間距離を変化させ、これを両電極間の静電容量の変化として検出している。また、この検出装置は、一方の基板に重錘体を接合しておき、この重錘体に作用した加速度に基づいて基板を変位させれば、作用した加速度を検出する加速度検出装置として使用できるものである。

通常、何らかの物理量の検出装置を製品化する場合、この検出装置が正しい検出信号を出力するか否かの動作試験を行う必要が生じる。従来、このような動作試験は、検出対象となる物理量を実際にその検出装置に作用させ、そのときの検出信号を調べるという方法が採られている。例えば、加速度の検出装置であれば、実際に所定の大きさの加速度を所定の方向から検出装置に作用させ、そのときの検出信号が、与えた加速度に応じた正しいものになっているか否かを判定する。しかしながら、このような動作試験を行うには、専用の試験設備が必要になり、試験作業も煩雑で時間のかかるものとなる。特に、専用の試験設備で試験できる数量が限定され、生産性の低下を招くことになる。したがって、このような従来の試験方法は、大量生産される装置に対する動作試験としては不適当であるという問題があった。

そこで、例えば、特許文献１のような加速度センサの検査装置及びその動作試験方法が提案されている。この特許文献１のものは、外力の作用により変位しうるように支持された変位電極と、この変位電極に対向する位置において装置筐体に固定された固定電極と、これら両電極の間の距離の変化を電気信号として取り出す検出手段とを備え、外力に対応した加速度を電気信号として検出する加速度検出装置の動作試験方法であって、両電極の間に所定の電圧を印加し、この印加電圧に基づいて発生するクーロン力により変位電極を変位させた状態において、両電極の一方の電極に所定の大きさをもった時間的変動成分を有する電気信号を与え、このときに他方の電極に伝達される変動成分の大きさを、印加電圧と比較することにより、この検出装置の動作を試験するようにした、電極間距離の変化を利用して加速度を検出する加速度検出装置の動作試験方法である。

さらに、これ以外の電極間距離の変化を利用して物理量を検出する装置及びその動作試験方法、つまり、試験電極に電圧をかけてクーロン力で変位させ、印加電圧の大きさと変位量（容量変化）を比較して動作試験を行うものとしては、例えば、特許文献２及び３が提案されている。

特開２００２−２２１４６３号公報国際公開ＷＯ１９９２／１７７５９号パンフレット特開２０００−１４６７２９号公報

しかしながら、通常、電極に電圧をかけて発生できるクーロン力の大きさは、動作試験を行うのに不十分であり、試験精度を向上させるには、高精度の検出回路もしくは、高い電圧を発生させるための昇圧回路が必要となり、コストの増加要因となっている。

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、簡単な付加回路により発生できるクーロン力を増大させて動作試験の精度を向上させるようにした静電容量型加速度検出装置及び静電容量型加速度検出センサの動作試験方法を提供することにある。

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、変位可能な重錘体と、該重錘体に対向して配置された電極とを備え、前記重錘体と前記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を有する静電容量型加速度検出装置において、前記重錘体に電圧を印加する発振回路と、前記静電容量型加速度センサの動作試験を行うために、前記発振回路の出力電圧に対して逆位相の出力電圧を前記電極に印加する逆位相発振回路とを備えたことを特徴とする。（図２，図４に対応）

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、前記逆位相発振回路の出力電圧の最大値（Ｖ_dH）が、前記発振回路の出力電圧の最大値（Ｖ_EH）の２倍（２Ｖ_EH）以下で出力電圧の最小値（Ｖ_EL）の２倍（２Ｖ_EL）以上であり、かつ前記逆位相発振回路の前記電極に印加する電圧の最小値（Ｖ_dL）が、前記発振回路の出力電圧の最大値（Ｖ_EH）の２倍（２Ｖ_EH）から前記逆位相発振回路の出力電圧の最大値（Ｖ_dH）を差し引いた値の電圧（２Ｖ_EH−Ｖ_dH）であることを特徴とする。（図５に対応）

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記逆位相発振回路の出力電圧の最小値が、接地電位に等しいことを特徴とする。（図６に対応）

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、前記発振回路の出力電圧の最小値が、接地電位に等しいことを特徴とする。（図７に対応）

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記逆位相発振回路の出力電圧の最大値が、前記発振回路の出力電圧の最大値と等しいことを特徴とする。（図８に対応）

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、前記静電容量型加速度センサが、一方の検出電極と、該一方の検出電極に対向するように設けられた他方の検出電極と、前記一方及び他方の検出電極の全体又は一部が挟み込まれるように設けられた変位可能な重錘体とを有することを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記発振回路によって前記一方の検出電極上に生じる電荷変化を電圧に変換するＣＶ変換回路と、該ＣＶ変換回路の出力を直流成分に復調する復調回路とを備えたことを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記静電容量型加速度センサが、変位可能な重錘体と、該重錘体に結合された一対の櫛型可動電極と、該櫛型可動電極を挟んで対向して配置された一対の一方の固定電極及び一対の他方の固定電極と、前記重錘体の両端に結合された梁部材と、該梁部材と結合された一方の固定アンカーと、前記梁部材と結合した他方の固定アンカーと、前記一方及び他方の固定アンカーを支持する基板とを備え、前記櫛型可動電極と前記一方の固定電極との間の静電容量変化と、前記櫛型可動電極と前記他方の固定電極との間の静電容量変化とを検出することを特徴とする。（図１１に対応）

また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記一対の櫛型可動電極を複数組設けたことを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、変位可能な重錘体と、該重錘体に対向して配置された電極とを備え、前記重錘体と前記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の動作試験方法において、前記重錘体に電圧を印加する発振ステップと、前記静電容量型加速度センサの動作試験を行うために、前記発振ステップによる出力電圧に対して逆位相の出力電圧で前記電極に印加する逆位相発振ステップとを有することを特徴とする。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記逆位相発振ステップによる出力電圧の最大値（Ｖ_dH）が、前記発振ステップによる出力電圧の最大値（Ｖ_EH）の２倍（２Ｖ_EH）以下で出力電圧の最小値（Ｖ_EL）の２倍（２Ｖ_EL）以上であり、かつ前記逆位相発振ステップによる前記電極に印加する電圧の最小値（Ｖ_dL）が、前記発振ステップによる出力電圧の最大値（Ｖ_EH）の２倍（２Ｖ_EH）から前記逆位相発振ステップによる出力電圧の最大値（Ｖ_dH）を差し引いた値の電圧（２Ｖ_EH−Ｖ_dH）であることを特徴とする。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、前記逆位相発振ステップによる出力電圧の最小値が、接地電位に等しいことを特徴とする。

また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、前記発振ステップによる出力電圧の最小値が、接地電位に等しいことを特徴とする。

また、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発明において、前記逆位相発振ステップによる出力電圧の最大値が、前記発振ステップによる出力電圧の最大値と等しいことを特徴とする。

また、請求項１５に記載の発明は、請求項１０乃至１４のいずれかに記載の発明において、前記発振ステップによる前記一方の検出電極上に生じる電荷変化を電圧に変換するＣＶ変換ステップと、該ＣＶ変換ステップの出力を直流成分に復調する復調ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、重錘体に加わる電圧と逆位相の電圧を試験電極に加えることにより、直流電圧を試験電極に加えるのに比較して、大きなクーロン力を重錘体と電極間に発生させることができる。これにより、従来のものと比較して高精度の動作試験を行えるようにした静電容量型加速度検出装置及び静電容量型加速度検出センサの動作試験方法を実現できるという効果が得られる。

静電容量型加速度検出装置に用いられる静電容量型加速度センサの動作試験方法を説明するための比較説明図である。本発明に係る静電容量型加速度検出装置に用いられる静電容量型加速度センサの動作試験方法を説明するための原理説明図である。静電容量型加速度センサの動作試験機能を備えた静電容量型加速度検出装置を説明するための比較回路図である。静電容量型加速度センサの動作試験機能を備えた本発明に係る静電容量型加速度検出装置を説明するための回路図である。本発明に係る静電容量型加速度検出装置が備える発振回路の出力電圧と逆位相発振回路の出力電圧の関係の一例を説明するためのグラフを示す図である。本発明に係る静電容量型加速度検出装置が備える発振回路の出力電圧と逆位相発振回路の出力電圧の関係の他の例を説明するためのグラフを示す図である。本発明に係る静電容量型加速度検出装置が備える発振回路の出力電圧と逆位相発振回路の出力電圧の関係のさらに他の例を説明するためのグラフを示す図である。本発明に係る静電容量型加速度検出装置が備える発振回路の出力電圧と逆位相発振回路の出力電圧の関係のさらに他の例を説明するためのグラフを示す図である。本発明に係る静電容量型加速度センサの動作試験方法を説明するためのフローチャートを示す図である。本発明に係る静電容量型加速度検出装置における静電容量型加速度センサの実施例１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。本発明に係る静電容量型加速度検出装置における静電容量型加速度センサの実施例２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、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。

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。
図１は、静電容量型加速度検出装置に用いられる静電容量型加速度センサの動作試験方法を説明するための比較説明図で、図２は、本発明に係る静電容量型加速度検出装置に用いられる静電容量型加速度センサの動作試験方法を説明するための原理説明図である。

まず、図２に基づいて、重錘体と電極との間に検出用励起信号と逆位相の電圧を加えることにより、図１に示すような直流電圧を印加した場合と比較して大きなクーロン力を発生することができ、動作試験精度を上げることができることについて説明する。その前に、図１に基づいて、重錘体に直流電圧を印加した場合に発生するクーロン力について説明する。

図１に示した静電容量型加速度センサ１０は、重錘体１１の変位を、この重錘体１１と検出電極１２，１３間の容量変化として検出する。この容量検出のために、矩形波（又は正弦波）電圧が重錘体１１に加わっている。この時、重錘体１１と駆動電極１２間に直流電圧発生回路２２により直流電圧Ｖｄを加えて発生できるクーロン力は以下の数式１のようになる。

これは、重錘体１１と駆動電極１２に加えられる最大電圧が、Ｖｄの場合の最大クーロン力を示している。このクーロン力によって生じる重錘体１１と検出電極１３間の容量変化が、ＣＶ変換器２１により出力電圧として取り出される。

本発明においては、図２に示した静電容量型加速度センサ１０は、重錘体１１と駆動電極１２との間に検出用励起信号と逆位相の電圧Ｖｄが印加されている。この場合の出力は以下の数式２のようになる。

上述した数式１と数式２とを比較すると、本発明における静電容量型加速度センサに発生するクーロン力の方が大きいことが分かる。この場合の駆動電極１２に印加する発振回路の出力電圧と逆位相発振回路の出力電圧の関係は、後述する図８の関係を有している。つまり、逆位相発振回路の出力電圧の最小値Ｖ_dLが接地電位に等しく、かつ発振回路の出力電圧の最小値Ｖ_ELが接地電位に等しく、かつ逆位相発振回路の最大値Ｖ_dHが発振回路の最大値Ｖ_EHと等しい場合である。

次に、図１に示した比較説明図に対応する比較回路図に基づいて、静電容量型加速度センサの動作試験機能を備えた静電容量型加速度検出装置について説明する。

図３は、静電容量型加速度センサの動作試験機能を備えた静電容量型加速度検出装置を説明するための比較回路図である。この静電容量型加速度検出装置は、変位可能な重錘体１１と、この重錘体１１に対向して配置された電極１２，１３とを備え、重錘体１１と電極１２，１３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１０を有している。

また、一方の検出電極１３との間の容量を検出するＣＶ変換器２１と、このＣＶ変換器２１の出力を直流に変換する復調回路２３と、錘重体１１に電圧を加える発振回路２４と、他方の検出電極１２に電圧を加える直流電圧発生回路２２から構成されている。

ＣＶ変換回路２１は、静電容量型加速度センサ１０の容量素子の検出電極に非反転入力端子が接続されている演算増幅器２１ａと、非反転入力端子と出力端子間に並列に接続されている抵抗Ｒと容量素子Ｃとを備えている。また、演算増幅器２１ａの反転入力端子にはＶｃｏｍが印加されている。

発振回路２４は、静電容量型加速度センサ１０の重錘体１１に高周波電圧を印加するものである。静電容量型加速度センサ１０は、後述する図１０及び図１１に示したような構成を有するものである。ＣＶ変換回路２１は、静電容量型加速度センサ１０からの出力信号に基づいて容量変化を検出電圧に変換し、加速度信号を出力するものである。復調回路２３は、高周波に変調している加速度信号を直流成分に復調するものである。この復調回路２３からの出力に基づいてＸ，Ｙ，Ｚ軸のオフセットを調整し、それぞれ加速度成分Ａｘ，Ａｙ，Ａｚを出力する。

図４は、静電容量型加速度センサの動作試験機能を備えた本発明に係る静電容量型加速度検出装置を説明するための回路図で、上述した本発明の原理説明図に対応している。図４に示した回路図と上述した図３の比較回路図との相違は、図４において、他方の検出電極（試験電極）１２に逆位相発振回路２５を設けた点である。

つまり、本発明の静電容量型加速度検出装置は、変位可能な重錘体１１と、この重錘体１１に対向して配置された電極１２，１３とを備え、重錘体１１と電極１２，１３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１０を備えている。また、重錘体１１に電圧を印加する発振回路２４と、静電容量型加速度センサ１０の動作試験を行うために、発振回路２４の出力電圧に対して逆位相の出力電圧で電極１２に印加する逆位相発振回路２５とを備えている。

また、静電容量型加速度センサ１０は、一方の検出電極１３と、この一方の検出電極１３に対向するように設けられた他方の検出電極１２と、一方及び他方の検出電極１２，１３の全体又は一部が挟み込まれるように設けられた変位可能な重錘体１１とを有している。この静電容量型加速度センサ１０の具体的な構成は、図９及び図１０に基づいて後述する。

また、図３と同様に、発振回路２４によって一方の検出電極１３上に生じる電荷変化を電圧に変換するＣＶ変換回路２１と、このＣＶ変換回路２１の出力を直流成分に復調する復調回路２３とを備えている。

また、逆位相発振回路２５の出力電圧の位相は、発振回路２４の出力電圧の位相と１８０°異なる。また、発振回路２４の出力電圧の最大値がＶ_EH、最小値がＶ_ELの場合、逆位相発振回路２５が出力する電圧の最大値Ｖ_dHと最小値Ｖ_dLは、次の数式３の関係を満たすものとする。

図５は、本発明に係る静電容量型加速度検出装置が備える発振回路の出力電圧と逆位相発振回路の出力電圧の関係の一例を説明するためのグラフを示す図である。この場合、錘重体１１と検出電極１２との間の距離をｄとして、検出電極１２の面積の和をＳとすると、錘重体１１と検出電極２との間に発生するクーロン力Ｆ_c1は、次の数式５を満たす。

また、図３において、直流電圧発生回路２２が出力する値が、Ｖ_dHで一定の場合に生じるクーロン力Ｆ_c2は、次の数式６で表わされる。

また、図３において、直流電圧発生回路２２が出力する値が、Ｖ_dLで一定の場合に生じるクーロン力Ｆ_c3は、次の数式７で表わされる。

上述した数式３及び数式４が成り立つ場合、Ｆ_c1の大きさは、Ｆ_c2及びＦ_c3の大きさ以上となる。これにより、直流電圧を電極に加えるのに比較して、大きなクーロン力を重錘体１１と電極１２間に発生させることができる。従って、クーロン力によって生じる重錘体１１と電極１３間に生じる容量変化を増大させることができ、従来のものと比較して低いコストで高精度の動作試験を行える静電容量型加速度検出装置を実現することができる。

つまり、逆位相発振回路２５の出力電圧の最大値Ｖ_dHは、発振回路２４の出力電圧の最大値Ｖ_EHの２倍の２Ｖ_EH以下で出力電圧の最小値Ｖ_ELの２倍の２Ｖ_EL以上であり、かつ逆位相発振回路２５の電極に印加する電圧の最小値Ｖ_dLが、発振回路２４の出力電圧の最大値Ｖ_EHの２倍の２Ｖ_EHから逆位相発振回路２５の出力電圧の最大値Ｖ_dHを差し引いた値の電圧２Ｖ_EH−Ｖ_dHであることが好ましい。

図６は、本発明に係る静電容量型加速度検出装置が備える発振回路の出力電圧と逆位相発振回路の出力電圧の関係の他の例を説明するためのグラフを示す図で、逆位相発振回路２５の出力電圧の最小値Ｖ_dLが接地電位と等しい場合である。

図７は、本発明に係る静電容量型加速度検出装置が備える発振回路の出力電圧と逆位相発振回路の出力電圧の関係のさらに他の例を説明するためのグラフを示す図で、逆位相発振回路２５の出力電圧の最小値Ｖ_dLが接地電位に等しく、かつ発振回路２４の出力電圧の最小値Ｖ_ELが接地電位に等しい場合である。

図８は、本発明に係る静電容量型加速度検出装置が備える発振回路の出力電圧と逆位相発振回路の出力電圧の関係のさらに他の例を説明するためのグラフを示す図で、逆位相発振回路２５の出力電圧の最小値Ｖ_dLが接地電位に等しく、かつ発振回路２４の出力電圧の最小値Ｖ_ELが接地電位に等しく、かつ逆位相発振回路２５の最大値Ｖ_dHが、発振回路２４の最大値Ｖ_EHと等しい場合である。この場合は、上述した図２の場合に相当する。

なお、図５及至図８では、デューティー比５０％の矩形波を用いて説明しているが、任意のデューティー比を持つ矩形波を用いても良い。また、矩形波の代わりに正弦波を用いても良い。

図９は、本発明に係る静電容量型加速度センサの動作試験方法を説明するためのフローチャートを示す図である。この動作試験方法は、変位可能な重錘体１１と、この重錘体１１に対向して配置された電極１２，１３とを備え、重錘体１１と電極１２，１３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１０の動作試験方法である。

まず、発振ステップ（Ｓ１）により、重錘体１１に電圧を印加する。次に、逆位相発振ステップ（Ｓ２）により、発振ステップ（Ｓ１）による出力電圧に対して逆位相の出力電圧で試験電極１２に印加する。

この逆位相発振ステップ（Ｓ２）による出力電圧の最大値Ｖ_dHは、発振ステップ（Ｓ１）による出力電圧の最大値Ｖ_EHの２倍の２Ｖ_EH以下で出力電圧の最小値Ｖ_ELの２倍の２Ｖ_EL以上であり、かつ逆位相発振ステップ（Ｓ２）による試験電極１２に印加する電圧の最小値Ｖ_dLが、発振ステップ（Ｓ１）による出力電圧の最大値Ｖ_EHの２倍の２Ｖ_EHから逆位相発振ステップ（Ｓ２）による出力電圧の最大値Ｖ_dHを差し引いた値の電圧２Ｖ_EH−Ｖ_dHである。

次に、ＣＶ変換ステップ（Ｓ３）により、発振ステップ（Ｓ１）による一方の検出電極上に生じる電荷変化を電圧に変換する。次に、復調ステップ（Ｓ４）により、ＣＶ変換ステップ（Ｓ３）の出力を直流成分に復調する。

このような動作試験方法によって、クーロン力によって生じる重錘体１１と電極１３間に生じる容量変化を増大させることができ、従来のものと比較して低いコストで高精度の動作試験を行える静電容量型加速度検出装置を実現することができる。

図１０（ａ），（ｂ）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１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。

この静電容量型加速度センサ３０は、変位可能な重錘体３１ａ及至３１ｅ（図４における重錘体１１に相当）を保持する枠体３４と、重錘体３１ａ及至３１ｅに対向するように、第１基板３７上に設けられた検出電極３５ａ及至３５ｄ（３５ｃ，３５ｄは図示せず；図４の検出電極１２に相当）とを備え、重錘体３１ａ及至３１ｅと検出電極３５ａ及至３５ｄとの間の静電容量の変化を検出するように構成されている。

重錘体３１ａ及至３１ｅは、梁部材３３ａ及至３３ｄにより保持され、さらにそれぞれの梁部材の先端は、支柱部材（ピラー）３２ａ及至３２ｄによって保持されている。

なお、梁部材３３ａは、重錘体３１ａと重錘体３１ｂに挟まれ、梁部材３３ｂは、重錘体３１ｂと重錘体３１ｃに挟まれ、梁部材３３ｃは、重錘体３１ｃと重錘体３１ｄに挟まれ、梁部材３３ｄは、重錘体３１ｄと重錘体３１ａに挟まれている。

また、重錘体３１ａ及至る３１ｅは、梁部材３３ａ及至３３ｄの交点に配置された中心部３１ｅを有すると共に、枠体３４と梁部材３３ａ及至３３ｄに沿って中心部３１ｅから田型に配置された周辺部３１ａ及至３１ｄを有している。また、検出電極３５ａ及至３５ｄの形状は、重錘体３１ａ及至３１ｄと相似の四角形である。

また、同様に、第２基板３８上に設けられた検出電極３６ａ及至３６ｄ（３６ｃ，３６ｄは図示せず；図４の検出電極１３に相当）とを備え、重錘体３１ａ及至３１ｅと検出電極３６ａ及至３６ｄとの間の静電容量の変化を検出するように構成されている。

図１１（ａ）乃至（ｃ）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１１（ａ）は上面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。

この静電容量型加速度センサ４０は、変位可能な重錘体４６と、この重錘体４６に結合した櫛型可動電極４７ａ及至４７ｆと、この櫛型可動電極４７ａ及至４７ｆを挟んで対向して配置された固定電極４３ａ及至４３ｆ及び固定電極４４ａ及至４４ｆと、重錘体４６に結合した梁部材４２ａ及至４２ｄと、この梁部材４２ａ，４２ｃと結合した固定アンカー４１ａと、梁部材４２ｂ，４２ｄと結合した固定アンカー４１ｂと、これらの固定アンカー４１ａ，４１ｂを支持する基板４５とを備え、櫛型可動電極４７ａ及至４７ｆと固定電極４３ａ及至４３ｆとの間の静電容量変化と、櫛型可動電極４７ａ及至４７ｆと固定電極４４ａ及至４４ｆとの間の静電容量変化を検出するように構成されている。

このような静電容量型加速度センサ４０に対しても、図４に示したような動作試験機能を有する静電容量型加速度検出装置が構成できることは明らかである。また、同様な動作試験方法により、クーロン力によって生じる重錘体４６の櫛型可動電極４７ａ及至４７ｆと、固定電極４３ａ及至４３ｆまたは固定電極４４ａ及至４４ｆとの間に生じる容量変化を増大させることができ、従来のものと比較して低いコストで高精度の動作試験を行える静電容量型加速度検出装置を実現することができることも明らかである。

１０静電容量型加速度センサ
１１重錘体
１２，１３検出電極
２１ＣＶ変換器
２２直流電圧発生回路
２３復調回路
２４発振回路
２５逆位相発振回路
３０，４０静電容量型加速度センサ
３１ａ及至３１ｅ，４６重錘体
３２ａ及至３２ｄ支柱部材（ピラー）
３３ａ及至３３ｄ梁部材
３４枠体
３５ａ及至３５ｄ，３６ａ及至３６ｄ検出電極
３７第１基板
３８第２基板
４０静電容量型加速度センサ
４１ａ，４１ｂ固定アンカー
４２ａ及至４２ｄ梁部材
４３ａ及至４３ｆ，４４ａ及至４４ｆ固定電極
４５基板
４７ａ及至４７ｆ櫛型可動電極

Claims

変位可能な重錘体と、該重錘体に対向して配置された電極とを備え、前記重錘体と前記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を有する静電容量型加速度検出装置において、
前記重錘体に電圧を印加する発振回路と、
前記静電容量型加速度センサの動作試験を行うために、前記発振回路の出力電圧に対して逆位相の出力電圧を前記電極に印加する逆位相発振回路と
を備えたことを特徴とする静電容量型加速度検出装置。
前記逆位相発振回路の出力電圧の最大値（Ｖ_dH）が、前記発振回路の出力電圧の最大値（Ｖ_EH）の２倍（２Ｖ_EH）以下で出力電圧の最小値（Ｖ_EL）の２倍（２Ｖ_EL）以上であり、かつ前記逆位相発振回路の前記電極に印加する電圧の最小値（Ｖ_dL）が、前記発振回路の出力電圧の最大値（Ｖ_EH）の２倍（２Ｖ_EH）から前記逆位相発振回路の出力電圧の最大値（Ｖ_dH）を差し引いた値の電圧（２Ｖ_EH−Ｖ_dH）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検出装置。
前記逆位相発振回路の出力電圧の最小値が、接地電位に等しいことを特徴とする請求項２に記載の静電容量型加速度検出装置。
前記発振回路の出力電圧の最小値が、接地電位に等しいことを特徴とする請求項３に記載の静電容量型加速度検出装置。
前記逆位相発振回路の出力電圧の最大値が、前記発振回路の出力電圧の最大値と等しいことを特徴とする請求項４に記載の静電容量型加速度検出装置。
前記静電容量型加速度センサが、一方の検出電極と、該一方の検出電極に対向するように設けられた他方の検出電極と、前記一方及び他方の検出電極の全体又は一部が挟み込まれるように設けられた変位可能な重錘体とを有す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検出装置。
前記発振回路によって前記一方の検出電極上に生じる電荷変化を電圧に変換するＣＶ変換回路と、該ＣＶ変換回路の出力を直流成分に復調する復調回路とを備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の静電容量型加速度検出装置。
前記静電容量型加速度センサが、
変位可能な重錘体と、
該重錘体に結合された一対の櫛型可動電極と、
該櫛型可動電極を挟んで対向して配置された一対の一方の固定電極及び一対の他方の固定電極と、
前記重錘体の両端に結合された梁部材と、
該梁部材と結合された一方の固定アンカーと、前記梁部材と結合した他方の固定アンカーと、
前記一方及び他方の固定アンカーを支持する基板とを備え、
前記櫛型可動電極と前記一方の固定電極との間の静電容量変化と、前記櫛型可動電極と前記他方の固定電極との間の静電容量変化とを検出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれに記載の静電容量型加速度検出装置。
前記一対の櫛型可動電極を複数組設けたことを特徴とする請求項８に記載の静電容量型加速度検出装置。
変位可能な重錘体と、該重錘体に対向して配置された電極とを備え、前記重錘体と前記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の動作試験方法において、
前記重錘体に電圧を印加する発振ステップと、
前記静電容量型加速度センサの動作試験を行うために、前記発振ステップによる出力電圧に対して逆位相の出力電圧で前記電極に印加する逆位相発振ステップと
を有することを特徴とする静電容量型加速度センサの動作試験方法。
前記逆位相発振ステップによる出力電圧の最大値（Ｖ_dH）が、前記発振ステップによる出力電圧の最大値（Ｖ_EH）の２倍（２Ｖ_EH）以下で出力電圧の最小値（Ｖ_EL）の２倍（２Ｖ_EL）以上であり、かつ前記逆位相発振ステップによる前記電極に印加する電圧の最小値（Ｖ_dL）が、前記発振ステップによる出力電圧の最大値（Ｖ_EH）の２倍（２Ｖ_EH）から前記逆位相発振ステップによる出力電圧の最大値（Ｖ_dH）を差し引いた値の電圧（２Ｖ_EH−Ｖ_dH）であることを特徴とする請求項１０に記載の静電容量型加速度センサの動作試験方法。
前記逆位相発振ステップによる出力電圧の最小値が、接地電位に等しいことを特徴とする請求項１１に記載の静電容量型加速度センサの動作試験方法。
前記発振ステップによる出力電圧の最小値が、接地電位に等しいことを特徴とする請求項１２に記載の静電容量型加速度センサの動作試験方法。
前記逆位相発振ステップによる出力電圧の最大値が、前記発振ステップによる出力電圧の最大値と等しいことを特徴とする請求項１３に記載の静電容量型加速度センサの動作試験方法。
前記発振ステップによる前記一方の検出電極上に生じる電荷変化を電圧に変換するＣＶ変換ステップと、該ＣＶ変換ステップの出力を直流成分に復調する復調ステップとを有することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の静電容量型加速度センサの動作試験方法。