特開 2024-35641 加速度センサシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024035641

(43)【公開日】2024-03-14

(54)【発明の名称】加速度センサシステム

(51)【国際特許分類】

   G01P 15/125 20060101AFI20240307BHJP

【ＦＩ】

G01P15/125 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022140231

(22)【出願日】2022-09-02

(71)【出願人】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】丸尾 明政

(57)【要約】

【課題】温度変化に基づく検出誤差を低減することができる加速度センサシステムを提供する。
【解決手段】加速度センサシステム（ＳＹＳ１～ＳＹＳ３）は、加速度検出部（１００Ａ）及びオフセット検出部（１００Ｂ）を含む加速度センサ（１００）と、前記加速度検出部及び前記オフセット検出部の各出力を処理する処理部（２００）と、を有する。前記加速度検出部は、第１電極（１）と、第２電極（２）と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる第３電極（３）と、を有し、前記第１電極及び前記第２電極と、前記第３電極との一方が固定電極であり、他方が可動電極である。前記オフセット検出部は、第４電極（４）と、第５電極（５）と、前記第４電極と前記第５電極との間に設けられる第６電極（６）と、を有し、前記第４電極、前記第５電極、及び前記第６電極が固定電極である。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定方向の加速度を検出するように構成された加速度検出部及び前記加速度検出部に対するオフセット量を検出するように構成されたオフセット検出部を含む加速度センサと、
前記加速度検出部及び前記オフセット検出部の各出力を処理するように構成された処理部と、
を有し、
前記加速度検出部は、
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる第３電極と、
を有し、前記第１電極及び前記第２電極と、前記第３電極との一方が固定電極であり、他方が可動電極であり、前記第１電極と前記第３電極との間に第１可変容量が形成され、前記第２電極と前記第３電極との間に第２可変容量が形成され、
前記オフセット検出部は、
第４電極と、
第５電極と、
前記第４電極と前記第５電極との間に設けられる第６電極と、
を有し、前記第４電極、前記第５電極、及び前記第６電極が固定電極であり、前記第４電極と前記第６電極との間に第１固定容量が形成され、前記第５電極と前記第６電極との間に第２固定容量が形成される、
加速度センサシステム。

【請求項2】

前記第１電極の形状及び大きさが、前記第２電極の形状及び大きさ、前記第４電極の形状及び大きさ、前記第６電極の形状及び大きさとそれぞれ同じであり、
前記第３電極の形状及び大きさが、前記第６電極の形状及び大きさと同じである、請求項１に記載の加速度センサシステム。

【請求項3】

前記加速度センサは、
前記第１電極及び前記第４電極に接続されるように構成された第１端子と、
前記第３電極に接続されるように構成された第２端子と、
前記第２電極及び前記第５電極に接続されるように構成された第３端子と、
前記第６電極に接続されるように構成された第４端子と、
を有する、請求項１又は請求項２に記載の加速度センサシステム。

【請求項4】

前記処理部は、前記第１端子から出力される電荷と前記第３端子から出力される電荷との差に応じた電圧を生成するように構成される、請求項３に記載の加速度センサシステム。

【請求項5】

前記加速度センサは、
前記第１電極及び前記第５電極に接続されるように構成された第１端子と、
前記第３電極及び前記第６電極に接続されるように構成された第２端子と、
前記第２電極および前記第４電極に接続されるように構成された第３端子と、
を有する、請求項１又は請求項２に記載の加速度センサシステム。

【請求項6】

前記処理部は、前記第２端子から出力される電荷に応じた電圧を生成するように構成される、請求項５に記載の加速度センサシステム。

【請求項7】

前記加速度センサは、
前記第１電極に接続されるように構成された第１端子と、
前記第３電極に接続されるように構成された第２端子と、
前記第２電極に接続されるように構成された第３端子と、
前記第４電極に接続されるように構成された第４端子と、
前記第６電極に接続されるように構成された第５端子と、
前記第５電極に接続されるように構成された第６端子と、
を有する、請求項１又は請求項２に記載の加速度センサシステム。

【請求項8】

前記処理部は、前記第２端子から出力される電荷に応じた第１電圧を生成し、前記第５端子から出力される電荷に応じた第２電圧を生成し、前記第１電圧と前記第２電圧とを差分するように構成される、請求項７に記載の加速度センサシステム。

【請求項9】

前記処理部は、前記第１端子から出力される電荷と前記第３端子から出力される電荷との差に応じた第１電圧を生成し、前記第３端子から出力される電荷と前記第４端子から出力される電荷との差に応じた第２電圧を生成し、前記第１電圧と前記第２電圧とを差分するように構成される、請求項７に記載の加速度センサシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書中に開示されている発明は、加速度センサシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

物体に作用する加速度を計測するための加速度センサは、たとえば物体の姿勢や動き、振動状態などを把握するために広く用いられている。また、加速度センサには、小型化の要請が強い。このような要請に応えるべく、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）の技術を用いて加速度センサの小型化が図られている。たとえば、特許文献１には、ＭＥＭＳ技術を用いた静電容量型の加速度センサが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－４９４３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の加速度センサのセンサ部は、半導体基板を加工することによって形成されている。このような加速度センサにおいては、温度変化によってオフセット量が変化する。このため、温度変化によって、検出誤差が発生するおそれがある。温度変化によってオフセット量が変化するのは、温度変化によって半導体基板にストレスがかかることが原因であると推測される。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書中に開示されている加速度センサシステムは、所定方向の加速度を検出するように構成された加速度検出部及び前記加速度検出部に対するオフセット量を検出するように構成されたオフセット検出部を含む加速度センサと、前記加速度検出部及び前記オフセット検出部の各出力を処理するように構成された処理部と、を有する。前記加速度検出部は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる第３電極と、を有し、前記第１電極及び前記第２電極と、前記第３電極との一方が固定電極であり、他方が可動電極であり、前記第１電極と前記第３電極との間に第１可変容量が形成され、前記第２電極と前記第３電極との間に第２可変容量が形成される。前記オフセット検出部は、第４電極と、第５電極と、前記第４電極と前記第５電極との間に設けられる第６電極と、を有し、前記第４電極、前記第５電極、及び前記第６電極が固定電極であり、前記第４電極と前記第６電極との間に第１固定容量が形成され、前記第５電極と前記第６電極との間に第２固定容量が形成される。

【発明の効果】

【0006】

本明細書中に開示されている発明によれば、温度変化に基づく検出誤差を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、加速度センサの一構造例を示す平面図である。

【図2】図２は、加速度センサの一構造例を示す側面図である。

【図3】図３は、加速度センサの他の構造例を示す平面図である。

【図4】図４は、加速度センサの他の構造例を示す側面図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る加速度センサシステムの概略構成を示す図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係る加速度センサシステムの概略構成を示す図である。

【図7】図７は、第３実施形態に係る加速度センサシステムの概略構成を示す図である。

【図8】図８は、第４実施形態に係る加速度センサシステムの概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

＜加速度センサの構造例＞
後述する各実施形態で用いられる加速度センサ１００の構造例について説明する。

【0009】

説明の便宜上、以下では、図１～図４に示した＋Ｘ方向、－Ｘ方向、＋Ｙ方向、－Ｙ方向、＋Ｚ方向および－Ｚ方向を用いることがある。＋Ｘ方向は、側面視において、平板部１１の表面に沿う一方向であり、＋Ｚ方向は、側面視において平板部１１の表面に沿う方向であって、＋Ｘ方向に直交する方向である。＋Ｙ方向は、平板部１１の厚さに沿う方向であって、＋Ｘ方向および＋Ｙ方向に直交する方向である。

【0010】

－Ｘ方向は、＋Ｘ方向と反対の方向である。－Ｙ方向は、＋Ｙ方向と反対の方向である。－Ｚ方向は、＋Ｚ方向と反対の方向である。＋Ｘ方向および－Ｘ方向を総称するときには「Ｘ軸方向」という。＋Ｙ方向および－Ｙ方向を総称するときには「Ｙ軸方向」という。＋Ｚ方向および－Ｚ方向を総称するときには「Ｚ軸方向」という。

【0011】

図１は、加速度センサ１００の一構造例を示す平面図である。図２は、加速度センサ１００の一構造例を示す側面図である。なお、図１では、加速度センサ１００の＋Ｚ方向側の一部のみが描写されている。

【0012】

加速度センサ１００は、電極１～６と、平板部１１～１６と、連結部２１及び２２と、弾性構造部３１及び３２と、支持部４１及び４２と、ベース部４３と、を有する。

【0013】

平板部１１～１６と、連結部２１及び２２と、弾性構造部３１及び３２と、支持部４１及び４２と、ベース部４３と、を含む構造体は、例えば半導体基板を微細加工することによって形成される。

【0014】

電極１～６はＹ軸方向から視て矩形である。電極１の形状及び大きさは、電極２～６それぞれの形状及び大きさと同じである。なお、電極１～６の形状は矩形以外であってもよい。

【0015】

電極１は、平板部１１の－Ｙ方向側に配置される。電極２は、平板部１２の＋Ｙ方向側に配置される。一対の電極３は、平板部１３の＋Ｙ方向側及び－Ｙ方向側それぞれに配置される。平板部１３は、Ｙ軸方向において、平板部１１と平板部１２との間に配置され、平板部１１及び１２それぞれと対向する。

【0016】

平板部１１と平板部１２とは、連結部２１によって連結される。支持部４１は、弾性構造部３１及び３２を介して、平板部１１、平板部１２、及び連結部２１を支持する。これにより、電極１及び２は、加速度センサ１００がＹ軸方向の加速度を受けたときにＹ軸方向方向に移動する可動電極となる。

【0017】

支持部４２は、弾性構造部を介さずに、平板部１３を支持する。これにより、電極３は、加速度センサ１００がＹ軸方向の加速度を受けてもＹ軸方向方向に移動しない固定電極となる。

【0018】

電極４は、平板部１４の－Ｙ方向側に配置される。電極５は、平板部１５の＋Ｙ方向側に配置される。一対の電極６は、平板部１６の＋Ｙ方向側及び－Ｙ方向側それぞれに配置される。平板部１６は、Ｙ軸方向において、平板部１４と平板部１５との間に配置され、平板部１４及び１５それぞれと対向する。

【0019】

平板部１４と平板部１５とは、連結部２２によって連結される。支持部４１は、弾性構造部を介さずに、平板部１４、平板部１５、及び連結部２２を支持する。これにより、電極４及び５は、加速度センサ１００がＹ軸方向の加速度を受けてもＹ軸方向方向に移動しない固定電極となる。

【0020】

支持部４２は、弾性構造部を介さずに、平板部１６を支持する。これにより、電極６は、加速度センサ１００がＹ軸方向の加速度を受けてもＹ軸方向方向に移動しない固定電極となる。

【0021】

ベース部４３は、支持部４１及び４２を支持する。

【0022】

加速度センサ１００は、例えば接着剤１０１によってパッケージフレーム１０２に固定される。加速度センサ１００と接着剤１０１とは熱膨張係数が異なっているため、温度変化によって加速度センサ１００に不均一な応力が発生する。この不均一な応力によって歪が生じ、理想的には平行配置である電極１～３の配置に温度に応じて位置ずれが生じる（図１参照）。また、電極４～６の配置にも電極１～３の配置と同様に温度に応じて位置ずれが生じる（図１参照）。

【0023】

図３は、加速度センサ１００の他の構造例を示す平面図である。図４は、加速度センサ１００の他の構造例を示す側面図である。なお、図３では、加速度センサ１００の＋Ｚ方向側の一部のみが描写されている。

【0024】

図１及び図２に示す構造例では連結部２１及び２２がＹ軸方向に沿って配置されたのに対して、図３及び図４に示す構造例では連結部２１及び２２がＸ軸方向に沿って配置される。

【0025】

また、図３及び図４に示す構造例では、支持部４１Ａが、弾性構造部３１及び３２を介して、平板部１１、平板部１２、及び連結部２１を支持し、支持部４１Ｂが、弾性構造部を介さずに、平板部１４、平板部１５、及び連結部２２を支持する。そして、図３及び図４に示す構造例では、ベース部４３は、支持部４１Ａ、４１Ｂ及び４２を支持する。

【0026】

図１及び図２に示す構造例、図３及び図４に示す構造例では、電極１及び２が可動電極であり、電極１と電極２との間に設けられる電極３が固定電極であるが、加速度センサ１００の構造はこれらの構造例に限定されない。加速度センサ１００は、電極１及び２が固定電極であり、電極１と電極２との間に設けられる電極３が可動電極である構造であってもよい。

【0027】

＜第１実施形態＞
図５は、第１実施形態に係る加速度センサシステムの概略構成を示す図である。図５に示す加速度センサシステムＳＹＳ１は、加速度センサ１００と、処理部２００と、を有する。

【0028】

加速度センサ１００は、加速度検出部１００Ａと、オフセット検出部１００Ｂと、を含む。加速度センサ１００は、静電容量型加速度センサである。加速度検出部１００Ａは、所定方向（図１及び図３に示すＹ軸方向）の加速度を検出する。オフセット検出部１００Ｂは、加速度検出部１００Ａに対するオフセット量を検出する。

【0029】

加速度検出部１００Ａは、固定電極である電極１及び２と、電極１と電極２との間に設けられる可動電極である電極３と、を有する。電極１と電極３との間に可変容量（静電容量値が可変する容量）Ｃ１が形成され、電極２と電極３との間に可変容量Ｃ２が形成される。

【0030】

オフセット検出部１００Ｂは、固定電極である電極４及び５と、電極４と電極５との間に設けられる固定電極である電極６と、を有する。電極４と電極６との間に固定容量（静電容量値が固定である容量）Ｃ３が形成され、電極５と電極６との間に固定容量Ｃ４が形成される。

【0031】

処理部２００は、加速度検出部１００Ａ及びオフセット検出部１００Ｂの各出力を処理する。処理部２００は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で構成される。本実施形態の処理部２００は、差動電荷電圧変換器２００Ａを含む。

【0032】

本実施形態の加速度センサ１００は、端子Ｔ１～Ｔ４をさらに有する。端子Ｔ１は、電極１及び４に接続される。端子Ｔ２は、電極３に接続される。端子Ｔ３は、電極２及び５に接続される。端子Ｔ３は、電極６に接続される。

【0033】

端子Ｔ１及びＴ４には、互いに逆相のパルス電圧が印加される。これにより、電荷Ｑ１が電極１に発生し、電荷Ｑ１と同じ極性の電荷Ｑ２が電極２に発生する。電荷Ｑ１及びＱ２は以下の式で表される。なお、ベース容量Ｃо［fF］は、可変容量Ｃ１及びＣ２それぞれにおいて構造上発生する容量である。加速度可変容量感度Ｃｓ［fF／ｇ］は、Ｙ軸方向の加速度に応じて変化する容量である。加速度ｇは、Ｙ軸方向の加速度である。容量変化係数Ｃｔ［fF／Δ℃］は、基準温度からの温度変化に関する係数である。なお、ここではＣｔをΔＴの一次線形成分として表しているが、実際の関係は不明である。ただし、下記の式と同様に、温度変化による容量変化は、可変容量Ｃ１と可変容量Ｃ２とで逆方向に重畳していると考えられる。温度変化ΔＴは、基準温度からの温度変化である。
Ｑ１＝（Ｃо＋Ｃｓ×ｇ＋Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ
Ｑ２＝（Ｃо－Ｃｓ×ｇ－Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ

【0034】

また、電荷Ｑ１’が電極４に発生し、電荷Ｑ１’と同じ極性の電荷Ｑ２’が電極５に発生する。電荷Ｑ１’及びＱ２’は以下の式で表される。
Ｑ１’＝－（Ｃо＋Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ
Ｑ２’＝（Ｃо－Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ

【0035】

したがって、端子Ｔ１から出力される電荷Ｑｏｕｔ１及び端子Ｔ３から出力される電荷Ｑｏｕｔ２は、以下の式で表される。
Ｑｏｕｔ１＝Ｑ１＋Ｑ１’＝Ｃｓ×ｇ×Ｖ
Ｑｏｕｔ２＝Ｑ２＋Ｑ２’＝－Ｃｓ×ｇ×Ｖ

【0036】

差動電荷電圧変換器２００Ａは、端子Ｔ１から電荷Ｑｏｕｔ１を受け取り、端子Ｔ３から電荷Ｑｏｕｔ２を受け取る。差動電荷電圧変換器２００Ａは、電荷Ｑｏｕｔ１と電荷Ｑｏｕｔ２との差分ΔＱを求め、差分ΔＱを電圧に変換して外部に出力する。差分ΔＱは、以下の式で表される。
ΔＱ＝Ｑｏｕｔ１－Ｑｏｕｔ２＝２×Ｃｓ×ｇ×Ｖ

【0037】

差動電荷電圧変換器２００Ａから外部に出力される電圧は、加速度に応じた電圧となる。差動電荷電圧変換器２００Ａから外部に出力される電圧は、温度依存性が低い（理想的には零である）。したがって、加速度センサシステムＳＹＳ１は、温度変化に基づく検出誤差を低減することができる。

【0038】

また、端子Ｔ１及びＴ３にコモンモードノイズが重畳した場合でも、差動電荷電圧変換器２００Ａによる差分によってコモンモードノイズが除去される。

【0039】

また、ベース容量Ｃоの成分が加速度センサ１００側で除去できるため、差動電荷電圧変換器２００Ａの回路構成を簡便化することができる。

【0040】

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係る加速度センサシステムの概略構成を示す図である。図６に示す加速度センサシステムＳＹＳ２は、加速度センサ１００と、処理部２００と、を有する。なお、図６において、図５と同様の部分については説明を適宜省略する。

【0041】

本実施形態の処理部２００は、電荷電圧変換器２００Ｂを含む。

【0042】

本実施形態の加速度センサ１００は、端子Ｔ１１～Ｔ１３をさらに有する。端子Ｔ１１は、電極１及び５に接続される。端子Ｔ１２は、電極３及び６に接続される。端子Ｔ１３は、電極２に接続される。端子Ｔ３は、電極２及び４に接続される。

【0043】

端子Ｔ１１及びＴ１３には、互いに逆相のパルス電圧が印加される。これにより、電荷Ｑ１が電極１に発生し、電荷Ｑ１と同じ極性の電荷Ｑ２が電極２に発生する。電荷Ｑ１及びＱ２は以下の式で表される。
Ｑ１＝（Ｃо＋Ｃｓ×ｇ＋Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ
Ｑ２＝（Ｃо－Ｃｓ×ｇ－Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ

【0044】

また、電荷Ｑ１’が電極４に発生し、電荷Ｑ１’と同じ極性の電荷Ｑ２’が電極５に発生する。電荷Ｑ１’及びＱ２’は以下の式で表される。
Ｑ１’＝－（Ｃо＋Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ
Ｑ２’＝（Ｃо－Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ

【0045】

したがって、端子Ｔ１２から出力される電荷Ｑｏｕｔは、以下の式で表される。
Ｑｏｕｔ＝Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ１’＋Ｑ２’＝２×Ｃｓ×ｇ×Ｖ

【0046】

電荷電圧変換器２００Ｂは、端子Ｔ１２から電荷Ｑｏｕｔを受け取る。電荷電圧変換器２００Ｂは、電荷Ｑｏｕｔを電圧に変換して外部に出力する。差分ΔＱは、以下の式で表される。

【0047】

電荷電圧変換器２００Ｂから外部に出力される電圧は、加速度に応じた電圧となる。電荷電圧変換器２００Ｂから外部に出力される電圧は、温度依存性が低い（理想的には零である）。したがって、加速度センサシステムＳＹＳ２は、温度変化に基づく検出誤差を低減することができる。

【0048】

また、本実施形態の加速度センサ１００の端子仕様は、オフセット検出部１００Ｂを有さない従来の加速度センサの端子仕様と共通にすることができる。したがって、加速度センサシステムＳＹＳ２で用いられる処理部２００は、オフセット検出部１００Ｂを有さない従来の加速度センサの出力を処理する処理部と同一の仕様にすることができる。

【0049】

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態に係る加速度センサシステムの概略構成を示す図である。図７に示す加速度センサシステムＳＹＳ３は、加速度センサ１００と、処理部２００と、を有する。なお、図７において、図５及び図６と同様の部分については説明を適宜省略する。

【0050】

本実施形態の処理部２００は、電荷電圧変換器２００Ｃ及び２００Ｄと、差分演算器２００Ｅと、を含む。

【0051】

本実施形態の加速度センサ１００は、端子Ｔ２１～Ｔ２６をさらに有する。端子Ｔ２１は、電極１に接続される。端子Ｔ２２は、電極３に接続される。端子Ｔ２３は、電極２に接続される。端子Ｔ２４は、電極４に接続される。端子Ｔ２５は、電極６に接続される。端子Ｔ２６は、電極５に接続される。

【0052】

端子Ｔ２１及びＴ２３には、互いに逆相のパルス電圧が印加される。これにより、電荷Ｑ１が可変容量Ｃ１の電極３に発生し、電荷Ｑ１と逆極性の電荷Ｑ２が可変容量Ｃ２の電極３に発生する。電荷Ｑ１及びＱ２は以下の式で表される。
Ｑ１＝（Ｃо＋Ｃｓ×ｇ＋Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ
Ｑ２＝（Ｃо－Ｃｓ×ｇ－Ｃｔ×ΔＴ）×（－Ｖ）

【0053】

また、端子Ｔ２４及びＴ２６には、互いに逆相のパルス電圧が印加される。これにより、電荷Ｑ１’が固定容量Ｃ３の電極６に発生し、電荷Ｑ１’と逆極性の電荷Ｑ２’が固定容量Ｃ４の電極６に発生する。電荷Ｑ１’及びＱ２’は以下の式で表される。
Ｑ１’＝－（Ｃо＋Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ
Ｑ２’＝（Ｃо－Ｃｔ×ΔＴ）×（－Ｖ）

【0054】

したがって、端子Ｔ２２から出力される電荷Ｑｏｕｔ１及び端子Ｔ２４から出力される電荷Ｑｏｕｔ２は、以下の式で表される。
Ｑｏｕｔ１＝Ｑ１＋Ｑ２＝２×（Ｃｓ×ｇ＋Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ
Ｑｏｕｔ２＝Ｑ１’＋Ｑ２’＝２×Ｃｔ×ΔＴ×Ｖ

【0055】

電荷電圧変換器２００Ｃは、端子Ｔ２２から電荷Ｑｏｕｔ１を受け取り、端子Ｔ２４から電荷Ｑｏｕｔ２を受け取る。電荷電圧変換器２００Ｃは、電荷Ｑｏｕｔ１を第１電圧Ｖ１に変換して差分演算器２００Ｅに供給する。電荷電圧変換器２００Ｄは、電荷Ｑｏｕｔ２を第２電圧Ｖ２に変換して差分演算器２００Ｅに供給する。差分演算器２００Ｅは、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との差を演算して、その演算結果である電圧を外部に出力する。

【0056】

差分演算器２００Ｅから外部に出力される電圧は、加速度に応じた電圧となる。差分演算器２００Ｅから外部に出力される電圧は、温度依存性が低い（理想的には零である）。したがって、加速度センサシステムＳＹＳ３は、温度変化に基づく検出誤差を低減することができる。

【0057】

また、端子Ｔ２２及びＴ２４にコモンモードノイズが重畳した場合でも、差分演算器２００Ｅによる差分によってコモンモードノイズが除去される。

【0058】

＜第４実施形態＞
図８は、第４実施形態に係る加速度センサシステムの概略構成を示す図である。図８に示す加速度センサシステムＳＹＳ４は、加速度センサ１００と、処理部２００と、を有する。なお、図８において、図７と同様の部分については説明を適宜省略する。

【0059】

本実施形態の処理部２００は、差動電荷電圧変換器２００Ｆ及び２００Ｇと、差分演算器２００Ｈと、を含む。

【0060】

端子Ｔ２２及びＴ２５には、互いに逆相のパルス電圧が印加される。これにより、電荷Ｑ１が電極１に発生し、電荷Ｑ１と同じ極性の電荷Ｑ２が電極２に発生する。電荷Ｑ１及びＱ２は以下の式で表される。
Ｑ１＝（Ｃо＋Ｃｓ×ｇ＋Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ
Ｑ２＝（Ｃо－Ｃｓ×ｇ－Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ

【0061】

また、電荷Ｑ１’が電極４に発生し、電荷Ｑ１’と同じ極性の電荷Ｑ２’が電極５に発生する。電荷Ｑ１’及びＱ２’は以下の式で表される。
Ｑ１’＝－（Ｃо＋Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ
Ｑ２’＝（Ｃо－Ｃｔ×ΔＴ）×Ｖ

【0062】

電荷Ｑ１は端子Ｔ２１から出力され、電荷Ｑ２は端子Ｔ２３から出力される。電荷Ｑ１’は端子Ｔ２４から出力され、電荷Ｑ２’は端子Ｔ２６から出力される。

【0063】

差動電荷電圧変換器２００Ｆは、端子Ｔ２１から電荷Ｑ１を受け取り、端子Ｔ２３から電荷Ｑ２を受け取る。差動電荷電圧変換器２００Ｆは、電荷Ｑ１と電荷Ｑ２との差分ΔＱを求め、差分ΔＱを第１電圧Ｖ１に変換して差分演算器２００Ｈに出力する。

【0064】

差動電荷電圧変換器２００Ｇは、端子Ｔ２４から電荷Ｑ１’を受け取り、端子Ｔ２６から電荷Ｑ２’を受け取る。差動電荷電圧変換器２００Ｇは、電荷Ｑ１’と電荷Ｑ２’との差分ΔＱ’を求め、差分ΔＱ’を第２電圧Ｖ２に変換して差分演算器２００Ｈに出力する。

【0065】

差分演算器２００Ｈは、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との差を演算して、その演算結果である電圧を外部に出力する。

【0066】

差分演算器２００Ｈから外部に出力される電圧は、加速度に応じた電圧となる。差分演算器２００Ｈから外部に出力される電圧は、温度依存性が低い（理想的には零である）。したがって、加速度センサシステムＳＹＳ４は、温度変化に基づく検出誤差を低減することができる。

【0067】

また、端子Ｔ２１及びＴ２３にコモンモードノイズが重畳した場合でも、差動電荷電圧変換器２００Ｆによる差分によってコモンモードノイズが除去される。また、端子Ｔ２４及びＴ２６にコモンモードノイズが重畳した場合でも、差動電荷電圧変換器２００Ｇによる差分によってコモンモードノイズが除去される。

【0068】

＜処理部でのトリミング工程＞
第３実施形態及び第４実施形態では、検出精度を高めるために以下のトリミング工程を実施する必要がある。

【0069】

まず、第１トリミング工程では、加速度が零の状態で、ベース容量Ｃоの成分を粗くキャンセルする設定が処理部２００の前段において探索される。処理部２００の前段においてキャンセルできなかった電荷は、次段の回路に流れる。

【0070】

第１トリミング工程に続く第２トリミング工程において、加速度が零の状態で、ベース容量Ｃоの成分の残りを処理部２００に設けるフィードバック制御部による自動調整でキャンセルする。

【0071】

第２トリミング工程に続く第３トリミング工程において、加速度が零の状態で、可変容量Ｃ１の静電容量と可変容量Ｃ２の静電容量との差をキャンセルする設定が処理部２００のフィードバック制御部の次段において探索される。

【0072】

上述した第１実施形態及び第２実施形態では、加速度センサ１００側で、ベース容量Ｃоの成分のキャンセル及び可変容量Ｃ１の静電容量と可変容量Ｃ２の静電容量との差のキャンセルが行われることになる。したがって、上述した第１実施形態に係る加速度センサシステムＳＹＳ１及び第１実施形態に係る加速度センサシステムＳＹＳ２は、第１トリミング工程～第３トリミング工程の実施に必要な回路を削減又は低減しても、検出誤差を低減することができる。

【0073】

＜その他＞
本開示の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。これまでに説明してきた各種の実施形態は、矛盾のない範囲で適宜組み合わせて実施してもよい。以上の実施形態は、あくまでも、本開示の実施形態の例であって、本開示ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。

【0074】

例えば、上述した各実施形態では、１軸の加速度センサが用いられたが、多軸の加速度センサが用いられてもよい。

【0075】

＜付記＞
上述の実施形態にて具体的構成例が示された本開示について付記を設ける。

【0076】

本開示の加速度センサシステム（ＳＹＳ１～ＳＹＳ３）は、所定方向の加速度を検出するように構成された加速度検出部（１００Ａ）及び前記加速度検出部に対するオフセット量を検出するように構成されたオフセット検出部（１００Ｂ）を含む加速度センサ（１００）と、前記加速度検出部及び前記オフセット検出部の各出力を処理するように構成された処理部（２００）と、を有し、前記加速度検出部は、第１電極（１）と、第２電極（２）と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる第３電極（３）と、を有し、前記第１電極及び前記第２電極と、前記第３電極との一方が固定電極であり、他方が可動電極であり、前記第１電極と前記第３電極との間に第１可変容量（Ｃ１）が形成され、前記第２電極と前記第３電極との間に第２可変容量（Ｃ２）が形成され、前記オフセット検出部は、第４電極（４）と、第５電極（５）と、前記第４電極と前記第５電極との間に設けられる第６電極（６）と、を有し、前記第４電極、前記第５電極、及び前記第６電極が固定電極であり、前記第４電極と前記第６電極との間に第１固定容量（Ｃ３）が形成され、前記第５電極と前記第６電極との間に第２固定容量（Ｃ４）が形成される構成（第１の構成）である。

【0077】

上記第１の構成の加速度センサシステムにおいて、前記第１電極の形状及び大きさが、前記第２電極の形状及び大きさ、前記第４電極の形状及び大きさ、前記第６電極の形状及び大きさとそれぞれ同じであり、前記第３電極の形状及び大きさが、前記第６電極の形状及び大きさと同じである構成（第２の構成）であってもよい。

【0078】

上記第１又は第２の構成の加速度センサシステムにおいて、前記加速度センサは、前記第１電極及び前記第４電極に接続されるように構成された第１端子（Ｔ１）と、前記第３電極に接続されるように構成された第２端子（Ｔ２）と、前記第２電極及び前記第５電極に接続されるように構成された第３端子（Ｔ３）と、前記第６電極に接続されるように構成された第４端子（Ｔ４）と、を有する構成（第３の構成）であってもよい。

【0079】

上記第３の構成の加速度センサシステムにおいて、前記処理部は、前記第１端子から出力される電荷と前記第３端子から出力される電荷との差に応じた電圧を生成するように構成される構成（第４の構成）であってもよい。

【0080】

上記第１又は第２の構成の加速度センサシステムにおいて、前記加速度センサは、前記第１電極及び前記第５電極に接続されるように構成された第１端子（Ｔ１１）と、前記第３電極及び前記第６電極に接続されるように構成された第２端子（Ｔ１２）と、前記第２電極および前記第４電極に接続されるように構成された第３端子（Ｔ１３）と、を有する構成（第５の構成）であってもよい。

【0081】

上記第５の構成の加速度センサシステムにおいて、前記処理部は、前記第２端子から出力される電荷に応じた電圧を生成するように構成される構成（第６の構成）であってもよい。

【0082】

上記第１又は第２の構成の加速度センサシステムにおいて、前記加速度センサは、前記第１電極に接続されるように構成された第１端子（Ｔ２１）と、前記第３電極に接続されるように構成された第２端子（Ｔ２２）と、前記第２電極に接続されるように構成された第３端子（Ｔ２３）と、前記第４電極に接続されるように構成された第４端子（Ｔ２４）と、前記第６電極に接続されるように構成された第５端子（Ｔ２５）と、前記第５電極に接続されるように構成された第６端子（Ｔ２６）と、を有する構成（第７の構成）であってもよい。

【0083】

上記第７の構成の加速度センサシステムにおいて、前記処理部は、前記第２端子から出力される電荷に応じた第１電圧を生成し、前記第５端子から出力される電荷に応じた第２電圧を生成し、前記第１電圧と前記第２電圧とを差分するように構成される構成（第８の構成）であってもよい。

【0084】

上記第７の構成の加速度センサシステムにおいて、前記処理部は、前記第１端子から出力される電荷と前記第３端子から出力される電荷との差に応じた第１電圧を生成し、前記第３端子から出力される電荷と前記第４端子から出力される電荷との差に応じた第２電圧を生成し、前記第１電圧と前記第２電圧とを差分するように構成される構成（第９の構成）であってもよい。

【符号の説明】

【0085】

１～６ 電極
１１～１６ 平板部
２１、２２ 連結部
３１、３２ 弾性構造部
４１、４１Ａ、４１Ｂ、４２ 支持部
４３ ベース部
１００ 加速度センサ
１００Ａ 加速度検出部
１００Ｂ オフセット検出部
１０１ 接着剤
１０２ パッケージフレーム
２００ 処理部
２００Ａ、２００Ｆ、２００Ｇ 差動電荷電圧変換器
２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ 電荷電圧変換器
２００Ｅ、２００Ｈ 差分演算器
Ｃ１、Ｃ２ 可変容量
Ｃ３、Ｃ４ 固定容量
ＳＹＳ１～ＳＹＳ３ 加速度センサシステム
Ｔ１～Ｔ４、Ｔ１１～Ｔ１３、Ｔ２１～Ｔ２６ 端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】