CN113758477B - 具有旋转振动抑制的3轴陀螺仪 - Google Patents

具有旋转振动抑制的3轴陀螺仪 Download PDF

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Abstract

本文涉及具有旋转振动抑制的3轴陀螺仪。描述了平衡不期望的线性和角振动的柱状多轴微机电系统(MEMS)装置(例如陀螺仪)。在一些实施方案中，柱状MEMS装置可包括至少两个多质量柱，每个柱具有至少三个检测质量块并且被配置为感测绕相应轴的旋转。检测质量块的运动和质量可以被控制以实现MEMS装置的线性和旋转平衡。柱状MEMS装置还可包括一个或多个模块化驱动结构，其与每个多质量柱并排布置，以促进相应柱的检测质量块的移位。本文描述的MEMS装置可以用于感测横滚、航向和俯仰角速率。

Description

具有旋转振动抑制的3轴陀螺仪
技术领域
本公开涉及微机电系统(MEMS)设备，尤其涉及MEMS陀螺仪。
背景技术
陀螺仪(有时简称为“gyros”)是对旋转敏感的装置，因此可用于检测旋转。微机电系统(MEMS)陀螺仪通常包括可移动体，有时也称为“检测质量块”，可移动体上施加了电信号以主要沿特定轴产生运动。这称为驱动检测质量块，而驱动检测质量块的轴有时称为驱动轴。当陀螺仪旋转时，检测质量块还会沿着与驱动轴不同的轴(有时称为感测轴)移动。对于某些MEMS陀螺仪，旋转会导致检测质量块沿传感轴线性移动。对于其他情况，旋转会导致检测质量块旋转。检测到检测质量块沿感测轴的运动，从而提供陀螺仪所经历的旋转的指示。
一些MEMS陀螺仪包括机械耦合在一起的多个检测质量块。可以将检测质量块耦合在一起，以尝试提供同步运动，同时拒绝有感或驱动轴上的不良运动。
发明内容
一些实施方案涉及平衡不期望的线性和角振动的柱状多轴微机电系统(MEMS)装置(例如陀螺仪)。在一些实施方案中，柱状MEMS装置可包括至少两个多质量柱，每个柱具有至少三个检测质量块并且被配置为感测绕相应轴的旋转。检测质量块的运动和质量可以被控制以实现MEMS装置的线性和旋转平衡。柱状MEMS装置还可包括一个或多个模块化驱动结构，其与每个多质量柱并排布置，以促进相应柱的检测质量块的移位.本文描述的MEMS装置可以用于感测横滚、航向和俯仰角速率。
一些实施方案涉及陀螺仪，包括：第一柱，包括线性布置在第一平面中并被配置为感测绕第一旋转轴运动的三个检测质量块；与所述第一柱相邻的第二柱；所述第二柱包括线性布置在所述第一平面中并被配置为感测绕第二旋转轴运动的三个检测质量块；和多个驱动器阵列。多个驱动器阵列包括：与所述第一柱耦合的第一驱动器阵列；所述第一驱动器阵列被配置为引起所述第一柱的三个检测质量块在所述第一平面内的运动；和与所述第二柱和所述第一驱动器阵列耦合的第二驱动器阵列；所述第二驱动器阵列被配置为引起所述第二柱的三个检测质量块在所述第一平面内的运动。
一些实施方案涉及微机电系统(MEMS)装置，包括：第一柱，包括沿第一方向线性布置在第一平面中并被配置为感测绕第一旋转轴运动的三个检测质量块；与所述第一柱相邻的第二柱，包括沿所述第一方向线性布置在所述第一平面中并被配置为感测绕第二旋转轴运动的三个检测质量块；和第一驱动器阵列，被配置为引起所述第一柱的三个检测质量块在所述第一平面内的平面运动，所述第一驱动器阵列沿所述第一方向与所述第一柱的三个检测质量块并排布置。
一些实施方案涉及设备，包括：第一陀螺仪，包括线性布置在第一柱中并被配置为感测绕第一旋转轴运动的三个检测质量块；第二陀螺仪，包括线性布置在第二柱中并被配置为感测绕第二旋转轴运动的三个检测质量块。所述第一和第二陀螺仪并排设置在所述第一平面中，并通过多个驱动器阵列耦合在一起，该多个驱动器阵列被配置为引起所述第一和第二柱的三个检测质量块在所述第一平面中的平面内运动。所述第一柱的三个检测质量块包括两个外部检测质量块和设置在所述第一柱的两个外部检测质量块之间的内部检测质量块，其中所述第一柱的内部检测质量块沿与所述第一柱的两个外部检测质量块的方向相反的方向移动。所述第二柱的三个检测质量块包括两个外部检测质量块和设置在所述第二柱的两个外部检测质量块之间的内部检测质量块，其中所述第二柱的内部检测质量块沿与所述第二柱的两个外部检测质量块的方向相反的方向移动。
附图说明
这里参考以下附图描述了本技术的各种非限制性实施例。应当理解，附图不一定按比例绘制。在多幅图中出现的项目在所有出现的图中均用相同的附图标记表示。为了清楚起见，并非每个组件都可以在每个附图中标记。
图1是顶视图，示意性地示出了根据一些非限制性实施例的示例性微机电系统(MEMS)装置，该装置具有两个多质量柱，用于感测绕各自的轴线的旋转。
图2示出了根据一些非限制性实施例的图1的示例性MEMS装置的检测质量块的相对运动。
图3示出了根据一些非限制性实施例的具有耦合至每个多质量柱的一对驱动器阵列的图1的示例性MEMS装置。
图4A示出了根据一些非限制性实施例的具有用于感测围绕附加轴的旋转的第三多质量柱的图3的示例性MEMS装置。
图4B示出了根据一些非限制性实施例的图4A的示例性MEMS装置的检测质量块的相对运动。
图5A是示意性地示出根据一些非限制性实施例的具有两个多质量柱的替代示例性MEMS装置的俯视图，该两个多质量柱用于感测绕相应轴线的旋转。
图5B示出了根据一些非限制性实施例的图5A的示例性MEMS装置的检测质量块的相对运动。
图5C示出了根据一些非限制性实施例的具有第三多质量柱的图5A的示例性MEMS装置，该第三多质量柱用于感测围绕附加轴线的旋转。
图5D示出了根据一些非限制性实施例的图5C的示例性MEMS装置的检测质量块的相对运动。
图6A是示意性地示出根据一些非限制性实施例的具有串联弹簧的MEMS装置的示例的顶视图。
图6B是示意性地示出了根据一些非限制性实施例的当沿x轴方向驱动时的图6A的MEMS装置的顶视图。
图6C是示出根据一些非限制性实施例的图6A的MEMS装置的部分“A”的顶视图。
图6D是示意性地示出了根据一些非限制性实施例的当沿x轴方向驱动时的图6C的MEMS装置部分的顶视图。
图7A示出了根据一些非限制性实施例的图1的示例性MEMS装置的第一柱的驱动器阵列的一部分的各方面。
图7B是示意性地示出了根据一些非限制性实施例的当沿x轴方向驱动时的图7A的MEMS装置部分的俯视图。
图7C是示意性地示出根据一些非限制性实施例的图1的MEMS装置的驱动器阵列的顶视图。
图8示出了根据一些非限制性实施例的图5A的示例性MEMS装置的多质量柱的各方面。
图9A示出了根据一些非限制性实施例的图5C的示例性MEMS装置的驱动器阵列的各方面。
图9B示出了根据一些非限制性实施例的图5C的示例性MEMS装置的驱动器阵列的其他方面。
图9C示出了根据一些非限制性实施例的图9B的驱动模块的各方面。
图10是顶视图，示意性地示出了根据本文所述的技术的一些实施例的三轴陀螺仪的非限制性示例，该三轴陀螺仪具有多质量柱以感测围绕相应轴线的旋转，并且相邻柱的驱动器阵列耦合在一起。
图11是示出根据一些非限制性实施例的包括MEMS陀螺仪的示例系统的框图。
图12是示出根据一些非限制性实施例的包括具有MEMS陀螺仪的示例系统的汽车的透视图。
具体实施方式
本申请的各方面涉及一种微机电系统(MEMS)装置，特别是一种每柱具有三个或更多移动质量块(本文称为“检测质量块”)的柱状多轴陀螺仪。在一些实施例中，每柱中的检测质量块被配置为使得它们的相对运动提供线性和旋转平衡，这意味着陀螺仪拒绝绕陀螺仪的预期感测所不期望的轴线的线性加速度和角振动。
根据本申请的一方面，MEMS装置(在一些实施例中是MEMS陀螺仪)被配置为感测绕两个或多个轴的旋转(例如，横滚、俯仰和/或航向运动)。举例来说，在一些实施例中，MEMS装置可经配置以感测绕两个轴(例如，横滚和航向、横滚和俯仰、或俯仰和航向)的旋转。在一些实施例中，MEMS装置可以被配置为感测绕三个轴(例如，横滚、俯仰和航向)的旋转。特别地，MEMS陀螺仪可以具有布置在单个平面中的多个柱，每个柱具有沿着该柱线性布置的三个或更多个检测质量块。每个柱可以被配置为感测绕相应轴线的旋转(例如，被配置为感测横滚的第一柱，被配置为感测航向的第二柱以及被配置为感测俯仰的第三柱)。如本文所述，这些柱可以有利地耦合在一起以实现MEMS装置的期望效果。
根据本申请的一个方面，MEMS陀螺仪包括多个“驱动器阵列”-被配置为引起陀螺仪的检测质量块在相应柱中运动的结构。陀螺仪的每一柱可具有至少一个与柱并排布置的驱动器阵列，使得柱中的每个检测质量块可通过例如弹簧耦合至驱动器阵列。检测质量块到驱动器阵列的耦合配置可以配置为减少正交-当驱动模式耦合到陀螺仪的感测模式时会发生运动，从而产生错误的输出-如本文进一步所述。在一些实施例中，每一柱可具有在检测质量块旁边布置的多个驱动器阵列，使得一柱中的每一检测质量块可耦合到两个驱动器阵列，检测质量块的两个相对侧中的每一个相对每个驱动器阵列。发明人已经认识到，在检测质量块的每一柱旁边配置驱动器阵列允许更牢固的耦合和检测质量块的更直接的驱动。检测质量块与驱动器阵列之间的更强耦合有助于确保相邻列的运动具有固定的驱动运动比，而不管环境条件的变化或制造过程中的变化如何。在一些实施例中，对于三柱MEMS陀螺仪，固定比率是1：1：1。
根据本申请的另一方面，发明人已经开发了具有模块化驱动结构的MEMS装置，其允许更简单的设计和制造MEMS装置，如本文所述。例如，MEMS陀螺仪的每个驱动器阵列可以具有多个“驱动器模块”，其中一个或多个驱动器模块耦合到柱的检测质量块。在一些实施例中，每个驱动器阵列的两个驱动模块被耦合到检测质量块，因此每个检测质量块被有效地耦合到四个驱动模块。在一些实施例中，每个驱动器阵列将两个以上的驱动器模块耦合到每个检测质量块。
发明人已经认识到，将MEMS陀螺仪配置为每个驱动器阵列具有至少两个驱动器模块是有利的，因为它允许驱动器阵列的净零动量。特别地，每个驱动模块可以被配置为沿着相同的轴线移动，而不管要沿哪个方向驱动耦合到每个驱动器阵列的检测质量块。将检测质量块耦合到驱动模块的弹簧的构造可以允许检测质量块沿着相应柱的期望轴线移位，而在MEMS装置的所有柱中的每个驱动模块都沿着相同的轴线移动。通过将每个驱动器阵列配置有至少两个驱动器模块，可以将各个驱动器阵列的驱动器模块配置为沿同一轴在相反的方向上移动，以实现驱动器阵列的净零动量。
本申请的另一方面包括将相邻驱动器阵列的驱动器模块耦合在一起。在一些实施例中，每个驱动器阵列的每个驱动器模块沿着相同的轴(例如，y轴)移动。发明人已经认识到，将具有驱动器阵列的彼此相邻的柱设置为相邻是有利的，该驱动器阵列具有同相移动的驱动模块(例如，沿y轴具有相同的幅度和频率)。以这种方式，相邻的同相运动的驱动模块可以刚性地联接在一起。例如，如将在本文中进一步描述的，在一些实施例中，“横滚”柱邻近于“航向”柱布置，以有利地联接相邻的驱动模块。
发明人还认识到，传统陀螺仪的缺点是它们容易受到线性和旋转振动的影响，线性和旋转振动会导致陀螺仪的感测能力不准确。在陀螺仪旋转不平衡的情况下，旋转运动可能会导致相邻的检测质量块绕其质心旋转。在系统不是线性平衡的情况下，线性运动可能会导致检测质量块在检测方向上发生意外运动。即使没有围绕被测轴的旋转，这两种类型的振动都可能指示旋转。因此，本申请的一方面是针对线性和旋转振动而平衡的多轴柱状陀螺仪。
例如，如本文所述，MEMS陀螺仪可包括两个或更多个柱。每柱可以具有沿着相应柱线性排列的三个或更多检测质量块。发明人已经认识到，陀螺仪可以实现线性和旋转平衡，以便通过控制每柱中的检测质量块的数量、质量和运动来拒绝线性和旋转振动。特别地，每柱的至少三个检测质量块可以被配置为差异地运动。如本文将进一步描述的，MEMS陀螺仪的每一柱具有两个外部质量块和至少一个内部质量块。发明人已经认识到，不能仅通过检测质量块的反相运动来实现旋转平衡，而是为了实现MEMS陀螺仪的旋转平衡，内部质量块配置为沿与两个外部质量块的运动线性相反的第一方向移动。在一些实施例中，MEMS陀螺仪每柱具有四个检测质量块-两个内部质量块和两个外部质量块-并且两个内部质量块在第一方向上一起移动，与两个外部质量块的运动线性相反。
发明人已经进一步认识到，为了实现线性平衡，可以使在第一方向上移动的检测质量块的每柱有效质量块与在第一方向上相反的有效质量块进行平衡。换句话说，每柱都可以构造成具有平衡的“模态质量块”或平衡的质量块位移。在一些实施例中，在第一方向上移动的有效质量块等于在第一方向上反向移动的有效质量块。在其他实施例中，在每个方向上的有效质量块对于检测质量块的期望位移比是平衡的。
因此，一些实施方案提供陀螺仪，包括：第一柱，包括线性布置在第一平面中并被配置为感测绕第一旋转轴运动的三个检测质量块；与所述第一柱相邻的第二柱,所述第二柱包括线性布置在所述第一平面中并被配置为感测绕第二旋转轴运动的三个检测质量块；多个驱动器阵列,所述驱动器阵列包括:与所述第一柱耦合的第一驱动器阵列,所述第一驱动器阵列被配置为引起所述第一柱的三个检测质量块在所述第一平面内的运动；和与所述第二柱和所述第一驱动器阵列耦合的第二驱动器阵列,所述第二驱动器阵列被配置为引起所述第二柱的三个检测质量块在所述第一平面内的运动。
在一些实施方案中，提供微机电系统(MEMS)装置，MEMS装置包括：第一柱，包括沿第一方向线性布置在第一平面中并被配置为感测绕第一旋转轴运动的三个检测质量块；与所述第一柱相邻的第二柱，包括沿所述第一方向线性布置在所述第一平面中并被配置为感测绕第二旋转轴运动的三个检测质量块；和第一驱动器阵列，被配置为引起所述第一柱的三个检测质量块在所述第一平面内的平面运动,所述第一驱动器阵列沿所述第一方向与所述第一柱的三个检测质量块并排布置。
在一些实施方案中，提供设备，包括：第一陀螺仪，包括线性布置在第一柱中并被配置为感测绕第一旋转轴运动的三个检测质量块；第二陀螺仪，包括线性布置在第二柱中并被配置为感测绕第二旋转轴运动的三个检测质量块；其中:所述第一和第二陀螺仪并排设置在所述第一平面中，并通过多个驱动器阵列耦合在一起，该多个驱动器阵列被配置为引起所述第一和第二柱的三个检测质量块在所述第一平面中的平面内运动；所述第一柱的三个检测质量块包括两个外部检测质量块和设置在所述第一柱的两个外部检测质量块之间的内部检测质量块，其中所述第一柱的内部检测质量块沿与所述第一柱的两个外部检测质量块的方向相反的方向移动；和所述第二柱的三个检测质量块包括两个外部检测质量块和设置在所述第二柱的两个外部检测质量块之间的内部检测质量块,其中所述第二柱的内部检测质量块沿与所述第二柱的两个外部检测质量块的方向相反的方向移动。
下面进一步描述上述方面和实施方案、以及另外的方面和实施方案。这些方面和/或实施方案，可以单独地、全部一起或以任何组合地使用，因为本技术在这方面不受限制。
图1是顶视图，示意性地示出了根据一些非限制性实施例的示例性微机电系统(MEMS)装置，该装置具有两个多质量柱，用于感测绕各自的轴线的旋转。应当理解，本文所示的图1和一些后续附图代表示意性地示出了MEMS装置的简化框图。后续附图中示出了MEMS装置的组件的其他细节。此外，本文所述的MEMS装置可具有在所说明的实施例中未展示的一个或一个以上附加特征。
如图1所示，提供了示例MEMS装置100，其具有布置在同一平面(在该示例中为页面的平面)上的两柱-第一柱102A和第二柱102B。MEMS装置100的每一柱可经配置以感测绕不同轴的旋转(例如，横滚、俯仰和/或航向)。例如，在一些实施例中，第一柱102A被配置为感测横滚旋转，而第二柱102B被配置为感测航向旋转。应当理解，MEMS装置100的各个柱可以被配置为感测绕任何合适的轴的旋转，并且本技术的各方面在这方面不受限制。在一些实施例中，第一和第二柱102A-102B中的一个或多个可被配置为感测绕多于一个的轴线的旋转。例如，在一些实施例中，第一柱102A可以被配置为感测横滚和航向旋转，并且第二柱102B可以被配置为感测俯仰旋转。尽管在所示的实施例中，示出的MEMS装置100具有两柱，但是这里描述的MEMS装置可以包括多于两柱，例如，具有三柱，每柱被配置为感测绕不同轴的旋转，如将在这里例如关于图4A进一步描述的。
MEMS装置100可以每柱包括至少三个检测质量块。例如，第一柱102A可以具有检测质量块104A-104C，而第二柱102B可以具有检测质量块104D-104F。检测质量块104A-104F中的每一个可以悬挂在下面的基板(未示出)上方，并且可以被配置为通过检测科里奥利力来检测角速度。在以下情况下会产生科里奥利效应，从而产生科里奥利力：1)检测质量块振荡；2)陀螺仪受到角运动。在该示例中，第一柱102A的检测质量块104A-104C可以被驱动为沿x轴振荡，并且当检测质量块绕y轴进行角运动时，会引起科里奥利力，从而使第一柱102A的检测质量块104A-104C沿z轴平面外移动。MEMS装置100可以被配置为感测检测质量块104A-104C的平面外位移以测量旋转。各个柱的所有检测质量块可以被配置为感测围绕公共轴线的旋转。例如，第一柱102A的每个检测质量块104A-104C可以被配置为感测绕y轴(即，在该非限制性示例中绕横滚轴)的旋转。尽管在所示的实施例中，MEMS装置100每柱具有三个检测质量块，但是在一些实施例中，MEMS装置每柱可包括多于三个检测质量块，例如，每柱具有四个检测质量块，如将在此例如相对于图5A进一步描述的。
如图1中所示的实施例中所示，各个柱的检测质量块可以线性地布置并且例如通过弹簧108耦合在一起。例如，每个柱包括两个外部检测质量块104A和104C以及104D和104F和一个内部检测质量块104B、104E。内部检测质量块可以柔性地耦合到每个外部检测质量块，使得内部检测质量块可以在与外部检测质量块相反的方向上移动，以实现旋转和线性平衡，如本文中相对于图2进一步描述的。在此例如相对于图6A提供检测质量块之间的联接的进一步描述，包括弹簧108的描述。
MEMS装置100的每一柱可具有至少一个驱动器阵列110、112，其与检测质量块的柱并排布置。每个驱动器器阵列可以耦合到下面的基板(未示出)并使其移动。检测质量块104A-104F通过它们与驱动器阵列110、112的耦合而运动，如本文所述。例如，第一驱动器阵列110的运动可以借助于将检测质量块104A-104C耦合到第一驱动器阵列110的弹簧106来使检测质量块104A-104C移动。类似地，第二驱动器阵列112的运动可以借助于将检测质量块104D-104F耦合到第二驱动器阵列112的弹簧106来使检测质量块104D-104F移动。尽管在所示的实施例中，MEMS装置100的每一柱耦合到单个驱动器阵列，在一些实施例中，每一柱可以耦合到多个驱动器阵列，例如，耦合到一对驱动器阵列，如本文在此相对于图3进一步描述的。
发明人已经认识到，将MEMS装置100的驱动器阵列与相应的检测质量块的柱一起配置是有利的，以允许将每个检测质量块更牢固地耦合到相应的驱动器阵列，从而通过相应的驱动器阵列更直接地驱动检测质量块。例如，在第一柱102A旁边布置第一驱动器阵列110允许将检测质量块104A-104C中的每个直接耦合到包括内部检测质量块102B的第一驱动器阵列110，而替代布置，例如垂直于第一柱102布置第一驱动器阵列110可能仅允许将不超过两个的检测质量块直接耦合到第一驱动器阵列110(例如，外部检测质量块104A、104C中的一个)。如本文所述，检测质量块与驱动器阵列之间的更强耦合有助于确保相邻柱的运动具有固定的驱动运动比。尽管在所示的实施例中，每个检测质量块耦合到相应的驱动器阵列，但是在一些实施例中，相应柱的一个或多个检测质量块可以不直接耦合到相应柱的驱动器阵列，并且在此描述的技术和方面不限于此。
MEMS装置100的每个检测质量块可以由驱动器阵列以基本上相同的频率驱动。这样做，所有检测质量块都表现出相同的振幅运动。因此，MEMS装置100被配置为使得MEMS装置100的所有检测质量块都响应于相同的驱动频率。检测质量块与驱动器阵列之间的耦合，例如通过弹簧108，确保了MEMS装置100的检测质量块对于给定的频率移动相同的幅度。然而，在一些实施例中，可以耦合MEMS装置100，以使得驱动力与各个检测质量块之间的运动幅度之间的比率不相等而是成比例的。在一些实施例中，通过具有不同频率的不同驱动模式来激发各个柱的检测质量块。
如图1所示，第一和第二驱动器阵列110、112中的每一个包括每个驱动器阵列至少两个驱动模块。例如，第一驱动器阵列110包括第一驱动模块111A和第二驱动模块111B，第二驱动器阵列112包括第一驱动模块113A和第二驱动模块113B。如本文所述，MEMS装置100的每个驱动器阵列可被配置为在驱动MEMS装置100的检测质量块时沿相同的轴线移动，而不管检测质量块的柱的具体驱动方向如何。例如，如本文所述，第一柱102A的检测质量块104A-104C可以被配置为沿x轴的方向被驱动，而在一些实施例中，第二柱102B的检测质量块104D-104F可以被配置为沿y轴方向驱动。同时，每个驱动模块111A-111B、113A-113B可以被配置为沿y轴方向移动。检测质量块104A-104F沿着特定方向的运动可以通过将检测质量块104A-104F耦合到相应的第一和第二驱动器阵列110、112的弹簧106的构造来实现。
发明人已经认识到，分别用至少两个驱动模块111A-111B、113A-113B配置驱动器阵列110、112中的每一个，使得驱动器阵列110、112的净零动量成为可能。例如，第一驱动模块111A和第二驱动模块111B可被配置为沿y轴在相反方向上移动，而第一驱动模块113A和第二驱动模块113B也可被配置为沿y轴在相反方向上移动，从而允许MEMS装置100的每个第一和第二驱动器阵列110、112的净零动量。
发明人已经认识到，配置具有多个驱动模块的驱动器阵列，以及配置每个驱动模块沿相同轴线的运动，可以增强MEMS装置100的模块化，从而能够更简单地大规模制造MEMS装置100。尽管在示出的实施例中示出了具有两个驱动模块的MEMS装置100的驱动器阵列，但是在其他实施例中，MEMS装置100的驱动器阵列包括多于两个的驱动模块。例如，在一些实施例中，MEMS装置100的驱动器阵列每个检测质量块包括至少两个驱动模块(例如，每个驱动器阵列六个驱动模块，其中每柱包括三个检测质量块)。例如，在此相对于图7A-7C描述了驱动器阵列和驱动模块的其他方面。
MEMS装置100的驱动器阵列可以耦合在一起以有效地将MEMS装置100的第一柱102A和第二柱102B耦合在一起。例如，在图1中，提供了用于将第一驱动器阵列110耦合到第二驱动器阵列112的耦合器114。在一些实施例中，耦合器114是柔性的，例如包括弹簧，而在其他实施例中，耦合器114是刚性的。在一些实施例中，MEMS装置100可以包括将第一驱动器阵列110和第二驱动器阵列112耦合在一起的多个耦合器114，例如，在第一驱动器阵列110和第二驱动器阵列112的每个相邻驱动模块之间具有一个或多个耦合器114。在一些实施例中，耦合器114包括一个或多个柔性耦合器和一个或多个刚性耦合器，用于耦合第一和第二驱动器阵列110、112。在此，例如参照图9A-图9C描述相邻驱动模块之间的联接的其他方面。
如本文所述，发明人已经开发了一种MEMS陀螺仪，其被构造为抑制不希望的线性和旋转振动。发明人已经认识到，为了实现线性平衡，MEMS装置100的每一柱可以包括成比例的(例如，相等的)量的质量沿着相同的轴线在相反的方向上移动。此外，发明人已经认识到，为了实现旋转平衡，MEMS装置100的每一柱可以包括至少三个检测质量块，所述检测质量块与外部质量块相对于内部质量块的运动沿相反的方向线性地线性布置。因此，根据一些非限制性实施例，图2示出了图1的示例性MEMS装置的检测质量块的相对运动。
在所示的实施例中，第一和第二柱102A-102B的检测质量块104A-104F分别由第一和第二驱动器阵列110、112在沿x轴的方向上驱动。例如，第一柱102A可以被配置用于感测横滚旋转(即，在该示例中绕y轴的旋转)，因此可以在x方向上驱动检测质量块104A-104C，并且MEMS装置100可以被配置为感测由横滚旋转引起的检测质量块104A-104C沿z轴的平面外运动。第二柱102B可以被配置用于感测航向旋转(即，绕z轴的旋转)，因此可以在x方向上驱动检测质量块104D-104F，并且MEMS装置100可被配置为感测由航向旋转引起的检测质量块104D-104F沿y轴的运动。
为了实现旋转平衡，每柱的内部质量块被配置为在与外部检测质量块的运动相反的方向上移动。例如，在所示的实施例中，当第一柱102A的内部质量块104B被沿x轴向左驱动时，第一柱102A的外部质量块104A、104C被沿x轴向右驱动，如图1中的箭头所示。同样，当内部质量块104E沿x-轴向右驱动时，第二柱102B的外部质量块104D、104F沿x轴向左驱动。MEMS装置100的旋转平衡确保了不希望的旋转振动不会耦合到陀螺仪的感测模式中，并且不会引起围绕特定轴的旋转的不精确感测。
为了实现线性平衡，MEMS装置100可以具有在相反方向上移动的平衡(例如成比例)的质量量。例如，图1中的第一柱102A可以具有左右移动的平衡量的质量。特别地，第一柱102A的外部质量块104A、104C可以具有第一质量块m，并且内部质量块104B可以具有第二质量块2m，其是每个外部质量块104A、104C的质量的两倍，这样，向左移动的总质量为2m，等于向右移动的总质量。在其他实施例中，相应柱的内部和外部检测质量块的质量可以不相等，但是可以基于柱中检测质量块的期望位移比来平衡。
发明人已经认识到，线性和旋转平衡的概念可以扩展到每柱具有多于三个检测质量块的陀螺仪，例如，每柱四个检测质量块。此外，旋转平衡的概念可以扩展到感测两个以上轴的陀螺仪，例如具有三个具有三个或更多个检测质量块的三柱的陀螺仪的陀螺仪，在此提供其示例。
图3示出了根据一些非限制性实施例的具有耦合至每个多质量柱的一对驱动器阵列的图1的示例性MEMS装置。如本文所述，发明人已经认识到，将MEMS装置配置为每柱具有一对驱动器阵列，使得一个驱动器阵列耦合到每个多质量柱的相应侧面可能是有利的，因为它可以提供MEMS装置组件之间的更强耦合(例如，各个柱中的检测质量块之间的更强耦合)，以及允许通过驱动器阵列更直接地驱动每个检测质量块。因此，图3示出了MEMS装置300的一个实施例，该MEMS装置300具有布置在同一平面中的两个柱-第一柱302A和第二柱302B，每个柱具有与该柱的第一侧和第二侧中的每个侧并排布置的驱动器阵列。
可以以与图1中提供的MEMS装置100相同的方式来配置MEMS装置300。例如，MEMS装置300的第一和第二柱302A-302B中的每一个可以包括每柱三个检测质量块304A-304C，304D-304F，每个柱302A-302B可被配置为使用检测质量块304A-304F感测绕不同轴的旋转。此外，第一和第二柱302A-302B的检测质量块304A-304F可以线性布置，并且每个检测质量块可以例如通过一个或多个弹簧308耦合到相应柱的一个或多个其他检测质量块。
图3示出了每柱检测质量块具有多个驱动器阵列的MEMS装置的一个示例。例如，第一柱302A被布置为具有两个驱动器阵列-沿着第一柱302A的左侧布置的外部驱动器阵列310A和沿着第一柱的右侧布置的内部驱动器阵列310B。另外，第二柱302B包括与第二柱302B的右侧并排设置的外部驱动器阵列312A和与第二柱302B的左侧并排设置的内部驱动器阵列312B。
在一些实施例中，第一柱302A和第二柱302B的每个检测质量块都耦合到内部和外部驱动器阵列。例如，检测质量块304A-304C通过例如一个或多个弹簧306被耦合到在第一柱302A的左侧上的外部驱动器阵列310A和在第一柱302A的右侧上的内部驱动器阵列310B。同样，第二柱302B的检测质量块304D-304F分别通过弹簧306耦合到外部和内部驱动器阵列312A、312B。像图1所示的MEMS装置100一样，MEMS装置300的驱动器阵列310A、310B、312A、312B可以耦合到下面的基板(未示出)并使其移动，并且检测质量块304A-304F可以由于它们耦合到驱动器阵列310A、310B、312A、312B而移动。如本文所述，MEMS装置的相邻驱动器阵列可以耦合在一起。例如，内部驱动器阵列310B和312B被配置为例如通过耦合器314耦合在一起。
图4A示出了根据一些非限制性实施例的具有用于感测围绕附加轴的旋转的第三多质量柱的图3的示例性MEMS装置。如本文所述，MEMS装置可包括三柱，每一柱感测绕相应轴线的旋转。例如，第一柱可以感测横滚旋转，第二柱可以感测航向旋转，并且第三列可以感测俯仰旋转。鉴于驱动器阵列和驱动器模块的行为，柱的这种布置(横滚-航向-俯仰)可能是有利的，如本文进一步所述。然而，在其他实施例中，可以以任何合适的方式来配置MEMS装置的各个柱，例如，在其他实施例中，以横滚-俯仰-航向或航向-横滚-俯仰配置。
除了MEMS装置400包括附加的多质量柱402C之外，图4A所示的MEMS装置400可以以与本文所述的MEMS装置(例如，MEMS装置100和300)相同的方式配置。同样，可以以与第一和第二柱402A-402B几乎相同的方式配置MEMS装置400的第三柱402C。例如，第三柱402C可以包括耦合到外部和内部驱动器阵列416A、416B的三个检测质量块404G-404I，使得检测质量块404G-404I由于它们与驱动器阵列416A、416B的耦合而移动。
如图4A中所示，第一、第二和第三柱402A-404C中的每一个可以在相同平面中彼此并排布置，并且每柱可以被配置为检测绕相应轴线的旋转。发明人已经认识到，这样的配置提供了一种紧凑的陀螺仪，其被配置为感测三维旋转。
如本文所述，MEMS装置的各个柱可以借助于驱动器阵列耦合在一起。例如，相邻的驱动器阵列410B、412B和412B'、416B可以例如通过耦合器414、418耦合在一起，以有效地将第一、第二和第三柱402A、402B、402C耦合在一起。在一些实施例中，耦合器414、418是柔性的，例如包括弹簧，而在其他实施例中，耦合器414、418是刚性的。在一些实施例中，每个耦合器414、418可包括用于联接相邻的驱动模块的多个耦合器。在一些实施例中，如本文进一步所述，多个耦合器414、418中的每个耦合器中的一个或多个可以是柔性的，而多个耦合器414、418中的一个或多个耦合器可以是刚性的。
图4B示出了根据一些非限制性实施例的图4A的示例性MEMS装置的检测质量块的相对运动。如本文所述，MEMS装置400的第一、第二和第三柱402A、402B、402C可以被配置为分别感测横滚、航向和俯仰旋转。例如，第一柱402A可以被配置用于感测横滚旋转(即，在该示例中绕y轴旋转)，因此可以在x方向上驱动检测质量块404A-404C，并且MEMS装置400可以被配置为感测由横滚旋转引起的检测质量块404A-404C沿着z轴的平面外运动。第二柱402B可以被配置用于感测航向旋转(即，在该示例中绕z轴旋转)，因此可以在x方向上驱动检测质量块404D-404F，并且MEMS装置400可以被配置为感测航向旋转引起的检测质量块404D-404F沿y轴的运动。第三柱402C可以被配置用于感测俯仰旋转(即，在该示例中绕x轴旋转)，并且因此可以沿y方向驱动检测质量块404G-404I，并且可以将MEMS装置配置为感测检测质量块404G-404I沿俯仰旋转引起的沿z轴的平面外运动。
此外，MEMS装置400可以被配置为抑制不期望的线性和旋转振动。如本文所述，发明人已经认识到，例如，本文相对于MEMS装置100描述的线性和旋转平衡的概念可以扩展到在三个旋转轴上感测的陀螺仪。发明人已经认识到，为了实现线性平衡，MEMS装置400的每一柱可以包括沿着相同的轴线在相反的方向上移动的等量的质量块。此外，发明人已经认识到，为了实现旋转平衡，MEMS装置400的每一柱可以包括至少三个线性地布置的检测质量块，其中外部检测质量块相对于内部检测质量块的运动沿相反的方向移动。
在图4B所示的实施例中，第一柱402A的外部检测质量块404A、404C被配置为沿着与内部检测质量块404B的运动方向相反的x轴方向移动，例如，当内部质量块404B向左移动时，外部质量块404A、404C向右移动。同样，第二柱的外部检测质量块404D、404F配置为沿x轴的方向与内部检测质量块404E的运动方向相反–例如，当内部质量块404E向右移动时，外部质量块404D、404F向左移动。对于第三柱402C，外部检测质量块404G、404I配置为沿与内部检测质量块404H的运动方向相反的y轴方向移动-例如，当内部质量块404H向下移动时，外部质量块404G、404I向上移动。发明人已经认识到，这种配置使得能够实现三轴MEMS装置400的旋转平衡，从而消除了MEMS装置400经受的不希望的旋转振动。如本文所述，还可以通过分别平衡每柱的外部质量块的质量与每柱的内部质量块的质量来实现MEMS装置400的线性平衡。
根据本文描述的技术的另一方面，提供一种柱状多轴陀螺仪，每柱具有四个检测质量块。例如，图5A是示意性地示出了根据一些非限制性实施例的具有两个多质量柱的替代示例MEMS装置的顶视图，该两个多质量柱用于感测围绕相应轴线的旋转。
除了MEMS装置500的第一和第二柱502A、502B中的每一个包括四个检测质量块之外，图5A中示出的MEMS装置500可以以与在此描述的MEMS装置几乎相同的方式配置。特别地，第一柱502A可以包括四个检测质量块504A-504D，并且第二柱502B可以包括四个检测质量块504E-504H。检测质量块504A-504H中的每一个可以耦合到至少一个相邻的驱动器阵列511A、513A。
图5B示出了根据一些非限制性实施例的图5A的示例性MEMS装置的检测质量块的相对运动。在所示的实施例中，第一柱502A被配置用于感测横滚的旋转(即，在该示例中绕y轴的旋转)，因此，可以沿x方向驱动检测质量块504A-504D，并且可以将MEMS装置500配置为感测检测质量块504A-504D沿着横滚旋转引起的沿z轴的平面外运动。第二柱502B可以被配置用于感测航向旋转(即，绕z轴的旋转)，并且因此检测质量块504E-504H可以在x方向上被驱动，并且MEMS装置500可以被配置为感测检测质量块504E-504H沿着航向旋转引起的沿y轴的运动。
如本文所述，发明人已经认识到，例如，相对于MEMS装置100，本文所述的线性和旋转平衡的概念可以扩展到每柱具有四个检测质量块的陀螺仪。例如，为了实现旋转平衡，MEMS装置500的每一柱可以被配置为具有相对于内部质量块的运动沿相反的方向运动的外部质量块。特别地，第一柱502A的外部检测质量块504A、504D可以被配置为沿着与内部检测质量块504B、504C的运动方向相反的x轴方向移动-例如，当内部质量块504B、504C向左移动时，外部质量块504A、504D向右移动。同样，外部检测质量块504E、504H可配置为沿x轴的方向与内部检测质量块504F、504G的运动方向相反–例如，外部质量块504E、504H可以被配置为当内部检测质量块504F、504G向右移动时向左移动。
发明人已经认识到，在一些实施例中，在每个柱的内部质量块之间，例如在第一柱502A的内部质量块504B、504C之间和/或在第二柱502B的内部质量块504F、504G之间提供刚性耦合可能是有利的。假设内部检测质量块的运动沿同一轴在同一方向上，则每柱内部质量块之间的刚性耦合是可能的，并且这样做可能会考虑MEMS装置的应力。然而，在一些实施例中，柱的内部质量块之间的耦合可以是柔性的，并且，在其他实施例中，每柱的相邻检测质量块之间可能没有耦合。发明人进一步认识到，与在驱动质量被布置在相应柱的检测质量块之间的MEMS装置的配置相反，在检测质量块的柱旁边配置MEMS装置的驱动器阵列允许内部检测质量块之间的任何形式的耦合(例如，内部检测质量块之间)。
MEMS装置500的线性平衡可以通过平衡沿着同一轴线在相反方向上移动的质量来实现，即，如本文所述，分别平衡每柱的外部质量块的质量与每柱的内部质量块的质量。例如，在所示的实施例中，第一和第二柱502A、502B中的每一个都具有四个检测质量块-沿着公共轴在相反方向上移动的两个外部质量块和两个内部质量块–从而可以通过为每个检测质量块配置相同的质量来平衡每一列中检测质量块的质量。
图5C示出了根据一些非限制性实施例的具有第三多质量柱的图5A的示例性MEMS装置，该第三多质量柱用于感测围绕附加轴线的旋转。如图5C所示，MEMS装置500’的第一、第二和第三柱502A、502B、502C每柱具有四个检测质量块，并且柱502A、502B、502C中的每一个包括一对驱动器阵列。这样，除了第一柱502A、第二柱502B和第三柱502C中的每一个包括四个检测质量块之外，可以以与关于图4A-4B描述的MEMS装置400和本文描述的其他MEMS装置几乎相同的方式来考虑MEMS装置500’。
图5D示出了根据一些非限制性实施例的图5C的示例性MEMS装置的检测质量块的相对运动。如本文所述，第一柱502A被配置用于感测横滚的旋转(即，在该示例中绕y轴的旋转)，并且因此检测质量块504A-504D可以在x方向上被驱动，并且MEMS装置500'可以被配置为感测检测质量块504A-504D沿横滚旋转引起的沿z轴的平面外运动。第二柱502B可以被配置用于感测航向旋转(即，在该示例中绕z轴旋转)，并且因此可以在x方向上驱动检测质量块504E-504H，并且MEMS装置500'可以被配置为检测质量块504E-504H由航向旋转引起的沿y轴的运动。第三柱502C可以被配置用于感测俯仰旋转(即，在该示例中绕x轴旋转)，因此检测质量块504I-504L可以在y方向上被驱动，并且MEMS装置500'可以被配置为感测检测质量块504I-504L沿着由俯仰旋转引起的z轴平面外运动。
从前面的描述，例如，图4A-5D和随附的描述，应该理解，MEMS装置500'可以被配置为使得MEMS装置500'在旋转和线性上是平衡的。例如，为了实现旋转平衡，MEMS装置500'的每一柱可以配置有相对于内部质量块的运动沿相反方向移动的外部质量块。特别地，第一柱502A的外部检测质量块504A、504D可以被配置为沿着与内部检测质量块504B、504C的运动方向相反的x轴方向移动-例如，当内部质量块504B、504C向左移动时，外部质量块504A、504D向右移动。同样，外部检测质量块504E、504H可配置为沿x轴的方向与内部检测质量块504F、504G的运动方向相反–例如，外部质量块504E、504H可以被配置为当内部检测质量块504F、504G向右移动时向左移动。对于第三柱502C，外部质量块504I、504L可配置为沿y轴的方向与内部检测质量块504J、504K的运动方向相反–例如，当内部检测质量块504F、504K向下移动时，外部质量块504F、504G向上移动。同样，可以通过平衡每个柱的外部质量块与每个柱的内部质量块的质量来实现线性平衡，例如，通过为每个检测质量块配置相等的质量来平衡总质量，使每一列中的总质量沿着公共轴在每个方向上移动。
因此已经在本文描述了MEMS装置的各种示例，现在将进一步描述示例MEMS装置的某些组件的方面。例如，图6A是示意性地示出根据一些非限制性实施例的具有直列式弹簧的示例性MEMS装置的顶视图。特别地，图6A示出了MEMS装置的一部分，例如，图1中所示的MEMS装置100。应当理解，图6A仅是MEMS装置100的局部视图，因此，并非图6A所示的MEMS装置100的每个组件。例如，为了简化图示，从图6A中省略了驱动器阵列110、112。例如，在此将参照图7A-7C描述驱动器阵列110、112的其他方面。
图6A示出了检测质量块104A和104B之间的耦合的方面。尽管本文相对于检测质量块104A和104B描述了图6A，但是可以以与本文所示相同的方式来配置MEMS装置的其他检测质量块。如图6A所示，MEMS装置100包括检测质量块104A、104B、直列式弹簧120和121、桨状件122、杠杆124和锚固件128。如本文所述，锚固件128可以固定至下面的基板。串联弹簧121可将锚固件128联接至杠杆124，而串联弹簧120可将杠杆124耦合至相应的检测质量块104A、104B。直列弹簧可以基本上沿着驱动方向(例如，在小于5°之内)定向(在所示实施例中是x轴方向)，并且沿基本垂直于驱动方向(在所示实施例中为y轴方向)的方向(例如，在垂直于该方向的小于5°内)顺应。应当理解，图6A的直列弹簧用旨在示出顺应性方向(y轴方向)而不是物理取向的符号来描绘。如将在下面进一步描述的，串联弹簧120、121可以用基本上沿着驱动方向取向的梁物理地实现。
如图6A所示，仅串联弹簧120、121可以连接到检测质量块104A、104B。即，没有使用其他类型的弹簧(例如，没有沿除了基本垂直于驱动运动的方向顺应的弹簧)来驱动检测质量块。发明人已经认识到，仅使用在垂直于驱动运动的方向(例如，检测质量块104A、104B的y轴)上顺应性的弹簧可以限制例如由弹簧中的倾斜侧壁引起的正交运动。如图6A所示，检测质量块104A、104B可以具有大致矩形(例如正方形)的形状。桨叶122与直列弹簧108一起可以将检测质量块104A连接到检测质量块104B，并且可以在y轴方向上顺应。
如本文所述，检测质量块104A、104B可基本位于平面中。例如，检测质量块104A、104B可各自具有一对相对的表面(在z轴方向上彼此间隔开)，该相对的表面彼此平行或相对于彼此成小于5°的角度。
在一些实施例中，MEMS装置100还可包括正交弹簧(垂直于驱动运动定向的弹簧)。但是，这样的正交弹簧可能不会直接连接到检测质量块和/或可能不会对驱动运动刚度有所贡献。这样，即使使用正交弹簧，正交运动仍然被拒绝。
根据一些非限制性实施例，图6B是图6A的陀螺仪的俯视图，其中检测质量块104A和104B沿x轴在相反的方向上振荡。如图6B所示，检测质量块的运动通过串联弹簧120和121以及杠杆124实现。具体地，串联弹簧120和121通过沿y轴方向延伸和压缩而允许杆124枢转。结果，检测质量块可以相对于锚固件128的位置移动。下面进一步示出了示出杆和直插式弹簧的物理实施方式的示例。杠杆在本文中可以被称为“中间质量块”，因为它们可以用作检测质量块和基板之间的中间结构。如本文所述，在一些实施例中，检测质量块仅通过基本上沿驱动方向定向的弹簧(例如，串联弹簧120、121)耦合到中间质量块(例如，杠杆124)。除了图6A至图6B所示的杠杆124之外的中间质量块可以用于将检测质量块耦合至基板，同时促进检测质量块在驱动方向上的运动。这样的中间块可以是柔性的和/或可弯曲的。
可以将连接检测质量块104A与检测质量块104B的叶片122布置成维持检测质量块之间的反相关系(即，沿着轴线在基本上相反的方向上的运动)。尽管图6B中示出的实施例示出了沿相反方向移动的检测质量块104A和104B，但是在一些实施例中，相邻的检测质量块可以被配置为沿基本相同的方向移动(例如，图5C中示出的检测质量块504B和504C)。在这样的实施例中，桨122可以被构造成与联接在相反方向上运动的相邻检测质量块的桨不同。例如，桨板122可在沿大致相同方向移动的相邻检测质量块之间提供刚性联接，以促进相邻检测质量块一起运动，并且桨122可包括刚性梁。在其他实施例中，沿大致相同方向移动的相邻检测质量块可以与桨122柔性地联接，或者在其他实施例中，两个检测质量块之间可以根本不包括任何联接。
图6C根据一些非限制性实施例更详细地示出了图6A中标记为“A”的区域的物理实施方式。在所示的示例中，直列弹簧120基本上沿着驱动方向(x轴方向)定向。具体地，在这种情况下，在线弹簧120包括基本沿驱动方向定向的梁。在一些实施例中，直列弹簧120可以在基本垂直于驱动方向(例如，y轴)的方向上顺应(例如，能够压缩和延伸)。应当理解，直列式弹簧120也可以包括连接在x轴方向上取向的，未在x轴方向上取向的梁的梁。但是，这些梁可能比在x轴方向上定向的梁短，因此可以保持在线弹簧沿y轴的柔度。
杆124可包括连接在串联弹簧120和锚固件128之间的质量。在所示的实施例中，杆124被示出为具有穿过其形成的多个孔，这些孔用于在制造期间释放下面的牺牲层。杆124可以经由串联弹簧121联接至锚128。类似于串联弹簧120，串联弹簧121可以基本上沿着驱动方向(例如，x轴)定向，并且可以顺应于基本上垂直于驱动方向(例如，y轴)的方向。例如，在线弹簧121可以包括沿驱动方向取向的梁，该梁比沿其他方向(例如，垂直于驱动方向的方向)取向的梁更长。
检测质量块104A在驱动方向上的运动可以通过杠杆124的运动来实现。杠杆124的运动又可以通过在线弹簧在y轴方向上的顺应性来实现或促进。图6D示出了根据一些非限制性实施例的当在x轴方向上移位时的图6C的MEMS装置部分。在图6D中所示的实施例中，由于沿x轴向右移动，所以检测质量块104A相对于其静止位置移动。如图所示，通过在线弹簧120、121在垂直于驱动方向(例如，y轴)的方向上的顺应性来实现或促进检测质量块的运动。直列弹簧的柔度允许杠杆124在xy平面中旋转，从而允许检测质量块104沿x轴在驱动方向上自由移动。
在一些实施例中，可以使用除了关于图6C示出和描述的那些之外的串联弹簧120、121和杠杆124的实施方式。另外，在一些实施例中，本文所述的MEMS装置的其他检测质量块和/或柱可以与检测质量块104A和104B相同或相似的方式配置，并进行修改以解决不同柱之间的驱动方向和感测方向的差异。
如本文中所描述，可通过一个或一个以上驱动机构(例如，驱动器阵列)使示例MEMS装置的检测质量块沿驱动方向移动。图7A示出了根据一些非限制性实施例的图1的MEMS装置的示例性驱动器阵列的一部分的各方面。例如，图7A示出了MEMS装置100的一部分，其具有检测质量块104A、外部驱动器阵列110A和内部驱动器阵列110B。检测质量块104A可以如本文先前相对于图6A-6D所描述的那样配置。例如，检测质量块104A可以经由串联弹簧120联接至杆124，并且杆124可以经由串联弹簧121联接至锚128。
如图7A所示，检测质量块104A可包括在检测质量块104A的相对侧上与检测质量块104A并排布置的外部和内部驱动器阵列110A，110B。如本文所述，发明人已经认识到，在检测质量块的每列旁边配置驱动器阵列允许检测质量块的更牢固的耦合和更直接的驱动。检测质量块与驱动器阵列之间的强耦合有助于确保相邻列的运动具有固定的驱动器运动比。
如本文所述，驱动器阵列可以包括多个驱动器模块。在所示的实施例中，示出了每个驱动器阵列110A、110B具有在每个检测质量块旁边布置的两个驱动器模块。也就是说，检测质量块104A包括与检测质量块104A并排布置的四个驱动模块，即检测质量块104A左侧的外部驱动器阵列110A的驱动模块131A、131B和检测质量块104A的右侧的内部驱动器阵列110B的驱动模块132A、132B。在一些实施例中，驱动器阵列被配置成使得沿着检测质量块的一侧布置(并且在一些实施例中，耦合到)多个以上的驱动器模块(例如，每侧三个驱动器模块，每侧四个模块等)。发明人已经认识到，为每个驱动器阵列配置至少两个驱动器模块是有利的，因为它允许实现驱动器阵列的净零动量。特别地，每个驱动模块可以被配置为沿着相同的轴(在所示的实施例中是y轴)移动，而不管驱动模块所耦合的检测质量块被驱动到哪个方向。尽管将MEMS装置的所有驱动模块的运动都沿着固定轴移动，但是将检测质量块耦合至各个驱动模块的系链的构造允许检测质量块在期望的驱动方向上被驱动。特定驱动器阵列的相等数量的驱动器模块可以配置为沿y轴在相反的方向上移动，以实现驱动器阵列的净零动量。因此，在一些实施例中，每个驱动器阵列可以包括偶数个驱动器模块。
如图7A所示，驱动模块131A、131B、132A、132B经由在线弹簧130耦合至锚128。如本文所述，锚可以耦合至下方的基板。串联弹簧130可以以与串联弹簧120、121相同的方式配置。例如，串联弹簧130可包括基本沿x轴定向的梁，并且可沿y轴顺应(例如，能够压缩和延伸)。因此，直列式弹簧130可促进驱动模块131A、131B、132A、132B相对于锚128沿y轴的运动。
在一些实施方案中，驱动模块包括驱动电容器，其中静电力用于引起检测质量块的运动。例如，驱动模块可以包括第一多个电极(例如，电极134)，该第一多个电极与耦合到下面的衬底的第二多个电极间隔开一定距离。可以将电压施加到第二多个电极，从而使第一和第二多个电极之间的距离减小。因此，借助于第一和第二多个电极之间的减小的距离，驱动模块可以沿着y轴上下移动，这进一步受到串联弹簧130的促进。
如图7A所示，驱动模块可以通过系链106(在本文中也称为弹簧)耦合至检测质量块104A。系链106可被构造成当驱动模块沿y轴上下移动时，便于在检测方向上对检测质量块104A进行驱动。如本文所述，驱动模块可以被配置为沿y轴上下移动，而检测质量块的驱动方向可以沿y轴也可以不沿y轴。发明人已经认识到，配置MEMS装置100以使得MEMS装置的所有驱动模块沿着相同的轴线移动，而与检测质量块的移动方向无关，这允许具有更紧凑设计的MEMS装置，以及组件之间更强的耦合。在所示的实施例中，驱动方向是沿x轴的。因此，系绳106被构造成使得当驱动模块131A、131B、132A、132B沿着y轴上下移动时，检测质量块104A沿着x轴移动。
因此，可以基于施加到耦合到下面的衬底的第二多个电极的电压来控制检测质量块的运动。驱动模块沿y轴的运动可以与检测质量块沿驱动方向(例如，在所示的实施例中，沿x轴)的运动成比例。例如，在一些实施例中，检测质量块的运动可以是驱动模块的运动的大约2.5倍。在一些实施例中，检测质量块的运动可以是驱动模块的运动的大约3.5倍。
图7B是示意性地示出了根据一些非限制性实施例的当在x轴方向上移位时的图7A的MEMS装置部分的顶视图。如图7B所示，检测质量块104A沿x轴被驱动，并且特别地，在所示的实施例中，检测质量块104A被示为沿x轴向右移动。同时，示出了驱动模块131A、131B、132A和132B沿y轴移动。特别地，驱动模块131A和131B在驱动模块131B向下移动的同时驱动模块131A向上移动而分开，并且驱动模块132A和132B与驱动模块132B向上移动的驱动模块132A一起向下移动。如图7B中所示并且在本文的以下附图中进一步示出，由于检测质量块和驱动模块之间通过系链106的耦合，检测质量块可以沿x轴移动，远离分开移动的驱动模块，并朝着一起移动的驱动模块移动。检测质量块的运动因此可以至少部分地由下面的基板的电子部件控制，因为驱动模块的相对运动可以借助于施加到耦合到基板的多个电极的电压来控制。
图7C是示意性地示出根据一些非限制性实施例的图1的MEMS装置的驱动器阵列的顶视图。特别地，图7C示出了串联弹簧130的替代构造。例如，图7C中示出的MEMS装置的驱动器阵列包括在相邻驱动模块之间的双折叠弹簧130'。类似于图7A-7B所示的实施例，驱动模块131A可以耦合至锚128。然而，在图7C所示的实施例中，驱动模块使用双折叠弹簧130'联接至锚128。发明人已经认识到，实施双折叠弹簧130'可能会降低驱动器阵列的刚度。
因此，已经描述了与各个驱动模块有关的技术方面，应当理解，本文描述的示例性MEMS装置的一个或多个其他驱动模块可以以与驱动模块131A、132B、132A、132B相同或相似的方式配置。根据本文描述的技术的一个方面，驱动模块被制造为模块化的，换句话说，每个驱动模块是可互换的，从而允许更简单地设计和制造MEMS装置。
图8示出了根据一些非限制性实施例的图5C的示例性MEMS装置的多质量柱的各方面。图8示出了MEMS装置500的一部分，特别是多柱MEMS装置的单柱502A。应当理解，在一些实施例中，MEMS装置500包括至少两个多质量柱，每个柱以与图8所示的柱502A相似的方式配置。在此描述了MEMS装置的多质量柱之间的耦合的更多细节。
在图8所示的实施例中，柱502A包括四个检测质量块504A-504D。柱502A的每个检测质量块在检测质量块的各个侧面上耦合到驱动器阵列510A、510B。例如，检测质量块504A-504D在检测质量块的左侧耦合到驱动器阵列510A，并且在检测质量块的右侧耦合到驱动器阵列510B。
特别地，每个检测质量块耦合到每个驱动器阵列的至少两个驱动器模块。如图8所示，检测质量块504A在检测质量块的左侧耦合到驱动器阵列510A的驱动模块131A和131B，并在检测质量块504A的右侧耦合到驱动器阵列510B的驱动模块132A和132B。如本文所述，发明人已经认识到，在检测质量块的每一柱旁边配置驱动器阵列允许在MEMS装置的部件之间(例如，在驱动器阵列和检测质量块之间)更牢固的耦合以及更直接地驱动检测质量块，这可以防止或减少驱动器未对准和正交。发明人还认识到，如本文所述，将每个检测质量块耦合到每个驱动器阵列的至少两个驱动器模块可以实现驱动器阵列的净零动量。
如图8所示，四个检测质量块504A-504D可以沿着柱502A线性地布置，而不会被布置在特定柱的相邻检测质量块之间的驱动结构(例如驱动器阵列)打断。这样，如本文所述，柱的相邻检测质量块可以有利地耦合在一起。例如，为了促进MEMS装置500的线性和旋转平衡，内部检测质量块504B、504C可以在与外部检测质量块504A、504D移位的方向相反的方向上移位。由于没有驱动结构中断检测质量块504A-504D之间的联接，因此在一些实施例中，沿相同方向移动的内部检测质量块504B、504C可以刚性地联接在一起，并且外部检测质量块504A、504D可以以灵活的方式分别耦合到内部检测质量块504B、504C，以促进相邻的内部和外部检测质量块的反相运动。在其他实施例中，内部和外部检测质量块之间可能没有耦合。
图9A示出了根据一些非限制性实施例的图5C的示例性MEMS装置的驱动器阵列的各方面。特别地，图9A示出了分别耦合到柱502A和502B的驱动器阵列510B和512B的放大图。如本文所述，柱502A的检测质量块可以被配置为感测横滚旋转，这可以通过检测质量块在x方向上的位移来促进。柱502B的检测质量块可以被配置为感测航向旋转，这也可以通过检测质量块在x方向上的位移来促进。在所示的实施例中，柱502A和502B的检测质量块沿同一轴线移位。然而，在一些实施例中，MEMS装置的一个或多个检测质量块可以沿着不同的轴(例如，沿着y轴)移位。例如，尽管在图9A中未示出，但是柱502C的检测质量块可以被配置为感测俯仰旋转，这可以通过检测质量块在y方向上的位移来促进。尽管每柱的检测质量块可以在不同方向上移动，但是每个驱动器阵列及其各自的驱动模块(例如，图9A中所示的驱动模块132A-132D、134A-134D)配置为沿同一轴移动(例如y轴，如本文所述的图示实施例中所示)。
驱动模块沿y轴的移动(例如，向上或向下)以及本文所述的系链的构造可有助于检测质量块沿特定方向的运动。如本文所述，对于检测质量块沿x轴的运动，一对彼此远离的驱动模块可能导致检测质量块远离驱动器阵列的运动，而一对驱动模块朝彼此移动可能会导致检测质量块朝驱动器阵列移动。
返回参考图5D，示出了检测质量块504A-504H的相对运动。图5D示出了列502A和502B的横向相邻的检测质量块(例如，检测质量块504A和504E、504B和504F、504C和504G以及504D和504H)在相反的方向上移动。因此，从内部驱动器阵列510B和512B的角度来看，两对横向相邻的检测质量块504A和504E、504D和504H朝着内部驱动器阵列510B和512B移动，而成对的横向相邻的检测质量块504B和504F、504C和504C和504G远离内部驱动器阵列510B和512B移动。为了实现这种运动，驱动模块132A和132B以及134A和134B分别朝彼此移动，以使检测质量块504A和504E向内部驱动器阵列510B和512B移动，而驱动模块132C和132D、134C和134D分别远离彼此移动，使得检测质量块504B和504F远离内部驱动器阵列510B和512B移动。
因此，如图9A所示，相邻的驱动模块对(132A和134A，132B和134B，132C和134C以及132D和134D)沿y轴在相同方向上以基本相同的幅度和频率移动。换句话说，驱动器阵列510A和510B的每个横向相邻的驱动模块同相移动。结果，横向相邻的驱动模块可以刚性地联接在一起。同相移动的横向相邻驱动模块之间的刚性耦合提供了更强的驱动模式耦合。
尽管在此根据所示实施例描述了检测质量块相对于驱动模块的运动的运动，但是应当理解，MEMS装置的其他配置也是可能的。例如，在一些实施例中，驱动模块、检测质量块、系绳和/或一个或多个部件可以不同地配置，使得例如当各个驱动模块彼此远离时，检测质量块朝向驱动器阵列移动。
图9B示出了根据一些非限制性实施例的图5C的驱动模块的其他方面。特别地，图9B示出了分别耦合到列502B和502C的驱动器阵列512B'和516B的放大图。如本文所述，柱502B的检测质量块可以被配置为感测航向旋转，这可以通过检测质量块沿x轴的位移来促进。柱502C的检测质量块可以被配置为感测俯仰旋转，这可以通过检测质量块沿着y轴的位移来促进。在所示的实施例中，柱502B和502C的检测质量块沿不同的轴(x轴和y轴)移动，但是，每个驱动器阵列512B'和516B以及它们各自的驱动模块被配置为如本文所述沿着相同的轴线(在所示的实施例中为y轴)移动。
如图9B所示，并且更具体地在图9C中，与横滚和航向柱的横向相邻的驱动模块不同，并非MEMS装置的所有横向相邻的驱动模块都可以同相一起移动。相反，对于相邻的航向和俯仰柱(在此示出为柱502B和502C)和/或相邻的横滚和俯仰柱，每对其他在横向上相邻的驱动模块对同相移动，而其他每对在横向上相邻的驱动模块相对于彼此异相移动。例如，横向相邻的驱动模块对136A和138A同相一起移动，而横向相邻的驱动模块对136B和138B相对于彼此异相移动。图9C示出了同相移动的横向相邻的驱动模块136A和138A被一个或多个耦合器518耦合在一起(例如，刚性地)，而异相移动的横向相邻的驱动模块136B和138B(部分通过驱动模块136B和138B之间的高度差ΔH进行说明)可以是不受限制的。因此，在配置成感测航向旋转的第二柱502B与配置成感测俯仰旋转的第三柱502C之间，假设仅每隔一对驱动模块同相移动，则在横向相邻的驱动模块对之间的联接错开。
发明人已经认识到，由于各个成对的横向相邻驱动模块对的运动，可能有利的是，将MEMS装置配置为具有配置为分别感测彼此相邻布置的横滚和航向旋转的柱(例如，列502A和502B)，这样，两柱之间的所有横向相邻的驱动模块对就会同相移动。这样做可以使所有横向相邻的驱动模块对牢固地耦合在一起，从而实现更强的驱动模式耦合。
图10是示意性地示出了根据本文所描述的技术的一些实施例的三轴陀螺仪的非限制性示例的顶视图，该三轴陀螺仪具有用于感测绕各自轴线的旋转的多质量柱，并且相邻柱的驱动器阵列被耦合在一起。图10是具有三个多质量柱的图5C所示的MEMS装置500’的示意图：第一柱502A配置为感测横滚旋转，第二柱502B配置为感测航向旋转，第三柱502C配置为感测俯仰旋转。每个多质量柱均包括布置在同一平面中的至少四个检验质量块(例如检测质量块504A-504D、504E-504H和504I-504L)。
如本文所述，三个检测质量块的柱502A-502C中的每一个可具有一对驱动器阵列，该对驱动器阵列布置在与该柱并排的位置，并被配置为移动各个柱的检测质量块以促进角速率的检测。例如，第一柱502A包括检测质量块504A-504D，第一柱的每个检测质量块被耦合到检测质量块的左侧上的驱动器阵列510A和检测质量块的右侧上的510B。第二柱502B包括检测质量块504E-504H，第二柱的每个检测质量块被耦合到检测质量块左侧的驱动器阵列512B和检测质量块右侧的驱动器阵列512B'。第三柱502C包括检测质量块504I-504L，第三柱的每个检测质量块被耦合到检测质量块的左侧上的驱动器阵列516B和检测质量块的右侧上的516A。如本文所述，每个检测质量块可以与每个驱动器阵列(例如，检测质量块的右侧和左侧的每个上的至少两个驱动模块)耦合到多个驱动模块(示出但未标记)。MEMS装置500’的每个检测质量块504A-504L可以由它们各自的驱动器阵列以基本上相同的频率和基本上相同的振幅来驱动。例如，检测质量块504A可以配置为向右移动5μm，而检测质量块504I配置为向上移动5μm。
如本文所述，横向相邻的驱动模块对(例如，驱动器阵列510B和512B的驱动模块，以及驱动器阵列512B'和516B的驱动模块)可以耦合在一起。特别地，同相运动在一起的横向相邻的驱动模块对可以刚性地联接在一起，而相对于彼此异相运动的横向相邻的驱动模块对可以柔性地联接在一起或者可以不联接在一起。对于MEMS装置500'，驱动器阵列510B和512B的每个横向相邻的驱动模块对被刚性地耦合，而驱动器阵列512B'和516B之间的耦合是交错的(例如，每隔一个横向相邻的驱动模块对耦合在一起)。当横向相邻对中的驱动器阵列510B和512B中的每个驱动模块同相一起移动时，配置具有彼此相邻的横滚和航向柱(例如，柱502A和502B)的MEMS装置500'允许驱动器阵列510B和512B中的每个横向相邻的驱动模块对进行刚性联接。
可以根据本文描述的技术的方面来配置MEMS装置500'，以促进MEMS装置500'的线性和旋转平衡。特别地，可以控制每柱中的检测质量块的相对运动和相对质量以实现这种线性和旋转平衡。
本文描述的类型的MEMS陀螺仪可以被部署在各种设置中以检测角速率，包括体育、医疗保健、军事和工业应用等。MEMS陀螺仪可以被安装为可穿戴传感器，该可穿戴传感器被部署为监视与运动有关的身体活动和表现、患者健康、军事人员活动或用户感兴趣的其他应用。MEMS陀螺仪可以被布置在智能电话中，并且可以被配置为感测横滚角、俯仰角和/或航向角速率。
图11是示出了系统1100的框图，该系统1100包括MEMS装置1102、功率单元1104、感测电路1106和输入/输出(I/O)接口1108。MEMS装置1102可以包括本文所述MEMS装置中的任何一个或组合。MEMS装置可以被配置为感测横滚角、俯仰角和/或航向角速度。
系统1100可以经由有线连接或无线地将表示感测到的角速率的数据周期性地发送到外部监视系统，例如计算机、智能电话、平板电脑、智能手表、智能眼镜或任何其他合适的接收装置。I/O接口1108可以被配置为经由Wi-Fi、蓝牙、蓝牙低功耗(BLE)、Zigbee、线程、ANT、ANT+、IEEE 802.15.4、IEEE 802.11.ah或任何其他合适的无线通信协议来发送和/或接收数据。替代地或附加地，I/O接口1108可以被配置为使用专有连接协议来发送和/或接收数据。I/O接口1108可以包括一个或多个天线，例如微带天线。在一些实施方案中，I/O接口1108可以连接到电缆，并且可以被配置为通过电缆发送和/或接收信号。
系统1100可以使用功率单元1104来供电。功率单元1104可以被配置成对感测电路1106、I/O接口1108、MEMS装置1102中的一些或全部供电。在一些实施方案中，功率单元1104可以包括一个或多个电池。在至少一些实施例中，系统1100可以消耗足够少的功率以仅基于电池功率允许其长时间运行。在一些实施例中，一个或多个电池可以是可再充电的。功率单元1104可包括一个或多个锂离子电池、锂聚合物(LiPo)电池、基于超级电容器的电池、碱性电池、铝离子电池、汞电池、干电池、锌碳电池、镍镉电池、石墨烯电池或任何其他合适类型的电池。在一些实施方案中，功率单元1104可以包括将AC功率转换成DC功率的电路。例如，功率单元1104可以从系统1100外部的电源接收交流电，例如通过I/O接口1108，并且可以向系统1100的一些或全部组件提供DC功率。在这种情况下，功率单元1104可以包括整流器、调压器、DC-DC转换器或用于功率转换的任何其他合适的设备。
在一些实施例中，功率单元1104可包括能量收集组件和/或能量存储组件。可以从周围环境中收集能量，并在需要时存储能量以为系统1100供电，这可以包括周期性、随机或连续供电。可以基于系统1100的预期环境来选择所实现的能量收集组件的类型，例如，除其他可能的考虑因素外，基于系统1100可能经历的运动的预期幅度和频率、系统可能经历的压力量、系统可能会经历的曝光量和/或系统可能会暴露于的温度。合适的能量收集技术的示例包括热电能量收集、磁振动收集、电超应力收集、光伏收集、射频收集和动能收集。在一些实施例中，能量存储组件可包括超级电容器。
如上所述，本文所述类型的MEMS装置可以以各种设置来部署以检测角速率。一种这样的环境是在汽车或其他交通工具中，例如船或飞机。图12示意性地示出了根据一些非限制性实施例的包括系统1100的汽车1200。系统1100可以设置在汽车1200的任何合适的位置。在一些实施方案中，系统1100可以包括附接到汽车1200的合适部分的封装或外壳，并且MEMS装置在内部。系统1100可以被配置为感测横滚角、俯仰角和/或航向角速度。系统1100可以被配置为使用I/O接口1108向布置在汽车1200中的计算机系统和/或布置在汽车1200外部的基站上的计算机系统提供感测的角速率。
可以使用本文所述类型的MEMS装置的另一种设置是在体育应用的传感器装置中，例如网球、游泳、跑步、棒球或曲棍球，以及其他可能性。在一些实施方案中，本文所述类型的MEMS装置可以是可穿戴健身装置。在其他实施例中，传感器可以是一件运动器材的一部分，例如是网球拍、棒球棒或曲棍球棒的一部分。来自传感器的感测数据可以用于评估用户的表现。
本文描述的技术的各方面可以提供一个或多个益处，其中一些先前已经描述过。现在描述这些益处的一些非限制性实例。应当理解，并非所有方面和实施例都必须提供本文所述的所有益处。此外，应当理解，本文描述的技术的各方面可以为本文描述的那些提供额外的益处。
本文描述的技术的方面提供了被构造成线性和旋转平衡的柱状多轴MEMS陀螺仪。因此，本文描述的MEMS装置可以拒绝不是围绕期望轴的线性和角加速度，否则线性加速度和角加速度可能耦合到感测模式中并导致感测不准确。在一些实施方案中，MEMS陀螺仪可以具有至少两个多质量柱，该至少两个多质量柱被配置为感测绕相应轴的旋转(例如，横滚、航向或俯仰旋转)。在此描述的MEMS装置可以进一步包括与检测质量块的相应柱并排设置的一个或多个驱动器阵列，并且驱动器阵列可以包括每个检测质量块至少两个驱动模块以有助于在MEMS装置的各个组件之间建立更强的耦合，并实现驱动器阵列的净零动量。
表述“基本上在一个方向上”和“基本上平行于一个方向”在本文中应被解释为平行于该方向或相对于该方向成小于20°的角度，包括该范围内的任何值。
术语“大约”和“大概”在一些实施方案中可以用来表示目标值的±20％，在一些实施方案中可以用来表示目标值的±10％，在一些实施方案中可以用来表示目标值的±5％，在一些实施方案中可以用来表示目标值的±2％。术语“大约”和“大概”可以包括目标值。

Claims (20)

1.陀螺仪，包括：
第一列，包括线性布置在第一平面中并被配置为感测绕第一旋转轴运动的三个检测质量块；
与所述第一列相邻的第二列，所述第二列包括线性布置在所述第一平面中并被配置为感测绕第二旋转轴运动的三个检测质量块；和
多个驱动器阵列，所述多个驱动器阵列包括：
与所述第一列耦合的第一驱动器阵列，所述第一驱动器阵列被配置为引起所述第一列的三个检测质量块在所述第一平面内的运动；和
与所述第二列和所述第一驱动器阵列耦合的第二驱动器阵列，所述第二驱动器阵列被配置为引起所述第二列的三个检测质量块在所述第一平面内的运动，
其中所述第一驱动器阵列与所述第一列的三个检测质量块并排布置，并且所述第二驱动器阵列与所述第二列的三个检测质量块并排布置。
2.权利要求1所述的陀螺仪，还包括：
第三列，包括线性布置在所述第一平面中并被配置为感测绕第三旋转轴运动的三个检测质量块，并且其中所述多个驱动器阵列还包括：
与所述第二列耦合的第三驱动器阵列，所述第三驱动器阵列被配置为引起所述第二列的三个检测质量块在所述第一平面内的运动；和
与所述第三列和所述第三驱动器阵列耦合的第四驱动器阵列，所述第四驱动器阵列被配置为引起所述第三列的三个检测质量块在所述第一平面内的运动。
3.权利要求2所述的陀螺仪，其中所述多个驱动器阵列还包括：
与所述第一列耦合的第五驱动器阵列，所述第五驱动器阵列被配置为引起所述第一列的三个检测质量块在所述第一平面内的运动；和
与所述第三列耦合的第六驱动器阵列，所述第六驱动器阵列被配置为引起所述第三列的三个检测质量块在所述第一平面内的运动。
4.权利要求2所述的陀螺仪，其中所述第一和第二旋转轴限定所述第一平面。
5.权利要求1所述的陀螺仪，其中所述多个驱动器阵列被配置为以基本上相同的驱动频率来驱动所述第一和第二列的三个检测质量块。
6.权利要求1所述的陀螺仪，其中:
所述第一驱动器阵列耦合到所述第一列的三个检测质量块中的每个；和
所述第二驱动器阵列耦合到所述第二列的三个检测质量块中的每个。
7.权利要求2所述的陀螺仪，其中所述第二列被配置为感测航向旋转。
8.权利要求2所述的陀螺仪，其中所述第一、第二、第三和第四驱动器阵列被配置为沿着公共轴移动。
9.微机电系统装置，包括：
第一列，包括沿第一方向线性布置在第一平面中并被配置为感测绕第一旋转轴运动的三个检测质量块；
与所述第一列相邻的第二列，包括沿所述第一方向线性布置在所述第一平面中并被配置为感测绕第二旋转轴运动的三个检测质量块；和
第一驱动器阵列，被配置为引起所述第一列的三个检测质量块在所述第一平面内的平面内运动，所述第一驱动器阵列沿所述第一方向与所述第一列的三个检测质量块并排布置。
10.权利要求9所述的微机电系统装置，其中所述第一和第二列分别包括四个检测质量块。
11.权利要求10所述的微机电系统装置，其中所述第一列的四个检测质量块中的两个内检测质量块被刚性地耦合在一起，并且所述第二列的四个检测质量块中的两个内检测质量块被刚性地耦合在一起。
12.权利要求9所述的微机电系统装置，其中所述第一驱动器阵列包括多个驱动模块，并且所述第一列的第一检测质量块耦合到所述第一驱动器阵列的多个驱动模块中的至少两个驱动模块。
13.权利要求12所述的微机电系统装置，其中所述多个驱动模块中的至少一个包括多个驱动电极，该多个驱动电极被配置为引起所述微机电系统装置的第一列中的检测质量块中的一个或多个的运动。
14.权利要求13所述的微机电系统装置，还包括：
第二驱动器阵列，被配置为引起所述第二列的三个检测质量块在所述第一平面内的平面内运动，所述第二驱动器阵列沿第一方向与所述第二列的三个检测质量块并排布置，并耦合到所述第一驱动器阵列；其中：
所述第二驱动器阵列包括多个驱动模块；
所述第二列的第一检测质量块耦合到所述第二驱动器阵列的多个驱动模块中的至少两个驱动模块；
所述第一驱动器阵列的所述至少两个驱动模块中的第一驱动模块刚性地耦合到所述第二驱动器阵列的所述至少两个驱动模块中的第一驱动模块；和
所述第一驱动器阵列的所述至少两个驱动模块中的第二驱动模块刚性地耦合到所述第二驱动器阵列的所述至少两个驱动模块中的第二驱动模块。
15.权利要求12所述的微机电系统装置，其中所述第一列的三个检测质量块中的每一个分别耦合到所述第一驱动器阵列的所述多个驱动模块中的相应的至少两个驱动模块。
16.设备，包括：
第一陀螺仪，包括线性布置在第一列中并被配置为感测绕第一旋转轴运动的三个检测质量块；
第二陀螺仪，包括线性布置在第二列中并被配置为感测绕第二旋转轴运动的三个检测质量块；其中：
所述第一和第二陀螺仪并排设置在所述第一平面中，并通过多个驱动器阵列耦合在一起，该多个驱动器阵列被配置为引起所述第一和第二列的三个检测质量块在所述第一平面中的平面内运动；
所述第一列的三个检测质量块包括两个外检测质量块和设置在所述第一列的两个外检测质量块之间的内检测质量块，其中所述第一列的内检测质量块沿与所述第一列的两个外检测质量块的运动方向相反的方向移动；和
所述第二列的三个检测质量块包括两个外检测质量块和设置在所述第二列的两个外检测质量块之间的内检测质量块，其中所述第二列的内检测质量块沿与所述第二列的两个外检测质量块的运动方向相反的方向移动。
17.权利要求16所述的设备，其中:
所述第一列的外检测质量块均具有第一质量，并且所述第一列的内检测质量块具有与所述第一质量成比例的第二质量。
18.权利要求17所述的设备，其中所述第二质量是所述第一质量的两倍大。
19.权利要求16所述的设备，其中所述第一列包括四个检测质量块，所述四个检测质量块中的每个质量相等。
20.权利要求16所述的设备，还包括：
第三陀螺仪，包括线性布置在第三列中并被配置为感测绕第三旋转轴运动的三个检测质量块；其中:
所述第二和第三陀螺仪并排设置在所述第一平面中，并通过第二多个驱动器阵列耦合在一起，该第二多个驱动器阵列被配置为引起所述第二和第三列的三个检测质量块在所述第一平面中的平面内运动；和
所述第三列的三个检测质量块包括两个外检测质量块和内检测质量块，其中所述第三列的内检测质量块沿与所述第三列的两个外检测质量块的运动方向相反的方向移动。
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