JP2008241242A - 集積化モノリシック・ジャイロスコープ/加速度計 - Google Patents

集積化モノリシック・ジャイロスコープ/加速度計 Download PDF

Info

Publication number
JP2008241242A
JP2008241242A JP80001992A JP80001992A JP2008241242A JP 2008241242 A JP2008241242 A JP 2008241242A JP 80001992 A JP80001992 A JP 80001992A JP 80001992 A JP80001992 A JP 80001992A JP 2008241242 A JP2008241242 A JP 2008241242A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gyroscope
formed
axis
layer
device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP80001992A
Other languages
English (en)
Inventor
William C Dunn
ウィリアム・シー・ダン
Original Assignee
Motorola Inc
モトローラ・インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US07/810,045 priority Critical patent/US5313835A/en
Application filed by Motorola Inc, モトローラ・インコーポレイテッド filed Critical Motorola Inc
Publication of JP2008241242A publication Critical patent/JP2008241242A/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5719Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in preceding groups G01C1/00-G01C19/00
    • G01C21/10Navigation; Navigational instruments not provided for in preceding groups G01C1/00-G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12Navigation; Navigational instruments not provided for in preceding groups G01C1/00-G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16Navigation; Navigational instruments not provided for in preceding groups G01C1/00-G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/18Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions

Abstract

【目的】単一の半導体基板上にジャイロスコープ、加速度計及びMPUを集積する。
【構成】多軸ジャイロスコープ(24)、単軸ジャイロスコープ(26)及び3軸加速度計が単一半導体基板(20)上にMPU(30)と共に形成される。ジャイロスコープは3つの相互に直角な軸(Z、X、Y)回りの回転の感知手段を提供し、加速度計は3軸(Z、X、Y)に沿う加速度の感知手段を提供する。MPU(30)はジャイロスコープ及び加速度計を制御及び駆動して連続的な位置表示を提供する。
【選択図】図1

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、新規で高性能の3軸基準系及び/又は慣性誘導システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来は、ジャイロスコープ又はジャイロスコープ装置が比較的大型で高価な電磁気装置で構成されていた。これらの電磁気装置は、比較的高速の連続回転運動のために取り付けられたコイル及び位置センサーを組み込んでいた。
【0003】
やがて、半導体処理技術によって形成される構成部品に内蔵される超小型機械式レートジャイロが開発された。これらの装置は比較的小型であって、連続回転運動ではなく振動運動を利用するが、比較的低感度でありかつ製作費が高い。
【0004】
超小型機械式レートジャイロの寸法は極小であり、十分な質量を得るためには金のようなある程度重い材料を必要とするので、一般にセントラルマス(central mass)を備えたジャイロが構成される。セントラルマスは相互に直角な可撓軸を含むジンバル構造体に取り付けられ、セントラルマス及びジンバル構造体は共通平面内に在るように配置される。セントラルマス及び内側支持ジンバルが直角な軸の第1の軸の回りに揺動する(oscillate)即ち振動する(vibrate)と、コリオリの効果、即ち、ジャイロ効果によって、共通面に垂直な軸回りの回転運動が直角な軸の他方の軸回りの振動運動を発生させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述の超小型機械式レートジャイロは幾つかの問題を有する。詳しくは、中央部に取り付けられたセントラルマスが高価であるうえに製作困難である。良好な感度を得るために十分な慣性をもたらすほどの大きな質量を得ることは困難であり、この構造体ではコンデンサーの極板間の距離が増大するから検知コンデンサーの感度が低下する。また、セントラルマスがジンバル支持体内で極く僅かでも偏心すると、感度はクロスアクシス加速度にすこぶる影響され易くなる。次に、平面構造ジンバル系が平坦面(planar surface)に隣接して取り付けられるから振動運動の範囲が制限され、ジンバル系と平坦面との間の距離の増大が装置の寸法を実質的に増大させ、そのためにコンデンサーの間隔が増大し感度を低下のみでなく、価格及び構造体の複雑さを増す。更に、装置を入力軸が共通面に垂直な構造にするから、装置は単軸装置に制限される。装置が単一軸回りの運動だけを感知するから、あらゆる方向の運動を感知するためには相互に直角な関係にある3つの装置を入力軸に取り付ける必要がある。
【0006】
加速度計の寸法及び価格を低減しようとして、従来技術では半導体製作技術を用いて構成したものもあった。これらの装置は金属等で形成されたプレートを一般に備え、該プレートを基板上でピボット運動できるように取り付けた。プレートは基板の平坦面に平行に配置され、それによって一つ又はそれ以上のコンデンサーを形成する。プレートが運動すると、その加速度によって、コンデンサー容量が変化する。この変化が電子回路によって感知され、加速度を表す信号に変換される。
【0007】
ジャイロスコープ及び加速度計は、ビークルのあらゆる方向の運動及び加速度を感知するための慣性誘導ユニットにおいて有用である。この情報から、ビークルの位置が常時決定できる。上述のようなジャイロスコープ及び加速度計は、単軸装置として製作される。全方向の運動の表示を得るためには、従来技術の3つのジャイロスコープ及び/又は加速度計が配置され、その感知軸が相互に直角に置かれる必要がある。このことは、一つ又はそれ以上のジャイロスコープ及び/又は加速度計が相互に角度をなして配置される必要があるから、最終ユニットはやはり比較的大きく、かつ全ユニットが単一平面ユニットとして形成されるには至らないことを意味する。更に、各ジャイロスコープ及び/又は加速度計が別々の半導体基板に構成されるから、信号はチップ間を伝送される必要があり、更に、周知のように、信号の増幅、バッファ、及びチップ間の伝送には多量の電力を要し、雑音が発生し、それによってシステムの感度が低下する。
【0008】
本発明の目的は、新規の高性能の慣性誘導システムを提供することである。
本発明の別の目的は、簡単で廉価で再現性を有しかつバッチ製作可能な新規の高性能の慣性誘導システムを提供することである。
本発明の更に別の目的は、極めて小型コンパクトで高感度の慣性誘導システムを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
これら及び他の目的及び利点は、3つの相互に直角な軸の回りのジャイロスコープ出力を与えるジャイロスコープ装置からなる慣性誘導システムにおいて、ジャイロスコープ装置が半導体基板上に形成され、制御回路が同一の半導体基板上に形成され、ジャイロスコープ装置を制御しかつジャイロスコープ出力を受信するためにジャイロスコープ装置に電気的に接続されることによって実現される。
これら及び他の目的及び利点は、3つの相互に直角な軸に沿う加速度出力を提供する加速度感知装置慣性誘導システムにおいて、感知装置が半導体基板上に形成され、制御回路が同一の半導体基板上に形成されて感知装置を制御しかつ感知装置出力を受信するために感知装置に電気的に接続されることによっても実現される。
【0010】
【実施例】
図1を参照すると、本発明によって上面に慣性誘導システム22が形成された半導体チップ20の平面図が示してある。慣性誘導システム22は2軸ジャイロスコープ24、単軸ジャイロスコープ26、3軸加速度計28、温度感知回路29及びMPU30を含む。ジャイロスコープ24及び26並びに加速度計28の各々は一つの側が略40ミルに構成されると理解すべきである。更に、多数の別の構成が可能であるが、図示の物が最も有利なように見えるよう、MPU30は一つの側が略180ミルである。
【0011】
2軸ジャイロスコープ24については、本出願と同日出願され同一譲受人の係属中の出願、発明の名称「回転振動式ジャイロスコープ(ROTATIONAL VIBRATION GYROSPOPE)」に更に詳細に開示されている。単軸ジャイロスコープ26については、本出願と同日出願され同一譲受人の係属中の出願、発明の名称「振動モノリシックジャイロスコープ(VIBRATION MONOLITHIC GYROSPOPE)」に更に詳細に開示されている。本発明の構造体に組み込み得る多軸及び/又は単軸ジャイロスコープの他の実施例については、やはり本出願と同日出願され同一譲受人の係属中の出願、発明の名称「多軸ジャイロスコープ(MULTI−AXES GYROSCOPE)」に開示されている。3軸加速度計については、やはり本出願と同日出願され同一譲受人の係属中の出願、発明の名称「3軸加速度計(3 AXES ACCELEROMETER)」に更に詳細に開示されている。これら3件の特許出願を本出願に援用するものとする。
【0012】
具体的には図2を参照すると、回転振動式ジャイロスコープ24の拡大平面図が示してある。ジャイロスコープ24は中央開口を有する通常円盤状をなすロータ32を含む。中央位置に配置された支持柱35は基板20の平坦面に対して垂直をなすように該面に固定される。ロータ32は支持柱35に複数の、この特定実施例では2つの、螺旋状スプリング42A及び42Bによって回転可能に取り付けられる。螺旋状スプリングの42A及び42Bの各々は、一端を支持柱35に、他端をロータ32の内側縁に、それぞれ固着する状態で取り付けられる。螺旋状スプリング42A及び42Bはロータ32を基板20の平坦面に平行な面内に保持し、支持柱35の回りに限定された回転振動(rotational vibration)即ち揺動運動(oscillatory movement)できるように設計されている。
【0013】
複数の駆動素子45A、45B、45C、45D、及び46A、46B、46C、46Dが間隔を保った関係でロータ32の外側縁の周辺に配置される。駆動素子45A乃至45D及び46A乃至46Dの各々は、小さな極板(フィンガー)に隣接して配置され、これら極板はロータ32に取り付けられた同様な極板(フィンガー)47A乃至47Dとインターディジタル構造をなす。また、素子のすべてはロータ32と同一平面内に在る。極板45A乃至45D及び46A乃至46Dは電気的に接続されている。極板45A−45Dと46A−46Dとに交互にパルスを印加して、極板45A−45Dと47A−47Dとの間、及び同様に46A−46Dと47A−47Dとの間の静電引力によって、ロータ32に揺動即ち回転振動を起こさせる。駆動素子は直径方向に対向する位置にあり、支持柱35回りに一様な回転を起こす。生ずる振動周波数は構造体の共振周波数であり、振幅が制御される。
【0014】
複数の容量板50A、51A、52A及び53Aが間隔を保ち、ロータ32の上側主平面と重畳関係に配置され、ロータ32と結合して4つのコンデンサーを形成する。4つの同じ形状の板50B、51B、52B、53Bがロータ32の下側主平面に関して同じ位置に配置される。容量板50B乃至53Bはロータ32の対向する主平面と結合して4つのコンデンサーを形成する。容量板50A乃至53A及び50B乃至53Bで形成されたコンデンサーは、回転面から偏るロータの運動を感知するために用いられ、ロータ32を回転面に復元させ、それによってロータに作用する力を測定する感知コンデンサーである。
【0015】
図2に示す実施例においては、ロータ32は、素子45A乃至45D及び46A乃至46DによってZ軸回りに回転させられる。容量板50A−50B及び51A−51BがX軸に関して対称的に配置され、容量板52A−52B及び53A−53BがY軸に関して対称的に配置される。ジャイロスコープ24のX軸回りの任意の回転運動は、コリオリの力即ちジャイロ効果によって、ロータ32のY軸回りの運動を引き起こし、容量板50A、50B、51A、51Bとロータ32の間の容量の変化によって、その運動が感知される。同様にして、ジャイロスコープ24のY軸回りの任意の回転運動がロータ32のX軸回りの運動を引き起こし、容量板52A、52B、53A、53Bとロータ32の間の容量の変化によって、その運動が感知される。
【0016】
図3乃至図8を参照すると、回転振動式ジャイロスコープ24を製作する工程が図示してある。図3には、表面に窒化ケイ素のような絶縁層からなる平坦面と、その上に選択的に堆積された容量板50B及び51Bとを有する基板20が示してある。容量板50B及び51Bは、金属、高度に不純物を添加したポリシリコン等のような使い易い導体/半導体材料で形成される。スペーサー55は容量板として同様な使いや易い材料で選択的に堆積される。次に図4に示すように、一般に犠牲材料(sacrificial material)と称せられる材料からなる容易にエッチングされる層56で中央構造体が被覆される。層56は、残留成分に実質的影響を与えることなく容易に除去される材料、例えばホスホシリケートガラス(PSG)、で形成される。次いで、スペーサー55が露出するように、層56が選択的にエッチングされる。
【0017】
図5を参照すると、ポリシリコンのような材料の層が選択的に堆積されて、中央支持柱35、螺旋状スプリング42A及び42B並びにロータ32を形成する。層55は支持柱35を通り越して延伸され、スプリング42A及び42Bと基板20との間の静電遮蔽としてはたらくことに留意すべきである。ロータ32は高度に不純物添加され、十分に導電性であって、上側及び下側の容量板でコンデンサーを形成する。図6に示すように、ポリシリコン被覆ロータ32の上には犠牲材料からなる別の層58が選択的に堆積される。層58は層56と同じ材料で形成され、両者とも同時に除去される。
【0018】
図7を参照すると、層59(この層は層55、32、35等と同一の材料からなる)が選択的に構造体に堆積される。図8に示すように、層59は上側容量板50A及び51Aを形成するために用いられる。次に犠牲層(sacrificial layer)56及び58がプラズマ又はウエットエッチングのような適当な方法で除去されて、ジャイロスコープ24が完成する。ジャイロスコープ24を形成するためには多数の別の方法が使用でき、ここに説明する方法は単ある一例に過ぎないことは当業界の技術者は自明である。また、多数の別の表面微細加工用の材料が使用でき、上述の材料は単なる一例に過ぎない。また、上側、下側及び回転板の組立体に用いられるウエーハー接着技術によってシリコンの構造体をバルク微細加工する(bulk micromachine)ことも可能である。
【0019】
図9は、図2のジャイロスコープ24に電気的に連接された感知及び制御回路の概要図を示す。感知及び制御回路は別個の回路として示してあるが、所望なら実際にはチップ22に集積でき、この特定実施例は単に説明のためのものであって、回路の機能はMPU30に組み込まれることは当業界の技術者には明らかであろう。
【0020】
ジャイロスコープ24の中央支持柱35及びロータ32は、図9のノード35で表され、感知及び制御信号が図示の論理素子を介して容量板50A−53Bに印加される。容量板50A及び50Bで形成されるコンデンサー間の容量の差によってノード35に電荷が生じ、これが増幅され、反転され、増幅器36によって電圧に変換される。ラッチ回路39では、正電圧がハイとしてラッチされ、負電圧がローとしてラッチされる。ラッチ回路39からの出力信号は論理ゲートを介してインバーターにフィードバックされ、インバーターはVREF及び接地を容量板50A及び50Bに印加する。VREF及び接地電位が容量板50A、50Bに印加されると、該象限に静電力が発生し、これがロータ32に加えられてロータに力を及ぼし、中央位置にロータを保持する。従って、容量板の各組がサンプリングされ、各区画において生ずる補正作用がロータ32の位置を中央に寄せる。
【0021】
MPU30、又は図示しない他の特注論理を用いて、ラッチ回路39−42がサンプリングされ、平均のハイ及びロー駆動期間が長時間に亙って比較される。時間領域を(例えばMPU結晶に対して)測定することによって、極めて正確な測定が可能になること、及びディジタル法を用いる長時間測定が極めて広いダイナミックレンジの測定を可能とし、精密測定用の高感度装置を与えることに留意すべきである。
【0022】
図10及び図11を参照すると、振動モノリシックジャイロスコープ26の実施例が示してある。基板20は平坦面上に形成されて第1の軸(この特定実施例では入力軸となる)を規定する支持支柱115を備える。一般的には矩形状の振動検知錘(seismic mass)120が基板20の平坦面の上方において平行に間隔を保った関係で配置される。錘120は内部に中央開口121を有し、更に、一般的には支持柱115の周囲に対称的に配置される。一対のキャンティレバーアーム122の一端が支持柱115の両側に固定され、各アーム122の他端は錘120の内側縁部に取り付けられている。アーム122は第1の軸に直角な第2の軸を規定し、本実施例においてはその軸回りにジャイロスコープ26が駆動、即ち振動される。第3の軸は第1及び第2の軸の両方と相互に垂直に規定され、この第3の軸は出力軸である。アーム122が、種々な構成品の取付及び/又は連結用の適当な開口を有する材料からなる連続シート、又は織物として形成できることは無論明らかである。
【0023】
2対の板125が、基板20と錘120との間の基板20上に配置され、1対はアーム122の各々の外側端に隣接して配置される。板125は第2の軸の両側に離隔して配置され、第2の軸の両端部において錘120とコンデンサーC2及びC4を形成する。穴127は、錘120の下方から錘120が基板20に接触しないで移動できる距離まで伸びるように、基板20にエッチングによって形成される。
【0024】
2対の板129が錘120の上側主平面の上方に配置され、1対はアーム122の各々の外側端に隣接して配置される。板129は第2の軸の両側に離隔して配置され、一般的には板125とは重畳関係に置かれて、第2の軸の両端部で錘120とコンデンサーC1及びC3を形成する。板129は、例えば(図3に示すように)第3の半導体層を第2の半導体層の上に選択的に堆積するか又は慣用のクロスオーバブリッジを形成することによって形成される。
【0025】
図12を参照すると、コンデンサーC1乃至C4を含む駆動回路の概要図が示してある。図示の回路では、コンデンサーC1及びC4が反転駆動信号を受信するように接続されており、コンデンサーC2及びC3が直接に(タイミング及びバッファリング用として2回反転されて)駆動信号を受信するように接続されている。駆動信号は交番するエネルギーのパルスからなる。コンデンサーC1乃至C4は直径方向に対向するコンデンサーが同一信号を帯びるように接続されているから、交番パルスがコンデンサーに印加されると、錘120は第2の軸回りに(この実施例では、その固有共振周波数で)振動(vibrate)、即ち揺動(oscillate)する。コンデンサーは各振動即ち揺動の振幅をモニターし、揺動を一定に保持するために用いられる。
【0026】
図13を参照すると、コンデンサーC1乃至C4を含むセンターリング及び感知回路の概要図が示してある。図示の回路では、コンデンサーC1及びC3がセンターリング及び/又は感知信号を直接に(タイミング及びバッファリング用として2回反転されて)受信するように接続されており、コンデンサーC2及びC4が反転されたセンターリング及び/又は感知信号を受信するように接続されている。この閉ループ作動のモードでは、錘120の下方のコンデンサーが並列に接続され、錘120の上方のコンデンサーが並列に接続されている。このようにコンデンサーを接続することによって、一層大きな感知能力と均一なセンターリングフォースが得られる。
【0027】
ジャイロスコープ26の作動時には、錘120の各端部にあるコンデンサーC1乃至C4は、図7及び図8に示すように、2モードで時分割される。第1のモードではコンデンサーC1乃至C4は図12に示すように接続され、アーム122によって規定される第2の軸回りに振動即ち揺動する運動が錘120に伝えられる。コンデンサーC1乃至C4は感知モードに周期的に切り換えられる。ジャイロスコープが、支持柱115によって規定される第1の軸回りに回転すると、コリオリの力即ちジャイロ効果が錘120の第3の軸回りの振動を引き起こす。この振動が錘120の各端部においてC1、C3の容量に実質的に等しい変化を、C2、C4の容量に等しい変化をもたらす。容量の変化が感知され、測定されたジャイロスコープ26の回転速度を表す信号に変換される。次いで閉ループ信号として図13に示す回路に駆動信号(これは感知された振動によって起こされる)が印加されて、錘120を中心へ駆動する。
【0028】
図14は、図10のジャイロスコープ26に接続される感知及び制御回路の概要図を示し、図15は回路内の種々の箇所で使用される波形を示す。図14及び図15を説明する便宜上、錘120の一端に形成されたコンデンサーをC1A乃至C4Aと表し、錘120の他端に形成されたコンデンサーをC1B乃至C4Bと表すことにする。錘120、又は対をなすコンデンサーの各々の中央板は、図14ではノード215で表され、信号は図示の論理素子を介してコンデンサーの各々の上側及び下側の容量板に接続される。時刻T=0(図15)において、コンデンサーは図13に示す構成に切り換えられ、入力端1P1はハイになり、コンデンサーC1A及びC3Aの上側板にVREF電圧を印加し、コンデンサーC2A及びC4Aの下側板を接地電位にする。中央板即ちノード215は仮想接地増幅器(virtual ground amplifier)216によってVREFに保たれ、該増幅器は、制御入力端のロー信号P3のよって閉じるスイッチ217によって単位利得(利得1)を有する。
【0029】
時刻T=1において、P3がハイに駆動され、スイッチ27が切れ、その結果増幅器216は仮想接地積分増幅器として作動を開始する。時刻T=2において、入力端1P2はローからハイに切り換えられ、それによってコンデンサーC1A及びC3Aの上側板の電圧をVREFから接地電位に切り換えさせ、コンデンサーC2A及びC4Aの下側板の電圧を接地電位からVREFへ切り換えさせる。C1A+C3AとC2A+C4Aとの間に容量の差があれば、ノード215の電荷に変化が生じ、それが増幅器216によって増幅され、反転され、電圧に変換される。
【0030】
時刻T=4において、増幅器が安定する時間を経た後で、信号がラッチ回路219にラッチされる。ラッチ回路219は入力端1P2における信号で計時されるネガティブエッジトリガーラッチであって、正電圧信号を「ハイ」として、また負電圧信号を「ロー」としてラッチする。ラッチ回路219からの出力はゲート210、211、212、213、214及び235を介してインバーター236、227、228、229、220及び221へフィードバックされ、VREF及び接地電位をコンデンサーC1A、C2A、C3A及びC4Aに印加する。上述のように、VREF及び接地電位を印加することによって、同一電位が板C1AとC3Aに印加され、同一電位がC2AとC4Aに印加され、その結果中央板即ち錘120に静電力が生じて錘120を中心に引き付けて保持する。T=4からT=32の時間帯及び再びT=64からT=96の時間帯において静電力が錘120に生ずる。錘120の位置はT=128の時間帯で再びサンプリングされる。T=64、192等においては、コンデンサーC1B+C3B及びC2B+C4Bがサンプリングされ、T=64乃至96、及び128乃至160の間においては錘120の他端で錘120を中央へ駆動するように補正静電力が生ずる。
【0031】
1秒に及ぶ長時間に亙り、錘120の端部Aのコンデンサー板への補正静電力の持続時間が錘120の端部Bにおける補正静電力と比較される。これらの信号は交流であり、錘120の振動周波数によって変調されているから、信号は復調された後に比較しなければならないことに留意すべきである。この比較が回転速度を与える。最大感度は感知板の間隔を近付けてコンデンサーの組の間隔を最適化することによって得られる。
【0032】
この特定実施例においては、アーム122によって規定されるX軸回りの錘120の揺動即ち振動は次のようにして成される。時間T=0乃至32、64乃至96、128乃至160等の間に、ゲート222、223、24及び225に接続された入力端3P2の信号はハイである。このハイの信号はラッチ回路226からの信号がコンデンサー板を制御又は駆動できないようにし、かつ同時に、ラッチ219及び230からの信号が錘120を感知及び制御することを可能にする。時間T=32乃至64、96乃至128等の間には、入力端1P2及び2P2の信号はハイであり、ラッチ回路219及び230からの信号がコンデンサーに印加されるないようにする。従って、これらの時間帯では、コンデンサーはラッチ回路226から駆動される。
【0033】
時間帯T=32乃至64、96乃至128等では、図12に示す構成に電子的に切り換えられており、錘120の角位置は各サイクルの開始時に、C1A+C4A+C1B+C4BとC2A+C3A+C2B+C3Bとの差容量を測定することによって感知される。次いで、錘120は、上側板及び下側板に適当な電圧を印加して錘を揺動させるように静電力で駆動される。例えば、アーム122を通る軸(X軸)回りの回転が感知される。錘120は予め定められた容量差が感知されるまで一方向に駆動され、その後で、ラッチ回路219がトリガーされ、錘120の駆動電圧が反転され、錘120は予め定められた容量が感知されるまで反対方向に駆動される。この駆動方式を用いれば、錘120はX軸回りに構造体の固有共振周波数で、一定の揺動振幅をもって揺動即ち振動させられる。その結果、錘120は共振状態で駆動される、Z軸回りのジャイロスコープの回転によって生ずる任意のコリオリの力が測定され、錘120は駆動信号を4対の感知コンデンサーに多重分配することによって中央位置を実質的に保つ。
【0034】
図16乃至19は3軸加速度計28の実施例を更に詳細に示すものである。特に図16を参照すると、加速時計28が基板20に形成され、基板20の平坦面上に支持された第1の導電層154含んでいることが分かる。第2の導電層156は中央位置の柱158に支持され、該柱は順に基板20に支持されている。層156は層154に対して重畳して間隔を保つ関係で配置され、次に説明するように可動である。第3の導電層160は、層160の外周縁から基板20に向かって延伸する柱162によって、層156に対して間隔を保って重畳関係に固定配置される。種々の層が周知の微細加工技術及び先述した犠牲層の使用によって形成されるが、更に詳細な説明は行わない。
【0035】
図17は、相対位置を示すように柱162の断面図と共に、層156の平面図を示す。層156は一般的には4本のアーム164によって中央支持柱158に取り付けられた方形で平面的な錘である。アーム164は、層156を柱158に対して任意の方向に移動自在になすスプリング類似の作用を与える屈曲した中央部分を備えて形成される。層160は4つの一般に矩形状導電板166を含み、各板は層156の類似の形状部分に合致する2つの切頭コーナー(truncated corner)を有する。板166の各々は層156と結合してコンデンサー167A乃至167Dをそれぞれ形成(図19参照のこと)し、層154の同様な板は層156と結合してコンデンサー168A乃至168Dを形成(図19参照のこと)する。板166のうちの2枚はY軸を規定するために配置され、一方、残余の2枚の板166はX軸を規定するために配置される。Z軸は層154、156及び160によって規定され、基板20の表面に垂直である。従って、3つの相互に直角な軸が規定され、コンデンサー167A乃至167D及び168A乃至168Dが配置されて、それらに沿う加速度を感知する。
【0036】
図18は、層156及び板166(便宜上166A及び166Bと表す)の部分拡大平面図であり、コンデンサー167B及び167Dが変わる様子を一層詳細に示す。X軸に沿う加速力により層156が図18の上側の向きの移動を引き起こすにつれ、板166Bが層156に重畳する量が増し、167Bの容量が増加する。また、板166Dが層156に重畳する量が減れば、166Dの容量が減少する。同様に、168B及び168Dの容量は、層156と層154との間で、それぞれ増減する。従って、X軸に沿う加速度を感知するために、コンデンサー167B、167D、168B及び168Dが差動電子回路に用いられる。同様に、Y軸に沿う加速度を感知するために、コンデンサー167A、167C、168A及び168Cが差動電子回路に用いられる。図19は、典型的な感知回路の比較器169に接続されたコンデンサー167A乃至167D及び168A乃至168Dを示す。比較器169は、コンデンサーから受信した入力信号を基準信号を比較して、容量変化を決定する。
【0037】
図20を参照すると、図19の感知回路を含むスイッチング又は駆動回路175が示してある。種々のコンデンサーの変化を感知することによって、次の機能が成し遂げられる。
【0038】
スイッチング回路175は種々なコンデンサーを上述のうちの任意の関係に接続して所望の測定を行い、比較器169はコンデンサーからの入力信号を基準信号と比較する。このような方法で、3つの相互に直角な軸に沿う加速度が測定され、2軸回りの回転加速度が測定でき、かつ少なくとも、加速度計及び関連する回路網の一部をテストすることができる。
【0039】
図21を参照すると、集積回路180が示してあり、その中には本発明によって構成された多軸ジャイロスコープ24、ジャイロスコープ26、及び3軸加速度計28が基板20上に形成されている。また、ジャイロスコープ及び加速度計と共に用いられて、3直角軸回りの回転及び3直角軸に沿う加速度を表す信号を生ずる回路網が基板20上に形成されている。更に、該回路網は、振動を起こし、種々の素子の可動部分を略中央位置に保持するために使用される閉ループ構成部品の全てを含んでいる。該回路網は一つ又はそれ以上のEPROM又はEEPROM及びチップの周囲温度を測定するための回路網を更に含んでおり、それによって、種々の機能に関する自動温度較正が連続的に行われる。この特定実施例においては、回路網は、回転及び加速度測定を使用して慣性誘導システム22の位置の連続表示を提供する回路を更に含んでいる。上述の特定目的に使用して便利と考えられる回路は、例えば、マイクロプロセッサ30等である。ジャイロスコープ24及び26並びに加速度計28の各々の最上層を含む上皮層によって完全慣性誘導システム22を密封することも可能である。また、封止層は、下側表面に2基のジャイロスコープ及び加速度計を内部に収容できる空洞を備える第2の基板となり得て、MPU30を含む回路網が部分的に又は完全にその表面に形成できる。
【0040】
従って、単一基板に形成される完全な慣性航法システム、又は任意の副次部品が開示された。種々の構成部品が全て同一チップに形成されるから、システムの全体寸法は非常に低減し、かつ経費も実質的に低減する。システム全体を単一チップに含ませることによって、チップ間の容量が極めて小さくなり、実質的に感度が向上し、雑音及び他の干渉が低下する。また、この集積化は構造体及び回路を取扱操作時における静電気放電並びにRFI及びEMIから保護する。低容量であることは、また、駆動力及び電力の所要が少ないことをも意味する。オンボード温度モニタを備えたMPUでE/EEPROMを用いて種々の機能の温度に関する感度較正を実施できるという付加的な利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によって表面に慣性誘導システムが形成され、2軸回転振動式ジャイロスコープ、単軸振動モノリシックジャイロスコープ、3軸加速度計及びMPUを含んだ半導体チップの平面図である。
【図2】図1の2軸回転振動式ジャイロスコープの拡大平面図である。
【図3】図2の2軸回転振動式ジャイロスコープを形成するための工程のうち、基板20に絶縁層からなる平坦面と、その上に容量板50B及び51Bを選択的に堆積された段階を示す構造体断面図である。
【図4】図2の2軸回転振動式ジャイロスコープを形成するための工程のうち、犠牲材料からなるエッチング層56で中央構造体を被覆した段階を示す構造体断面図である。
【図5】図2の2軸回転振動式ジャイロスコープを形成するための工程のうち、選択的に堆積された層によって、中央支持柱35、螺旋状スプリング42A及び42B並びにロータ32を形成した段階を示す構造体断面図である。
【図6】図2の2軸回転振動式ジャイロスコープを形成するための工程のうち、ポリシリコン被覆ロータ32の上に犠牲材料からなる別の層58が選択的に堆積された段階を示す構造体断面図である。
【図7】図2の2軸回転振動式ジャイロスコープを形成するための工程のうち、層59が選択的に構造体に堆積された段階を示す構造体断面図である。
【図8】図2の2軸回転振動式ジャイロスコープを形成するための工程のうち、犠牲層56及び58が除去されて、ジャイロスコープ24が完成した段階を示す構造体断面図である。
【図9】図2の2軸ジャイロスコープに電気的に接続され、MPUに組み込まれる機能を有する感知及び制御回路の概要図である。
【図10】図1の単軸振動モノリシックジャイロスコープの拡大投影図である。
【図11】図10のジャイロスコープの11−11線に沿った断面図である
【図12】図10のジャイロスコープの駆動回路の概要図である。
【図13】図10のジャイロスコープのセンタリング及び感知回路の概要図である。
【図14】機能的にはMPUに組み込まれる図10に示したジャイロスコープの感知及び制御回路の概要図である。
【図15】図14の概要図の種々の点において使用される波形図である。
【図16】種々の構成部品の関係を示すために、図1の3軸加速度計を単純化した断面図である。
【図17】図15の3軸加速度計の平面図の拡大図である。
【図18】図15に示した加速度計の感知装置の一部の平面図を一般化した拡大図である。
【図19】図15に示した感知装置の典型を示す概要図である。
【図20】図19の感知装置を含み、機能的にはMPUに組み込まれる図15の加速度計の駆動回路の概要図である。
【図21】本発明に従って、ジャイロスコープが3軸回りのコリオリの力を感知するように配置され、3軸加速度計が関連電子回路に統合されたジャイロスコープの拡大断面図である。
【符号の説明】
20 半導体チップ
22 慣性誘導システム
24 多軸ジャイロスコープ
26 単軸ジャイロスコープ
28 3軸加速度計
29 温度感知センサー
30 制御電子回路

Claims (3)

  1. 3つの相互に直角な軸回りのジャイロスコープ出力を供給するジャイロスコープ装置(24、26)を含む慣性誘導システムであって、
    前記ジャイロスコープ装置が半導体基板(20)上に形成され、かつ制御回路(30)が同一の半導体基板(20)上に形成され、前記ジャイロスコープ装置(24、26)を制御し前記ジャイロスコープ出力を受信するために、前記ジャイロスコープ装置(24、26)に電気的に接続されていることを特徴とする慣性誘導システム。
  2. 慣性誘導システムであって、
    半導体基板(20)と、
    前記基板(20)上に形成された3軸加速度計(28)と、
    前記基板(20)上に形成され、その制御及び作動のために3軸加速度計(28)に接続された制御電子回路(30)と、
    を具備し、
    前記3軸加速度計は、導電性材料からなる複数の層を含み、該層の各々が一般的に平面を規定し、この規定された平面が相互に平行かつ離隔した関係にあるように取り付けられ、第1の層(154)は固定設置され、第2の層(156)は第1の層(154)に対して限定的に運動できるように取り付けられ、第1及び第2の層がこれらの層(154、156)によって規定された第1の軸(Z)に沿って前記3軸加速度計(28)に応じて変化する第1のコンデンサーを形成し、前記第1及び第2の層の一部としてそれぞれ形成された第1及び第2の構造体(166)が平行に並列して配置され、前記第2の構造体が前記第2の層と共に前記第1の層に対して可動であり、前記第1及び第2の構造体が更に相互に直角でかつ前記第1の軸(Z)とも直角な第2及び第3の軸(X、Y)を規定するように形成され、前記第1及び第2の構造体の間に可変容量(168A乃至168D)が形成され、該容量が前記第2及び第3の軸での加速度に応じてそれぞれ変化することを特徴とする慣性誘導システム。
  3. 3つの相互に直角な軸回りのジャイロスコープ出力を供給するジャイロスコープ装置(24、26)及び3つの相互に直角な軸に沿う加速度出力を供給する加速度感知装置(28)を含む慣性誘導システムであって、前記ジャイロスコープ装置及び前記加速度感知装置が単一の半導体基板(20)上に形成され、制御回路(30)が、同一の半導体基板上に形成され、前記ジャイロスコープ装置及び前記加速度感知装置を制御し、前記ジャイロスコープ装置及び前記加速度感知装置の出力を受信するために、前記ジャイロスコープ装置及び前記加速度感知装置に電気的に接続されていることを特徴とする慣性誘導システム。
JP80001992A 1991-12-19 1992-12-18 集積化モノリシック・ジャイロスコープ/加速度計 Ceased JP2008241242A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/810,045 US5313835A (en) 1991-12-19 1991-12-19 Integrated monolithic gyroscopes/accelerometers with logic circuits

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008241242A true JP2008241242A (ja) 2008-10-09

Family

ID=25202831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP80001992A Ceased JP2008241242A (ja) 1991-12-19 1992-12-18 集積化モノリシック・ジャイロスコープ/加速度計

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5313835A (ja)
JP (1) JP2008241242A (ja)
DE (1) DE4242557B4 (ja)
FR (1) FR2740548A1 (ja)
GB (1) GB2346698B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011141266A (ja) * 2009-12-10 2011-07-21 Seiko Epson Corp 振動片、振動子、物理量センサー、及び電子機器

Families Citing this family (109)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5461916A (en) 1992-08-21 1995-10-31 Nippondenso Co., Ltd. Mechanical force sensing semiconductor device
US5734105A (en) 1992-10-13 1998-03-31 Nippondenso Co., Ltd. Dynamic quantity sensor
US5492596A (en) * 1994-02-04 1996-02-20 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Method of making a micromechanical silicon-on-glass tuning fork gyroscope
WO1996004525A2 (en) * 1994-07-29 1996-02-15 Litton Systems, Inc. Two axis navigation grade micromachined rotation sensor system
US5726480A (en) * 1995-01-27 1998-03-10 The Regents Of The University Of California Etchants for use in micromachining of CMOS Microaccelerometers and microelectromechanical devices and method of making the same
US5880368A (en) * 1995-04-19 1999-03-09 Smiths Industries Public Limited Company Inertial sensors
US5635640A (en) * 1995-06-06 1997-06-03 Analog Devices, Inc. Micromachined device with rotationally vibrated masses
JP3496347B2 (ja) * 1995-07-13 2004-02-09 株式会社デンソー 半導体装置及びその製造方法
US5806365A (en) * 1996-04-30 1998-09-15 Motorola, Inc. Acceleration sensing device on a support substrate and method of operation
US5894090A (en) * 1996-05-31 1999-04-13 California Institute Of Technology Silicon bulk micromachined, symmetric, degenerate vibratorygyroscope, accelerometer and sensor and method for using the same
SG68630A1 (en) * 1996-10-18 1999-11-16 Eg & G Int Isolation process for surface micromachined sensors and actuators
GB9621873D0 (en) * 1996-10-21 1996-12-11 British Tech Group A solid state,multi-axis gyroscope
DE19648425C1 (de) * 1996-11-22 1998-01-02 Siemens Ag Drehratensensor
US6578420B1 (en) * 1997-01-28 2003-06-17 Microsensors, Inc. Multi-axis micro gyro structure
US6186003B1 (en) * 1997-10-06 2001-02-13 Ngk Insulators, Ltd. Vibratory gyroscope, vibrator used in this gyroscope, method for analyzing vibration of the vibrator, method for supporting the vibrator, and method for manufacturing the vibratory gyroscope
US6651498B1 (en) 1997-10-06 2003-11-25 Ngk Insulators, Ltd. Vibratory gyroscope, vibrator used in this gyroscope, method for analyzing vibration of the vibrator, method for supporting the vibrator, and method for manufacturing the vibratory gyroscope
JP3555388B2 (ja) * 1997-06-30 2004-08-18 株式会社デンソー 半導体ヨーレートセンサ
US6122961A (en) 1997-09-02 2000-09-26 Analog Devices, Inc. Micromachined gyros
GB9722766D0 (en) 1997-10-28 1997-12-24 British Telecomm Portable computers
US6303986B1 (en) 1998-07-29 2001-10-16 Silicon Light Machines Method of and apparatus for sealing an hermetic lid to a semiconductor die
JP3796991B2 (ja) 1998-12-10 2006-07-12 株式会社デンソー 角速度センサ
IT247903Y1 (it) * 1999-02-03 2002-09-16 E Co S R L Attrezzo per la manipolazione di contenitori.
JP4126833B2 (ja) * 1999-03-12 2008-07-30 株式会社デンソー 角速度センサ装置
DE19925979B4 (de) * 1999-06-08 2004-07-01 Eads Deutschland Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Frequenz und Amplitude einer schwingenden Struktur, insbesondere zur Messung von Beschleunigungen oder Drehraten
US6501386B2 (en) * 1999-09-15 2002-12-31 Ilife Solutions, Inc. Systems within a communication device for evaluating movement of a body and methods of operating the same
US6272925B1 (en) 1999-09-16 2001-08-14 William S. Watson High Q angular rate sensing gyroscope
USRE43755E1 (en) 1999-09-16 2012-10-23 Watson Industries, Inc. High Q angular rate sensing gyroscope
US6845667B1 (en) * 1999-09-16 2005-01-25 Watson Industries, Inc. High Q angular rate sensing gyroscope
DE19950061A1 (de) * 1999-10-16 2001-04-19 Bosch Gmbh Robert Sensorelement, insbesondere Drehratensensor
US6563184B1 (en) 2000-08-01 2003-05-13 Hrl Laboratories, Llc Single crystal tunneling sensor or switch with silicon beam structure and a method of making same
US6580138B1 (en) * 2000-08-01 2003-06-17 Hrl Laboratories, Llc Single crystal, dual wafer, tunneling sensor or switch with silicon on insulator substrate and a method of making same
US6674141B1 (en) * 2000-08-01 2004-01-06 Hrl Laboratories, Llc Single crystal, tunneling and capacitive, three-axes sensor using eutectic bonding and a method of making same
US6630367B1 (en) 2000-08-01 2003-10-07 Hrl Laboratories, Llc Single crystal dual wafer, tunneling sensor and a method of making same
US6555404B1 (en) 2000-08-01 2003-04-29 Hrl Laboratories, Llc Method of manufacturing a dual wafer tunneling gyroscope
US6582985B2 (en) 2000-12-27 2003-06-24 Honeywell International Inc. SOI/glass process for forming thin silicon micromachined structures
US6808956B2 (en) 2000-12-27 2004-10-26 Honeywell International Inc. Thin micromachined structures
DE10111149B4 (de) * 2001-03-08 2011-01-05 Conti Temic Microelectronic Gmbh Mikromechanischer kapazitiver Beschleunigungssensor
EP1243930A1 (de) * 2001-03-08 2002-09-25 Conti Temic microelectronic GmbH Mikromechanischer kapazitiver Beschleunigungssensor
US6707591B2 (en) 2001-04-10 2004-03-16 Silicon Light Machines Angled illumination for a single order light modulator based projection system
US6504385B2 (en) * 2001-05-31 2003-01-07 Hewlett-Pakcard Company Three-axis motion sensor
US6513380B2 (en) * 2001-06-19 2003-02-04 Microsensors, Inc. MEMS sensor with single central anchor and motion-limiting connection geometry
US6782205B2 (en) 2001-06-25 2004-08-24 Silicon Light Machines Method and apparatus for dynamic equalization in wavelength division multiplexing
US6747781B2 (en) 2001-06-25 2004-06-08 Silicon Light Machines, Inc. Method, apparatus, and diffuser for reducing laser speckle
DE10134620A1 (de) * 2001-07-17 2003-02-06 Bosch Gmbh Robert Mehraxiales Inertialsensorsystem und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2003012372A1 (de) * 2001-07-27 2003-02-13 Continental Teves Ag & Co. Ohg Anordnung zur erfassung von drehbewegungen mehrerer achsen
US6829092B2 (en) 2001-08-15 2004-12-07 Silicon Light Machines, Inc. Blazed grating light valve
US6930364B2 (en) * 2001-09-13 2005-08-16 Silicon Light Machines Corporation Microelectronic mechanical system and methods
US6800238B1 (en) 2002-01-15 2004-10-05 Silicon Light Machines, Inc. Method for domain patterning in low coercive field ferroelectrics
US7089792B2 (en) * 2002-02-06 2006-08-15 Analod Devices, Inc. Micromachined apparatus utilizing box suspensions
AU2003209031A1 (en) * 2002-02-06 2003-09-02 Analog Devices, Inc. Micromachined gyroscope
US6728023B1 (en) 2002-05-28 2004-04-27 Silicon Light Machines Optical device arrays with optimized image resolution
US6767751B2 (en) * 2002-05-28 2004-07-27 Silicon Light Machines, Inc. Integrated driver process flow
US6822797B1 (en) 2002-05-31 2004-11-23 Silicon Light Machines, Inc. Light modulator structure for producing high-contrast operation using zero-order light
DE10225714A1 (de) * 2002-06-11 2004-01-08 Conti Temic Microelectronic Gmbh Mehrachsiger monolithischer Beschleunigungssensor
US6829258B1 (en) 2002-06-26 2004-12-07 Silicon Light Machines, Inc. Rapidly tunable external cavity laser
US6813059B2 (en) 2002-06-28 2004-11-02 Silicon Light Machines, Inc. Reduced formation of asperities in contact micro-structures
US6714337B1 (en) 2002-06-28 2004-03-30 Silicon Light Machines Method and device for modulating a light beam and having an improved gamma response
US6801354B1 (en) 2002-08-20 2004-10-05 Silicon Light Machines, Inc. 2-D diffraction grating for substantially eliminating polarization dependent losses
DE10238893A1 (de) * 2002-08-24 2004-03-04 Robert Bosch Gmbh Drehratensensor
US6712480B1 (en) 2002-09-27 2004-03-30 Silicon Light Machines Controlled curvature of stressed micro-structures
US6806997B1 (en) 2003-02-28 2004-10-19 Silicon Light Machines, Inc. Patterned diffractive light modulator ribbon for PDL reduction
US6829077B1 (en) 2003-02-28 2004-12-07 Silicon Light Machines, Inc. Diffractive light modulator with dynamically rotatable diffraction plane
US6845665B2 (en) * 2003-04-28 2005-01-25 Analog Devices, Inc. Micro-machined multi-sensor providing 2-axes of acceleration sensing and 1-axis of angular rate sensing
US6837107B2 (en) * 2003-04-28 2005-01-04 Analog Devices, Inc. Micro-machined multi-sensor providing 1-axis of acceleration sensing and 2-axes of angular rate sensing
CN100437116C (zh) * 2003-04-28 2008-11-26 模拟器件公司 提供两个加速度检测轴和一个角速度检测轴的微加工多传感器
US6767758B1 (en) 2003-04-28 2004-07-27 Analog Devices, Inc. Micro-machined device structures having on and off-axis orientations
US6848304B2 (en) * 2003-04-28 2005-02-01 Analog Devices, Inc. Six degree-of-freedom micro-machined multi-sensor
US8462109B2 (en) * 2007-01-05 2013-06-11 Invensense, Inc. Controlling and accessing content using motion processing on mobile devices
JP2009513943A (ja) * 2003-06-30 2009-04-02 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft 振動ジャイロスコープを有する回転速度センサ
WO2005001379A1 (de) * 2003-06-30 2005-01-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur überwachung eines vibrationskreisels
EP1725880A1 (de) * 2004-03-16 2006-11-29 Continental Teves AG & Co. oHG Sensoranordnung
WO2005103621A1 (en) * 2004-04-14 2005-11-03 Analog Devices, Inc. Coupling apparatus for inertial sensors
US8512219B2 (en) 2004-04-19 2013-08-20 The Invention Science Fund I, Llc Bioelectromagnetic interface system
US20120035439A1 (en) 2006-04-12 2012-02-09 Bran Ferren Map-based navigation of a body tube tree by a lumen traveling device
US8337482B2 (en) 2004-04-19 2012-12-25 The Invention Science Fund I, Llc System for perfusion management
US8163003B2 (en) * 2006-06-16 2012-04-24 The Invention Science Fund I, Llc Active blood vessel sleeve methods and systems
US20080058788A1 (en) 2006-04-12 2008-03-06 Searete Llc., A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Autofluorescent imaging and target ablation
US8024036B2 (en) 2007-03-19 2011-09-20 The Invention Science Fund I, Llc Lumen-traveling biological interface device and method of use
US8361013B2 (en) 2004-04-19 2013-01-29 The Invention Science Fund I, Llc Telescoping perfusion management system
US8353896B2 (en) 2004-04-19 2013-01-15 The Invention Science Fund I, Llc Controllable release nasal system
US9011329B2 (en) 2004-04-19 2015-04-21 Searete Llc Lumenally-active device
KR100618342B1 (ko) * 2004-07-29 2006-09-04 삼성전자주식회사 소형 구조물 및 그 제작방법
US7202100B1 (en) 2004-09-03 2007-04-10 Hrl Laboratories, Llc Method of manufacturing a cloverleaf microgyroscope and cloverleaf microgyroscope
US8092549B2 (en) 2004-09-24 2012-01-10 The Invention Science Fund I, Llc Ciliated stent-like-system
US7478557B2 (en) * 2004-10-01 2009-01-20 Analog Devices, Inc. Common centroid micromachine driver
US7015060B1 (en) 2004-12-08 2006-03-21 Hrl Laboratories, Llc Cloverleaf microgyroscope with through-wafer interconnects and method of manufacturing a cloverleaf microgyroscope with through-wafer interconnects
US7232700B1 (en) 2004-12-08 2007-06-19 Hrl Laboratories, Llc Integrated all-Si capacitive microgyro with vertical differential sense and control and process for preparing an integrated all-Si capacitive microgyro with vertical differential sense
JP4534741B2 (ja) * 2004-12-10 2010-09-01 株式会社デンソー ジャイロセンサ
US7308827B2 (en) * 2005-03-02 2007-12-18 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Integrated gyroscope and temperature sensor
US7421897B2 (en) 2005-04-14 2008-09-09 Analog Devices, Inc. Cross-quad and vertically coupled inertial sensors
JP5117716B2 (ja) * 2006-02-14 2013-01-16 セイコーインスツル株式会社 力学量センサ
EP1994363A1 (de) * 2006-03-10 2008-11-26 Contitemic Microelectronic GmbH Mikromechanischer drehratensensor
US8250921B2 (en) 2007-07-06 2012-08-28 Invensense, Inc. Integrated motion processing unit (MPU) with MEMS inertial sensing and embedded digital electronics
DE102007035806B4 (de) * 2007-07-31 2011-03-17 Sensordynamics Ag Mikromechanischer Drehratensensor
US7934423B2 (en) 2007-12-10 2011-05-03 Invensense, Inc. Vertically integrated 3-axis MEMS angular accelerometer with integrated electronics
US8952832B2 (en) 2008-01-18 2015-02-10 Invensense, Inc. Interfacing application programs and motion sensors of a device
US20090265671A1 (en) * 2008-04-21 2009-10-22 Invensense Mobile devices with motion gesture recognition
US8468887B2 (en) * 2008-04-14 2013-06-25 Freescale Semiconductor, Inc. Resonant accelerometer with low sensitivity to package stress
US8508039B1 (en) 2008-05-08 2013-08-13 Invensense, Inc. Wafer scale chip scale packaging of vertically integrated MEMS sensors with electronics
US8141424B2 (en) 2008-09-12 2012-03-27 Invensense, Inc. Low inertia frame for detecting coriolis acceleration
EP2435789B1 (en) * 2009-05-27 2015-04-08 King Abdullah University Of Science And Technology Mems mass spring damper systems using an out-of-plane suspension scheme
CN102334008B (zh) * 2010-01-12 2015-07-15 索尼公司 角速度传感器、电子设备以及角速度的检测方法
CN102052920B (zh) * 2010-11-23 2012-05-23 孙博华 轮式单结构三轴微机械陀螺仪
JP5790296B2 (ja) 2011-08-17 2015-10-07 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー及び電子機器
CN102636169B (zh) * 2012-04-18 2014-07-09 北京航空航天大学 一种基于三轴一体高精度光纤陀螺的车载动态定位定向仪
FR2997378B1 (fr) * 2012-10-29 2015-01-02 Olivier Girard Dispositif de stabilisation miniaturise pour appareil embarque et support mobile appareille
CN104142150B (zh) * 2014-08-08 2017-08-29 北京航天自动控制研究所 一体化的小型激光陀螺惯性测量装置
CN109163717B (en) * 2018-11-03 2020-04-24 中北大学 Single-chip triaxial MEMS gyroscope based on wheel-ring form
RU2716869C1 (ru) * 2019-08-01 2020-03-17 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3965753A (en) * 1970-06-01 1976-06-29 Browning Jr Alva Laroy Electrostatic accelerometer and/or gyroscope radioisotope field support device
US4699006A (en) * 1984-03-19 1987-10-13 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Vibratory digital integrating accelerometer
US4598585A (en) * 1984-03-19 1986-07-08 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Planar inertial sensor
JPH0821722B2 (ja) * 1985-10-08 1996-03-04 日本電装株式会社 半導体振動・加速度検出装置
US4891982A (en) * 1986-06-27 1990-01-09 Sundstrand Data Control, Inc. Temperature compensation of a steady-state accelerometer
GB2198231B (en) * 1986-11-28 1990-06-06 Stc Plc Rotational motion sensor
US4884446A (en) * 1987-03-12 1989-12-05 Ljung Per B Solid state vibrating gyro
FR2620528B1 (fr) * 1987-09-11 1991-05-17 Sagem Dispositif gyrometrique piezoelectrique
US5016072A (en) * 1988-01-13 1991-05-14 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Semiconductor chip gyroscopic transducer
US4922756A (en) * 1988-06-20 1990-05-08 Triton Technologies, Inc. Micro-machined accelerometer
US4945765A (en) * 1988-08-31 1990-08-07 Kearfott Guidance & Navigation Corp. Silicon micromachined accelerometer
US5060526A (en) * 1989-05-30 1991-10-29 Schlumberger Industries, Inc. Laminated semiconductor sensor with vibrating element
US5115291A (en) * 1989-07-27 1992-05-19 Honeywell Inc. Electrostatic silicon accelerometer
US5092174A (en) * 1989-10-19 1992-03-03 Texas Instruments Incorporated Capacitance accelerometer
EP0450829B2 (en) * 1990-03-30 2002-09-04 Texas Instruments Incorporated Intelligent programmable sensor
EP0461761B1 (en) * 1990-05-18 1994-06-22 British Aerospace Public Limited Company Inertial sensors
US5121180A (en) * 1991-06-21 1992-06-09 Texas Instruments Incorporated Accelerometer with central mass in support
JP2502937B2 (ja) * 1991-08-29 1996-05-29 ベイ エレクトロニクス インコーポレイテッド 回転センサ
US5331852A (en) * 1991-09-11 1994-07-26 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Electromagnetic rebalanced micromechanical transducer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011141266A (ja) * 2009-12-10 2011-07-21 Seiko Epson Corp 振動片、振動子、物理量センサー、及び電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
US5313835A (en) 1994-05-24
GB2346698B (en) 2001-02-21
GB2346698A (en) 2000-08-16
DE4242557B4 (de) 2006-03-16
GB9225595D0 (en) 2000-05-24
DE4242557A1 (de) 1997-10-16
FR2740548A1 (fr) 1997-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9470526B2 (en) Microelectromechanical gyroscope with rotary driving motion and improved electrical properties
JP5615967B2 (ja) 水平に向けられた駆動電極を有するmemsジャイロスコープ
USRE45792E1 (en) High sensitivity microelectromechanical sensor with driving motion
Juneau et al. Dual axis operation of a micromachined rate gyroscope
JP5766391B2 (ja) 面内及び面外memsデバイスからの加速及び回転判定システム及び方法
US8464585B2 (en) Combined MEMS accelerometer and gyroscope
US5723790A (en) Monocrystalline accelerometer and angular rate sensor and methods for making and using same
US4699006A (en) Vibratory digital integrating accelerometer
CA2701384C (en) Coriolis gyro
US10168154B2 (en) Integrated microelectromechanical gyroscope with improved driving structure
JP5649972B2 (ja) ヨーレートセンサ
US6701786B2 (en) Closed loop analog gyro rate sensor
DE69735759T2 (de) Mikrogefertigter vibrationsdrehgeschwindigkeitskreisel
US8549918B2 (en) Inertial sensors using piezoelectric transducers
EP0970349B1 (en) Tuning fork gyro with split electrode
US6715352B2 (en) Method of designing a flexure system for tuning the modal response of a decoupled micromachined gyroscope and a gyroscoped designed according to the method
DE69727756T2 (de) Drehgeschwindigkeitssensor
DE60032373T2 (de) Mikromechanisch hergestellter stimmgabelkreisel und zugehöriges dreiachsiges inertialmesssystem zur messung von drehungen ausserhalb der ebene
EP1052478B1 (en) Planar vibratory gyroscopes
Bernstein An overview of MEMS inertial sensing technology
US8621927B2 (en) Angular rate sensor with suppressed linear acceleration response
TWI247896B (en) X-Y axis dual-mass tuning fork gyroscope with vertically integrated electronics and wafer-scale hermetic packaging
KR101641066B1 (ko) 진동 마이크로-기계식 각속도 센서
DE4032559C2 (de) Drehratensensor und Verfahren zur Herstellung
KR100539061B1 (ko) 2축 자이로스코프

Legal Events

Date Code Title Description
A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20081007

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20081208

A313 Final decision of rejection without a dissenting response from the applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A313

Effective date: 20090217

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090421