JP2022503690A - 向上した感度のｚ軸加速度計 - Google Patents

Abstract

埋め込み可動構造体を有するｚ軸シーソー式加速度計が開示される。シーソー式加速度計は、シーソー式ビームから面外に枢動または並進する埋め込み質量を含み得る。枢動または並進する埋め込み質量は、シーソー式ビーム自体が示すよりも大きなｚ軸変位を提供することによって、ｚ軸加速度計の感度を向上するように位置付けられ得る。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１８年９月１２日に、代理人整理番号Ｇ０７６６．７０２３９ＵＳ００の下に出願された、「ＩＮＣＲＥＡＳＥＤ ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ Ｚ－ＡＸＩＳ ＡＣＣＥＬＥＲＯＭＥＴＥＲ」と題する米国仮特許出願第１６／１２９，７５５号の米国特許法第１１９条（ｅ）の下での利益を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

［技術分野］
本出願は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ｚ軸加速度計に関する。

ｚ軸加速度計は、ｚ軸に沿った加速度に応答して枢動する「シーソー式」ビームを含み得る。ビームの変位振幅は、加速度の周波数が高まるにつれて減少する可能性がある。

埋め込み可動構造体を有するｚ軸シーソー式加速度計が開示される。シーソー式加速度計は、シーソー式ビームから面外に枢動または並進する埋め込み質量を含み得る。枢動または並進する埋め込み質量は、シーソー式ビーム自体が示すよりも大きなｚ軸変位を提供することによって、ｚ軸加速度計の感度を向上するように位置付けられ得る。

本出願の態様によれば、基板と、アンカーと、アンカーによって基板に接続され、第１の軸を中心に枢動するように構成されたビームと、を備えるＭＥＭＳｚ軸シーソー式加速度計が存在する。第１の軸は、基板に平行である。ビームは、第１の軸に対して非対称である。ＭＥＭＳｚ軸シーソー式加速度計は、ビームに連結され、ビームに対して、第１の軸とは異なる第２の軸を中心に枢動するように構成されたプルーフマスを備える。

本出願の態様によれば、ＭＥＭＳｚ軸加速度計を操作する方法がある。加速度計は、基板と、アンカーと、アンカーによって基板に接続されたビームと、ビームに連結されたプルーフマスと、を備える。方法は、少なくとも１つの検知キャパシタンスを使用して、基板に対するビームの位置の指示を検知することと、少なくとも１つの検知キャパシタンスを示す信号を出力することと、を含む。ビームは、第１の軸を中心に枢動するように構成され、第１の軸は、基板に平行である。プルーフマスは、ビームに対して、第１の軸以外の、かつ基板に平行な第２の軸を中心に枢動するように構成されている。

本出願の態様によれば、基板と、アンカーと、アンカーによって基板に接続されたビームと、を備えるＭＥＭＳｚ軸加速度計が存在する。ビームは、第１の軸を中心に枢動するように構成され、第１の軸は、基板に平行である。ＭＥＭＳｚ軸加速度計は、ビーム内に埋め込まれたプルーフマスを備える。プルーフマスは、ビームの枢動面に対して垂直に面外に並進するように構成されている。

本出願の様々な態様および実施形態が、以下の図を参照して説明される。図面は必ずしも縮尺通りに描かれていないことを理解されたい。複数の図に表示される品目は、それらが表示されるすべての図において同じ参照番号によって示される。

枢動するプルーフマスを有するｚ軸加速度計の一実施形態の側面図である。 枢動するプルーフマスを有するｚ軸加速度計の一実施形態の側面図である。 枢動するプルーフマスを有するｚ軸加速度計の一実施形態の上面図である。 枢動するプルーフマスを有するｚ軸加速度計の一実施形態の上面図である。 枢動するプルーフマスを有するｚ軸加速度計の一実施形態の上面図である。 枢動するプルーフマスを有するｚ軸加速度計の一実施形態の上面図である。 枢動するプルーフマスを有するｚ軸加速度計の一実施形態の上面図である。 枢動するプルーフマスを有するｚ軸加速度計の一実施形態の上面図である。 枢動するプルーフマスを有するｚ軸加速度計の一実施形態の上面図である。 並進するプルーフマスを有するｚ軸加速度計の一実施形態の側面図である。 並進するプルーフマスを有するｚ軸加速度計の一実施形態の側面図である。 並進するプルーフマスを有するｚ軸加速度計の一実施形態の上面図である。 本出願の非限定的な実施形態による、本明細書に記載のタイプのうちの１つのｚ軸加速度計を含み得る自動車を示す。 本出願の非限定的な実施形態による、本明細書に記載のタイプのうちの３つのｚ軸加速度計が配設された１台の産業用機器を示す。

本出願の態様は、ビームに対して移動するように構成されたプルーフマスを備える枢動ビームを有するＭＥＭＳｚ軸加速度計に関する。様々な実施形態では、プルーフマスは、ビームの面外に枢動するように構成され得るか、またはビームの面外に並進するように構成され得るか、もしくは、いくつかの実施形態では、ビームの面外に枢動および並進の両方を行うように構成され得る。ビームに連結されたプルーフマスは、少なくとも加速度計の目標動作周波数に対して、ｚ方向の加速度に応答し、基板に対してビームよりも大きな振幅で移動するように構成され得る。ビームに対するプルーフマスの移動は、プルーフマスが存在しなかった場合と比較して、加速度計の感度の向上をもたらし得る。いくつかの実施形態では、感度の向上が達成される周波数範囲は、２ｋＨｚ～１６ｋＨｚを含み得る。様々な実施形態では、動作周波数は、１１．６ｋＨｚ、１２．１ｋＨｚ、または１３．７ｋＨｚであり得るが、他の周波数が可能であり、本明細書に記載の様々な態様は、これらの特定の周波数に限定されない。

本発明者らはさらに、枢動ビーム（または「シーソー」）式ｚ軸加速度計の感度が、ビームの枢動面に対して移動するように構成されたプルーフマスを使用して向上され得ることを認識している。ｚ軸シーソー式加速度計は、基板と、少なくとも１つのアンカーと、この少なくとも１つのアンカーに連結され、基板に平行な第１の軸を中心に枢動するように構成されたビームと、を含み得る。しかしながら、ビームの変位振幅は、加速度計に印加される加速度の周波数の増加とともに減少し、例えば、印加される加速度の周波数の二乗で減少する可能性がある。したがって、加速度計の感度は、より高い動作周波数で低下する可能性があり、したがって、ある時点で、特定のより高い周波数に対して敏感でなさすぎて有用でない可能性がある。本発明者らは、より高い周波数でも、ＭＥＭＳｚ軸シーソー式加速度計の感度を向上させる手段を認識している。いくつかの実施形態では、この手段は、ビームに連結され、ビームに対して移動するように構成されたプルーフマスであり得る。ビームに連結されたプルーフマスは、ｚ方向の加速度による変位に対するビームの剛性とは異なる、ｚ方向の加速度による変位に対する剛性を有し得る。いくつかの実施形態は、ビームに対して移動可能な２つ以上のプルーフマスを含み得る。

本出願の一態様によれば、シーソー式加速度計は、第１の軸を中心に枢動するように構成されたビームと、ビームに連結され、ビームに対して、第１の軸とは異なる第２の軸を中心に枢動するように構成されたプルーフマスと、を備える。ビームは、基板の上に支持されてもよいか、または基板の上方で懸架されてもよく、第１および第２の軸は、基板に平行であってもよい。第２の軸は、いくつかの実施形態では、第１の軸に平行であり得、他の実施形態では、第１の軸に垂直であり得る。いくつかの実施形態では、第２の軸は、ビームの平面に平行であり得る。ビームに対するプルーフマスの枢動運動は、プルーフマスが、入力加速度に応答して加速度計のより大きな変位を提供し得るため、加速度計が、枢動プルーフマスを欠く加速度計と比較して、向上した感度を示す結果をもたらし得る。

本出願の一態様によれば、シーソー式加速度計は、第１の軸を中心に枢動するように構成されたビームと、ビームに連結され、ビームから面外に並進するように構成されたプルーフマスと、を備える。すなわち、いくつかの実施形態では、プルーフマスは、第１の軸を中心に枢動しないように構成され得る。本発明者らは、シーソー式加速度計のビームに連結され、ビームの枢動面に対して面外に並進するように構成されたプルーフマスが、入力加速度に応答してより大きな変位を提供することによって、加速度計の感度を向上させ得ることを認識している。いくつかの実施形態では、面外並進は、平面に対して垂直であり得る。

本出願の態様は、異なる配置で構成されたビームを提供し得る。いくつかの実施形態では、ビームは、第１の部分と、第２の部分と、を含み得る。いくつかの実施形態では、ビームは、第３の部分をさらに含む。第１の部分は、第２の部分に隣接し得、第２の部分は、第１の部分と、第３の部分との間にあり得る。ビームの第１の部分と第２の部分とは、第１の軸によって分離され得る。ビームが第１の部分と、第２の部分と、を含む実施形態では、第２の部分は、ビームの第１の部分よりも大きな質量を有し得る。ビームが第１、第２、および第３の部分を含む実施形態では、第２および第３の部分は、ビームの第１の部分よりも大きな組み合わせ質量を有し得る。

本出願の態様によれば、プルーフマスは、ビームに対して様々な位置を取り得る。様々な実施形態では、プルーフマスは、ビームの第１の部分のいずれかに、ビームの第２の部分に連結され得、またはビームの第３の部分。いくつかの実施形態では、プルーフマスは、ビームの１つ以上の部分内に埋め込まれる。いくつかの実施形態では、プルーフマスは、ビームによって部分的に、または完全に囲まれる。いくつかの実施形態では、プルーフマスは、ビームの部分内に埋め込まれていなくてもよく、例えば、プルーフマスは、ビームの外縁に連結されてもよい。いくつかの実施形態では、ビームは、第１の軸の遠位にある部分内に配置され得、これにより、加速度計の感度が向上され得る。

本出願の態様は、プルーフマスがビームに連結され得る様々な配向を提供する。いくつかの実施形態では、プルーフマスは、第１の軸に近接する第１の側部と、第１の軸の遠位にある第２の側部と、を含む。様々な実施形態では、第１の側部がビームに連結され得るか、第２の側部がビームに連結され得るか、または、いくつかの実施形態では、プルーフマスの第１の側部と第２の側部との両方が、ビームに連結され得る。

本出願の一態様によれば、プルーフマスは、様々な構造体によってビームに連結され得る。いくつかの実施形態では、プルーフマスは、少なくとも１つのばねまたはテザーによって、ビームに連結され得る。少なくとも１つのばねは、少なくとも１つのねじりばねであり得る。少なくとも１つのばねは、少なくとも１つの撓みばねであり得る。いくつかの実施形態では、ばねは、ねじりばねと、撓みばねとの両方を含む。

本出願の態様によれば、加速度計は、ビームおよびプルーフマス以外の構造体を含み得る。例えば、検知電極、駆動電極、および／またはセルフテスト電極が提供され得る。いくつかの実施形態では、駆動電極および／または検知電極であり得る信号電極が含まれ得る。いくつかの実施形態では、電極は、例えば信号電極などのように、基板上に提供される。いくつかの実施形態では、電極はビーム上に提供される。代替的または追加的に、ビーム自体が、１つ以上の電極を形成し得る。電極は、ビームの第１、第２、および第３の部分のいずれかによって形成されてもよいか、またはそれらのいずれかの上に配設されてもよい。電極は、基板上で、ビームの１つ以上の部分の下に配設され得る。いくつかの実施形態では、各々がビームの異なる検知領域に関連付けられた２つ以上の電極が存在する。検知領域は、電極に対向するビームの領域を含み得る。検知領域は、プルーフマスを含むビームの一部、プルーフマスを含まないビームの一部、プルーフマス、またはビームの他の構造体を含み得る。いくつかの実施形態では、駆動電極は、駆動信号をビームに提供するために使用され得る。駆動信号は、ビームの下にある基板上に配設され得る第１の駆動電極および第２の駆動電極によってビームに提供される信号であってもよい。駆動信号は、少なくともいくつかの実施形態では、差動駆動信号であり得る。

ビームおよび／または電極は、基板に対するビームの変位を検知し得る。電極およびビームは、各々がビームの移動に応答して、電極とビームとの間に変化する検知キャパシタンスを提供する１つ以上の検知キャパシタを形成し得る。１つ以上の検知キャパシタは、差動出力、または擬似差動出力を提供し得る。いくつかの実施形態では、差動出力は、ビームによって提供され得る。検知キャパシタの出力を使用して、加速度計の加速度を決定することができる。検知キャパシタは、ビームに対して移動するように構成されたプルーフマスを有する構成において、プルーフマスを有さない構成よりもより高い感度信号を提供し得る。プルーフマスは、検知キャパシタからの信号を、互いに対して完全差動ではないものにすることができる。

本出願の態様は、２つ以上の実質的に等しいビームの検知領域を提供するように構成されたビームを提供し得る。いくつかの実施形態では、ビームの一部を含む第１の検知領域と、プルーフマスを含む第２の検知領域とが存在し得る。これらの実施形態では、第１および第２の検知領域が実質的に等しいようにビームを構成することが有利であり得る。

本出願の態様によれば、ビームは、２つ以上の実質的に等しい検知領域を提供するための１つ以上の構造体を含み得る。いくつかの実施形態では、ビームは、ビーム内の少なくとも１つの第１の開口部を含み得る。第１の開口部は、プルーフマスに隣接し得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのばねは、ビーム内のその最も少ない１つの第１の開口部において隣接し得る。少なくとも１つのばねから第１の軸を挟んで反対側のビームの部分は、少なくとも１つのばねと実質的に同じビームの面積を占めるように構成された少なくとも１つのスタブを含み得る。少なくとも１つの第１の開口部から第１の軸を挟んで反対側のビームの部分は、少なくとも１つの第１の開口部と実質的に同じビームの面積を占めるように構成された少なくとも１つの第２の開口部を含み得る。少なくとも１つのばね、少なくとも１つのスタブ、少なくとも１つの第１の開口部、および少なくとも１つの第２の開口部は、実質的に等しい２つの検知領域が存在するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第１および第２の開口部は、ビームに対して応力緩和を提供し得る。

上記の態様および実施形態、ならびに追加の態様および実施形態が、以下にさらに説明される。本出願はこの点に関して限定されないので、これらの態様および／または実施形態は、個別に、すべて一緒に、または２つ以上の任意の組み合わせで使用され得る。

図１Ａは、本出願の例示的な一実施形態による、ＭＥＭＳｚ軸加速度計を示す概略図である。加速度計１００は、本明細書で代替的に枢動ビーム加速度計と呼ばれることがある、シーソー式加速度計であり得る。加速度計１００は、ｚ方向の加速度を検知するように構成され得る。加速度計１００は、ビーム１１０と、プルーフマス１２０と、基板１３０と、少なくとも１つのアンカー１４０と、を備え得る。

いくつかの実施形態では、ビーム１１０は、ｚ方向の加速度に応答して、基板１３０に対して移動し得る。図１Ａは、ｚ方向に０ｇの加速度が印加されたときの、本出願の一実施形態による加速度計１００の図を示す。図１Ｂは、ｚ方向に０ｇを超える大きさの加速度が印加されたときの、本出願の実施形態による加速度計１００の図を示す。

いくつかの実施形態では、ビーム１００は、第１の軸１９２を中心に枢動し得る。ビーム１１０は、枢動面内に配置され得る。第１の軸１９２は、ビームがアンカーを中心に枢動するように、アンカー１４０と整列され得る。いくつかの実施形態では、第１の軸１９２は、ビーム１１０に対して面内にある。いくつかの実施形態では、第１の軸１９２は、基板に対して実質的に平行である。

本出願の態様によれば、ビーム１１０は、１つ以上のポーション内に配置され得るか、または１つ以上のポーションを含み得る。いくつかの実施形態では、ビーム１１０は、第１の部分１１２と、第１の部分に隣接する第２の部分１１４と、第２の部分に隣接する第３の部分１１６と、を含み得る。いくつかの実施形態では、これらの部分は実質的に矩形であり得る。第１の部分１１２は、ビームが枢動する第１の軸１９２によって、第２の部分１１４から分離され得る。いくつかの実施形態では、第１の部分１１２および第２の部分１１４は、第１の軸１９２以外の軸によって分離され得る。いくつかの実施形態では、第２の部分１１４は、実質的に同様の様式で、第３の部分１１６から分離され得る。

ビームは、第１の軸１９２によって分離されたビーム１１０の２つの側の質量不均衡が存在するように配置され得る。第２の部分１１４および第３の部分１１６は、第１の部分１１２よりも大きい組み合わせ質量、第１の部分よりも低い組み合わせ質量、または、いくつかの実施形態では、第１の部分と実質的に等しい組み合わせ質量を有し得る。第１の部分１１２が、第１の軸１９２によって第２の部分１１４から分離されている実施形態では、第２の部分１１４および第３の部分１１６は、一緒にビームの一部分を形成し得る。第２の部分１１４および第３の部分１１６が、第１の部分１１２よりも大きい組み合わせ質量を有する構成では、加速度計１００は、シーソー式加速度計であり得る。少なくとも一態様では、ビーム１１０は、軸に対して非対称であり得る。この軸は、第１の軸１９２であり得る。いくつかの実施形態では、ビーム１１０は、ｘ－ｙ平面内の形状に関して非対称であり得る。いくつかの実施形態では、ビーム１１０は、質量分布に関して非対称であり得る。ビーム１１０は、ビームの質量および／またはビームの異なる部分の質量を構成するように配置された開口部または他の構造体をさらに含み得る。第１の部分１１２、第２の部分１１４、および第３の部分１１６の質量は、ビーム１１０がｚ方向の加速度に応答して枢動するように構成され得る。

本出願の態様は、プルーフマス１２０も提供し得る。プルーフマス１２０は、ｚ方向の加速度に対する加速度計１００の感度を向上させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、プルーフマス１２０は、ビーム１１０に対して移動し得る。いくつかの実施形態では、プルーフマスは、ビーム１１０に対して面外に移動する。プルーフマスは、ビームに対して枢動および／または並進し得る。図１Ｂおよび１Ｃの例示的な実施形態では、プルーフマスは、第１の軸１９２に実質的に平行である第２の軸１９４を中心にビームに対して枢動する。

いくつかの実施形態では、プルーフマス１２０は、第２の軸１９４を中心に枢動し得る。第２の軸１９４は、第１の軸１９２とは異なってもよい。プルーフマス１２０は、ｚ方向の加速度に応答して、第２の軸１９４を中心に枢動するように構成され得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、プルーフマス１２０は、第１の軸１９２に実質的に平行で、基板１３０に実質的に平行な第２の軸１９４を中心に枢動し得る。例示的な実施形態では、第２の軸１９４は、第１の軸１９２に垂直な方向に沿って、第１の軸１９２から離間している。本出願はこの点に関して限定されず、第２の軸１９４は、第１の軸１９２に対して任意の他の配置で構成されてもよい。例えば、第１の軸１９２は、第１の軸１９２に対して実質的に垂直に配置されてもよいか、または第１の軸１９２に対して実質的に平行でも垂直でもない角度で配置されてもよい。第１の軸１９２は、ビーム１１０の面内に配置されてもよいか、またはビームの面外に配置されてもよい。

いくつかの実施形態では、プルーフマスは、ビームに対して様々な配置で配設され得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、プルーフマス１２０は、ビーム１１０の第２の部分１１４内に配置されている。本出願はこの点に関して限定されず、ビームは、他の配置で配設されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、プルーフマス１２０は、ビーム１１０の第１の部分１１２内に、またはビームの第３の部分１１６内に配置される。いくつかの実施形態では、プルーフマス１２０は、ビーム１１０の１つ以上の部分内に少なくとも部分的に埋め込まれ得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、プルーフマス１２０は、プルーフマス１２０がビーム１１０内の第２の部分１１４内に埋め込まれるように配置され得る。いくつかの実施形態では、プルーフマス１２０は、ビーム１１０によって部分的に、または完全に囲まれ得る。他の実施形態では、プルーフマス１２０は、例えば、図４の例示的な実施形態に示されるように、ビーム内に埋め込まれないように、ビーム１１０の外縁部に連結され得る。

本出願の態様によれば、プルーフマス１２０は、様々な方位でビームに連結され得る。プルーフマス１２０は、第１の側部１２２と、第２の側部１２４と、を備え得る。第１の側部１２２および第２の側部１２４は、第１の軸１９２に実質的に平行に配置され得る。本出願はこの点に関して限定されず、第１の側部１２２および第２の側部１２４は、第１の軸１９２に実質的に垂直に配置されてもよいか、または第１の軸１９２に対して実質的に平行でも垂直でもない角度で配置されてもよい。第１の側部１２２は、第１の軸１９２に近接し得、第２の側部１２４は、第１の軸１９２の遠位にあり得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、プルーフマス１２０の第２の側部１２４が、ビーム１１０に連結されている。本出願はこの点に関して限定されず、プルーフマス１２０のいずれの側部が、ビーム１１０に連結されてもよい。いくつかの実施形態では、プルーフマス１２０の第１の側部１２２が、ビーム１２０に連結され得る。他の実施形態では、第１の側部１２２または第２の側部１２４以外のプルーフマス１２０の側部が、ビーム１１０に連結され得る。例えば、プルーフマスが実質的に四角柱として構成された構成では、第１の側部１２２および第２の側部１２４の両方に実質的に垂直なプルーフマス１２０の側部が、ビーム１１０に連結され得る。

プルーフマス１２０は、好適な種類、形状、寸法、および配向の少なくとも１つのばねによって、ビーム１１０に連結され得る。図１Ｃは、ばね１２８によってビーム１１０に連結されたプルーフマス１２０を示す。ばねは、プルーフマス１２０が、ビーム１１０に対して枢動する第２の軸１９４に沿って、配置され得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、プルーフマス１２０は、４つのねじりばねによって、ビーム１１０に連結されている。本出願は、プルーフマス１２０と、ビーム１１０との間に連結されるばねの数に関して限定されず、任意の好適な数のばねが使用され得る。ねじりばねは、いくらかの剛性を有する枢動軸を中心に枢動することを可能にする構造であり得るが、本出願のねじりばねは、この点に関して限定されない。いくつかの実施形態では、ビーム１１０および／またはプルーフマス１２０は、ねじりばねに対して堅い（ｓｔｉｆｆ ａｎｄ／ｏｒ ｒｉｇｉｄ）と見なされ得る。いくつかの実施形態では、プルーフマスは、少なくとも１つの撓みばねによってビームに連結される。撓みばねは、いくらかの剛性を有する点からの並進を可能にする任意の構造体であり得るが、本出願の撓みばねは、この点に関して限定されない。いくつかの実施形態では、ビーム１１０および／またはプルーフマス１２０は、撓みばねに対して堅いと見なされ得る。ばね１２８は、所望のねじり剛性および／または曲げ剛性（ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ａｎｄ／ｏｒ ｂｅｎｄｉｎｇ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ａｎｄ／ｏｒ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を達成するために、異なる長さ、断面積、および材料特性で構成され得る。

本出願の態様は、様々な形状のプルーフマスも提供し得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、プルーフマス１２０は、実質的に四角柱として成形されている。しかしながら、本出願はこの点に関して限定されず、プルーフマス１２０は、他の可能性の中の、例えば、三角柱、または円柱などの別の形状を有してもよい。

本出願の態様によれば、２つ以上のプルーフマスを含む加速度計が提供され得る。２つ以上のプルーフマスが提供されるとき、それらは各々、少なくとも一態様において、プルーフマス１２０と実質的に同様に構成され得る。２つ以上のプルーフマスが提供されるとき、それらは、ビームに対して対称に配置され得る。例えば、２つ以上のプルーフマスは、第１の軸にほぼ垂直に配置された軸をまたいで対称的に折り返されて、および／または平行移動されて構成され得る。いくつかの実施形態では、２つ以上のプルーフマスは、第１の軸をまたいで対称的に折り返されて、および／または平行移動されて配置され得る。

いくつかの実施形態では、ビーム１１０は、ビームの各部分に対して実質的に等しい検知領域が存在するように配置され得る。ビームは、プルーフマス１２０の遠位にあるビーム１１０の部分と、プルーフマスに近接するビームの部分との上に様々な構成要素を含んで、これらの部分の実質的に等しい検知領域を構成し得る。

ビーム１１０は、少なくとも１つの第１の開口部１５０を含み得る。第１の開口部は、プルーフマス１２０に隣接し得る。第１の開口部１５０は、プルーフマス１２０と、ビーム１１０との間に隙間があり、それによってプルーフマスが、ビームに対して自由に移動することが可能となるように、構成され得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、プルーフマス１２０と、ビーム１１０とに隣接する第１の開口部１５０が存在する。第１の開口部１５０は、プルーフマス１２０を囲み得、第１の開口部は、ビーム１１０によって囲まれ得る。

本出願の態様によれば、第１の開口部１５０は、様々な配置で構成される１つ以上の側部を含み得る。第１の開口部１５０は、第１の側部１５２と、第２の側部１５４と、を含み得る。第１の開口部１５０は、第１の側部および第２の側部以外の１つ以上の側部を含み得る。

第１の開口部１５０の側部は、異なるサイズで配置され得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、第１の開口部１５０の第２の側部１５４は、第１の開口部の第１の側部１５２よりも広い。いくつかの実施形態では、第１の側部１５２は、第２の側部１５４よりも広くあり得るか、または第２の側部と実質的に等しい幅であり得る。

第１の開口部１５０の側部は、ビームに対して異なる角度で配置され得る。第１の側部１５２および第２の側部１５４は、第１の軸１９２に実質的に平行に配置され得る。本出願はこの点に関して限定されず、第１の側部１５２および第２の側部１５４は、第１の軸１９２に実質的に垂直に配置されてもよいか、または第１の軸１９２に対して実質的に平行でも垂直でもない角度で配置されてもよい。

第１の開口部１５０の側部は、ビームに対して異なる位置に配置され得る。いくつかの実施形態では、第１の側部１５２は、第１の軸１９２に近接し得、第２の側部１５４は、第１の軸１９２の遠位にあり得る。他の実施形態では、第１の側部１５２は、第１の軸１９２の遠位にあり得、第２の側部１５４は、第１の軸１９２に近接し得る。

第１の開口部１５０は、プルーフマス１２０および／またはばね１２８に対して様々な構成で配置され得る。いくつかの実施形態では、第１の開口部１５０のより広い側部が、ビーム１１０に連結されたプルーフマス１２０の側部に隣接する側部であり得る。いくつかの実施形態では、第１の開口部１５０のより広い側部が、ばねが配置されたプルーフマス１２０の側部に隣接し得る。いくつかの実施形態では、ばね１２８は、第１の開口部１５０のより広い側部内に配置され得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、第２の側部１５４は、第１の側部よりも広く、第２の側部は、プルーフマス１２０の第２の側部１２４に隣接している。示された実施形態では、第２の側部１２４は、ねじりばね１２８によってビーム１１０に連結され、ばね１２８は、第１の開口部の第２の側部１５４内に配設されている。

いくつかの実施形態では、プルーフマス１２０から第１の軸１９２を挟んで反対側のビーム１１０の部分に１つ以上の構造体が配置され得る。構造体は、ビームに関連付けられた複数の電極の各々が実質的に等しい検知領域に連結されるように、配置され得る。加速度計が２つの電極を有する構成では、構造体は、ビーム１１０の２つの部分が実質的に等しい検知領域を有するように、構成され得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、プルーフマス１２０および第１の開口部１５０は、ビームの第２の部分１１４内に配置されている。例示的な実施形態では、第１の開口部から第１の軸１９２を挟んで反対側のビーム１１０の第１の部分１１２内に配置された第２の開口部１６０が存在する。

いくつかの実施形態では、ビーム１１０は、少なくとも１つの第２の開口部１６０を含み得る。第２の開口部１６０は、ビーム１１０の２つの部分において、第１の軸１９２または異なる軸から等しい距離に、ビームの実質的に等しい検知領域が存在するように、配置され得る。

本出願の態様によれば、第２の開口部１６０は、様々な配置で構成された１つ以上の側部を含み得る。第２の開口部１６０は、第１の側部１６２と、第２の側部１６４と、を含み得る。第２の開口部１６０は、第１および第２の側部以外の１つ以上の側部を含み得る。

第２の開口部１６０の側部は、異なるサイズで配置され得る。例示的な実施形態では、第１の開口部１６０の第２の側部１６４は、第１の開口部の第１の側部１６２よりも広い。いくつかの実施形態では、第１の側部１６２は、第２の側部１６４よりも広くあり得るか、または第２の側部と実質的に等しい幅であり得る。

第２の開口部１６０の側部は、ビームに対して異なる角度で配置され得る。第１の側部１６２および第２の側部１６４は、第１の軸１９２に実質的に平行に配置され得る。本出願はこの点に関して限定されず、第１の側部１６２および第２の側部１６４は、第１の軸１９２に実質的に垂直に配置されてもよいか、または第１の軸１９２に対して実質的に平行でも垂直でもない角度で配置されてもよい。

第２の開口部１６０の側部は、ビームに対して異なる位置に配置され得る。いくつかの実施形態では、第１の側部１６２は、第１の軸１９２に近接し得、第２の側部１６４は、第１の軸１９２の遠位にあり得る。他の実施形態では、第１の側部１６２は、第１の軸１９２の遠位にあり得、第２の側部１５４は、第１の軸１９２に近接し得る。

第２の開口部１６０および第１の開口部１５０は、少なくとも１つの点において、少なくとも部分的に対称であり得る。第２の開口部１６０および第１の開口部１５０は、それらが第１の軸１９２を挟んで少なくとも部分的に折り返され得る、および／または平行移動され得るという点において、少なくとも部分的に対称であり得る。第１の開口部の第１の側部１５２、および第２の開口部の第１の側部１６２は、第１の軸１９２に等距離にあり得、および／または実質的に等しい幅であり得る。第１の開口部１５０の第２の側部１５４、および第２の開口部１６０の第２の側部１６４は、第１の軸１９２に等距離にあり得、および／または実質的に等しい幅であり得る。第１の開口部１５０および第２の開口部１６０は、ｘ－ｙ平面内で実質的に等しい面積を占め得る。

第２の開口部１６０は、少なくとも１つのスタブ１６８を含み得る。スタブ１６８は、開口部１６０をまたいで配置され得、第１の側部１６２、第２の側部１６４、または別の側部内に配設され得る。第２の開口部１６０のより広い側部内に配設されたスタブ１６８の一部は、ばね１２８と、スタブのこの一部とがｘ－ｙ平面内で実質的に等しい面積を占めるように構成され得る。いくつかの実施形態では、スタブ１６８は、構造的な指示にビーム１１０を提供し得る。

図１Ｃは、開口部１６０の第２の側部１６４内にのみ配設されたスタブを示すが、本出願の態様は、この点に関して限定されないことを理解されたい。スタブは、図８Ｃに示すように、第１の側部と、第２の側部との間の側部などの開口部の任意の側部内に、または第１の側部内に配置され得る（以下に考察される）。スタブは、第２の開口部のすべてまたはほとんどの側部内に配設され得る。本出願の態様によれば、スタブは、例えば図１Ｃのように、スタブが開口部の単一の側部にのみ位置する場合であっても、第２の開口部によって囲まれたビームの一部がビームに対して著しく移動しないように、十分に剛性であるか、または十分な数であるように構成され得る。

本出願による加速度計１００は、基板１３０を含み得る。図１Ａおよび１Ｂの例示的な実施形態では、基板１３０は、ｘ－ｙ平面内に配置されている。ビームは、アンカーによって基板に接続され得、ビームは、基板の上に配置され得る。ビームは、基板の上に支持され得るか、または基板の上方で懸架され得る。いくつかの実施形態では、ビームの懸架または支持は、基板上に配置された様々な構造体によって達成され得る。

いくつかの実施形態では、基板１３０は、他の構造体を含み得る。いくつかの実施形態では、基板１３０は、１つ以上の検知電極、駆動電極、および／またはセルフテスト電極を含み得る。図１Ａおよび１Ｂの例示的な実施形態では、加速度計は、第１の電極１３２と、第２の電極１３４と、セルフテスト電極１３６と、を含む。第１および第２の電極１３２および１３４は、駆動電極および／または検知電極を含み得る。例示的な実施形態では、電極は、基板１３０上に配設されている。例示的な実施形態では、各電極は、ビーム１１０の一部に結合されている。しかしながら、本出願はこの点に関して限定されず、電極は、例えば、ビーム１１０上に、または異なる基板上に配置されるなど、他の配置で構成されてもよい。

第１の電極１３２および第２の電極１３４は、異なる実施形態では異なって動作するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第１の電極１３２および第２の電極１３４は、ビーム１１０および／またはプルーフマス１２０が、基板に対するビーム１１０および／またはプルーフマス１２０の変位から導出された検知信号を提供するように構成された状態で、駆動信号を提供し得る。いくつかの実施形態では、電極１３２および１３４は、基板に対するビーム１１０および／またはプルーフマス１２０の変位を示す検知信号を提供するように構成され得る。

加速度計１００は、検知（またはセンシング）キャパシタを含み得る。いくつかの実施形態では、ビーム１１０は、第１の電極１３２および第２の電極１３４の各々と検知キャパシタを形成し得る。図１Ａおよび１Ｂの例示的な実施形態では、第１の電極１３２は、第１の検知部分としてのビーム１１０の第１の部分１１２に対向し、第１の検知キャパシタを形成する。第２の電極１３４は、第２の検知部分としてのプルーフマス１２０およびビーム１１０の第２の部分１１４に対向し、第２の検知キャパシタを形成する。本出願はこの点に関して限定されず、各電極は、ビーム１１０の任意の部分、または任意の複数の部分に対向して配置され得、および／またはプルーフマスの任意の配置におけるプルーフマス１２０に対向して配置され得、様々な検知キャパシタを形成し得る。ビームの検知部分は、本出願に従って説明されるように、検知部分が、電極に対向する実質的に等しい検知領域を含むように、構成され得る。

検知キャパシタのキャパシタンスを使用して、ビーム１１０の加速度を測定することができる。第１の検知キャパシタのキャパシタンスは、ビーム１１０と、基板１３０との間の距離が変化するにつれて変化し得る。第２の検知キャパシタのキャパシタンスは、プルーフマス１２０と、基板１３０との間の距離が変化するにつれて変化し得る。検知キャパシタのキャパシタンスは、ビーム１１０の変位に応答して変化し得る。ビーム１１０の変位から導出された信号を使用して、ｚ方向における加速度計の加速度を見つけることができる。

検知キャパシタは、ビームの枢動および／またはプルーフマスの移動によるキャパシタンスの変化を示す出力信号を提供し得る。いくつかの実施形態では、ビームは、加速度計の加速度を示すために使用され得る信号を提供し得る。第１および第２の検知キャパシタは、差動信号を提供し得る。第１の検知キャパシタは、第１のキャパシタンスを提供し得、第２の検知キャパシタは、第２のキャパシタンスを提供し得る。第１のキャパシタンスおよび第２のキャパシタンスは、差動信号または擬似差動信号を提供し得、および／または差動信号または擬似差動信号を提供するために比較され得る。すなわち、一方のキャパシタンスが増加するにつれて、他方のキャパシタンスが減少し得る。第２の検知キャパシタは、ビーム１２０に対して移動するように構成されたプルーフマスがない構成に対して、より高い振幅を有する第２のキャパシタンスを提供し得る。第２の検知キャパシタは、第１の検知キャパシタからの第１のキャパシタンスよりも高い振幅を有する第２のキャパシタンスを提供し得る。少なくともこの点に関して、第１の検知キャパシタおよび第２の検知キャパシタからのキャパシタンスは、互いに対して実質的に差動的でない場合がある。すなわち、一方の信号の増加が、もう他方の信号の実質的に等しい減少に対応しない場合があり、その逆も成立する。第１の軸１９２からより遠くに配置されたビームの部分に結合された検知キャパシタは、より大きな大きさの信号を提供し得る。第１および第２の検知キャパシタのキャパシタンスを使用して、加速度計１００のｚ方向の加速度を決定することができる。

ビーム１１０は、差動または擬似差動出力信号を提供し得る。いくつかの実施形態では、ビーム１１０は、基板上の駆動電極に対向するビームの各部分を含む電極を形成する。ビームのアンカー１４０は、ビームに電気的に結合され得る。アンカー１４０は、基板１３０上に配設された導電性トレースまたは他の構造体に電気的に結合され得る。アンカー１４０は、ビーム１１０からトレースへの出力信号を提供し得る。

いくつかの実施形態では、ビーム１１０は、第１の検知キャパシタと、第２の検知キャパシタとに結合された電極を形成する。アンカー１４０は、ｘ方向に沿って、第１の検知キャパシタと、第２の検知キャパシタとの間のビームの部分内に配置され得る。アンカー１４０は、それぞれ第１および第２の検知キャパシタによって提供される第１および第２のキャパシタンスを示す差動信号を提供し得る。信号は、第１のキャパシタンスと、第２のキャパシタンスとの比較を示す出力信号であってもよい。アンカー１４０は、基板１３０上に配設されたトレースへの出力信号を提供し得る。トレースは、基板上に配置されたデバイス、または基板の外部のデバイスに信号を提供し得る。デバイスは、出力信号を処理して加速度を決定するように構成された回路を含み得る。

セルフテスト電極１３６は、電極１３２および１３４が対向していないビーム１１０の部分に対向して配設され得る。図１Ａおよび１Ｂの例示的な実施形態では、セルフテスト電極１３６は、ビーム１２０の第３の部分１１６に対向している。セルフテスト電極は、ビームの任意の適切な部分に対向し得る。セルフテスト電極１３６は、ｚ軸加速度計のセルフテスト機能を実行するために使用され得るが、任意選択で省略されてもよい。

本出願による加速度計１００は、少なくとも１つのアンカー１４０も含み得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、１つのアンカー１４０が提供されている。本出願はこの点に関して限定されず、任意の好適な数のアンカーが存在し得る。例えば、いくつかの実施形態では、第１の軸１９２に沿った直線上に配置され得る２つ以上のアンカーが存在し得る。アンカー１４０は、基板１３０に連結され得る。アンカー１４０は、ビーム１１０が、基板に実質的に平行である第１の軸１９２を中心に枢動するように、配置され得る。少なくとも１つのアンカー１４０が、ビーム１１０がアンカーを中心に枢動するように、第１の軸１９２に沿って配置され得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、ビームが、アンカー１４０を囲んでいる。本出願はこの点に関して限定されず、アンカー１４０は、ビーム１１０に対して任意の好適な位置に配置され得る。例えば、２つ以上のアンカーを有する場合には、アンカーは、ビーム１１０の外縁に配置されてもよい。そのような構成では、アンカーは、第１の軸１９２に沿って配置されてもよいか、または第１の軸１９２に沿って配置されなくてもよい。アンカー１４０は、第１の軸１９２に実質的に垂直な方向において、ビーム１１０の縁に対して実質的に中央に配置されてもよいか、または第１の軸１９２に実質的に垂直な方向において、ビームの縁に対して実質的に中央に配置されなくてもよい。

アンカー１４０は、好適な種類、形状、寸法、および配向の少なくとも１つのばねによって、ビーム１１０に連結され得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、アンカー１４０は、２つのばね１４２によってビーム１１０に連結されている。図１Ｃの例示的な実施形態では、ばね１４２は、ねじりばねである。いくつかの実施形態では、ばね１４２は、ねじりばねおよび／または撓みばねであり得る。ビーム１１０および／またはアンカー１４０は、ばね１４２に対して堅いと見なされ得る。ばね１４２は、所望のねじり剛性および／または曲げ剛性を達成するために、異なる長さ、断面積、および材料特性で構成され得る。

いくつかの実施形態では、ビーム１１０、プルーフマス１２０、基板１３０、少なくとも１つのアンカー１４０、およびさらなる構成要素は、ポリシリコン、シリコン、または金属導体などの導体および／または半導体材料で形成され得る。半導体脳膜が使用される場合、材料は、所望の導電性を示すように好適にドーピングされ得る。構成要素は、任意の好適な製造プロセスを介して形成され得る。

本出願の態様によれば、電子システムは、前述の説明に従った加速度計を含み得る。本出願による加速度計の電極は、回路基板に電気的に結合され得る。回路基板は、他の電子部品に電気的に結合され得る。いくつかの実施形態では、加速度計は、様々な外部構成要素に結合され得る。例えば、加速度計は、電源に電気的に結合され得る。いくつかの実施形態では、加速度計は、加速度計からの信号を処理するプロセッサに電気的に結合され得る。回路基板は、プリント回路基板であり得る。電子システムは、特に、スポーツ、ヘルスケア、軍事、および産業用途など、加速度を検出するための様々な設定で配備され得る。いくつかの非限定的な例としては、自動車または他の車両、産業用機器（例えば、産業機械の健全性監視用）、または個人健康モニターまたはフィットネストラッカーなどのウェアラブルなどのセンシング環境が挙げられる。

前記に説明したような加速度計は、ｚ方向の加速度を検知するための望ましい動作方法を提供し得る。加速度計は、基板と、少なくとも１つのアンカーと、この少なくとも１つのアンカーによって基板に接続されたビームと、ビームに対して移動するように構成されたプルーフマスと、を含み得る。ビームは、第１の軸を中心に枢動し得る。ビームは、第１の軸に対して非対称であり得る。プルーフマスは、ビームの面外に移動するように構成され得る。プルーフマスは、ビームに対して枢動および／または並進するように構成され得る。プルーフマスは、第１の軸以外の第２の軸を中心に枢動するように構成され得る。加速度計は、各々が基板上に配置され得る第１の電極と、第２の電極と、をさらに含み得る。

いくつかの実施形態による方法は、少なくとも１つの検知キャパシタンスによって、基板に対するビームの位置の指示を検知することと、少なくとも１つの検知キャパシタンスを示す信号を出力することと、を含む。駆動交流信号は、電極によってビームに印加され得る。出力信号は、ビームが枢動するときに変化するキャパシタンスに基づく差動信号であり得る。

方法は、第１の出力信号および第２の出力信号のうちの少なくとも１つに対して少なくとも１つの操作を実行して、加速度計に印加されたｚ方向の加速度を計算することをさらに含み得る。例えば、加速度を計算するために、好適なアルゴリズムが、ロジックまたはプロセッサ内に採用され得る。

前記に関して、様々な態様および実施形態が説明された。また一方、代替案が、本出願の範囲内で実装され得る。

第１の代替構成
ｚ軸加速度計の代替構成が、図２に関連して説明され得る。加速度計２００は、ビーム２１０と、プルーフマス２２０と、基板と、少なくとも１つのアンカー２４０と、を含み得る。加速度計２００は、ビームが枢動する第１の軸に近接するプルーフマスの第１の側部２２２によってビーム２１０に連結されたプルーフマス２２０を含み得る。

少なくとも１つの態様では、ビーム２１０は、ビーム１１０と実質的に同様に構成され得る。ビーム２１０は、第１の軸２９２を中心に枢動するように構成され得る。少なくとも一態様では、第１の軸２９２は、第１の軸１９２と実質的に同様に構成され得る。ビーム２１０は、第１の部分２１２と、第２の部分２１４と、第３の部分２１６と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の部分２１２は、第１の部分１１２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の部分２１４は、第２の部分１１４と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第３の部分２１６は、第３の部分１１６と実質的に同様に構成され得る。

少なくとも一態様では、プルーフマス２２０は、プルーフマス１２０と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス２２０は、第２の軸２９４を中心に枢動するように構成され得る。少なくとも一態様では、第２の軸２９４は、第２の軸１９４と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス２２０は、第１の側部２２２と、第２の側部２２４と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の側部２２２は、第１の側部１２２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の側部２２４は、第２の側部１２４と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス２２０は、少なくとも１つのばね２２８によってビーム２１０に連結され得、少なくとも１つの第１の開口部２５０に隣接し得る。少なくとも一態様では、ばね２２８は、ばね１２８と実質的に同様に構成され得る。図２の例示的な実施形態では、プルーフマス２２０の第１の側部２２２は、ばね２２８によってビーム２１０に連結されている。

少なくとも一態様では、第１の開口部２５０は、第１の開口部１５０と実質的に同様に構成され得る。第１の開口部２５０は、第１の側部２５２と、第２の側部２５４と、を有し得る。第１の側部２５２は、第１の側部１５２と実質的に同様に構成され得る。第２の側部２５４は、第２の側部１５４と実質的に同様に構成され得る。図２の例示的な実施形態では、第１の開口部２５０の第１の側部２５２は、第１の開口部の第２の側部２５４よりも広い。

ビーム２１０は、第１の側部２６２と、第２の側部２６４と、を有する第２の開口部２６０を含み得、スタブ２６８を含み得る。第２の開口部２６０は、第２の開口部１６０と実質的に同様に構成され得る。第１の側部２６２は、第１の側部１６２と実質的に同様に構成され得る。第２の側部２６４は、第２の側部１６４と実質的に同様に構成され得る。スタブ２６８は、スタブ１６８と実質的に同様に構成され得る。図２の例示的な実施形態では、第２の開口部２６０の第１の側部２６２は、第２の開口部の第２の側部２６４よりも広い。

少なくとも一態様では、基板は、基板１３０と実質的に同様に構成され得る。基板は、第１の電極と、第２の電極と、セルフテスト電極と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の電極は、第１の電極１３２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の電極は、第２の電極１３４と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、セルフテスト電極は、セルフテスト電極１３６と実質的に同様に構成され得る。

図２の例示的な実施形態では、加速度計２００は、１つのアンカー２４０を含む。少なくとも一態様では、アンカー２４０は、アンカー１４０と実質的に同様に構成され得る。アンカー２４０は、ばね２４２によってビーム２１０に連結され得る。少なくとも一態様では、ばね２４２は、ばね１４２と実質的に同様に構成され得る。

第２の代替構成
ｚ軸加速度計の代替構成が、図３に関連して説明され得る。加速度計３００は、ビーム３１０と、プルーフマス３２０と、基板と、少なくとも１つのアンカー３４０と、を含み得る。加速度計３００は、ビームが枢動する第１の軸に隣接しないビーム３１０の部分に連結されたプルーフマス３２０を含み得る。そのような構成は、ｚ方向の加速度に対する加速度計のさらに向上した感度を提供し得る。ビーム３１０の第２の部分３１４は、第１の軸３９２と、プルーフマス３２０との間にあり、これにより、プルーフマスが第１の軸からより遠い距離に配設される結果をもたらし得る。様々な実施形態では、プルーフマスは、第１の軸３９２から様々な距離に配置され得る。

少なくとも一態様では、ビーム３１０は、ビーム１１０と実質的に同様に構成され得る。ビーム３１０は、第１の軸３９２を中心に枢動するように構成され得る。少なくとも一態様では、第１の軸３９２は、第１の軸１９２と実質的に同様に構成され得る。ビーム３１０は、第１の部分３１２と、第２の部分３１４と、第３の部分３１６と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の部分３１２は、第１の部分１１２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の部分３１４は、第２の部分１１４と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第３の部分３１６は、第３の部分１１６と実質的に同様に構成され得る。

少なくとも一態様では、プルーフマス３２０は、プルーフマス１２０と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス３２０は、第２の軸３９４を中心に枢動するように構成され得る。少なくとも一態様では、第２の軸３９４は、第２の軸１９４と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス３２０は、第１の側部３２２と、第２の側部３２４と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の側部３２２は、第１の側部１２２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の側部３２４は、第２の側部１２４と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス３２０は、少なくとも１つのばね３２８によってビーム３１０に連結され得、少なくとも１つの第１の開口部３５０に隣接し得る。少なくとも一態様では、ばね３２８は、ばね１２８と実質的に同様に構成され得る。図３の例示的な実施形態では、プルーフマス３２０は、ビーム３１０の第３の部分３１６内に配置されている。例示的な実施形態では、プルーフマス３２０の第１の側部３２２は、ばね３２８によってビーム３１０に連結されている。本出願はこの点に関して限定されず、いくつかの実施形態では、プルーフマス３２０の他の側部、例えば、プルーフマスの第２の側部３２４が、ばね３２８によってビーム３１０に連結されてもよい。

少なくとも一態様では、第１の開口部３５０は、第１の開口部１５０と実質的に同様に構成され得る。第１の開口部３５０は、第１の側部３５２と、第２の側部３５４と、を有し得る。第１の側部３５２は、第１の側部１５２と実質的に同様に構成され得る。第２の側部３５４は、第２の側部１５４と実質的に同様に構成され得る。図３の例示的な実施形態では、第１の開口部３５０の第１の側部３５２は、第１の開口部の第２の側部３５４よりも広い。

ビーム３１０は、第１の側部３６２と、第２の側部３６４と、を有する第２の開口部３６０を含み得、スタブ３６８を含み得る。第２の開口部３６０は、第２の開口部１６０と実質的に同様に構成され得る。第１の側部３６２は、第１の側部１６２と実質的に同様に構成され得る。第２の側部３６４は、第２の側部１６４と実質的に同様に構成され得る。スタブ３６８は、スタブ１６８と実質的に同様に構成され得る。図３の例示的な実施形態では、第２の開口部３６０の第１の側部３６２は、第２の開口部の第２の側部３６４よりも広い。

少なくとも一態様では、基板は、基板１３０と実質的に同様に構成され得る。基板は、第１の電極と、第２の電極と、セルフテスト電極と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の電極は、第１の電極１３２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の電極は、第２の電極１３４と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、セルフテスト電極は、セルフテスト電極１３６と実質的に同様に構成され得る。図３の例示的な実施形態では、第２の電極は、ビーム３１０の第３の部分３１６内に配置されたプルーフマス３２０に対向し、セルフテスト電極は、ビームの第２の部分３１４に対向している。

図３の例示的な実施形態では、加速度計３００は、１つのアンカー３４０を含む。少なくとも一態様では、アンカー３４０は、アンカー１４０と実質的に同様に構成され得る。アンカー３４０は、ばね３４２によってビーム３１０に連結され得る。少なくとも一態様では、ばね３４２は、ばね１４２と実質的に同様に構成され得る。

第３の代替構成
ｚ軸加速度計の代替構成が、図４に関連して説明され得る。図４に示された加速度計４００は、ビーム４１０と、プルーフマス４２０と、基板と、少なくとも１つのアンカー４４０と、を含み得る。加速度計４００は、ビーム４１０の外縁に連結されたプルーフマス４２０を含み得る。

少なくとも一態様では、ビーム４１０は、ビーム１１０と実質的に同様に構成され得る。ビームは、第１の軸４９２を中心に枢動するように構成され得る。少なくとも一態様では、第１の軸４９２は、第１の軸１９２と実質的に同様に構成され得る。ビーム４１０は、第１の部分４１２と、第２の部分４１４と、第３の部分４１６と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の部分４１２は、第１の部分１１２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の部分４１４は、第２の部分１１４と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第３の部分４１６は、第３の部分１１６と実質的に同様に構成され得る。

少なくとも一態様では、プルーフマス４２０は、プルーフマス１２０と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス４２０は、第２の軸４９４を中心に枢動するように構成され得る。少なくとも一態様では、第２の軸４９４は、第２の軸１９４と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス４２０は、第１の側部４２２と、第２の側部４２４と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の側部４２２は、第１の側部１２２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の側部４２４は、第２の側部１２４と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス４２０は、少なくとも１つのばね４２８によってビーム４１０に連結され得、少なくとも１つの第１の開口部４５０に隣接し得る。少なくとも一態様では、ばね４２８は、ばね１２８と実質的に同様に構成され得る。図４の例示的な実施形態では、プルーフマス４２０は、ビーム４１０の第３の部分４１６内に配置されている。例示的な実施形態では、プルーフマスは、ばね４２８によってビーム４１０の外縁に連結され、プルーフマスは、ビームによって囲まれていない。

少なくとも一態様では、第１の開口部４５０は、第１の開口部１５０と実質的に同様に構成され得る。ビーム４１０は、第２の開口部４６０を含み得、スタブ４６８を含み得る。第２の開口部４６０は、第２の開口部１６０と実質的に同様に構成され得る。スタブ４６８は、スタブ１６８と実質的に同様に構成され得る。

少なくとも一態様では、基板は、基板１３０と実質的に同様に構成され得る。基板は、第１の電極と、第２の電極と、セルフテスト電極と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の電極は、第１の電極１３２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の電極は、第２の電極１３４と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、セルフテスト電極は、セルフテスト電極１３６と実質的に同様に構成され得る。図４の例示的な実施形態では、第２の電極は、ビーム４１０の第３の部分４１６内に配置されたプルーフマス４２０に対向し、セルフテスト電極は、ビームの第２の部分４１４に対向している。

図４の例示的な実施形態では、加速度計４００は、１つのアンカー４４０を含む。少なくとも一態様では、アンカー４４０は、アンカー１４０と実質的に同様に構成され得る。アンカー４４０は、ばね４４２によってビーム４１０に連結され得る。少なくとも一態様では、ばね４４２は、ばね１４２と実質的に同様に構成され得る。

第４の代替構成
ｚ軸加速度計の代替構成が、図５に関連して説明され得る。加速度計５００は、ビーム５１０と、プルーフマス５２０と、基板と、少なくとも１つのアンカー５４０と、を含み得る。加速度計は、アンカー５４０に対して中央に配置されたビーム５１０を含み得る。ビーム５１０は、ビームが枢動する第１の軸の片側のビームの質量を減少させるように構成された開口部を含み得る。

本出願の態様は、第１の軸に垂直な方向において、ビームに対して中央に配置されている少なくとも１つのアンカーを提供する。いくつかの実施形態では、ビームの第２の部分が第１の部分よりも大きい質量を有するように構成されたビームの第１の部分内に第３の開口部が存在し得る。この実施形態では、プルーフマスは、ビームの第１の部分または第２の部分のいずれかに連結され得る。中央に配置されたアンカーを有する構成は、ｚ方向の加速度が存在しないときに、ゼロに近いオフセットを提供し得るが、アンカーが中央に配置されていない構成と比較して、ｚ方向の加速度に対してより低い感度を提供する可能性がある。

少なくとも一態様では、ビーム５１０は、ビーム１１０と実質的に同様に構成され得る。ビーム５１０は、第１の軸５９２を中心に枢動するように構成され得る。少なくとも一態様では、第１の軸５９２は、第１の軸１９２と実質的に同様に構成され得る。図５の例示的な実施形態では、第１の軸５９２の遠位にあるビーム５１０の縁は、第１の軸に実質的に垂直な方向において、第１の軸に対して実質的に中央に配置されている。ビーム５１０は、各々が第１の軸に実質的に垂直であり、ビームの面内にある２つの方向の各々において、第１の軸５９２から実質的に等しい距離延在し得る。

ビーム５１０は、第１の部分５１２と、第２の部分５１４と、第３の部分５１６と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の部分５１２は、第１の部分１１２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の部分５１４は、第２の部分１１４と実質的に同様に構成され得る。第２の部分５１４は、第１の軸５９２によって、第２の隙間５６０に隣接するサブ部分と、第１の隙間５５０に隣接するサブ部分とに二分され得る。少なくとも一態様では、第３の部分５１６は、第３の部分１１６と実質的に同様に構成され得る。

ビームは、第１の軸５９２の片側にビーム５１０の質量を構成するように配置された１つ以上の構造体を含み得る。これらの構造体は、第１の軸５９２の片側の質量が第１の軸の反対側の質量よりも大きいように、ビーム５１０を構成し得る。

ビーム５１０は、第１の軸５９２の片側のビームの質量を減少させる開口部を含み得る。図５の例示的な実施形態では、ビームの第２の部分は、第１の軸５９２によって横断される。例示的な実施形態では、ビーム５１０は、ビームの第２の部分内において、プルーフマスの遠位にある第２の部分５１４の側に第３の開口部５７０を含む。しかしながら、本出願はこの点に関して限定されず、いくつかの実施形態では、ビーム５１０は、ビームの第２の部分内において、プルーフマス５２０に近接する第２の部分の側に第３の開口部５７０を、またはいくつかの実施形態では、ビームの他の部分内に開口部５７０を、含む。第３の開口部５７０は、第１の軸５９２の片側のビーム５１０の質量を減少させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、ビーム５１０は、第１の軸５９２の片側のビームの質量を増加させるように構成された構造体を含み得る。本出願による他の加速度計は、ビームが枢動する第１の軸の片側のビームの質量を増加および／または減少させるように構成された構造体を含み得る。

少なくとも一態様では、プルーフマス５２０は、プルーフマス１２０と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス５２０は、第２の軸５９４を中心に枢動するように構成され得る。少なくとも一態様では、第２の軸５９４は、第２の軸１９４と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス５２０は、第１の側部５２２と、第２の側部５２４と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の側部５２２は、第１の側部１２２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の側部５２４は、第２の側部１２４と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス５２０は、少なくとも１つのばね５２８によってビーム５１０に連結され得、少なくとも１つの第１の開口部５５０に隣接し得る。少なくとも一態様では、ばね５２８は、ばね１２８と実質的に同様に構成され得る。図５の例示的な実施形態では、プルーフマス５２０は、ビーム５１０の第３の部分５１６内に配置されている。例示的な実施形態では、プルーフマス５２０の第１の側部５２２は、ばね５２８によってビーム５１０に連結されている。しかしながら、本出願はこの点に関して限定されず、プルーフマス５２０の他の側部が、ビームに連結されてもよく、例えば、プルーフマスの第２の側部５２４が、ビーム５１０に連結されてもよい。

少なくとも一態様では、第１の開口部５５０は、第１の開口部１５０と実質的に同様に構成され得る。第１の開口部５５０は、第１の側部５５２と、第２の側部５５４と、を有し得る。第１の側部５５２は、第１の側部１５２と実質的に同様に構成され得る。第２の側部５５４は、第２の側部１５４と実質的に同様に構成され得る。図５の例示的な実施形態では、第１の開口部５５０の第１の側部５５２は、第１の開口部の第２の側部５５４よりも広い。

ビーム５１０は、第１の側部５６２と、第２の側部５６４と、を有する第２の開口部５６０を含み得、スタブ５６８を含み得る。第２の開口部５６０は、第２の開口部１６０と実質的に同様に構成され得る。第１の側部５６２は、第１の側部１６２と実質的に同様に構成され得る。第２の側部５６４は、第２の側部１６４と実質的に同様に構成され得る。スタブ５６８は、スタブ１６８と実質的に同様に構成され得る。例示的な実施形態では、第２の開口部５６０の第１の側部５６２は、第２の開口部の第２の側部５６４よりも広い。

少なくとも一態様では、基板は、基板１３０と実質的に同様に構成され得る。基板は、第１の電極と、第２の電極と、セルフテスト電極と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の電極は、第１の電極１３２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の電極は、第２の電極１３４と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、セルフテスト電極は、セルフテスト電極１３６と実質的に同様に構成され得る。図５の例示的な実施形態では、第２の電極は、ビーム５１０の第３の部分５１６内に配置されたプルーフマス５２０に対向し、セルフテスト電極は、ビームの第２の部分５１４に対向している。

図５の例示的な実施形態では、加速度計５００は、１つのアンカー５４０を含む。少なくとも一態様では、アンカー５４０は、アンカー１４０と実質的に同様に構成され得る。アンカー５４０は、ばね５４２によってビーム５１０に連結され得る。少なくとも一態様では、ばね５４２は、ばね１４２と実質的に同様に構成され得る。図５の例示的な実施形態では、アンカー５４０は、ｘ方向において、ビーム５１０の外縁に対して実質的に中央に配置されている。第１の軸５９２は、ｘ方向において、ビーム５１０の外縁に対して実質的に中央に配置されている。加速度計５００は、各々が第１の軸５９２に沿って配置され得、および／またはｘ方向において、ビーム５１０の外縁に対して中央に配置され得る、２つ以上のアンカー５４０を含み得る。

第５の代替構成
ｚ軸加速度計の代替構成が、図６に関連して説明され得る。図６に示された加速度計６００は、ビーム６１０と、プルーフマス６２０と、基板と、少なくとも１つのアンカー６４０と、を含み得る。加速度計６００は、ビーム６１０が枢動する軸に平行でない角度で構成された軸を中心に枢動するプルーフマス６２０を含み得る。

少なくとも一態様では、ビーム６１０は、ビーム１１０と実質的に同様に構成され得る。ビーム６１０は、第１の軸６９２を中心に枢動するように構成され得る。少なくとも一態様では、第１の軸６９２は、第１の軸１９２と実質的に同様に構成され得る。ビーム６１０は、第１の部分６１２と、第２の部分６１４と、第３の部分６１６と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の部分６１２は、第１の部分１１２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の部分６１４は、第２の部分１１４と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第３の部分６１６は、第３の部分１１６と実質的に同様に構成され得る。

少なくとも一態様では、プルーフマス６２０は、プルーフマス１２０と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス６２０は、第２の軸６９４を中心に枢動するように構成され得る。少なくとも一態様では、第２の軸６９４は、第２の軸１９４と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス６２０は、第１の側部６２２と、第２の側部６２４と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の側部６２２は、第１の側部１２２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の側部６２４は、第２の側部１２４と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス６２０は、少なくとも１つのばね６２８によってビーム６１０に連結され得、少なくとも１つの第１の開口部６５０に隣接し得る。少なくとも一態様では、ばね６２８は、ばね１２８と実質的に同様に構成され得る。

プルーフマス６２０は、ビームに対して様々な配置で構成され得る。図６の例示的な実施形態では、プルーフマス６２０は、ビーム６１０の第２の部分６１４内に配置されている。プルーフマスは、ビームの第１または第３の部分６１２または６１６に配置され得る。例示的な実施形態では、プルーフマス６２０の側部６２２が、ばね６２８によってビーム６１０に連結されている。例示的な実施形態では、側部６２２は、第１の軸６９２に実質的に垂直である。本出願はこの点に関して限定されず、任意の形状のプルーフマスが、その側部のいずれかによってビームに連結されてもよい。例示的な実施形態では、ばね６２８は、第１の軸６９２に実質的に垂直である第２の軸６９４に沿って配置されている。プルーフマス６２０は、第２の軸６９４を中心に、ビーム６１０に対して枢動する。第２の軸６９４は、第１の軸６９２に対して任意の角度で配置され得る。

プルーフマス６２０は、少なくとも１つの第１の開口部６５０に隣接し得る。少なくとも一態様では、第１の開口部６５０は、第１の開口部１５０と実質的に同様に構成され得る。第１の開口部６５０は、第１の側部６５２と、第２の側部６５４と、を有し得る。第１の側部６５２は、第１の側部１５２と実質的に同様に構成され得る。第２の側部６５４は、第２の側部１５４と実質的に同様に構成され得る。図６の例示的な実施形態では、第１の開口部６５０は、プルーフマス６２０を囲んでおり、ビーム６１０によって囲まれている。例示的な実施形態では、開口部は、ばね６２８に隣接する第１の側部６５２を含み、この第１の側部６５２は、ばねからプルーフマスを挟んで反対側の第２の開口部６５６よりも広い。

ビーム６１０は、第１の側部６６２と、第２の側部６６４と、を有する第２の開口部６６０を含み得、スタブ６６８を含み得る。第２の開口部６６０は、第２の開口部１６０と実質的に同様に構成され得る。第１の側部６６２は、第１の側部１６２と実質的に同様に構成され得る。第２の側部６６４は、第２の側部１６４と実質的に同様に構成され得る。スタブ６６８は、スタブ１６８と実質的に同様に構成され得る。図６の例示的な実施形態では、ビーム６１０の第１の部分６１２内に配置された、第１の開口部６５０から第１の軸６９２を挟んで反対側の第２の開口部６６０が存在する。例示的な実施形態では、第２の開口部は、第１の開口部６５０の第１の側部６５２から第１の軸６９２を挟んで反対側の第１の側部６６２を含み、この第１の側部６６２は、第１の開口部の第２の側部６５４から第１の軸６９２を挟んで反対側に配置された第２の開口部の第２の側部６６４よりも広い。第２の開口部６６０の第１の側部６６２は、ばね６２８と実質的に同じ面積を占めるように構成された少なくとも１つのスタブ６６８を含み得る。

少なくとも一態様では、基板は、基板１３０と実質的に同様に構成され得る。基板は、第１の電極と、第２の電極と、セルフテスト電極と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の電極は、第１の電極１３２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の電極は、第２の電極１３４と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、セルフテスト電極は、セルフテスト電極１３６と実質的に同様に構成され得る。

図６の例示的な実施形態では、加速度計６００は、１つのアンカー６４０を含む。少なくとも一態様では、アンカー６４０は、アンカー１４０と実質的に同様に構成され得る。アンカー６４０は、ばね６４２によってビーム６１０に連結され得る。少なくとも一態様では、ばね６４２は、ばね１４２と実質的に同様に構成され得る。

第６の代替構成
ｚ軸加速度計の代替構成が、図７に関連して説明され得る。加速度計７００は、ビーム７１０と、プルーフマス７２０と、基板と、少なくとも１つのアンカー７４０と、を含み得る。加速度計７００は、ビーム７１０の第１の部分内に配置されたプルーフマス７２０を含み得る。

少なくとも一態様では、ビーム７１０は、ビーム１１０と実質的に同様に構成され得る。ビーム７１０は、第１の軸７９２を中心に枢動するように構成され得る。少なくとも一態様では、第１の軸７９２は、第１の軸１９２と実質的に同様に構成され得る。ビーム７１０は、第１の部分７１２と、第２の部分７１４と、第３の部分７１６と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の部分７１２は、第１の部分１１２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の部分７１４は、第２の部分１１４と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第３の部分７１６は、第３の部分１１６と実質的に同様に構成され得る。

少なくとも一態様では、プルーフマス７２０は、プルーフマス１２０と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス７２０は、第２の軸７９４を中心に枢動するように構成され得る。少なくとも一態様では、第２の軸７９４は、第２の軸１９４と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス７２０は、第１の側部７２２と、第２の側部７２４と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の側部７２２は、第１の側部１２２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の側部７２４は、第２の側部１２４と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス７２０は、少なくとも１つのばね７２８によってビーム７１０に連結され得、少なくとも１つの第１の開口部７５０に隣接し得る。少なくとも一態様では、ばね７２８は、ばね１２８と実質的に同様に構成され得る。図７の例示的な実施形態では、プルーフマス７２０は、ビーム７１０の第１の部分７１６内に配置されている。例示的な実施形態では、プルーフマス７２０の第２の側部７２４が、ばね７２８によってビーム７１０に連結されている。プルーフマス７２０の第１の側部７２２が、代替的に、ビーム７１０に連結されてもよい。

少なくとも一態様では、第１の開口部７５０は、第１の開口部１５０と実質的に同様に構成され得る。第１の開口部７５０は、第１の側部７５２と、第２の側部７５４と、を有し得る。第１の側部７５２は、第１の側部１５２と実質的に同様に構成され得る。第２の側部７５４は、第２の側部１５４と実質的に同様に構成され得る。図７の例示的な実施形態では、第１の開口部７５０の第２の側部７５４は、第１の開口部の第１の側部７５２よりも広い。

ビーム７１０は、第１の側部７６２と、第２の側部７６４と、を有する第２の開口部７６０を含み得、スタブ７６８を含み得る。第２の開口部７６０は、第２の開口部１６０と実質的に同様に構成され得る。第１の側部７６２は、第１の側部１６２と実質的に同様に構成され得る。第２の側部７６４は、第２の側部１６４と実質的に同様に構成され得る。スタブ７６８は、スタブ１６８と実質的に同様に構成され得る。図７の例示的な実施形態では、第２の開口部７６０は、ビーム７１０の第２の部分７１４内に配置されている。例示的な実施形態では、第２の開口部７６０の第２の側部７６４は、第２の開口部の第１の側部７６２よりも広い。

少なくとも一態様では、基板は、基板１３０と実質的に同様に構成され得る。基板は、第１の電極と、第２の電極と、セルフテスト電極と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の電極は、第１の電極１３２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の電極は、第２の電極１３４と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、セルフテスト電極は、セルフテスト電極１３６と実質的に同様に構成され得る。図７の例示的な実施形態では、第１の電極は、ビーム７１０の第２の部分７１４に対向している。第２の電極は、ビーム７１０の第１の部分７１２内に配置されたプルーフマス７２０に対向し、セルフテスト電極は、ビームの第３の部分７１６に対向している。いくつかの実施形態では、第１の電極は、ビームの第３の部分に対向し得、セルフテスト電極は、ビームの第２の部分に対向し得る。

図７の例示的な実施形態では、加速度計７００は、１つのアンカー７４０を含む。少なくとも一態様では、アンカー７４０は、アンカー１４０と実質的に同様に構成され得る。アンカー７４０は、ばね７４２によってビーム７１０に連結され得る。少なくとも一態様では、ばね７４２は、ばね１４２と実質的に同様に構成され得る。

第７の代替構成
ｚ軸加速度計の代替構成が、図８Ａ～８Ｃに関連して説明され得る。図８Ａ～８Ｃに示された加速度計８００は、ビーム８１０と、プルーフマス８２０と、基板８３０と、少なくとも１つのアンカー８４０と、を含み得る。加速度計８００は、ビーム８１０の枢動面に対して並進するように構成されたプルーフマス８２０を含み得る。

図８Ａは、ｚ方向に０ｇの加速度が印加されたときの、本出願の一実施形態による加速度計８００の図を示す。図８Ｂは、ｚ方向に０ｇを超える大きさの加速度が印加されたときの、本出願の一実施形態による加速度計１００の図を示す。図は、ビーム８１０に対して計画外に並進するプルーフマス８２０を示す。いくつかの実施形態では、プルーフマス８２０は、ビームの平面に対して垂直に面外に並進し得る。しかしながら、本出願はこの点に関して限定されず、プルーフマス８２０は、ビームに対して枢動および／または並進してもよい。

図８Ｃに示されるように、少なくとも一態様では、ビーム８１０は、ビーム１１０と実質的に同様に構成され得る。ビーム８１０は、第１の軸８９２を中心に枢動するように構成され得る。少なくとも一態様では、第１の軸８９２は、第１の軸１９２と実質的に同様に構成され得る。ビーム８１０は、第１の部分８１２と、第２の部分８１４と、第３の部分８１６と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の部分８１２は、第１の部分１１２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の部分８１４は、第２の部分１１４と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第３の部分８１６は、第３の部分１１６と実質的に同様に構成され得る。

少なくとも一態様では、プルーフマス８２０は、プルーフマス１２０と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス８２０は、第１の側部８２２と、第２の側部８２４と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の側部８２２は、第１の側部１２２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の側部８２４は、第２の側部１２４と実質的に同様に構成され得る。プルーフマス８２０は、少なくとも１つのばね８２８によってビーム８１０に連結され得、少なくとも１つの第１の開口部８５０に隣接し得る。少なくとも一態様では、ばね８２８は、ばね１２８と実質的に同様に構成され得る。図８Ｃの例示的な実施形態では、プルーフマス８２０の第１の側部８２２は、４つのばね８２８によってビームに連結され、第２の側部８２４は、４つのばね８２８によってビームに連結されている。図８Ｃの例示的な実施形態では、ばね８２８は、撓みばねである。しかしながら、本出願は、任意の数のばねを、または撓みばねに限定されず、任意の数の種類のばねが、プルーフマス８２０に連結され得る。撓みばねは、プルーフマス８２０が、ｚ方向の加速度に応答して、ビーム８１０の枢動面から外に並進および／または枢動するように構成され得る。プルーフマス８２０は、プルーフマスを有しないビームよりも高い振幅を有し得る。

少なくとも一態様では、第１の開口部８５０は、第１の開口部１５０と実質的に同様に構成され得る。第１の開口部８５０は、第１の側部８５２と、第２の側部８５４と、を有し得る。第１の側部８５２は、第１の側部１５２と実質的に同様に構成され得る。第２の側部８５４は、第２の側部１５４と実質的に同様に構成され得る。図８Ｃの例示的な実施形態では、第１の側部８５２および第２の側部８５４は、実質的に等しい幅を有する。

ビーム８１０は、第１の側部８６２と、第２の側部８６４と、を有する第２の開口部８６０を含み得、スタブ８６８を含み得る。第２の開口部４６０は、第２の開口部１６０と実質的に同様に構成され得る。第１の側部８６２は、第１の側部１６２と実質的に同様に構成され得る。第２の側部８６４は、第２の側部１６４と実質的に同様に構成され得る。スタブ８６８は、スタブ１６８と実質的に同様に構成され得る。図８Ｃの例示的な実施形態では、第１の側部８６２および第２の側部８６４は、実質的に等しい幅を有する。

少なくとも一態様では、基板８３０は、基板１３０と実質的に同様に構成され得る。基板８３０は、第１の電極８３２と、第２の電極８３４と、セルフテスト電極８３６と、を含み得る。少なくとも一態様では、第１の電極８３２は、第１の電極１３２と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、第２の電極８３４は、第２の電極１３４と実質的に同様に構成され得る。少なくとも一態様では、セルフテスト電極８３６は、セルフテスト電極１３６と実質的に同様に構成され得る。

図８Ｃの例示的な実施形態では、加速度計８００は、１つのアンカー８４０を含む。少なくとも一態様では、アンカー８４０は、アンカー１４０と実質的に同様に構成され得る。アンカー８４０は、ばね８４２によってビーム８１０に連結され得る。少なくとも一態様では、ばね８４２は、ばね１４２と実質的に同様に構成され得る。

本開示は、単一軸加速度計の様々な構成を説明するが、本開示による２つ以上の加速度計が、同じデバイス内の２つ以上の軸に関する加速度を検知するために、併せて使用され得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、２つ以上の加速度計が、２つ以上の垂直軸に関する加速度を検知し得、２つ以上の加速度を同時に検知し得る。

本出願のいくつかの実施形態のいくつかの用途には、自動車、ウェアラブル、および機械健全性監視を含むがこれらに限定されない、低または高加速度環境が含まれる。

図９は、本明細書に記載の種類のうちの少なくとも１つの加速度計が車内に使用される非限定的な例を示す。図９の例では、自動車９００は、有線または無線接続によって、車の車載コンピュータ９０４に結合された制御ユニット９０２を含む。制御ユニット９０２は、本明細書に記載の種類のうちの少なくとも１つの加速度計を含み得る。非限定的な例として、この少なくとも１つの加速度計は、運転方向の、および／または運転方向に垂直な加速度を検知し得る。この少なくとも１つの加速度計はまた、例えば、自動車９００のサスペンションの状態を監視するのに有用であり得る垂直加速度を検知するように構成され得る。制御ユニット９０２は、車載コンピュータ９０４から電力および制御信号を受信し得、本明細書に記載の種類の出力信号を車載コンピュータ９０４に供給し得る。

図１０は、１台の産業用機器１００４に結合された、本明細書に記載の種類のうちの１つ以上の種類の３つのｚ軸ＭＥＭＳ加速度計１００２ａ、１００２ｂ、および１００２ｃを含むシステム１０００を示す。機器１００４はモータであり得るが、これは非限定的な例である。加速度計１００２ａ～１００２ｃは、機器に結合され得、それぞれの軸に関する装置の振動を監視するように構成され得る。例えば、加速度計１００２ａはｚ軸加速度を、加速度計１００２ｂはｙ軸加速度を、加速度計１００２ｃはｘ軸加速度を、検出するように配向され得る。代替の実施形態では、加速度計１００２ａ～１００２ｃのうちの２つ以上が、３つの異なるハウジングの図示された構成とは対照的に、単一のパッケージまたはハウジングに組み合わされ得る。システムは、それぞれの加速度計によって生成された加速度データを無線で通信し得る。加速度計の回路に電力を供給するためのエネルギーは、機器１００４の振動から採取され得る。他の構成も可能である。

本出願の様々な態様は、１つ以上の利益を提供し得る。いくつかの例が、以下に列挙される。すべての態様が必ずしもすべての利益を提供するわけではなく、列挙されるもの以外の利益が、１つ以上の態様によって提供され得ることを理解されたい。本出願のいくつかの態様によれば、ｚ軸シーソー式加速度計の向上した感度が提供される。向上した感度は、高い動作周波数で特に顕著であり得るか、または有益であり得る。例えば、２ｋＨｚ～１００ｋＨｚの周波数（またはその範囲内の任意の値、非限定的な例として）で動作するシーソー式加速度計は、従来設計と比較して、向上した感度を示し得る。

上述のように、本出願の技術のいくつかの態様および実施形態が説明されたが、様々な変更、修正、および改善が、当業者に容易に想起されるであろうことを理解されたい。そのような変更、修正、および改善は、本出願に記載される技術の精神および範囲内であることが意図される。したがって、前述の実施形態は例としてのみ提示されており、添付の特許請求の範囲およびそれの等価物の範囲内で、発明的実施形態が、具体的に記載された以外の方法で実施され得ることを理解されたい。さらに、本明細書に記載の２つ以上の特徴、システム、物品、材料、および／または方法の任意の組み合わせは、そのような特徴、システム、物品、材料、および／または方法が相互に矛盾していない場合、本開示の範囲内に含まれる。

また、記載されるように、いくつかの態様は、１つ以上の方法として具現化され得る。方法の一部として実行される行為は、任意の好適な方法で順序付けられてもよい。したがって、例示的な実施形態では順次行為として示されていても、行為が、例示された順序とは異なる順序で実行される実施形態を構成することができ、それは、いくつかの行為を同時に実行することを含み得る。

本明細書で定義および使用される全ての定義は、辞書の定義、参照により組み込まれる文書中の定義、および／または定義された用語の通常の意味を支配すると理解されるべきである。

「ほぼ」、「実質的に」、および「約」という用語は、いくつかの実施形態では目標値の±２０％以内、いくつかの実施形態では目標値の±１０％以内、いくつかの実施形態では目標値の±５％以内、なおかついくつかの実施形態では目標値の±２％以内を意味するために使用される場合がある。「およそ」および「約」という用語は、目標値を含み得る。

１００ 加速度計
１１０ ビーム
１１２ 第１の部分
１１４ 第２の部分
１１６ 第３の部分
１２０ プルーフマス
１２２ 第１の側部
１２４ 第２の側部
１２８ ばね
１３０ 基板
１３２ 第１の電極
１３４ 第２の電極
１３６ セルフテスト電極
１４０ アンカー
１４２ ばね
１５０ 第１の開口部
１５２ 第１の側部
１５４ 第２の側部
１６０ 第２の開口部
１６２ 第１の側部
１６４ 第２の側部
１６８ スタブ
１９２ 第１の軸
１９４ 第２の軸

Claims (20)

1. ＭＥＭＳｚ軸シーソー式加速度計であって、
   基板と、
   アンカーと、
   前記アンカーによって前記基板に接続され、第１の軸を中心に枢動するように構成されたビームであって、前記第１の軸が前記基板に平行であり、前記ビームが前記第１の軸に対して非対称である、ビームと、
   前記ビームに連結され、前記ビームに対して、前記第１の軸とは異なる第２の軸を中心に枢動するように構成されたプルーフマスと、を備える、ＭＥＭＳｚ軸シーソー式加速度計。
2. 前記プルーフマスが、前記第１の軸に近接する第１の側部と、前記第１の軸の遠位にある第２の側部と、を備え、前記第１の側部が、前記ビームに連結されている、請求項１に記載の加速度計。
3. 前記プルーフマスが、前記第１の軸に近接する第１の側部と、前記第１の軸の遠位にある第２の側部とを備え、前記第２の側部が前記ビームに連結されている、請求項１に記載の加速度計。
4. 前記ビームが、
   前記ビームと、前記プルーフマスと、に連結されたばねと、
   前記ばねから前記第１の軸を挟んで反対側に配置されている複数のスタブと、をさらに備え、
   前記スタブが、前記ばねと実質的に同じ前記ビームの面積を占めるように構成されている、請求項１に記載の加速度計。
5. 前記アンカーが、前記第１の軸と垂直な方向において、前記ビームに対して中央に配置されている、請求項１に記載の加速度計。
6. ビームが、前記第１の軸によって分離された第１の部分および第２の部分と、を備え、前記第２の部分が、前記第１の部分よりも大きな質量を有し、前記プルーフマスが、前記ビームの前記第１の部分に連結されている、請求項１に記載の加速度計。
7. 前記ビームが、前記第１の軸によって分離された第１の部分および第２の部分と、を備え、前記第２の部分が、前記第１の部分よりも大きな質量を有し、前記プルーフマスが、前記ビームの前記第２の部分に連結されている、請求項１に記載の加速度計。
8. 前記基板上に配設され、前記基板と、前記プルーフマスとの間のキャパシタンスを検知するように構成された回路をさらに備える、請求項１に記載の加速度計。
9. 前記基板上に配設された電極をさらに備え、前記プルーフマスが前記電極に向かって枢動するときに、前記プルーフマスが、前記ビームよりも短い距離だけ前記電極から離間するように構成されている、請求項１に記載の加速度計。
10. 前記第２の軸が、前記第１の軸に実質的に平行である、請求項１に記載の加速度計。
11. ＭＥＭＳｚ軸加速度計を操作する方法であって、前記加速度計が、基板、アンカー、前記アンカーによって前記基板に接続されたビーム、および前記ビームに連結されたプルーフマスと、を備え、前記方法が、
    少なくとも１つの検知キャパシタンスを使用して、前記基板に対する前記ビームの位置の指示を検知することと、
    前記少なくとも１つの検知キャパシタンスを示す信号を出力することと、を含み、
    前記ビームが、第１の軸を中心に枢動するように構成されており、前記第１の軸が、前記基板に平行であり、前記プルーフマスが、前記ビームに対して、前記第１の軸以外の、かつ前記基板に平行な第２の軸を中心に枢動するように構成されている、方法。
12. 前記少なくとも１つの検知キャパシタンスを使用して、前記基板に対する前記ビームの前記位置を検知することが、
    第１のキャパシタンスを使用して、前記ビームの第１の部分の位置の指示を検知することと、
    第２のキャパシタンスを使用して、前記ビームの第２の部分に連結された前記プルーフマスの位置の指示を検知することと、を含み、
    信号を出力することが、前記第１および第２のキャパシタンスの差を出力することを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第１の軸と、前記プルーフマスの前記ビームへの接続点との間に位置する前記プルーフマスの自由端を移動させることによって、前記プルーフマスを前記ビームに対して枢動させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記プルーフマスの前記ビームへの接続点によって前記第１の軸から分離された前記プルーフマスの自由端を移動させることによって、前記プルーフマスを前記ビームに対して枢動させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記プルーフマスが、第１のプルーフマスであり、前記ＭＥＭＳｚ軸加速度計が、前記ビームに対して枢動するように構成された第２のプルーフマスを備え、前記方法が、前記基板に対する前記第２のプルーフマスの位置を検知することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
16. ＭＥＭＳｚ軸加速度計であって、
    基板と、
    アンカーと、
    前記アンカーによって前記基板に接続され、第１の軸を中心に枢動するように構成されたビームであって、前記第１の軸が、前記基板に平行である、ビームと、
    前記ビーム内に埋め込まれ、前記ビームの枢動面に対して垂直に面外に並進するように構成されたプルーフマスと、を備える、ＭＥＭＳｚ軸加速度計。
17. 前記ビームが、前記第１の軸に対して非対称な質量であって、前記第１の軸の第１の側の第１の質量部分および前記第１の軸の第２の側の第２の質量部分と、を有する、非対称な質量を有し、前記第１の質量部分が、前記第２の質量部分よりも大きく、前記プルーフマスが、前記第１の質量部分内に埋め込まれている、請求項１６に記載のＭＥＭＳｚ軸加速度計。
18. 前記ビームが、前記第１の軸に対して非対称な質量であって、前記第１の軸の第１の側の第１の質量部分および前記第１の軸の第２の側の第２の質量部分と、を有する、非対称な質量を有し、前記第１の質量部分が、前記第２の質量部分よりも大きく、前記プルーフマスが、前記第２の質量部分内に埋め込まれている、請求項１６に記載のＭＥＭＳｚ軸加速度計。
19. 前記基板上に配設され、前記基板と、前記ビームとの間の第１のキャパシタンス、ならびに前記基板と、前記プルーフマスとの間の第２のキャパシタンスを検知するように構成された回路をさらに備え、前記回路が、前記第１および第２のキャパシタンスを表す少なくとも１つの信号を処理するように構成されている、請求項１６に記載のＭＥＭＳｚ軸加速度計。
20. 前記プルーフマスが、前記第１の軸に対して非対称であり、前記プルーフマスが、前記第１の軸の片側の前記ビーム内に埋め込まれている、請求項１６に記載のＭＥＭＳｚ軸加速度計。

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