JP6870761B2 - ロバストなz軸加速度センサ - Google Patents
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Description
図2aは、第1プルーフマス211、第2プルーフマス212、第3プルーフマス213および第4プルーフマス214を備えた加速度計を示す。これらの4つのプルーフマスの各々は、同じ中央アンカ点24から懸架されている。横軸を28と表示し、縦軸を29と表示する。横軸の第1側が281であり、第2側が282であり、一方、縦軸の第1側が291であり、第2側が292である。第1プルーフマス211の重心を点231で示した。第1縦距離をD1で示す。他の3つのプルーフマスの重心は対応して参照番号232〜234で示し、第2縦距離はD2であり、第1横距離および第2横距離はそれぞれD3およびD4である。
上述のように、プルーフマスは、相互連結されたシーソーを形成するように互いに結合されてもよい。マス同士の結合が垂直方向において十分に剛性を有する場合、加速度計がz軸に沿った加速を受けると、マスは同時に強制的に面外回転を受ける。これにより、プルーフマス同士および/またはそれらの懸架部同士の構造の違いによる測定誤差のリスクが減る。このような違いは、製造工程における小さな不具合がもたらし得ることがある。
図5aは、第1懸架実施形態を示す。参照番号511〜514および54は、それぞれ図2aの参照番号211〜214および24に対応している。参照番号561および571は、共に図2aの参照番号221に対応している。同様に、参照番号562+572、563+573および564+574は、それぞれ図2aの参照番号222、223および224に対応している。言いかえれば、ねじれ可撓性懸架部は、図2aでは1つの参照番号で示したが、図5aでは、ねじれ可撓性懸架部は、直列に連結された剛性梁(561〜564)および第1ねじりばね(571〜574)を備える。剛性梁(561〜564)の一端部は中央アンカ点(54)に、他端部は第1ねじりばね(571〜574)に取り付けられている。第1ねじりばね(571〜574)の一端部は剛性梁(561〜564)に、他端部は対応するプルーフマス(511〜514)に取り付けられている。剛性梁561〜564は、それぞれ第1剛性梁、第2剛性梁、第3剛性梁および第4剛性梁と呼んでもよい。
Claims (5)
- デバイス面内に第1プルーフマスと、第2プルーフマスと、第3プルーフマスと、第4プルーフマスと備え、さらに、前記デバイス面内に中央アンカ点を備え、横軸および縦軸は、前記デバイス面内にあり、前記中央アンカ点で互いに直角に交差している容量性微小機械加速度計であって、
前記第1プルーフマスは、前記縦軸の第1側に位置し、前記横軸と交差しており、前記第1プルーフマスの重心は、前記横軸からゼロでない第1縦距離のところにあり、前記第1プルーフマスは、前記横軸に沿って前記中央アンカ点から前記第1プルーフマスまで延びる第1横ねじれ可撓性懸架部によって前記中央アンカ点から懸架されており、
前記第2プルーフマスは、前記縦軸の第1側と反対である前記縦軸の第2側に位置し、前記横軸と交差しており、前記第2プルーフマスの重心は、前記横軸からからゼロでない第2縦距離のところにあり、前記第2プルーフマスは、前記横軸に沿って前記中央アンカ点から前記第2プルーフマスまで延びる第2横ねじれ可撓性懸架部によって前記中央アンカ点から懸架されており、
前記加速度計は、さらに、前記第1プルーフマスおよび前記第2プルーフマスの各々上における前記横軸の第1側に少なくとも1つの第1ロータセンシング電極と、前記第1プルーフマスおよび前記第2プルーフマスの各々上における前記横軸の第2側に少なくとも1つの第2ロータセンシング電極とを備え、前記横軸の第2側は、前記横軸の第1側と反対であり、
前記第3プルーフマスは、前記横軸の第1側に位置し、前記縦軸と交差しており、前記第3プルーフマスの重心は、前記縦軸からのゼロでない第1横距離のところにあり、前記第3プルーフマスは、前記縦軸に沿って前記中央アンカ点から前記第3プルーフマスまで延びる第1縦ねじれ可撓性懸架部によって前記中央アンカ点から懸架されており、
前記第4プルーフマスは、前記横軸の第2側に位置し、前記縦軸と交差しており、前記第4プルーフマスの重心は、前記縦軸からのゼロでない第2横距離のところにあり、前記第4プルーフマスは、前記縦軸に沿って前記中央アンカ点から前記第4プルーフマスまで延びる第2縦ねじれ可撓性懸架部によって前記中央アンカ点から懸架されており、
前記加速度計は、さらに、前記第3プルーフマスおよび前記第4プルーフマスの各々上における前記縦軸の第1側に少なくとも1つの第1ロータセンシング電極と、前記第3プルーフマスおよび前記第4プルーフマスの各々上における前記縦軸の第2側に少なくとも1つの第2ロータセンシング電極とを備え、
前記加速度計は、また、各第1ロータセンシング電極に隣接する少なくとも1つの固定ステータセンシング電極と、各第2ロータセンシング電極に隣接する少なくとも1つの固定ステータセンシング電極とを備え、
各ねじれ可撓性懸架部は、直列に連結された剛性梁および第1ねじりばねを備え、前記剛性梁の一端部は前記中央アンカ点に、他端部は前記第1ねじりばねに取り付けられており、前記第1ねじりばねの一端部は前記剛性梁に、他端部は対応する前記プルーフマスに取り付けられている
容量性微小機械加速度計。 - 前記第1プルーフマス、前記第2プルーフマス、前記第3プルーフマスおよび前記第4プルーフマスは、すべて前記デバイス面内に同じ形状を有し、前記第1プルーフマスの重心は前記横軸の第1側にあり、前記第2プルーフマスの重心は前記横軸の第2側にあり、前記第3プルーフマスの重心は前記縦軸の第2側にあり、前記第4プルーフマスの重心は前記縦軸の第1側にあり、前記第1縦距離、前記第2縦距離、前記第1横距離および前記第2横距離はすべて等しい
請求項1に記載の容量性微小機械加速度計。 - 前記第1プルーフマスの第1端部は、前記横軸の第1側にあり、第1垂直剛性結合要素によって前記縦軸の第2側にある前記第3プルーフマスの第1端部に結合されており、前記第2プルーフマスの第1端部は、前記横軸の第2側にあり、第2垂直剛性結合要素によって前記縦軸の第1側にある前記第4プルーフマスの第1端部に結合されている
請求項2に記載の容量性微小機械加速度計。 - 前記第3プルーフマスの第1端部は、第3垂直剛性結合要素によって前記第2プルーフマスの第1端部に結合されており、前記第4プルーフマスの第1端部は、第4垂直剛性結合要素によって前記第1プルーフマスの第1端部に結合されている
請求項3に記載の容量性微小機械加速度計。 - 前記第1プルーフマス、前記第2プルーフマス、前記第3プルーフマスおよび前記第4プルーフマスは各々、対応するねじれ可撓性懸架部の前記固定梁と平行に延びる凸部を備え、各ねじれ可撓性懸架部は、さらに、第2ねじりばねを備え、前記第2ねじりばねの一端部は前記固定梁に、他端部は前記凸部に取り付けられている
請求項1〜4のいずれか1項に記載の容量性微小機械加速度計。
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