JPH07504267A - マイクロ加工速度及び加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロ加工速度及び加速度センサ 発明の分野 本発明は、移動している物体の加速度と角回転の速度を確定する装置に関し、特 に、たとえば、マイクロ加工によってシリコン基板から形成されるのに適合する 装置に関する。

関連出願の引用 コノ出願は、１９９１年２月８日出願（ＤＵＳＳＮＯ７／８５３，５３３号の一 部継続である。

さらに、下記の同一人に譲渡された同時係属特許出願を引用する：１）１９８９ 年７月６日、Ｂｒ１ａｎ　Ｌ、Ｎｏｒｌｉｎｌｒの名の下に出願されたＵＳＳＮ Ｏ７／３７７．７８５．名称ｒＭｏｎｏ目ｔｈｉｃ　Ａｃｃｅｌｅ　ｒ　０ａｎ 　Ｌ　ｅ　ｒＪ　： ２）１９８９年２月２７日、Ｍｉｔｃｈ　Ｎｏｖａｃｋの名の下に出願されたＵ ＳＳＮＯ７／３１６，３９９．名ａｒＡｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ　ｗｉｔｈＣ ｏ−Ｐｌａｎａｒ　Ｐｕ５ｈ−Ｐｕｌｌ　Ｆｏｒｃｅ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅ３８ ０８）名称ｒｃｏｒｉｏｌｉｓ　Ｉｎｅｒｔｉａｌ　Ｒａｔｅ　ａｎｄＡｃｃｅ ｌｅｒａｔｉｏｎ　５ｅｎｓｏｒＪ４）Ｂ、Ｎｏｒ　ｌ　１ｎｓｒ及びＳ、Ｂｅ ｃｋａの名の下に出願された（ＳＤＣ−ＢＯ３８０４）名称ｒＴｒａｎｓｌａｔ ｉｏｎａｌ　Ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｓｒ　ｗｉｔｈ　Ｍｏｔｉｏｎ　Ｃｏ５ｎ ５ｔｒａｉｎｔｓＪ。

５）Ｓ、ＦｏｏｔｅにょるＵＳＳＮ０７１５８９，３９８．名称ｒＴｏｒｑｕｅ Ｃｏｉｌ　５ｔｒｅｓｓ　ｌ５ｏｌａｔｏｒＪ発明の前景 移動している物体の軸に関する回転の速度は、加速度計の感知軸とフレームの移 動の方向とを回転を測定すべき速度軸に対して垂直にした状態で加速度計をフレ ームに装着し且つディザさせることによって確定されれば良い。たとえば、移動 している物体に関して１組の直交軸Ｘ、Ｙ及びＺを考える。加速度計の感知軸を Ｚ軸と整列させた状態で移動する物体のＹ軸に沿う加速度計の周期運動によって 、移動する物体がＸ軸に関して回転するにつれて、加速度計はＺ軸に沿った向き のコリオリ加速を受ける。コリオリ加速は、加速度計が装着されるフレームの回 転によって、物体が直線に沿うて移動している閏に発生する垂直方向の加速であ る。加速度計に作用するコリオリ加速はＹ軸に沿って移動するセンサ本体の速度 と、Ｘ軸に関するその角回転速度とに比例する。従うて、加速度計からの出力信 号は、Ｚ軸に沿った物体の直線的加速を表わす直流成分又はゆっくりと変化して ゆく成分、すなわち、力信号Ｆと、物体のＸ軸に関する回転の結果として起こる コリオリ加速を表わす周期的成分、すなわち、回転信号Ωとを含む。

加速度計を振動させ、加速度計の入力軸に対して垂直な線に沿うて加速度計を往 復ディザさせることにより、コリオリ成分を発生できる。加速度計を装着したフ レームが回転している場合、加速度計の出力信号のコリオリ加速成分はディザ速 度に比例して増加する。ディザの振幅と周波数を一定に保持すれば、コリオリ加 速はフレームの回転速度に比例する。

互いに背面合せの関係で装着した２つの加速度計を使用し、それらの出力信号を 和技法と差挟法によって処理することにより、直線加速成分と、コリオリ加速を 表わす回転成分を容易に分離できるであろう。本発明の譲受人に譲渡された米国 特許第４，５１０．８０２号においては、入力軸が逆方向に向（ように２つの加 速度計を平行四辺形に装着している。平行四辺形構造の一辺に電磁ダルソンパー ルコイルを装着し、加速度計をその感知軸、すなわち、入力軸に対してほぼ垂直 な方向に往復振動させるために、周期的に変化する電流によってコイルを励磁す る。コイルは平行四辺形構造を振動させて、加速度計を往復ディザさせる。２つ の加速度計の出力の差をめることにより、直線加速成分を加算する。それら２つ の出力の和をめることによって直線成分は相殺され、コリオリ成分、すなわち、 回転成分のみが残る。

本発明の譲受人に共通して譲渡されている米国特許第４．５１０．８０１号は、 周期的にディザ運動をするように装着された２つの加速度計の出力信号を処理し て、回転速度信号Ωと、Ｚ軸に沿った速度の変化、又は移動している物体の加速 を表わす力信号、すなわち、加速度信号Ｆとを得ることを説明している。

本発明の譲受人に共通して譲渡されている米国特許第４．５１０．８０２号は、 平行四辺形構造、従って、それに装着された第１及び第２の加速度計構造を同じ 周波数ωのディザ運動によって振動させるために、周波数ωの正弦信号を発生し てダルソンパールコイルに印加する制御パルス発生器を説明している。加速度針 の出力信号は処理回路に印加され、処理回路は加速度計の出力信号を合計して、 加速度を指示する直線成分を補強する。直線成分をディザ周波数に対応する周波 数ωの期間Ｔにわた９て積分して、Ｚ軸に沿った速度の変化、すなわち、加速度 を表わす力信号Ｆを発生する。加速度計の出力信号を加算もし、それにより、直 線成分を相殺させ、そのコリオリ成分を補強して、フレーム回転速度を指示する 信号を発生する。その差信号を零平均周期関数５ｒｎｃ　ωｔと乗算する。その 結果得られた信号をサンプルホールド回路により周波数ωの１周期Ｔにわたって 積分し、フレームの回転速度を表わす信号を発生する。

ダルソンバールコイル（Ｄ’　Ａｒ５ｏｎｖａｌ）コイルは、直線加速成分信号 とコリオリ成分信号とを積分した周期Ｔに対応していた同じ周波数ωの正弦信号 により駆動される。詳細にいえば、パルス発生器は周波数ωの一連のパルスを正 弦波発生器に印加し、正弦波発生器はダルソンバールコイルに印加すべきほぼ正 弦波形の電圧信号を発生する。■対のビックオフコイルは、加速度計に加わった 運動を指示するフィードバック信号を発生する。そのフィードバック信号は加算 接続点によって入力正弦電圧と加算され、加算接続点の出力は高利得増幅器に印 加される。その増幅器の出力は今度はダルソンバール型駆動コイルに印加される 。

ダルソンバールコイルのトルク出力は平行四辺形構造のグイナミクスと相互に作 用して、振動運動、すなわち、ディザ運動を発生させる０周知のサーボ論理に従 つで、加算接続点に印加される電圧とフィードバック電圧とが必然的にほぼ等し くなり且つメカニズムの運動が加算接続点に印加される駆動電圧にほぼ追随する ように、増幅器の利得を高（設定するのである。

米国特許第４．８８１．４０８号は、加速度計における振動ビーム（はり）力変 換器の使用を説明している。米国特許第４．３７２．１７３号においては、力変 換器は結晶質石英から製造した両端音さの形態をとる。変換器は、端部で共通す る装着構造に接続する１対の並列ビームから構成されている。ビームには電極が 蒸着されており、駆動回路は電極に周期的電圧信号を印加して、ビームを１８０ 度位相外れさせながら、互いに対応して接離するように振動させる。実際には、 駆動回路とビームは発振器を形成し、ビームは周波数制御結晶の役割を果たす。

すなわち、ビームの機械的共振が発振周波数を制御するのである。振動ビームは 、圧電特性を有する結晶質石英から形成されている。そのようなビームに周期的 駆動電圧が印加されると、ビームは１８０度位相外れしつつ、互いに対して接離 するように振動する。ビームが加速力を受けると、ビームの機械的共振の周波数 が変化し、その結果、駆動信号の周波数も相応して変化する。ビームを引張り状 態にさせる加速力を受けると、ビームの共振周波数が増加し、従うて、駆動信号 の周波数も増加する。逆に、ビームが加速力によって圧縮状態になれば、ビーム の共振周波数と、駆動信号の周波数は減少する。

先に引用した米国特許出ＩＩｓ、Ｎ、０７／３１６．３９９は、駆動パワーが低 く、自己加熱が低く且つ電子素子の振動を受けにくいという結果を招く高いＱ値 を得るために、内部減衰の少ない材料を要求する振動力変換器を使用する加速度 計を説明している。高精度計器のための変換器材料は、高ストレスレベルにおい て拡張サイクルに対しきわめて高い機械的安定性をさらに要求する。結晶質シリ コンは高いＱ値を有し、結晶質シリコンから製造した低コストのマイクロ加工機 械構造の出現によって、シリコン基板から振動ビームを製作することは実用的で もあり且つ望ましい。共通の譲受人に譲渡された米国特許第４．９１２，９９０ 号は、結晶質シリコンから製造した振動ビーム構造を説明しており、これは第１ のビームに沿つた第１の方向と、第１のビームと平行の第２のビームに沿った第 ２の逆の方向とに延出する電流経路に沿って駆動信号、すなわち、電流を印加す る電気回路を含む。導電経路とほぼ直交する磁界が発生し、それにより、第１の ビームと第２のビームは１８０度位相外れしつつ、互いに対して接離するように 振動する。

デジタル技法は安定した高周波数水墨クロックを採用して、そのような振動ビー ム加速度針に印加される加速力を指示するものとして、周波数変化を測定する、 精密な積分又は余弦復調を保証するために、水墨クロックを使用して、ディザ駆 動信号の周波数を精密に設定するのである。２つの加速度計からの出力をカウン タに供給して、水晶クロックにより発生された基準クロック信号と比較する。

マイクロプロセッサはカウンタを読取り、データを処理して、力信号Ｆと、回転 信号Ωとを発生する。デジタル処理の主たる利点は、きわめて高い精密度をもっ て復調が可能であることである。基準水晶クロックの短時間安定性によりて、半 サイクル時間軸を精密に等しくすることができる。従って、余弦復調器に対する 一定の入力を等しい正の半サイクル値と、負の半サイクル値とにチーツブアップ するのであるが、それらの値の和は厳密に零である。

一実施例では、２つの加速度計信号をそれぞれに対応するカウンタで１００Ｈ２ の周期（ディザ周波数ωの１００Ｈｚに相当する）にわたってカウントし、ディ ザ運動の各四分の一サイクルに相当する４００Ｈｚデ一タ転送速度でサンプリン グする。２つの累積カウントについて減算を実行して、力信号Ｆを形成する。カ ウンタは積分器として動作するので、加速度信号は直接に速度信号に変化する。

加速度信号の差をめると、カウンタ積分とロック周期データサンプリングと同様 、全てのコリオリ信号は除去されようとする。

余弦復調によってコリオリ信号を検出する。第１の加速度計と第２の加速度計か らの余弦復調信号を加算して、Δθ倍信号発生する。同様に、カウンタは速度デ ータを積分して、角度の変化を発生する。その和も直線加速を排除し、復調はバ イアス動作周波数と、加速度計バイアスとを含むどのようなバイアス源をも抹消 する。加速度計の湿度を多項式モデルで使用して、周波数カウントを出力単位に 変換するために使用される全ての係数について補正を実行する。このように、ス ケールファクタ、バイアス及びセンサ軸の整列ミスを全温度範囲にわたって修正 するのである。

四分の一サイクルごとにデータを収集したならば、周波数サンプルの復調は簡明 である。余弦復調は単に適切な半サイクルの差である。直線加速度は全サンプル の和である。

発明の概要 本発明は、シリコンなどの材料から成るほぼ平坦な基板を高い正確度をもってマ イクロ加工して、その基板から、ディザ軸、加速度肝軸及び入力軸が加速度計の 出力信号に激しい振動が及ぼす影響が最小であるように配置されている１対の加 速度計を製造する技法を採用する。

本発明は、一方の加速度計に加わった外部からの運動が他方の加速度計にも等し いが逆方向の力をもって加わるようにリンクによって相互結合された１対の加速 度計から構成される改良された速度及び加速度センサをさらに提供する。従って 、加速度計の外部からの運動に起因する出力信号の誤差は互いに相殺される。

駆動機構は、単一の永久磁石と、単一の平面の中に並列する関係で共に配設され ている各々の加速度計を通して磁束を誘導する磁気経路とから構成される単純な 磁気駆動回路によって、１対の結合した加速度計にディザ運動を加える。この磁 気回路はディザ運動を発生させるのみならず、個々の加速度計センサの１対の振 動ビームをも振動させる。

本発明の一実施例においては、移動している物体の加速度と角回転速度を測定す ることができる装置を挙げる。この装置は、互いにほぼ平行に位置する第１及び 第２のほぼ平坦な面を有するシリコン基板を具備する。第１の加速度計は基板か ら形成され、その第１の力感知軸はそれに沿った移動中の物体の加速度を示す第 １の出力信号を発生する。第２の加速度計も基板から形成され、その第２の力感 知軸はそれに沿った移動中の物体の加速度を示す第２の出力信号を発生する。

基板は、第１の加速度計と第２の加速度計の第１の力感知軸と第２の力感知軸が 共に第１及び第２の面に関して同じ角度の向きにはあるが、逆の方向を指してい るように、第１の加速度計と第２の加速度計をディザフレームに装着すべくマイ クロ加工される。また、加速度計は第１の加速度計と第２の加速度計を第１及び 第２の力感知軸の各々に対し垂直な振動軸に対して移動させるようにもディザフ レームに装着される。駆動機構は第１の加速度針と第２の加速度計の各々に結合 して、振動軸に沿って所定の周波数のディザ連動をそれらの加速度計に加える。

基板の速度軸は第１及び第２の力感知軸と、振動軸の各々に対し垂直であるので 、第１の出力信号と第２の出力信号は速度軸に関する移動中の物体のコリオリ加 速度を示すコリオリ成分を有する。

本発明の別の面においては、装置は、第１の加速度計と第２の加速度計にそれぞ れ結合する第１の点と第２の点を有するリンクを含む。リンクは、第１の結合点 と第２の結合点との中間に配置された回動点と、基板から構成される装着構造に 関して回動点を固着配置する支持構造をさらに含む。第１の加速度計及び第２の 加速度計のうち一方が移動したとき、第１の加速度計及び第２の加速度計のうち 他方に等しく１が、逆向きの運動が加わるように、リンクは回動点に関して回動 できる。

本発明の測定装置は、所定の周波数の周期的駆動信号を発生する信号発生器をさ らに含む。駆動機構は駆動信号に応答して、振動軸に沿って加速度計にディザ運 動を加える。駆動機構は基板の面上に形成された導電経路を含み、駆動信号を導 電経路を介して受信するために信号発生器に接続すると共に、磁束を導通経路と 交差して誘導する磁極片に接続する。磁束と駆動信号の相互作用によって、加速 度計はその振動軸に沿って振動する。

本発明のさらに別の面に従えば、測定装置の駆動ｍ構は第１の加速度計と第２の 加速度計の各々にディザ運動を加える。第１の導電経路は第１の加速度計の第１ の部分に沿って配設され、また、第２の導電経路は第２の加速度計の第２の部分 に沿って配設される。一体構造の磁石は第１の面と第２の面を通して磁束を発す る。磁極片は一体構造磁石の第１の面に当接する第１の面と、シリコン基板の第 １のほぼ平坦な面に当接する第２の面と第３の面をそれぞれ存する第１及び第２ の突起とを有する。それらの突起の第２の面と第３の面は第１の面と比べて面積 が狭く、第１の加速度計及び第２の加速度計の各部分と整列されている。この構 成によって、磁束密度は増加し、第１の加速度計及び第２の加速度計の、導電経 路に当接している部分を通って流れるように制限される。

本発明のさらに別の面によれば、第１の加速度計と第２の加速度計は、加速度計 のねじれ運動モードを加速度計の固有周波数より相当に高い周波数にするように 、ディザフレームに装着される。これにより、加速度計の望ましくないねじれ運 動は阻止されて、そのようにしないとねじれモードによって起こりつる誤差信号 を抑制するのである。

本発明の別の特徴に従えば、第１の加速度計と第２の加速度計は、振動軸に沿つ て真に直線的なディザ運動を可能にするようにディザフレームに装着される。

この特徴は、加速度計の感知軸が基板の平面に関して傾斜している場合に特に有 益である。

本発明のさらに別の面によれば、１対の外側に装着されたリンクを使用して、第 １の加速度計と第２の加速度計の相対運動を制御する。そのようなリンクは先に 述べた単一の内側リンクに代わるものとして使用されても良い。

図面の簡単な説明 図ＩＡは、本発明の速度及び加速センサを示す斜視図である。

図ＩＢは、図ＩＡのセンサの側面横断面図である。

図ＩＣは、図ＩＢの線ＩＣ−ＩＣに沿った横断面側面図である。

図１０は、図ＩＡ及び図ＩＢに示すセンサの底面図である。

図ＩＥは、図１８．図ＩＣ及び図ＩＤに示すようなセンサの中に含まれている磁 束経路アセンブリの平面図である。

図２Ａは、図１８．図１Ｃ及び図ＩＤに示すように、入力軸が逆方向を指すよう に並列する関係で配置される１対の加速度計を形成している一体構造の基板の平 面図である。

図２Ｂは、図２Ａに示すように基板に形成される加速度計の一方の斜視図である 。

図２０は、図２８の１１２ｃｍ２Ｃに沿った基板及びその加速度計の横断面図で ある。

図３Ａは、図２Ａに示す加速度計の駆動コイルに駆動信号を供給する発振器回路 の第１の実施例の回路図である。

図３Ｂは、図３Ａに示す回路の速度出力信号に応答して、加速度計からカウンタ べ出力信号をゲーティングする回路の図ある。

図３０は、図２Ａに示す加速度計に配設されたビックオフコイルから取出される 信号を感知して、それらの加速度針のコイルに駆動信号を供給し、加速度計のデ ィザ運動を発生させる発振器回路の第２の実施例の回路図である。

図３Ｄは、図２Ａのシリコン基板の中に形成された第１の加速度計及び第２の加 速度計からの出力信号の処理を示す機能ブロック線図であり、特に、加速度計の 出力信号を有効に復調して、移動中の物体の特定の力と角回転速度の表示を与え るために、１刺のカウンタがどのようにしてゲーティングされるかを示す。

図４は、加速度計のねじれ運動モードを加速度計の固有周波数より高い周波数に する補強支持体がセンサ基板に設けられて＋１するような、図２Ａに示す基板の 代替実施例である。

図５〜図１３は、加速度計を真に直線的にディザさせるような、ｆｆ１２Ａに示 す基板の代り実施例を示す。

図１４〜図１６は、外側に配置した２つのリンクにより加速度計を互いに結合し た、図２Ａに示す基板の代替実施例を示す。

好ましい実施例の詳細な説明 そこで図面を参照すると、図ＩＡ、図ＩＢ、図ＩＣ及び図ＩＤは、本発明に従っ た速度・加速度センサ１０の構成を示す、センサ１０は単一構造基板１６を収納 するシェル１２を含み、この基板１６は実施例としてはシリコンから製造されて おり、また、実施例としては、基板にマイクロ加工によって１対の加速度計３２ ８及び３２ｂが並置する関係で、それらの入力軸３８ａ及び３８ｂが逆方向に配 置される（図ＩＤを参照）ように形成されている。センサ１０は単一構造磁石２ ０と、磁石２０から発出する磁束を基板１６と、その第１の加速度計３２ｍ及び 第２の加速度計３２ｂとを介して導く磁気経路を形成する磁束経路アセンブリ１ ８とをさらに含む。後に説明する通り、基板１６の内部に加速度計３２ａ及び３ ２ｂを構成し且つ配設したことによって、単純でまっすぐな磁束経路で加速度計 ３２ａ及び３２ｂのセンサ素子のディザ運動と振動の動作を発生させるこ七がで きる。

次にｌｌ１７２Ａを参照すると、基板１６の詳細が示されている。第１の加速度 計３２８と第２の加速度計３２ｂは単一構造のシリコン基板１６から、それらの 入力軸３８ａ及び３８ｂが平行ではあるが、逆方向に配置されるようにマイクロ 加工されている０図２Ａでは、加速度計３２ａの入力軸３８ａはそのページから 出てゆく方向にあり、一方、加速度計３２ｂの入力軸３８ｂはページに入ってゆ く方向にある。さらに、入力軸３８ａ及び３８ｂはディザ又は振動軸４１と、速 度軸３９とに対し垂直に位置している。当該技術では良く知られているように、 加速度計３２ａ及び３２ｂはその入力軸３８ａ及び３８ｂにそれぞれ沿った直線 的加速と、速度軸３９回りの基板の回転とに応答する。

基板１６は、１対のたわみ部３４及び３６によって加速度計３２ａ及び３２ｂの 各々が垂下がっているディザフレーム又は装着フレーム３０を含み、それらのた わみ部は、ディザ力が加わると、「Ｓ宇屈曲」運動をもって振動して、加速度計 ３２ｍ及び３２ｂを互いに主に直線的な関係で並進させる。以下にさらに説明す る通り、周期的な駆動信号又は駆動電流を外部コネクタ８８ｍ及び８８ｂを介し て導体又は導通経路９２に印加する。磁石２０は基板１６の表面に対してほぼ垂 直の磁界を発出し、それにより、加速度計３２ａ及び３２ｂはそのディザ軸４１ に沿って周期的ディザ運動を受ける。

加速度計の一方３２ａに加わるディザ運動が他方の加速度計３２ｂに加わるディ ザ連動と厳密に同じ周波数であり且つ同相にあるように保証するために、リンク ７２は各加速度計３２の支持されていない端部に結合している。加速度計の間に リンク７２がないと、わずかな質量の不一致によって、加速度計３２ｍ及び３２ ｂはわずかに興なる周波数で振動しようとするであろう、また、共通する周波数 の駆動信号により駆動されたとしても、加速度計の運動は互いに位相外れとなっ てしまうであろう、りンク７２は、たわみ部８０ａにより、第１の加速度計３２ ８の、加速度計３２ａをディザフレーム３０に装着しているたわみ部３４ａ及び ３６ａとは反対の側の移動する自由端部に結合されている。リンク７２は、回動 たわみ部８２により形成されている回動点７３を中心として回動自在に装着され たレバーに似て〜）る、リンク７２は、回動点７３から両方向に延出する第１の レバーアーム７４ａと、第２のレバーアーム７４ｂとを含む、第２のレバーアー ム７４ｂは、たわみ部８０ｂにより、加速度計３２ｂの、たわみ部３４ｂ及び３ ６ｂによりディザフレーム３０に結合されている端部とは逆の側の移動する自由 端部に結合されている。リンク７２は、回動アーム７４ａ及び７４ｂを回動たわ み部８２に結合するプレース７８に回動アーム７４ａ及び７４ｂを相互結合する １対の平行な部材７６ａ及び７８ｂを含む。回動たわみ部８２ａ体は、ディザフ レーム３０に固着された支持部材８４により、基板１６の中心軸に沿って装着さ れている。

図２Ｂにさらに詳細に示す通り、各々の加速度計３２はセンサ１ｏに加わる加速 を感知する素子４８を含み、この素子は、矢印５７′及び５７＃によりそれぞれ 指示するように逆方向に振動するべく駆動される１対の振動ビーム５４及び５６ を含む。矢印５７′及び５７＃はディザ軸４１と平行な関係で整列されており、 入力軸３８ａ及び３８ｂと、速度軸３９とに対し垂直に位置している（図２Ａを 参照）ことがわかるであろう。各々の振動ビーム５４及び５６の一端部は加速度 計の支持フレーム４２に相対的に静止した関係で固着されている。振動ビーム５ ４及び５６の遠い側の端部は、１対のヒンジ４４及び４６によってフレーム４２ に対し懸垂されている保証質量４０に結合して〜する。図２Ｂに示す通り、ヒン ジ４４及び４６はヒンジ軸４７を有し、保証質量４０はそのヒンジ軸４７に関し て回転する。各々の加速度計３２の入力軸３８に沿つて加速力が加わると、保証 質量４０はそのヒンジ軸４７に関して回動しようとする。保証質量４０の反対側 の端部は横断面の小さいストラット５２によって加速度計の支持フレーム４２に 柔軟性又は可撓性をもって結合されており、そのため、保証質量４０はその入力 軸３８に沿って自在に動く。図２Ｃに示す通り、ヒンジ４４及び４６はシリコン 基板１６を支持フレーム４２の幅に関して相対的に薄いたわみ部となるようにマ イクロ加工することによって形成されるので、保証質量４０はヒンジ軸４７に関 して回動できる。

図２Ａ、図２Ｂ及び図２０に示すように、各々の加速度計３２ｍ及び３２ｂは対 応するストラット５２ａ又は５２ｂを有し、このストラットは保証質量４０ａ又 は４０ｂに加わる外部からの運動を減衰又は減弱しようとする、振り子軸５３は 各々の加速度計及びその保証質量４０と関連している０図２０に最も良（示す通 り、各保証質量４０は重心５０を有する。各々の加速度計３２の入力軸３８は重 心５０と交差し且つ振り子軸５３に対し垂直に位置している。振り子軸５３は重 心５０と、ヒンジ軸４７と、ストラット５２とを通うている０本発明の一実施例 においては、入力軸３８は、一体構造基板１６及びその支持フレーム４２に関し て約８°の鋭角を成して傾斜している。また、ディザ軸４１も２つの加速度計３ ２ａ及び３２ｂの重心５０ａ及び５０ｂと交差し且つそれらの入力軸３８ａ及び ３８ｂに対し垂直である。振り子軸５３に関して、ヒンジ軸４７に沿って作用す る加速力と、速度軸４７から重心５０までの垂直方向距離に対応するモーメント アーム、すなわち、それと等価の回転半径５５とを乗算した積に等しいモーメン トを発生させるように、そのような加速力によって望まし鴫なｔ１モーメントが 発生することがある。好ましい一実施例では、各ストラット５２は、たとえば、 １平方ミリインチ程度のより小さな横断面寸法をもって形成されている。フット ５８はストラット５２に対して直角に配置されて、ストラット５２の端部を保証 質量４０に相互結合している。ストラット５２の長さがしであれば、フット５８ は長さＬ／４を有するように構成されれば良い。ストラット５２の一端は加速度 計の支持フレーム４２の内周縁部に結合し、そのフット５８はヒンジ４４及び４ ６とそのヒンジ軸４７からは遠い側の保証質量４０の自由端部の縁部に結合して 〜する。ストラット５２の長さを最短にすることにより、そのばね率は小さくな り、ストラブド５２の最大限の可撓性を与える。フット６８は相対的に可撓性と なるように構成され且つ寸法を定められているので、フット５８は「Ｓ字屈曲」 して、保証質量４０をほぼヒンジ軸４７のみに関して回転させる。

振動ビーム５４及び５６も基板１６から加工されているが、加工される基板１６ の面はヒンジ４４及び４６の面とは反対の側である。従って、加速力が図２０に 示すように保証質量４０を上方へ回転させるにつれて、双方の振動ビーム５４は 圧縮状態となり、一方、保証質量４０が下方へ回転したときには、振動ビーム５ ４及び５６は引張り状態となる。振動ビーム５４及び５６が引張り状態となると 、それらの固有振動の周波数は増加し、圧縮状態になったときには、その周波数 は減少する。

図２Ａ及び図２Ｂに示す通り、駆動信号、すなわち、電流はコネクタバッド６２ を介し、振動ビーム５４に沿った第１の方向と、振動ビーム５６に沿った逆の第 ２の方向とに延出する導電経路、すなわち、導体６０を印加され、それにより、 磁石２０により発生される磁界が存在しているときには、振動ビーム５４及び５ ６は逆の方向に振動することになる。導体６０に電流を供給するために、加速度 計の支持フレーム４２には駆動回路６４が組込まれている。駆動回路６４は外部 コネクタ経路７０にも、振動ビーム５４及び５６が振動している周波数を示す出 力を供給する。

本発明の大きな利点は、第１の加速度計３２ａ及び第２の加速度計３２ｂがシリ コン基板１６の内部に配置されているために、加速度計３２ａ及び３２ｂにディ ザ運動を与えると共に、振動ビーム５４及び５６の形態をとるセンサ素子４８に 振動運動を与えるという２つの目的に対して各々の加速度計３２ａ及び３２ｂを 通して磁束を誘導するために単一の磁石２０を採用できるということである。

図ＩＥは、図ＩＤに示す構成に折りたたむ前の平坦な状態にあるときの磁束経路 アセンブリ１８を示す。アセンブリ１８は基板１６、磁極片２２及び磁石２０を 図ＩＣ及び図１０に示すような位置に支持し且つ保持するもので、底面部材１０ ０と、対向する側面部材ＩＱｔｍ及び１０６ｂと、上面部材１０８ａ及び１０８ ｂとを含む。アセンブリ１８自体は、下方へ延出してハウジングリング１４と係 合し、詳細には突起１５と係合する１対の支持脚部１１０ａ及び１１０ｂにより ハウジングカバー１２の内側に支持されており、それにより、アセンブリ１８は 組立て後のハウジングカバー１２とベース１４の中に堅固に保持されている。

図ＩＣに詳細に示すように、アセンブリ１８は、磁石２０から発出して、磁極片 ２２により集中又は集束されて、限定された脚部１０２ａ及び１０２ｂに戻る前 に主に第１の加速度計３２ａと、第２の加速度計３２ｂとを通過する磁束に対し て磁束経路を形成する。その後、磁束は側面部材１０６ａ及び１０６ｂと、各々 の上面部材１０８ａ及び１０８ｂとを通過して磁石２０に入り、磁束経路を完成 する。説明した構造、特に磁極片２２と限定された脚部１０２ａ及び１０２ｂと は磁束を主として加速度計を通過するように集中させるので、駆動信号が導体９ ２及び６０を通過するように印加されると、加速度計３２ａ及び３２ｂにディザ 運動が加わり、振動ビームｆ５４ａ及び５４ｂ、５８ａ及び５８ｂには固有振動 運動が加わる。磁束が主として加速度計３２ａ及び３２ｂを通過するように、磁 極片２２は加速度計３２ａ及び３２ｂの対応する横断面面積とほぼ同じ寸法を有 する１対の突出部１１８ａ及び１１８ｂを有する。図ＩＡ及び図ＩＥに特に示す ように、限定された脚部１０２はそれを貫通して、公称磁束のみが現われる開口 １０４を形成しており、磁束の大半は脚部１０２ａ及び１０２ｂを通過すべく集 中されることがわかる。このような磁束経絡アセンブリ１８の構成は加速度計３ ２８及び３２ｂを通過する磁束の強さの強さを２倍し、それに比例して、ピック アップコイルに現われる電圧を増加させ、その結果、図３０に関して説明する駆 動回路１２７′の利得を低減させる。このように、加速度計３２ａ及び３２ｂを 単一のほぼ平坦な基板１６の中に並列する関係で配置したことによって、加速度 計３２ａ及び３２ｂのディザ連動と振動運動を共に効率良く発生させるように磁 束を供給するために、単一の磁束２０と、単純な磁束経路アセンブリ１８を採用 できるのである。

図２Ａに示す通り、導電経路９２は基板１６の上面に蒸着されており、外部コネ クタ８６ａからディザフレーム３０に沿って下がり、たわみ部３８ａと、加速度 計３２ａの底部周縁部とを水平に経過し、垂直方向たわみ部８０ａに沿って下が り、リンクアーム７４ａ及び７４ｂを経て、垂直方向たわみ部８０ｂに沿って下 がり、加速度計３２ｂの上部周縁部及びそのたわみ部３４ｂを経て、ディザフレ ーム３０の対向する脚部に沿って下がり、外部コネクタ８６ｂに至る。導電経路 ９２は、導電経路９２ｃと、接地端子８８とにより接地点に接続されている中心 点を有する。ディザ運動の発生効率を最大にするために、導電経路９２は、加速 度計３２ａ及びそのたわみ部３８ａの、基板１６の中心に最も近接している下方 部分と、加速度計３２ｂ及びそのたわみ部３４ａの、同様に基板１６の中心に最 も近接している上方部分とに沿った経路に追随しており、それにより、磁石２０ から発出して、磁極片２２とその突出部１１８ａ及び１１８ｂにより集束された 磁束は、導電経路９２のそれらの部分を通過するように集中されることになる。

導電経路９２はたわみ部３６ａ及び加速度計３２ａの加速度計フレーム４２ａの 下部に装着された、図中符号９２ａにより表わされる第１０有効部分と、加速度 計３２ｂに同様にではあるが、逆方向に装着された第２の有効部分９２ｂとを含 む。双方の有効部分９２ａ及び９２ｂは、磁石２０とその磁極片２２によって発 生する集中された磁束の中に位置している。導電経路９２と、その有効部分８２ ａ及び９２ｂとをこのように構成することによって、ディザ運動の駆動力は最大 になるのである。

図ＩＡに示すように、基板１６には、基板１６の両面にそれぞれ位置する１対の ダストカバー１７ａ及び１７ｂが設けられている。ダストカバー１７ａ及び１７ ｂもシリコンから製造されていて良く、加速度計３２ａ及び３２ｂを塵から保護 する働きをする。１例として、ダストカバー１７ａ及び１７ｂの内面は、保証買 置４０ａ及び４０ｂの移動を可能にしてそれらのストッパを形成するために、凹 面になっている（図面には図示せず）。

先に説明した通り、人力軸３８は基板１６の面に対して垂直な線に関して鋭角を 成して向いている。本発明の一実施例では、アセンブリ１８はハウジングシェル ＋２の軸に関して補正角度を成して基板１６を装着するので、センサ１０．従っ て、加速度計３２ａ及び３２ｂの入力軸３８を本発明のセンサｌＯを具備してい る自動車又は航空機に関して精密に向きを定められるであろう。

図示する通り、基板１６は複数のパッド１１４に装着されてＩｌｌる。１対の支 持アーム１１２ａ及び１１２ｂは脚部１０２ａから延出して、基板１６の（図Ｉ Ｅで見た場合に）下方の面の四角を支持する。一方、支持アーム１１６はアセン ブリ１８の脚部１０２ｂにパッド＋１４ｃを結合し、それによって、１１４ｃは 基板１６の反対側の縁部の中心部分を支持する。図中符号１１３は開口１０４の 中心を指示しており、Ｉ！ＩＩＡに示すように基板１６が磁束アセンブリ１８の 中に装着されたとき、その中心は回動点７３と整列されている。回動点７３は図 ２Ａに示すようなノリコン基板１６の中心を形成する。同様に、図ＩＢには円筒 形の形状であるものと示されている永久磁石２０の軸も中心１１３及び回動点７ ３と整列される。

アセンブリ１８は、シリコン基板１６と磁束経路アセンブリ１８の熱膨張係数が 異なること、すなわち、アセンブリ１８がシリコン基板１６より速（膨張するこ とが原因となって起こる熱応力の問題を解決する。１例を示すと、シリコン基板 １６は２．５ＰＰＭ／℃の大きさの温度膨張係数を有し、一方、アセンブリ１８ は、基板１６より相当に大きいＩＩＰＰＭ／”Ｃの大きさの温度係数を示すシリ コンスチール（３％のシリコン含有量を有する）から製造されている。熱応力を 除去しないと、基板１６は座屈し、おそらくは破損し且つ／又はアセンブリ１８ から分離してしまうであろう。基板Ｉ６がゆがむと、加速度計３２ａ及び３２ｂ とその様々な部品の重大な整列は平衡状態から外れて、その結果、センサ■０に 加わる外部からの動きの所望の補正は失敗に終わる。図ＩＨに示すように、支持 アーム１１２８及び＋１２ｂ、並びに１１８の各々は対応する複数の半径方向応 力１ｇ１１１ａ、１ｌｌｂ及び１ｌｔｃの各々に対してそれぞれ垂直に位置して いる。従って、アセンブリ１６が膨張して、アーム１１２ａ、１１２ｂ及び１１ ６に半径方向応力を加えようとしている間に、図ＩＨに示すようなそれらアーム の構成によって、アームは基板１６を座屈又は破損するのではなり、熱応力を受 けて容易にたわむ。加えて、各々の装着パッド１１４ａ、１１４ｂ及び１１４ｃ はエポキシなどの弾性接着剤により基板１６に結合されている。

永久磁石２０と、アセンブリ１８と、基板１６の温度が変化するにつれて、アセ ンブリ１８により構成される装着構造と、永久磁石２０と基板１６との相対位置 とは、基板１６とそのアセンブリ１８が異なる率で膨張する間に磁石２０に関す るそれらの素子の相対位置が確実に同じままであるように保証する。従って、加 速度計３２ａ及び３２ｂは永久磁石２０に対して同じ相対関係にとどまり、同じ 強さの磁束磁界にさらされる。磁石２０が加速度計３２ａ及び３２ｂに関してわ ずかな程度であっても移動しつるように磁石２０、アセンブリ１８及び基板１６ が装着されていれば、有効部分９２ａ及び９２ｂと、振動ビーム５４及び５６と 関連する導電経路６０とを介して発出する磁束も変化し、それにより、加速度計 ３２ａ及び３２ｂに加わる外部からの運動、並びに各々の加速度計３２ａ及び３ ２ｂの各々の導体６０から取り出される出力は互いに異なって来るであろう。

！７２Ａに示すような加速度計３２ａ及び３２ｂと、その支持たわみ部３４及び ３６と、リンク７２によるそれらの相互結合の構成によって、加速度計３２ａ及 び３２ｂには等しく、逆方向のディザ運動が加わることになり、基板１６と、そ のディザフレーム３０と、加速度計３２ａ及び３２ｂとは外部応力から隔離され るので、データ処理によって合成力信号Ｆと回転信号Ωに誤差信号が導入される ことはなく、加速度計３２ａ及び３２ｂの出力を使用して、相対的に単純な微分 とスケーリングの技法によりデータ処理を実行できる。さらに、シリコン基板１ ６でマイクロ加工技法によって図２Ａの構造を実現しても良（、その場合、得ら れる構造は従来の技術の加速度計では単純には不可能であった精度をもって低コ ストで製造されることになる。また、マイクロ加工技法によってきわめて高い精 度で構成が与えられるため、加速度計３２ａ及び３２ｂとそのリンク７２は４０ マイクロインチ程度の精度で相対的に配置できる。そのような正確さがあること によって、加速度計３２ａ及び３２ｂは互いに精密な平衡状態に置かれるので、 フレーム３０に外部からの運動が加わっても、この平衡はくつがえされず、加速 度肝３２ａ及び３２ｂの整列がわずかにずれても引き起こされてしまうような誤 った信号が加速度計３２ａ及び３２ｂの出力に導入されることはない。

まず、加速度計３２ａ及び３２ｂをディザフレーム３０の両側にたわみ部３４ａ 及び３６ａ及び３４ｂ及び３６ｂによってそれぞれ装着する。各々のたわみ部３ ４及び３６はシリコン基板１６から、基板１６の幅と等しい、たとえば、２０ミ ルの高さ及びｒＩ！Ｊ２Ａに示すようにたわみ部３４及び３６の縦寸法に相当す る１、４ミルの厚さに形成されている。各々のたわみ部３４ａ及び３４ｂ及び３ ６ａ及び３８ｂの長さは、加速度計の質量に対して、ディザ運動を受けたときに たわみ部３４及び３６を「８字「曲」状態でたわませるばね率、たとえば、０． １グラムのばね率を示すように選択されている。たわみ部３４及び３６の厚さを Ｔとし且つその長さをＬとするとき、たわみ部のばね率はＴ’／Ｌ’に比例する 。たわみ部３４及び３６の長さＬと厚さＴは、ディザ運動が加わったときに、図 ２Ａに示すように、たわみ部３４及び３６が８字の形状でたわむように設定され ている。そのような「Ｓ字屈曲」たわみ部３４及び３６によつて、加速度計３２ ａ及び３２ｂは主として直線的な運動をもって並進してゆく。すなわち、加速度 計３２ａ及び３２ｂの振動ビーム４８ａ及び４８ｂ（並びにその他の素子）は、 ディザ軸４１に沿ってディザされるにつれて、互いにほぼ平行のままである。加 えて、たわみ部３４及び３６は加速度計３２ａ及び３２ｂを主として直線的に運 動させ、加速度計に加わる非直線的な運動はご（わずかなものである。

加速度計３２の一方に加わるディザ運動及び外部からの運動を含むどのような運 動も精密に等しい量で逆方向に他方の加速度計３２に加わるように、リンク７２ は第１の加速度計３２ａと第２の加速度計３２ｂを機械的に相互結合する。この ように、加速度計３２ａ及び３２ｂの出力を単純に加算技法及び減算技法により 処理して、力信号Ｆ及び回転信号Ωを発生すると共に、誤り信号を解消できるで あろう。リンク７２がないと、加速度計３２ａ及び３２ｂは保証質量４０のわず かな質量の不一致によって、異なる周波数で動作するであろう。共通の周波数で 駆動された場合、リンク７２がないと、加速度計３２ａ及び３２ｂは互いに（１ ８０′以外の）位相ずれを生じつつ動作するであろう。

リンク７２を装着する構成と方式は、リンク７２をレバーアーム７４ａ及び７４ ｂを通る軸と交差する回動点７３に関して有効に回動させるように与えられてい る。回動点７３は回動たわみ部８２の長さに沿ワた選択された１点に位置してい る。図２Ａに示す通り、回動たわみ部８２の下端部は支持部材８４に固着されて おり、ディザ軸°４１に沿って垂直方向に延出する０回動たわみ部８２の長さは 、回動たわみ部に単純な屈曲を与え、それにより、回動点７３からリンク７２へ の相互接続点に至る部分は回動点７３を中心としてたわみ、一方、回動点７３と 支持部材８４との間のたわみ部８２の残る部分はなめらかな円弧を描いてたわむ ように、たとえば、１００ミルに選択されている。このように、りンク７２の終 端点は回動点７３から、加速度計３２ａ及び３２ｂについて「Ｓ字屈自」たわみ 部３４及び３６により与えられる有効回転半径と等しい半径方向距離をおいて位 置している。

先に指示した通り、回動たわみ部８２の長さは、そのたわみ部がごく単純な円弧 を描く屈曲をもってたわむように定められている。所望の長さの回動たわみ部８ ２に対応するためには、リンク７２を平行な部材７８ａ及び７８ｂと、相互結合 部材７８とから構成されるＵ字形の形状をもって構成することが必要である。

加えて、支持部材８４の一部を除去して切欠き部８５を形成してあり、これによ り、回動たわみ部８２の長さを単純な屈曲運動を起こすように設定しているので ある。

図２Ａに示すように垂直方向に向いているたわみ部８０ａ及び８０ｂの寸法、特 に、その長さは、５０％の単純円弧屈曲と、５０％の「Ｓ字屈曲」運動とを示す ように設定されている。垂直のストラッド８０ａ及び８０ｂの両端部は、それぞ れ、一方の加速度計３２ａ、３２ｂの一縁部と、一方のリンク部材７４　ａ　＋ 　７４ｂの一端部との間に相互結合されている。リンク７２と加速度計３２の一 部分を除去して切欠き部７１及び３８をそれぞれ形成しであるので、たわみ部８ ０ａ及び８０ｂの精密な長さはたわみ部８０が５０％の単純運動、５０％の「Ｓ 字屈曲」運動という特性を確実に有するように保証すべく確定されていることに なる。さらに、そのような特性を伴うときには、加速度計３２の一方にたわみ部 ８０により与えられるどのような運動も、並進運動に高次の高調波を導入するこ となく、他方の加速度計に正弦関数として確実に加えられる。そのようなたわみ 部８Ｏとリンク７０がなければ、ディザ運動も、基板１６に加わる他の外部から の運動も加速度計３２ａ及び３２ｂに高次の高調波運動を加え、加速度計の出力 ＋１復調時に望ましくないバイアス信号を含むことになってしまうであろう。

先に指示したように、たわみ部３４及び３６０寸法、特に、その長さは「Ｓ字屈 曲」を伴ってたわむように形成されている。詳細にいえば、各々のたわみ部３４ 及び３６の一端部はディザフレーム３０の内周部にそれぞれ固着され、他端部は 加速度計３２に固着されている。たわみ部３４及び３６の長さが所望の「Ｓ字屈 曲」運動を起こすべ（臨界設定され且つたわみ部３４及び３６の他端部は加速度 計３２ａ及び３２ｂの水平縁部の中心点に結合するように、加速度計支持フレー ム４２の外側縁部を除去して、切欠き部３３を形成しである。図２Ａに示す通り 、たわみ部３４及び３６は、加速度計３２ａ及び３２ｂの重心５０と回動点７３ が基板１６の中心軸に沿って位置し、そのために、中心軸が４１のディザ軸と一 致するように、加速度計３２ａ及び３２ｂを支持する。

「Ｓ字屈曲」たわみ部３４及び３６は各々の回動点３５及び３７を有し、それら の回動点はディザフレーム３０の内周部からたわみ部の長さの１７６の距離をお いて位置している。「Ｓ字屈曲」たわみ部３４及び３６はそれらの回動点３５及 び３９から、支持フレーム４２との結合点までの有効半径をそれぞれ形成してい る。その有効半径はたわみ部３４及び３６の長さの５７６に等しく、たわみ部３ ４及び３６の長さ自体は、レバーアーム７４の回動点７３から、まっすぐなたわ み部８０ａ及び８０ｂとレバーアーム７４ａ及び７４ｂの末端部との相互結合部 までの部分により与えられる半径と精密に等しい。リンク７２と加速度計３２８ 及び３２ｂに各々の回動点７３及び３７及び３５に関して等しい回転半径を与え ることにより、リンク７２は加速度計３２ａ及び３２ｂに等しく、逆方向の運動 を確実に与えるようになる。その結果、加速度計３２ａ及び３２ｂの一方に外部 からの雑音が加わった場合に、同様の、逆方向の運動が他方に加わることになる ので、処理に際して、加速度計３２の出力の雑音は和と差の技法によって有効に 取り除かれる。

加速度計３２ａ及び３２ｂにディザ運動が加わると、それらのたわみ部３４及び ３６の「Ｓ字屈曲」たわみによって、「Ｓ字屈白」たわみ部３４及び３６は互い に平行な関係で上下に動く。各々のたわみ部３４及び３６は中心点３９及び４０ をそれぞれ育する。屈曲運動は２つのなめらかな曲線に類似しており、その第１ の曲線は一方向に中心点で終止し、第２の曲線は中心点で第１のｄｂＩＩと出会 う逆方向の曲線を描く。「Ｓ字屈曲」たわみ部は、支持フレーム４２ａ及び４２ ｂの水平縁部と垂直縁部がディザフレーム３０の水平内周縁部及び垂直内周縁部 と精密に平行なままであるように保証する。

先に指示した通り、「Ｓ字屈曲」たわみ部３４及び３６は加速度計３２ａ及び３ ２ｂをその回動点３５及び３７に関して有効に回転させる。一実施例におｔｌで は、共通して加わるディザ力は加速度計３２ａ及び３２ｂをそれらの休止位置に 関する正と負の角回転を経て移動させるので、重心５０ａ及び５０ｂは基板１６ の中心軸から、ディザ軸４１に沿うて１ミルの振幅を育するディザ運動を生じさ せるために、わずか３７マイクロインチの距離だけ移動する。

加速度計３２ａ及び３２ｂをシリコン基板１６から構成したことにより、加速度 計３２はきわめて近接して整列される結果になっている。これは、シリコン基板 １６が高い平坦度を有しているためと、基板１６からマイクロ加工される加速度 計３２ａ及び３２ｂが相対的に近接しているためである。たわみ部３４．３６． ８０及び８２は、基板１６の表面付近をエツチングすることにより製造される。

そのようなマイクロ加工は、入力軸３８ａ及び３８ｂがディザ軸４１に対して、 少なくとも典型的には高レベルで達成できるシリコン基板１６の面の平坦度と平 行関係と同じ程度にすぐれた精密さをもって垂直であるように保証する。このよ うに、本発明は人力軸３８とディザ軸４１を近接して整列させ、従来のコリオリ センサのそのような整列に関する問題を克服している。入力軸３８ａ及び３８ｂ が逆の方向を指すように加速度計３２ａ及び３２ｂをたわみ部３４ａ及び３６ａ 、並びに３４ｂ及び３６ｂによって懸垂したことと、リンク７２の使用とにより 、非直線線運動は非常に有効に解消されるのである。

周知のオイラー−バフクリング曲線は、加速度計の振動ビーム５４及び５６の構 造上の引張り・圧縮特性を表わす。前面合わせの向きにしであるため、加速度計 ３２ａの振動ビーム５４及び５６が引張り状態にあるときは、他方の加速度計３ ２ｂのビームは圧縮状態にあり、また、一方の加速度針の振動ビームが圧縮状鯵 にあるときには、他方の加速度計のビームは引張り状聾にある。以下に説明する ように、加速度計３２ａ及び３２ｂの出力を加算して、直線加速を指示する。

この向きは、ビーム５４及び５６がそれらの白線の相補形部分で動作しており且 つ加速度計３２ｇ及び３２ｂの加算出力は振動ビーム６４及び５６の高次の非直 線性を解消することにより直線加速を正確に指示するように保証する。加えて、 加速度計３２ａ及び３２ｂに外部から作用する運動は、少な（とも−次の測定に ついて、互いに相殺又は減衰しようとするので、加速後の加速度計出力には外部 信号は現れない。同様に、加速度計出力の差をめるときにも、それらの曲線の相 殺特性によって、合成角回転信号中の二次非直線性も確実に平均されるようにな る。

２つの加速度計３２ａ及び３２ｂをシリコン基板１６から構成することには、他 にも利点がある。第１に、加速度計３２、様々なたわみ部及びリンク７２の形状 と寸法を、たとえば、４０マイクロインチのきわめて高い正確度をもって確定で きるので、それらの素子の相対位置も類似の程度に制御される。第２に、シリコ ン基板１６の平面にたわみ部を構成したことにより、加速度計３２はその平面で 確実にディザする。先に指示した通り、リンク７２は加えられたディザ運動の影 響の下で加速度計３２ａ及び３２ｂを等量で逆方向に確実に運動させる。従って 、加速度計３２ａ及び３２ｂの重心５０ａ及び５０ｂは高い精度をもってディザ 軸４１と整列されている基板１６の中心軸上に精密に配置され、そのため、駆動 コイルａ及びｂを通過する電流によって起こったディザ運動はそのディザ運動を 精密に基板１６の中心軸に沿って加えさせる。そのような正確さがあることによ り、ディザ運動に起因して生じかねない外部運動が加速度計３２ａ及び３２ｂに 加わることはないのである。

第２に、加速度計３２ａ及び３２ｂが同様にシリコン基板！６の平面に形成され ている「Ｓ字屈曲」たわみ部３４及び３６により懸垂されているので、発生する 加速度計３２ａ及び３２ｂの運動は、このディザ運動の結果として、相対的に小 さく、逆方向の円弧を描く。一実施例においては、ｌミルインチの最大変位（振 幅）（１度の総ピーク間角移動距離に相当する）におけるディザは、加速度計３ ２ａ及び３２ｂをその中心軸かられずかに３７マイクロインチだけ変位する。

各々の加速度計３２ａ及び３２ｂがディザ軸４１に沿って上下に運動するｌサイ クルの間に、各加速度計３２はたわみ部３４及び３６により与えられるその作動 半径について回転するにつれて２回の遷移を受ける。ところが、それら２回の遷 移、すなわち、「ボビング」は入力軸３８ａ及び３８ｂに沿ってではなく、シリ コン基板１６の平面の中で起こるので、従来の平行四辺形構成のセンサについて 発生していた問題は回避される。第１に、対応する二倍周波数誤差信号は加速度 計３２の人力には加えられない、これには、米国特許第４，７９９．３８５号に 記載されているように、処理中の位相サーボ調整を必要であった。第２に、振動 の中心をすらすこと又はターンアラウンド加速を加速度計の人力軸に結合するこ とは不要である。その結果、ディザ運動中の加速度計３２ａ及び３２ｂのどの位 置に対しても、入力−５０に加わる二倍周波数運動はご（わずかである。従って 、ディザ駆動信号にバイアスを追加することにより整列ミスを「排除」する必要 はない。

ソリコン基板１６の様々な素子は、従来の技術において良く知られているウェッ トケミカルエツチング、ドライケミカルエツチング、プラズマエツチング、スバ ブタエッチング、又は反応イオンエツチングなどの様々な技法によってマイクロ 加工されれば良い。そのような技法の詳細については、本明細書にも参考としと 。

シリコン基板１６のこの実施例においては、加速度計３２と基板中心軸との最大 整列ミスは０．１層ｒａｄ未満になるであろう。これは、加速度計３２ａ及び３ ２ｂにより出力される回転成分信号に、ディザ駆動に起因する第２高調波ひずみ が完全には加わらないという利点を有する。そうでなければ、従来の平行四辺形 駆動構造により開示されているように、そのような第２高調波駆動ひずみは二重 ディッピングの二乗作用によって増加して、第１島調波と第３高調波を発生させ 、それらは速度チャネルに誤差として結合されるおそれがある。それらの誤差は 、加速度計３２ａ及び３２Ｂを基板１６の中に並列して配置し且つ正確にマイク ロ加工することによって回避される。

先に述べた通り、各々の加速度計３２ａ及び３２ｂは、リンクアーム７４ａ及び ７４ｂにより形成される半径に等しい有効回転半径を形成する「Ｓ字屈曲」たわ み部３４及び３６によって懸垂されている。そのような構成がなければ、加速度 計３２ａ及び３２ｂは非正弦運動を伴ってディザし、それにより、高次の高調波 ひずみを速度信号を導入するであろう。重心５０がたわみ部の上方に位置してい ることが原因となる人力軸５０のずれによって何らかの結合が存在すると考えら れる。ところが、そのような結合は従来の平行四辺形構造により導入される結合 と比較すると少ない。

次に図３Ａを参照すると、有効部分９２ａ及び９２ｂに印加すべき正弦波電圧を 供給するディザ駆動回路１２７が示されている。導電経Ｍ９２は加速度計３４８ に振動運動を加える第１の有効部分９２ａと、加速度計３２ｂに振動運動を加え る第２の有効部分９２ｂとを形成する。導体９２の中心点は導体９２ｃと、接地 端子８８とを介して接地点に接続している。図ＩＡ及び図ＩＤに示すように、基 板１６の面に対して垂直な磁界が発生し、磁極片２２により加速度計３４ａ及び ３４ｂを介して集束される。１例を挙げると、導体９２は金の蒸着膜の形態をと る。端子８８ａ及び８８（又は８６ｂ及び８８）の間に演出する導体９２の長さ が約１インチであり且つ１μメートルの深さ、１０μメートルの輻に蒸着されて いるような本発明の一実施例では、そのような長さの導体９２により与えられる 抵抗は１００オームの大きさである。磁束が導電経路９２をわたってゆくとき、 約０．５ボルトの電圧が誘導されるのであるが、図３Ａのディザ駆動回路１２７ によりその出力端子８６〜９１で出力される速度信号の電圧振幅の約２５００倍 である。この抵抗電圧を有効に除去するために、図３Ａに示すブリッジ１２５を 採用しており、その１つの脚部は並列に接続する有効部分９２ａ及び９２ｂによ り形成され、第２の脚部は、ディザフレーム３ｏに配設され且つ図２Ａに示すよ うに、端部が端子９１及び９５に接続している基準導体９３により形成されてい る。有効部分９２ａ及び９２ｂは、端子８６ａ及び８６ｂを互いに接続すること によって並列に結合されている一方、端子８８はブリッジ１２５の１つの接続点 を形成し、接続された端子８６ａ及び８６ｂは別の接続点を形成して０る。導電 経路９２は接続する２つの有効部分９２ａ及び９２ｂを形成し、導体９２の相互 接続部分は導電経路９２ｃを介して接地端子８８に接続している。有効部分９２ ａ及び９２ｂは並列に接続して、ブリッジ１２５の一方の脚を形成する。ブリフ ジ＋２５の他方の脚は端子８８ａ及び８８（又は８６ｂ及び８８）の間の導体９ ２の長さの二重の−１たとえば、二重の一インチの長さを育する基準導体９３か ら形成されている。基準導体９３は導体９２と同一の材料、たとえば、金から製 造されており、同様の深さに蒸着されているので、並列に接続された有効部分９ ２ａ及び９２ｂと、基準導体９３の双方に同様の電圧、たとえば、０．５Ｖが発 生する。第１のブリッジ接続点１２９から接地点へは単一の駆動電圧が印加され るが、ブリフジの接続点８６及び９Ｉで発生するブリッジ１２５の出力は取り出 されて、第１の演算増加１１２８に印加され、この演算増幅器は基準導体０３で 発生する電圧を、並列接続された有効部分９２ａ及び９２ｂで発生する電圧から 減算する。第２の演算増幅器１３０は、第１の演算増幅器１２８の出力を出力端 子で約２．５ｖビークに上げるために、残る利得を与える。フィードバック経路 をブリツノ回路１２５に接続して、正帰還に、高次の演算増幅器極に起因する過 剰な位相ずれを加えたものを与え、それにより、有効部分９２ａ及び９２ｂを駆 動するための正弦信号を供給する発振回路を成立させる。出力端子１３２と接地 点との間に逆方向に接続する１対のツェナーダイオードＤ！及びＤ２によって出 力＋３２をクランプして、それにより、有効部分９２ａ及び９２ｂに印加される 駆動信号を安定させる。

図３Ｂに示す通り、ディザ駆動回路１．２７の出力端子１３２に現れる速度信号 は零交差検出器回路１３３に印加され、その零交差検出器回路１３３の出力は、 水晶クロック信号をカウントするカウンタをゲーティングして、コリオリ速度信 号と、加速力信号とを復調するために使用される。零交差信号を発生するために 、速度信号はコンデンサＣＩと、抵抗器ＲＩＯとによって演算増幅器１３４に結 合される。演算増幅器１３４の開ループ利得は速度信号を「二乗」シ、互いに並 列に接続する１対のＣＭＯ５論理ゲート１３６及び＋３８にその「二乗」信号を 印加する。それらのゲートはカウンタに適合するレベルまでの信号の電圧シフト 、たとえば、０から＋５ボルト又は−５ボルトの電圧シフトを発生させる。別の 反転論理ゲートＩ４０は信号を反転させる０図３Ｂに示す信号は、ディザ周波数 ｆの半サイクルごとに共振、固有周波数を示す信号をカウントするために、図３ ０に示すように、カウンタ１５２及び１５４に印加され、そこで、１つおきのサ ンプルを反転させることによって、コリオリ速度成分は復調されるのである。米 国特許第４．５９０．８０１号に詳細に説明されているように、加速度はそのサ ンプルのそれぞれ゛の合計である。

次に図３０を参照すると、外部コネクタ８６ａ及び８８ｂを介して有効部分９２ ａ及び９２ｂにディザ駆動信号を供給するディザ駆動回路１２７′の別の実施例 が示されている。先に説明したように、磁石２０とその磁束経路アセンブリ１８ は磁界を発生させ、基板１６と、その上に配置された有効部分９２ａ及び９２ｂ とに対して垂直に誘導するので、有効部分９２ａ及び９２ｂを通って流れる電流 により力が発生して、加速度計３２ａ及び３２ｂを図２Ａに示すようにディザ軸 ４１に沿ってほぼ直線的に、上下に垂直運動させる。加速度計３２ａ及び３２ｂ は、たわみ部３４．３６．８０及び８２のばね率と、加速度計３２ａ及び３２ｂ の質量とを含む機械的特性により確定される周波数ｆで振動、すなわち、ディザ する。ディザ駆動回路１２７′から出力されるディザ駆動信号はディザ振動の周 波数ｆに対応する周波数を有し、先に説明した通り、それらの信号を復調して力 信号Ｆと、回転信号Ωとを発生するために、その後の加速度計出力の処理に際し て使用される。さらに、基板１６の（図２Ａに示す側とは）反対の側にはワイヤ （図示せず）が配置されており、そのワイヤは第１のビックオフ部分９２ａ′と 、第２のビックオフ部分９２ｂ′とを形成する。ビックオフ部分９２８′及び９ ２ｂ′と接地点との相互接続は図３０にさらに明確に示されている。加速度計３ ２ａ及び３２ｂが振動する間、ビックオフ部分９２８′及び９２ｂ′は、一体構 造磁石２０とそのアセンブリ１８によって発生する磁界を通って移動し、そこに 電流が誘起される。その結果発生する電圧は抵抗器Ｒ１１及びＲ１２を介して１ 対の演算増幅器１４２及び１４４に印加され、ディザ駆動信号として有効部分９ ２ａ及び９２ｂに印加される前に相対的に高い利得をもつて逐次増幅される。

ツェナーダイオードＤ４及びＤ５は、演算増幅器１４４のディザ駆動電圧出力を 既知の電圧レベルにクランプする働きをする。

シリコン基板１６内部における加速度計３２ｍ及び３２ｂの構成と、磁束経路ア センブリ１６及びその一体構造磁石２０とは、加速度計３２ａ及び３２ｂのディ ザ運動を発生させるために要求される最小ターンアラウンド加速を越える相当に 大きな力を発生する。当該技術においては、加速度計３２ａ及び３２ｂの各々を 一方向には進行を停止させ、逆方向には加速させて、ディザ連動を発生できるよ うにするために最小ターンアラウンド加速が必要であることがわかっている。

加速度計３２ａ及び３２ｂのディザ運動を起こさせようとする加速力Ｆは次の式 によって表わされる： Ｆ　＝ｍｇ＝　Ｑ＠ｉＸＢ　（１） 式中、ｉは有効部分９２ａ及び９２ｂを構成する導電経路９２を通過する電流で あり、Ｑは導電経路９２の、加速度計３２ａ及び３２ｂを通過する磁束の中にあ る部分の長さ、すなわち、有効部分９２ａ及び９２ｂの長さであり、Ｂは磁束の 大きさである０本発明の一実施例では、有効部分９２ａ及び９２ｂの各々に５ミ リアンペアの電流を印加して良く、有効部分９２ａ及び９２ｂは６醜園の有効長 さＱを有していても良（且つ磁石２０とそのアセンブリ１８により８キロガウス を容易に発生できる。万有引力定数をｇとして、買置ｍにつ９て式（１）を解（ と、この実施例により２．４ミリグラムの力を容易に発生しうろことがわかる。

そのような実施例においては、加速度計３２ａ及び３２ｂに加わるディザ運動の 共振周波数は約５００ｈｚであり、加速度計の変位りは１ミルインチである。駆 動加速度ａは次のように計算できるであろう：式中、Ｄは変位であり、ｆはディ ザ周波数であり、Ｋは変換係数である。５００Ｈ２における１ミルインチの変位 りに対する計算上の力は２５ｇのピーク加速度である。加速度計のＱにより形成 されるばね質量系の機械的利得を適度の値１０００に設定した場合、導電経路９ ２を通過する電流と、加速度計３２を経て誘導される磁束との相互作用によって 発生する力は０．０２５ｇ’　ｓ　（２５ｇ’　ｓ／１０００）である。この力 は計算上の０．０２４グラムの質量力を加速するのに十分である。純粋な水晶の Ｑは１００００の高さであると思われ、これは、先に説明したディザシステムが 要求されるディザ駆動運動を発生させるために十分な力を発生する以上の能力を もつことを実証しているという点に注意する。

以下に示す計算は、ビックオフ部分８２８′及び９２ｂ′で誘起される電圧であ るεの値が図３Ｃに示すように駆動回路１２７′に組込まれるものと考えられる 演算増幅器で見られる雑音と比較して相対的に高いということを実証している。

εの値は次の式により表わされる： ε　＝　ＶｘＢ＠Ｑ　（３） 式中、■は加速度計３２の速度出力信号の振幅であり、Ｂは有効部分９２ａ及び ９２ｃを横断してゆく磁界の強さであり、９は磁束磁界の中にある導体の有効な 長さである。ディザの変位りが１ミルインチであり、加速度計の固有周波数が５ ００Ｈｚであり、速度信号Ｖが約８ｃｍ／ｓｅｅ、であり、有効部分９２ａ及び ９２ｂの長さＱが６■■であり且つ磁束の強さが８キロガウスであるとき、単一 のビックオフ部分９２８′の出力は０．４ｍｖである。加速度計３２ａ及び３２ ｂの出力端子を直列に接続すれば、出力電圧は倍の０．８ｍｖになる。図３Ａ及 び図３Ｃの駆動回路に組込んでも良い演算増幅器は、典型的には、１０ＫＨｚの 帯域幅に対して０．１μＶの雑音を有する。演算増幅器が３Ｘ１０’の利得を育 していれば、その出力は典型的には２．４ｖビークになるのであるが、そのとき の雑音対ピーク信号比は０゜０１％であり、これは、本発明のセンサ１０が利用 可能な演算増幅器で見られる固有の雑音レベルに対して優秀な速度センサである ことを十分に示している。

速度及び加速度センサｌＯを製造しつる正確さと、加速度計３２ａ及び３２ｂの 対称性並びにたわみ部３４及び３６による加速度計の懸垂と、加速度計３２ａ及 び３２ｂに等しく、逆方向の運動を加えるためのリンク７２の相互結合とは、加 速度計の出力信号の処理を大幅に簡略化して、本質的にそれを余弦復調過程にす るという重畳効果を有する。従来の技術の平行四辺形構造の場合のような正弦復 調や、二倍周波数正弦復調はいずれも不要であるので、この余弦復調過程を半サ イクルごとに実行することができる。基本的には、加速度計３２ａ及び３２ｂの 出力を互いに減算し合って、直線加速信号を発生すると共に、１つおきのサンプ ルを反転しつつ双方の信号を平均して、余弦に関して復調し、回転速度信号ωを 発生する。そのような処理に際しては、整列サーボも、位相サーボもいずれも不 要であるので、本発明の一実施例においては、回転加速度信号Ωの帯域幅はＩＫ Ｈｚまで増加する。

速度及び加速度センサｌＯは速度軸３９に関して加わる回転加速に対して、すな わち、速度軸３９に関する各々の加速度計３２ａ及び３２ｂのモーメントに対し て感度を有し、その加速感度はその後に続く加速度計出力信号のｔｉｄｌｌ処理 に望ましくない雑音成分を導入する。回転速度信号ωを微分し且つスケ−りング することにより、その雑音成分を有効に排除できる。実際には、先に指示した通 り、加速度計３２の復調出力は回転速度信号ωの尺度であり、それを微分して、 各加速度計３２の角加速度の表示を得ることができる。寸法、特に、速度軸３８ から重心５０ａ及び５０ｂの各々までの距離は高い精密度をもって、たとえば、 ４０マイクロインチとわかっているので、その等価の回転半径を測定された負加 速力と乗算して、角加速によって起こる直線加速の正確な表示を得る。計算した 加速モーメントを加速度計の出力から減算して、そのような加速感度を減少又は ほぼ排除する。

次に図３Ｄを参照すると、各々の駆動回路１２７ａ及び１２７ｃから取り出した 出力信号ｆｌ及びｆ２をいかにして処理するか、特に、いかにしてカウンタ１５ ２及び１５４にそれぞれ印加するかが示されている。先に説明した通り、各々の 加速度計３２の力感知軸３８に沿って加速度が加わることによって、振動ビーム ５４及び５６は引張り状態又は圧縮状態にされるのに従って、出力信号ｆｌ及び ｒ２の周波数は変化する。ディザ駆動回路１２７ｂは図３Ｃ，あるいは、図３Ａ に示す回路の形りをとるのが好ましいであろう。１例として、駆動回路、すなわ ち、信号発生器１２７ａ及び１２７ｃは図３Ａに示す回路の形態をとっても良い 。

ディザ駆動回路１２７ｂは出力信号を発生し、その出力信号は先に図３Ｂに関し て論じたようにゲーティング回路１３３に印加される。ゲーティング回路１３３ の出力は、カウンタ１５２及び１５４に印加される１対の二乗ゲーティング信号 である。その１対のゲーティング信号は、カウンタ１５２及び１５４をゲーテイ ングするために、速度の零交差時に現れる。これはほぼｌＫＨ２％すなわち、速 度の零交差の両端での読取取りである。カウンタ１５２及び１５４は、基準クロ ック１５０により発生され且つ各々のカウンタ１５２及び１５４に印加される基 準クロック信号に関して、加速度計の出力信号ｆｌ及びｆ２の周波数をカウント する。そこで、マイクロプロセッサは、たとえば、ｌ　Ｋ　Ｈｚの周波数でカウ ンタ１６２及び１５４の出力を読取り、それらのカウントを処理して、ωＶ及び ωの表示を与える。

共通の譲受人に譲渡された米国特許第４，７８６，８６１号に詳細に説明されて いるように、ΔＶは次の式により与えられる。

Δｖ　＋＝Ａ　［（Ｎ　１　＋−Ｎ２＋）　十ＦＴ＋Ｂ　（Ｎ　１１＋Ｎ２＋） コ　（４）式中％ＶＩは速度信号のｒｉ番目」のサンプルであり、Ａ及びＦはス ケール係数であり、Ｎ１．はその「ｉ番目」のサンプルについてＩＫＨｚ　（１ ｍｓｅｃ）の周期にわたってカウンタ１５２から取り出したカウントであり、Ｎ ２．は「ｉ番目」のサンプルについてカウンタ１５４から得られるカウントであ り、Ｔは時間周期であり、Ｂはバイアス修正項である。当該技術では良く知られ るように、Δθ１は次の式により与えられる： Δθ：　＝ａ　（ｃｏｓ　Ｎ１＋＋ｃｏｓ　Ｎ２−）　十ｂ　（ｃｏｓ　Ｎｌ　 ＋　−ｃｏｓ　Ｎ２υ　（５）式中、ａはスケール係数であり、ｂはバイアス／ 修正項であり、また、５００　Ｈｚ周期では、ｃｏｓ　（Ｎ　１　、）　＝Ｎ　 １　□−Ｎ　１　ｔ、−＋＋　（６）ＩＫＨｚの速度では、ｃｏｓ（Ｎ１＋）＝ （−１）’Ｎｌ、　（７）となっている。

角加速度αは、いずれか一方の加速度計３２ａ又は３２ｂの出力端子から取り出 した直線加速度を次の式に従って等価回転半径ｒ、いで除算したものに等しい： そこで、角加速度αは次の式に従って測定回転速度ωの関数である：ｄω ｔ 回転速度自体は次のように表現されても良い：Δθ Δを 回転速度ωの微分は加速度αに等しｔｌので、加速度を次の式により表わしても 良従って、直線加速度Ａ　Ｉｉｅ＠＠＋の修正は次の式により実行される：そこ で、マイクロプロセッサ１５Ｂは、従来の通りに、角加速度を修正するために加 速度計の出力ｆｌ及びｆ２からＡ１１ａｓａ＋　ｅａ＋＋５ｃｔｌ＊ｎの値を減 算するようにプログラムされている。

別の方法によるディザ駆動も実現可能である。たとえば、支持フレームにフィン ガ状延出部を装着し、その上にメタライゼーシ１ンを蒸着しても良い。そのよう な延出部はディザフレームにある対応する受け入れ溝に係合するであろう、その ような駆動構成のそれ以上の詳細は、本明細書にも参考として取り入れられてい るＴａｎｇ他のＩＩ−ａｔａｒａｌｌｙ　Ｄｒｉｖｅｎ　Ｐｏ１ｙｓｉｌｉｃ。

ｎ　Ｒｅ５ｏｎａｎｔ　ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓＪ　（ＩＥＥＥ　Ｃａ ｔａｌｏｇ　Ｎｏ、８９ＴＨＯ２４９−３（１９８９年２月））に見られる。

状況によっては、基板１６は加速度計３２ａ及び３２ｂの固有周波数の範囲内に あるねじれ運動モードを受けることもある。そのようなねじれモードは加速度計 ３２ａ及び３２ｂと、それらの加速度計をディザフレーム３０に装着すると共に 互いに結合する関連素子とを一体構造基板１６の平面から移動させ、それにより 、力感知軸３８に沿った運動成分を加えるであろう。リンク７２はそのようなね じれ運動を完全には補正できないこともある。そのため、感知軸に沿った運動成 分は必ずしも等しくはなく、加速度や角速度の計算に誤差を導入してしまうであ ろう。

図４は、加速度計３２ａ及び３２ｂの固有周波数より著しく高い周波数でねじリ モートを有する基板１６の一実施例を示す。図４に示す実施例では、たわみ部１ ７０及び１７５は、それらのたわみ部の長さが所望の「Ｓ字屈曲」運動を発生さ せるべく臨界設定されるように加速度計の支持フレーム４２の縁部を除去して、 切欠き部を形成することによって形成される。ところが、図２Ａに示す実施例と は異なり、たわみ部１７０及び１７５は各々の加速度計を図２Ａに示す構成を反 転させた構成で保持する。加えて、加速度計の各辺にある別の縁部分を除去して 、延出タブ１８０．１８５を形成する。各加速度計は、外側タブ１８０から延出 する補強たわみ部１９０をさらに含む。補強たわみ部１９０は、タブ１８０から たわみ部＋７０から逆方向に延出する第１のたわみ部分１９５と、たわみ部分１ ９５をディザフレーム３０に結合し且つたわみ部分１９５に対してほぼ垂直に伸 びる第２のたわみ部分２００とをそれぞれ含む。

支持フレーム４２とディザフレーム３０から材料をさらに除去して、補強たわみ 部１９０を形成することによって、各加速度計の重心と衝撃中心は変化する。

従って、感知軸と回動点の位置が所望の整列状態にとどまるように基板を確実に 質量平衡状態に維持するために、追加の手段を講じなければならない。ストラブ ド５２に近接する支持フレーム４２の部分は図２Ａに示す実施例では幅広である が、図４８に示す実施例においては、支持フレーム４２の対応する部分は狭くな っている。このように狭くなったのは、補強たわみ部１９０を形成するために除 去した材料を補正し、それにより、加速度計の質量平衡を保つために、支持フレ ーム４２の幅広の部分から材料を除去した結果である。同様に、所望の整列を維 持するために、リンク７２を構成する素子を質量平衡させ且つ変更しても良い。

好ましい実施例では、回動点が基板の重心にあり且つ各加速度計の回動点と衝撃 中心は全てディザ駆動部と平行である単一の軸に沿って位置するように、素子を 配列している。

先に述べたように、加速度計３２ａ及び３２ｂを図２Ａの「Ｓ字屈曲」たわみ部 ３４及び３６によって開型することにより、ディザ連動の結果、加速度計３２８ 及び３２ｂは相対的に小さく、逆方向の円弧を描いて運動する。多くの用途にお いて、この円弧運動は無視できる程度のものであることが多いが、感知軸が基板 １６の平面に関して傾斜しているような用途では誤差信号を発生するであろう。

従って、そのような用途については、加速度計のディザ運動をさらに直線的にす ることが必要であろう。

図５及び図６は、真に直線的なディザ運動を有する加速度計支持構成を指向して いる。図５及び図６の実施例は、ねじれモードの周波数が加速度計の固有周波数 より高いという利点をさらに有する。

図５に示す実施例においては、加速度計３２は並列する関係にある。各加速度計 ３２は、支持フレーム４２から延出する外側タブ１８０と、内側タブ１８５とを をする。Ｓ字屈曲たわみ部２０５は加速度計３２ａの外側タブ１８０ａと、加速 度計３２ｂの内側タブ１８５ｂとからそれぞれ延出して、ディザフレーム３０の 第１の側２１０に接合している。同様に、Ｓ字屈曲たわみ部２１５は加速度計３ ２ａの内側タブ１８５ａと、加速度計３２ｂの外側タブ１８０ｂとから延出して 、第１の側２１０とは反対の側にあり且つそれとほぼ平行であるディザフレーム ３０の第２の側２２０に接合している。

図５の構成は真に直線的なディザを発生させ、先に説明した実施例はおいては固 有のものであった円弧運動を受けないのであるが、加速度計をその感知軸を中心 として回転させようとする。同程度の回転を受けず且つ加速度計の固有周波数よ り窩い周波数でねじれモードを有する別の、真に直線的なディザ構成を図６に示 す。

図６に示す通り、加速度計３２は並列関係で聞直されている。各加速度計３２は 、各々の支持フレーム４２から延出する外側タブ１８０と、内側タブ１８５とを 含む。各加速度計の外側タブ１８０は、２つの逆方向に向いた５字形たわみ部２ ２５．２３０に結合している。各加速度計３２の内側タブ１８５は単一の５字形 たわみ部２３５に結合している。各々の５字形たわみ部２２５，２３０，２３５ は、各々のタブに結合する長手方向に延出する部分２４０と、長手方向に延出す る部分２４０から延出してディザフレーム３０に結合する横方向に延出する部分 ２４５とを含む。横方向に延出する部分２４５は、その部分が所望の長さとなる ようにディザフレーム３０の一部分を切欠くことによって形成される。好ましい 一実施例では、各り字形たわみ部の長手方向に延出する部分２４０は全て長さし を有する。横方向に延出する部分２４５ｂ、２４５ｃ、２４５ｄ及び２４５ｅは 全てＬ／２に等しい長さを有し、横方向に延出する部分２４５ａ及び２４５ｆは Ｌ／２．５２に等しい長さまで切欠かれている。

図７〜図１３は、加速度計３２の感知軸に関する望ましい回転を受けない真に直 線なディザ遅動を有する加速度計支持構成を指向している０図７の実施例では、 加速度計３２は背面合わせ、Ｓ字屈白たわみユニット２５０から成る構造により てディザフレーム３０に結合されている。各々の背面合せ、Ｓ字屈自たわみユニ ットは支持フレーム４２にあるタブに結合する第１のＳ字屈曲たわみ部２５５と 、第１のたわみ部２５５とほぼ平行であり且つディザフレーム３０から延出する タブ２６５に結合している第２のＳ字屈白たわみ部２６０とを含む、第１のＳ字 屁白たわみ部と第２のＳ宇屈自たわみ部は交さたわみ部２７０により互いに結合 されている。

図示しである通り、各加速度計は１対の背面合せ、Ｓ字屈白たわみユニット２５ ０を有する。外側たわみ部２６０ａ、２６０ｄは、ディザフレームの平行な両側 部２７５及び２８０から延出するタブによりディザフレーム３０により結合され ている。内側たわみ部２６０ｂ及び２６０Ｃは、ディザフレーム３０の平行な両 側部２１０及び２２０から延出する支持部材８４及び２８５から延出しているタ ブに結合している。

図８は、図７に示す実施例に実質的に類似している一実施例を示す、主な相違点 はリンク７２にある。詳細にいえば、支持部材８４から垂直に延出する支点３０ ５に結合する中心部分３０２にある円弧状たわみ部３００を採用することにより 、線形共振は矢印２９５で示す方向に補強される。シリコンから形成されている 場合、円弧状たわみ部の縫部は、たわみ部を形成するために使用された処理の種 類によって、数多（の）１セツトを育することもある。従って、円弧状たわみ部 を形成するために反応イオンエツチングを使用することが望ましい。反応イオン エツチングは、それを使用しない場合には起こると考えられるファセット形成を 最小限に抑えるかまたは排除する。中心部分３０２から１対のレバーアーム３１ ０．３１５が両方向に延出している。

理想的には、背面合せたわみユニット２５０は加速度計のディザリングを矢印３ ２０により指示する直線運動に限定する。ところが、場合によっては、たわみ部 が矢印３２５により指示する方向にソフトモードを受け、その結果、矢印３２５ により示す方向へのブロック回転を受けることもある０図８は、そのようなプロ 、り回転を修正する、図８に示す実施例の別の変形例を示す。この実施例では、 対応する６封の背面合せ、Ｓ字屈自たわみユニット２５０の交さたわみ部２７０ はウオーキングパー３３０によって相互結合されている。

図１０は、直線ディザを有する別の実施例を示す、この実施例では、各加速度計 ３２は４つの背面合せＳ７屈−たわみユニットにより支持されている。各々の背 面合せＳ字屈曲たわみユニット２５０は対応する、逆向きの背面合せＳ字屈由た わみユニット２５０′と対を成している。逆方向に向いた背面合せＳ字屈白たわ み部をタブ１８０，１８５．３３５及び３４０で互いに接合している。

図７の実施例に関して説明したように、たわみ部はブロック回転を受けることが ある。このブロック回転を修正し且つ加速度針をその振り子軸に沿ってさらに補 強するために、１対の同様に向いた背面合せＳ字屈曲たわみユニットの間にウオ ーキングパー３３０を結合しても良い、そのような構成を図１１に示す、あるい は、図１２に示すように、対の同様に向いた背面合せＳ字屈白たわみ部をいずれ もウオーキングパー３３０によって結合しても良い。

図１２の実施例においては、ウオーキングパー３３０が各加速度計３２のリンク ７２と支持フレーム４２の結合を遮断するので、リンク７２とその関連構造を変 形しなければならない。図示する通り、レバーアーム３１０．３１５を短くして いる。たわみ部３４５は各レバーアーム３１０，３１５の端部からそれぞれ延出 しており、内側に配置された背面合せＳ字屈曲たわみユニットの交さバー２７０ から延出するＬ字形延出部３５０に接合する。従って、この実施例においては、 支持フレーム４２への力の直接伝達とは逆に、リンク７２は背面合せＳ字屈曲た わみユニット２５０ｂ’及び２５０ｃにディザ運動を加える。

図１３は、背面合せＳ字屈曲たわみユニット２５０の正面突き合わせ配列を採用 する別の真に直線的なディザ構成を示す。図示する通り、各加速度計３２は各々 の支持フレーム４２の四角のそれぞれから延出する４つのタブ３３５．３６０を 有する。各加速度計は２対の背面合せＳ字屈曲たわみユニット２５０を含み、６ 対は正面突き合わせ配列で構成されている。外側の背面合せＳ字屈曲たわみユニ ット２５０ａ、２５０ａ’　、２５０ｄ及び２５０ｄ’は各々の外側タブ３３５ と、ディザフレーム３０にある切欠き部分３７０との間に延出している。支持部 材３７５はディザフレーム３０の両側部２１０．２２０からディザフレームの内 部へと延出し、タブ３８０で終端する。各々の内側の背面合せＳ字屈曲たわみユ ニット２５０ｂ、２５０ｂ’　、２５０ｃ、２５０ｃ’の一方の側は各々の内側 タブ３６０から延出し、他方の側は各々の支持部材３７５に結合している。図示 した通り、一方の組の内側たわみユニット２５０ｂ’及び２５０Ｃはタブ３８０ で各々の支持部材３７５に結合し、他方の組の内側たわみユニット２５０ｂ及び ２５００″は支持フレームの切欠き部分３８５で支持フレーム４２に結合してい る。

以上開示した実施例にお＋１１では、リンク７２は加速度計３２の間の内側領域 に配設されており、加速度計を互＋１１に離間させていた。ところが、リンクを 必ず配置しなければならないというわけではない。そうではなく、ディザ運動の 必要な制御を実行するために、加速度計３２の外側に２つのリンクを配置しても 良い。

複数対の外部リンクを採用するセンサ基板のい（つかの実施例を図１４〜図１６ に示す。

図１４は、正面突き合わせ構成で配列されている加速度計３２を有するセンサ基 板を示す。加速度計３２はたわみ部１７０．１７５によりディザフレーム３０の 両側部２７５．２８０に結合されており、それらのストラット５２が互いに近接 するように互いに向かって延出している。加速度計３２の内側に、１対の外側リ ンク７２が配設されている。各リンク７２は、回動たわみ部８２に結合している プレース７８にレバーアーム７４ａ及び７４ｂを相互結合する１対の平行な部材 ７６ａ及び７６ｂを含む。回動たわみ部８２自体はディザフレーム３０の両側部 ２１０．２２０に結合している。たわみ部３９０は各回動アーム７４の端部ゝか ら各々の加速度計３２へと延出し、それにより、各リンクの一方のレバーアーム は一方の加速度計に結合し、他方のレバーアームは他方の加速度計に結合するこ とになる。加速度計は正面突き合せ配列されているので、矢印３９２及び３９３ により指示する平行なディザ軸に沿ってディザする。

１１に１５は、１対の外側リンクにより相互結合されている並列関係の２つの加 速度計３２を有する一実施例を示す。加速度計３２の支持フレーム４２の平行の 内面３９５の間に！対の逆方向に向いた背面合せ、Ｓ字屈曲たわみユニｙ　）２ ５０ａ及び２５０ｂが配設されており、それらのたわみユニットは支持フレーム ４２から延出するタブに結合している。各加速度計３２の支持フレーム４２の外 １１４１０にあるタブと、ディザフレーム３０との間に単一の背面合せＳ字屈自 たわみユニブ）４０５が結合している。加速度計３２ａに結合する背面合せＳ字 屈曲たわみユニット４０５ａは、加速度計３２ｂに結合する背面合せＳ字屈白た わみユニット４０５ｂとは逆の方向に向いている。

２つの外側リンク７２はディザフレーム３０の両側部２７５．２８０から切欠き 形成されている。センサが休止状態にあるとき、ディザフレーム３０の両側部２ ７５．２８０は支持フレーム４２の外面４１０とほぼ平行である。各々の外側リ ンクは、ディザフレーム３０の各側部２７５．２８０から垂直に延出する支え４ ２０に結合している円弧状たわみ部を有する中心部分４１５を含む、リンク７２ は、その中心部分４１５から両方向に延出するレバーアーム４２５をさらに含む 。各レバーアーム４２５の端部から１つのたわみ部４３０が延出している。一方 のたわみ部はすぐ隣接している加速度計の支持フレームに直接に結合しているが 、他方のたわみ部は遠いほうの加速度計の支持フレーム４２から延出する延出ア ーム４３５に結合している。

図１６は、互いに相互接続された１対の外側リンクを採用する実施例を示す。

図示するように、この実施例の加速度計３２は並列する構成で配置されている。

加速度計は各１対のたわみ部１７０及び１７５によってディザフレームの同じ側 部２１０に結合されている。たわみ部１７０及び１７５は各々の加速度計３２の 支持フレーム４２にあるタブ及びディザフレーム３０の側部２１０から延出して いる。

ディザフレーム４２の両側部２７５，２８０に、２つの外側リンク７２が配設さ れている。センサが休止状■にあるとき、ディザフレーム３０の両側部２７５． ２８０は支持フレーム４２の外側部４１０とほぼ平行である。各外側リンクは、 ディザフレーム３０の各々の側部２７５．２８０から垂直に延出する支え４２０ に結合している円弧状たわみ部を有する中心部分４１５を含む、リンク７２は１ 対のほぼ垂直のレバーアーム４４５．４５０をさらに含む、第１のレバーア−ム ４４５は各々の支持フレーム４２の外側部とほぼ平行に伸び、一方、第２のレバ ーアーム４５０は中心部分４１５から、第１のレバーアーム４４５に対し垂直な 方向に延出している。たわみ部４４５は各々の第１のレバーアーム４４５からそ れぞれ延出しており、すぐ隣接する加速度計の外側タブに結合している。各リン ク７２の第２のレバーアーム４５０は互いに向かって延出し、１対の同様の方向 に向いた前面合せＳ７屈−たわみユニット４６０と、前面合せＳ字屈曲たわみユ ニブト４６０の間に延出する相互結合バー４６５とによつて相互結合されてい図 １４及び図１６の実施例では、加速度計をディザフレームに結合するたわみ部が Ｗ２Ａに示すたわみ部に類似しているので、それらの実施例は先に述べた円弧状 のディザ運動を受ける。そのような円弧状の連動を許容できな〜）場合には、真 に直線状のディザ運動を示すように設計されている図４５の実施例を採用しても 良い。

以上説明した実施例は６対の加速度針の力感知軸を逆方向に向いているものとし て示しているが、そのような配列にする必要はない。そうではなく、力感知軸を 同じ方向に向けても良い。しかしながら、そのような構成を選択した場合には、 加速度計からの入力の差を処理するのではなく、それらの入力の和を処理するこ とによって直線加速を得る。

以上、本発明のいくつかの実施例を説明したが、本発明の１東な趣旨から逸脱せ ずにそれらの実施例を変形、変更しても良いことは当業者には認められるであろ う。そこで、以上説明した好ましい実施例はあらゆる点で単なる例示であり、限 定的意味をもたないと考えられるべきであり、本発明の範囲は以上の説明ではな く、添付の請求の範囲によって指示される。従って、請求の範囲の等個物の意味 及び範囲の中に含まれるあらゆる変更を包含することが発明者の意図である。

１＝７１１０ Ｆ０７虱ｌＥ Ｆ０ｉｉｔ＝ｙｔ： ＦＩＧ、４

Claims (56)

【特許請求の範囲】
1. １．加速度及び角速度センサで使用するための基板において、前記基板中に形成 された平行な力感知軸を有する第１の加速度計及び第２の加速度計と、 前記基板中に形成されたディザフレームと、前記碁坂中に形成されて、前記第１ の加速度計及び第２の加速度計を前記ディザフレームに装着させると共に、前記 第１の加速度計及び第２の加速度計を、前記第１の加速度計及び第２の加速度計 の前記力感知軸に対し垂直のディザ軸に沿ってディザさせるための装着手段とを 具備する基板。
2. ２．前記第１の加速度計及び第２の加速度計を同じ周波数でディザさせるために 前記第１の加速度計と前記第２の加速度計を相互結合するリンク手段をさらに具 備する請求項１記載の基板。
3. ３．前記リンク手段は、前記ディザ軸に沿って前記第２の加速度計に作用力が加 わったときに、前記ディザ軸に沿って前記第１の加速度計に、前記作用力とほぼ 等しい大きさではあるが逆の向きである反力を加える手段を構成する請求項２記 載の基板。
4. ４．前記リンク手段は、前記第１の加速度計と前記第２の加速度計との間に配設 されている請求項３記載の基板。
5. ５．前記第１の加速度計び第２の加速度計のねじれ運動モードを前記第１の加速 度計及び第２の加速度計の固有周波数より著しく高い周波数に置くために、前記 第１の加速度計及び第２の加速度計を前記ディザフレームに結合するねじれ抑制 手段をさらに具備する請求項２記載の基板。
6. ６．前記装着手段は、前記第１の加速度計及び第２の加速度計を前記ディザ軸に 沿って真に直線的にディザさせる手段をさらに構成する請求項２記載の基板。
7. ７．前記第１の加速度計及び第２の加速度計を同じ周波数でディザさせるために 前記第１の加速度計と前記第２の加速度計を相互結合する１対の外側に配設され たリンク手段をさらに具備する請求項１記載の基板。
8. ８．前記リンク手段は、前記ディザ軸に沿って前記第２の加速度計に作用力が加 わったときに、前記ディザ軸に沿って前記第１の加速度計に、前記作用力とほぼ 等しい大きさではあるが逆の向きである反力を加える手段を構成する請求項７記 載の基板。
9. ９．加速度及び角速度センサで使用するための基板において、前記基板中に形成 されており、ほぼ平行な力感知軸を有し、各々が保証質量と、支持フレームと、 前記保証質量を前記支持フレームに結合する少なくとも１つのたわみ部とを有す る第１の加速度計及び第２の加速度計と、前記基板中に形成されたディザフレー ムと、前記基板中に形成されて、前記第１の加速度計の前記支持フレームを前記 ディザフレームの第１の側に結合し、前記第１の加速度計を、前記第１の加速度 計及び第２の加速度計の前記力感知軸に対し垂直である第１のディザ軸に沿って ディザさせる第１の対のほぼ平行な装着たわみ部と、前記基板中に形成されて、 前記第２の加速度計の前記支持フレームを前記ディザフレームの第２の側に結合 し、前記第２の加速度計を第２のディザ軸に沿ってディザさせる第２の対のほぼ 平行な装着たわみ部とを具備する基板。
10. １０．前記第１のディザ軸と前記第２のディザ軸とは一致している請求項９記載 の基板。
11. １１．前記基板中に形成され、前記第１の加速度計及び第２の加速度計を同じ周 波数でディザさせるために前記第１の加速度計と前記第２の加速度計を相互結合 するリンク手段をさらに具備する請求項１０記載の基板。
12. １２．前記リンク手段は、前記ディザ軸に沿って前記第２の速度計に作用力が加 わったときに前記ディザ軸に沿って前記第１の加速度計に、前記作用力とほぼ等 しい大きさであるが逆の向きである反力を加える手段を構成する請求項１１記載 の基板。
13. １３．前記リンク手段は、前記第１の加速度計と前記第２の加速度計との間で配 置されている請求項１１記載の基板。
14. １４．前記リンク手段は、 リンクと、 前記リンクを前記ディザフレームに結合し、前記リンクを回動点に関して回動さ せる回動たわみ部と、 前記リンクの第１の端部を前記第１の加速度計に結合する第１のたわみ部と、前 記リンクの第２の端部を前記第２の加速度計に結合する第２のたわみ部とを具備 する請求項１１記載の基板。
15. １５．前記リンクは、 Ｕ字形部材と、 前記Ｕ字形部材から延出しており、前記第１のたわみ部が一方に結合し、前記第 ２のたわみ部が他方に結合している１対のレバーアームとを具備する請求項１４ 記載の基板。
16. １６．前記リンク手段は、 円弧状たわみ部を伴う中央部分を有し、前記中央部分から延出する第１及び第２ の逆方向に延出するアームをさらに有するリンクと、前記円弧状たわみ部を前記 ディザフレームに結合する支点と、前記リンクの前記第１のアームを前記第１の 加速度計に結合する第１のたわみ部と、 前記リンクの前記第２のアームを前記第２の加速度計に結合する第２のたわみ部 とを具備する請求項１１記載の基板。
17. １７．前記第１及び第２の対のたわみ部は前記第１の加速度計及び第２の加速度 計を前記ディザフレームの両側に結合する請求項９記載の基板。
18. １８．前記基板中に形成されており、前記第１の加速度計及び第２の加速度計を 同じ周波数でディザさせるために、前記第１の加速度計と前記第２の加速度計を 相互結合し、外部に配置された１対のリンク手段をさらに具備する請求項９記載 の基板。
19. １９．前記外部に配置された１対のリンク手段は、前記第２のディザ軸に沿って 前記第２の加速度計に作用力が加わったときに前記第１のディザ軸に沿って前記 第１の加速度計に、前記作用力とほぼ等しい大きさであるが逆の向きである反力 を加える手段をさらに構成する請求項１８記載の基板。
20. ２０．前記外部に配置されたリンク手段の各々は、リンクと、 前記リンクを前記ディザフレームに結合し、前記リンクを回動点に関して回動さ せる回動たわみ部と、 前記リンクの第１の端部を前記第１の加速度計に結合する第１のたわみ部と、前 記リンクの第２の端部を前記第２の加速度計に結合する第２のたわみ部とを具備 する請求項１９記載の基板。
21. ２１．前記リンクは、 Ｕ字形部材と、 前記Ｕ字形部材から延出しており、前記第１のたわみ部が一方に結合し、前記第 ２のたわみ部が他方に結合している１対のレバーアームとを具備する請求項２０ 記載の基板。
22. ２２．前記第１の加速度計及び第２の加速度計のねじれ運動モードを前記第１の 加速度計及び第２の加速度計の固有周波数より著しく高い周波数に置くために、 前記第１の加速度計及び第２の加速度計を前記ディザフレームに結合するねじれ 抑制手段をさらに具備する請求項１０記載の基板。
23. ２３．前記ねじれ抑制手段は、 前記第１の加速度計の前記支持フレームと、前記ディザフレームの前記第２の側 との間に延出する第１のＬ字形たわみ師と、前記第２の加速度計の前記支持フレ ームと、前記ディザフレームの前記第１の側との間に延出する第２のＬ字形たわ み部とを具備する請求項２２記載の基板。
24. ２４．前記第１のＬ字形たわみ部は前記第１の加速度計の前記支持フレームの外 面から延出し且つ前記第２のＬ字形たわみ部は前記第２の加速度計の前記支持フ レームの外面から延出する請求項２３記載の基板。
25. ２５．加速度及び角速度センサで使用するための基板において、前記基板中に形 成されており、ほぼ平行の力感知軸を有し、各々が保証質量と、支持フレームと 、前記保証質量を前記支持フレームに結合する少なくとも１つのたわみ部とを有 する第１の加速度計及び第２の加速度計と、前記基板中に形成されたディザフレ ームと、前記基板中に形成され且つ前記第１の加速度計の前記支持フレームに結 合されて、前記第１の加速度計を前記ディザフレームに装着し、前記第１の加速 度計及び第２の加速度計の前記力感知軸に対し垂直であるディザ軸に沿って前記 第１の加速度計を真に直線的にディザさせる第１の装着手段と、前記基板中に形 成され且つ前記第２の加速度計の前記支持フレームに結合されて、前記第２の加 速度計を前記ディザフレームに装着し、前記第２の加速度計を前記ディザ軸に沿 って真に直線的にディザさせる第２の装着手段とを具備する基板。
26. ２６．前記第１の装着手段は、 前記第１の加速度計の前記支持フレームにある外側タプと、前記ディザフレーム の第１の側との間に延出する第１のＬ字形たわみ部と、前記第１の加速度計の前 記支持フレームにある外側タプと、前記ディザフレームの第１の側とは逆の側に あり且つそれとほぼ平行である前記ディザフレームの第２の側との間に延出する 第２のＬ字形たわみ部と、前記第１の加速度計の前記支持フレームにある外側タ プと、前記ディザフレームの前記第１の側との間に延出する第３のＬ字形たわみ 部とを具備し、前記Ｌ字形たわみ部の各々はそれぞれのタブから延出する第１の 部分と、前記第１の部分と前記ディザフレームとの間で、前記第１の部分に対し て垂直に延出する第２の部分とを有し、前記第１のＬ字形たわみ部の前記第２の 部分と、前記第３のＬ字形たわみ部の前記第２の部分とは互いに向かって延出し ている請求項２５記載の基板。
27. ２７．前記Ｌ字形たわみ部の各々の前記第１の部分は長さＬを有し、前記第１の Ｌ字形たわみ部及び第３のＬ字形たわみ部の前記第２の部分はＬ／２の長さを有 し且つ前記第２のＬ字形たわみ部の前記第２の部分はＬ／２．５２の長さを有す る請求項２６記載の基板。
28. ２８．前記第２の装着手段は、 前記第２の加速度計の前記支持フレームにある外側タプと、前記ディザフレーム の前記第２の側との間に延出する第４のＬ字形たわみ部と、前記第２の加速度計 の前記支持フレームにある外側タプと、前記ディザフレームの前記第１の側との 間に延出する第５のＬ字形たわみ部と、前記第２の加速度計の前記支持フレーム にある外側タプと、前記ディザフレームの前記第２の側との間に延出する第６の Ｌ字形たわみ部とを具備し、前記Ｌ字形たわみ部の各々はそれぞれのタブから延 出する第１の部分と、前記第１の部分と前記ディザフレームとの間に、前記第１ の部分に対し垂直に延出する第２の部分とを有し、前記第４のＬ字形たわみ置部 の前記第２の部分と、前記第６のＬ字形たわみ部の前記第２の部分とは互いに向 かって延出している請求項２６記載の基板。
29. ２９．前記Ｌ与形たわみ部の各々の前記第１の部分は長さＬを有し、前記第４の Ｌ字形たわみ部及び第６のＬ字形たわみ部の前記第２の部分はＬ／２の長さを有 し且つ前記第５のＬ字形たわみ部はＬ／２．５２の長さを有する請求項２８記載 の基板。
30. ３０．前記第１の装着手段は、 前記第１の加速度計の前記支持フレームにある外側タプと、前記ディザフレーム の第１の側との間に結合する第１の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと、前記第 １の加速度計の前記支持フレームにある内側タプと、前記ディザフレームの内部 へ延出し、前記ディザフレームの前記第１の側とはぼ平行である支持部材との間 に結合する第２の背面合せＳ字屈曲たわみユニットとを具備する請求項２５記載 の基板。
31. ３１．前記第１の背面合せＳ字屈曲たわみユニット及び第２の背面合せＳ字屈曲 たわみユニットは同じ方向を向いている請求項３０記載の基板。
32. ３２．前記第２の装着手段は、 前記第２の加速度計の前記支持フレームにある外側タプと、前記ディザフレーム の前記第１の側とは反対の側であり且つそれとほぼ平行である前記ディザフレー ムの第２の側との間に結合する第３の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと、前記 第２の加速度計の前記支持フレームにある内側タプと、前記ディザフレームの内 部へ延出し、前記ディザフレームの前記第２の側とほぼ平行である別の支持部材 との間に結合する第４の背面合せＳ字屈曲たわみユニットとを具備する請求項３ ０記載の基板。
33. ３３．前記第３の背面合せＳ字屈曲たわみユニット及び第４の背面合せＳ字屈曲 たわみユニットは、前記第１の背面合せＳ字屈曲たわみユニット及び第２の背面 合せＳ字屈曲たわみユニットとは逆の同じ方向に向いている請求項３２記載の基 板。
34. ３４．前記基板中に形成きれて、前記第１の加速度計及び第２の加速度計を同じ 周波数でディザさせるために前記第１の加速度計と前記第２の加速度計を相互接 続するリンク手段をさらに具備する請求項３２記載の基板。
35. ３５．前記リンク手段は、前記ディザ軸に沿って前記第２の加速度計に作用力が 加わったときに、前記ディザ軸に沿って前記第１の加速度計に、前記作用力とほ ぼ等しい大きさであるが逆の向きである反力を加える手段をさらに構成する請求 項３４記載の基板。
36. ３６．前記リンク手段は、 リンクと、 前記リンクを前記ディザフレームに結合し、前記リンクを回動点に関して回動さ せる回動たわみ部と、 前記リンクの第１の端部を前記第１の加速度計に結合する第１のたわみ部と、前 記リンクの第２の端部を前記第２の加速度計に結合する第２のたわみ部とを具備 する請求項３４記載の基板。
37. ３７．前記リンクは、 Ｕ字形部材と、 前記Ｕ字形部材から延出しており、前記第１のたわみ部が一方に結合し、前記第 ２のたわみ部が他方に結合している一対のレバーアームとを具備する請求項３６ 記載の基板。
38. ３８．前記リンク部材は、 円弧状のたわみ部を伴う中央部分を有し、前記中央部分から延出する第１及び第 ２の逆方向に延出するアームをさらに有するリンクと、前記円弧状のたわみ部を 前記ディザフレームに結合する支えと、前記リンクの前記第１のアームを前記第 １の加速度計に結合する第１のたわみ部と、 前記リンクの前記第２のアームを前記第２の加速度計に結合する第２のたわみ部 とを具備する請求項３５記載の基板。
39. ３９．前記第１の装着手段及び第２の装着手段は、前記第１の背面合せＳ字屈曲 たわみユニットと前記第２の背面合せＳ字屈曲たわみユニットとを結合する第１ のウォーキングバーと、前記第３の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと前記第４ の背面合せＳ字屈曲たわみユニットとを結合する第２のウォーキングバーとをさ らに具備する請求項３２記載の基板。
40. ４０．前記第１の装着手段は、 前記第１の加速度計の前記支持フレームにある外側タプと、前記ディザフレーム の第１の側との間に結合する第１の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと、前記第 １の加速度計の前記支持フレームにある前記外側タプと、前記ディザフレームの 前記第１の側との間に結合し、前記第１の背面合せＳ字屈曲たわみユニットとは 逆の方向を向いている第２の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと、前記第１の加 速度計の前記支持フレームにある内側タプと、前記ディザフレームの内部へ延出 し、前記ディザフレームの前記第１の側とほぼ平行である支持部材との間に結合 する第３の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと、前記第１の加速度計の前記支持 フレームにある前記内側タプと、前記支持部材との間に結合し、前記第３の背面 合せＳ字屈曲たわみユニットとは逆の方向に向いている第４の背面合せＳ字屈曲 たわみユニットとを具備する請求項２５記載の基板。
41. ４１．前記第２の装着手段は、 前記第２の加速度計の前記支持フレームにある外側タプと、前記ディザフレーム の前記第１の側とほぼ平行である前記ディザフレームの第２の側との間に結合す る第５の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと、前記第２の加速度計の前記支持フ レームにある前記外側タプと、前記ディザフレームの前記第２の側との間に結合 し、前記第５の背面合せＳ字屈曲たわみユニットとは逆の方向に向いている第６ の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと、前記第２の加速度計の前記支持フレーム にある内側タプと、前記ディザフレームの内部へ延出し、前記ディザフレームの 前記第２の側とほぼ平行である別の支持部材との間に結合する第７の背面合せＳ 字屈曲たわみユニットと、前記第２の加速度計の前記支持フレームにある前記内 側タプと、前記別の支持部材との間に結合し、前記第７の背面合せＳ字屈曲たわ みユニットとは逆の方向に向いている第８の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと を具備する請求項４０記載の基板。
42. ４２．前記基板中に形成されて、前記第１の加速度計及び第２の加速度計を同じ 周波数でディザさせるために前記第１の加速度計と前記第２の加速度計を相互結 合するリンク手段をさらに具備する請求項４１記載の基板。
43. ４３．前記リンク手段は、前記ディザ軸に沿って前記第２の加速度計に作用力が 加わったときに、前部ディザ軸に沿って前記第１の加速度計に、前記作用力とほ ぼ等しい大きさであるが逆の向きである反力を加える手段をさらに構成する請求 項４２記載の基板。
44. ４４．前記リンク手段は、 リンクと、 前記リンクを前記ディザフレームに結合し、前記リンクを回動点に関して回動さ せる回動たわみ部と、 前記リンクの第１の端部を前記第１の加速度計に結合する第１のたわみ部と、前 記リンクの前記第２の端部を前記第２の加速度計に結合する第２のたわみ部とを 具備する請求項４２記載の基板。
45. ４５．前記リンクは、 Ｕ字形部材と、 前記Ｕ字形部材から延出しており、前記第１のたわみ部が一方に結合し、前記第 ２のたわみ部が他方に結合している１対のレバーアームとを具備する請求項４４ 記載の基板。
46. ４６．前記リンク手段は、 円弧状のたわみ部を伴う中央部分を有し、前記中央部分から延出する第１及び第 ２の逆方向に延出するアームをさらに有するリンクと、前記円弧状のたわみ部を 前記ディザフレームに結合する支えと、前記リンクの前記第１のアームを前記第 １の加速度計に結合する第１のたわみ部と、 前記リンクの第２のアームを前記第２の加速度計に結合する第２のたわみ部とを 具備する請求項４２記載の基板。
47. ４７．前記第１の装着手段及び第２の装着手段は、前記第１の背面合せＳ字屈曲 たわみユニットと前記第３の背面合せＳ字屈曲たわみユニットとを結合する第１ のウォーキングバーと、前記第５の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと前記第７ の背面合せＳ字屈曲たわみユニットとを結合する第２のウォーキングバーとをさ らに具備する請求項４１記載の基板。
48. ４８．前記第１の装着手段及び第２の装着手段は、前記第２の背面合せＳ字屈曲 たわみユニットと前記第４の背面合せＳ字屈曲たわみユニットとを結合する第３ のウォーキングバーと、前記第６の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと前記第８ の背面合せＳ字屈曲たわみユニットとを結合する第４のウォーキングバーとをさ らに具備する請求項４７記載の基板。
49. ４９．前記基板中に形成されて、前記第１の加速度計及び第２の加速度計を同じ 周波数でディザさせるために前記第４の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと前記 第５の背面合せＳ字屈曲たわみユニットとを相互結合するリンク手段をさらに具 備する請求項４８記載の基板。
50. ５０．前記第１の装着手段は、 前記第１の加速度計の前記支持フレームにある外側タプと、前記ディザフレーム の第１の側との間に結合する第１の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと、前記第 １の加速度計の前記支持フレームにある別の外側タプと、前記ディザフレームの 前記第１の側に結合し、前記第１の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと対向する 構成で、互いに向かう方向にある第２の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと、 前記第１の加速度計の前記支持フレームにある内側タプと、前記ディザフレーム の内部へ延出し、前記ディザフレームの前記第１の側とほぼ平行である支持部材 との間に結合する第３の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと、前記第１の加速度 計の前記支持フレームにある別の内側タプと、前記支持部材との間に結合し、前 記第３の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと対向する構成で、互いに向かう方向 に向いている第４の背面合せＳ字屈曲たわみユニットとを具備する請求項２５記 載の基板。
51. ５１．前記第２の装着手段は、 前記第２の加速度計の前記支持フレームにある外側タプと、前記ディザフレーム の前記第１の側とほぼ平行である前記ディザフレームの第２の側との間に結合す る第５の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと、前記第２の加速度計の前記支持フ レームにある別の外側タプと、前記ディザフレームの前記第２の側との間に結合 し、前記第５の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと対向する構成で、互いに向か う方向に向いている第６の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと、 前記第２の加速度計の前記支持フレームにある内側タプと、前記ディザフレーム の内部へ延出し、前記ディザフレームの前記第２の側とほぼ平行である別の支持 部材との間に結合する第７の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと、前記第２の加 速度計の前記支持フレームにある別の内側タプと、前記別の支持部材との間に結 合し、前記第７の背面合せＳ字屈曲たわみユニットと対向する構成で、互いに向 かう方向に向いている第８の背面合せＳ字屈曲たわみユニットとを具備する請求 項５０記載の基板。
52. ５２．前記基板中に形成され、前記第１の加速度計及び第２の加速度計を同じ周 波数でディザさせるために前記第１の加速度計と前記第２の加速度計とを相互結 合するリンク手段をさらに具備する請求項５１記載の基板。
53. ５３．前記リンク手段は、前記ディザ軸に沿って前記第２の加速度計に作用力が 加わったときに、前記ディザ軸に沿って前記第１の加速度計に、前記作用力とほ ぼ等しい大きさであるが逆の向きである反力を加える手段をさらに構成する請求 項５２記載の基板。
54. ５４．前記リンク手段は、 リンクと、 前記リンクを前記ディザフレームに結合し、前記リンクを回動点に関して回動さ せる回動たわみ部と、 前記リンクの第１の端部を前記第１の加速度計に結合する第１のたわみ部と、前 記リンクの第２の端部を前記第２の加速度計に結合する第２のたわみ部とを具備 する請求項５２記載の基板。
55. ５５．前記リンクは、 Ｕ字形部材と、 前記Ｕ字形部材から延出しており、前記第１のたわみ部が一方に結合し、前記第 ２のたわみ部が他方に結合している一対のレバーアームとを具備する請求項５４ 記載の基板。
56. ５６．前記リンク手段は、 円弧状のたわみ部を伴う中央部分を有し、前記中央部分から延出する第１及び第 ２の逆方向に延出するアームをさらに有するリンクと、前記円弧状のたわみ部を 前記ディザフレームに結合する支えと、前記リンクの前記第１のアームを前記第 １の加速度計に結合する第１のたわみ部と、 前記リンクの第２のアームを前記第２の加速度計に結合する第２のたわみ部とを 具備する請求項５２記載の基板。