KR100371752B1 - 자이로스코프 및 이를 사용한 입력장치 - Google Patents

Abstract

디바이스의 소형화, 검출감도의 향상, 구동전압의 저감 등을 꾀할 수 있는 자이로스코프를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 자이로스코프 (1) 는, 도전성재료로 이루어지는 복수의 다리 (7) 와 지지부 (8) 을 갖는 음차 (2) 와, 음차 (2) 를 끼워두는 상측 유리기판 (5), 하측 유리기판 (6) 과, 각 다리 (7) 와 서로 용량결합되어 복수의 다리 (7) 를 구동하는 복수의 구동용 전극 (3) 과, 각 다리 (7) 가 신장하고 있는 방향의 선단면 (7a) 과 대향하도록 각 다리 (7) 에 대응하여 형성된 1 개씩의 검출용 전극 (4) 을 갖고 있다.

Description

자이로스코프 및 이를 사용한 입력장치{gyroscope and input device using the same}

본 발명은 자이로스코프와 이를 사용한 입력장치에 관한 것으로, 특히 각속도입력시의 음차의 다리의 변위를 용량의 변화로 검출하는 타입의 자이로스코프와 이를 사용한 입력장치에 관한 것이다.

종래로부터, 도전성을 갖는 실리콘 등의 재료로 형성된 음차를 사용한 자이로스코프가 알려져 있다. 이와 같은 자이로스코프는, 음차의 다리를 한방향으로 진동시켜, 구동 중에 다리의 길이방향을 중심축으로 하는 각속도가 입력된 때에 코리올리의 힘에 의해 발생하는 상기 진동방향과 수직인 방향의 진동을 검출하는 것이다. 코리올리의 힘에 의해 발생하는 진동의 크기는 각속도의 크기에 대응하므로, 이 자이로센서를 각속도 센서로 사용할 수 있어, 예를 들면 퍼스컴의 좌표입력장치 등에 적용할 수 있다.

도 19 는, 종래의 자이로스코프의 주요부인 음차의 구성을 나타내는 도면이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 예의 음차 (100) 는, 3 개의 다리 (101) 와 각 다리 (101) 의 기단측을 연결하는 지지부 (102) 를 갖고 있고, 도전성을 부여한 실리콘으로 형성되어 있다. 음차 (100) 는, 기판 (103) 상에 지지부 (102) 로 고정되어 있고, 각 다리 (101) 의 하방에 해당하는 개소에는 구동용전극 (도시생략) 이 각각 형성되어 있다. 따라서, 구동용 전극에 전압을 인가했을 때에 발생하는 정전인력에 의해 각 다리 (101) 가 연직방향으로 진동하는 구성으로 되어 있다.

이 자이로스코프에 있어서, 연직방향 진동중에 다리 (101) 의 길이방향을 회전축으로 하는 각속도가 입력되면 수평방향의 진동이 발생하는데, 이 수평방향의 진동은 각 다리 (101) 의 양측쪽에 배치된 1 쌍의 검출용전극 (104) 으로 검출되고 있다. 즉, 다리 (101) 가 수평방향으로 변위된 때, 다리 (101) 의 일방측에 배치된 검출용 전극 (104) 과 다리 (101) 와의 간격이 좁아지면, 타방측에 배치된 검출용 전극 (104) 과 다리 (101) 와의 간격이 넓어져, 각 검출용 전극 (104) 과 다리 (101) 로 구성되는 2 세트의 정전용량이 변화한다. 이 정전용량의 변화로부터, 입력된 각속도의 크기를 검출할 수 있다.

그런데, 상기 구성의 자이로스코프는, 각 다리 (101) 의 양측방에 검출용 전극 (104) 이 배치되어 있기 때문에, 다리 (101) 와 다리 (101) 와의 간격 (이하, 각간 (脚間) 갭이라 함) 을 그다지 좁게 할 수 없었다. 즉, 검출용 전극 (104) 의 폭을 x1, 검출용 전극 (104) 과 다리 (101) 와의 간격 및 검출용 전극 (104) 끼리의 간격을 x2 로 하면, 각간갭 (G) 은 G＝2x1 + 3x2 로 되어, 일반적인 반도체 디바이스 제조기술을 이용한 실리콘가공에 있어서의 x1, x2 의 가공한계로부터, 각간갭 (G) 의 축소화에도 한계가 있었다.

한편, 3 다리형의 음차에 있어서 각간갭 (G) 을 작게 하면, 이와 같은 디바이스의 공진의 크기를 나타내는 성능지표인 "Q 값" 이 커지는 것을 알 수 있었다. Q 값을 크게 할 수 있으면, 각속도의 검출감도가 향상되는 것과 함께, 디바이스에 입력되는 전기에너지로부터 진동에너지로의 변환효율이 향상되기 때문에, 구동전압의 저감을 꾀할 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같이, 각간갭을 축소화할 수 있다면, 디바이스의 소형화, 검출감도의 향상, 구동전압의 저감 등, 여러가지 이점을 얻을 수 있는 것이 예상되지만, 종래의 자이로스코프는 각간갭의 축소화에 한계가 있었기 때문에, 그 실현이 불가능하였다.

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 상기 여러가지의 이점을 얻을 수 있어, 고품질, 저비용의 자이로스코프 및 이 자이로스코프를 이용한 입력장치의 제공을 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태인 자이로스코프를 나타낸 분해사시도이다.

도 2 는 동평면도이다.

도 3 은 도 2 의 Ⅲ-Ⅲ 선을 자른 측단면도이다.

도 4 에 있어서, 도 4(a) ∼ (d) 는, 동 자이로스코프의 제조방법을 순서대로 나타낸 공정단면도이다.

도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태인 자이로스코프를 나타낸 사시도이다.

도 6 은 동평면도이다.

도 7 은 도 6 의 VII-VII 선을 자른 측단면도이다.

도 8 은 본 발명의 제 3 실시형태인 펜형 마우스를 나타낸 사시도이다.

도 9 는 동 펜형 마우스에 사용한 2 개의 자이로스코프의 배치를 나타낸 평면도이다.

도 10 은 동 펜형 마우스를 사용하여 조작을 행하는 퍼스컴 화면을 나타내는 정면도이다.

도 11 은 본 발명의 제 4 실시형태인 자이로스코프를 나타낸 분해사시도이다.

도 12 는 동평면도이다.

도 13 은 도 12 의 XIII-XIII 를 자른 측단면도이다.

도 14 는 도 12 의 XIV-XIV 선을 자른 측단면도이다.

도 15 에 있어서, 도 15(a) ∼ 15(d) 는, 동 자이로스코프의 제조방법을 순서대로 나타낸 공정단면도이다.

도 16 은 본 발명의 제 5 실시형태인 펜형 마우스를 나타낸 사시도이다.

도 17 은 동 펜형 마우스에 사용한 2 개의 자이로스코프의 배치를 나타낸 평면도이다.

도 18 은 동 펜형 마우스를 사용하여 조작을 행하는 퍼스컴 화면을 나타낸 정면도이다.

도 19 는 종래의 자이로스코프의 일례를 나타낸 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1, 20, 32a, 32b, 51, 82a, 82b : 자이로스코프

2, 52 : 음차 3, 53 : 구동용 전극

4, 21, 54a, 54b : 검출용 전극 5, 55 : 상측 유리기판

6, 56 : 하측 유리기판 7, 57 : 다리 (진동편)

8, 58 : 지지부 11, 61 : 실리콘기판

30, 80 : 펜형 마우스 (입력장치)

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 자이로스코프는, 도전성 재료로 이루어지는 진동편 및 진동편의 기단측을 연결하는 지지부를 갖고 이루어지는 음차와, 진동편과 서로 용량결합 (容量結合) 되어 진동편을 구동하는 구동용 전극과, 진동편이 신장하고 있는 방향의 선단면과 적어도 일부가 대향하도록 진동편에 대응하여 형성되어 선단면과의 사이에 형성되는 용량을 검출하는 진동편당 적어도 1 개의 검출용 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 자이로스코프의 검출원리도 종래와 마찬가지로, 음차의 진동편 (앞에 서술한 "다리" 에 상당) 의 진동을 용량변화로 검출하는 것이다. 통상, 용량 (C) 은,

C = ε·(S/d) …… (1)

(ε:유전체의 유전율, S : 전극의 면적, d : 전극간의 갭)

으로 표시된다.

그러나, 종래의 자이로스코프가, 진동시에 있어서의 다리와 검출용 전극과의 간격의 변화, 상기 (1) 식으로 나타내면, 전극간 갭 (d) 의 변화에 의한 용량변화를 검출하는 것에 대하여, 본 발명의 자이로스코프는, 진동시에 있어서의 다리와 검출용 전극과의 대향면적의 변화, 상기 (1) 식으로 나타내면, 전극면적 (S) 의 변화에 의한 용량변화를 검출하는 점에서 상이하다.

즉, 본 발명의 자이로스코프는, 진동편이 신장하고 있는 방향의 선단면과 적어도 일부가 대향하고, 진동편의 선단면과의 사이에서 용량을 형성하는 검출용 전극을 형성한 것을 구성상의 최대의 특징점으로 하고 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 구동용 전극에 전압을 인가하면 음차의 각 진동편이 진동을 시작하여, 그 상태로 진동편의 길이방향을 회전축으로 하는 각속도가 입력되면 상기 진동방향과 직교하는 방향의 진동이 발생한다. 이 때, 진동편의 선단면과 검출용 전극이 대향한 상태에 있어, 진동편의 진동에 따라 진동편의 선단면과 검출용 전극과의 대향면적이 변화하기 때문에, 용량변화가 발생한다. 이 용량변화를 검출함으로써 각속도를 검출할 수 있다.

따라서, 본 발명의 자이로스코프에서는, 진동편의 길이방향의 연장선 상에 검출용 전극을 형성하면 되므로, 종래와 같이 다리와 다리의 사이에 검출용 전극을 형성할 필요가 없어진다. 그 결과, 각간갭을 음차를 구성하는 재료, 예를 들면 실리콘의 가공한계 정도로까지 작게 할 수 있기 때문에, Q 값을 크게 할 수 있어, 검출감도의 향상, 구동전압의 저감을 꾀할 수 있다. 물론, 디바이스의 소형화를 꾀하는 것도 가능하다.

검출용 전극에 관해서는, 각 진동편당 적어도 1 개의 검출용 전극을 형성하면 된다. 즉, 검출용 전극을 1 개로 한 경우, 단순히 1 개의 검출용 전극과 1 개의 진동편으로 이루어지는 하나의 캐패시터의 용량변화를 검출하면 된다. 검출용 전극을 2 개로 하는 경우, 예를 들면 진동편을 연직방향으로 구동하는 구성으로 하면, 1 개의 진동편의 선단면에 대하여 2 개의 검출용 전극이 각각 대향하도록 수평방향으로 나열하여 배치하면 된다. 이와 같은 경우, 2 개의 검출용 전극과 1 개의 진동편으로 2 개의 캐패시터가 구성되어, 수평방향으로 진동했을 때에 일방의 캐패시터의 용량이 증가하면, 그 용량증가분만큼 타방의 캐패시터의 용량이 감소하게 된다. 따라서, 이와 같은 구성으로 한 경우, 2 개의 용량변화의 차이분을 검출하면, 동일한 진동이더라도 2 배의 용량변화가 얻어져, 검출감도가 향상되는 점에서 바람직하다.

또, 구동용 전극에 관해서는, 각 진동편이 신장하고 있는 방향으로 신장시켜 형성하고, 또한, 음차의 적어도 일면측으로 각 진동편에 대응한 위치에 형성할 수 있다. 이와 같은 경우, 음차에 대하여 각 진동편이 연직방향으로 진동하게 되어, 공진에 의해 발생하는 진동은 수평방향으로 된다. 단, 본 발명의 자이로스코프는, 진동편을 연직방향으로 구동하여, 수평방향의 진동을 검출하는 것에 한정되지 않고, 진동편을 수평방향으로 구동하여, 연직방향의 진동을 검출하는 타입의 것에 적용하는 것도 가능하다.

본 발명의 입력장치는, 상기 본 발명의 자이로스코프를 사용한 것을 특징으로 한다. 본 발명의 자이로스코프의 사용에 의해, 예를 들면 퍼스콤의 좌표입력장치 등의 소형의 기기를 실현할 수 있다.

본 발명의 다른 자이로스코프는, 도전성재료로 이루어지는 진동편 및 이 진동편의 기단측을 연결하는 지지부를 갖고 이루어지는 음차와, 상기 진동편과 서로 용량결합되어 상기 진동편을 구동하는 구동용 전극과, 상기 음차의 적어도 일면측에 상기 진동편의 선단부와 대향하여 형성된 검출용 전극으로 상기진동편과 대응한 적어도 1 개의 검출용 전극과의 사이에 형성되는 용량을 검출하는 검출용 전극을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 자이로스코프의 검출원리도, 종래의 자이로스코프가, 진동시에 있어서의 다리와 검출용 전극과의 간격의 변화를 검출하는 것에 대하여, 진동시에 있어서의 다리와 검출용 전극과의 대향면적의 변화, 상기 (1) 식으로 나타내면, 전극면적 (S) 의 변화에 의한 용량변화를 검출하는 점에서 상이하다.

즉, 본 발명의 다른 자이로스코프는, 음차의 적어도 일면측에 진동편의 선단부와 대향하여 진동편의 사이에 형성되는 용량을 검출하는 검출용 전극을 각 진동편에 대하여 적어도 1 개 형성한 것을 구성상의 최대의 특징점으로 하고 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 구동용 전극에 전압을 인가하면 음차의 각 진동편이 진동을 시작하여, 그 상태에서 진동편의 길이방향을 회전축으로 하는 각속도가 입력되면 상기 진동방향과 직교하는 방향의 진동이 발생한다. 이 때, 각 진동편의 선단부와 검출용 전극이 대향한 상태로 되어, 진동편의 진동에 따라 진동편의 선단면과 검출용 전극과의 대향면적이 변화하기 때문에, 용량변화가 발생한다. 이 용량변화를 검출함으로써 각속도를 검출할 수 있다.

따라서, 본 발명의 다른 자이로스코프에서는, 진동편의 일면측, 예를 들면 진동편을 임의의 기판에 지지한 것과 같은 경우, 그 기판상에 진동편과 대향하도록 검출용 전극을 형성하면 되므로, 종래와 같이 다리와 다리의 사이에 검출용 전극을 형성할 필요가 없어진다. 그 결과, 각간갭을 음차를 구성하는 재료, 예를 들면 실리콘의 가공한계 정도로까지 작게 할 수 있기 때문에, Q 값을 크게 할 수 있어, 검출감도의 향상, 구동전압의 저감을 꾀할 수 있다. 물론, 디바이스의 소형화를 꾀하는 것도 가능하다.

그리고, 상기 구동용 전극을, 각 진동편이 신장하고 있는 방향으로 신장시켜 형성하고, 또한 음차의 적어도 일면측의 각 진동편에 대응한 위치에 형성하여, 구동용 전극과 검출용 전극 사이의 기생 (寄生) 용량의 발생을 방지하도록 검출용 전극을 이간시켜 형성하는 것이 바람직하다. 만약에 구동용 전극과 검출용 전극의 사이에서 기생용량이 발생하면, 각속도를 검지하여, 검출용전극과의 사이에 발생한 용량변화를 검출할 때, 이 기생용량도 검지하고, 이것이 노이즈성분으로 되어, SN 비가 저하되는 문제점이 발생하지만, 구동용 전극과 검출용 전극을 이간시켜 배치하면, 이와 같은 문제점의 발생이 방지된다.

검출용 전극에 관해서는, 각 진동편당 적어도 1 개의 검출용 전극을 형성하면 되지만, 각 검출용 전극을 각 진동편과 대향하는 1 쌍의 전극으로 하고, 이 1 쌍의 전극이, 1 쌍의 전극의 각각과 각 진동편의 선단부와의 사이에 형성되는 용량을 각각 검출하는 것으로 하여도 된다. 즉, 검출용 전극을 1 개로 한 경우, 단순히 1 개의 검출용 전극과 1 개의 진동편으로 이루어지는 하나의 캐패시터의 용량변화를 검출하면 된다. 검출용 전극을 각 진동편의 선단부에 대응하도록 배치한 경우, 각 진동편의 선단부에서는 진동시의 변위가 최대로 되기 때문에, 가장 감도가 높은 상태로 용량변화를 검출할 수 있다. 이에 대하여, 2 개 1 쌍의 검출용 전극을 형성한 경우, 2 개의 검출용 전극과 1 개의 진동편으로 2 개의 캐패시터가 구성되어, 한방향으로 진동한 때에는 일방의 캐패시터의 용량이 증가하면, 그 용량의 증가분만큼 타방의 캐패시터의 용량이 감소하게 된다. 따라서, 이와 같은 구성으로 한 경우, 2 개의 용량변화의 차이분을 검출하면, 동일한 진동이더라도 2 배의 용량변화가 얻어져, 검출감도가 향상되는 점에서 바람직하다. 또, 각 용량값의 총합은 0.1 ㎊ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 입력장치는, 상기 본 발명의 다른 자이로스코프를 사용한 것을 특징으로 한다. 본 발명의 다른 자이로스코프의 사용에 의해, 예를 들면 퍼스컴의 좌표입력장치 등의 소형의 기기를 실현할 수 있다.

(발명의 실시형태)

(제 1 실시형태)

이하, 본 발명의 제 1 실시형태를 도 1 내지 도 4 를 참조하여 설명한다.

도 1 은 본 실시형태의 자이로스코프 (1) 를 분해한 상태를 나타낸 사시도, 도 2 는 평면도, 도 3 은 측단면도, 도 4 는 자이로스코프 (1) 의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다. 도면중 도면부호 2 는 음차, 3 은 구동용 전극, 4 는 검출용 전극, 5 는 상측 유리기판, 6 은 하측 유리기판이다.

본 실시형태의 자이로스코프 (1) 는, 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 3개의 다리 (7; 진동편) 와 이들 기단측을 연결하는 지지부 (8) 를 갖는 음차 (2) 가 사용되고 있다. 그리고, 각 다리 (7) 가 신장하고 있는 방향의 선단면 (7a) 과 대향하도록 1 개의 검출용 전극 (4) 이 각각 형성되어 있다. 다리 (7) 와 검출용 전극 (4) 이 서로 대향하는 면의 면적은 대략 동일하다. 또, 음차 (2) 의 주위에는 프레임부 (9) 가 형성되어 있고, 이들 음차 (2), 검출용 전극 (4), 프레임부 (9) 는, 원래는 두께 200 ㎛ 정도의 도전성을 갖는 1 장의 실리콘기판으로 형성되어 있다. 도 1 및 도 3 에 나타낸 바와 같이, 프레임부 (9) 는 상측 유리기판 (5) 과 하측 유리기판 (6) 과의 사이에 끼워져 고정됨과 동시에, 2 장의 유리기판 (5, 6) 의 내면 중, 음차 (2) 의 상방 및 하방에 위치하는 영역은 10 ㎛ 정도 깊이의 오목부 (5a, 6a) 로 되어 있어, 각 유리기판 (5, 6) 과 음차 (2) 와의 사이에 10 ㎛ 정도의 간극이 형성됨으로써 음차 (2) 의 각 다리 (7) 가 진동가능하게 되어 있다. 또, 검출용 전극 (4) 은 하측 유리기판 (6) 에 고정되어 있다.

도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 구동용 전극 (3) 은 음차 (2) 의 각 다리 (7) 에 대응하여, 1 개씩 형성되고, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 상측 유리기판 (5) 의 하면에 형성된 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크로뮴막 등으로 형성되어 있다. 그리고, 구동용 전극 (3), 검출용 전극 (4) 에는 전압인가용 또는 취출용의 단자 (도시생략) 가 각각 형성되어 있다.

또한, 자이로스코프 (1) 의 기능상에는 특별히 필요없고, 후술하는 제조상의 형편에 따라 필요한 것이기 때문에, 도시를 생략하는데, 실제로는, 구동용 전극 (3) 이 형성된 영역이외의 양유리기판 (5, 6) 의 내면측에는, 구동용 전극 (3) 과동일한 알루미늄막 또는 크로뮴막 등으로 이루어지는 동전위 (同電位) 패턴이 형성되어 있다.

다음으로, 상기 구성의 자이로스코프 (1) 를 제조하는 방법의 일례를 설명한다.

도 4(a) 에 나타낸 바와 같이, 유리기판 (6) 을 준비하여, 표면에 크롬막을 스퍼터한 후, 레지스트 패턴을 형성하여, 이 레지스트 패턴을 마스크로서 크롬막을 에칭한다. 다음에, 이 레지스트 패턴 및 크롬막을 마스크로서 유리기판 (6) 표면의 불산에칭을 행하여, 유리기판 (6) 상의 음차 (2) 의 위치에 대응하는 영역에 깊이 10 ㎛ 정도의 오목부 (6a) 를 형성한다. 그 후, 레지스트 패턴 및 크롬 패턴을 제거한다. 다음에, 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크로뮴막 등을 전면에 스퍼터한 후, 이미 공지되어 있는 포토리소그래피기술을 사용하여 이것을 패터닝하여 동전위 패턴 (10) 을 형성하고, 하측 유리기판 (6) 으로 한다. 동일한 방법으로, 상측 유리기판 (5) 도 제작해 둔다. 상측 유리기판 (5) 의 경우에는, 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크로뮴막에 의해 동전위 패턴 (10) 과 구동용 전극 (3) 을 동시에 형성한다.

도 4(b) 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판 (11) 을 준비하고, 이 실리콘기판 (11) 의 하면과 하측 유리기판 (6) 을 양극접합법을 사용하여 접합한다. 이 때, 실리콘기판 (11) 중, 나중에 지지부 (8) 가 되는 부분과 검출용 전극 (4) 으로 되는 부분이 접합되게 된다. 양극 접합법에서는 실리콘기판 (11) 에 양(正), 하측 유리기판 (6) 에 음(負)의 전위를 인가하여 실리콘과 유리를 접합할 수 있으나, 실리콘기판 (11) 이 음차 (2) 로 되는 부분에서는 유리기판 (6) 표면과의 간극이 10 ㎛ 정도밖에 없기 때문에, 양극접합시의 정전인력에 의해 실리콘기판 (11) 이 휘어 유리기판 (6) 과 접촉하면, 이 부분도 접합되어 버려, 음차 (2) 를 형성할 수 없게 된다. 따라서, 유리기판 (6) 에 접합되어서는 안되는 부분이 유리기판 (6) 에 접합되어 버리는 것을 방지하는 목적으로 유리기판 (6) 표면을 실리콘기판 (11) 과 동전위로 하기 위해, 유리기판 (6) 표면의 동전위 패턴 (10) 을 사용하는 것이다.

다음으로, 도 4(c) 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판 (11) 표면에 레지스트 패턴 (12) 을 형성한다. 이 때, 레지스트 패턴 (12) 의 평면형상은, 도 2 에 나타낸 바와 같은 음차 (2), 프레임부 (9), 검출용 전극 (4) 등, 실리콘을 남기는 부분의 형상으로 된다. 이 레지스트 패턴 (12) 을 마스크로서, 반응성 이온에칭법 등의 이방성 에칭을 사용하여 실리콘기판 (11) 을 관통하는 에칭을 행한다. 이로써, 음차 (2), 프레임부 (9), 검출용 전극 (4) 이 각각 형성되어, 음차 (2) 의 다리 (7) 의 부분은 하측 유리기판 (6) 의 상방에서 안에 뜬 상태로 된다. 그 후, 레지스트 패턴 (12) 을 제거한다.

다음으로, 도 4(d) 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판 (11) 의 상면과 별도로 작성해 둔 상측 유리기판 (5) 을 양극접합법을 사용하여 접합한다. 이 때, 실리콘기판 (11) 의 프레임부 (9) 및 지지부 (8) 가 상측 유리기판 (5) 에 접합되게 된다. 이상의 공정에 의해, 본 실시형태의 자이로스코프 (1) 가 완성된다.

본 실시형태의 자이로스코프 (1) 를 사용할 때에는, 구동용 전극 (3) 에 오실레이터를 접속함과 동시에, 검출용 전극 (4) 에 용량검출기를 접속하고, 음차(2) 는 접지해둔다. 오실레이터를 구동하여 구동용 전극 (3) 에 수 ㎑ 정도의 주파수의 전압을 인가하면, 음차 (2) 의 각 다리 (7) 가 연직방향으로 진동한다. 그 상태에서, 다리 (7) 의 길이방향을 회전축으로 하는 각속도가 입력되면, 입력된 각속도의 크기에 따른 수평방향의 진동이 발생한다. 이 때, 음차 (2) 의 각 다리 (7) 의 선단면 (7a) 과 검출용 전극 (4) 이 대향된 상태에 있어, 다리 (7) 의 진동에 따라 다리 (7) 의 선단면 (7a) 과 검출용 전극 (4) 과의 대향면적이 변화하기 때문에, 용량변화가 발생한다. 이 용량변화를 용량검출기로 검출함으로써 각속도를 검출할 수 있다.

따라서, 본 실시형태의 자이로스코프 (1) 에서는, 종래의 자이로스코프와 같이 다리와 다리의 사이에 검출용 전극을 형성할 필요가 없어진다. 그 결과, 각간갭을 실리콘기판의 가공한계 가깝게, 예를 들면 10 ㎛ 정도로까지 작게 할 수 있어, Q 값을 크게 할 수 있다. 예를 들면 다리폭이 200 ㎛ 의 자이로스코프에 있어서, 각간갭이 300 ㎛ ∼ 400 ㎛ 정도이면 Q 값은 1000 전후이지만, 각간갭을 수십 ㎛ 정도로까지 좁히면 Q 값은 2000 전후로, 약 2 배로 증대시킬 수 있다. 이 Q 값의 증대에 의해, 각속도 센서로서의 검출감도의 향상, 구동전압의 저감을 꾀할 수 있다. 또한, 디바이스의 소형화를 꾀할 수 있다. 또, 진공밀봉도 행할 수 있는 구조로, 이것에 의하면 더욱 Q 값을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시형태의 자이로스코프 (1) 는, 음차 (2) 가 2 장의 유리기판 (5, 6) 간에 끼워져 있기 때문에, 유리기판 (5, 6) 에 의해 음차 (2) 의 부분이 보호되어, 취급하기 쉬운 것으로 되어 있다. 또한, 음차 (2) 의 부분에 먼지가 들어가기 어려운 구조이기 때문에, 외란이 억제되어, 센서정밀도를 향상시킬 수 있다. 또, 진공밀봉도 행할 수 있는 구조로, 이에 의하면 더욱 Q 값을 향상시킬 수 있다.

또, 만약에 음차의 부분과 검출용 전극을 완전히 별개로 작성하여, 기판 상에 고정하게 되면, 제조공정 중에서 이들의 위치맞춤에 많은 수고와 시간이 걸릴 것이 예상된다. 그러나, 본 실시형태의 자이로스코프 (1) 의 제조방법에 있어서는, 원래 1 장의 실리콘기판 (11) 을 에칭에 의해 분리하여 음차 (2) 의 부분과 검출용 전극 (4) 의 부분을 작성하고 있으므로, 위치맞춤의 필요도 없어, 가공정밀도가 높은 자이로스코프를 제작할 수 있다.

(제 2 실시형태)

이하, 본 발명의 제 2 실시형태를 도 5 내지 도 7 을 참조하여 설명한다.

도 5 는 본 실시형태의 자이로스코프 (20) 를 분해한 상태를 나타낸 사시도, 도 6 은 평면도, 도 7 은 측단면도이다.

본 실시형태의 자이로스코프 (20) 가 제 1 실시형태의 자이로스코프 (1) 와 다른 것은, 검출용 전극의 구성뿐이다. 따라서, 도 5 내지 도 7 에서, 도 1 내지 도 3 과 공통되는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 달아, 상세한 설명은 생략한다.

본 실시형태의 자이로스코프 (20) 도, 제 1 실시형태의 자이로스코프 (1) 와 동일하게, 도 5 및 도 6 에 나타낸 바와 같이, 3 개의 다리 (7 ; 진동편) 과 이들의 기단측을 연결하는 지지부 (8) 를 갖는 음차 (2) 가 사용되고 있다. 그러나, 제 1 실시형태에서는 각 다리 (7) 의 선단면 (7a) 에 대하여 1 개씩의 검출용전극 (4) 이 형성되어 있었던 것에 대하여, 본 실시형태에서는 각 다리 (7) 의 선단면 (7a) 에 대하여 2 개씩의 검출용 전극 (21) 이 형성되어 있다. 특히 도 6 에 나타낸 바와 같이, 각 다리 (7) 에 대하는 2 개의 검출용 전극 (21) 은, 각 다리 (7) 측면의 연장선으로부터 외측으로 밀려나오도록 배치되어 있다.

그 외의 구성은 제 1 실시형태와 동일하고, 음차 (2) 의 주위에 프레임부 (9) 가 형성되고, 이들 음차 (2), 검출용 전극 (21), 프레임부 (9) 는 원래 1 장의 실리콘기판으로 형성되어 있다. 도 7 에 나타낸 바와 같이, 프레임부 (9) 는 상측 유리기판 (5) 과 하측 유리기판 (9) 과의 사이에 끼워짐과 동시에, 각 유리기판 (5, 6) 과 음차 (2) 의 사이에 10 ㎛ 정도의 간극이 형성됨으로써 음차 (2) 의 각 다리 (7) 가 진동가능하게 구성되어 있다. 검출용 전극 (21) 은 하측 유리기판 (6) 에 고정되어 있고, 알루미늄막으로 이루어지는 구동용 전극 (3) 은 음차 (2) 의 각 다리 (7) 에 대하여 1 개씩 상측 유리기판 (5) 의 하면에 형성되어 있다.

본 실시형태의 자이로스코프 (20) 에 있어서도, 검출감도의 향상, 구동전압의 저감, 디바이스의 소형화를 꾀할 수 있는 제 1 실시형태와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.

단, 본 실시형태의 경우, 2 개의 검출용 전극 (21) 과 1 개의 다리 (7) 로 2 개의 캐패시터가 구성되어, 다리 (7) 가 수평방향으로 진동했을 때에 일방의 캐패시터의 용량이 증가하면, 그 용량의 증가분만큼 타방의 캐패시터의 용량이 감소하게 된다. 따라서, 2 개의 용량변화의 차이분을 검출하면, 동일한 진동이더라도2 배의 용량변화가 얻어져, 검출감도가 향상되는 점에서는 제 1 실시형태보다도 우수하다.

(제 3 실시형태)

이하, 본 발명의 제 3 실시형태를 도 8 내지 도 10 을 참조하여 설명한다.

본 실시형태는 제 1, 제 2 실시형태의 자이로스코프를 사용한 입력장치의 예로, 구체적으로는 퍼스컴의 좌표입력장치인 펜형 마우스에 적용한 예이다.

본 실시형태의 펜형 마우스 (30) 는, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 펜형의 케이스 (31) 의 내부에 제 1 또는 제 2 실시형태에서 나타낸 바와 같은 자이로스코프 (32a, 32b) 가 2 개 수용되어 있다. 2 개의 자이로스코프 (32a, 32b) 는, 도 9 에 나타낸 바와 같이, 펜형 마우스 (30) 를 위에서 보았을 때에 (도 8 의 화살표 A 방향) 각 자이로스코프 (32a, 32b) 의 음차의 다리가 신장하고 있는 방향이 직교하도록 배치되어 있다. 또, 각 자이로스코프 (32a, 32b) 를 구동하여, 회전각을 검출하기 위한 구동검출회로 (33) 가 형성되어 있다. 이 때, 케이스 (31) 내에 전지 (34) 가 수용됨과 동시에, 일반 마우스의 스위치에 상당하는 2 개의 스위치 (35a, 35b), 마우스본체의 스위치 (36) 등이 구비되어 있다.

사용자는, 이 펜형 마우스 (30) 를 갖고, 원하는 방향으로 펜끝을 이동시킴으로써, 퍼스컴 화면상의 커서 등을 펜끝의 이동방향에 따라 움직일 수 있다. 즉, 펜끝을 도 8 중의 지면 (37) 의 X 축방향을 따라 이동시키면, 자이로스코프 (32b) 가 회전각 (θ1) 을 검출하고, 지면 (37) 의 Y 방향을 따라 이동시키면, 자이로스코프 (32a) 가 회전각 (θ2) 을 검출한다. 그 이외의 방향으로 이동시킨경우에는 회전각 (θ1) 과 회전각 (θ2) 의 조합으로 된다. 따라서, 퍼스컴측에서는 회전각 (θ1) 및 회전각 (θ2) 에 대응한 신호를 펜형 마우스 (30) 로부터 받아들여, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 화면 (38) 상의 커서 (39) 등의 이동전의 점으로부터 화면 (38) 상에서의 X' 축, Y' 축에 대응시켜 회전각 (θ1, θ2) 의 크기에 대응하는 거리만큼 커서 (39) 를 이동시킨다. 이와 같은 방법으로, 이 펜형 마우스 (30) 는, 광학식 인코더 등을 사용한 일반 마우스와 동일한 동작을 실현할 수 있다.

여기에서 사용한 본 발명의 자이로스코프 (32a, 32b) 는, 소형, 저구동전압, 고감도라는 특징을 갖고 있기 때문에, 본 실시형태의 펜형 마우스 (30) 와 같은 소형의 좌표입력기기에 적합하게 사용할 수 있다. 또, 내비게이션(navigation)이나 헤드마운트 디스플레이 등의 각속도를 검지하는 일반 입력장치에 응용이 가능하다.

또한, 본 발명의 기술범위는 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변경을 추가하는 것이 가능하다. 예를 들면, 제 1, 제 2 실시형태의 자이로스코프는, 음차를 구성하는 실리콘기판의 상하를 2 장의 유리기판으로 끼워두는 구성으로 했는데, 양극접합을 진공챔버내에서 행하도록 하면, 음차를 수용하는 공간을 진공밀봉하는 것도 가능하다. 이와 같은 구성으로 하면, Q 값을 보다 더욱 향상시킬 수 있어, 고효율의 디바이스를 실현할 수 있다.

또, 음차나 검출용 전극을 구성하는 실리콘을 2 장의 유리기판으로 끼우지않고, 구동용 전극을 하측 유리기판에 형성하는 것으로 하여 상측 유리기판이 없는 구성으로 하여도 된다. 이 경우, 보다 간이한 구조의 자이로스코프로 된다. 또, 양극접합법에 의한 접합을 고려하면, 실리콘과 유리가 잘 어울리나. 유리기판에 관해서는 임의의 기재의 표면에 유리를 융착한 것으로도 대용할 수 있다. 또, 음차의 재질로서 실리콘 대신에, 카본을 사용하는 것도 가능하다. 그 외에, 각종 구성부재의 재료, 치수 등의 구체적인 기재는 상기 실시형태에 한정되지 않고, 적당히 변경이 가능하다.

(제 4 실시형태)

이하, 본 발명의 제 4 실시형태를 도 11 내지 도 15 를 참조하여 설명한다.

도 11 은 본 실시형태의 자이로스코프 (51) 의 전체 구성을 나타낸 사시도, 도 12 는 평면도, 도 13 은 도 12 의 XIII-XIII 선을 자른 단면도, 도 14 는 도 12 의 XIV-XIV 를 자른 단면도, 도 15 는 자이로스코프 (51) 의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다. 도면중 도면부호 52 는 음차, 53 은 구동용 전극, 54a, 54b 는 검출용 전극, 55 는 상측 유리기판, 56 은 하측 유리기판이다.

본 실시형태의 자이로스코프 (51) 는, 도 11 및 도 12 에 나타낸 바와 같이, 3 개의 다리 (57 ; 진동편) 와 이들 기단측을 연결하는 지지부 (58) 를 갖는 음차 (52) 가 사용되고 있다. 또, 음차 (52) 의 주위에는 프레임부 (59) 가 형성되어 있고, 이들 음차 (52) 와 프레임부 (59) 는, 원래는 두께 200 ㎛ 정도의 도전성을 갖는 1 장의 실리콘기판으로 형성되어 있다. 도 13 및 도 14 에 나타낸 바와 같이, 프레임부 (59) 는 상측 유리기판 (55) 과 하측 유리기판 (56) 과의 사이에 끼워져 고정됨과 동시에, 2 장의 유리기판 (55, 56) 의 내면 중, 음차 (52) 의 상방 및 하방에 위치하는 영역은 10 ㎛ 정도 깊이의 오목부 (55a, 56a) 로 되어 있고, 각 유리기판 (55, 56) 과 음차 (52) 와의 사이에 10 ㎛ 정도의 간극이 형성됨으로써 음차 (52) 의 각 다리 (57) 가 진동가능하게 되어 있다.

도 11 및 도 12 에 나타낸 바와 같이, 상측 유리기판 (55) 의 하면의 각 다리 (57) 의 기단측에 대응하는 위치에는, 각 다리 (57) 에 1 개씩의 구동용 전극 (53) 이 다리 (57) 의 길이방향으로 신장하고 있도록 형성되어 있다. 또, 상측 유리기판 (55) 의 하면의 구동용 전극 (53) 의 형성위치보다도 다리 (57) 의 선단부 근처의 위치에는, 각 다리 (57) 에 대하여 2 개씩의 1 쌍의 검출용 전극 (54a) 이 형성되어 있다. 동일하게, 도 14 에 나타낸 바와 같이, 하측 유리기판 (56) 의 상면의 다리 (57) 의 선단부근처의 위치에도, 각 다리 (57) 에 대하여 2개씩의 1 쌍의 검출용 전극 (54b) 이 형성되어 있다. 이들 구동용 전극 (53) 및 검출용 전극 (54a, 54b) 은, 상측 유리기판 (55) 의 하면 및 하측 유리기판 (56) 의 상면상에 형성된 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크로뮴막 등으로 구성되어 있다. 그리고, 구동용 전극 (53), 검출용 전극 (54a, 54b) 에는 전압인가용 또는 취출용의 단자 (도시생략) 가 각각 형성되어 있다.

또한, 자이로스코프 (51) 의 기능상에는 특별히 필요없고, 후술하는 제조상의 형편에 따라 필요한 것이기 때문에, 도시를 생략하는데, 실제로는, 구동용 전극 (53) 및 검출용 전극 (54a, 54b) 이 형성된 영역이외의 양유리기판 (55, 56) 의 내면측에는, 구동용 전극 (53) 및 검출용 전극 (54a, 54b) 과 동일한 알루미늄막 또는 크로뮴막 등으로 이루어지는 동전위 패턴이 형성되어 있다.

다음으로, 상기 구성의 자이로스코프 (51) 를 제조하는 방법의 일례를 설명한다.

도 15(a) 에 나타낸 바와 같이, 유리기판 (56) 을 준비하여, 표면에 크롬막을 스퍼터한 후, 레지스트 패턴을 형성하여, 이 레지스트 패턴을 마스크로서 크롬막을 에칭한다. 다음에, 이 레지스트 패턴 및 크롬막을 마스크로서 유리기판 (56) 표면의 불산에칭을 행하여, 유리기판 (56) 상의 음차 (52) 의 위치에 대응하는 영역에 깊이 10 ㎛ 정도의 오목부 (56a) 를 형성한다. 그 후, 레지스트 패턴 및 크롬 패턴을 제거한다. 다음에, 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크로뮴막 등을 전체면에 스퍼터한 후, 이미 공지되어 있는 포토리소그래피기술을 사용하여 이것을 패터닝하여 검출용 전극 (54b) 및 동전위 패턴 (60) 을 형성하고, 하측 유리기판 (56) 으로 한다. 동일한 방법으로, 상측 유리기판 (55) 도 제작해 둔다. 상측 유리기판 (55) 의 경우에는, 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크로뮴막 등으로 부터, 구동용 전극 (53), 검출용 전극 (54a), 동전위 패턴 (60) 을 형성한다.

도 15(b) 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판 (61) 을 준비하고, 이 실리콘기판 (61) 의 하면과 하측 유리기판 (56) 을 양극접합법을 사용하여 접합한다. 이 때, 실리콘기판 (61) 중, 나중에 지지부 (58) 및 프레임부 (59) 로 되는 부분이 접합되게 된다. 양극 접합법에서는 실리콘기판 (61) 에 양, 유리기판 (56) 에 음의 전위를 인가하여 실리콘과 유리를 접합할 수 있으나, 실리콘기판 (61) 이 음차 (52) 로 되는 부분에서는 유리기판 (56) 표면과의 간극이 10 ㎛ 정도밖에 없기 때문에, 양극접합시의 정전인력에 의해 실리콘기판 (61) 이 휘어 유리기판 (56) 과 접촉하면, 이 부분도 접합되어 버려, 진동가능한 음차 (52) 를 형성할 수 없게 된다. 따라서, 유리기판 (56) 에 접합되어서는 안되는 부분이 유리기판 (56) 에 접합되어 버리는 것을 방지하는 목적으로 유리기판 (56) 표면을 실리콘기판 (61) 과 동전위로 하기 위해, 유리기판 (56) 표면의 동전위 패턴 (60) 을 사용하는 것이다.

다음에, 도 15(c) 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판 (61) 표면에 레지스트 패턴 (62) 을 형성한다. 이 때, 레지스트 패턴 (62) 의 평면형상은, 도 12 에 나타낸 바와 같은 음차 (52), 프레임부 (59) 등, 실리콘을 남기는 부분의 형상으로 된다. 이 레지스트 패턴 (62) 을 마스크로서, 반응성 이온에칭법 등의 이방성 에칭을 사용하여 실리콘기판 (61) 을 관통하는 에칭을 행한다. 이로써, 음차 (52), 프레임부 (59) 가 각각 형성되어, 음차 (52) 의 부분은 하측 유리기판 (56) 의 상방에서 안에 뜬 상태로 된다. 그 후, 레지스트 패턴 (62) 을 제거한다.

다음에, 도 15(d) 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판 (61) 의 상면과 상측 유리기판 (55) 을 양극접합법을 사용하여 접합한다. 이 때, 실리콘기판 (61) 의 프레임부 (59) 및 지지부 (58) 가 상측 유리기판 (55) 에 접합되게 된다. 이상의 공정에 의해, 본 실시형태의 자이로스코프 (51) 가 완성된다.

본 실시형태의 자이로스코프 (51) 를 사용할 때에는, 구동용 전극 (53) 에 오실레이터를 접속함과 동시에, 검출용 전극 (54a, 54b) 에 용량검출기를 접속하고, 음차 (52) 는 접지해둔다. 오실레이터를 구동하여 구동용 전극 (53) 에 수 ㎑ 정도의 주파수의 전압을 인가하면, 음차 (52) 의 각 다리 (57) 가 연직방향으로 진동한다. 그 상태에서, 다리 (57) 의 길이방향을 회전축으로 하는 각속도가 입력되면, 입력된 각속도의 크기에 따른 수평방향의 진동이 발생한다. 이 때, 음차 (52) 의 각 다리 (57) 의 상면 및 하면과 각 검출용 전극 (54a, 54b) 이 대향한 상태에 있어, 다리 (57) 의 진동에 따라 다리 (57) 의 상면 및 하면과 각 검출용 전극 (54a, 54b) 과의 대향면적이 변화하기 때문에, 용량변화가 발생한다. 이 용량변화를 용량검출기로 검출함으로써 각속도를 검출할 수 있다.

따라서, 본 실시형태의 자이로스코프 (51) 에서는, 종래의 자이로스코프와 같이 다리와 다리의 사이에 검출용 전극을 형성할 필요가 없어진다. 그 결과, 각간갭을 실리콘기판의 가공한계에 가깝게, 예를 들면 10 ㎛ 정도로까지 작게 할 수 있어, Q 값을 크게 할 수 있다. 예를 들면 다리폭이 200 ㎛ 의 자이로스코프에 있어서, 각간갭이 300 ㎛ ∼ 400 ㎛ 정도이면 Q 값은 1000 전후이지만, 각간갭을 수십 ㎛ 정도로까지 좁히면 Q 값은 2000 전후로, 약 2 배로 증대시킬 수 있다. 이 Q 값의 증대에 의해, 각속도 센서로서의 검출감도의 향상, 구동전압의 저감을 꾀할 수 있다. 또한, 디바이스의 소형화를 꾀할 수 있다.

특히, 본 실시형태의 경우, 음차 (52) 의 각 다리 (57) 에 대응하여 2 개의 검출용 전극 (54a, 54b) 이 형성되고, 각 다리 (57) 마다 2 개의 캐패시터가 구성되어 있다. 그리고, 각 다리 (57) 가 수평방향으로 진동했을 때에 2 개의 캐패시터 중의 일방의 캐패시터의 용량이 증가하면, 그 용량의 증가분만큼 타방의 캐패시터의 용량이 감소되게 된다. 따라서, 2 개의 용량변화의 차이분을 검출하면, 동일한 진동이더라도 2 배의 용량변화가 얻어져, 검출감도를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 검출용 전극 (54a, 54b) 이 다리 (57) 의 선단측에 형성되어 있으므로, 진동시의 변위가 최대의 가장 감도가 높은 상태로 용량변화를 검출할 수 있다.

또, 본 실시형태의 자이로스코프 (51) 는, 음차 (52) 가 2 장의 유리기판 (55, 56) 간에 끼워져 있기 때문에, 유리기판 (55, 56) 에 의해 음차 (52) 의 부분이 보호되어, 취급하기 쉬운 것으로 되어 있다. 또한, 음차 (52) 의 부분에 먼지가 들어가기 어려운 구조이기 때문에, 외란이 억제되어, 센서정밀도를 향상시킬 수 있다. 또, 진공밀봉도 행할 수 있는 구조로, 이에 의하면 더욱 Q 값을 향상시킬 수 있다.

(제 5 실시형태)

이하, 본 발명의 제 5 실시형태를 도 16 내지 도 18 을 참조하여 설명한다.

본 실시형태는 제 4 실시형태의 자이로스코프를 사용한 입력장치의 예로, 구체적으로는 퍼스컴의 좌표입력장치인 펜형 마우스에 적용한 예이다.

본 실시형태의 펜형 마우스 (80) 는, 도 16 에 나타낸 바와 같이, 펜형의 케이스 (81) 의 내부에 제 4 실시형태에서 나타낸 바와 같은 자이로스코프 (82a, 82b) 가 2 개 수용되어 있다. 2 개의 자이로스코프 (82a, 82b) 는, 도 17 에 나타낸 바와 같이, 펜형 마우스 (80) 를 위에서 보았을 때에 (도 16 의 화살표 A 방향) 각 자이로스코프 (82a, 82b) 의 음차의 다리가 신장하고 있는 방향이 직교하도록 배치되어 있다. 또, 각 자이로스코프 (82a, 82b) 를 구동하여, 회전각을검출하기 위한 구동검출회로 (83) 가 형성되어 있다. 그 외, 케이스 (81) 내에 전지 (84) 가 수용됨과 동시에, 일반 마우스의 스위치에 상당하는 2 개의 스위치 (85a, 85b), 마우스본체의 스위치 (86) 등이 구비되어 있다.

사용자는, 이 펜형 마우스 (80) 를 갖고, 원하는 방향으로 펜끝을 이동시킴으로써, 퍼스컴 화면상의 커서 등을 펜끝의 이동방향에 따라 움직일 수 있다. 즉, 펜끝을 도 16 중의 지면 (87) 의 X축 방향을 따라 이동시키면, 자이로스코프 (82b) 가 회전각 (θ1) 을 검출하고, 지면 (87) 의 Y축 방향을 따라 이동시키면, 자이로스코프 (82a) 가 회전각 (θ2) 을 검출한다. 그 이외의 방향으로 이동시킨 경우에는 회전각 (θ1) 과 회전각 (θ2) 의 조합으로 된다. 따라서, 퍼스컴측에서는 회전각 (θ1) 및 회전각 (θ2) 에 대응한 신호를 펜형 마우스 (80) 로부터 받아들여, 도 18 에 나타낸 바와 같이, 화면 (88) 상의 커서 (89) 등의 이동전의 점으로부터 화면 (88) 상에서의 X' 축, Y' 축에 대응시켜 회전각 (θ1, θ2) 의 크기에 대응하는 거리만큼 커서 (89) 를 이동시킨다. 이와 같은 방법으로, 이 펜형 마우스 (80) 는, 광학식 인코더 등을 사용한 일반 마우스와 동일한 동작을 실현할 수 있다.

여기에서 사용한 본 발명의 자이로스코프 (82a, 82b) 는, 소형, 저구동전압, 고감도라는 특징을 갖고 있기 때문에, 본 실시형태의 펜형 마우스 (80) 와 같은 소형의 좌표입력기기에 적합하게 사용할 수 있다. 또, 내비게이션이나 헤드마운트 디스플레이 등, 각속도를 검지하는 일반 입력장치에 응용이 가능하다.

또한, 본 발명의 기술범위는 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변경을 추가하는 것이 가능하다. 예를 들면, 제 4 실시형태의 자이로스코프에서는, 구동용 전극을 상측 유리기판에 형성한 예를 나타냈는데, 하측 유리기판측에 형성하여도 된다. 또, 편측의 유리기판에 형성할뿐만아니라, 쌍방의 유리기판에 모두 형성하는 구성으로 하여도 된다. 한편, 검출용 전극에 관해서는, 제 4 실시형태의 자이로스코프에서는, 각 다리의 상면측과 하면측의 쌍방에 2 개씩, 계 4 개 형성했는데, 하나 이상 형성하면 된다. 그와 같은 경우, 각 다리의 상면측, 하면측의 어느 것이어도 좋고, 3 개의 다리로 예를 들면 상면측, 하면측, 상면측과 같이 다른 면측에 형성하여도 된다.

또, 실리콘으로 이루어지는 음차를 2 장의 실리콘기판으로 끼우지않고, 상측 유리기판이 없는 구성으로 하여도 된다. 이 경우, 보다 간이한 구조의 자이로스코프로 된다. 또, 양극접합법에 의한 접합을 고려하면, 실리콘과 유리가 잘 어울리나. 유리기판에 관해서는 임의의 기재의 표면에 유리를 융착한 것으로도 대용할 수 있다. 또, 음차의 재질로서 실리콘 대신에, 카본을 사용하는 것도 가능하다. 그 외에, 각종 구성부재의 재료, 치수 등의 구체적인 기재는 상기 실시형태에 한정되지 않고, 적당히 변경이 가능하다.

이상, 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 자이로스코프에 있어서는, 종래와 같이 음차의 다리와 다리의 사이에 검출용 전극을 형성할 필요가 없어지기 때문에, Q 값을 크게 할 수 있어, 검출감도의 향상, 구동전압의 저감, 디바이스의 소형화를 꾀할 수 있다. 이 자이로스코프의 사용에 의해, 예를 들면, 퍼스컴의 좌표입력장치 등의 소형의 기기를 실현할 수 있다.

Claims (10)

1. 도전성 재료로 이루어지는 복수의 진동편 및 이 복수의 진동편의 기단측 (基端側) 을 연결하기 위한 지지부를 갖고 이루어지는 음차와,

   여기에 있어서 상기 복수의 진동편은 서로 평행하고, 또한 매우 근접하게 배치되어 있고, 상기 복수의 진동편과 서로 용량결합 (容量結合) 되어, 상기 복수의 진동편의 각각을 독립적으로 진동하도록 구동하기 위한 각각의 진동편에 대응하여 평행하게 연장되는 구동용 전극과, 상기 진동편이 신장하고 있는 방향의 선단면과 대향하도록 상기 진동편에 대응하여 설치되고, 상기 선단면과의 사이에 형성되는 용량을 검출하기 위한 상기 복수의 진동편의 1개당 적어도 1개의 검출용 전극을 가지며,

   상기 구동용 전극이, 상기 진동편의 신장방향으로 신장되어 형성되고, 또한 상기 음차의 적어도 일면측에서 진동편에 대응한 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
2. (삭제)
3. 제 1 항에 있어서의 자이로스코프를 사용한 것을 특징으로 하는 입력장치.
4. (삭제)
5. 도전성 재료로 이루어지는 복수의 진동편 및 이 복수의 진동편의 기단측을 연결하기 위한 지지부를 갖고 이루어지는 음차와,

   여기에 있어서 상기 복수의 진동편은 서로 평행하고, 또한 매우 근접하게 배치되어 있고, 상기 복수의 진동편과 서로 용량결합되어, 상기 복수의 진동편의 각각을 독립적으로 진동하도록 구동하기 위한 각각의 진동편에 대응하여 평행하게 연장되는 구동용 전극과, 상기 음차 위의 일면측에 상기 진동편의 선단부와 대향하여 설치된 상기 복수의 진동편의 1개당 적어도 1개의 검출용전극으로서 적어도 1개의 검출용전극과 대응하여 대향하고 있는 상기 진동편과의 사이에 형성되는 용량을 검출하기 위한 검출용전극을 가지며,

   상기 구동용 전극이, 상기 진동편의 신장방향으로 신장되어 형성되고, 또한 상기 음차 위의 일면측에서 진동편에 대응한 위치에 설치되어 있고, 상기 구동용전극과 상기 검출용전극을 이간시켜 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
6. (삭제)
7. 제 5 항에 있어서, 상기 검출용 전극이, 상기 진동편과 대향하는 1 쌍의 전극으로, 이 1 쌍의 전극이, 이 1 쌍의 전극의 각각과 상기 진동편의 선단부와의 사이에 형성되는 용량을 각각 검출하는 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
8. 제 5 항에 있어서의 자이로스코프를 사용한 것을 특징으로 하는 입력장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 자이로스코프에 있어서의 상기 구동용 전극이, 상기 진동편이 신장하고 있는 방향으로 신장되어 형성되고, 또한, 상기 음차의 적어도 일면측으로 진동편에 대응한 위치에 설치되어 있으며, 상기 구동용 전극과 상기 검출용 전극을 이간시켜 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 입력장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 자이로스코프에 있어서의 상기 검출용 전극이, 상기 진동편과 대향하는 1 쌍의 전극으로, 이 1 쌍의 전극이, 이 1 쌍의 전극의 각각과 상기 진동편의 선단부와의 사이에 형성되는 용량을 각각 검출하는 것을 특징으로 하는 입력장치.