KR20080069527A - 각속도 센서 - Google Patents

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히로시 이시까와
유우지 다까하시
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후미히꼬 나까자와
히로아끼 이노우에
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후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤
후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 실장 체적이 작은 3축의 각속도 센서를 제공하는 것이다.
본 발명은 제1 베이스부와 상기 제1 베이스부로부터 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 아암부를 갖는 제1 음차형 진동자(10a)와, 제2 베이스부와 상기 제2 베이스부로부터 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 아암부를 갖는 제2 음차형 진동자(10b)와, 제4 방향으로 연장되는 축을 지지점으로 진동하는 구동 짐벌부와, 제5 방향으로 연장되는 축을 지지점으로 진동하는 검출 짐벌부를 갖고 제3 방향으로 연장되는 축의 각속도를 검출하는 더블 짐벌부를 구비하는 각속도 센서이다.
각속도 센서, 음차형 진동자, 아암부, 구동 짐벌부, 더블 짐벌부

Description

각속도 센서 {ANGULAR VELOCITY SENSOR}
본 발명은 각속도 센서에 관한 것으로, 특히 3축의 각속도를 검지하는 각속도 센서에 관한 것이다.
각속도 센서는 회전시의 각속도를 검지하는 센서이며, 카메라의 손 흔들림 방지나 카 네비게이션 등의 시스템, 자동차, 로봇의 자세 제어 시스템 등에 이용되고 있다. 각속도 센서로서, 음차형 진동자를 갖는 각속도 센서가 알려져 있다. 음차형 진동자는, 베이스부와 베이스부로부터 연장되는 복수의 아암부를 갖고 있고, 아암부의 연장하는 방향을 검지축으로 하는 각속도를 검지할 수 있다. 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에는, 2개의 방향을 각각 축으로 하는 2개의 각속도 센서에 각각 음차형 진동자를 이용하여 검출하는 기술이 개시되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2006-300577호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2006-308543호 공보
그러나, 3개의 음차형 진동자를 이용하여 3축의 각속도를 검지하고자 하면, 3개의 방향으로 3개의 음차형 진동자의 각각의 아암부가 연장되도록 배치하게 된다. 이로 인해, 각속도 센서의 실장 체적이 커져 버린다.
본 발명은 상기 과제에 비추어 이루어진 것으로, 실장 체적이 작은 3축의 각속도 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 제1 베이스부와 상기 제1 베이스부로부터 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 아암부를 갖는 제1 음차형 진동자와, 제2 베이스부와 상기 제2 베이스부로부터 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 아암부를 갖는 제2 음차형 진동자와, 제4 방향으로 연장되는 축을 지지점으로 진동하는 구동 짐벌부와, 제5 방향으로 연장되는 축을 지지점으로 진동하는 검출 짐벌부를 갖고 제3 방향으로 연장되는 축의 각속도를 검출하는 더블 짐벌부를 구비하는 것을 특징으로 하는 각속도 센서이다. 본 발명에 따르면, 제1 방향으로 연장되는 축의 각속도를 제1 음차형 진동자, 제2 방향으로 연장되는 축의 각속도를 제2 음차형 진동자, 제3 방향으로 연장되는 축의 각속도를 더블 짐벌부를 이용하여 검지할 수 있다. 따라서, 3축의 각속도를 검지하는 각속도 센서를 실현할 수 있고, 또한 각속도 센서의 실장 체적을 삭감할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 제3 방향은 각 각 직교하고 있는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 직교하는 3개의 방향을 축으로 하는 각속도를 각각 검지할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 제4 방향과 상기 제5 방향은 직교하고 있는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 검출 짐벌부에 의해, 제3 방향으로 연장되는 축의 각속도를 효율적으로 검출할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 제1 음차형 진동자와 상기 제2 음차형 진동자는, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향을 포함하는 평면에 수평인 방향에 대해 적어도 일부가 겹치도록 설치되어 있는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 실장 체적을 보다 삭감할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 더블 짐벌부는 상기 제1 음차형 진동자 및 상기 제2 음차형 진동자에 대해 상기 제3 방향으로 설치되어 있는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 실장 체적을 보다 삭감할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 더블 짐벌부, 상기 제1 음차형 진동자 및 상기 제2 음차형 진동자는, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향을 포함하는 평면에 수평인 방향에 대해 적어도 일부가 겹치도록 설치되어 있는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 실장 체적을 보다 삭감할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 제1 음차형 진동자 및 상기 제2 음차형 진동자는 L자 형상으로 설치되고, 상기 더블 짐벌부는 상기 제1 음차형 진동자의 측방 또한 상기 제2 음차형 진동자의 측방에 설치되어 있는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 실장 체적을 보다 삭감할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 검출 짐벌부를 보유 지지하기 위해, 상기 검출 짐벌부의 상대하는 측면에 설치된 제1 토션 바아를 구비하고, 상기 검출 짐벌부의 상기 상대하는 측면 사이의 최대폭은, 상기 제1 토션 바아가 설치된 상기 검출 짐벌부의 상기 상대하는 측면 사이의 폭보다 넓은 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 검출 짐벌부의 관성 모멘트를 크게 하여 각속도의 검지 감도를 향상시킬 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 구동 짐벌부를 보유 지지하기 위해, 상기 구동 짐벌부의 상대하는 측면에 설치된 제2 토션 바아를 구비하고, 상기 구동 짐벌부의 상기 상대하는 측면 사이의 최대폭은, 상기 제2 토션 바아가 설치된 상기 구동 짐벌부의 상기 상대하는 측면 사이의 폭보다 넓은 구성으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 방향으로 연장되는 축의 각속도를 제1 음차형 진동자, 제2 방향으로 연장되는 축의 각속도를 제2 음차형 진동자, 제3 방향으로 연장되는 축의 각속도를 더블 짐벌부를 이용하여 검지할 수 있다. 따라서, 3축의 각속도를 검지하는 각속도 센서를 실현할 수 있고, 또한 각속도 센서의 실장 체적을 삭감할 수 있다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
[제1 실시예]
도1은 제1 실시예에 관한 각속도 센서에 있어서, 패키지(30)에 더블 짐벌부 를 포함하는 제3 각속도 검지부(40)를 실장하기 전의 사시도이다. 도1을 참조로, 2개의 아암부를 갖는 제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진동자(10b)가 각각 지지부(20a, 20b)를 통해 캐비티 타입의 패키지(30)에 고착되어 실장되어 있다. 제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진동자(10b)는 서로 직교하고 있고, 각각 각 길이 방향(아암부의 방향)을 검지축 1 및 검지축 2로 하고, 검지축 1 및 검지축 2를 중심으로 한 각속도를 검지한다. 패키지(30)에는 예를 들어 기판에 전자 부품이 실장된 제어 회로(34)가 실장되어 있다. 제어 회로(34)는, 제1 음차형 진동자(10a), 제2 음차형 진동자(10b) 및 더블 짐벌부(50)(도2를 참조)를 제어하는 회로이며, 제1 음차형 진동자(10a), 제2 음차형 진동자(10b) 및 더블 짐벌부(50)에 구동 신호를 공급하여, 제1 음차형 진동자(10a), 제2 음차형 진동자(10b) 및 더블 짐벌부(50)로부터 검출 신호가 입력된다.
도2는 제3 각속도 검지부(40)의 단면 모식도이다. 더블 짐벌부(50)의 양측에 유리판(42, 44)이 설치되어 있다. 더블 짐벌부(50)의 짐벌부의 진동을 방해하지 않도록, 유리판(42, 44)의 더블 짐벌부(50)측에는 공간(46)이 형성되어 있고, 적어도 유리판(42, 44)의 한쪽에는 관통 전극(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
도3은 패키지(30)에 제3 각속도 검지부(40)를 실장한 후의 사시도이다. 제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진동자(10b) 위에 제3 각속도 검지부(40)가 실장되어 있다. 제3 각속도 검지부(40)는 검지축 1 및 검지축 2와 각각 직교하는 검지축 3의 각속도를 검지하는 더블 짐벌부를 갖고 있다. 제3 각속도 검지부(40) 위에 덮개부(32)를 설치하여, 제1 실시예에 관한 각속도 센서가 완성된다.
도4는 제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진동자(10b)의 구조를 설명하기 위한 음차형 진동자(10)의 사시도이다. 음차형 진동자(10)는, 니오브산 리튬이나 탄탈산 리튬 등의 압전 재료로 이루어지고, 베이스부(13)와 베이스부(13)로부터 연장되는 2개(복수)의 아암부(11, 12)를 갖는다. 베이스부(13)는 진동이 작기 때문에, 도1과 같이, 음차형 진동자(10)는 베이스부(13)에 있어서 지지부(20a) 또는 지지부(20b)를 통해 패키지(30)에 실장된다. 아암부(11, 12)가 진동하는 것에 의해 각속도를 검지한다.
도5의 (a) 및 도5의 (b)는 음차형 진동자(10)의 구동 모드와 검출 모드를 설명하기 위한 도면이다. 도5의 (a)를 참조로, 음차형 진동자(10)의 구동 전극(도시하지 않음)에 구동 신호를 인가함으로써 아암부(11, 12)가 서로 개폐하는 진동 모드를 발생시킨다. 이 진동은 아암부(11, 12) 방향의 면에 평행한 진동이다. 여기서 검지축에 대해 각속도가 가해지면, 코리올리력에 의해 도5의 (b)와 같은 아암부(11, 12)가 전후로 진동하는 진동 모드가 나타난다. 이 진동은 아암부(11, 12) 방향의 면에 수직인 트위스트 진동이다. 검출 전극(도시하지 않음)에 의해 이 진동 모드를 검출하는 것에 의해 검지축을 중심으로 한 각속도를 검지할 수 있다. 구동에 이용하는 진동 모드를 구동 모드, 검지에 이용하는 진동 모드를 검출 모드라 한다. 이와 같이, 음차형 진동자(10)는 아암부(11, 12)의 연장 방향을 축으로 하는 각속도를 검지한다. 또한, 구동 모드, 검출 모드는 도5의 (a) 및 도5의 (b)에 도시한 진동 모드에는 한정되지 않는다. 구동 모드에 대해 코리올리력에 의해 검출 모드가 나타나면 좋다. 또한, 음차형 진동자(10)는 아암부를 3 이상의 복수 갖고 있어도 좋다.
도6은 더블 짐벌부(50)의 평면도이다. 도6을 참조로, 더블 짐벌부(50)는, 각각 사각형의 프레임부(80), 구동 짐벌부(70) 및 검출 짐벌부(60)를 갖고 있다. 검출 짐벌부(60)는, 상대하는 1세트의 측면에 설치된 토션 바아(62)에 의해 구동 짐벌부(70)에 기계적으로 접속하고 있다. 이와 같이, 토션 바아(62)는 검출 짐벌부(60)를 보유 지지하는 부재이다. 또한, 검출 짐벌부(60)는, 다른 1세트의 상대하는 측면에 각각 1쌍의 평행 평판 전극(65)을 갖는다. 각 1쌍의 평행 평판 전극(65)은, 한쪽이 검출 짐벌부(60), 다른 한쪽이 구동 짐벌부(70)에 고정되어 있다.
구동 짐벌부(70)는, 상대하는 1세트의 외측의 측면에 설치된 토션 바아(72)에 의해 프레임부(80)에 기계적으로 접속하고 있다. 다른 1세트의 상대하는 외측의 측면에 각각 1쌍의 빗살 형상 전극(75)을 갖고 있다. 각 빗살 형상 전극(75)은 한쪽의 전극 군이 구동 짐벌부(70)에, 다른 한쪽의 전극 군이 프레임부(80)에 고정되어 있다.
도7은 더블 짐벌부(50)가 각속도를 검지하는 원리를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도7에는 프레임부(80), 평행 평판 전극(65), 빗살 형상 전극(75)은 도시하고 있지 않다. 도7을 참조로, 토션 바아(62)를 연결하는 방향을 x축, 토션 바아(72)를 연결하는 방향을 y축, 더블 짐벌부(50)에 수직인 방향을 z축으로 한다. 빗살 형상 전극(75)을 이용하여, 구동 짐벌부(70)를 검출 짐벌부(60)와 함께 y축(구동 진동축)을 중심으로 진동(요동)시킨다. 이 상태에서, z축[검지축 3]을 중심 으로 회전 각속도가 가해지면, y축에 직교 방향으로 코리올리력이 발생한다. 이로 인해, 구동 짐벌부(70)는, y축과 직교하는 x축(검출 진동축)을 중심으로 진동하려고 한다. 그러나, 구동 짐벌부(70)는 토션 바아(72)로 프레임부(80)에 고정되어 있어, 진동할 수 없다. 이로 인해, 검출 짐벌부(60)가 x축을 중심으로 진동한다. 검출 짐벌부(60)의 진동의 크기를 평행 평판 전극(65)이 검출한다. 검출 짐벌부(60)의 진동의 크기에 의해 검지축 3을 중심으로 하는 각속도의 검지를 행할 수 있다.
도8의 (a)는 도6에 도시한 더블 짐벌부(50)의 A-A 단면 모식도, 도8의 (b)는 B-B 단면 모식도이다. 도8의 (a) 및 도8의 (b)를 참조로, 더블 짐벌부(50)는, 실리콘 기판(82), 산화막(84) 및 실리콘층(86)이 순차 적층한 SOI(Semiconductor On Insulator) 기판(88)으로 이루어진다. 검출 짐벌부(60), 구동 짐벌부(70) 및 프레임부(80)는, 실리콘 기판(82), 산화막(84) 및 실리콘층(86)의 적층으로 이루어진다. 도8의 (a)를 참조로, 빗살 형상 전극(75)은, 실리콘 기판(82)으로 구성되고 프레임부(80)에 기계적으로 접속된 전극 군(74)과 실리콘층(86)으로 구성되고 구동 짐벌부(70)에 기계적으로 접속된 전극 군(76)으로 이루어진다. 전극 군(74)과 전극 군(76) 사이에 전압을 인가하는 것에 의해, 도8의 (a)의 2점 쇄선과 같이 구동 짐벌부(70)를 진동시킬 수 있다.
도8의 (b)를 참조로, 평행 평판 전극(65)은, 실리콘 기판(82)으로 구성되고 구동 짐벌부(70)에 기계적으로 접속된 하부 전극(64)과 실리콘층(86)으로 구성되고 검출 짐벌부에 기계적으로 접속된 상부 전극(66)으로 이루어진다. 검출 짐벌 부(60)가 도8의 (b)의 2점 쇄선과 같이 진동하면, 하부 전극(64)과 상부 전극(66) 사이의 정전 용량이 변화된다. 이 정전 용량의 변화를 검출하는 것에 의해, 검출 짐벌부(60)의 진동의 크기를 검출할 수 있다.
더블 짐벌부(50)의 내측의 짐벌부가 검출 짐벌부(60), 외측이 구동 짐벌부(70)인 예를 나타냈지만, 더블 짐벌부의 내측의 짐벌부가 구동 짐벌부, 외측이 검출 짐벌부라도 좋다. 또한, 구동 짐벌부(70)를 진동시키는 전극이 빗살 형상 전극(75), 검출 짐벌부(60)의 진동을 검출하는 전극이 평행 평판 전극(65)인 예를 설명했지만, 구동 짐벌부(70)를 진동시키는 전극 및 검출 짐벌부(60)의 진동을 검출하는 전극은, 빗살 형상 전극 및 평행 평판 전극의 어느 것이라도 좋다. 그러나, 구동 짐벌부(70)의 진동을 크게 하고, 각속도의 검출 감도를 크게 하기 위해서는, 구동 짐벌부(70)를 진동시키는 전극은 빗살 형상 전극(75)인 것이 바람직하다.
제1 실시예에 관한 각속도 센서에 있어서는, 도1을 참조로, 제1 음차형 진동자(10a)는 제1 베이스부와 제1 아암부를 갖고, 제1 아암부가 검지축 1 방향(제1 방향)으로 연장되어 있다. 또한, 제2 음차형 진동자(20)는 제2 베이스부와 제2 아암부를 갖고, 제2 아암부가 검지축 2 방향(제2 방향)으로 연장되어 있다. 이에 의해, 도5의 (a) 및 도5의 (b)를 이용하여 설명한 바와 같이, 제1 음차형 진동자(10a)에 의해 검지축 1의 각속도를, 제2 음차형 진동자(20a)에 의해 검지축 2의 각속도를 각각 검지할 수 있다. 도7을 이용하여 설명한 바와 같이, 더블 짐벌부(50)는, 구동 진동축(제4 방향으로 연장되는 축)을 지지점으로 진동하는 구동 짐벌부(70)와, 검출 진동축(제5 방향으로 연장되는 축)을 지지점으로 진동하는 검출 짐벌부(60)를 갖고 있다. 이에 의해, 더블 짐벌부(50)는, 검지축 3(제3 방향으로 연장되는 축)을 축으로 하는 각속도를 검출할 수 있다.
도5의 (a) 및 도5의 (b)와 같이, 음차형 진동자(10)는 아암부(11, 12)의 연장 방향을 축으로 하는 각속도를 검지하는 것에 반해, 더블 짐벌부(50)는 검출 짐벌부(60) 및 구동 짐벌부(70)가 넓어지는 평면에 수직인 축의 각속도를 검지한다. 따라서, 도3과 같이, 더블 짐벌부(50)를 제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진동자(10b) 위에 실장한다. 즉, 더블 짐벌부는 제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진동자(10b)에 대해 검지축 3의 방향(제3 방향)으로 실장되어 있다. 이에 의해, 3축의 각속도를 검지하는 각속도 센서의 실장 체적을 삭감할 수 있다.
특히, 도1과 같이, 제1 음차형 진동자(10a)와 제2 음차형 진동자(10b)는 동일한 패키지(30)의 동일한 실장면에 지지부(20a, 20b)를 통해 실장되어 있다. 즉, 제1 음차형 진동자(10a)와 제2 음차형 진동자(10b)는, 검지축 1의 방향(제1 방향)과 검지축 2의 방향(제2 방향)을 포함하는 평면[즉, 패키지(30)의 실장면]에 수평인 방향으로 설치되어 있다. 이에 의해, 패키지(30)의 높이를 작게 할 수 있다. 또한, 제1 음차형 진동자(10a)와 제2 음차형 진동자(10b)는, 검지축 1 방향과 검지축 2 방향을 포함하는 평면에 수평인 방향에 대해 적어도 일부가 겹치도록 설치되어 있으면 좋다.
검지축 1의 방향(제1 방향), 검지축 2의 방향(제2 방향) 및 검지축 3의 방향(제3 방향)은 각각 다르면 좋고, 각각 각속도를 검지하는 임의의 방향으로 할 수 있다. 그러나, 이들 방향이 각각 직교하는 것에 의해, 직교하는 3개의 방향을 축 으로 하는 각속도를 각각 검지할 수 있다. 특히, 검지축 3은 더블 짐벌부(50)의 검출 짐벌부(60) 및 구동 짐벌부(70)가 넓어지는 평면에 수직이다. 따라서, 검지축 3은 검지축 1 및 검지축 2와 각각 직교하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 실장 체적을 더욱 삭감할 수 있다.
도7과 같이, 구동 진동축의 방향(제4 방향)과 검출 진동축의 방향(제5 방향)은 직교하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 검출 짐벌부(60)에 의해, 검지축 3의 각속도를 효율적으로 검출할 수 있다.
[제2 실시예]
도9는 제2 실시예에 관한 각속도 센서의 덮개부(32)를 제거한 사시도이다. 제1 실시예의 도1에 대해, 더블 짐벌부(50)를 포함하는 제3 각속도 검지부(40a)는 제어 회로(34)(도시하지 않음)를 통해 제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진동자(10b)와 동일한 실장면에 실장되어 있다. 즉, 더블 짐벌부, 제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진동자(10b)는, 검지축 1의 방향(제1 방향)과 검지축 2의 방향(제2 방향)을 포함하는 평면에 실장되어 있다. 그 밖의 구성은 제1 실시예와 동일하며 설명을 생략한다. 제2 실시예에 따르면, 제1 실시예에 비해 실장 체적을 보다 작게 할 수 있다. 또한, 더블 짐벌부, 제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진동자(10b)는, 검지축 1의 방향과 검지축 2의 방향을 포함하는 평면의 수평 방향에 있어서, 적어도 일부가 겹치도록 실장되어 있으면 좋다.
제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진동자(10b)가 더블 짐벌부(50)에 대해 비교적 작은 경우에는 제1 실시예를, 제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진 동자(10b)가 더블 짐벌부(50)에 대해 비교적 큰 경우에는 제2 실시예를 선택하는 것이 바람직하다.
제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진동자(10b)를 패키지(30)에 설치하는 경우, 도9와 같이, 제1 음차형 진동자(10a)의 선단부가 제2 음차형 진동자(10b)의 측면에 대향하도록 배치하는 경우가 가장 실장 면적이 작다. 이 경우, 제1 음차형 진동자(10a)의 선단부를 제2 음차형 진동자(10b)의 선단부의 측면에 대향하도록 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진동자(10b)는 L자 형상으로 설치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 더블 짐벌부(50)를 실장하는 영역을 확보할 수 있고, 더블 짐벌부(50)를 제1 음차형 진동자(10a)의 측방 또한 제2 음차형 진동자(10b)의 측방에 설치할 수 있다. 또한, 제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진동자(10b)의 각각의 베이스부는 이격되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 음차형 진동자(10a) 및 제2 음차형 진동자(10b)의 각각의 진동이 서로 간섭하는 것을 억제할 수 있다.'
[제3 실시예]
제3 실시예는 검출 짐벌부 및 구동 짐벌부가 H 형상을 갖는 예이다. 도10은 제3 실시예에 이용하는 더블 짐벌부(50a)의 평면도이다. 제1 실시예의 도6에 대해, 검출 짐벌부(60a) 및 구동 짐벌부(70a)가 H 형상을 하고 있다. 또한, 1개의 측면에 설치된 토션 바아(62a, 72a)는 1개씩이다. 그 밖의 구성은 도6과 동일하며 설명을 생략한다.
제3 실시예에 따르면, 토션 바아(62a)(제1 토션 바아)는, 검출 짐벌부(60a) 를 보유 지지하기 위해, 검출 짐벌부(60a)의 상대하는 측면에 설치되어 있다. 검출 짐벌부(60a)는 H 형상을 갖고 있고, 토션 바아(62a)가 마련된 측면 사이의 최대폭(W1)은, 토션 바아(62a)가 설치된 검출 짐벌부(62a)의 상대하는 측면 사이의 폭(W2)보다 넓다. 이에 의해, 검출 짐벌부(60a)의 관성 모멘트를 크게 하고, 제1 실시예보다 각속도의 검지 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 평행 평판 전극(65)의 폭(W1)도 폭(W2)보다 넓다. 이에 의해, 검출 짐벌부(60a)의 진동 진폭이 제1 실시예와 동일한 경우에도, 검출 신호의 진폭을 보다 크게 할 수 있어, 각속도의 검지 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 검출 짐벌부(62a)의 전극이 빗살 형상 전극인 경우도 마찬가지이다. 마찬가지로, 구동 짐벌부(70a)는 H 형상을 갖고 있고, 토션 바아(72a)(제2 토션 바아)가 설치된 측면 사이의 최대폭은, 토션 바아(72a)가 설치된 구동 짐벌부(72a)의 상대하는 측면 사이의 폭보다 넓다. 또한, 빗살 형상 전극(75)의 폭도 토션 바아(72a)가 설치된 구동 짐벌부(72a)의 상대하는 측면 사이의 폭보다 넓다. 이에 의해, 구동 신호의 진폭이 제1 실시예와 동일한 경우라도, 구동 짐벌부(72a)의 진동의 진폭을 크게 할 수 있다. 또한, 구동 짐벌부(72a)의 전극이 평행 평판 전극의 경우도 마찬가지이다.
검출 짐벌부와 구동 짐벌부 중 적어도 한쪽에 있어서, 짐벌부의 최대폭이 토션 바아가 설치된 영역의 폭보다 넓으면 좋다. 또한, 짐벌부의 형상은 H 형상이 아니라도, 짐벌부의 최대폭이 토션 바아가 설치된 영역의 폭보다 넓으면 좋다. 또한, 짐벌부의 1개의 측면에 설치된 토션 바아는 제1 실시예와 같이 2개의 V자라도, 제3 실시예와 같이 1개라도 좋다. 또한 3개 이상이라도 좋다.
이상, 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 서술했지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형ㆍ변경이 가능하다.
도1은 제1 실시예에 관한 각속도 센서의 사시도.
도2는 제3 각속도 검지부의 단면도.
도3은 제1 실시예에 관한 각속도 센서의 사시도.
도4는 음차형 진동자의 사시도.
도5의 (a) 및 도5의 (b)는 음차형 진동자의 진동 모드를 나타내는 도면.
도6은 더블 짐벌부의 평면도.
도7은 더블 짐벌부의 동작을 설명하기 위한 도면.
도8의 (a) 및 도8의 (b)는 더블 짐벌부의 단면 모식도.
도9는 제2 실시예에 관한 각속도 센서의 사시도.
도10은 제3 실시예의 더블 짐벌부의 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 음차형 진동자
10a : 제1 음차형 진동자
10b : 제2 음차형 진동자
11, 12 : 아암부
13 : 베이스부
20a, 20b : 지지부
30 : 패키지
32 : 덮개부
34 : 제어 회로
40 : 제3 각속도 검지부
50, 50a : 더블 짐벌부
60, 60a : 검출 짐벌부
62, 62a, 72, 72a : 토션 바아
70, 70a : 구동 짐벌부

Claims (9)

  1. 제1 베이스부와 상기 제1 베이스부로부터 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 아암부를 갖는 제1 음차형 진동자와,
    제2 베이스부와 상기 제2 베이스부로부터 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 아암부를 갖는 제2 음차형 진동자와,
    제4 방향으로 연장되는 축을 지지점으로 진동하는 구동 짐벌부와, 제5 방향으로 연장되는 축을 지지점으로 진동하는 검출 짐벌부를 갖고 제3 방향으로 연장되는 축의 각속도를 검출하는 더블 짐벌부를 구비하는 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 제3 방향은 각각 직교하고 있는 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제4 방향과 상기 제5 방향은 직교하고 있는 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 음차형 진동자와 상기 제2 음차형 진동자는, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향을 포함하는 평면에 수평인 방향에 대해 적어도 일부가 겹치도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 더블 짐벌부는, 상기 제1 음차형 진동자 및 상기 제2 음차형 진동자에 대해 상기 제3 방향으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 더블 짐벌부, 상기 제1 음차형 진동자 및 상기 제2 음차형 진동자는, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향을 포함하는 평면에 수평인 방향에 대해 적어도 일부가 겹치도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 음차형 진동자 및 상기 제2 음차형 진동자는 L자 형상으로 설치되고, 상기 더블 짐벌부는 상기 제1 음차형 진동자의 측방 또한 상기 제2 음차형 진동자의 측방에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 검출 짐벌부를 보유 지지하기 위해, 상기 검출 짐벌부의 상대하는 측면에 설치된 제1 토션 바아를 구비하고,
    상기 검출 짐벌부의 상기 상대하는 측면 사이의 최대폭은, 상기 제1 토션 바아가 설치된 상기 검출 짐벌부의 상기 상대하는 측면 사이의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동 짐벌부를 보유 지지하기 위해, 상기 구동 짐벌부의 상대하는 측면에 설치된 제2 토션 바아를 구비하고,
    상기 구동 짐벌부의 상기 상대하는 측면 사이의 최대폭은, 상기 제2 토션 바아가 설치된 상기 구동 짐벌부의 상기 상대하는 측면 사이의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 각속도 센서.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104596491A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 精工爱普生株式会社 振动片、角速度传感器、电子设备以及移动体
CN104596490A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 精工爱普生株式会社 振动片及其制造方法、角速度传感器、电子设备及移动体

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8928602B1 (en) 2009-03-03 2015-01-06 MCube Inc. Methods and apparatus for object tracking on a hand-held device
US8797279B2 (en) 2010-05-25 2014-08-05 MCube Inc. Analog touchscreen methods and apparatus
US8553389B1 (en) 2010-08-19 2013-10-08 MCube Inc. Anchor design and method for MEMS transducer apparatuses
US8477473B1 (en) 2010-08-19 2013-07-02 MCube Inc. Transducer structure and method for MEMS devices
US8476129B1 (en) 2010-05-24 2013-07-02 MCube Inc. Method and structure of sensors and MEMS devices using vertical mounting with interconnections
US8823007B2 (en) 2009-10-28 2014-09-02 MCube Inc. Integrated system on chip using multiple MEMS and CMOS devices
US8421082B1 (en) 2010-01-19 2013-04-16 Mcube, Inc. Integrated CMOS and MEMS with air dielectric method and system
US8710597B1 (en) 2010-04-21 2014-04-29 MCube Inc. Method and structure for adding mass with stress isolation to MEMS structures
US9709509B1 (en) 2009-11-13 2017-07-18 MCube Inc. System configured for integrated communication, MEMS, Processor, and applications using a foundry compatible semiconductor process
US8637943B1 (en) 2010-01-04 2014-01-28 MCube Inc. Multi-axis integrated MEMS devices with CMOS circuits and method therefor
US8584521B1 (en) * 2010-01-19 2013-11-19 MCube Inc. Accurate gyroscope device using MEMS and quartz
US8794065B1 (en) 2010-02-27 2014-08-05 MCube Inc. Integrated inertial sensing apparatus using MEMS and quartz configured on crystallographic planes
US8936959B1 (en) 2010-02-27 2015-01-20 MCube Inc. Integrated rf MEMS, control systems and methods
US8367522B1 (en) 2010-04-08 2013-02-05 MCube Inc. Method and structure of integrated micro electro-mechanical systems and electronic devices using edge bond pads
US8928696B1 (en) 2010-05-25 2015-01-06 MCube Inc. Methods and apparatus for operating hysteresis on a hand held device
US8869616B1 (en) 2010-06-18 2014-10-28 MCube Inc. Method and structure of an inertial sensor using tilt conversion
US8652961B1 (en) 2010-06-18 2014-02-18 MCube Inc. Methods and structure for adapting MEMS structures to form electrical interconnections for integrated circuits
US8993362B1 (en) 2010-07-23 2015-03-31 MCube Inc. Oxide retainer method for MEMS devices
US8723986B1 (en) 2010-11-04 2014-05-13 MCube Inc. Methods and apparatus for initiating image capture on a hand-held device
US8969101B1 (en) 2011-08-17 2015-03-03 MCube Inc. Three axis magnetic sensor device and method using flex cables
EP2856080B1 (en) * 2012-06-04 2017-02-22 Systron Donner Inertial, Inc. Torsional rate measuring gyroscope
US10386204B2 (en) * 2017-06-28 2019-08-20 Intel Corporation Integrated sensor and homologous calibration structure for resonant devices
WO2020111041A1 (ja) * 2018-11-30 2020-06-04 京セラ株式会社 多軸角速度センサ

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4598585A (en) * 1984-03-19 1986-07-08 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Planar inertial sensor
KR100408494B1 (ko) * 1995-12-27 2004-03-04 삼성전자주식회사 마이크로 자이로스코프
US5992233A (en) * 1996-05-31 1999-11-30 The Regents Of The University Of California Micromachined Z-axis vibratory rate gyroscope
US6578420B1 (en) * 1997-01-28 2003-06-17 Microsensors, Inc. Multi-axis micro gyro structure
US6374672B1 (en) * 2000-07-28 2002-04-23 Litton Systems, Inc. Silicon gyro with integrated driving and sensing structures
US7168317B2 (en) * 2003-11-04 2007-01-30 Chung-Shan Institute Of Science And Technology Planar 3-axis inertial measurement unit
US7421898B2 (en) * 2004-08-16 2008-09-09 The Regents Of The University Of California Torsional nonresonant z-axis micromachined gyroscope with non-resonant actuation to measure the angular rotation of an object
JP2006308543A (ja) 2005-03-31 2006-11-09 Fujitsu Media Device Kk 角速度センサ
JP5306570B2 (ja) 2005-04-18 2013-10-02 パナソニック株式会社 振動ジャイロ
JP4763360B2 (ja) 2005-06-30 2011-08-31 アラクサラネットワークス株式会社 半導体装置
JP4893335B2 (ja) * 2007-01-26 2012-03-07 セイコーエプソン株式会社 ジャイロモジュール

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104596491A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 精工爱普生株式会社 振动片、角速度传感器、电子设备以及移动体
CN104596490A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 精工爱普生株式会社 振动片及其制造方法、角速度传感器、电子设备及移动体

Also Published As

Publication number Publication date
US20080210007A1 (en) 2008-09-04
CN101231301A (zh) 2008-07-30
JP2008180511A (ja) 2008-08-07
EP1950529A8 (en) 2008-10-01
EP1950529A1 (en) 2008-07-30

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