KR20100024516A - 코리올리 자이로스코프 - Google Patents

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노스롭 그루만 리테프 게엠베하
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Abstract

본 발명은 기판, 적어도 두개의 개별적인 구조체(61, 62, 63, 64, 500, 600, 700, 800) 및 스프링 요소(예를 들어, 1, 2, 3, 21, 23, 25)를 구성하는 배열을 가지며, 스프링 요소(예를 들어, 1, 2, 3, 21, 23, 25)는 힘 발신기(예를 들어, 514, 614, 714, 814) 및 탭(예를 들어 534, 634, 734, 834)을 구비하며, 개별적인 구조체(61, 62, 63, 64, 500, 600, 700, 800)를 기판 및 다른 구조체에 서로 연결하며, 배열은 힘 발신기(예를 들어, 514, 614, 714, 814)에 의해 가진될 수 있는 적어도 하나의 가진 모드 및 탭(예를 들어 534, 634, 734, 834)에 의해 측정될 수 있는 적어도 하나의 감지 모드를 가지며, 감지 모드는 가진되는 감지 모드에서, 코리올리 자이로스코프가 민감축에 대해 회전될 때 코리올리 힘의 기초상에 가진되며, 배열은 힘 발신기에 의해 가진될 수 있는 적어도 하나의 가진 모드와, 탭에 의해 측정될 수 있는 적어도 하나의 감지 모드(8)를 포함하며, 가진 모드(7) 및 감지 모드(8)는 폐쇄되고, 만약 제조 공차를 고려할 필요가 없다면, 가진 모드(7) 및 감지 모드(8)의 어떤 방해 가진은 선형 가속도 및/또는 진동에 의해서 일어날 수 없다.

Description

코리올리 자이로스코프{CORIOLIS GYRO}
본 발명은 기판, 적어도 두개의 개별적인 구조체 그리고 스프링 요소를 가지는 코리올리 자이로스코프에 관한 것이며, 스프링 요소는, 힘 발신기(force transmitters)와 탭(taps)을 구비하며, 개별적인 구조체를 기판 및 다른 구조체에 서로 연결하며, 배열(arrangement)은 힘 발신기에 의해 가진될 수 있는 가진 모드(excitation mode)와 탭에 의해 측정될 수 있는 감지 모드(detection mode)를 가지며, 감지 모드는 가진된 가진 모드에서, 코리올리 자이로스코프가 민감축(sensitive axis)에 대하여 회전될 때 코리올리 힘의 기초상에 가진된다.
코리올리 자이로스코프(코리올리 진동 자이로스코프)는 사용되는 진동 모드에 상응하는, 두 개의 분류로 구분될 수 있다:
1. 형상 및 벤딩(bending) 진동(예를 들어 와인 잔(HRG:"반구형 공진기 자이로스코프(Hemispherical Resonator Gyroscope"), 링(ring), 바(bar))
2. 스프링 및 질량 시스템(예를 들어 Lin-Rot, Rot-Rot, Lin-Lin 여기서 Lin-Rot는 가진 모드가 선형 움직임("Lin")을 포함하며 그리고 감지 모드는 회전 움직임("Rot")을 포함하는 것을 의미한다. Rot-Rot 및 Lin-Lin은 상응하는 방식으로 정의된다.)
두개의 분류는 진동 및 가속도 민감성과 관련하여 특별한 장점 및 불리한 점을 가진다.
1. 형상 및 벤딩 진동
장점: 외적으로 폐쇄된 유용한 모드(가진 모드 및 감지 모드)는 전형적으로 사용되며, 즉 이와 같은 모드는 어떤 힘과 모멘트를 외부로 발신하지 않는다. 그러므로 그들은 선형 가속도 또는 진동에 의해서도 가진되지 않는다(선형 및/또는 회전 구성물). "외부로(external)"는 기판의 "주변 영역"과 관련한다(힘 또는 모멘트는 질량 요소(mass elements) 또는 개별적인 구조체(individual structure)의 움직임의 결과로서 기판 자체에 부분적으로 작용할 수 있으나, 이것은 전체적으로 서로 상쇄한다). 기판(substrate)은 예를 들어 접착제 또는 용접에 의하여 하우징 또는 세라믹(일반적으로:"설치부(mount)")에 설치된다. 어떤 힘 또는 모멘트도 폐쇄 모드(closed mode)에 의하여 이 설치부에 발신되지 않는다. 그러나, 정확하게, 이 설명은 제조 공차가 고려되지 않는다면 단지 사실이다.
단점: 가장 알려진 구조체는 유연한 서스펜션을 요구한다(예를 들어 링, 바; 하나의 예외는 소위 HRG에 의해 나타나며, 그러나 이것은 "실제의 3차원" 형태 때문에 복잡한 제조 공정을 요구한다). 그러므로 구조체는 가속도 및 진동이 발생할 때 상대적으로 중요한 크기로 편향되며, 이것은 많은 힘 발신기(예를 들어 정전기적인 힘 발신기) 및 탭(예를 들어 정전용량의 탭)에 에러를 이끈다. 게다가, 직교 보상(quadrature compensation), 즉 작용 요소에의한 구조체의 "balancing-out(균형)"은 요구되는 힘이 너무 크기 때문에 실질적으로 불가능하다.
2. 스프링 및 질량 시스템
장점: 마이크로기계적인 자이로스코프 구조는 (P. Greiff, B. Boxenhorn, T. King, and L. Niles, "실리콘 모놀리식 집적 회로로 이루어진 마이크로기계적 자이로스코프(Silicon Monolithic Micromechanical Gyroscope)", 테크. 요약, 6 번째 학술. 회의. 고체 상태의 센서 및 액츄에이터 상에서(변환기 '91), 샌 프란시스코, 캘리포니아, 미국, 1991년, pp.966-968, 또는 J. Bernstein, S. Cho, A.T. King, A. Kourepins, P. Maciel 및 M. Weinberg, 마이크로기계적 콤-드라이브 동조 포크 레이트 자이로스코프(Micromachined Comb-Drive Tuning Fork Rate Gyroscope), 절차. 국제전자전기기술자협회(IEEE). 마이크로전기공학적 시스템 학회(MEMS '93), 포트로더달, 플로리다, 미국, 1993년 2월, pp.143-148 또는 DE 196 41 284 C1 는 유용한 모드의 공진 주파수(resonant frequency)가 가속도 및/또는 진동에 의하여 가진될 수 있는 다른 모드의 공진 주파수보다 상당히 낮으며, 그리고 중요한 에러 신호를 일으키는 구조체를 개시한다. 특히, 중요한 에러 신호를 일으키는 모드(modes)는, 감지 움직임의 측정에 영향을 주는 모드이다. 가진 움직임의 측정에 영향을 주는 모드는 전형적으로 적은 손상을 준다.
단점: 진동 그리고, 종종 선형 가속도도 하나 또는 두개의 유용한 모드(useful modes)를 가진 시킬 수 있으며 게다게 에러 신호(error signals)를 일으킬 수 있다.
본 발명의 목적은 가속도 및 진동에 덜 민감한 스프링 및 질량 시스템에 기초하는 회전 속도 센서(ratation rate sensor)를 명시하는 것이다.
본 발명에 의한 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 코리올리 자이로스코프에 의하여 달성된다. 이 분류의 구조체는 두개의 유용한 모드(가진 모드 및 감지 모드)가 폐쇄되는 것으로 제안된다. 유용한 모드는 가속도 및 진동에 의하여 가진될 수 없으며, 그리고 어떤 에러 신호는 없다. 정확하게는, 이 진술은 제조 공차가 고려되지 않을 때 오직 사실이다. 코리올리 자이로스코프는 기판 및 개별적인 구조체의 결합(적어도 두개) 및 스프링 요소를 구성한다. 개별적인 구조체 중 어떤 것는 기판에 연결되며, 그들 중 어떤 것은 스프링 요소를 통해 서로 연결되며, 그 결과로서 배열이 적어도 두개의 폐쇄 아이겐 모드(closed eigen mode)를 가지며, 그 중 하나는 가진 모드로서 다른 하나는 감지 모드로서 사용될 수 있다. 가진 모드는 힘 발신기에 의해 가진될 수 있다. 코리올리 자이로스코프가 민감축(sensitive)에 대해 회전한다면, 가진 진동은 감지 모드를 가진하는 코리올리 힘을 낳는다. 감지 모드의 움직임은 탭(taps)에 의해 측정될 수 있다. 최종 진동(resultant oscillation)의 진폭(amplitude)은 가변적인 측정치(measurement)로서 사용될 수 있다.
청구항 2에서 청구된 바람직한 개선에 의하면, 코리올리 힘은 힘 발신기에 의해 재설정(reset)될 수 있으며, 이는 개별적인 구조체의 편향(deflection)의 부재(lack) 때문에 더 유리한 평가로 이끈다. 힘 발신기는 모멘트와 힘이 감지 모드에 적용될 수 있으므로, 이러한 목적을 위해 요구된다. 이때 재설정 모멘트 또는 재설정 힘의 진폭은 각속도의 척도이다.
가진 모드의 움직임은 청구항 3에 청구된 것과 같이 탭에 의하여 단순한 방식으로 검사된다.
청구항 4에 청구된 바와 같이 직교 보상용 작동 요소(actuating element) 및/또는 청구항 5에 청구된 바와 같이 진동수 조절용 작동 요소는 바람직하게 제공되며,각각은 설정되거나 제어될 수 있도록 설계될 수 있다. 높은 정확도의 코리올리 자이로스코프를 위해, 마이크로기술적으로 제조되며, 직교 보상 및 진동수 조절이 유리하다. 또한, 레이저 다듬기(laser trimming)에 의해 달성될 수 있지만, 그러나 이와 같은 과정은 고가이다. 작동 요소는 조절 과정 자체가 매우 적은 비용이 드는 장점을 가지고 있다.
청구항 6에 청구된 유리한 개선은 유용한 모드의 공진 주파수가 가속도 및/또는 진동에 의하여 가진될 수 있는 모드의 공진 주파수보다 상당히 낮으며, 그리고 중요한 에러 신호를 일으키는 구조체를 개시한다. 그러므로 진동에 의존하는 에러는 훨씬 감소한다. 이러한 구조체는 "형상 및 벤딩 진동" 분류 그리고 "스프링 및 질량 시스템" 분류의 장점을 가지며, 그러므로 그들의 개별적인 단점을 회피한다. 다음의 문장은 장점을 수량화하기위해 사용되는 두개의 상황을 설명한다.
제1 상황(폐쇄 감지 모드의 장점):
감지 모드는 선형 진동에 의해서 가진되거나 가진 모드가 작동되는 주파수에서 청각적으로 정확히 가진된다(일반적으로 이것은 가진 모드의 공진 주파수이며, 그리고 또한, 감지 모드의 주파수이다). 가속도 작용의 진폭은 a0이다. 이것은 다음의 문장에서 유닛"g"로 나타내 진다. 단순하게는, 방해력(disturbance force) 및 코리올리 힘의 위상이 동일한 것으로 추정된다.
제1 변형(variant): 감지 모드는 "단순한"(반대위상이 아닌) 선형 진동이다. 이때 가속도는 코리올리 가속도로부터 구별될 수 없으며, 그리고 에러 신호(Ωv)를 생산한다. f0=ω0/(2π)=10kHz 인 공진 주파수 및 10 μm인 가속도 모드의 진폭과 함께, 이것은 다음으로 결과된다:
Figure pct00001

제2 변형: 감지 모드는 단순한 회전 진동이다. 질량 불균형은 k2 = 1%이다 이때 에러 신호는 대략 다음에 상응한다:
Figure pct00002

제3 변형: 감지 모드는 두개의 결합된 회전 진동의 차동 모드에 상응한다(폐쇄 모드). 변형 2의 그것들과 유사한 다른 조건에서, 질량 불균형은 대략 100 배 적은 것으로 추정될 수 있다(k3=100ppm). 이때 에러 신호는 대략 다음에 상응한다:
Figure pct00003

제2 상황(청구항 6에 청구된 발명의 요지의 장점):
진동에서 회전 가속도 성분은 주파수에서 다음의 문장에서 논의되는 공진 주파수에 비해 상당히 낮다고 여겨진다.
변형 1: 감지 모드는 두 개의 반대위상의 회전 진동에 상응한다. 두개의 결합된 회전 진동의 일반적인 모드의 공진 주파수(ωg11)는 두개의 결합된 회전 진동의 차동 모드의 공진 주파수(ω2)보다 더 작으며(즉 감지 모드), 예를 들어 다음과 같다.
Figure pct00004
변형 2: 감지 모드는 두 개의 반대위상의 회전 진동에 상응한다. 두 개의 결합된 회전 진동의 일반적인 모드의 공진 주파수(ωg12)는 두개의 결합된 회전 진동의 차동 모드(differential mode)의 공진 주파수(ω2)보다 더 크며(즉 감지 모드), 예를 들어
Figure pct00005

이며, 설명된 가진에서, 변형 1 및 변형 2에서 일반적인 모드의 최종 편향비는 다음과 같다:
Figure pct00006

일반적인 모드의 가진에 의해 발생된 에러가 일반적인 모드의 편향 또는 편향의 제곱에 비례하기 때문에, 변형 2에서의 에러는 요소 9 내지 81에의해 감소된다.
청구항 7에서 청구된 바와 같이, 구조체는 유용한 모드의 공진 주파수가 모든 다른 모드의 공진 주파수에 비해 상당히 낮도록 설계되며, 그리고 이러한 모드의 가진에서 에러는 감소한다.
청구항 8에서 청구된 바와 같이, 바람직한 실시예의 개선은 밀폐된 가진 모드로서 상호간 반대위상인, 두개의 결합된 반대위상의 선형 진동으로부터 기인하며, 그리고 밀폐된 감지 모드(Lin-Rot)로서 두개의 결합된 반대위상의 회전 진동으로부터 기인하며, 그리고 청구항 14에 청구된 바와 같이, 폐쇄 가진 모드로서 두개의 결합된 반대위상의 회전 진동으로부터 그리고 폐쇄 감지 모드(Rot-Rot)로서 두개의 결합된 반대위상의 회전 진동으로부터 기인한다. 특히 청구항 15에 청구된 바람직한 개선은 세개의 폐쇄 아이겐 모드를 가지며, 예를 들어 이 중 하나의 아이겐 모드는 가진 모드로서 사용될 수 있고, 그리고 다른 두개의 아이겐 모드는 다른 민감축에 대한 회전용 감지 모드로서 사용될 수 있다.
기판 표면에 평행한 진동과 함께 청구항 13에서 청구된 바람직한 개선에서, 코리올리 자이로스코프는 기판 표면에 직각인 움직임이 감지되거나 제공될 필요가 없으므로, 단순한 방식으로 제조될 수 있다.
청구항 18에서 유리한 개선에 의하면, 개별적인 구조체는 가진 유닛 및 표본 질량을 구성하는 분리된 구조체의 형태이다. 이것은 다음의 장점을 낳는다:
1. 가진 유닛은 대략 이상적으로 안내된다. 가진 유닛 용 드라이브와 가진 모드 사이에 어떤 에러 각도는 대략 감지 모드의 어떤 가진으로 이끌지 않으며, 그러므로 어떤 에러 신호에도 이끌지 않는다.
2. 감지 모드의 편향은 대략 가진 유닛에 가해지는 드라이브 힘에 어떤 변화로 이끌지 않는다.
3. 요약해서, 이것은 가진 유닛 상의 가진력과 감지 모드의 움직임 사이에 바람직하지 않은 상호관계가 대체로 억제되는(suppressed) 것을 의미한다.
청구항 19에서 청구된 것처럼, 가진 유닛, 코리올리 요소(coriolis element) 및 감지 유닛을 구성하는 이중 분리된 구조체는, "픽-오프 분리(pick-off decoupling)"를 추가적으로 이끌며, 즉 감지 유닛 탭과 가진 유닛의 움직임 사이에 어떤 에러 각도는 대략 어떤 에러 신호로 이끌지 않는다.
청구항 22에서 청구된 바람직한 개선에서, 네개의 개별적인 구조체는 폐쇄된 유용한 모드가 단순한 방식으로 제조될 수 있는 것에 의해 제공된다.
본 발명을 따르는 코리올리 자이로스코프의 실시예는 도면을 참조하여 다음에 설명된다:
도 1은 가진 모드로서 선형 진동과 감지 모드로서 회전 진동에 함께 폐쇄 스프링과 질량 시스템 코리올리 자이로스코프의 제1 실시예의 개략적인 도면을 나태낸다.
도 2a는 제1 변형에서 가진 모드 및 감지 모드로서 회전 진동 함께 폐쇄 스프링과 질량 시스템 코리올리 자이로스코프의 제2 실시예의 개략적인 도면을 나태낸다.
도 2b는 제2 변형에서 가진 모드 및 감지 모드로서 회전 진동에 대한 폐쇄 스프링 및 질량 시스템 코리올리 자이로스코프의 제2 실시예의 개략적인 도면을 나타낸다.
도 3은 가진 모드 및 감지 모드로서 선형 진동과 함께 폐쇄 스프링 및 질량 시스템 코리올리 자이로스코프의 제3 실시예의 개략적인 도면을 나타낸다.
도 4는 가진 모드 및 감지 모드로서 선형 진동과 함께 폐쇄 스프링 및 질량 시스템 코리올리 자이로스코프의 제4 실시예의 개략적인 도면을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 코리올리 자이로스코프의 제5 실시예에 대한 제1 변형의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 코리올리 자이로스코프의 제5 실시예에 대한 제2 변형의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 코리올리 자이로스코프의 제5 실시예에 대한 제3 변형의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 코리올리 자이로스코프의 제5 실시예에 대한 제4 변형의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 코리올리 자이로스코프의 제5 실시예에 대한 제5 변형의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 코리올리 자이로스코프의 제5 실시예에 대한 제6 변형의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 코리올리 자이로스코프의 제5 실시예에 대한 제7 변형의 개략적인 단면도를 나타낸다.
어떤 경우에서, 동일한 부품은 도면에서 동일한 참조번호로 모두 제공되지 않는다. 그러나, 묘사된 대칭 및 동일한 묘사에 기초하여, 당해 분야에 숙련된 사람은 도면의 부품이 참조번호에 속하는 것을 알 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 4에서, 밝은 회색으로 보여지는 부품은 제1 근사치에서 무한대로(infinitely) 견고하게(stiff) 여겨질 수 있는 개별적인 구조체로서 움직이는 "질량 요소(mass element)"를 나타낸다. 어두운 회색(검정)으로 보여지는 부분은 대체로 기판에 상대적으로 움직일 수 없다.
도 1은 개략적으로 스프링 및 질량 시스템에 기초하며, 제1 실시예에서, 제1 x 커플링 스프링 요소(1a) 및 커플링 스프링 요소(2)를 통해 서로 결합되고, 제2 x 커플링 스프링 요소(1b)를 통해 연결 요소(4)에 결합되며, 제1 기판 스프링 요소(3)를 통해 기판(5)(이경우에 고정지를 통해 단지 묘사된)에 결합되는, 네개의 제1 질량 요소(61)를 가지는 코리올리 자이로스코프를 묘사한다. 질량 요소(61)의 서로 반대위상인, 두개의 결합된 반대위상의 선형 진동은 가진 모드(7)로서 사용된다. 코리올리 자이로스코프는 민감축(Ω)에 대하여 회전될 때, 감지 모드(8)는 가진되며, 민감축(Ω)에 평행한 y 축 및 x 방향에 직각인(Lin-Rot), y 축에 대한 두개의 결합된 반대위상의 회전 진동(rotary oscillation)으로서 나타낼 수 있다. x 커플링 스프링 요소(1a, 1b)는 x 방향에서 유연하고(soft), 그리고 그외에는 견고하며(hard), 그리고 커플링 스프링 요소(2)는 이방성으로(isotropically) 유연하고, 즉 모든 다른 하중에 대해 유연하며, 제1 기판 스프링 요소(3)는 y 축에 대해 회전하는 경우에 유연하지만, 그외에는 견고하다. 이 코리올리 자이로스코프에서, 유용한 모드(즉 가진 모드(7) 및 감지 모드(8))는 폐쇄된다. 기본적으로, 가진 모드 및 감지 모드는 또한 상호 교환될 수 있고, 즉 설명된 y 축에 대한 두개의 결합된 반대위상의 회전 진동은 가진 모드로서 사용될 수 있고, 그리고 두개의 결합된 반대위상의 선형 진동은 감지 모드로서 사용될 수 있다.
도 2a는 개략적으로 제2 실시예에서 스프링 및 질량 시스템에 기초하고, 커플링 스프링 요소(2)에 의하여 서로 결합되며, 제2 기판 스프링 요소(21)를 통해 기판(5)에 연결되는 두개의 질량 요소(62)를 가지는 코리올리 자이로스코프를 도시한다(이경우 단지 고정지(22)를 통해 묘사되는). 기판 고정지(22) 및 z 방향에 대한 두개의 결합된 반대위상의 회전 진동은 가진 모드(7)로서 사용된다. 민감축(Ω)에 대한 코리올리 자이로스코포의 회전 중에, y 축에 대한 두개의 결합된 반대위상의 회전 진동은 감지 모드로서 가진되며(Rot-Rot), 민감축(Ω)에 직교하고 가진 모드(7)의 회전축(z)에 직각이다. 제2 기판 스프링 요소(21)는 z 및 y 축에 대해 회전하는 동안 유연하다. 그러나 그외에는 가능한 한 견고하며, 커플링 스프링 요소(2)는 이방성으로 유연하며, 즉 다른 모든 하중에 유연하다. 게다가 이 코리올리 자이로스코프의 경우에, 유용한 모드(즉 가진 모드(7)와 감지 모드(8))는 폐쇄된다.
도 2b는 도 2a로 부터의 동일한 가진 모드(7)과 함께, 개략적으로 코리올리 자이로스코프, 즉 기판 고정지(22) 및 z 방향에 대해 사용되는 질량 요소(62)의 두개의 결합된 반대위상의 회전 진동을 묘사한다. 또 다른 제2 기판 스프링 요소(21a)는 z, x 및 y 축에 대하여 회전하는 동안 유연하며, 그러나 그외에는 가능한한 견고하다. 묘사된 코리올리 자이로스코프는 제2 민감축(Ω2)에 관한 코리올리 자이로스코프의 회전 중에 가진되는, 제2 폐쇄 감지 모드(8_2)를 가지며, 그리고 x 축에 대한 두개의 결합된 반대위상의 회전 진동을 구성한다. 그러므로 묘사된 코리올리 자이로스코프는 또한 "두-축(two-axis)" 자이로스코프로서 언급될 수 있으며, 게다가 가진 모드로서 사용될 수 있고 그리고, 감지 모드로서 민감축에 의존하는 세 개의 폐쇄 모드를 가진다.
도 3은 제3 실시예의 스프링 및 질량 시스템에 기초하며, xy 커플링 스프링 요소(23)를 통해 서로 결합하며, 기판(5)에 결합되는 네개의 제3 질량 요소(63)를 가지는 코리올리 자이로스코프를 개략적으로 묘사한다(이 경우 단지 고정지(24)를 통해 묘사되는). x 방향 및 y 방향의 45°에서 질량 요소(63)의 선형 진동은 가진 모드(7)로서 사용된다. 이경우에, 묘사된 예에서, 두개의 명백하게 반대인 제3 질량 요소(63)는 각각 다른 두개의 반대의 제3 질량 요소(63)가 서로 멀어질때, 서로를 향하여 움직인다. x 방향 및 y 방향에 직각인(그러므로 z 방향에 평행한) 민감축(Ω)에 대한 코리올리 자이로스코프의 회전 중에, 선형 진동은 감지 모드(excitation mode)로서 가진되며, 가진 모드에 관하여 이동한다(Lin-Lin). 이경우에, x 방향에 인접한 제3 질량 요소(63)는 y 방향에 인접한 제3 질량 요소(63)가 y 방향으로 서로 멀어질 때, x 방향으로 서로를 향하여 움직이며, 그리고 x 방향에 인접한 제3 질량 요소(63)는 y 방향에 인접한 제3 질량이 y방향으로 서로를 향해 움직일 때 x 방향에서 서로 멀리 움직인다. xy 커플링 스프링 요소(23)는 x 방향 및 y 방향에서 유연하지만, 그러나 그외 에는 견고하다. 게다가 이 코리올리 자이로스코프와 함께, 유용한 모드(즉, 가진 모드(7) 및 감지 모드(8))는 폐쇄된다.
도 4는 제4 실시예의 스프링 및 질량 시스템에 기초하며, 또 다른 xy 커플링 스프링 요소(25)를 통해 서로 기판(5)에 연결되는 네 개의 제4 질량 요소(64)를 가지는 코리올리 자이로스코프를 개략적으로 묘사한다(이 경우 고정지(26)를 통해 단지 묘사되는). x 방향에서 제4 질량 요소(64)의 선형 진동은 가진 모드(7)로서 사용된다. 이 경우에, x 방향으로 인접한 두 개의 제4 질량 요소(64)는 두 개의 다른 제4 질량 요소(64)가 x 방향에서 서로 멀어질 때, 서로를 향해 움직인다. x 방향 및 y 방향에 직각인 민감축(Ω)에 관한 코리올리 자이로스코프의 회전 중에, 선형 진동은 감지 모드로서 가진되며, 그리고 가진 모드에 관하여 이동된다(Lin-Lin). 이경우, y 방향에 인접한 두개의 제4 질량 요소(64)는 두개의 다른 제4 질량 요소(64)가 서로 멀어질 때 서로를 향해 이동한다. 또 다른 xy 커플링 스프링 요소(25)는 x 방향과 y 방향에서 유연하나, 그러나 그외에는 견고하다. 게다가 이 코리올리 자이로스코프의 경우에, 유용한 모드(즉 가진 모드(7) 및 감지 모드(8))는 폐쇄된다.
다음의 도 5 내지 11은, 제1 내지 제7 변형에 기초하여 제5 실시예를 더욱 상세하게 보여준다. 본 발명은 제5 실시예에 제한 되지 않으며, 그리고 당해 기술에 숙련된 사람은 진보적인 기술을 연습하는 것 없이, 이 설명에 기초하에, 제1 내지 제4 실시예를 위한 특별한 변형을 찾아낼 수 있다.
제1 내지 제7 변형에서, 민감축(Ω)은 도면의 평면에 직각이다.
밝은 회색에서 보여지는 모든 구성물은 움직이는 "질량 요소"를 나타내며, 첫번째 근사치에서, 무한대로 견고한 것으로 간주될 수 있다. 어두운 회색에서 보여지는 영역은 대체로 기판에 상대적으로 움직일 수 없다. 선은 스프링 요소의 구성물로서 사용되는 벤딩빔(bending beams)을 나타낸다. 이 벤딩빔은 길이 방향에서, 유리한 근사치로, 무한대로 견고하다. z 방향에서 벤딩빔의 크기는 도면의 평면에서의 길이 방향에 직각인 크기 보다 훨씬 크다면, 벤딩빔은 도면의 평면에서의 길이 방향에 직각인 축 방향 보다 z 방향에서 훨씬 견고하다. 벤딩빔 뿐만 아니라 질량 요소의 관성 질량/모멘트는, 스프링 구조체의 부품으로, 유리한 근사치로 자주 무시될 수 있다.
이 근사치는 다음의 문장에서, 예를 들어 "본질적으로" 암시와 함게, 사용된다.
특히, 마이크로기계적인 방법을 포함하는 제조 방법의 다양성은 변형들을 제조하기에 바람직하다. 예를 들어 모든 변형은 동일한 출원 날짜와 함께 그리고 현재 출원과 같은 동일한 출원인으로부터, 아직 공개되지 않은 독일 특허 출원 "구성물의 제공 방법 및 구성물(method for production of a component, and a component)"에서 설명된 마이크로기계적 제조 방법을 사용하여, 또는 "종래의 표면 마이크로기계적인 과정(conventional surface-micromechanical processes)" (예를 들어 로버트 보쉬 게엠바하, 아날로그 장치)을 사용하여 제공될 수 있다.
도 5에 도시된 제1 변형은 기판(묘사되지 않은) 및 제1 개별적인 구조체(500), 제2 개별적인 구조체(600), 제3 개별적인 구조체(700) 및 제4 개별적인 구조체(800)를 포함한다. 제1 개별적인 구조체(500)는 제1 x 스프링 요소(511)를 통해 제1 고정점(513)에서 기판에 결합되는 제1 가진 유닛(510)을 구성한다. 제1 코리올리 요소(520)는 제1 y 스프링 요소(521)를 통해 제1 가진 유닛(510)에 결합된다. 제1 감지 유닛(530)은 제1 코리올리 요소(520)에 제1 x 회전 스프링 요소(531)를 통해 연결된다.
제2, 3 및 4 개별적인 구조체(600, 700, 800)는 아날로그 방식으로 각각의 제2, 3, 4 가진 유닛(610, 710, 810)으로 부터, 제2, 3, 및 4 x 스프링 요소(611, 711, 811)로부터, 각각의 제2, 3 및 4 고정점(613, 713, 813)으로 부터, 각각의 제2, 3, 및 4 y 스프링 요소(621, 721 821)로 부터, 각각의 제2, 3 및 4 코리올리 요소(620, 720, 820)로 부터, 각각의 제 2, 3 및 4 x 회전 스프링 요소(631, 731, 831)로 부터, 그리고 각각의 제2, 3 및 4 감지 유닛(630, 730, 830)으로 부터 구성된다.
제1 가진 유닛(510)은 제3 가진 유닛(710)이 제4 가진 유닛(810)에 연결되는 방식과 동일한 방법으로, 제2 가진 유닛(610)에 각각의 경우 직접적으로 제1 커플링 스프링 요소(561 및 781)에 의하여 개별적으로 연결된다. 제1 및 제4 가진 유닛(510, 810), 제2 및 제3 가진 유닛(610, 710)은 각각 직접적으로 제2 커플링 스프링(58 및 67)에 의해 개별적으로 연결된다. 제1 및 2 감지 유닛(530, 830) 그리고 제3 및 4 감지 유닛(630, 730)은 직접적으로 제3 커플링 스프링 요소(564, 784)에 의해 개별적으로 연결되며, 그리고 제1 및 제2 결합된 감지 유닛을 형성한다. 제1 결합된 감지 유닛(530, 630)은 제2 결합된 감지 유닛(730, 830)에 직접적으로 제4 커플링 스프링 요소(5678)를 통해 연결된다.
x 스프링 요소(511, 611, 711, 811)은 x 방향에서 유연하고, y 및 z 방향에서는 가능한 견고하다. 그들은 고체 요소(512, 612, 712, 812)에 안내 특성을 향상시키기 위해 연결된다. y 스프링 요소(521, 621, 721, 821)는 y 방향에서 유연하고, x 및 z 방향에서 가능한 견고하다. 또한, y 스프링 요소(521, 621, 721, 821)는 도 11에 도시된 또 다른 y 스프링 요소(551, 651, 751, 851)에 상응하도록 일단에 형성될 수 있다. x 회전 스프링 요소(531, 631, 731, 831)는 x 방향 및 z 방향에서 각각의 대칭축(12, 13, 14, 15)(도면에서 서로 위에 배열되는 두개의 개별적인 스프링 요소)에 대한 비틀림의 경우에 유연하며, 다른 모든 하중에 견고하도록 설계된다. 그러므로 x 회전 스프링 요소(531, 631, 731, 831)는 동시에 상대적인 회전 및 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)와 감지 유닛 사이(530, 630, 730, 830)의 x 방향의 거리에서 변화를 허용하는 조인트의 특성을 가진다.
제1 커플링 스프링 요소(561, 781)는 그들이 x 방향에서 유연하고, z 및 y 방향에서 견고하도록 설계된다. 제3 커플링 스프링 요소(564, 784)는 벤딩빔(565, 785) 및 고정지를 기판상(566, 786)에 구성하며, z 방향(10, 11)에서 대칭축에 대한 비틀림의 경우에 유연하고, 다른 모든 하중에 견고하며, 그러므로 회전 스프링 요소로서 또한 언급된다.
제2 커플링 스프링 요소(58, 67)는 x 및 y 방향에서 유연하고 z 방향에서 견고하도록 설계된다. 모든 스프링 구조체의 경우에, 도면은 설계 예시를 보여준다. 예에 의해서, 제2 커플링 스프링 요소(58, 67)의 경우에, 도 10에서 보여지는 스프링(141, 241)에 상응하는 수정된 커플링 스프링을 또한 사용할 수 있다.
제4 커플링 스프링 요소(5678)는 y 방향 및 z 방향(16)에서 대칭축에 대한 비틀림의 경우에 유연하고, 모든 다른 하중에 견고하게 설계된다. 이것은 감지 유닛(530, 630 및 730, 830)의 동위상(in-phase) 회전을 막는다.
가진 모드는 제1 및 제2 코리올리 요소(520, 620)와 함께 제1 및 제2 가진 유닛(510, 610)의 x 축 방향 반대위상 진동과, 각각, 제3 및 제4 코리올리 요소(720, 820)와 함께 제3 및 제4 가진 유닛(710, 810)의 반대위상 진동에 대응하며, 두개의 반대위상 진동은 다시 서로 반대위상이다. 가진 모드의 공진 주파수는 가진 유닛(510, 610, 710, 810)의 질량 및 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)의 질량 뿐만 아니라 스프링 요소(511, 611, 711, 811), 추가적인 스프링 요소(531, 631, 731, 831), 제1 커플링 스프링 요소(561, 781) 및 제2 커플링 스프링 요소(58, 67)의 스프링 강성에 의해 본질적으로 지배된다.
감지 모드는 회전 진동 및 선형 진동의 혼합된 형태에 상응한다. 이것들은 제1 및 제2 코리올리 요소(520, 620)와, 제3 및 제4 코리올리 요소(720, 820)가 각각의 경우에 "회전 진동 타입"으로 수행하는 경우, 상호간의 반대위상에서 두개의 회전 진동과 함께, z 방향으로 대칭축(10)에 대한 제1 및 제2의 감지 유닛(530, 630) 그리고 z 방향으로 대칭축에 대한 제3 및 제4 의 감지 유닛(730, 830)의 두 개의 회전 진동이며, 두 회전 진동은 서로 반대위상이다. 그들은 각각 제1 및 제2 가진 유닛(510, 610)과 제3 및 제4 가진 유닛(710, 810)과 관련하여 제1 및 제2 y 스프링 요소(521, 621)와 제3 및 제4 y 스프링 요소(721, 821)에 의해 y 방향으로 안내되며, 각각 대응하는 제1 및 제2 감지 유닛(530, 630)과 제3 및 제4 감지 유닛(730, 830)에 관해서 제1 및 제2 x 회전 스프링 요소(531, 631) 그리고 제3 및 제4 x 회전 스프링요소(731, 831)에 의해 각각 회전될 수 있다. 감지 모드의 공진 주파수는 코리올리 요소(520, 620, 720, 820), 감지 유닛(530, 630, 730, 830)의 관성 질량/모멘트 그리고 제4 커플링 스프링(5678), 제3 커플링 스프링 요소(564, 784), x 회전 스프링 요소(531, 631, 731, 831) 및 y 스프링 요소(521, 621, 721, 821)의 스프링 강성에 의해 본질적으로 지배된다.
제1 내지 제4 개별적인 구조체(500, 600, 700, 800)는 가진 모드의 가진에 의해 각각 제1 내지 제4 힘 발신기(514, 614, 714, 814)를 포함한다. 또한, 이 힘 발신기(514, 614, 714, 814)는 가진 진동 용 탭으로 설계될 수 있거나, 추가적인 탭이 제공될 수 있다. 묘사된 예에서, 소의 콤 드라이브(comb drive)는 힘 발신기(514, 614, 714, 814)로서 보여진다.
사용되는 표현 " 콤 드라이브" 및 " 평판 축전기 배열(plate capacitor arrangement)"은 이러한 적용의 목적을 위해서 다음과 같이 이해되어야 한다:
● "콤 드라이브"는 "디핑(dipping)" 전극에 대한 평판의 형태에서 축전기의 배열이며, 즉 전극 변화의 겹침(overlap)이다. 동일한 전극 분리는 일반적으로 디핑 전극의 양편에 선택된다.
● "평판 축전기 배열"은 평판 형태에서 축전기의 배열이며, 전극 분리는 움직임 중에 변화한다. 이러한 목적을 위한 가능한 구현은 한편으로 움직이는 전극(moving electrode)의 양편에서 다른 전극 분리이며(목적이 오직 주파수를 조절하지 않을때, 또한 동일한 전극 분리가 선택된다), 다른 한편으로는 각각의 다른 가능성에서, 움직이는 전극의 양편에서 정지하는 전극(stationary electrode)이다.
도 5에서 콤 드라이브는 가진 유닛(510, 610, 710, 810)에 통합되는 움직이는 전극(515, 615, 715, 815)과, 기판에 고정되는 전극(516, 616, 716, 816)을 포함한다. 동시에 콤 드라이브는 힘 발신기 및 탭으로서 사용된다.
제1 내지 제4 개별적인 구조체(500, 600, 700, 800)는 감지 진동이 감지되는 것에 의하여 개별적으로 제1 내지 제4 탭(534, 634, 734, 834)을 포함한다. 이 탭은 설정 모드를 위해, 코리올리 힘을 보상하기 위한 힘 발신기로서 설계될 수 있거나, 또는, 요구된다면, 힘 발신기는 추가적으로 제공될 수 있다. 설명된 예에서, 평판 축전기 배열은 감지 움직임 동안에 평판 분리 변화와 함께 탭으로서 보여진다. 탭은 각각의 감지 유닛(530, 630, 730, 830)에 통합되는 제1 내지 제4 움직임 전극(535, 635, 735, 835)과, 기판상에 고정되는 제1 내지 제4 전극(536, 636, 736, 836)을 구성한다. 평판 축전기 배열은 동시에 힘 발신기 및 탭으로서 사용될 수 있다.
또한, 콤 드라이브는 감지 유닛이 가진 움직임을 실행할 수 없기 때문에, 감지 진동을 위한 탭(및/또는 힘 발신기)으로서 사용될 수 있다. 감지 진동을 위한 탭으로서 평판 분리에서 변화에 대한 평판 축전기 배열은 적용된 전기 전압이 감지 모드의 공진 주파수를 변화시키는 특징을 가진다. 한편, 이것은 주파수를 설정하기위해 자유롭게 사용될 수 있다(이중 공진은 위해). 다른 한편으로 예에 의해서, 공진 주파수는 탭 함수용 조절 신호에 의해 또는 (회전-속도-의존) 재설정 전압에 의해 조절된다. 콤 드라이브는 이런 단점을 가지지 않는다. 콤 드라이브를 사용할 때, 평판 축전기 배열은 상술한 주파수 조절을 실행할 수 있기 위해, 평판 분리에서 변화와 함께, 추가적으로 통합될 수 있다.
또한, 또 다른 힘 발신기, 탭 및/또는 주파수 튜닝 용 장치(524, 624, 724, 824)는 개별적인 코리올리 요소을 위해 제공될 수 있음을 알아야 한다. 설명된 예는 평판 분리가 변화하는 평판 축전기 배열에 관계한다. 배열은 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)에 통합되는 움직이는 전극과, 기판에 고정되는 전극(526, 626, 726, 826)을 구성한다(오직 하나의 전극은 각각의 경우에 설명된다).
제1 변형의 구조체는 유용한 모드의 부근에서 공진 주파수에 대한 모드를 가지며, x 방향에서 선형 가속도 및 z 축에 대한 회전 가속도에 의하여 가진될 수 있다. 이경우에, 가진 유닛(510, 610, 710, 810) 및 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)는 x 방향에서 움직여진다. 공생하는 모드와 비교하여, 감지 유닛은 y 방향으로 움직여지고, 그러나 최종 가속도 및 진동-의존 에러는 작다.
제1 변형에서, 각각의 경우에 두개의 감지 유닛은 함께 회전 진동을 실행한다. 이것은 정지하는 전극(536, 636, 736, 836)과 함께 탭(534, 634)에대한 묘사된 예에서, 평판 축전기 배열의 평판 배열에서 변화는 위치에 의존하며, 설계와 선형화를 위한 추가적인 복잡성을 초래한다. 예를 들어 이 추가적인 복잡성은, 상기한 콤 드라이브가 탭/힘 발신기로서 사용될 때 그리고 주파수 조절이 장치(524, 624, 724, 824)에 의하여 실행될 때 존재하지 않는다.
게다가, 감지 유닛의 선형 진동(linear oscillation)은 x 방향 및 z 방향으로 대칭축에 대하여 회전하는 동안 유연하지만, 그외에는 가능한 견고한 추가적인 스프링(541, 641, 741, 841)에 의해 제공될 수 있으며(제5 실시예의 제2 변형에 대한 도 6 참조), 그리고 기판상에서 y 방향으로 유연하지만, 그러나 그외에는 가능한 견고한 스프링 요소(542, 642, 742, 842)를 통해 기판상의 감지 유닛(530, 630, 730, 830)의 추가적인 고정지에 의해 제공될 수 있다. 감지 유닛(530, 630, 730, 830)을 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)에 연결하는 스프링 요소(531b, 631b, 731b, 831b)는 어떤 "조인트 특성"을 가질 필요가 없기 때문에, 두개의 끝단(two-ended)으로 설계될 수 있다.
제3 변형은, 도 7에서 묘사되며, 다음의 변경과 함께 대체적으로 제1 변형에 대응한다:
● 제1 및 제4 가진 유닛(510, 810)과 제2 및 제3 가진유닛(610, 710)을 연결하는 스프링 요소(58b, 67b)는 선형 가속도가 대략 x 방향에서 가진 유닛(510, 610, 710, 810) 및 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)의 편향을 초래하도록 수정된다.
제3 변형에서, 구조체는 z 축에 대한 회전 가속도에 의해 가진될 수 있는, 유용한 모드 부근에서 공진 주파수에 대한 모드를 가진다. 이경우에, 가진 유닛(510, 610, 710, 810) 및 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)는 x 방향으로 움직인다. 공생 모드(parasitic mode)와 비교하여, 감지 유닛은 y 방향으로 움직여지며, 그러나 최종 가속도 및 진동에 의존하는 에러는 작다.
제4 변형은, 도 8에 도시되며, 다음의 수정과 함께 대체로 제3 변형에 대응한다:
●제1 및 제2 가진 유닛(510, 610) 그리고 제3 및 제4 가진 유닛(710, 810)을 연결하는 스프링 요소(561b, 781b)는 z 축에 대한 회전 가속도가 대략 x 축 방향으로 가진 유닛(510, 610, 710, 810) 및 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)의 어떠한 편향도 또한 일으키지 않도록 수정된다. 이경우에 수정된 스프링 요소(561b, 781b)는 y 방향으로 편향될 때 대칭축(z 방향)에 대한 비틀림을 위하여 유연하며, 그리고 그외에는 가능한 견고한 y 회전 스프링 요소(562, 782)와, 회전 스프링(564, 784)에 상응하는 방식으로 설계된 회전 스프링(563, 783)을 구성한다.
도 9는 감지 유닛(530, 630 및 730, 830)의 동위상 회전을 막는 것이 아닌 일반적인 모드와 차동 모드 사이에서 단지 주파수 분리(splitting)를 생산하는 스프링(5678a)과 함께 대체로 제1 변형에 상응하는 제5 변형을 보여준다. 유용한 모드의 공진 주파수는 이경우에 주파수 및/또는 진동에 의해 가진될 수 있는 모드의 공진 주파수에 비해 아직 상당히 낮지 않으며, 중요한 에러 신호를 일으킨다.
도 10은 제6 변형을 보여준다. 이 경우에, 제1 내지 제4 개별적인 구조체(100, 200, 300, 400)는 각각 단순한 제1 내지 제4 진동 구조체(110, 210, 310, 410)를 단지 구성한다. 폐쇄 가진 모드 및 감지 모드의 제조용 진동 구조체(110, 210, 310, 410)의 결합(coupling)은 xy 평면상에서 유연하지만, 그외에는 가능한 견고한 xy 스프링 요소(141, 241)에 의해 제공된다. 게다가, 감지 모드는 y 회전 스프링(1234)에 의해 결합될 수 있다. 묘사된 단순한 커플링은 모드가 유용한 모드 아래에 공진 주파수와 함께 존재함을 의미한다. 감지 모드는 두개의 반대위상의 회전 진동으로서 간주될 수 있다.
도 11은 제7 변형을 보여준다. 이경우에, 제1 내지 제4 개별적인 구조체(100, 200, 300, 400)는 각각 제1 내지 제 4 가진 유닛(510, 610, 710, 810) 및 제1 내지 제4 표본 질량(550, 650, 750, 850)으로 구성되는 단순하게 분리된 구조체를 구성한다. 폐쇄 가진 모드의 커플링은 x 및 y 방향으로 유연하지만 그외에는 가능한 견고한 xy 스프링 요소(58, 67)에 의해 제공되며, 그리고 폐쇄 감지 모드는 x 및 y 방향과 z 방향으로 대칭축에 대한 비틀림의 경우에 유연하지만, 그외에는 가능한 견고한 xy 회전 스프링(5678a)에 의해 제공된다. 묘사된 단순한 커플링은 모드가 유용한 모드의 아래에서 공진 주파수와 함께 존재하는 것을 의미한다. 반면에, 제7 변형은 제1 변형에 상응한다. 감지 모드는 혼합된 형태로서 간주될 수 있다.

Claims (22)

  1. 기판(5, 22, 24, 26), 적어도 두개의 개별적인 구조체(61, 62, 63, 64, 500, 600, 700, 800) 및 스프링 요소(예를 들어, 1, 2, 3, 21, 23, 25)를 구성하는 배열을 가지는 코리올리 자이로스코프에 있어서,
    스프링 요소(예를 들어, 1, 2, 3, 21, 23, 25)는 힘 발신기(예를 들어 514, 614, 714, 814) 및 탭(예를 들어 534, 634, 734, 834)을 구비하며, 개별적인 구조체(61, 62, 63, 64, 500, 600, 700, 800)를 기판(5, 22, 24, 26) 및 다른 구조체에 서로 연결하며, 배열은 힘 발신기(예를 들어 514, 614, 714, 814)에 의해 가진될 수 있는 적어도 하나의 가진 모드(7) 및 탭(예를 들어 534, 634, 734, 834)에 의해 측정될 수 있는 적어도 하나의 감지 모드(8)를 가지며, 감지 모드(8)는 가진되는 감지 모드에서, 코리올리 자이로스코프가 민감축(Ω)에 대해 회전될 때 코리올리 힘의 기초상에 가진되며,
    배열은 적어도 두개의 폐쇄 아이겐 모드가 이론적으로, 즉 제조 공차 없이 최적으로 제조되면, 어떤 힘 또는 모멘트도 코리올리 자이로스코프의 주변영역에 일어나지 않도록 설계되며, 하나의 아이겐 모드는 가진 모드(7)로서 사용되고, 그리고 다른 아이겐 모드는 감지 모드(8)로서 사용되는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  2. 제1항에 있어서,
    힘 발신기(예를 들어 534, 634, 734, 834)는 코리올리 힘을 재설정하기 위하여 제공되는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    탭(예를 들어 514, 614, 714, 814)은 가진 모드(7)의 움직임을 측정하기 위하여 제공되는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    직교 보상용 작동 요소(524, 624, 724, 824, 534, 634, 734, 834)를 구비하는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    주파수 조절용 작동 요소(524, 624, 724, 824, 534, 634, 734, 834)를 구비하는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    가진 모드(7) 및 감지 모드(8)의 공진 주파수는 가속도 및/또는 진동에 의해 가진될 수 있는 모드의 공진 주파수에 비해 상당히 낮으며, 중요한 에러 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    가진 모드(7) 및 감지 모드(8)의 공진 주파수는 다른 모든 모드의 공진 주파수에 비해 상당히 낮은 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    두개의 결합된 반대위상의 선형 진동은 가진 모드(7)로서, 그리고 반대위상에서 다시 제공되며, 그리고 두개의 결합된 반대위상의 회전 진동은 감지 모드(8)로서 제공되는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    서로 반대위상인 두개의 결합된 반대위상의 선형 진동은 가진 모드(7)로서 제공되며, 그리고 서로 반대위상인 두개의 결합된 반대위상의 회전 진동 및 서로 반대위상인 두개의 반대위상의 선형 진동의 혼합된 형태는 감지 모드(8)로서 제공되는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    두개의 결합된 반대위상의 회전 진동은 가진 모드(7)로서 제공되며, 그리고 두개의 결합된 반대위상의 선형 진동은 감지 모드(8)로서 제공되고, 또한 반대위상인 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  11. 제8항 또는 제10항에 있어서,
    선형 진동 및 민감축(Ω)의 방향은 기판 표면에 평행하며, 그리고
    회전 진동은 민감축(Ω)에 평행한 축에 대해 일어나는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  12. 제9항에 있어서,
    가진 모드 및 민감축(Ω)의 선형 진동의 방향은 기판 표면에 평행하며,
    회전 진동은 민감축(Ω)에 평행한 축에 대해 일어나며, 그리고
    감지 모드의 선형 진동은 기판 표면에 직각인 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  13. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    선형 진동의 방향은 기판에 평행하며, 그리고
    회전 진동은 기판 표면에 직각인 축에 대해 일어나는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    두개의 결합된 반대위상의 회전 진동은 가진 모드(7)로서 제공되며, 그리고 두개의 결합된 반대위상의 회전 진동은 감지 모드(8)로서 제공되는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  15. 제14항에 있어서,
    배열은 두개의 결합된 반대위상의 회전 진동을 구성하는 제3 폐쇄 아이겐 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  16. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    서로 반대위상인, 두개의 반대위상의 선형 진동은 각각의 경우에 가진 모드(7) 및 감지 모드(8)로서 제공되는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  17. 제16항에 있어서,
    선형 진동은 기판 표면에 평행한 평면상에 일어나는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  18. 제1항 내지 제17항에 있어서,
    개별적인 구조체(61, 62, 63, 64, 500, 600, 700, 800)는 각각 가진 유닛(510, 610, 710, 810) 및 표본 질량(550, 650, 750, 850)으로부터 형성되고, 게다가 분리되는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  19. 제1항 내지 제17항에 있어서,
    개별적인 구조체(61, 62, 63, 64, 500, 600, 700, 800)는 각각 가진 유닛(510, 610, 710, 810), 코리올리 요소(520, 620, 720, 820) 및 감지 유닛(530, 630, 730, 830)으로부터 형성되고, 게다가 이중-분리되는(double-decoupled) 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  20. 제13항에 있어서,
    개별적인 구조체(61, 62, 63, 64, 500, 600, 700, 800)는 각각 가진 유닛(510, 610, 710, 810) 및 표본 질량(550, 650, 750, 850)으로부터 형성되고, 게다가 이중-분리되며, 그리고
    x 회전 스프링 요소(531, 631, 731, 831)는 각각의 경우에 코리올리 요소(520, 620, 720, 820) 및 각각의 감지 유닛(530, 630, 730, 830)사이에 제공되며, 상대적인 회전 및 가진 모드(7)에서 선형 진동 방향으로 거리 변화를 허용하는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  21. 제13항에 있어서,
    개별적인 구조체(61, 62, 63, 64, 500, 600, 700, 800)는 각각 가진 유닛, 코리올리 요소(520, 620, 720, 820) 및 감지 유닛(530, 630, 730, 830)으로부터 형성되며, 게다가 이중 분리되며, 그리고
    회전 스프링 요소(567, 784)는 두개의 감지 유닛(530, 630, 730, 830) 사이에 제공되며,
    x 회전 스프링(541, 641, 741, 841)은 각각의 경우에 두개의 감지 유닛(530, 630, 730, 830)의 하나 및 회전 스프링 요소(564, 784) 사이에 제공되며, 그리고
    감지 유닛(530, 630, 730, 830)은 기판상에 스프링 요소(542, 642, 742, 842)를 통해 고정되는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    네개의 개별적인 구조체(61, 62, 63, 64, 500, 600, 700, 800)가 제공되는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
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