KR20130098059A - 관성센서 - Google Patents

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KR20130098059A
KR20130098059A KR1020120019870A KR20120019870A KR20130098059A KR 20130098059 A KR20130098059 A KR 20130098059A KR 1020120019870 A KR1020120019870 A KR 1020120019870A KR 20120019870 A KR20120019870 A KR 20120019870A KR 20130098059 A KR20130098059 A KR 20130098059A
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vibrate
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membrane
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KR1020120019870A
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노정은
한승헌
김종운
이성준
임승모
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 관성센서에 관한 것으로, 본 발명에 따른 관성센서(100)는 멤브레인(110), 멤브레인(110)의 소정점(C)에 서로 대칭되도록 제1 축 방향(X축 방향)에 구비되어, 제1 축 방향(X축 방향)으로 팽창 및 축소하며 진동하는 제1 구동수단(141)과 제2 구동수단(143), 및 멤브레인(110)의 소정점(C)에 서로 대칭되도록 제1 축 방향(X축 방향)에 수직인 제2 축 방향(Y축 방향)에 구비되어, 제2 축 방향(Y축 방향)으로 팽창 및 축소하며 진동하는 제3 구동수단(145)과 제4 구동수단(147)을 포함하고, 제1 구동수단(141)과 제2 구동수단(143)은 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하다가 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하도록, 제1 구동수단(141)과 제2 구동수단(143)의 진동주파수는 상이한 것을 특징으로 한다.

Description

관성센서{Inertial Sensor}
본 발명은 관성센서에 관한 것이다.
최근, 관성센서는 인공위성, 미사일, 무인 항공기 등의 군수용으로부터 에어백(Air Bag), ESC(Electronic Stability Control), 차량용 블랙박스(Black Box) 등 차량용, 캠코더의 손떨림 방지용, 핸드폰이나 게임기의 모션 센싱용, 네비게이션용 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
이러한 관성센서는 가속도와 각속도를 측정하기 위해서, 일반적으로 멤브레인(Membrane) 등의 탄성 기판에 질량체를 접착시킨 구성을 채용하고 있다. 상기 구성을 통해서, 관성센서는 질량체에 인가되는 관성력을 측정하여 가속도를 산출하거나, 질량체에 인가되는 코리올리힘을 측정하여 각속도를 산출할 수 있는 것이다.
구체적으로, 관성센서를 이용하여 가속도와 각속도를 측정하는 방식을 살펴보면 다음과 같다. 우선, 가속도는 뉴턴의 운동법칙 "F=ma" 식에 의해 구할 수 있으며, 여기서, "F"는 질량체에 작용하는 관성력, "m"은 질량체의 질량, "a"는 측정하고자 하는 가속도이다. 이중, 질량체에 작용하는 관성력(F)을 감지하여 일정값인 질량체의 질량(m)으로 나누면, 가속도(a)를 구할 수 있다. 또한, 각속도는 코리올리힘(Coriolis Force) "F=2mΩ×v" 식에 의해 구할 수 있으며, 여기서 "F"는 질량체에 작용하는 코리올리힘, "m"은 질량체의 질량, "Ω"는 측정하고자 하는 각속도, "v"는 질량체의 운동속도이다. 이중, 질량체의 운동속도(v)와 질량체의 질량(m)은 이미 인지하고 있는 값이므로, 질량체에 작용하는 코리올리힘(F)을 감지하면 각속도(Ω)를 구할 수 있다.
한편, 종래기술에 따른 관성센서는 하기 선행기술문헌의 특허문헌에 개시된 바와 같이, 질량체를 구동시키거나 질량체의 변위를 감지하기 위해서 멤브레인(다이어프램)의 상부에 압전체가 구비된다. 여기서, 3축(X축, Y축 및 Z축) 방향의 각속도(Ω)를 측정하기 위해서는 적어도 2축(예를 들어, X축 및 Z축) 방향으로 질량체를 진동시켜야 한다. 따라서, 종래기술에 따른 관성센서는 시분할을 통해서 X축 방향으로 질량체를 진동시키다가 강제로 정지시킨 후, Z축 방향으로 질량체를 진동시킨다. 하지만, 종래기술에 따른 관성센서는 질량체를 강제로 정지시킨 후, Z축 방향으로 질량체를 진동시킬 때, X축 방향으로 크로스토크(Crosstalk)가 발생하여, 각속도(Ω)를 정확히 측정하기 어려운 문제점이 존재한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 2개의 관성센서를 구비하여 하나의 관성센서는 X축 방향으로 질량체를 진동시키고, 나머지 하나의 관성센서는 Z축 방향으로 질량체를 진동시키며 각속도(Ω)를 측정하는 방안을 고려해 볼 수 있다. 하지만, 관성센서를 2개 구비하려면, 제조공정이 복잡할 뿐만 아니라, 제조비용이 과도하게 소모되는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 각속도(Ω)를 측정하기 위해서 제1 축 방향(X축 방향)으로 질량체를 진동시키다가 제2 축 방향(Z축 방향)으로 질량체를 진동시키더라도, 크로스토크(Crosstalk)가 발생하는 것을 방지할 수 있는 관성센서를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 관성센서는 멤브레인, 상기 멤브레인의 소정점에 서로 대칭되도록 제1 축 방향에 구비되어, 상기 제1 축 방향으로 팽창 및 축소하며 진동하는 제1 구동수단과 제2 구동수단, 및 상기 멤브레인의 소정점에 서로 대칭되도록 상기 제1 축 방향에 수직인 제2 축 방향에 구비되어, 상기 제2 축 방향으로 팽창 및 축소하며 진동하는 제3 구동수단과 제4 구동수단을 포함하고, 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단은 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하다가 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하도록, 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단의 진동주파수는 상이한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 관성센서에 있어서, 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단이 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하면, 상기 제3 구동수단과 상기 제4 구동수단은 정지하고, 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단이 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하면, 상기 제3 구동수단과 상기 제4 구동수단은 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단과 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 관성센서에 있어서, 상기 멤브레인에 구비된 질량체를 더 포함하고, 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단이 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하고, 상기 제3 구동수단과 상기 제4 구동수단이 정지할 때, 상기 질량체는 상기 제1 축 방향으로 진동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 관성센서에 있어서, 상기 멤브레인에 구비된 질량체를 더 포함하고, 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단이 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하고, 상기 제3 구동수단과 상기 제4 구동수단이 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단과 동일하게 팽창 및 축소하며 진동할 때, 상기 질량체는 상기 제1 축 방향과 상기 제2 축 방향 모두에 수직인 제3 축 방향으로 진동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 관성센서에 있어서, 상기 질량체가 상기 제1 축 방향으로 진동할 때, 상기 제2 축 방향의 코리올리힘을 감지하여 상기 제3 축 방향을 기준으로 회전하는 각속도를 측정하거나, 상기 제3 축 방향의 코리올리힘을 감지하여 상기 제2 축 방향으로 기준으로 회전하는 각속도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 관성센서에 있어서, 상기 질량체가 상기 제3 축 방향으로 진동할 때, 상기 제1 축 방향의 코리올리힘을 감지하여 상기 제2 축 방향을 기준으로 회전하는 각속도를 측정하거나, 상기 제2 축 방향의 코리올리힘을 감지하여 상기 제1 축 방향을 기준으로 회전하는 각속도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 관성센서에 있어서, 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단이 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하다가 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하는 과정에서, 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단은 지속적으로 진동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 관성센서에 있어서, 상기 제1 구동수단, 상기 제2 구동수단, 상기 제3 구동수단 및 상기 제4 구동수단은 압전체를 이용하여 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 관성센서에 있어서, 상기 멤브레인의 중앙부분 하부에 구비된 질량체 및 상기 멤브레인의 테두리 하부에 구비된 포스트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 관성센서에 있어서, 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단이 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하다가 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하는 과정은 반복되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 관성센서로 각속도(Ω)를 측정하기 위해서 제1 축 방향(X축 방향)으로 질량체를 진동시키다가 제2 축 방향(Z축 방향)으로 질량체를 진동시키더라도, 질량체를 강제로 정지시키지 않으므로, 크로스토크(Crosstalk)가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제1 축 방향(X축 방향)으로 질량체를 진동시키다가 제2 방향(Z축 방향)으로 질량체를 진동시킬 때, 진동을 지속시킴으로써, 최대 진폭을 나타내는 샘플링 레이트(Sampling Rate) 시간을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 단면도,
도 2 는 도 1에 도시된 관성센서의 평면도,
도 3a 내지 도 3b는 도 1에 도시된 질량체를 X축 방향으로 진동시키는 과정을 도시한 단면도,
도 4a 내지 도 4b는 도 1에 도시된 질량체를 Z축 방향으로 진동시키는 과정을 도시한 단면도, 및
도 5는 도 1에 도시된 관성센서의 구동을 도시한 그래프이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 단면도이고, 도 2 는 도 1에 도시된 관성센서의 평면도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 관성센서(100)는 멤브레인(110), 멤브레인(110)의 소정점(C)에 서로 대칭되도록 제1 축 방향(X축 방향)에 구비되어, 제1 축 방향(X축 방향)으로 팽창 및 축소하며 진동하는 제1 구동수단(141)과 제2 구동수단(143), 및 멤브레인(110)의 소정점(C)에 서로 대칭되도록 제1 축 방향(X축 방향)에 수직인 제2 축 방향(Y축 방향)에 구비되어, 제2 축 방향(Y축 방향)으로 팽창 및 축소하며 진동하는 제3 구동수단(145)과 제4 구동수단(147)을 포함하고, 제1 구동수단(141)과 제2 구동수단(143)은 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하다가 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하도록, 제1 구동수단(141)과 제2 구동수단(143)의 진동주파수는 상이한 것을 특징으로 한다.
상기 멤브레인(110)은 판상으로 형성되어, 멤브레인(110)에 구비된 질량체(120)가 변위를 일으킬 수 있도록 탄성을 갖는다. 여기서, 멤브레인(110)의 경계는 정확히 구별되는 것은 아니지만, 멤브레인(110)의 중앙부분(113)과 멤브레인(110)의 외곽을 따라 구비된 테두리(115)로 구획될 수 있다. 이때, 멤브레인(110)의 중앙부분(113) 하부에는 질량체(120)가 구비되고, 멤브레인(110)의 테두리(115) 하부에는 포스트(130)가 구비될 수 있다. 따라서, 멤브레인(110)의 테두리(115)는 포스트(130)의 지지를 받아 고정되고, 고정된 멤브레인(110)의 테두리(115)를 기준으로 멤브레인(110)의 중앙부분(113)에는 질량체(120)의 움직임에 대응하는 변위가 발생한다.
더욱 구체적으로 질량체(120)와 포스트(130)를 살펴보면, 질량체(120)는 멤브레인(110)의 중앙부분(113) 하부에 구비되어 관성력이나 코리올리힘에 의해서 변위가 발생하는 것이다. 또한, 포스트(130)는 중공(中空)형으로 형성되어 멤브레인(110)의 테두리(115) 하부를 지지함으로써 질량체(120)가 변위를 일으킬 수 있는 공간을 확보해주는 역할을 하는 것이다. 여기서, 질량체(120)는 예를 들어 원기둥 형상으로 형성될 수 있고, 포스트(130)는 중심에 원기둥 형상의 공동(空洞)이 형성된 사각기둥 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 횡단면을 기준으로 볼 때, 질량체(120)는 원형으로 형성되고, 포스트(130)는 중앙에 원형의 개구가 구비된 사각형으로 형성되는 것이다. 다만, 질량체(120)와 포스트(130)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고, 당업계에 공지된 모든 형상으로 질량체(120)와 포스트(130)를 형성할 수 있음은 물론이다.
한편, 상술한 멤브레인(110), 질량체(120) 및 포스트(130)는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 공정이 용이한 SOI(Silicon On Insulator) 기판을 선택적으로 식각하여 형성할 수 있다. 따라서, 질량체(120)와 멤브레인(110) 사이 및 포스트(130)와 멤브레인(110) 사이에는 SOI 기판의 실리콘 산화막(SiO2, 117)이 잔존할 수 있다. 다만, 멤브레인(110), 질량체(120) 및 포스트(130)는 반드시 SOI 기판을 식각하여 형성하여야 하는 것은 아니고, 일반적인 실리콘 기판 등을 식각하여 형성할 수도 있다.
상기 구동수단(140)은 제1,2 구동수단(141, 143)과 상기 제3,4 구동수단(145, 147)을 포함하는 것으로(도 2 참조), 멤브레인(110)에 구비된 질량체(120)를 진동시키는 역할을 수행한다. 여기서, 제1,2 구동수단(141, 143)은 멤브레인(110)의 소정점(C, 예를 들어, 멤브레인(110)의 중심)에 서로 대칭되도록 X축 방향에 구비되어, X축 방향으로 진동한다. 또한, 제3,4 구동수단(145, 147)은 멤브레인(110)의 소정점(C)에 서로 대칭되도록 Y축 방향(X축 방향에 수직인 방향)에 구비되어, Y축 방향으로 진동한다. 또한, 상술한 구동수단(140) 이외에 질량체(120)의 변위를 감지하는 감지수단(150)이 구비될 수 있다. 이때, 구동수단(140)과 감지수단(150)은 각각 원호(圓弧) 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(110)이 소정점(C)을 둘러싸는 내측 환상(環狀) 영역(110a)과 내측 환상 영역(110a)을 둘러싸는 외측 환상(環狀) 영역(110b)으로 구획될 때, 내측 환상 영역(110a)에는 4개로 분할된 원호 형상으로 구동수단(140)이 구비되고, 외측 환상 영역(110b)에는 4개로 분할된 원호 형상으로 감지수단(150)이 구비될 수 있다. 다만, 구동수단(140)과 감지수단(150)의 위치는 서로 변경될 수 있다. 예를 들어, 구동수단(140)이 외측 환상 영역(110b)에 형성되고, 감지수단(150)이 내측 환상 영역(110a)에 형성될 수 있다.
한편, 구동수단(140)과 감지수단(150)은 PZT(Lead zirconate titanate), 티탄산 바륨(BaTiO3), 티탄산연(PbTiO3), 니오브산리튬(LiNbO3) 또는 수정(SiO2) 등의 압전체를 이용하여 형성할 수 있다. 이와 같이, 압전체를 이용하여 구동수단(140)과 감지수단(150)을 형성하는 경우, 압전체에 전압이 인가되면 압전체가 팽창 및 축소하는 역압전효과를 이용하여 질량체(120)를 진동시키거나(구동수단(140)의 경우), 압전체에 응력이 가해지면 전압이 발생하는 압전효과를 이용하여 질량체(120)의 변위를 감지할 수 있다(감지수단(150)의 경우).
도 3a 내지 도 3b는 도 1에 도시된 질량체를 X축 방향으로 진동시키는 과정을 도시한 단면도이며, 도 4a 내지 도 4b는 도 1에 도시된 질량체를 Z축 방향으로 진동시키는 과정을 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 4를 참조하여, 구동수단(140)이 팽창 및 축소하면서, 멤브레인(110)에 구비된 질량체(120)를 진동시켜 코리올리힘을 발생시키고, 이러한 코리올리힘을 감지수단(150)이 감지하여 각속도를 측정하는 과정을 살펴보도록 한다.
구체적으로, 도 3a 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1,2 구동수단(141, 143)으로 질량체(120)를 X축 방향으로 진동시킬 때, 감지수단(150)으로 Y축 방향의 코리올리힘을 감지하여 Z축 방향을 기준으로 회전하는 각속도(ΩZ)를 측정할 수 있다. 또는, 감지수단(150)으로 Z축 방향의 코리올리힘을 감지하여 Y축 방향을 기준으로 회전하는 각속도(ΩY)를 측정할 수 있다.
한편, 도 4a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1,2 구동수단(141, 143)과 제3,4 구동수단(145, 147)으로 질량체(120)를 Z축 방향으로 진동시킬 때, 감지수단(150)으로 X축 방향의 코리올리힘을 감지하여 Y축 방향을 기준으로 회전하는 각속도(ΩY)를 측정할 수 있다. 또는, 감지수단(150)으로 Y축 방향의 코리올리힘을 감지하여 X축 방향을 기준으로 회전하는 가속도(ΩX)를 측정할 수 있다.
상술한 바와 같이, X,Y,Z축 방향의 각속도를 측정하기 위해서는 질량체(120)를 X축 방향과 Z축 방향으로 진동시켜야 하는데, 제1,2 구동수단(141, 143)과 제3,4 구동수단(145, 147)을 이용하여 질량체(120)를 진동시키는 과정을 상세히 살펴보도록 한다.
도 5는 도 1에 도시된 관성센서의 구동을 도시한 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 구동수단(141)의 진동주파수와 제2 구동수단(143)의 진동주파수가 상이하므로, 제1,2 구동수단(141, 143)은 제1 시점(T1)에서는 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하다가, 제2 시점(T2)에서는 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동할 수 있다.
구체적으로, 제1,2 구동수단(141, 143)이 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하는 제1 시점(T1)에서 제3,4 구동수단(145, 147)은 정지한다(도 5 참조). 이와 같이, 멤브레인(110)의 X축 방향에 구비된 제1,2 구동수단(141, 143)이 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하므로(도 3a 내지 도 3b 참조), 멤브레인(110)에 구비된 질량체(120)는 ±X축 방향으로 변위가 발생하고, 그에 따라 질량체(120)는 X축 방향으로 진동하게 된다.
한편, 제1,2 구동수단(141, 143)이 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하는 제2 시점(T2)에서 제3,4 구동수단(145, 147)은 제1,2 구동수단(141, 143)과 동일하게 팽창 및 축소하며 진동한다(도 5 참조). 이와 같이, 멤브레인(110)의 X축 방향에 구비된 제1,2 구동수단(141, 143)이 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하고, 멤브레인(110)의 Y축 방향에 구비된 제3,4 구동수단(145, 147)이 제1,2 구동수단(141, 143)과 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하므로(도 4a 내지 도 4b 참조), 멤브레인(110)에 구비된 질량체(120)는 ±Z축 방향으로 변위가 발생하고, 그에 따라 질량체(120)는 Z축 방향으로 진동하게 된다.
상술한 바와 같이, 제1,2 구동수단(141, 143)가 서로 반대로 팽창 및 축소하면 진동하다가, 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하는 과정에서, 제1,2 구동수단(141, 143)은 지속적으로 진동을 유지한다. 따라서, 관성센서(100)는 질량체(120)를 강제로 정지시키지 않고, 자연스럽게 질량체(120)를 X축 방향에서 Z축 방향으로 진동을 전환시킬 수 있어, 크로스토크(Crosstalk)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 질량체(120)를 X축 방향에서 Z축 방향으로 진동을 전환하는 동안, 질량체(120)의 진동이 지속되므로, 최대 진폭을 나타내는 샘플링 레이트(Sampling Rate) 시간을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 제1,2 구동수단(141, 143)이 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하다가(제1 시점(T1)), 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하는(제2 시점(T2)) 과정은 도 5의 제3 시점(T3) 및 제4 시점(T4)에 도시된 바와 같이 반복될 수 있다. 이와 같이, 제1,2 구동수단(141, 143)이 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하다가, 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하는 과정을 반복하면서, 질량체(120)를 X축 방향으로 진동시키다가 Z축 방향으로 진동시키는 과정을 반복할 수 있으며, 그에 따라 각속도(Ω)를 연속적으로 측정할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. 특히, 본 발명은 "X축", "Y축" 및 "Z축"을 기준으로 설명하였지만, 이는 설명의 편의를 위하여 정의한 것에 불과하므로, 본 발명의 권리범위에 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100: 관성센서 110: 멤브레인
110a: 내측 환상 영역 110b: 외측 환상 영역
113: 멤브레인의 중앙부분 115: 멤브레인의 테두리
117: 실리콘 산화막 120: 질량체
130: 포스트 140: 구동수단
141: 제1 구동수단 143: 제2 구동수단
145: 제3 구동수단 147: 제4 구동수단
150: 감지수단 C: 멤브레인의 소정점
T1: 제1 시점 T2: 제2 시점
T3: 제3 시점 T4: 제4 시점

Claims (10)

  1. 멤브레인;
    상기 멤브레인의 소정점에 서로 대칭되도록 제1 축 방향에 구비되어, 상기 제1 축 방향으로 팽창 및 축소하며 진동하는 제1 구동수단과 제2 구동수단; 및
    상기 멤브레인의 소정점에 서로 대칭되도록 상기 제1 축 방향에 수직인 제2 축 방향에 구비되어, 상기 제2 축 방향으로 팽창 및 축소하며 진동하는 제3 구동수단과 제4 구동수단;
    을 포함하고,
    상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단은 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하다가 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하도록, 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단의 진동주파수는 상이한 것을 특징으로 하는 관성센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단이 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하면, 상기 제3 구동수단과 상기 제4 구동수단은 정지하고,
    상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단이 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하면, 상기 제3 구동수단과 상기 제4 구동수단은 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단과 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 멤브레인에 구비된 질량체;
    를 더 포함하고,
    상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단이 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하고, 상기 제3 구동수단과 상기 제4 구동수단이 정지할 때,
    상기 질량체는 상기 제1 축 방향으로 진동하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 멤브레인에 구비된 질량체;
    를 더 포함하고,
    상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단이 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하고, 상기 제3 구동수단과 상기 제4 구동수단이 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단과 동일하게 팽창 및 축소하며 진동할 때,
    상기 질량체는 상기 제1 축 방향과 상기 제2 축 방향 모두에 수직인 제3 축 방향으로 진동하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 질량체가 상기 제1 축 방향으로 진동할 때,
    상기 제2 축 방향의 코리올리힘을 감지하여 상기 제3 축 방향을 기준으로 회전하는 각속도를 측정하거나,
    상기 제3 축 방향의 코리올리힘을 감지하여 상기 제2 축 방향으로 기준으로 회전하는 각속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 질량체가 상기 제3 축 방향으로 진동할 때,
    상기 제1 축 방향의 코리올리힘을 감지하여 상기 제2 축 방향을 기준으로 회전하는 각속도를 측정하거나,
    상기 제2 축 방향의 코리올리힘을 감지하여 상기 제1 축 방향을 기준으로 회전하는 각속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단이 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하다가 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하는 과정에서, 상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단은 지속적으로 진동하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 구동수단, 상기 제2 구동수단, 상기 제3 구동수단 및 상기 제4 구동수단은 압전체를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 관성센서.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 멤브레인의 중앙부분 하부에 구비된 질량체; 및
    상기 멤브레인의 테두리 하부에 구비된 포스트;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 구동수단과 상기 제2 구동수단이 서로 반대로 팽창 및 축소하며 진동하다가 서로 동일하게 팽창 및 축소하며 진동하는 과정은 반복되는 것을 특징으로 하는 관성센서.
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