(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳジャイロスコープであって、
デバイス面内の第１の軸（例えば、ｘ軸）の周りの回転を感知するように構成された第１の共振器であって、該第１の共振器は、第１の対のシャトルを含み、該第１の対のシャトルは、第１の複数のサスペンションフレキシャによって懸架され、かつ第１のフォークによって相互接続され、該第１の複数のサスペンションフレキシャは、該第１の対のシャトルが、該デバイス面内で回転可能にディザリングされ、かつ該第１の軸に直角なそれぞれの傾斜軸（例えば、軸ｙ１および軸ｙ２）の周りで面外に傾斜することを可能にするように構成され、該サスペンションフレキシャは、それぞれ、該第１の対のシャトルを懸架し、該第１の対のシャトルは、細長い部材がそれぞれの傾斜軸に平行であるように配置された少なくとも１つの細長い部材および少なくとも１つの短い部材を含む、第１の共振器と、
該デバイス面内の該第１の軸に垂直な第２の軸（例えば、ｙ軸）の周りの回転を感知するように構成された第２の共振器であって、該第２の共振器は、第２の対のシャトルを含み、該第２の対のシャトルは、第２の複数のサスペンションフレキシャによって懸架され、かつ第２のフォークによって相互接続され、該第２の複数のサスペンションフレキシャは、該第２の対のシャトルが、該デバイス面内で回転可能にディザリングされ、かつ該第２の軸に直角な傾斜軸（例えば、軸ｘ２）の周りで面外に傾斜することを可能にするように構成され、該サスペンションフレキシャは、それぞれ、該第２の対のシャトルを懸架し、該第２の対のシャトルは、細長い部材が該傾斜軸に平行であるように配置された少なくとも１つの細長い部材および少なくとも１つの短い部材を含む、第２の共振器と、
該第１の対のシャトルのそれぞれの傾斜軸（例えば、軸ｙ１および軸ｙ２）の周りの該第１の対のシャトルの傾斜を感知するために、該第１の対のシャトルの下側にあり、かつ該第１の軸に平行な軸（例えば、軸ｘ１）に沿って位置付けられる第１の組のコリオリ感知電極と、
該第２の対のシャトルの傾斜軸（例えば、軸ｘ２）の周りの該第２の対のシャトルの傾斜を感知するために、該第２の対のシャトルの下側にあり、かつ該第１の共振器の傾斜軸（例えば、軸ｙ１および軸ｙ２）に沿って位置付けられる第２の組のコリオリ感知電極と
を備える、ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項２】
前記第１の共振器および前記第２の共振器は、相互に同相で動作するか、または、該第１の共振器および該第２の共振器は、相互に逆相で動作する、請求項１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項３】
各シャトルは、２つのサスペンションフレキシャおよび１つの中央アンカーによって、該シャトルの外周内で懸架される、請求項１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項４】
各シャトルは、４つのサスペンションフレキシャによって、該シャトルの外周の外側に懸架される、請求項１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項５】
前記第１のフォークおよび前記第２のフォークは、実質的に同じものである、請求項１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項６】
前記第１のフォークおよび前記第２のフォークは異なり、該第１のフォークが閉ループのフォークであり、該第２のフォークが分割されたフォークである、請求項１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項７】
前記共振器が位相固定様式で動作するように、前記第１および第２の共振器を相互接続する少なくとも１つのカップリングをさらに備え、該第１および第２の共振器は、同相カップリングを用いて相互に同相で動作するように相互接続され得るか、または、逆相カップリングを用いて相互に逆相で動作するように相互接続され得、該同相カップリングは、細長いバーを含み得、該細長いバーは、長さに沿った平行移動を連結するために前記デバイス面内の曲げに対して非順応性であり、かつ各共振器の傾斜運動が事実上他方に連結しないように面外の曲げに対して順応性であり、バーカップリングおよびフォークの角度剛性に対する該傾斜軸の周りの該サスペンションフレキシャのねじり剛性の比率は、約１００〜１０００の間であり得る、請求項１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項８】
前記少なくとも１つのカップリングは、前記第１のフォークと前記第２のフォークとを接続するカップリングを含む、請求項７に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項９】
前記少なくとも１つのカップリングは、
前記第１の共振器の第１のシャトルと前記第２の共振器の第１のシャトルとを接続する第１のカップリングと、
該第１の共振器の第２のシャトルと該第２の共振器の第２のシャトルとを接続する第２のカップリングと
を含む、請求項７に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１０】
前記シャトルを回転可能にディザリングするように構成されている複数のドライバと、
該シャトルの回転可能にディザリングされた運動を感知するように構成されている複数の速度感知電極と、
該シャトルの下側にある複数の同相調整電極と、
該シャトルの下側にある複数の直交調整電極と
のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１１】
ＭＥＭＳジャイロスコープであって、
デバイス面内の感度軸の周りの回転を感知するように構成される共振器シャトルと、
該シャトルが、該デバイス面内で回転可能にディザリングされ、かつ該感度軸に直角な傾斜軸の周りに面外に傾斜することを可能にするように構成される一組のサスペンションフレキシャであって、該サスペンションフレキシャは、該シャトルを懸架する該サスペンションフレキシャの各々を含み、該シャトルは、細長い部材が該傾斜軸に平行であるように配置された少なくとも１つの細長い部材および少なくとも１つの短い部材を含む、一組のサスペンションフレキシャと
を備え、
該共振器シャトルは、該一組のサスペンションフレキシャおよび中央アンカーによって、該共振器シャトルの外周内で懸架される、ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１２】
前記傾斜軸の周りの前記シャトルの傾斜を感知するために、前記シャトルの下側にあり、かつ該傾斜軸に直角な軸に沿って位置付けられる一組のコリオリ感知電極をさらに備える、請求項１１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１３】
ＭＥＭＳジャイロスコープであって、
デバイス面内で共振し、かつ該デバイス面内の第１の軸の周りの回転を感知するように構成された第１の共振器と、
該デバイス面内で共振し、かつ該デバイス面内の該第１の軸に直角な第２の軸の周りの回転を感知するように構成された第２の共振器と、
該第１および第２の共振器を相互接続する少なくとも１つのカップリングであって、該第１および第２の共振器の共振を固定し、他の共振器に対する各共振器の面外の動きの伝達を実質的に防止するように構成された少なくとも１つのカップリングと
を備える、ＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１４】
各共振器は、フォークによって相互接続された２つのシャトルを含み、前記少なくとも１つのカップリングは、該フォークを相互接続するか、または、該少なくとも１つのカップリングは、前記第１の共振器の第１のシャトルと前記第２の共振器の第１のシャトルとを接続する第１のカップリングと、該第１の共振器の第２のシャトルと該第２の共振器の第２のシャトルとを接続する第２のカップリングとを含む、請求項１３に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
【請求項１５】
前記共振器は、相互に同相で動作し、前記少なくとも１つのカップリングは、同相カップリングであり、該同相カップリングは、細長いバーを含み、該細長いバーは、長さに沿った平行移動を連結するために前記デバイス面内の曲げに対して非順応性であり、かつ各共振器の傾斜運動が事実上他方に連結しないように面外の曲げに対して順応性であるか、または、該共振器は、相互に逆相で動作し、該カップリングは、逆相カップリングである、請求項１３に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細加工された慣性センサに関し、より具体的には、直交誤差に対する感度、および共振器のシャトルを支持するために使用されるフレキシャの側壁角度の非対称性等の、微細加工の不正確さを低減した慣性センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
微細加工された（ＭＥＭＳ）ジャイロスコープは、有用な市販品として確立されてきた。概して、ＭＥＭＳジャイロスコープは、２つの高性能ＭＥＭＳデバイスを組み込んでおり、具体的には、自己同調型共振器を駆動軸に組み込み、超小型加速度センサを感知軸に組み込んでいる。ジャイロスコープの性能は、とりわけ、製造ばらつき、パッケージングの際の誤差、駆動、直線加速、温度等に対して非常に敏感である。角速度感知ジャイロスコープの動作の基本原則は、十分に理解されており、先行技術に記載されている（例えば、Ｇｅｅｎ，ｅｔ  ａｌ．，Ｎｅｗ  ｉＭＥＭＳ  Ａｎｇｕｌａｒ−Ｒａｔｅ−Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ，Ａｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．，Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉａｌｏｇ  ３７−０３（２００３）、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｎａｌｏｇ．ｃｏｍ／ｌｉｂｒａｒｙ／ａｎａｌｏｇＤｉａｌｏｇｕｅ／ａｒｃｈｉｖｅｓ／３７−０３／ｇｙｒｏ．ｈｔｍｌで入手可能であり、参照によりその全体が本明細書に援用される）。
【０００３】
離散質量を伴う振動感知型角速度ジャイロスコープの原則には長い歴史がある（例えば、Ｌｙｍａｎの特許文献１およびＬｙｍａｎの特許文献２を参照されたい。それぞれ、参照によりその全体が本明細書に援用される）。概して、振動速度ジャイロスコープは、試験質量（本明細書では、「シャトル」または「共振器」とも称される）を振動させることによって機能する。振動は、共振周波数でばね−質量−ダンパー系に適用される周期力によって発生する。共振で動作することで、適用された力に対する振動振幅を大きくすることができる。ジャイロスコープが回転すると、振動試験質量には、被駆動振動および回転の両方に直角な方向にコリオリ加速度が発生する。コリオリ加速度の大きさは、振動試験質量の速度および回転速度に比例する。結果として生じるコリオリ加速度は、試験質量の撓みを感知することによって測定することができる。そのような試験質量の撓みを感知するために使用される電気的および機械的構造は、一般に、加速度計と称される。
【０００４】
微細加工されたジャイロスコープについてより問題になる製造誤差のうちの１つは、フレキシャのエッチング中に生成される側壁角度の非対称性である。これは、面内（Ｘ−Ｙ軸）および面外（Ｚ軸）にクロスカップリングする傾向がある。例えば、特許文献３〜８（それぞれが参照によりその全体が本明細書に援用される）に記載されるタイプのＸ−Ｙジャイロスコープにおいて、そのような非対称性は、いわゆる「直交」干渉信号、すなわち共振器の変位と同相でのコリオリ加速度計の動作をもたらす可能性がある。このクロスカップリングは、名目上、典型的な生成プロセスの約１％である。特別な生成手段は、それを０．１％まで低減することができるが、高エッチング速度（従って、低コスト）のための最適化されたプロセスでは、それが５％程度になることもあり得る。対照的に、低コストの消費者向けジャイロのフルスケール信号は、一般的に、わずか０．００１％であり、必要とされる解像度は、フルスケールよりも数千倍〜数万倍も小さい可能性がある。したがって、干渉信号が比較的に大きく、ほぼ不可能なダイナミックレンジ要件をジャイロエレクトロニクスに課す。直交信号は、他の開示に記載されているように、適切な電極を使用した静的トリミングおよびサーボでゼロにすることができる。しかしながら、サーボのトリムおよびダイナミックレンジの安定性要件は、依然として、高速大量生産に付随する許容限度を伴う、極めて困難な電子的制約である。
【０００５】
面内（すなわち、Ｚ軸周り）の角度振動を伴う対称構造は、コリオリ誘発された面外（すなわち、Ｘ−Ｙ軸周り）の傾斜を生成する。概して、粗悪な側壁を伴うフレキシャによって生成される面外の傾斜は、フレキシャの長寸法に直角な軸の周りである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第２３０９８５３号明細書
【特許文献２】米国特許第２５１３３４０号明細書
【特許文献３】米国特許第５６３５６４０号明細書
【特許文献４】米国特許第５８６９７６０号明細書
【特許文献５】米国特許第６８３７１０７号明細書
【特許文献６】米国特許第６５０５５１１号明細書
【特許文献７】米国特許第６１２２９６１号明細書
【特許文献８】米国特許第６８７７３７４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によれば、ＭＥＭＳジャイロスコープであって、デバイス面内の第１の軸（例えば、ｘ軸）周りの回転を感知するために構成される、第１の共振器であって、第１の共振器は、第１の複数のサスペンションフレキシャによって懸架され、かつ第１のフォークによって相互接続された第１の対のシャトルを含み、第１の複数のサスペンションフレキシャは、第１の対のシャトルが、デバイス面内で回転可能にディザリングされ、かつ第１の軸に直角なそれぞれの傾斜軸（例えば、軸ｙ１および軸ｙ２）周りに面外に傾斜することを可能にするように構成される、第１の共振器と、デバイス面内の第１の軸に垂直な第２の軸（例えば、ｙ軸）周りの回転を感知するために構成される、第２の共振器であって、第２の共振器は、第２の複数のサスペンションフレキシャによって懸架され、かつ第２のフォークによって相互接続された第２の対のシャトルを含み、第２の複数のサスペンションフレキシャは、第２の対のシャトルが、デバイス面内で回転可能にディザリングされ、かつ第２の軸に直角な傾斜軸（例えば、軸ｘ２）周りに面外に傾斜することを可能にするように構成される、第２の共振器と、第１の対のシャトルのそれぞれの傾斜軸（例えば、軸ｙ１および軸ｙ２）周りの第１の対のシャトルの傾斜を感知するために、第１の対のシャトルの下側にあり、かつ第１の軸に平行な軸（例えば、軸ｘ１）に沿って位置付けられる、第１の組のコリオリ感知電極と、第２の対のシャトルの傾斜軸（例えば、軸ｘ２）周りの第２の対のシャトルの傾斜を感知するために、第２の対のシャトルの下側にあり、かつ第１の共振器傾斜軸（例えば、軸ｙ１および軸ｙ２）に沿って位置付けられる、第２の組のコリオリ感知電極と、を備える、ＭＥＭＳジャイロスコープが提供される。
【０００８】
種々の代替の実施形態において、第１および第２の共振器は、相互に同相で動作してもよく、または相互に逆相で動作してもよい。サスペンションフレキシャは、少なくとも１つの細長い部材と、少なくとも１つの短い部材とを含んでもよく、各シャトルのサスペンションフレキシャは、細長い部材がシャトルの傾斜軸に平行であるように配置されてもよい。各シャトルは、その外周内で、例えば、２つのサスペンションフレキシャおよび１つの中央アンカーによって懸架されてもよい。代替として、各シャトルは、その外周の外側に、例えば、４つのサスペンションフレキシャによって懸架されてもよい。第１および第２のフォークは、実質的に同じものであってもよく、または異なるように構成されてもよい（例えば、第１のフォークは、閉ループのフォークであってもよく、第２のフォークは、分割されたフォークであってもよい）。第１および第２の共振器は、共振器が位相固定様式で動作するように、１つ以上のカップリングによって（例えば、フォークを介して、または隣接するシャトルを介して）機械的に連結されてもよい。例えば、共振器は、相互に同相で動作してもよく、カップリングは、その長さに沿った平行移動を連結するためにデバイス面内の曲げに対して非順応性であり、かつ各共振器の傾斜運動が事実上他方に連結しないように面外での曲げに対して順応性である、細長いバー等の、同相カップリングであってもよい（例えば、バーカップリングおよびフォークの角度剛性に対する、傾斜軸周りのサスペンションフレキシャのねじり剛性の比率は、約１００〜１０００の間である）。代替として、共振器は、相互に逆相で動作してもよく、カップリングは、逆相カップリングであってもよい。ジャイロスコープはまた、シャトルを回転可能にディザリングするために構成される、複数のドライバ、シャトルの回転可能にディザリングされた運動を感知するために構成される、複数の速度感知電極、シャトルの下側にある複数の同相調整電極、および／またはシャトルの下側にある複数の直交調整電極を含んでもよい。
【０００９】
本発明の別の側面によれば、デバイス面内の感度軸周りの回転を感知するために構成される、共振器シャトルと、シャトルが、デバイス面内で回転可能にディザリングされ、かつ感度軸に直角な傾斜軸周りに面外に傾斜することを可能にするように構成される、一組のサスペンションフレキシャであって、サスペンションフレキシャは、少なくとも１つの細長い部材と、少なくとも１つの短い部材とを含み、サスペンションフレキシャは、細長い部材が傾斜軸に平行であるように配置される、一組のサスペンションフレキシャと、を備える、ＭＥＭＳジャイロスコープが提供される。
【００１０】
ジャイロスコープはまた、シャトルの下側にあり、かつ傾斜軸周りのシャトルの傾斜を感知するために、傾斜軸に直角な軸に沿って位置付けられる、一組のコリオリ感知電極を含んでもよい。
【００１１】
本発明の別の側面によれば、デバイス面内で共振し、かつデバイス面内の第１の軸周りの回転を感知するために構成される、第１の共振器と、デバイス面内で共振し、かつデバイス面内の第１の軸に直角な第２の軸周りの回転を感知するために構成される、第２の共振器と、第１および第２の共振器を相互接続する少なくとも１つのカップリングであって、第１および第２の共振器の共振を固定し、他の共振器に対する各共振器の面外の動きの伝達を実質的に防止するように構成される、少なくとも１つのカップリングと、を備える、ＭＥＭＳジャイロスコープが提供される。
【００１２】
各共振器は、フォークによって相互接続する２つのシャトルを含んでもよく、少なくとも１つのカップリングは、フォークを相互接続してもよい。代替として、各共振器は、フォークによって相互接続された２つのシャトルを含んでもよく、少なくとも１つのカップリングは、第１の共振器の第１のシャトルと第２の共振器の第１のシャトルとを接続する、第１のカップリングと、第１の共振器の第２のシャトルと第２の共振器の第２のシャトルとを接続する、第２のカップリングと、を含んでもよい。例えば、共振器は、相互に同相で動作してもよく、カップリングは、その長さに沿った平行移動を連結するためにデバイス面内の曲げに対して非順応性であり、かつ各共振器の傾斜運動が事実上他方に連結しないように面外の曲げに対して順応性である、細長いバー等の、同相カップリングであってもよい（例えば、バーカップリングおよびフォークの角度剛性に対する、傾斜軸周りのサスペンションフレキシャのねじり剛性の比率は、約１００〜１０００の間である）。代替として、共振器は、相互に逆相で動作してもよく、カップリングは、逆相カップリングであってもよい。
【００１３】
本発明の上述および利点は、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明からより明白となる。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
ＭＥＭＳジャイロスコープであって、
デバイス面内の第１の軸（例えば、ｘ軸）の周りの回転を感知するように構成された第１の共振器であって、該第１の共振器は、第１の複数のサスペンションフレキシャによって懸架され、かつ第１のフォークによって相互接続された第１の対のシャトルを含み、該第１の複数のサスペンションフレキシャは、該第１の対のシャトルが、該デバイス面内で回転可能にディザリングされ、かつ該第１の軸に直角なそれぞれの傾斜軸（例えば、軸ｙ１および軸ｙ２）の周りで面外に傾斜することを可能にするように構成されている、第１の共振器と、
該デバイス面内の該第１の軸に垂直な第２の軸（例えば、ｙ軸）の周りの回転を感知するように構成された第２の共振器であって、該第２の共振器は、第２の複数のサスペンションフレキシャによって懸架され、かつ第２のフォークによって相互接続された第２の対のシャトルを含み、該第２の複数のサスペンションフレキシャは、該第２の対のシャトルが、該デバイス面内で回転可能にディザリングされ、かつ該第２の軸に直角な傾斜軸（例えば、軸ｘ２）の周りで面外に傾斜することを可能にするように構成されている、第２の共振器と、
該第１の対のシャトルのそれぞれの傾斜軸（例えば、軸ｙ１および軸ｙ２）の周りの該第１の対のシャトルの傾斜を感知するために、該第１の対のシャトルの下側にあり、かつ該第１の軸に平行な軸（例えば、軸ｘ１）に沿って位置付けられる、第１の組のコリオリ感知電極と、
該第２の対のシャトルの傾斜軸（例えば、軸ｘ２）の周りの該第２の対のシャトルの傾斜を感知するために、該第２の対のシャトルの下側にあり、かつ該第１の共振器傾斜軸（例えば、軸ｙ１および軸ｙ２）に沿って位置付けられる、第２の組のコリオリ感知電極と
を備える、ＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目２）
上記第１の共振器および上記第２の共振器は、相互に同相で動作する、項目１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目３）
上記第１の共振器および上記第２の共振器は、相互に逆相で動作する、項目１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目４）
上記スペンションフレキシャは、少なくとも１つの細長い部材と、少なくとも１つの短い部材とを含み、各シャトルのサスペンションフレキシャは、該細長い部材が上記シャトルの傾斜軸に平行であるように配置される、項目１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目５）
各シャトルは、該シャトルの外周内で懸架される、項目４に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目６）
各シャトルは、２つのサスペンションフレキシャおよび１つの中央アンカーによって懸架される、項目５に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目７）
各シャトルは、該シャトルの外周の外側に懸架される、項目４に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目８）
各シャトルは、４つのサスペンションフレキシャによって懸架される、項目７に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目９）
上記第１のフォークおよび上記第２のフォークは、実質的に同じものである、項目１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目１０）
上記第１のフォークおよび上記第２のフォークが異なる、項目１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目１１）
上記第１のフォークは閉ループのフォークであり、上記第２のフォークは分割されたフォークである、項目１０に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目１２）
上記共振器が位相固定様式で動作するように、上記第１および第２の共振器を相互接続する少なくとも１つのカップリングをさらに備える、項目１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目１３）
上記共振器は、相互に同相で動作し、上記少なくとも１つのカップリングは、同相カップリングである、項目１２に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目１４）
上記同相カップリングは、その長さに沿った平行移動を連結するために上記デバイス面内の曲げに対して非順応性であり、かつ各共振器の傾斜運動が事実上他方に連結しないように面外の曲げに対して順応性である、細長いバーを含む、項目１３に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目１５）
上記バーカップリングおよび上記フォークの角度剛性に対する、上記傾斜軸周りの上記サスペンションフレキシャのねじり剛性の比率は、約１００〜１０００の間である、項目１４に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目１６）
上記共振器は、相互に逆相で動作し、上記少なくとも１つのカップリングは、逆相カップリングである、項目１２に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目１７）
上記少なくとも１つのカップリングは、上記第１のフォークと上記第２のフォークとを接続するカップリングを含む、項目１２に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目１８）
上記少なくとも１つのカップリングは、
上記第１の共振器の第１のシャトルと上記第２の共振器の第１のシャトルとを接続する、第１のカップリングと、
該第１の共振器の第２のシャトルと該第２の共振器の第２のシャトルとを接続する、第２のカップリングと
を含む、項目１２に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目１９）
上記シャトルを回転可能にディザリングするように構成されている複数のドライバと、
該シャトルの回転可能にディザリングされた運動を感知するために構成されている複数の速度感知電極と、
該シャトルの下側にある複数の同相調整電極と、
該シャトルの下側にある複数の直交調整電極と
をさらに備える、項目１に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目２０）
ＭＥＭＳジャイロスコープであって、
デバイス面内の感度軸周りの回転を感知するために構成される共振器シャトルと、
該シャトルが、該デバイス面内で回転可能にディザリングされ、かつ該感度軸に直角な傾斜軸周りに面外に傾斜することを可能にするように構成される一組のサスペンションフレキシャであって、該サスペンションフレキシャは、少なくとも１つの細長い部材と、少なくとも１つの短い部材とを含み、該サスペンションフレキシャは、該細長い部材が該傾斜軸に平行であるように配置される、一組のサスペンションフレキシャと
を備える、ＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目２１）
上記シャトルの下側にあり、かつ上記傾斜軸周りの上記シャトルの傾斜を感知するために、該傾斜軸に直角な軸に沿って位置付けられる、一組のコリオリ感知電極をさらに備える、項目２０に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目２２）
ＭＥＭＳジャイロスコープであって、
デバイス面内で共振し、かつ該デバイス面内の第１の軸周りの回転を感知するために構成される、第１の共振器と、
該デバイス面内で共振し、かつ該デバイス面内の該第１の軸に直角な第２の軸周りの回転を感知するために構成される、第２の共振器と、
該第１および第２の共振器を相互接続する少なくとも１つのカップリングであって、該第１および第２の共振器の共振を固定し、他の共振器に対する各共振器の面外の動きの伝達を実質的に防止するように構成される、少なくとも１つのカップリングと
を備える、ＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目２３）
各共振器は、フォークによって相互接続された２つのシャトルを含み、上記少なくとも１つのカップリングは、上記フォークを相互接続する、項目２２に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目２４）
各共振器は、フォークによって相互接続された２つのシャトルを含み、上記少なくとも１つのカップリングは、
上記第１の共振器の第１のシャトルと上記第２の共振器の第１のシャトルとを接続する、第１のカップリングと、
該第１の共振器の第２のシャトルと該第２の共振器の第２のシャトルとを接続する、第２のカップリングと
を含む、項目２２に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目２５）
上記共振器は、相互に同相で動作し、上記少なくとも１つのカップリングは、同相カップリングである、項目２２に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目２６）
上記同相カップリングは、その長さに沿った平行移動を連結するために上記デバイス面内の曲げに対して非順応性であり、かつ各共振器の傾斜運動が事実上他方に連結しないように面外の曲げに対して順応性である、細長いバーを含む、項目２５に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
（項目２７）
上記共振器は、相互に逆相で動作し、上記カップリングは、逆相カップリングである、項目２２に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の例示的実施形態によるＸ−Ｙ軸ジャイロスコープを示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の例示的実施形態による、バーによって相互接続されたフォーク１０３および１０７を伴う図１のジャイロスコープを示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の例示的実施形態による、図２に示され、かつフレキシャの第１の構成を有するタイプの例示的なジャイロスコープを示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の例示的実施形態による、図２に示され、かつフレキシャの第２の構成を有するタイプの例示的なジャイロスコープを示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の例示的実施形態による、シャトルが実質的に正方形である、代替の実施形態を示す概略図である。
【図６Ａ】図６は、本発明の例示的実施形態による逆相カップリングを示す概略図であり、図６Ａは、逆相カップリングを詳細に示す図であり、図６Ｂは、ジャイロスコープのフォークに接続された逆相カップリングを示す図である。
【図６Ｂ】図６は、本発明の例示的実施形態による逆相カップリングを示す概略図であり、図６Ａは、逆相カップリングを詳細に示す図であり、図６Ｂは、ジャイロスコープのフォークに接続された逆相カップリングを示す図である。
【図７Ａ】図７は、本発明の別の例示的実施形態による逆相カップリングを示す概略図であり、図７Ａは、逆相カップリングを詳細に示す図であり、図７Ｂは、ジャイロスコープのフォークに接続された逆相カップリングを示す図である。
【図７Ｂ】図７は、本発明の別の例示的実施形態による逆相カップリングを示す概略図であり、図７Ａは、逆相カップリングを詳細に示す図であり、図７Ｂは、ジャイロスコープのフォークに接続された逆相カップリングを示す図である。
【図８】図８は、本発明の例示的実施形態によるカップリングによって相互接続された隣接するシャトルの各対を伴うジャイロスコープを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
前述の図およびその中に表される要素は、必ずしも一貫した尺度または任意の尺度で描かれているわけではないことに留意されたい。文脈で他に提示されていない限り、同様の要素は、同様の符号によって示される。
【００１６】
定義。本明細書および添付の特許請求の範囲で用いられるように、以下の用語は、文脈上異なる解釈を要する場合を除き、示される意味を有するものとする。
【００１７】
１つの「組」は、１つ以上の部材を含む。
【００１８】
本発明の例示的実施形態において、Ｘ−Ｙ軸ジャイロスコープは、デバイス面内の２つの直交軸（感度軸）周りの回転を感知するために、２つの特別に構成された１軸ジャイロスコープを組み込んでいる。各１軸ジャイロスコープは、カップリング（以下、便宜上、「フォーク」と称する）によって相互接続された２つの回転可能にディザリングされたシャトルを有し、各シャトルは、感度軸に直角な傾斜軸に沿って面外に傾斜するように構成され、かつ傾斜軸に直角な（すなわち、感度軸に平行な）軸に沿って位置付けられる、対応するコリオリ感知電極を含む。とりわけ、そのような構成は、傾斜軸に沿ったシャトルの面外の動きに対する各１軸ジャイロスコープの感度を低減する傾向がある。
【００１９】
さらに、特定の実施形態において、各シャトルを支持するサスペンションフレキシャは、製造誤差（特に、側壁角度の非対称性）が実質的に除去されるような方法で構成される。したがって、ジャイロスコープの構成は、側壁角度の品質を改善しようとするのではなく、ジャイロスコープの性能に関するそのような製造誤差の影響を低減する。その結果、より高い生産能力および収率で低コストのジャイロスコープを生産するために、ＭＥＭＳだけのプロセスを使用することが経済的により実現可能になり得るが、該プロセスは、一般に、他の微細加工プロセスと比較して微細加工精度が劣っており、したがって、一般に、ジャイロスコープに対応できるプロセスであるとはみなされていない。
【００２０】
特定の実施形態では、単一の共振周波数を生成するために、２つの１軸ジャイロスコープのモータ運動が連結されてもよい。以下に詳述するように、２つの１軸ジャイロスコープは、相互に同相で、または相互に逆相で動作するように、１つ以上のカップリングによって相互接続されてもよい。便宜上、同相動作に使用されるカップリングは、「同相カップリング」と称される場合があり、また、逆相動作のために使用されるカップリングは、「逆相カップリング」と称される場合がある。特定の実施形態では、２つのフォークがカップリングによって相互接続されてもよく、特定の他の実施形態では、隣接する対のシャトルがカップリングによって相互接続されてもよい。いずれにせよ、カップリングは、一般的に、一方から他方への面外の（例えば、直交）運動を伴わずに、ジャイロスコープのモータ運動を固定するように構成される。
【００２１】
図１は、本発明の例示的実施形態によるＸ−Ｙ軸ジャイロスコープ１００の概略図である。この振動ジャイロスコープは、Ｇｅｅｎの米国特許第５６３５６４０号（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）に開示されている原則の下で動作する。具体的には、この振動ジャイロスコープは、種々の基板層構造を有する下側の基板の上側に置かれるデバイス層（面）の中に、種々の微細加工されたジャイロスコープ構造を含む。便宜上、関連するジャイロスコープ構造は、デバイス面内で「ｘ」および「ｙ」と符号が付され軸（概略的に、その周りでコリオリ加速度が感知される軸（すなわち、ジャイロスコープ感知軸）を表す）、ならびにｘ−ｙ軸に垂直な「ｚ」軸を基準にして以下に記載する。
【００２２】
図１に示されるように、この例示的なジャイロスコープ１００は、２つの共振器を含み、それぞれが、とりわけ、シャトルがデバイス面内で相互に実質的に逆相で共振することを確実にするカップリング（以下、フォークと称する）によって相互接続された２つの回転可能にディザリングされた質量（以下、シャトルと称する）を含む。具体的には、共振器１０１は、フォーク１０３によって相互接続されたシャトル１０２および１０４を含み、共振器１０５は、フォーク１０７によって相互接続されたシャトル１０６および１０８を含む。シャトル１０２および１０４は、ｘ軸に平行な軸ｘ１に沿って中央に置かれ、シャトル１０６および１０８は、ｘ軸に平行な軸ｘ２に沿って中央に置かれる。シャトル１０２および１０６は、ｙ軸に平行な軸ｙ１に沿って中央に置かれ、シャトル１０４および１０８は、ｙ軸に平行な軸ｙ２に沿って中央に置かれる。シャトル１０２および１０４は、それぞれ、ＡおよびＢと符号が付されｚ方向の軸周りで回転可能にディザリングされ、シャトル１０６および１０８は、それぞれ、ＣおよびＤと符号が付されｚ方向の軸周りで回転可能にディザリングされる。概して、そのような相互接続されたシャトルの対は、コストのかかる装着分離の必要性を除去するが、その理由は、とりわけ、モータ振動の運動量が、共振器を装着損失に対して鈍感にするように、局所的に相殺される傾向があること、および加速度計の非対称性が、共振器を、外部加速、モータ周波数での外部振動、および金型の応力等に対して鈍感にする傾向があるからである。以下に詳述するように、シャトルが共振している時、主にジャイロスコープがｘ軸および／またはｙ軸周りに回転した時にコリオリ力によって生じるシャトルの面外の動きは、下側にある基板上に配置された種々のコリオリ検出電極によって感知される。
【００２３】
さらに、例示的なジャイロスコープ１００において、一方の共振器は、ｘ軸周りだけの回転を感知するように構成され、他方の共振器は、ｙ軸周りだけの回転を感知するように構成される。具体的には、共振器１０１は、軸ｙ１および軸ｙ２（それぞれｙ１軸およびｙ２軸に沿ってシャトル１０２および１０４内に描かれる垂直の破線によって表される）それぞれだけに沿って傾くように懸架されたシャトル１０２および１０４と、直角な軸ｘ１に実質的に沿ってシャトル１０２および１０４の下に配置されたコリオリ感知電極（１０９、１１０）および（１１１、１１２）とによって、ｘ軸周りだけの回転を感知するように構成される。コリオリ感知電極１０９および１１２は、実質的に相互に同相で動作する一方で、コリオリ感知電極１１０および１１１は、実質的に相互に同相で動作するが、コリオリ感知電極１０９および１１２とは逆相で動作する（すなわち、シャトル１０２および１０４がコリオリ感知電極１０９および１１２に向かって傾斜した時に、それらは、コリオリ感知電極１１０および１１１から離れて傾斜し、逆もまた同様である）。同様に、共振器１０５は、軸ｘ２（ｘ２軸に沿ってシャトル１０６および１０８内に描かれる水平の破線によって表される）だけに沿って傾くように懸架されたシャトル１０６および１０８と、直角なｙ１軸およびｙ２軸それぞれに実質的に沿ってシャトル１０６および１０８の下に配置されたコリオリ感知電極（１１３、１１４）および（１１５、１１６）とによって、ｙ軸周りだけの回転を感知するように構成される。コリオリ感知電極１１３および１１６は、実質的に相互に同相で動作する一方で、コリオリ感知電極１１４および１１５は、実質的に相互に同相で動作するが、コリオリ感知電極１１３および１１６とは逆相で動作する（すなわち、シャトル１０６および１０８がコリオリ感知電極１１３および１１６に向かって傾斜した時に、それらは、コリオリ感知電極１１４および１１５から離れて傾斜し、逆もまた同様である）。以下に詳述するように、そのようなコリオリ検出電極の配置は、それらを、シャトルの傾斜軸周りの傾斜に対しては敏感にするが、シャトルの傾斜軸に直角な軸回りの傾斜に対しては敏感にしない。
【００２４】
ジャイロスコープ１００は、一般的に、シャトルの共振を駆動するための駆動電極、シャトルの共振を感知するための速度感知電極、ならびに種々のタイプの誤差源に対する補償信号を提供するための同相補償電極等の、種々の他のタイプの構造（簡潔に説明するため、図１には示さず）を含む。典型的な実施形態において、これらの電極は、対応する共振器構造に静電的に連結されるが、種々の代替の実施形態では、他のタイプの構造（例えば、圧電ドライバ／センサ）を使用してもよい。これらのタイプの構造、ならびに関連する回路は、当技術分野において知られている。
【００２５】
典型的な実施形態では、２つの共振器が相互に同相で動作し、よって、シャトル１０２および１０６は、相互に同相で共振し、シャトル１０４および１０８は、相互に同相で共振するが、シャトル１０２および１０６とは逆相で共振する。したがって、シャトル１０２および１０６が時計回り方向に移動している時、シャトル１０４および１０８は、反時計回り方向に移動しており、その逆もまた同様である。この形態において、フォーク１０３および１０７は、ｙ軸に沿って相互に同相で動く。
【００２６】
共振器のシャトルの全てが位相固定様式で動作することが望ましい。とりわけ、位相固定動作は、一般に、駆動エレクトロニクスを単純化し、それによってコストおよび複雑さを抑える。また、関連するクロックエッジの移動およびうなり周波数による干渉の問題を回避する傾向もある。また、高Ｑ共振器を使用した時には、Ｑをより十分に利用することを可能にする。
【００２７】
したがって、本発明の特定の実施形態において、フォーク１０３および１０７は、共振器１０１および１０５の同相モータ共振を同時に効果的に固定する一方で、一方から他方への直交運動の伝達を除去する、単純な同相カップリング（以下、バーと称する）によって相互接続される。このバーは、その長さに沿って硬く、フォークの平行移動をその長さの方向に緊密に連結し、それによってモータ運動を同時に固定する。しかしながら、比較的に細長いことで、一方の対の傾斜運動が事実上他方を連結しないように、面外の曲げ対して順応する。直交の減衰は、概略的に、バーカップリングおよびフォークの角度剛性に対する、コリオリ加速度計のねじり剛性の比率である。例示的実施形態において、比率は、他の設計制約を損なわずに、約１００〜１０００の間であってもよい。したがって、有効な直交は、例えば、コリオリのフルスケールの１／１０程度に低減することができ、よって、非常に単純な電子機器に適応させることができる。
【００２８】
図２は、本発明の例示的実施形態による、バー２０２によって相互接続されたフォーク１０３および１０７を伴う図１のジャイロスコープを示す概略図である。定常状態において、バー２０２は、共振器１０１および１０５に機械的に連結し、よって、それらは、実質的に単一の共振周波数において同相で動作する。しかしながら、共振器１０１および／または共振器１０５のシャトルが、コリオリ力その他のため面外に傾斜した時、バー２０２は、一方の共振器が他方の共振器に連結する傾斜運動を実質的に防止するように、面外に屈曲する。
【００２９】
前述のように、粗悪な側壁を伴うフレキシャによって生成される面外の傾斜は、一般に、フレキシャの長寸法に直角な軸周りである。そのような製造誤差がコリオリ信号を損なうことを防止するために、本発明の特定の実施形態において、各シャトルと関連するシャトルのフレキシャは、シャトルの傾斜軸に平行なフレキシャの長寸法で構成され、よって、結果として生じる面外の傾斜は、一般に、シャトルの傾斜軸に直角に軸周りになる。各シャトルと関連するコリオリ感知電極は、それらが、傾斜軸に直角な軸周りの傾斜に対して実質的に鈍感であるように位置付けられるので、このシャトルのフレキシャの構成は、フレキシャの角度非対称性によって誘発される運動を除去する傾向があり（すなわちフレキシャの長寸法に直角な、かつ傾斜軸にも直角な軸周り）、それによって、電子機器の制約を緩和し、コストを削減し、かつジャイロスコープの性能を改善する傾向がある。
【００３０】
したがって、例えばフレキシャ側壁の品質を（例えば、異なる材料、異なる種類のエッチング、および／または付加的な製造プロセスの使用を通して）改善することによって、粗悪なフレキシャ側壁の問題を解決しようとするのではなく、本発明の実施形態は、そのような製造誤差に対するジャイロスコープの感度を低減する機械設計を通して、そのような製造誤差を実質的に受けないようにする。
【００３１】
図３は、本発明の例示的実施形態による、図２に示され、かつフレキシャの第１の構成を有するタイプの例示的なジャイロスコープを示す概略図である。ここで、各シャトルは、シャトルの傾斜軸に沿って位置付けられる中央アンカー３０２および一対のフレキシャ３０４によって支持される。前述のように、各シャトルのためのフレキシャ３０４の長寸法は、シャトルの傾斜軸に平行である。具体的には、シャトル１０２および１０４と関連するシャトルフレキシャ３０４の長寸法は、ｙ軸に平行である一方で、シャトル１０６および１０８と関連するシャトルフレキシャ３０４の長寸法は、ｘ軸に平行である。ジャイロスコープはまた、シャトルの過度な回転による損傷を防止するために、各シャトルのための４組の駆動電極３０６、各シャトルのための２組の速度感知電極３０８、各シャトルのための４組の直交補償電極３１０（各組は、コリオリ感知電極の反対側に位置付けられる一対の電極を含む）、各シャトル上の３つのバランス質量３１２、および各シャトルのための３組のストッパ３１４等の、種々のタイプの構造も含む。簡潔に説明するために、図中、種々の構造の全てに符号が付されているわけではない。
【００３２】
図４は、本発明の例示的実施形態による、図２に示され、かつフレキシャの第２の構成を有するタイプの例示的なジャイロスコープを示す概略図である。ここで、各シャトルは、４つの外側フレキシャ４０４によって支持される。前述のように、各シャトルのためのシャトルフレキシャ４０４の長寸法は、シャトルの傾斜軸に平行である。具体的には、シャトル１０２および１０４と関連するシャトルフレキシャ４０４の長寸法は、ｙ軸に平行である一方で、シャトル１０６および１０８と関連するシャトルフレキシャ４０４の長寸法は、ｘ軸に平行である。この例示的実施形態において、フォーク１０３および１０７は、共振器１０１および１０５の異なる種類の動きに適応させるために、異なるように構成される。具体的には、フォーク１０３は、閉ループ構成を有するように示されるが、フォーク１０７は、分割された構成を有するように示される。フォーク１０３の閉ループ構成は、シャトル１０２および１０４が共振した時のそれらの面内の逆相の動き、およびシャトル１０２および１０４がｙ１軸およびｙ２軸に沿って傾斜した時のフォーク１０３の面外（すなわち上下）の動きの両方に適応することができる。そのような閉ループ構成は、シャトル１０６および１０８の動作を妨げる傾向があり、実質的に、ねじり運動でｘ２軸周りの反対方向に傾斜する。フォーク１０７の分割された構成は、このねじり運動に適応する一方で、面内で縦方向に硬い。
【００３３】
回転可能にディザリングされたシャトル１０２、１０４、１０６、１０８は、円形とする必要があるわけではないことに留意されたい。図５は、シャトルが実質的に正方形である、代替の実施形態を示す概略図である。このジャイロスコープ構成は、一般に、図２および図３を参照して前述したものと同様に動作するが、微細加工装置（例えば、エッチング装置）は、しばしば、直線格子に基づいており、よって、格子と整列する構造、または格子に対して４５度の角度である構造は、一般に、より一貫して生成され得、よりまっすぐであり得るので、いくつかの点において、微細加工を容易にし得る。典型的な実施形態において、半径方向に配向されたコーム構造のいくつかは、駆動電極として使用される一方で、他のものは、速度を感知するために使用される。この実施形態は、２つの共振器の同相動作を連結するためのバーによって相互接続される、２つのフォークとともに示されているが、バーは、図１を参照して前述したような特定の実施形態から省略されてもよいことに留意されたい。
【００３４】
前述した実施形態において、図１の共振器１０１および１０５は、相互に同相で動作する。特定の代替の実施形態において、図１に示されるジャイロスコープの共振器１０１および１０５は、「クロスクワッド（ｃｒｏｓｓ−ｑｕａｄ）」構成（米国特許第７４２１８９７号（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）は、種々の水平および垂直カップリングによって機械的に連結される外側フレーム内で懸架される直線状にディザリングされた質量を有する、例示的な「クロスクワッド」ジャイロスコープを開示している）に類似した様式で、相互に逆相で動作し得、よって、シャトル１０２および１０８は、相互に同相で共振し、シャトル１０４および１０６は、相互に同相で共振し、かつシャトル１０２および１０８とは逆相に共振する。したがって、シャトル１０２および１０８が時計回り方向に動いている時、シャトル１０４および１０６は、反時計回り方向に動いており、逆の場合も同様である。この形態において、フォーク１０３および１０７は、相互に逆相で動く。
【００３５】
そのような逆相動作のために共振器の相を固定するために、フォーク１０３および１０７は、単一の共振周波数を得るように機械的に連結されてもよいが、バーは、フォークの逆相の動きに対抗する傾向があり、したがって、共振器が共振するのを防止する傾向があるので、カップリングは、一般に、図２に示されるような単純なバーにはならない。その代わりに、フォークを連結するために、逆相の動きは可能にするが、ｙ軸に沿ったフォークの同相の動きを防止する、逆相カップリングを使用することができる。そのような逆相カップリングは、一般に、単純なバーよりも複雑である。
【００３６】
図６は、本発明の１つの例示的実施形態による逆相カップリング６００を示す概略図である。図６Ａに示されるように、この逆相カップリング６００は、４つの側部フレキシャ６０６、６０８、６０９、および６１０によるボックス状の構造を含む。フレキシャ６０６は、実質的にその中間点で、バー６７０によってフォーク１０７に連結される一方で、フレキシャ６１０は、実質的にその中間点で、バー６３０によってフォーク１０３に連結される。フレキシャ６０６は、それぞれが２つの固定されたフレキシャ６０２を有する、２つのダンベル形状の支持構造６０４によって支持される。固定されたフレキシャ６０４がフレキシャ６０６と接触する点は、枢動点としての機能を果たし、よって、バー６７０が下向きに引っ張られた時、フレキシャ６０８、６０９、および６１０は、上向きに動く傾向があり、逆もまた同様である。図６Ｂは、ジャイロスコープのフォーク１０３および１０７に接続された逆相カップリング６００を概略的に示す。
【００３７】
図７は、本発明の別の例示的実施形態による逆相カップリング７００を示す概略図である。図７Ａに示されるように、この逆相カップリング７００は、２つの固定されたフレキシャ７０２を有するダンベル形状の支持構造７０４によって実質的にその中間点で支持されるフレキシャ７０６を伴う、シーソーのような構造を含む。固定された構造７０４がフレキシャ７０６と接触する点は、枢動点としての機能を果たし、よって、バー７７０が下向きに引っ張られた時、バー７３０は、上向きに動く傾向があり、逆もまた同様である。図７Ｂは、ジャイロスコープフォーク１０３および１０７に接続された逆相カップリング７００を概略的に示す。この例示的実施形態において、シャトル１０６および１０８は、逆相カップリング７００の幾何学形状に適応するように、軸ｙ１およびｙ２からオフセットされる。
【００３８】
別の例示的な逆相カップリングは、米国特許第７４２１８９７号に記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。この逆相カップリングは、フォークの１つに接続される、第１の対の相互接続されたレバーであって、第１のレバーおよび第２のレバーを含む、第１の対のレバーと、他のフォークに接続される、第２の対の相互接続されたレバーであって、第３のレバーおよび第４のレバーを含む、第２の対のレバーと、フォークが逆相で相互に動く時に、レバーを枢動させることができるようにする、複数のレバー支持構造と、実質的のそれらのそれぞれの枢動点の間で第１のレバーおよび第３のレバーを相互接続する、第１のカップリングフレキシャと、実質的のそれらのそれぞれの枢動点の間で第２のレバーおよび第４のレバーを相互接続する、第２のカップリングフレキシャと、を含む。カップリングフレキシャは、実質的にフレームの同相の動きを防止する。各カップリングフレキシャの両端部は、一般的に、フォークが逆相に動く間、実質的に同じ量だけ同じ方向に、フォークの動きに対して横方向に動くが、フォークが同相に動く間は、反対方向に動くように付勢される。
【００３９】
前述したタイプの逆相カップリングは、主に、それを通して２つのバーが相互接続される固定された支持構造のため、２つのフォーク間の付加的な直交分離を提供する傾向がある点に留意されたい。
【００４０】
特定の実施形態では、前述のように単一の同相または逆相カップリングによってフォーク１０３および１０７を相互接続するのではなく、２つの共振器を、２つの同相または逆相カップリング（各対の隣接するシャトルに１つ）によって相互接続してもよい。
【００４１】
図８は、本発明の例示的実施形態によるカップリングによって相互接続された隣接するシャトルの各対を伴うジャイロスコープを示す概略図である。具体的には、シャトル１０２および１０６は、カプリング８０２によって相互接続され、シャトル１０４および１０８は、カプリング８０３によって相互接続される。ここで、各カップリング８０２および８０３は、２つの小さいフレキシャを介して、そのそれぞれのシャトルのバランス質量３１２に接続するが、他のタイプの接続をシャトル間で行ってもよい（例えば、そのようなフレキシャを伴う、または伴わないカップリングが、バランス質量に、またはシャトルの外側に直接的に接続してもよい）。とりわけ、２つの短いフレキシャは、シャトルの面外の運動を分離するのを援助し、また、カップリングをストッパ３１４の外側にい続けるのも援助する（図３に示されるが、便宜上、図８からは省略されている）。共振器の同相動作について、カップリング８０２および８０３は、例えば図２〜図５を参照して、前述したものに類似する同相カップリングであってもよく、共振器の逆相動作について、カップリング８０２および８０３は、例えば、図６〜図７を参照して、前述したものに類似する逆相カップリングであってもよい。代替の実施形態は、カップリング８０２および８０３のうちの１つだけしか含まなくてもよく、これは、どちらのカップリングの一般的にバランスのために含まれるが、２つの共振器の駆動運動を連結するのに十分であり得る。
【００４２】
本発明は、本発明の真の範囲を逸脱することなく、他の特定の形態で具現化されてもよい。「本発明」に対する任意の参照は、本発明の例示的な実施形態を参照することを意図しており、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、本発明の全ての実施形態を参照することを意図していると解釈すべきではない。記載された実施形態は、全ての点において例示的なものに過ぎず、限定的なものではないとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ｂ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図３】
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【図６Ａ】
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【図７Ａ】
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