(57)【要約】【課題】節点付近における振動梁の支持を提供すること。【解決手段】一例の装置は、発振に駆動し、かつ振動梁の角速度を感知するために、複数のほぼ垂直の方向のいずれか１つまたは複数において発振の節点を備える振動梁（１０２）を備える。振動梁は、フレームが、節点付近において振動梁を支持することを可能にする開口を備える。【選択図】図１
2005257683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振に駆動し、かつ振動梁の角速度を感知するために、複数のほぼ垂直方向のいずれか１つまたは複数において発振の節点を備える振動梁を備え、
前記振動梁が、フレームが前記節点の付近において前記振動梁を支持することを可能にする開口を備える、装置。
【請求項２】
前記節点が、前記振動梁の内部にあり、前記開口が、前記節点の回りにおいて屈曲構成要素を暴露させ、前記フレームが、前記振動梁を支持するために、前記屈曲構成要素と結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記屈曲構成要素が、振動アイソレータを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前期複数のほぼ垂直の方向が、第２方向とほぼ垂直の第１方向を備え、前記開口が、前記第１方向および前記第２方向のどちらかの発振について対称である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記振動梁が、矩形、三角形、六角形、八角形、または円形のプリズムを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記節点が、第１節点を備え、前記開口が、第１開口を備え、前記振動梁が、第２節点の回りに第２開口を備え、
前記第１開口および前記第２開口により、前記フレームが、前記第１節点および前記第２節点の付近において前記振動梁を支持することが可能になる、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記複数のほぼ垂直の方向が、第２方向とほぼ垂直の第１方向を備え、
前記第１方向が、前記振動梁の駆動発振方向を備え、前記第２方向が、前記振動梁のコリオリ力誘起発振方向を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記振動梁の前記角速度の大きさを測定するために、前記コリオリ力誘起発振方向における前記振動梁の前記発振を感知するピックオフ構成要素をさらに備える、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ピックオフ構成要素が、前記コリオリ力誘起発振方向における前記振動梁の前記発振を無効にするために、再均衡力を提供するピックオフ／フォーサ構成要素を備え、
前記ピックオフ／フォーサ構成要素が、前記振動梁の縦軸の回りの前記角速度の前記大きさおよび極性を決定するために、前記ピックオフ／フォーサ構成要素に関する信号の大きさおよび極性を測定する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記節点が、前記振動梁の内部にあり、前記開口が、前記節点の回りにおいて屈曲構成要素を暴露させ、
前記屈曲構成要素により、前記駆動発振方向および前記コリオリ力誘起発振方向の両方において、前記節点の回りの前記振動梁の発振が可能になる、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記開口が、前記駆動発振方向および前記コリオリ力誘起発振方向の両方における前記振動梁の弾性特性を同様にするために、前記駆動発振方向および前記コリオリ力誘起発振方向の両方において対称である、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記節点が、前記振動梁の内部にあり、前記開口が、前記節点の回りにおいて屈曲構成要素を暴露させ、
前記開口が、前記屈曲構成要素に隣接し、前記開口が、前記振動梁の前記発振の空間を提供する、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記開口が、前記振動梁内の前記節点において屈曲構成要素を形成するように、前記振動梁の外面から外部にエッチングされる、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記振動梁が、前記節点において取付け構成要素および屈曲構成要素を形成するようにエッチングされ、前記取付け構成要素が、前記屈曲構成要素の一端に配置され、
前記フレームが、前記節点において前記振動梁を支持するように、前記取付け構成要素に接続される、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記節点が、前記複数のほぼ垂直の方向における前記発振中にほぼ静止し、
前記フレームが、前記振動梁から前記フレーム内に伝達する発振エネルギー量の低減を促進するように、前記節点の回りの屈曲構成要素において前記振動梁を支持する、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記節点が、前記振動梁の内部にあり、前記開口が、前記節点の回りにおいて屈曲構成要素を暴露させ、
前記屈曲構成要素が、前記振動梁の縦軸の中心線に沿ってある前記振動梁の低減された断面を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記振動梁が、複数の節点を備え、前記複数の節点が、前記節点を備え、
前記振動梁が、フレームが前記複数の節点の付近において前記振動梁を支持するのを可能にする複数の開口を備え、前記複数の開口が、前記開口を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
振動梁と、
前記振動梁において第１発振を生じさせる駆動構成要素と、
前記振動梁に対するコリオリ力によって、前記振動梁において誘起される第２発振を感知するピックオフ構成要素とを備え、
前記振動梁が、前記第１発振および前記第２発振の両方の節点を備え、前記節点が、前記振動梁の内部にあり、前記振動梁が、前記節点において屈曲構成要素を暴露させる開口を備え、さらに、
前記振動梁内の前記節点付近において前記振動梁を支持するために、前記屈曲構成要素と接続されるフレームを備える、ジャイロスコープ。
【請求項１９】
前記ピックオフ構成要素が、前記振動梁の角速度の大きさを測定するために、前記第２発振を感知する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記フレームが、前記振動梁から前記フレームに伝達される発振エネルギー量の低減を促進するように、前記節点の付近の前記屈曲構成要素において前記振動梁を支持する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１発振が、駆動方向の駆動発振を備え、前記第２発振が、ピックオフ方向のコリオリ力誘起発振を備え、
前記開口が、前記駆動方向および前記ピックオフ方向の両方における前記振動梁の弾性特性を同様にするために、前記駆動方向および前記ピックオフ方向の両方において対称である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２２】
前記駆動構成要素が、前記振動梁において第１発振を生じさせ、かつ振動の振幅を測定する駆動／ピックオフ構成要素を備え、
前記ピックオフ構成要素が、前記振動梁に対するコリオリ力によって前記振動梁において誘起される第２発振を感知して、前記第２発振を強制的に無効にする、請求項１８に記載の装置。
【請求項２３】
振動梁内の節点において屈曲構成要素を形成するために、角速度感知ジャイロスコープの振動梁の中に開口をエッチングし、前記節点が、前記振動梁の第１発振の第１節軸と前記振動梁の第２発振の第２節軸との交差位置を備える工程と、
前記節点付近において前記振動梁を支持するために、フレームを前記屈曲構成要素と接続して、前記振動梁からフレームに伝達される発振エネルギー量の低減を促進する工程とを含む、方法。
【請求項２４】
前記振動梁内の前記節点において前記屈曲構成要素を形成するために、前記開口を前記角速度感知ジャイロスコープの前記振動梁の中にエッチングする工程が、
前記節点を前記振動梁内に配置する工程と、
前記フレームが前記節点において前記振動梁を支持するのを可能にするために、前記節点の回りの領域から前記振動梁の材料を除去する工程とを含み、
前記第１発振が、駆動方向における駆動発振を備え、前記第２発振が、ピックオフ方向においてコリオリ力誘起発振を備え、前記駆動方向が、前記ピックオフ方向とほぼ垂直であり、さらに、
前記駆動方向および前記ピックオフ方向の両方における前記振動梁の弾性特性を同様とするために、前記駆動方向および前記ピックオフ方向の両方において対称であるように、前記開口を形成する工程を含む、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、電気機械システムに関し、より具体的には、電気機械システムにおける振動梁の支持に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、米国仮特許出願６０／５４９７１０（スチュワート（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｅ．Ｓｔｅｗａｒｔ）による、２００４年３月３日出願、名称「ＳＵＰＰＯＲＴ  ＯＦ  ＶＩＢＲＡＴＩＮＧ  ＢＥＡＭ  ＮＥＡＲ  ＮＯＤＡＬ  ＰＯＩＮＴ」）の優先権を主張する。
本出願は、本出願と同じ譲受人に譲渡された以下の出願の主題に関する主題を含む。以下に列挙される出願は、参照によって完全に本明細書に組み込まれている。
米国仮特許出願６０／５４９７０９（スチュワート（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｅ．Ｓｔｅｗａｒｔ）による、２００４年３月３日出願、名称「ＯＳＣＩＬＬＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＶＩＢＲＡＴＩＮＧ  ＢＥＡＭ  ＩＮ  Ａ  ＦＩＲＳＴ  ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ  ＦＯＲ  Ａ  ＦＩＲＳＴ  ＴＩＭＥ  ＰＥＲＩＯＤ  ＡＮＤ  Ａ  ＳＥＣＯＮＤ  ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＥＣＯＮＤ  ＴＩＭＥ  ＰＥＲＩＯＤ  ＴＯ  ＳＥＮＳＥ  ＡＮＧＵＬＡＲ  ＲＡＴＥ  ＯＦ  ＴＨＥ  ＶＩＢＲＡＴＩＮＧ  ＢＥＡＭ」）。
「ＯＳＣＩＬＬＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＶＩＢＲＡＴＩＮＧ  ＢＥＡＭ  ＩＮ  Ａ  ＦＩＲＳＴ  ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ  ＦＯＲ  Ａ  ＦＩＲＳＴ  ＴＩＭＥ  ＰＥＲＩＯＤ  ＡＮＤ  Ａ  ＳＥＣＯＮＤ  ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＥＣＯＮＤ  ＴＩＭＥ  ＰＥＲＩＯＤ  ＴＯ  ＳＥＮＳＥ  ＡＮＧＵＬＡＲ  ＲＡＴＥ  ＯＦ  ＴＨＥ  ＶＩＢＲＡＴＩＮＧ  ＢＥＡＭ」、スチュワート（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｅ．Ｓｔｅｗａｒｔ）によって本出願と同時に出願。
【０００３】
一例の電気機械システムは、パラメータを測定する。電気機械システムは、パラメータを測定する微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）加速度計またはジャイロスコープを備えることが可能である。たとえば、加速度計は、加速度を測定し、ジャイロスコープは、角速度（たとえば、回転）を測定する。一例のジャイロスコープは、高Ｑ縮退基本振動モードを有する振動梁を備える。たとえば、高Ｑ振動梁が振動を維持するために必要とするエネルギーは、小さい。一例の振動梁は、高性能閉ループ角速度感知に使用可能である。他の例のジャイロスコープは、より低い性能の開ループ角速度感知に使用可能である。対称振動梁の数学的モデルは、多くの態様において、振動リングまたは半球共振器ジャイロスコープ（「ＨＲＧ」）に類似している。半球共振器ジャイロスコープに対する分析上の類似性は、振動梁ジャイロスコープが、同様の性能を達成する潜在性を有することを示す。
【０００４】
ジャイロスコープは、振動梁の第１発振を生じさせるように、振動梁と結合された構成要素を駆動する。振動梁の角速度および第１発振は、振動梁に対するコリオリ力を含む。たとえば、角速度は、振動梁の縦軸の回りである。コリオリ力により、振動梁の第２発振が生じる。第２発振は、第１発振にほぼ垂直である。一例のフィードバック構成要素は、第１発振を規制する駆動構成要素に第１発振の大きさに関するフィードバックを提供する。ピックオフ・センサ構成要素が、第２発振を感知し、ピックオフ信号を無効にするために、制御信号を加える。制御信号は、振動梁の角速度の大きさおよび極性の尺度である。
【０００５】
一例の振動梁は、フレームによって支持される。フレームは、振動梁の外表面と接続される。フレームにより、角速度が生じるとすぐに、振動梁の運動が可能になる。１つの欠点として、フレームは、振動梁の発振エネルギーの一部を吸収する。振動梁からフレームに発振エネルギーが伝達されることにより、振動梁の発振エネルギーが減少する。たとえば、フレームは、振動梁の運動を制約して、振動梁のＱを低減する。
【０００６】
他の欠点として、ジャイロスコープは、振動梁が取り付けられる構造の機械インピーダンスの変化に鋭敏である。この効果は、取付け感度として知られ、ジャイロスコープ・バイアス・ドリフト・エラーをもたらすことがある。一例のバイアス・ドリフト・エラーは、ジャイロスコープ・ハウジング、およびそれが取り付けられる構造の機械インピーダンスの変化の結果である。機械インピーダンスの変化は、温度変化によって起きることがあり、潜在的に大きなジャイロ・バイアス・ドリフト温度感度を生じる。
【特許文献１】米国仮特許出願６０／５４９７１０、スチュワート（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｅ．Ｓｔｅｗａｒｔ、２００４年３月３日出願、名称「ＳＵＰＰＯＲＴ  ＯＦ  ＶＩＢＲＡＴＩＮＧ  ＢＥＡＭ  ＮＥＡＲ  ＮＯＤＡＬ  ＰＯＩＮＴ」）
【特許文献２】米国仮特許出願６０／５４９７０９、スチュワート（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｅ．Ｓｔｅｗａｒｔ）、２００４年３月３日出願、名称「ＯＳＣＩＬＬＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＶＩＢＲＡＴＩＮＧ  ＢＥＡＭ  ＩＮ  Ａ  Ｆｉｒｓｔ  ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ  ＦＯＲ  Ａ  ＦＩＲＳＴ  ＴＩＭＥ  ＰＥＲＩＯＤ  ＡＮＤ  Ａ  ＳＥＣＯＮＤ  ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＥＣＯＮＤ  ＴＩＭＥ  ＰＥＲＩＯＤ  ＴＯ  ＳＥＮＳＥ  ＡＮＧＵＬＡＲ  ＲＡＴＥ  ＯＦ  ＴＨＥ  ＶＩＢＲＡＴＩＮＧ  ＢＥＡＭ」）
【特許文献３】「ＯＳＣＩＬＬＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＶＩＢＲＡＴＩＮＧ  ＢＥＡＭ  ＩＮ  Ａ  ＦＩＲＳＴ  ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ  ＦＯＲ  Ａ  ＦＩＲＳＴ  ＴＩＭＥ  ＰＥＲＩＯＤ  ＡＮＤ  Ａ  ＳＥＣＯＮＤ  ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＥＣＯＮＤ  ＴＩＭＥ  ＰＥＲＩＯＤ  ＴＯ  ＳＥＮＳＥ  ＡＮＧＵＬＡＲ  ＲＡＴＥ  ＯＦ  ＴＨＥ  ＶＩＢＲＡＴＩＮＧ  ＢＥＡＭ」、スチュワート（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｅ．Ｓｔｅｗａｒｔ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、振動梁から支持構成要素に伝達される発振エネルギー量の低減を促進する角速度感知ジャイロスコープが必要である。さらに、振動梁取付け構造の機械インピーダンスの変化に対する感度の低減を促進する角速度感知ジャイロスコープが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態の本発明は、装置を含む。装置は、発振に駆動し、かつ振動梁の角速度を感知するために、複数のほぼ垂直の方向のいずれか１つまたは複数において発振の節点を備える振動梁を備える。振動梁は、フレームが節点付近において振動梁を支持することを可能にする開口を備える。
【０００９】
他の実施形態の本発明は、ジャイロスコープを備える。ジャイロスコープは、振動梁、振動梁において第１発振を生じさせる駆動構成要素、振動梁に対するコリオリ力によって振動梁において誘起される第２発振を感知するピックオフ構成要素、およびフレームを備える。振動梁は、第１発振および第２発振の両方の節点を備える。節点は、振動梁の内部にある。振動梁は、節点において屈曲構成要素を暴露させる開口を備える。フレームは、振動梁内の節点の付近において振動梁を支持するために、屈曲構成要素と接続される。
【００１０】
他の実施形態の本発明は、方法を含む。振動梁内の節点において屈曲構成要素を形成するように、開口が、角速度感知ジャイロスコープの振動梁の中にエッチングされる。節点は、振動梁における第１発振の第１節軸と振動梁における第２発振の第２節軸との交差位置を備える。フレームが、振動梁からフレーム内に伝達される発振エネルギー量の低減を促進するために、節点付近において振動梁を支持するように、屈曲構成要素と接続される。
本発明の例示的な実施態様の特徴が、記述、請求項、および添付の図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を参照すると、一例の装置１００は、微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）測定構成要素によって使用可能な振動梁１０２を備える。たとえば、ジャイロスコープが、高性能ナビゲーション角速度感知のために、振動梁１０２を使用することが可能である。
【００１２】
一例の振動梁１０２は、矩形、三角形、または円形のプリズムを備える。たとえば、矩形プリズムは、幅寸法１１０および高さ寸法１１２より大きい長さ寸法１０８を備える。他の例では、振動梁１０２は、六角形または八角形の断面を備える。一例の振動梁１０２は、高Ｑを達成するために、低い内部損失を有する材料から構築される。たとえば、高Ｑ振動梁が発振を維持するために必要なエネルギーは、小さい。振動梁１０２の駆動および感知方法は、高Ｑを維持しながら、振動梁１０２の運動を励起して、読み取るように選択される。一例では、振動梁１０２は、一体式シリコン梁を備える。他の例では、振動梁１０２は、共に結合された３つのシリコン層など、複数のシリコン層を備える。他の例では、振動梁１０２は、一体式結晶水晶梁を備える。他の例では、振動梁１０２は、透過性材料を備える。
【００１３】
図１〜２を参照すると、振動梁１０２は、垂直発振（たとえば、垂直振動）の１つまたは複数の節軸１０４および１０６を備える。たとえば、振動梁１０２の垂直発振は、節軸１０４および１０６の回りにおいて反対方向で生じることが可能である。節軸１０４および１０６は、発振中、ほぼ静止している。振動梁１０２は、節軸１０４および１０６の回りの発振について、ほぼ対称である。振動梁１０２は、水平発振（たとえば、水平振動）の１つまたは複数の節軸２０２および２０４をも備える。たとえば、振動梁１０２の水平発振は、節軸２０２および２０４の回りにおいて反対方向で生じることが可能である。節軸２０２および２０４は、発振中、ほぼ静止している。振動梁１０２は、節軸２０２および２０４の回りの発振について、ほぼ対称である。一例の垂直発振の節軸１０４および水平発振の節軸２０２は、第１節点において交差する。また、一例の垂直発振の節軸１０６および水平発振の節軸２０４は、第２節点において交差する。
【００１４】
振動梁１０２は、振動梁１０２の幅１１０を等間隔に２分する第１平面を備える。振動梁１０２は、振動梁１０２の高さ１１２を等間隔に２分する第２平面を備える。第１節点および第２節点は、振動梁１０２の内部内にある。たとえば、一例の第１節点は、節軸１０４、節軸２０２、第１平面、および第２平面の交差点に位置する。一例の第２節点は、節軸１０６、節軸２０４、第１平面、および第２平面の交差点に位置する。
【００１５】
図３〜５を参照すると、一例の振動梁１０２は、垂直発振の節軸１０６（図１）および水平発振の節軸２０４（図２）が交差する節点３０２（たとえば、第１節点または第２節点）を備える。節点３０２は、複数のほぼ垂直の方向のいずれか１つまたは複数における発振についてである。たとえば、節点３０２は、節軸１０６（図１）の回りの垂直発振および節軸２０４（図２）の回りの水平発振の両方の最中、ほぼ静止したままである。
【００１６】
一例の振動梁１０２は、フレームと接続された屈曲構成要素３０４によって支持される。屈曲構成要素３０４により、角速度が生じるとすぐに、振動梁１０２の運動が可能になる。たとえば、角速度は、振動梁１０２の縦軸の回りである（すなわち、図３の線４−４に沿って向けられる）。一例の屈曲構成要素３０４は、振動アイソレータである。ピックオフおよび処理構成要素が、振動梁１０２の運動を測定して、角速度の方向および大きさに変換する。図４は、図３の線４−４に沿って向けられた振動梁１２０の断面図を示す。図５は、図３の線５−５に沿って向けられた振動梁１０２の断面図を示す。
【００１７】
屈曲構成要素３０４により、節点３０２の回りの振動梁１０２の水平発振および垂直発振が可能になる。屈曲構成要素３０４は、振動梁１０２の縦軸の中心線に沿って位置する振動梁１０２の低減された断面を備える。一例の節点３０２は、振動梁１０２の内部にある。たとえば、振動梁１０２は、節点３０２の回りの領域を暴露させる１つまたは複数の開口３０６を備える。一例の開口３０６は、振動梁１０２を通過する。開口３０６は、振動梁１０２が運動する空間を提供するように、節点３０２および屈曲構成要素３０４を囲む。開口３０６は、節点３０２の付近にある。開口３０６により、フレームが、節点３０２のほぼ付近において振動梁１０２を支持することが可能になる。開口３０６は、節点３０２を暴露させて、屈曲構成要素３０４を形成するように、振動梁１０２の表面からエッチングされた開空間を備える。
【００１８】
屈曲構成要素３０４は、振動梁１０２を取付け構成要素３０８と結合する。取付け構成要素３０８は、振動梁１０２をフレームと結合する。節点３０２の付近において振動梁１０２をフレームと結合することによって、振動梁１０２の並進発振エネルギーが、取付け構成要素３０８およびフレームなどの支持構成要素に伝達されない。節点３０２はほぼ静止したままなので、振動梁１０２の内部にある節点３０２において振動梁１０２を取付け構成要素３０８と接続することにより、支持構成要素に伝達される振動梁１０２の発振エネルギー量の低減が促進される。たとえば、発振中に運動している振動梁１０２上のある位置において振動梁１０２をフレームと接続することにより、発振エネルギーが振動梁１０２からフレームに伝達され、その結果、取付け感度が得られる。振動梁１０２の発振を持続させるために必要なエネルギーはより少なく、振動梁１０２が発振中に運動している振動梁１０２の上の位置において接続される場合より、振動梁１０２が節点３０２においてフレームに接続される場合、より高いＱが達成される。
【００１９】
節点３０２は、垂直発振の節軸１０６（図１）および水平発振の節軸２０４（図２）が交差する、振動梁１０２の第１節点を備える。振動梁１０２は、垂直発振の節軸１０４（図１）および水平発振の節軸２０２（図２）が交差する、第２節点（図示せず）を備える。第２節点は、第２屈曲構成要素（たとえば、屈曲構成要素３０４に類似）および第２取付け構成要素（たとえば、取付け構成要素３０８に類似）に接続される。屈曲構成要素３０４は、第１モーメントを取付け構成要素３０８に加える。第２屈曲構成要素は、第２モーメントを第２取付け構成要素に加える。第２モーメントは、第１モーメントと反対の極性を有する。したがって、第２モーメントは、フレームの第１モーメントを消去する。
【００２０】
一例では、振動梁１０２は、開ループ・モードにおいて動作される。他の例では、振動梁１０２は、梁を非対称にして、垂直共振周波数と水平共振周波数とを分離することによって、開ループ・モードにおいて動作される。
【００２１】
図６〜８を参照すると、一例の振動梁１０２は、複数の垂直方向のいずれか１つまたは複数における発振について対称である。振動梁１０２は、垂直発振の節軸１０６（図１）および水平発振の節軸２０４（図２）が交差する節点６０２を備える。図６〜８に示される振動梁１０２は、図３〜５の振動梁１０２と同様である。たとえば、屈曲構成要素３０４および３０６、開口３０６および６０６、ならびに取付け構成要素３０８および６０８は、同様である。図６〜８では、開口６０６は、２つの垂直方向のどちらかの発振について対称である。たとえば、開口６０６は、垂直発振の節軸１０６（図１）および水平発振の節軸２０４（図２）の両方の回りの発振について対称である。
【００２２】
開口６０６は、垂直方向および水平方向の両方において対称に振動梁１０２を通過する。たとえば、開口６０６は、振動梁１０２の上面ならびに振動梁１０２の側面から、振動梁１０２を通過する。したがって、弾性特性は、図６〜８の振動梁１０２について、垂直方向および水平方向の両方においてほぼ同様である。開口６０６は振動梁１０２の上面および側面を通過するので、振動梁１０２の剛性は、垂直発振方向および水平発振方向の両方において同様である。図６〜８の振動梁１０２は、両方の発振方向において同じ共振周波数をも有する。
【００２３】
一例の取付け構成要素６０８は、振動梁１０２を支持するフレーム６１０と接続されるように、開口６０６を通過する。たとえば、振動梁１０２の側面を通過する開口６０６により、取付け構成要素６０８が、振動梁１０２から延びて、フレーム６１０と接続されることが可能である。図７は、図６の線７−７に沿って向けられた振動梁１０２の断面図を示す。図８は、図６の線８−８に沿って向けられた振動梁１０２の断面図を示す。
【００２４】
図９〜１１を参照すると、振動梁１０２を使用するジャイロスコープを初期設定するために、振動梁１０２と結合された駆動構成要素が、振動梁１０２の第１発振を生じさせる。振動梁１０２の角速度および第１発振により、振動梁１０２に対するコリオリ力が誘起される。コリオリ力により、振動梁１０２の第２発振が生じる。第２発振は、第１発振にほぼ垂直である。一例のフィードバック構成要素が、第１発振を規制するために、第１発振の大きさに関するフィードバックを駆動構成要素に提供する。ピックオフ構成要素が、振動梁１０２の角速度の大きさを測定するために、第２発振を感知する。
【００２５】
図９〜１０を参照すると、ジャイロスコープ９０２が、１つまたは複数の静電駆動構成要素９０４によって駆動され、１つまたは複数の容量ピックオフ・センサ９０６によって感知される振動梁１０２を示す。図１０は、図９の線１０−１０に沿って向けられたジャイロスコープ９０２の断面図を示す。ジャイロスコープ９０２は、駆動構成要素９０４および／またはセンサ構成要素９０６と結合された複数の接続構成要素１００２および１００４を備える。一例の接続構成要素１００２は、駆動構成要素９０４への電気経路を備える。たとえば、電気信号が、駆動構成要素９０４を制御するために、接続構成要素１００２を経て進行する。接続構成要素１００４は、振動梁１０２のコリオリ誘起発振を感知して、コリオリ誘起発振をゼロにサーボするように制御信号を加えるために、電気経路を備える。図１１を参照すると、ジャイロスコープ１１０２が、１つまたは複数の圧電駆動構成要素１１０４によって駆動され、１つまたは複数の圧電ピックオフ・センサ１１０６によって感知される振動梁１０２を示す。
【００２６】
一例の装置１００は、ハードウエア構成要素など、複数の構成要素を備える。いくつかのそのような構成要素は、装置１００の一例において、組み合わせる、または分割することができる。一例の装置１００は、いずれか（たとえば、水平、斜め、または垂直）の配向を備え、本明細書の記述および図は、説明のために、装置１００の１つの例示的な配向を示す。
【００２７】
本明細書において記述される工程または動作は、単なる例示である。本発明の精神から逸脱せずに、これらの工程または動作に対し、多くの変更を行うことが可能である。たとえば、工程は、異なる順序で実施されることが可能であり、または、工程は、追加される、削除される、もしくは修正されることが可能である。
【００２８】
本発明の例示的な実施態様について、本明細書において詳細に示し、記述してきたが、当業者なら、様々な修正、追加、代用などが、本発明の精神から逸脱せずに実施することができ、したがって、添付の請求項において確定される本発明の範囲内にあると見なされることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】振動梁を備える装置の例示的な実施態様を示し、かつ垂直発振の節軸を示す図である。
【図２】図１の装置の振動梁を示し、かつ水平発振の節軸を示す図である。
【図３】垂直発振の節軸および水平発振の節軸が交差する、図１の装置の振動梁の節点付近における開口の図である。
【図４】図３の線４−４に沿って向けられた振動梁の断面図である。
【図５】図３の線５−５に沿って向けられた振動梁の断面図である。
【図６】垂直発振の節軸および水平発振の節軸が交差する、図１の装置の振動梁の節点付近における開口の他の図である。
【図７】図６の線７−７に沿って向けられた振動梁の断面図である。
【図８】図６の線８−８に沿って向けられた振動梁の断面図である。
【図９】ジャイロスコープの上部カバーが明瞭化のために取り外されている、１つまたは複数の静電ドライブ構成要素によって駆動され、１つまたは複数の容量ピックオフ・センサによって感知される、図１の装置の振動梁を備えるジャイロスコープの図である。
【図１０】図９の線１０−１０に沿って向けられた、上部カバーを含むジャイロスコープの断面図である。
【図１１】１つまたは複数の圧電駆動構成要素によって駆動され、１つまたは複数の圧電センサによって感知される、図１の装置の振動梁を備えるジャイロスコープの図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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