(57)【要約】【課題】  振動マス同士の機械的結合を必要とせず、静電気により結合する構成の新規で改善されたマイクロマシン型振動ジャイロスコープを提供することにある。【解決手段】  平らな基板上に懸架される２つ以上の共平面可動マスを備えたマイクロマシン型振動ジャイロスコープ。基板内には２つの直交軸線（ＸおよびＹ）定められ、かつ基板平面に対して垂直な方向には第三のＺ軸線すなわち入力軸線が定められる。Ｘ軸線に沿う２つのマスの運動は静電気手段により結合され、これにより、同位相モードの固有共振周波数と、逆位相モードの固有共振周波数とがＸ軸線に沿って共振すべく互いに分離される。２つのマスが逆位相モードでＸ軸線に沿って振動すべく駆動されかつデバイスがＺ軸線回りの回転を受けるとき、コリオリの力が個々のマスにＹ軸線方向に差動的に作用して、Ｙ軸線に沿う逆位相運動でディザリングする。
2006521560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一および第二マスを有し、両マスは、第一軸線に沿う逆位相ディザリング運動と、第三軸線回りの回転により発生されるコリオリの力に応答する、第二軸線に沿う差動運動とが可能な態様で取付けられており、両マスの相対位置の関数である静電気力により両マスを結合する手段を更に有することを特徴とするマイクロマシン型振動ジャイロスコープ。
【請求項２】
前記静電気結合力は、両マスが第一軸線に沿う逆位相運動および同位相運動について異なる共振周波数をもつように、第一軸線に沿う方向を向いていることを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン型振動ジャイロスコープ。
【請求項３】
前記マスは、両マスが第一および第二軸線の各々に沿う逆位相運動および同位相運動について異なる共振周波数をもつように、第一および第二軸線の両方に沿って静電気により結合されることを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン型振動ジャイロスコープ。
【請求項４】
前記両マスを一体に結合する手段は、マスと一致して移動できるようにマスに連結された複数の平行プレートを有することを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン型振動ジャイロスコープ。
【請求項５】
前記第一マスに連結されたプレート同士の間隔は、第二マスに連結されたプレート同士の間隔と等しく、互いに近付く方向および離れる方向へのマスの移動により実質的に等しい静電気力が発生することを特徴とする請求項４記載のマイクロマシン型振動ジャイロスコープ。
【請求項６】
前記両マスを一体に結合する手段は、第一マスと第二マスとの間で静電気により結合される第三マスを有していることを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン型振動ジャイロスコープ。
【請求項７】
前記第二軸線に沿うマスの運動をモニタすべく、第一および第二マスに静電気により結合される複数のセンサを更に有することを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン型振動ジャイロスコープ。
【請求項８】
前記第一および第二マスに連結される検出要素と、第二軸線に沿うマスの運動をモニタすべく、検出要素に静電気により結合される複数のセンサとを更に有することを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン型振動ジャイロスコープ。
【請求項９】
前記検出要素は静電気によりマスに結合されることを特徴とする請求項８記載のマイクロマシン型振動ジャイロスコープ。
【請求項１０】
前記マスは平らな基板の上方に間隔を隔てており、第一および第二軸線は基板に対して平行な平面内に位置し、第三軸線は基板に対して垂直であることを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン型振動ジャイロスコープ。
【請求項１１】
前記マスは平らな基板の上方に間隔を隔てており、第一および第三軸線は基板に対して平行な平面内に位置し、第二軸線は基板に対して垂直であることを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン型振動ジャイロスコープ。
【請求項１２】
第一および第二マスを有し、両マスは、静電気により一体に結合され、かつ第一軸線に沿う逆位相ディザリング運動と、第三軸線回りの回転により発生されるコリオリの力に応答する、第二軸線に沿う差動運動とが可能な態様で取付けられていることを特徴とするマイクロマシン型速度センサ。
【請求項１３】
前記第一および第二マスは、両マスの相対位置の関数である静電気力により一体に結合されることを特徴とする請求項１２記載のマイクロマシン型速度センサ。
【請求項１４】
前記静電気結合力は、両マスが第一軸線に沿う逆位相運動および同位相運動について異なる共振周波数をもつように、第一軸線に沿う方向を向いていることを特徴とする請求項１２記載のマイクロマシン型速度センサ。
【請求項１５】
前記マスは、両マスが第一および第二軸線の各々に沿う逆位相運動および同位相運動について異なる共振周波数をもつように、第一および第二軸線の両方に沿って静電気により結合されることを特徴とする請求項１２記載のマイクロマシン型速度センサ。
【請求項１６】
前記第二軸線に沿うマスの運動をモニタすべく、第一および第二マスに静電気により結合される複数のセンサを更に有することを特徴とする請求項１２記載のマイクロマシン型速度センサ。
【請求項１７】
前記第一および第二マスに連結される検出要素と、第二軸線に沿うマスの運動をモニタすべく、検出要素に静電気により結合される複数のセンサとを更に有することを特徴とする請求項１２記載のマイクロマシン型速度センサ。
【請求項１８】
前記検出要素は静電気によりマスに結合されることを特徴とする請求項１７記載のマイクロマシン型速度センサ。
【請求項１９】
前記検出要素は、第一および第二マスを包囲しかつこれらのマスと共平面内にある矩形フレームを有することを特徴とする請求項１７記載のマイクロマシン型速度センサ。
【請求項２０】
前記第一および第二軸線は互いに垂直でありかつ第三軸線に対しても垂直であることを特徴とする請求項１２記載のマイクロマシン型速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
２００３年３月６日付米国仮特許出願第６０／４５３，０３３号の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、広くは慣性センサ等に関し、より詳しくは、マイクロマシン型振動ジャイロスコープに関する。
【背景技術】
【０００３】
振動ジャイロスコープは、感応軸線の回りでのジャイロスコープの回転により誘起されるコリオリ誘起運動（Coriolis-induced motion）を検出することにより作動する。マスが、所与の軸線に沿って振動すべく駆動されかつ該振動軸線に対して垂直な軸線の回りで回転されると、コリオリの力が発生され、コリオリの力は、振動軸線および回転軸線に対して垂直な応答軸線に沿ってマスに加えられる。回転速度は、コリオリの力により引起こされる、応答軸線に沿うマスの運動変化を検出することにより測定される。
【０００４】
コリオリの力は速度に比例するので、振動マスに作用するコリオリ誘起力はマスの速度と同位相である。振動の主軸線すなわち被駆動軸線に沿う運動の、応答軸線への好ましくない全てのカップリングは、応答軸線に沿うマスの擬似運動を引起こす。この好ましくないカップリングは、一般に、速度よりもマスの変位と同位相であり、しばしば直角位相誤差（quadrature error）と呼ばれている。
【０００５】
コリオリの力によるマスの運動の変化を検出する１つの方法は、一般に固定電極および可動電極を用いる容量検出（capacitive detection）である。このようなデバイスで重要なことは、加えられる回転が存在しない場合の可動電極の運動、すなわちコリオリの力によらない、応答軸線に沿うマスのあらゆる運動を最小にすることである。さもなくば、速度信号と同じ周波数を有するが９０°だけ移相（phase shifted）した好ましくない直角位相信号が存在してしまうであろう。この直角位相信号は、所望の出力信号に重畳される。直角位相信号は、例えば位相感応復調の使用により、電子工学的に一部が拒絶されるが、これは、ジャイロスコープの性能を低下させる傾向を有する。
【０００６】
振動ジャイロスコープの他の誤差原因は、マスを変位させ、従って好ましくない出力を発生するリニア加速に感応することである。
所与の用途でジャイロスコープが支持体に取付けられるとき、振動マスのあらゆる不釣合い運動量が、駆動エネルギの一部を支持体内に注入し、次に、潜在的にデバイスに戻されて結合される。このようにしてフィードバックされるエネルギは、バイアス誤差を引起こすことがあり、デバイスの性能を、取付け条件に敏感なものとする。
【０００７】
従来技術のマイクロマシン型振動ジャイロスコープでは、一般に、複数の振動マスが機械的手段により一体に結合（カップリング）される。この結合は、マスが、同一の共振周波数で振動するように確保する上で重要である。結合されないマスは異なる共振周波数をもつ傾向を有し、このことは、実際のセンサにとって利益にはならない。
【０００８】
機械的結合は、マスが単一の共振周波数で振動することを確保するが、このような結合はまた、或る制限および欠点を有している。例えば、このような結合は、製造誤差による寸法で振動し易く、結合度合いを変えてしまう。また、これらの結合の多くは、デバイスの所要基板面積およびサイズを増大させる折畳み型ビーム設計を用いている。また、結合度合いは、結合構造の一定の機械的特性により決定され、調節することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の広い目的は、新規で改善されたマイクロマシン型振動ジャイロスコープを提供することにある。
本発明の他の目的は、振動マス同士の機械的結合を必要としない、上記特性のジャイロスコープを提供することにある。
本発明の他の目的は、振動マスが静電気により結合される構成の、上記特性を有するジャイロスコープを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記および他の目的は、振動マスが、静電気、例えば平行プレートキャパシタにより結合される構成のマイクロマシン型振動ジャイロスコープを提供することにより達成される。このような結合は、マス自体の間、並びにマスと、回転に対する応答の検出に使用される他のボディとの間に使用される。この形式の結合は、機械的結合よりも変化の傾向が小さく、必要に応じてバイアス電圧を変えることにより調節できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１の実施形態では、２つのマスは、両マスの相対位置の関数である静電気力を用いて直接的に一体結合される。結合キャパシタは非対称であり、キャパシタンスは、両マスが互いに近付くと増大し、両マスが離れると減少する。
この実施形態では、マス１０１および１０２は、それぞれ、ビーム１０５〜１０８および１０９〜１１２により懸架されており、各ビームの一端は基板にアンカーリングされている。各ビームはＬ型であり、Ｘ軸線方向およびＹ軸線方向に延びたアームを備えている。このサスペンションは、マス１０１、１０２がＸ軸線方向およびＹ軸線方向に移動することを可能にする。マス１０１はマス１０２と同一、ビーム１０５〜１０８はビーム１０９〜１１２と同一であるのが好ましい。
【００１２】
マス１０１、１０２には、プレート１０３、１０４が互いに間隔を隔てた平行関係をなして連結されており、キャパシタの電極すなわちプレートを形成している。電圧が印加されるとき、プレート１０３、１０４間の静電気力は、Ｘ軸線に沿うマス１０１、１０２の相対位置の関数である。静電気力は、負のばね定数を有する２つのマス間のばねとして近似できる。
【００１３】
マス１０１、１０２はＸ軸線に沿って同位相でディザリング（dither）するように駆動され、共振周波数は、ビーム１０５〜１０８および１０９〜１１２のばね定数により決定される。両マス１０１、１０２がＸ軸線に沿って逆位相モードでディザリングすべく駆動されるとき、両マスは互いに近付く方向および離れる方向に交互に移動し、かつ相対位置を変化する。この場合、共振周波数は、ビームのばね定数により決定されるだけでなく、両マス間に加えられる静電気力により誘起される負のばね定数によっても決定される。かくして、両マス間に電圧差を生じさせることにより、Ｘ方向の逆位相の共振周波数を変更して、Ｘ方向の同位相モードの共振周波数から分離させることができる。
【００１４】
図１ａの実施形態は、結合キャパシタが非対称で、両マスが互いに近付く方向および離れる方向に等移動する場合のキャパシタンスの変化がほぼ等しくなる点を除き、図１の実施形態と同様である。
【００１５】
図１の実施形態におけるように、キャパシタのプレート間の誘引力は、両マスが互いに近付く方向に移動すると増大し、両方向への移動によりキャパシタンスに等変化を生じさせることに加え、対称キャパシタはまた、キャパシタンスと両マスの変位との間に、よりリニアな関係を生じさせる傾向を有する。
【００１６】
別の構成として、図１および図１ａの両実施形態におけるビームは、Ｙ軸線よりも、むしろＺ軸線に沿って移動できるように変更できる。この場合、コリオリ誘起運動（Coriolis-induced motion）はＺ軸線に沿う方向となり、かつＹ軸線は入力軸となって、該Ｙ軸線回りの回転が検出される。かくして、入力軸は、デバイスの平面に対して垂直であるよりも、むしろデバイスの平面内にある。
【００１７】
図１ｂの実施形態も図１の実施形態と同様であるが、Ｙ軸線並びにＸ軸線に沿って移動できるように２つのマスを一体に結合する手段が付加されている。この手段はプレート１０３ｂｙ、１０４ｂｙを有している。該プレート１０３ｂｙ、１０４ｂｙは、両マスからＸ軸線方向に延びかつＹ軸線に沿って間隔を隔てており、両マスをＹ軸線に沿って移動できるように一体に結合する静電結合キャパシタのプレートを形成する。プレート１０３ｂｘ、１０４ｂｘは、図１の実施形態におけるように、両マスをＸ軸線に沿って移動できるように一体に結合する。
【００１８】
図２の実施形態では、両マス２０１、２０２は、これらの間に配置された第三マス２０３を介して、静電気により結合される。マス２０１は、両マス２０１、２０３に固定されかつ互いに間隔を隔てた対面関係をなして配置されたプレート２０４、２０５を介してマス２０３に結合され、マス２０２も、プレート２０６、２０７を介して同様にしてマス２０３に結合される。
【００１９】
マス２０１、２０２、２０３は、それぞれ、ビーム２０８〜２１１、２１２〜２１５、２１６〜２１７により懸架され、各ビームの一端は基板に取付けられる。ビーム２０８〜２１１および２１２〜２１５はＬ型で、Ｘ軸線方向およびＹ軸線方向に延びているアームを備えており、マス２０１、２０２をＸ軸線方向およびＹ軸線方向の両方向に移動させることができる。ビーム２１６、２１７はＹ軸線方向にのみ延びており、マス２０３をＸ軸線方向のみに移動させることができる。全体的設計は、構造の中心に対して、Ｘ軸線およびＹ軸線の両軸線の回りで対称的になるようにするのが好ましい。
【００２０】
マス２０１とマス２０３との間、およびマス２０２とマス２０３との間に電圧が印加される。両マス２０１、２０２のＸ軸線方向の逆位相共振モードの場合には、全共振ばね定数は、ビーム２０８〜２１１および２１２〜２１５のばね定数と、キャパシタプレート２０４、２０５および２０６、２０７により加えられる力の負の等価ばね定数とにより決定される。両マス２０１、２０２のＸ軸線方向の同位相共振モードの場合には、ビーム２１６、２１７のばね定数は、全ばね定数および共振周波数のファクタでもある。従って、逆位相モード共振周波数は、同位相モード共振周波数から分離される。
【００２１】
デバイスの平面に対して垂直な一平面ではなく、デバイスの平面内の一軸線の回りの回転を検出するには、ビーム２０８〜２１５が、Ｘ軸線に沿うマスの静電気結合を維持すると同時に、Ｚ軸線方向に移動できるように、ビーム２０８〜２１５を変更する。この場合、コリオリ誘起運動はＺ軸線に沿う方向となり、Ｙ軸線は入力軸となって、該入力軸の回りの回転が検出される。この変更実施形態では、コリオリ誘起運動を検出する電極は、Ｚ軸線方向に沿ってマスの上方および／または下方に配置される。
【００２２】
図３の実施形態は図１の実施形態と同様であるが、Ｙ軸線に沿うコリオリ誘起運動に対する応答を検出するための電極３１３〜３１６を有している。図１の実施形態におけるように、マス３０１、３０２、ビーム３０５〜３０８、３０９〜３１２およびキャパシタプレート３０３、３０４は、基板３００の上方に懸架される。電極３１３〜３１６は、マスの上下でＹ軸線方向に間隔を隔てて、基板上の固定位置に取付けられている。
【００２３】
マス３０１、３０２が逆位相モードでＸ軸線方向にディザリングすべく駆動され、かつデバイスがＺ軸線の回りで回転されると、コリオリの力がマス３０１、３０２に差動的に発生され、マス３０２をＹ軸線方向に差動的にディザリングする。この運動は、電極３１３〜３１６により形成されたキャパシタおよび振動マスにより、回転速度の測定値として検出される。
【００２４】
電極３１３〜３１６は、マスの両側に配置されてマスと組合され、差動容量検出器を形成する。差動容量検出は、リニア加速からの干渉を無くすことができる点で有効である。なぜならば、この干渉は、差動信号よりも、むしろ共通モード信号として処理されるからである。
【００２５】
図示のように、図３の実施形態は、検出される運動がＹ軸線に沿って生じるため、Ｚ軸線回りの回転に感応する。所望ならば、この実施形態は、Ｙ軸線回りの回転を検出するように変更することもでき、この場合には、キャパシタプレート３１３〜３１６は、Ｚ軸線に沿ってマスの上方および／または下方に配置される。
【００２６】
図３ａの実施形態は図１ｂおよび図３の実施形態と同様であり、Ｘ軸線方向に移動できるようにマス３０１ａとマス３０２ａとの間の結合を行なうキャパシタプレート３０３ａｘ、３０４ａｘと、Ｙ軸線方向の運動の結合を行うプレート３０３ａｙ、３０４ａｙと、Ｙ軸線方向のマスの運動を検出すべく、マスとのキャパシタを形成するプレート３１３ａ〜３１６ａとを有している。
【００２７】
図４には他の実施形態が示されており、この実施形態では、２つのマスが、これらの間に配置された第三マスを介して、静電気により一体に連結される。この実施形態では、コリオリの力によるＹ軸線に沿う運動の変化が、機械的ビームを介して可動検出要素に伝達され、次に、好ましくは容量検出器を用いて、回転速度の測定値として検出される。回転誘起されるコリオリの力が存在しない場合には、検出要素は相対運動が小さく、Ｘ軸線に沿うマスのディザリングによる影響を受けないため、直角位相誤差（quadrature error）が最小になる。
【００２８】
図２の実施形態におけるように、マス４０１、４０２、４０３、キャパシタプレート４０４、４０５および４０６、４０７、ビーム４０８〜４１１、４１２〜４１５および４１６、４１７は、基板４００上に懸架される。また、検出マス４１８、４１９も、ビーム４２０、４２１および４２２、４２３により基板上に懸架され、かつＹ軸線方向に移動できるようにビーム４２４、４２５および４２６、４２７によりマス４０１、４０２に連結される。固定型検出要素４２８〜４３１が、検出マス４１８、４１９の近くで基板に取付けられ、該検出マスに対し静電気により結合されている。
【００２９】
マス４０１、４０２がＸ軸線方向に逆位相モードでディザリングすべく駆動されかつデバイスがＺ軸線の回りで回転されると、コリオリの力がマス４０１、４０２に差動的に発生され、これらのマス４０１、４０２がＹ軸線方向に差動的にディザリングされる。この運動は、ビーム４２４、４２５および４２６、４２７を介して検出マス４１８、４１９に伝達される。ビーム４２０、４２１および４２２、４２３はＸ軸線方向のみに延びているので、検出マス４１８、４１９は、コリオリの力が存在しない場合に、Ｘ方向の振動マスのディザリングにより受ける影響が最小になるように保持される。検出マス４１８、４１９の運動は、これらのマスと電極プレート４２８〜４３１との間のキャパシタンスの変化により検出される。
【００３０】
図５には、２つのマスを有しかつこれらのマスが第三マスを介して静電気により一体に連結されかつ可動検出要素に結合された構成のジャイロスコープの他の実施形態が示されている。前の実施形態におけるように、マス５０１、５０２、５０３、キャパシタプレート５０４、５０５および５０６、５０７、およびビーム５０８〜５１１、５１２〜５１５および５１６、５１７は、基板５００上に懸架されている。
【００３１】
剛性矩形フレームの形態をなす検出要素すなわちマス５２２が、ビーム５２３〜５２６により基板上に懸架されかつビーム５１８、５１９およびおよび５２０、５２１によりマス５０１、５０２に連結されている。静止検出要素５２７〜５３０が、検出マス５２２の近くで基板５００に取付けられ、該検出マス５２２に対し静電気により結合されている。
【００３２】
マス５０１、５０２がＸ軸線方向に逆位相モードでディザリングすべく駆動されかつデバイスがＺ軸線の回りで回転されると、コリオリの力がマス５０１、５０２に差動的に発生され、これらのマス５０１、５０２がＹ軸線方向に差動的にディザリングされる。この運動は、ビーム５１８〜５２１を介して検出マス５２２に伝達される。ビーム５１８〜５２１はＹ軸線方向に延びておりかつこの方向に比較的大きい剛性を有するので、Ｙ軸線方向の運動は容易に伝達されるが、マスのＸ軸線方向の差動ディザリングは、いかなる大きさでも検出要素に伝達されることはない。
【００３３】
ビーム５２３〜５２６は、コリオリの力が全く存在しないときに、検出マス５２２が、マス５０１、５０２のＸ軸線方向のディザリングにより影響を受けないように維持する。また、ビーム５２３〜５２６は、マス５２２を確実に保持し、Ｘ軸線方向およびＹ軸線方向に沿うリニア加速に応答する運動変化を防止するが、コリオリの力により引起こされるＺ軸線回りの回転運動のあらゆる変化に容易に応答する。検出マス５２２の運動は、該マス５２２と電極プレート４２７〜４３０との間のキャパシタンスの変化により検出される。
【００３４】
図６には、剛性検出要素すなわちマスを備えた他の実施形態が示されている。この実施形態では、マス６０１、６０２は、プレート６０３、６０４により静電気で一体に連結されかつＬ型ビーム６０５〜６０８および６０９〜６１２により基板６００上に懸架されている。また、これらのマス６０１、６０２は、プレート６１３、６１４；６１５、６１６；６１７、６１８および６１９、６２０を介して、剛性矩形フレームの形態をなす包囲検出マス６２１に静電気により連結されている。検出マス６２１はビーム６２２〜６２５により基板６００から懸架されている。電極プレート６２６〜６２９は基板に固定され、かつ検出マス６２１の運動を検出すべく、該検出マス６２１に対して静電気により結合されている。
【００３５】
マス６０１、６０２がＸ軸線方向に逆位相モードでディザリングすべく駆動されかつデバイスがＺ軸線の回りで回転されると、コリオリの力がこれらのマス６０１、６０２に差動的に発生され、これらのマス６０１、６０２がＹ軸線方向に差動的にディザリングされる。これらの運動変化は、電極プレート６１３、６１４；６１５、６１６；６１７、６１８および６１９、６２０を介して検出マス６２１に伝達される。これらの電極対は平行プレートキャパシタを形成し、これらの電極対間に電圧が印加されるときの各電極対間の静電気力は、電極対のＹ軸線方向の相対位置の関数である。
【００３６】
ビーム６２２〜６２５は、コリオリの力が全く存在しないときには、マス６２１を相対移動しないように維持し、これにより直角位相誤差を低減させる。また、ビーム６２２〜６２５は、マス６２１を確実に保持し、Ｘ軸線方向およびＹ軸線方向に沿うリニア加速により引起こされる運動変化を有効に防止するが、コリオリの力によるＺ軸線回りの回転運動の変化に容易に応答する。前の実施形態におけるように、検出マス６２１の運動は、該マス６２１と電極プレート６２６〜６２９との間のキャパシタンスの変化により検出される。
【００３７】
本発明は、多くの重要な特徴および長所を有している。本発明は、直角位相誤差、リニア加速に対する感応、運動量不釣合いおよび機械的結合効果を含む従来技術のジャイロスコープの欠点を解消するマイクロマシン型振動ジャイロスコープを提供する。
【００３８】
運動量不釣合いの相殺は、２つのマスを結合しかつこれらのマスを逆位相モードで駆動して、駆動運動量を釣合わせることにより達成される。結合は、両マスの相対位置の関数である静電気力により行われる。静電気力は、両マス間に直接的に作用させるか、両マス間の１つ以上の中間マスを介して付与することができる。
【００３９】
２つのマスは逆位相モードで駆動されるので、出力は差動的に検出される。なぜならば、コリオリの力は両マスに対して逆方向に作用するからである。リニア加速の効果は、共通モード干渉（common-mode interference)として処理され、信号処理電子装置により拒絶される。かくして、リニア加速に対する感応は大幅に低減される。
【００４０】
幾つかの実施形態では、コリオリの力により引起こされるディザリングマスの運動変化は、機械的ビームおよび／または駆動されるマスおよび検出マスの相対位置の関数である静電気力により、１つ以上の他のボディ（すなわち検出マス）に伝達される。検出マスは、コリオリの力が全く存在しないときは相対運動しないような態様で懸架されているため、直角位相誤差を大幅に低減できる。
【００４１】
検出マスが懸架される構成は、Ｘ軸線およびＹ軸線に沿うリニア加速に応答する検出マスの運動変化を防止するが、コリオリの力による、応答軸（Ｙ軸線）に沿う差動運動には検出マスが容易に応答できるようにする。このような設計は、リニア加速に対する感応性を大きく低減させている。
【００４２】
マイクロマシン型ジャイロスコープは、２つのマスの相対位置の関数である静電気力により結合される２つのディザリングマスを備えており、平らな基板上に組付けられる。このような静電気力は、マス同士の間に直接的に、または１つ以上の中間マスを介して発生させることができる。このような結合により、ディザー軸線に沿う共振のための逆位相共振モードおよび同位相共振モードについて異なる共振周波数が生じる。この結合技術は、３つ以上のマスを有するマイクロマシン型動ジャイロスコープに容易に拡大できる。
【００４３】
コリオリの力により引起こされる運動変化は、機械的ビームおよび／またはディザリングマスおよび検出マスの相対位置の関数である静電気力により、１つ以上の他の可動マスに伝達される。
【００４４】
検出マスは、コリオリの力が存在しないときは検出マスが相対運動しないように維持されかつディザー軸線に沿う振動マスのディザリングにより影響を受けない態様で懸架される。
【００４５】
検出マスが懸架される構成は、基板平面内のリニア加速に応答する検出マスの運動を防止するが、基板平面に垂直な軸線の回りの回転により引起こされる運動の変化には検出マスが容易に応答することを可能にする。
【００４６】
マス同士の間の静電気結合は、対称的または非対称的に構成でき、かつ検出軸線並びに駆動軸線に沿って使用できる。
本発明の好ましい実施形態はＺ軸線回りの回転に感応するものであるが、駆動モードの静電気結合は、Ｙ軸線に沿う入力軸をもつジャイロスコープにも適用できる。
【００４７】
以上、本発明をマイクロマシン型ジャイロスコープの特定例について説明したが、振動マスが静電気により一体結合される他のデバイスにも等しく適用できることは理解されよう。
【００４８】
以上から、新規で改善されたマイクロマシン型振動ジャイロスコープが提供されたことは明白である。現に好ましい或る実施形態のみを詳細に説明したが、当業者には、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲を逸脱することなく、或る変更および修正をなし得ることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明によるマイクロマシン型振動ジャイロスコープの一実施形態を幾分概略的に示す平面図である。
【図１ａ】図１の実施形態と同様な本発明によるマイクロマシン型振動ジャイロスコープの他の実施形態を幾分概略的に示す平面図である。
【図１ｂ】図１の実施形態と同様な本発明によるマイクロマシン型振動ジャイロスコープの更に別の実施形態を幾分概略的に示す平面図である。
【図２】本発明によるマイクロマシン型振動ジャイロスコープの他の実施形態を幾分概略的に示す平面図である。
【図３】図１の実施形態と同様な本発明によるマイクロマシン型振動ジャイロスコープの更に別の実施形態を幾分概略的に示す平面図である。
【図３ａ】図１および図３の実施形態と同様な本発明によるマイクロマシン型振動ジャイロスコープの更に別の実施形態を幾分概略的に示す平面図である。
【図４】本発明によるマイクロマシン型振動ジャイロスコープの他の実施形態を幾分概略的に示す平面図である。
【図５】本発明によるマイクロマシン型振動ジャイロスコープの他の実施形態を幾分概略的に示す平面図である。
【図６】本発明によるマイクロマシン型振動ジャイロスコープの他の実施形態を幾分概略的に示す平面図である。
【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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【国際調査報告】
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