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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-31689(P2015-31689A)
(43)【公開日】2015年2月16日
(54)【発明の名称】センサ用検出モジュールおよびこれを備える角速度センサ
(51)【国際特許分類】
G01C 19/56 20120101AFI20150120BHJP
H01L 29/84 20060101ALI20150120BHJP
H01L 41/113 20060101ALI20150120BHJP
【ＦＩ】
G01C19/56 100
H01L29/84 Z
H01L29/84 A
H01L41/113
【審査請求】有
【請求項の数】69
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】41
(21)【出願番号】特願2014-151576(P2014-151576)
(22)【出願日】2014年7月25日
(31)【優先権主張番号】10-2013-0091031
(32)【優先日】2013年7月31日
(33)【優先権主張国】KR
(71)【出願人】
【識別番号】594023722
【氏名又は名称】サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド．
(74)【代理人】
【識別番号】100088616
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 一平
(74)【代理人】
【識別番号】100154379
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 博幸
(74)【代理人】
【識別番号】100154829
【弁理士】
【氏名又は名称】小池 成
(72)【発明者】
【氏名】キム，ジョン ウン
(72)【発明者】
【氏名】リ，ジョン ウォン
(72)【発明者】
【氏名】シン，ソン ジュ
(72)【発明者】
【氏名】ジョン，ウォン キュ
【テーマコード（参考）】
2F105
4M112
【Ｆターム（参考）】
2F105AA02
2F105AA03
2F105AA05
2F105AA08
2F105BB02
2F105BB03
2F105CC04
2F105CD02
2F105CD03
2F105CD06
4M112AA02
4M112BA01
4M112BA07
4M112BA10
4M112CA21
4M112CA23
4M112CA24
4M112CA27
4M112FA01
(57)【要約】
【課題】重心に対応するように連結された第１質量体と、重心に対して離隔するように連結された第２質量体と、を含み、それぞれ異なる変位が発生して、多軸に対する物理量の同時検出が可能なセンサ用検出モジュールおよびこれを備える角速度センサを提供する。【解決手段】本発明のセンサ用検出モジュール１０は、第１質量体１１ａおよび第２質量体１１ｂを含む質量体部１１と、第１質量体１１ａおよび第２質量体１１ｂを支持するフレーム１２と、第１質量体１１ａおよび第２質量体１１ｂをフレーム１２にそれぞれ連結する第１可撓部１３と、第１質量体１１ａおよび第２質量体１１ｂをフレーム１２にそれぞれ連結する第２可撓部１４と、を含み、第２可撓部１４は、第１質量体１１ａの重心に対応するように第１質量体１１ａに連結され、第２質量体１１ｂは、第２可撓部１４により偏心するようにフレーム１２に連結されているものである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１質量体および第２質量体を含む質量体部と、
前記第１質量体および前記第２質量体を支持するフレームと、
前記第１質量体および第２質量体を前記フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、
前記第１質量体および第２質量体を前記フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、を含み、
前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、前記第２質量体は、第２可撓部により偏心するようにフレームに連結されている、センサ用検出モジュール。
前記第１質量体および前記第２質量体を支持するフレームと、
前記第１質量体および第２質量体を前記フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、
前記第１質量体および第２質量体を前記フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、を含み、
前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、前記第２質量体は、第２可撓部により偏心するようにフレームに連結されている、センサ用検出モジュール。
【請求項2】
前記第１可撓部および第２可撓部は、直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ用検出モジュール。
【請求項3】
前記第１可撓部は、Ｚ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＹ軸によって形成された面からなるビームであり、Ｘ軸方向の幅Ｗ１がＺ軸方向の厚さｔ１より大きく形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ用検出モジュール。
【請求項4】
前記第２可撓部は、Ｙ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＺ軸によって面が形成されたヒンジであり、Ｚ軸方向の幅Ｗ２がＹ軸方向の厚さｔ２より大きく形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ用検出モジュール。
【請求項5】
前記第１可撓部または第２可撓部の一面には、選択的に第１質量体および第２質量体の変位を検知する検知手段が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ用検出モジュール。
【請求項6】
第１質量体および第２質量体を含む質量体部と、
前記第１質量体および前記第２質量体を支持する内部フレームと、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、
前記内部フレームを支持する外部フレームと、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第３可撓部と、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第４可撓部と、を含み、
前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、前記第２質量体は、第２可撓部により偏心するように内部フレームに連結されている、角速度センサ。
前記第１質量体および前記第２質量体を支持する内部フレームと、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、
前記内部フレームを支持する外部フレームと、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第３可撓部と、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第４可撓部と、を含み、
前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、前記第２質量体は、第２可撓部により偏心するように内部フレームに連結されている、角速度センサ。
【請求項7】
前記第４可撓部は、前記第２質量体の重心に対応するように配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の角速度センサ。
【請求項8】
前記第１可撓部および第２可撓部は、直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の角速度センサ。
【請求項9】
前記第３可撓部および第４可撓部は、直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の角速度センサ。
【請求項10】
前記第３可撓部は、前記第１可撓部と直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の角速度センサ。
【請求項11】
前記第４可撓部は、前記第２可撓部と直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の角速度センサ。
【請求項12】
前記第１可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであることを特徴とする、請求項６に記載の角速度センサ。
【請求項13】
前記第１可撓部は、Ｚ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＹ軸によって形成された面からなるビームであり、Ｘ軸方向の幅Ｗ１がＺ軸方向の厚さｔ１より大きく形成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の角速度センサ。
【請求項14】
前記第１可撓部は、Ｙ軸方向に、第１質量体の両端と内部フレームに連結されていることを特徴とする、請求項１３に記載の角速度センサ。
【請求項15】
前記第１可撓部は、Ｙ軸方向に、第２質量体の一端と内部フレームに連結されていることを特徴とする、請求項１３に記載の角速度センサ。
【請求項16】
前記第１可撓部または第２可撓部の一面には、選択的に第１質量体および第２質量体の変位を検知する検知手段が設けられていることを特徴とする、請求項１２に記載の角速度センサ。
【請求項17】
前記第２可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであることを特徴とする、請求項６に記載の角速度センサ。
【請求項18】
前記第２可撓部は、Ｙ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＺ軸によって面が形成されたヒンジであり、Ｚ軸方向の幅Ｗ２がＹ軸方向の厚さｔ２より大きく形成されていることを特徴とする、請求項１７に記載の角速度センサ。
【請求項19】
前記第２可撓部は、Ｙ軸方向に対して、第１質量体の重心に対応するように中心質量体に連結されていることを特徴とする、請求項１８に記載の角速度センサ。
【請求項20】
前記第２可撓部は、Ｙ軸方向に対して、第２質量体の重心に対して所定間隔離隔するように前記第２質量体に連結されていることを特徴とする、請求項１８に記載の角速度センサ。
【請求項21】
前記第２可撓部は、断面が四角形であるヒンジ（Ｈｉｎｇｅ）形状または断面が円形であるトーションバー（Ｔｏｒｓｉｏｎ Ｂａｒ）形状を有することを特徴とする、請求項１７に記載の角速度センサ。
【請求項22】
前記第３可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであることを特徴とする、請求項６に記載の角速度センサ。
【請求項23】
前記第３可撓部は、Ｚ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＹ軸によって形成された面からなるビームであり、Ｙ軸方向の幅Ｗ３がＺ軸方向の厚さｔ３より大きく形成されていることを特徴とする、請求項２２に記載の角速度センサ。
【請求項24】
前記第４可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであることを特徴とする、請求項６に記載の角速度センサ。
【請求項25】
前記第４可撓部は、Ｘ軸方向に所定の厚さを有し、Ｙ軸およびＺ軸によって面が形成されたヒンジであり、Ｚ軸方向の幅Ｗ４がＸ軸方向の厚さｔ４より大きく形成されていることを特徴とする、請求項２４に記載の角速度センサ。
【請求項26】
前記第３可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであり、前記第４可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであることを特徴とする、請求項６に記載の角速度センサ。
【請求項27】
前記第３可撓部または第４可撓部の一面には、選択的に内部フレームを駆動させる駆動手段が設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の角速度センサ。
【請求項28】
前記第３可撓部の駆動手段によって前記内部フレームが駆動される場合、前記内部フレームは、前記外部フレームに対して前記第４可撓部が結合した軸を基準に回転することを特徴とする、請求項２７に記載の角速度センサ。
【請求項29】
前記内部フレームが、前記第４可撓部が結合した軸を基準に回転する場合、前記第３可撓部には曲げ応力が発生し、前記第４可撓部には捩り応力が発生することを特徴とする、請求項２８に記載の角速度センサ。
【請求項30】
前記内部フレームが、第４可撓部が結合した軸を基準に回転する場合、第１質量体および第２質量体は、前記内部フレームに対して第２可撓部が結合した軸を基準に回転することを特徴とする、請求項２９に記載の角速度センサ。
【請求項31】
前記第１質量体および第２質量体が回転する場合、第１可撓部には曲げ応力が発生し、前記第２可撓部には捩り応力が発生することを特徴とする、請求項３０に記載の角速度センサ。
【請求項32】
前記第１質量体は、
前記第２質量体を中心に第２質量体の一側に位置した第１一側質量体と、
前記第２質量体を中心に第２質量体の他側に位置した第１他側質量体と、からなることを特徴とする、請求項６に記載の角速度センサ。
前記第２質量体を中心に第２質量体の一側に位置した第１一側質量体と、
前記第２質量体を中心に第２質量体の他側に位置した第１他側質量体と、からなることを特徴とする、請求項６に記載の角速度センサ。
【請求項33】
前記第１質量体は、Ｙ軸方向に対して両端部に第１可撓部が連結され、
前記第２質量体は、Ｙ軸方向に対して一端部に第１可撓部が連結されていることを特徴とする、請求項３２に記載の角速度センサ。
前記第２質量体は、Ｙ軸方向に対して一端部に第１可撓部が連結されていることを特徴とする、請求項３２に記載の角速度センサ。
【請求項34】
前記第１質量体および前記第２質量体は、Ｘ軸方向に対して両端部に第２可撓部が連結されていることを特徴とする、請求項３３に記載の角速度センサ。
【請求項35】
前記第１一側質量体と前記第１他側質量体が対称となるように内部フレームの中心部に第４可撓部が連結されていることを特徴とする、請求項３２に記載の角速度センサ。
【請求項36】
第１質量体および第２質量体を含む質量体部と、
前記第１質量体および第２質量体を支持する内部フレームと、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、
前記内部フレームを支持する外部フレームと、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第３可撓部と、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第４可撓部と、を含み、
前記第２質量体は、互いに対称となるように一つの空間部に内在された第２一側質量体および第２他側質量体を含み、
前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、前記第２一側質量体および前記第２他側質量体は、それぞれ第２可撓部により偏心するように内部フレームに連結されている、角速度センサ。
前記第１質量体および第２質量体を支持する内部フレームと、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、
前記内部フレームを支持する外部フレームと、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第３可撓部と、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第４可撓部と、を含み、
前記第２質量体は、互いに対称となるように一つの空間部に内在された第２一側質量体および第２他側質量体を含み、
前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、前記第２一側質量体および前記第２他側質量体は、それぞれ第２可撓部により偏心するように内部フレームに連結されている、角速度センサ。
【請求項37】
前記第１可撓部および第２可撓部は、直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項３６に記載の角速度センサ。
【請求項38】
前記第３可撓部および第４可撓部は、直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項３６に記載の角速度センサ。
【請求項39】
前記第３可撓部は、前記第１可撓部と直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項３６に記載の角速度センサ。
【請求項40】
前記第４可撓部は、前記第２可撓部と直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項３６に記載の角速度センサ。
【請求項41】
前記第１可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであり、第２可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであることを特徴とする、請求項３６に記載の角速度センサ。
【請求項42】
前記第１可撓部または第２可撓部の一面には、選択的に第１質量体および第２質量体の変位を検知する検知手段が設けられていることを特徴とする、請求項４１に記載の角速度センサ。
【請求項43】
前記第３可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであり、前記第４可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであることを特徴とする、請求項３６に記載の角速度センサ。
【請求項44】
前記第３可撓部または第４可撓部の一面には、選択的に内部フレームを駆動させる駆動手段が設けられていることを特徴とする、請求項４３に記載の角速度センサ。
【請求項45】
前記第２一側質量体および第２他側質量体は、一軸方向に対してそれぞれの一端にのみ第１可撓部が連結され、他端部には、第２可撓部が、前記第２一側質量体および第２他側質量体それぞれの重心Ｃに対して偏心するように第２一側質量体および第２他側質量体それぞれに第１可撓部と直交方向に連結されていることを特徴とする、請求項３６に記載の角速度センサ。
【請求項46】
前記第２一側質量体および第２他側質量体は、Ｙ軸方向に対してそれぞれの一端に第１可撓部が連結され、前記第１可撓部は、内部フレームに連結され、
前記第２一側質量体および第２他側質量体は、Ｙ軸方向に対して他端部に第２可撓部がＸ軸方向にそれぞれ連結され、前記第２可撓部は、前記内部フレームに連結されていることを特徴とする、請求項３６に記載の角速度センサ。
前記第２一側質量体および第２他側質量体は、Ｙ軸方向に対して他端部に第２可撓部がＸ軸方向にそれぞれ連結され、前記第２可撓部は、前記内部フレームに連結されていることを特徴とする、請求項３６に記載の角速度センサ。
【請求項47】
前記第２一側質量体と第２他側質量体は、Ｘ軸を基準に互いに対称となるように、前記内部フレームに連結されていることを特徴とする、請求項４６に記載の角速度センサ。
【請求項48】
第１質量体および第２質量体を含む質量体部と、
前記第１質量体および第２質量体を支持する内部フレームと、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、
前記内部フレームを支持する外部フレームと、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第３可撓部と、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第４可撓部と、を含み、
前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、前記第２質量体は、第２可撓部により偏心するように内部フレームに連結され、前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームに連結する第２可撓部は同じ延長線上に配置されている、角速度センサ。
前記第１質量体および第２質量体を支持する内部フレームと、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、
前記内部フレームを支持する外部フレームと、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第３可撓部と、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第４可撓部と、を含み、
前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、前記第２質量体は、第２可撓部により偏心するように内部フレームに連結され、前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームに連結する第２可撓部は同じ延長線上に配置されている、角速度センサ。
【請求項49】
前記第１可撓部および第２可撓部は、直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項４８に記載の角速度センサ。
【請求項50】
前記第３可撓部および第４可撓部は、直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項４８に記載の角速度センサ。
【請求項51】
前記第３可撓部は、前記第１可撓部と直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項４８に記載の角速度センサ。
【請求項52】
前記第４可撓部は、前記第２可撓部と直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項４８に記載の角速度センサ。
【請求項53】
前記第１可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであり、第２可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであることを特徴とする、請求項４８に記載の角速度センサ。
【請求項54】
前記第３可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであり、前記第４可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであることを特徴とする、請求項４８に記載の角速度センサ。
【請求項55】
前記第１可撓部または第２可撓部の一面には、選択的に第１質量体および第２質量体の変位を検知する検知手段が設けられていることを特徴とする、請求項５３に記載の角速度センサ。
【請求項56】
前記第３可撓部または第４可撓部の一面には、選択的に内部フレームを駆動させる駆動手段が設けられていることを特徴とする、請求項５４に記載の角速度センサ。
【請求項57】
前記第２質量体は、一軸方向に対して一端にのみ第１可撓部が連結され、他端部には、第２可撓部が前記第２質量体の重心Ｃに対して偏心するように第１可撓部と直交方向に連結されていることを特徴とする、請求項４８に記載の角速度センサ。
【請求項58】
前記第２質量体は、Ｙ軸方向に対して一端に第１可撓部が連結され、前記第１可撓部は、内部フレームに連結され、
前記第２質量体は、Ｙ軸方向に対して他端部に第２可撓部がＸ軸方向に連結され、前記第２可撓部は、前記内部フレームに連結されていることを特徴とする、請求項４８に記載の角速度センサ。
前記第２質量体は、Ｙ軸方向に対して他端部に第２可撓部がＸ軸方向に連結され、前記第２可撓部は、前記内部フレームに連結されていることを特徴とする、請求項４８に記載の角速度センサ。
【請求項59】
第１質量体および中空部が形成された第２質量体を含む質量体部と、
前記第１質量体および第２質量体を支持する内部フレームと、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、
前記内部フレームを支持する外部フレームと、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第３可撓部と、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第４可撓部と、を含み、
前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、
前記第２質量体は、第２可撓部により偏心するように内部フレームに連結されている、角速度センサ。
前記第１質量体および第２質量体を支持する内部フレームと、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、
前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、
前記内部フレームを支持する外部フレームと、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第３可撓部と、
前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第４可撓部と、を含み、
前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、
前記第２質量体は、第２可撓部により偏心するように内部フレームに連結されている、角速度センサ。
【請求項60】
前記第１可撓部および第２可撓部は、直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項５９に記載の角速度センサ。
【請求項61】
前記第３可撓部および第４可撓部は、直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項５９に記載の角速度センサ。
【請求項62】
前記第３可撓部は、前記第１可撓部と直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項５９に記載の角速度センサ。
【請求項63】
前記第４可撓部は、前記第２可撓部と直交方向に配置されていることを特徴とする、請求項５９に記載の角速度センサ。
【請求項64】
前記第１可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであり、第２可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであることを特徴とする、請求項５９に記載の角速度センサ。
【請求項65】
前記第１可撓部または第２可撓部の一面には、選択的に第１質量体および第２質量体の変位を検知する検知手段が設けられていることを特徴とする、請求項６４に記載の角速度センサ。
【請求項66】
前記第３可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであり、前記第４可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであることを特徴とする、請求項５９に記載の角速度センサ。
【請求項67】
前記第３可撓部または第４可撓部の一面には、選択的に内部フレームを駆動させる駆動手段が設けられていることを特徴とする、請求項６６に記載の角速度センサ。
【請求項68】
前記第２質量体は、一軸方向に対して少なくとも一つの端部に第１可撓部が連結され、前記第２質量体の重心Ｃに対して偏心するように、第１可撓部と直交方向に第２可撓部が連結されていることを特徴とする、請求項５９に記載の角速度センサ。
【請求項69】
前記第２質量体は、Ｙ軸方向に対して少なくとも一つの端部に第１可撓部が連結され、前記第１可撓部は、内部フレームに連結され、
前記第２質量体は、第２可撓部がＸ軸方向に連結され、前記第２可撓部は、前記内部フレームに連結されていることを特徴とする、請求項５９に記載の角速度センサ。
前記第２質量体は、第２可撓部がＸ軸方向に連結され、前記第２可撓部は、前記内部フレームに連結されていることを特徴とする、請求項５９に記載の角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、センサ用検出モジュールおよびこれを備える角速度センサに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、角速度センサは、人工衛星、ミサイル、無人航空機などの軍需用を始め、エアバッグ（Ａｉｒ Ｂａｇ）、ＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、車両用ブラックボックス（Ｂｌａｃｋ Ｂｏｘ）、手振れ防止カムコーダ、携帯電話、ゲーム機のモーションセンシング用、ナビゲーション用など、様々な用途に用いられている。
【0003】
このような角速度センサは、角速度を測定するために、通常、メンブレン（Ｍｅｍｂｒａｎｅ）などの弾性基板に質量体を接着した構成を用いている。前記構成により、角速度センサは、質量体に印加されるコリオリ力を測定して角速度を算出する。
【0004】
具体的に、角速度センサを用いて角速度を測定する方式について説明すると次のとおりである。まず、角速度は、コリオリ力（Ｃｏｒｉｏｌｉｓ Ｆｏｒｃｅ）に係る「Ｆ＝２ｍΩｖ」式により求めることができ、ここで、「Ｆ」は質量体に作用するコリオリ力であり、「ｍ」は質量体の質量であり、「Ω」は測定しようとする角速度であり、「ｖ」は質量体の運動速度である。このうち、質量体の運動速度（ｖ）と質量体の質量（ｍ）は、既に認知している値であるため、質量体に作用するコリオリ力（Ｆ）を検知すれば角速度（Ω）を求めることができる。
【0005】
一方、従来技術による角速度センサは、特許文献１に開示されたとおり、質量体を駆動させるか質量体の変位を検知するためにメンブレン（ダイヤフラム）の上部に圧電体が設けられる。このような角速度センサで角速度を測定するためには、駆動モードの共振周波数と検知モードの共振周波数とをほぼ一致させることが好ましい。しかし、形状／応力／物性などによる微細な製作誤差によって駆動モードと検知モードとの間に非常に大きい干渉が発生する。そのため、角速度信号よりはるかに大きいノイズ（Ｎｏｉｓｅ）信号が出力されることで角速度信号の回路増幅が制限され、角速度センサの感度が低下する問題点が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０１１／０１４６４０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上述の従来技術の問題点を解決するためのものであり、本発明の第１目的は、質量体が、重心に対応するように連結された第１質量体と、重心に対して離隔するように連結された第２質量体と、を含み、それぞれ異なる変位が発生して、多軸に対する物理量の同時検出が可能なセンサ用検出モジュールを提供することにある。
【0008】
本発明の第２目的は、フレームを複数個設け、一つの駆動部を介してフレームと質量体を駆動させて質量体の駆動変位と検知変位を個別に発生させ、特定方向に対してのみ質量体が運動可能となるように可撓部を形成することで、駆動モードと検知モードとの間の干渉を除去し、製作誤差による影響を低減できる駆動部一体型角速度センサを提供することにある。
【0009】
本発明の第３目的は、フレームに設けられる質量体が、重心に対応するように連結された第１質量体と、重心に対して離隔するように連結された第２質量体と、を含み、前記フレーム駆動による第１質量体と第２質量体の駆動および変位が相違することで３軸角速度の検出が可能な角速度センサを提供することにある。
【0010】
本発明の第４目的は、第２質量体を中心に両側に配置される複数個の第１質量体を介して駆動変位が増加し、これによって感度が向上した角速度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の一実施例によるセンサ用検出モジュールは、第１質量体および第２質量体を含む質量体部と、前記第１質量体および前記第２質量体を支持するフレームと、前記第１質量体および第２質量体を前記フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、前記第１質量体および第２質量体を前記フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、前記第２質量体は、第２可撓部により偏心するようにフレームに連結されている。
【0012】
また、本発明の一実施例によるセンサ用検出モジュールにおいて、前記第１可撓部および第２可撓部は、直交方向に配置されていてもよい。
【0013】
また、本発明の一実施例によるセンサ用検出モジュールにおいて、前記第１可撓部は、Ｚ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＹ軸によって形成された面からなるビームであり、Ｘ軸方向の幅Ｗ１がＺ軸方向の厚さｔ１より大きく形成されていてもよい。
【0014】
また、本発明の一実施例によるセンサ用検出モジュールにおいて、前記第２可撓部は、Ｙ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＺ軸によって面が形成されたヒンジであり、Ｚ軸方向の幅Ｗ２がＹ軸方向の厚さｔ２より大きく形成されていてもよい。
【0015】
また、本発明の一実施例によるセンサ用検出モジュールにおいて、前記第１可撓部または第２可撓部の一面には、選択的に第１質量体および第２質量体の変位を検知する検知手段が設けられている。
【0016】
本発明の第１実施例による角速度センサは、第１質量体および第２質量体を含む質量体部と、前記第１質量体および前記第２質量体を支持する内部フレームと、前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、前記内部フレームを支持する外部フレームと、前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第３可撓部と、前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第４可撓部と、を含み、前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、前記第２質量体は、第２可撓部により偏心するように内部フレームに連結されている。
【0017】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第４可撓部は、前記第２質量体の重心に対応するように配置されている。
【0018】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部および第２可撓部は、直交方向に配置されている。
【0019】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部および第４可撓部は、直交方向に配置されている。
【0020】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部は、前記第１可撓部と直交方向に配置されている。
【0021】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第４可撓部は、前記第２可撓部と直交方向に配置されている。
【0022】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであってもよい。
【0023】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部は、Ｚ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＹ軸によって形成された面からなるビームであり、Ｘ軸方向の幅Ｗ１がＺ軸方向の厚さｔ１より大きく形成されていてもよい。
【0024】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部は、Ｙ軸方向に、第１質量体の両端と内部フレームに連結されていてもよい。
【0025】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部は、Ｙ軸方向に、第２質量体の一端と内部フレームに連結されている。
【0026】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部または第２可撓部の一面には、選択的に第１質量体および第２質量体の変位を検知する検知手段が設けられている。
【0027】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第２可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであってもよい。
【0028】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第２可撓部は、Ｙ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＺ軸によって面が形成されたヒンジであり、Ｚ軸方向の幅Ｗ２がＹ軸方向の厚さｔ２より大きく形成されていてもよい。
【0029】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第２可撓部は、Ｙ軸方向に対して、第１質量体の重心に対応するように中心質量体に連結されていてもよい。
【0030】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第２可撓部は、Ｙ軸方向に対して、第２質量体の重心に対して所定間隔離隔するように前記第２質量体に連結されている。
【0031】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第２可撓部は、断面が四角形であるヒンジ（Ｈｉｎｇｅ）形状または断面が円形であるトーションバー（Ｔｏｒｓｉｏｎ Ｂａｒ）形状を有してもよい。
【0032】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであってもよい。
【0033】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部は、Ｚ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＹ軸によって形成された面からなるビームであり、Ｙ軸方向の幅Ｗ３がＺ軸方向の厚さｔ３より大きく形成されていてもよい。
【0034】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第４可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであってもよい。
【0035】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第４可撓部は、Ｘ軸方向に所定の厚さを有し、Ｙ軸およびＺ軸によって面が形成されたヒンジであり、Ｚ軸方向の幅Ｗ４がＸ軸方向の厚さｔ４より大きく形成されていてもよい。
【0036】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであり、前記第４可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであってもよい。
【0037】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部または第４可撓部の一面には、選択的に内部フレームを駆動させる駆動手段が設けられている。
【0038】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部の駆動手段によって前記内部フレームが駆動される場合、前記内部フレームは、前記外部フレームに対して前記第４可撓部が結合した軸を基準に回転する。
【0039】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記内部フレームが、前記第４可撓部が結合した軸を基準に回転する場合、前記第３可撓部には曲げ応力が発生し、前記第４可撓部には捩り応力が発生する。
【0040】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記内部フレームが、第４可撓部が結合した軸を基準に回転する場合、第１質量体および第２質量体は、前記内部フレームに対して第２可撓部が結合した軸を基準に回転する。
【0041】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第１質量体および第２質量体が回転する場合、第１可撓部には曲げ応力が発生し、前記第２可撓部には捩り応力が発生する。
【0042】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第１質量体は、前記第２質量体を中心に第２質量体の一側に位置した第１一側質量体と、前記第２質量体を中心に第２質量体の他側に位置した第１他側質量体と、からなってもよい。
【0043】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第１質量体は、Ｙ軸方向に対して両端部に第１可撓部が連結され、前記第２質量体は、Ｙ軸方向に対して一端部に第１可撓部が連結されていてもよい。
【0044】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第１質量体および前記第２質量体は、Ｘ軸方向に対して両端部に第２可撓部が連結されていてもよい。
【0045】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、前記第１一側質量体と前記第１他側質量体が対称となるように内部フレームの中心部に第４可撓部が連結されていてもよい。
【0046】
本発明の第２実施例による角速度センサは、第１質量体および第２質量体を含む質量体部と、前記第１質量体および第２質量体を支持する内部フレームと、前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、前記内部フレームを支持する外部フレームと、前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第３可撓部と、前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第４可撓部と、を含み、前記第２質量体は、互いに対称となるように一つの空間部に内在された第２一側質量体および第２他側質量体を含み、前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、前記第２一側質量体および前記第２他側質量体は、それぞれ第２可撓部により偏心するように内部フレームに連結されている。
【0047】
また、本発明の第２実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部および第２可撓部は、直交方向に配置されていてもよい。
【0048】
また、本発明の第２実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部および第４可撓部は、直交方向に配置されていてもよい。
【0049】
また、本発明の第２実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部は、前記第１可撓部と直交方向に配置されていてもよい。
【0050】
また、本発明の第２実施例による角速度センサにおいて、前記第４可撓部は、前記第２可撓部と直交方向に配置されていてもよい。
【0051】
また、本発明の第２実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであり、第２可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであってもよい。
【0052】
また、本発明の第２実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部または第２可撓部の一面には、選択的に第１質量体および第２質量体の変位を検知する検知手段が設けられていてもよい。
【0053】
また、本発明の第２実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであり、前記第４可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであってもよい。
【0054】
また、本発明の第２実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部または第４可撓部の一面には、選択的に内部フレームを駆動させる駆動手段が設けられていてもよい。
【0055】
また、本発明の第２実施例による角速度センサにおいて、前記第２一側質量体および第２他側質量体は、一軸方向に対してそれぞれの一端にのみ第１可撓部が連結され、他端部には、第２可撓部が、前記第２一側質量体および第２他側質量体それぞれの重心Ｃに対して偏心するように第２一側質量体および第２他側質量体それぞれに第１可撓部と直交方向に連結されていてもよい。
【0056】
また、本発明の第２実施例による角速度センサにおいて、前記第２一側質量体および第２他側質量体は、Ｙ軸方向に対してそれぞれの一端に第１可撓部が連結され、前記第１可撓部は、内部フレームに連結され、前記第２一側質量体および第２他側質量体は、Ｙ軸方向に対して他端部に第２可撓部がＸ軸方向にそれぞれ連結され、前記第２可撓部は、前記内部フレームに連結されていてもよい。
【0057】
また、本発明の第２実施例による角速度センサにおいて、前記第２一側質量体と第２他側質量体は、Ｘ軸を基準に互いに対称となるように、前記内部フレームに連結されている。
【0058】
本発明の第３実施例による角速度センサは、第１質量体および第２質量体を含む質量体部と、前記第１質量体および第２質量体を支持する内部フレームと、前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、前記内部フレームを支持する外部フレームと、前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第３可撓部と、前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第４可撓部と、を含み、前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、前記第２質量体は、第２可撓部により偏心するように内部フレームに連結され、前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームに連結する第２可撓部は同じ延長線上に配置されている。
【0059】
また、本発明の第３実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部および第２可撓部は、直交方向に配置されていてもよい。
【0060】
また、本発明の第３実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部および第４可撓部は、直交方向に配置されていてもよい。
【0061】
また、本発明の第３実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部は、前記第１可撓部と直交方向に配置されていてもよい。
【0062】
また、本発明の第３実施例による角速度センサにおいて、前記第４可撓部は、前記第２可撓部と直交方向に配置されていてもよい。
【0063】
また、本発明の第３実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであり、第２可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであってもよい。
【0064】
また、本発明の第３実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであり、前記第４可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであってもよい。
【0065】
また、本発明の第３実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部または第２可撓部の一面には、選択的に第１質量体および第２質量体の変位を検知する検知手段が設けられていてもよい。
【0066】
また、本発明の第３実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部または第４可撓部の一面には、選択的に内部フレームを駆動させる駆動手段が設けられていてもよい。
【0067】
また、本発明の第３実施例による角速度センサにおいて、前記第２質量体は、一軸方向に対して一端にのみ第１可撓部が連結され、他端部には、第２可撓部が前記第２質量体の重心Ｃに対して偏心するように第１可撓部と直交方向に連結されていてもよい。
【0068】
また、本発明の第３実施例による角速度センサにおいて、前記第２質量体は、Ｙ軸方向に対して一端に第１可撓部が連結され、前記第１可撓部は、内部フレームに連結され、前記第２質量体は、Ｙ軸方向に対して他端部に第２可撓部がＸ軸方向に連結され、前記第２可撓部は、前記内部フレームに連結されていてもよい。
【0069】
本発明の第４実施例による角速度センサは、第１質量体および中空部が形成された第２質量体を含む質量体部と、前記第１質量体および第２質量体を支持する内部フレームと、前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第１可撓部と、前記第１質量体および第２質量体を前記内部フレームにそれぞれ連結する第２可撓部と、前記内部フレームを支持する外部フレームと、前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第３可撓部と、前記内部フレームと前記外部フレームを連結する第４可撓部と、を含み、前記第２可撓部は、前記第１質量体の重心に対応するように前記第１質量体に連結され、前記第２質量体は、第２可撓部により偏心するように内部フレームに連結されている。
【0070】
また、本発明の第４実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部および第２可撓部は、直交方向に配置されていてもよい。
【0071】
また、本発明の第４実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部および第４可撓部は、直交方向に配置されていてもよい。
【0072】
また、本発明の第４実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部は、前記第１可撓部と直交方向に配置されていてもよい。
【0073】
また、本発明の第４実施例による角速度センサにおいて、前記第４可撓部は、前記第２可撓部と直交方向に配置されていてもよい。
【0074】
また、本発明の第４実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであり、第２可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであってもよい。
【0075】
また、本発明の第４実施例による角速度センサにおいて、前記第１可撓部または第２可撓部の一面には、選択的に第１質量体および第２質量体の変位を検知する検知手段が設けられていてもよい。
【0076】
また、本発明の第４実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部は、一軸方向および他軸方向によって形成された面と、前記面の直交方向に延長された厚さを有するビームであり、前記第４可撓部は、一軸方向に厚さを有し、他軸方向に面が形成されたヒンジであってもよい。
【0077】
また、本発明の第４実施例による角速度センサにおいて、前記第３可撓部または第４可撓部の一面には、選択的に内部フレームを駆動させる駆動手段が設けられていてもよい。
【0078】
また、本発明の第４実施例による角速度センサにおいて、前記第２質量体は、一軸方向に対して少なくとも一つの端部に第１可撓部が連結され、前記第２質量体の重心Ｃに対して偏心するように、第１可撓部と直交方向に第２可撓部が連結されていてもよい。
【0079】
また、本発明の第４実施例による角速度センサにおいて、前記第２質量体は、Ｙ軸方向に対して少なくとも一つの端部に第１可撓部が連結され、前記第１可撓部は、内部フレームに連結され、前記第２質量体は、第２可撓部がＸ軸方向に連結され、前記第２可撓部は、前記内部フレームに連結されていてもよい。
【発明の効果】
【0080】
本発明によれば、重心に対応するように連結された第１質量体と、重心に対して離隔するように連結された第２質量体と、を含み、それぞれ異なる変位が発生して多軸に対する物理量の同時検出が可能なセンサ用検出モジュールが得られ、フレームを複数個設け、一つの駆動部を介してフレームと質量体を駆動させて質量体の駆動変位と検知変位を個別に発生させ、特定方向に対してのみ質量体が運動可能となるように可撓部を形成することで、駆動モードと検知モードとの間の干渉を除去し、製作誤差による影響を低減できる駆動部一体型角速度センサを提供し、フレームを複数個設けて質量体の駆動変位と検知変位を個別に発生させ、特定方向に対してのみ質量体が運動可能となるように可撓部を形成することで、駆動モードと検知モードとの間の干渉を除去し、製作誤差による影響を低減でき、フレームに設けられる質量体は、重心に対応するように連結された第１質量体と、重心に対して離隔するように連結された第２質量体と、を含み、前記フレーム駆動による第１質量体と第２質量体の駆動および変位が相違することで３軸角速度の検出が可能であり、第２質量体を中心に両側に配置される複数個の第１質量体を介して駆動変位が増加し、これによって感度が向上した角速度センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【0081】
【図1】本発明の一実施例によるセンサ用検出モジュールを概略的に示す斜視図である。
【図2】本発明の第１実施例による角速度センサを概略的に示す斜視図である。
【図16】本発明の第２実施例による角速度センサを概略的に示す斜視図である。
【図19】本発明の第３実施例による角速度センサを概略的に示す斜視図である。
【図22】本発明の第４実施例による角速度センサを概略的に示す斜視図である。
【図25】本発明の他の実施例によるセンサ用検出モジュールを概略的に示す部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0082】
本発明の目的、特定の利点及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同じ構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同じ番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。
【0083】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【0084】
図１は、本発明の一実施例によるセンサ用検出モジュールを概略的に示す斜視図である。
【0085】
図１に示されたように、前記センサ用検出モジュール１０は、質量体部１１と、フレーム１２と、第１可撓部１３と、第２可撓部１４と、を含む。
【0086】
また、前記第１可撓部１３および第２可撓部１４には、選択的に検知手段１５が設けられており、前記検知手段は、特に限定されるものではないが、圧電方式、圧抵抗方式、静電容量方式、光学方式などを用いるように形成してもよい。
【0087】
より具体的に、前記質量体部１１は、コリオリ力によって変位が発生するものであり、第１質量体１１ａと、第２質量体１１ｂと、を含む。
【0088】
また、前記第１質量体１１ａは、中心部に、重心に対応するように第２可撓部１４が連結され、前記第２質量体１１ｂには、重心に対して離隔するように前記第２可撓部１４が連結される。すなわち、前記第２質量体１１ｂは、第２可撓部により偏心するようにフレーム１２に連結される。
【0089】
また、前記第１質量体１１ａと前記第２質量体１１ｂは、同じ大きさで形成されてもよい。
【0090】
また、前記第１質量体１１ａは、前記第２質量体１１ｂの一側に位置した第１一側質量体１１ａ´と、第２質量体１１ｂの他側に位置した第１他側質量体１１ａ´´と、からなり、前記第１一側質量体１１ａ´と前記第１他側質量体１１ａ´´は同じ大きさで形成され、前記第２質量体１１ｂの両側に対称となるように配置される。
【0091】
また、前記第１質量体１１ａは、第１可撓部１３と第２可撓部１４によって前記フレーム１２に連結される。
【0092】
一方、前記第１質量体１１ａは、全体的に四角柱状に示されているが、これに限定されず、当業界に公知のいずれの形状に形成されてもよい。
【0093】
また、前記第２質量体１１ｂは、Ｙ軸方向に対して一端にのみ第１可撓部１３が連結される。また、前記第２質量体１１ｂの他側には第２可撓部１４がＸ軸方向に連結される。すなわち、Ｙ軸方向に対して一側は第１可撓部１３によって前記フレーム１２に連結され、他側は第２可撓部１４によって前記フレーム１２に連結される。
【0094】
次に、前記フレーム１２は、前記第１質量体１１ａおよび第２質量体１１ｂが内在されるように三つの空間部１２ａ、１２ｂ、１２ｃに区画される。
【0095】
また、前記フレーム１２は、前記第１可撓部１３と第２可撓部１４によって連結された第１質量体１１ａと第２質量体１１ｂが変位を起こせる空間を確保し、第１質量体１１ａと第２質量体１１ｂが変位を起こす際に基準となる。
【0096】
また、前記第２質量体１１ｂを中心に両側に第１一側質量体１１ａ´と第１他側質量体１１ａ´´がそれぞれ対称に配置されるように前記フレーム１２の空間部１２ａ、１２ｃに内在される。
【0097】
また、前記フレーム１２は、中心に四角柱状の空洞が形成された四角柱状であってもよく、これに限定されるものではない。
【0098】
また、第１質量体１１ａおよび第２質量体１１ｂは、Ｘ軸方向に、両端部が第２可撓部１４によって前記フレーム１２に連結される。この際、前記第１質量体１１ａは、Ｙ軸方向に対して中心部に第２可撓部１４が連結され、前記第２質量体１１ｂは、Ｙ軸方向に対して中心部から所定間隔離隔して第２可撓部１４が連結される。
【0099】
すなわち、前記第２質量体１１ｂは、第２可撓部１４によってフレームに偏心するように連結される。
【0100】
また、それぞれの第１質量体１１ａおよび第２質量体１１ｂは、Ｙ軸方向に、第１可撓部１３によって前記フレーム１２に連結される。この際、前記第１質量体１１ａは、両端部に第１可撓部１３が連結され、前記第２質量体１１ｂは、一端部にのみ第１可撓部１３が連結される。
【0101】
この際、図２５に他の実施例として示されたように、第１質量体２１ａおよび第２質量体２１ｂのそれぞれ一端部にのみ第１可撓部２３が連結され、それぞれ一端部にのみ第２可撓部２４が連結されるように具現されてもよい。
【0102】
また、前記第１可撓部１３は、Ｚ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＹ軸によって形成された面からなるビームである。すなわち、前記第１可撓部は、Ｘ軸方向の幅がＺ軸方向の厚さより大きく形成される。
【0103】
また、前記第１可撓部には検知手段１５が形成されてもよい。すなわち、ＸＹ平面を基準とした時、第１可撓部１３は第２可撓部１４に比べ相対的に広いため、第１可撓部１３には、前記第１質量体１１ａおよび第２質量体１１ｂの変位を検知する検知手段１５が設けられてもよい。
【0104】
また、前記第２可撓部１４は、Ｙ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＺ軸によって面が形成されたヒンジである。すなわち、第２可撓部１４は、Ｚ軸方向の幅がＹ軸方向の厚さより大きく形成されてもよい。
【0105】
また、前記第１可撓部１３と第２可撓部１４は、互いに直交方向に配置される。すなわち、前記第１可撓部１３は、前記質量体部１１および前記フレーム１２に、Ｙ軸方向に結合し、前記第２可撓部１４は、前記質量体部１１および前記フレーム１２に、Ｘ軸方向に結合する。
【0106】
これにより、第２可撓部１４のＺ軸方向の幅がＹ軸方向の厚さより大きいため、前記質量体１１ａ、１１ｂは、Ｙ軸を基準に回転するか、Ｚ軸方向に並進することが制限される反面、Ｘ軸を基準に相対的に自由に回転することができる。すなわち、前記質量体１１ａ、１１ｂは、フレーム１２に内在されてＸ軸方向を基準に回転運動し、前記第２可撓部１４はこのためのヒンジの機能を果たす。
【0107】
これにより、前記フレームに変位が発生する場合、前記第１質量体１１ａおよび第２質量体１１ｂにはコリオリ力が作用し、第１可撓部１３の曲げと第２可撓部１４の捩りによって前記フレーム１２を基準に変位が発生する。また、前記変位または質量体の速度によって角速度または加速度の検出が可能となる。
【0108】
また、本発明の一実施例によるセンサ用検出モジュールによる角速度の算出方法については、後述する角速度センサをもってより詳細に記述する。
【0110】
図２および図３に示されたように、前記角速度センサ１００は、質量体部１１０と、内部フレーム１２０と、外部フレーム１３０と、第１可撓部１４０と、第２可撓部１５０と、第３可撓部１６０と、第４可撓部１７０と、を含む。
【0111】
また、前記第１可撓部１４０および第２可撓部１５０には、選択的に検知手段１８０が設けられ、前記第３可撓部１６０および第４可撓部１７０には、選択的に駆動手段１９０が設けられる。
【0112】
より具体的に、前記質量体部１１０は、コリオリ力によって変位が発生するものであり、第１質量体１１０ａと、第２質量体１１０ｂと、を含む。
【0113】
また、前記第１質量体１１０ａは、中心部に、重心に対応するように第２可撓部１５０が連結され、前記第２質量体１１０ｂには、重心に対して前記第２可撓部１５０が離隔するように連結される。
【0114】
すなわち、前記第２質量体１１０ｂは、第２可撓部１５０によって内部フレーム１２０に偏心するように連結される。
【0115】
また、前記第１質量体１１０ａと前記第２質量体１１０ｂは、同じ大きさで形成されてもよい。
【0116】
また、前記第１質量体１１０ａは、前記第２質量体１１０ｂの一側に位置した第１一側質量体１１０ａ´と、第２質量体１１０ｂの他側に位置した第１他側質量体１１０ａ´´と、からなり、前記第１一側質量体１１０ａ´と前記第１他側質量体１１０ａ´´は、同じ大きさで形成され、前記第２質量体１１０ｂの両側に対称となるように配置される。
【0117】
また、前記第１質量体１１０ａは、第１可撓部１４０と第２可撓部１５０によって前記内部フレーム１２０に連結される。
【0118】
また、前記第１質量体１１０ａは、コリオリ力が作用する際に第１可撓部１４０の曲げと第２可撓部１５０の捩りによって前記内部フレーム１２０を基準に変位が発生する。この際、前記第１質量体１１０ａは、内部フレーム１２０に対してＸ軸を基準に回転し、これに係る具体的な内容は後述する。
【0119】
一方、前記第１質量体１１０ａは、全体的に四角柱状に示されているが、これに限定されず、当業界に公知のいずれの形状に形成されてもよい。
【0120】
また、前記第２質量体１１０ｂは、Ｙ軸方向に対して一端にのみ第１可撓部１４０が連結される。また、他側には第２可撓部１５０がＸ軸方向に連結される。すなわち、Ｙ軸方向に対して、一側は、第１可撓部１４０によって前記内部フレーム１２０に連結され、他側は、第２可撓部１５０によって前記内部フレーム１２０に連結される。
【0121】
また、前記内部フレーム１２０は、前記質量体部１１０を支持する。より具体的に、前記内部フレーム１２０には、前記質量体部１１０が内在されてもよく、第１可撓部１４０および第２可撓部１５０によって前記質量体部１１０に連結される。すなわち、前記内部フレーム１２０は、前記質量体部１１０が変位を起こせる空間を確保し、前記質量体部１１０が変位を起こす際に基準となる。また、前記内部フレーム１２０は、前記質量体部１１０の一部のみを覆うように形成されてもよい。
【0122】
また、前記外部フレーム１３０は、前記内部フレーム１２０を支持する。より具体的に、前記外部フレーム１３０は、前記内部フレーム１２０から離隔するように前記内部フレーム１２０の外側に設けられ、前記第３可撓部１６０および第４可撓部１７０によって前記内部フレーム１２０に連結される。これにより、前記内部フレーム１２０とこれに連結された前記質量体部１１０は、変位可能となるように浮き上がった状態で、前記外部フレーム１３０によって支持される。また、前記外部フレーム１３０は、前記内部フレーム１２０の一部のみを覆うように形成されてもよい。
【0123】
また、前記検知手段１８０および駆動手段１９０は、一実施例として、第１可撓部１４０および第３可撓部１６０の一面にそれぞれ形成される。
【0124】
図４は、図３に示された角速度センサの概略的なＡ−Ａ断面図であり、図５は、図３に示された角速度センサの概略的なＢ−Ｂ断面図であり、図６は、図３に示された角速度センサの概略的なＣ−Ｃ断面図であり、図７は、図３に示された角速度センサの概略的なＤ−Ｄ断面図である。
【0126】
より具体的に、前記内部フレーム１２０は、前記第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂが内在されるように三つの空間部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃに区画される。
【0127】
また、前記内部フレーム１２０は、前記第１可撓部１４０と第２可撓部１５０によって連結された第１質量体１１０ａと第２質量体１１０ｂが変位を起こせる空間を確保し、第１質量体１１０ａと第２質量体１１０ｂが変位を起こす際に基準となる。
【0128】
また、前記第２質量体１１０ｂを中心に、両側に、第１一側質量体１１０ａ´と第１他側質量体１１０ａ´´がそれぞれ対称となるように配置され、前記内部フレーム１２０の空間部１２０ａ、１２０ｃに内在される。
【0129】
また、前記内部フレーム１２０は、中心に四角柱状の空洞が形成された四角柱状であってもよく、これに限定されるものではない。
【0130】
また、第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂは、Ｘ軸方向に、両端部が、第２可撓部１５０によって前記内部フレーム１２０に連結される。この際、前記第１質量体１１０ａは、Ｙ軸方向に対して中心部に第２可撓部１５０が連結され、前記第２質量体１１０ｂには、Ｙ軸方向に対して中心部から所定間隔離隔して第２可撓部１５０が連結される。
【0131】
また、それぞれの第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂは、Ｙ軸方向に、第１可撓部１４０によって前記内部フレーム１２０に連結される。この際、前記第１質量体１１０ａは、両端部に第１可撓部１４０が連結され、前記第２質量体１１０ｂは、一端部にのみ第１可撓部１４０が連結される。
【0132】
また、前記第１可撓部１４０は、Ｚ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＹ軸によって形成された面からなるビームである。すなわち、前記第１可撓部は、Ｘ軸方向の幅Ｗ１がＺ軸方向の厚さｔ１より大きく形成される。
【0133】
また、前記第１可撓部には検知手段１８０が形成されてもよい。すなわち、ＸＹ平面を基準とした時、第１可撓部１４０は第２可撓部１５０に比べ相対的に広いため、第１可撓部１４０には、前記第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂの変位を検知する検知手段１８０が設けられてもよい。
【0134】
また、前記検知手段１８０は、特に限定されるものではないが、圧電方式、圧抵抗方式、静電容量方式、光学方式などを用いるように形成してもよい。
【0135】
また、前記第２可撓部１５０は、Ｙ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＺ軸によって面が形成されたヒンジである。すなわち、第２可撓部１５０は、Ｚ軸方向の幅Ｗ２がＹ軸方向の厚さｔ２より大きく形成されてもよい。
【0136】
また、前記第１可撓部１４０と第２可撓部１５０は、互いに直交方向に配置される。すなわち、前記第１可撓部１４０は、前記質量体部１１０および前記内部フレーム１２０にＹ軸方向に結合し、前記第２可撓部１５０は、前記質量体部１１０および前記内部フレーム１２０にＸ軸方向に結合する。
【0137】
これにより、第２可撓部１５０のＺ軸方向の幅Ｗ２がＹ軸方向の厚さｔ２より大きいため、前記質量体１１０ａ、１１０ｂは、Ｙ軸を基準に回転するか、Ｚ軸方向に並進することが制限される反面、Ｘ軸を基準に相対的に自由に回転することができる。すなわち、前記質量体１１０ａ、１１０ｂは、内部フレーム１２０に内在されてＸ軸方向を基準に回転運動し、前記第２可撓部１５０はこのためのヒンジの機能を果たす。
【0138】
また、外部フレーム１３０は、前記内部フレーム１２０と所定間隔離隔するように前記内部フレーム１２０の外側に位置し、前記第３可撓部１６０と前記第４可撓部１７０によって連結される。
【0139】
また、前記外部フレーム１３０は、第３可撓部１６０と第４可撓部１７０を支持して、内部フレーム１２０が変位を起こせる空間を確保し、内部フレーム１２０が変位を起こす際に基準となる。また、外部フレーム１３０は、中心に四角柱状の空洞が形成された四角柱状であってもよく、これに限定されるものではない。
【0140】
また、前記第３可撓部１６０は、Ｚ軸方向に所定の厚さを有し、Ｘ軸およびＹ軸によって形成された面からなるビームである。すなわち、前記第３可撓部１６０は、Ｙ軸方向の幅Ｗ３がＺ軸方向の厚さｔ３より大きく形成される。
【0141】
一方、前記第３可撓部１６０は、第１可撓部１４０に対して直交方向に配置される。
【0142】
また、前記第３可撓部には駆動手段１９０が形成され、前記駆動手段１９０は、前記内部フレーム１２０および質量体部１１０を駆動させるためのものであり、圧電方式、静電容量方式などを用いるように形成されてもよい。
【0143】
また、前記第４可撓部１７０は、Ｘ軸方向に所定の厚さを有し、Ｙ軸およびＺ軸によって面が形成されたヒンジである。すなわち、第４可撓部１７０は、Ｚ軸方向の幅Ｗ４がＸ軸方向の厚さｔ４より大きく形成されてもよい。
【0144】
また、前記第３可撓部１６０と第４可撓部１７０は、互いに直交方向に配置される。すなわち、前記第３可撓部１６０は、前記内部フレーム１２０および前記外部フレーム１３０にＸ軸方向に結合し、前記第４可撓部１７０は、前記内部フレーム１２０および前記外部フレーム１３０にＹ軸方向に結合する。
【0145】
また、前記第４可撓部は、前記第２質量体の重心に対応するように配置されてもよい。これは、前記内部フレームの駆動回転軸である第４可撓部が第２質量体の重心に対して離隔する場合には、角速度の入力がない状況でも第２質量体にＺ軸方向に作用する慣性力が第２質量体の変位を発生させ、そのため、ノイズが発生するためである。
【0146】
また、前記第３、４可撓部１６０、１７０は、外部フレーム１３０を基準に内部フレーム１２０の変位を起こせるように前記外部フレーム１３０と内部フレーム１２０を連結する。
【0147】
すなわち、第３可撓部１６０は、Ｘ軸方向に内部フレーム１２０と外部フレーム１３０を連結し、第４可撓部１７０は、Ｙ軸方向に内部フレーム１２０と外部フレーム１３０を連結する。
【0148】
また、ＸＹ平面を基準とした時、第３可撓部１６０は、第４可撓部１７０に比べ相対的に広いため、第３可撓部１６０には、内部フレーム１２０を駆動させる駆動手段１９０が設けられてもよい。
【0149】
ここで、前記駆動手段１９０は、前記内部フレーム１２０をＹ軸を基準に回転するように駆動させることができる。この際、前記駆動手段１９０は、特に限定されるものではないが、圧電方式、静電容量方式などを用いるように形成してもよい。
【0150】
また、前記第４可撓部１７０のＺ軸方向の幅Ｗ４がＸ軸方向の厚さｔ４より大きいため、前記内部フレーム１２０は、Ｘ軸を基準に回転するか、Ｚ軸方向に並進することが制限される反面、Ｙ軸を基準に相対的に自由に回転することができる。すなわち、前記内部フレーム１２０は、外部フレーム１３０に固定されてＹ軸方向を基準に回転運動し、前記第４可撓部１７０はこのためのヒンジの機能を果たす。
【0151】
また、上述のように、第１可撓部１４０、第２可撓部１５０、第３可撓部１６０および第４可撓部１７０が配置されることにより、第１可撓部１４０と第３可撓部１６０は互いに直交方向に配置されてもよい。また、前記第２可撓部１５０と第４可撓部１７０は、互いに直交方向に配置されてもよい。
【0152】
一方、第１可撓部１４０と第３可撓部１６０は、互いに平行に配置されてもよい。
【0153】
また、本発明に係る角速度センサの第２可撓部１５０および第４可撓部１７０は、断面が四角形であるヒンジ（Ｈｉｎｇｅ）形状または断面が円形であるトーションバー（Ｔｏｒｓｉｏｎ Ｂａｒ）形状など、可能ないずれの形状に形成されてもよい。
【0154】
また、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて、第３可撓部を含むことなく、第４可撓部に駆動手段を形成させる技術構成からなってもよい。
【0155】
以下、本発明の第１実施例による角速度センサにおいて質量体の運動可能な方向について、図面を参照してより詳細に記述する。
【0156】
図８は、図３に示された角速度センサにおいて、第１質量体および第２質量体の運動可能な方向を示す平面図であり、図９は、図７に示された角速度センサにおいて、第１質量体の運動可能な方向を示す断面図であり、図１０は、図６に示された角速度センサにおいて、第２質量体の運動可能な方向を示す断面図である。
【0157】
まず、第２可撓部１５０のＺ軸方向の幅Ｗ２がＹ軸方向の厚さｔ２より大きいため、第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂは、前記内部フレーム１２０に対してＹ軸を基準に回転するかＺ軸方向に並進することが制限される反面、Ｘ軸を基準に相対的に自由に回転することができる。
【0158】
具体的に、第２可撓部１５０がＸ軸を基準に回転する際の剛性に比べＹ軸を基準に回転する際の剛性が大きいほど、第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂはＸ軸を基準に自由に回転することができる反面、Ｙ軸を基準に回転することが制限される。
【0159】
これと同様に、第２可撓部１５０がＸ軸を基準に回転する際の剛性に比べＺ軸方向に並進する際の剛性が大きいほど、前記第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂは、Ｘ軸を基準に自由に回転することができる反面、Ｚ軸方向に並進することが制限される。
【0160】
したがって、第２可撓部１５０の（Ｙ軸を基準に回転する際の剛性またはＺ軸方向に並進する際の剛性）／（Ｘ軸を基準に回転する際の剛性）値が増加するほど、第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂは内部フレーム１２０に対してＸ軸を基準に自由に回転する反面、Ｙ軸を基準に回転するかＺ軸方向に並進することが制限される。
【0162】
（１）第２可撓部１５０のＹ軸を基準に回転する際の剛性またはＺ軸方向に並進する際の剛性∝Ｗ２３×ｔ２／Ｌ１３
【0163】
（２）第２可撓部１５０のＸ軸を基準に回転する際の剛性∝ｔ２３×Ｗ２／Ｌ１
【0164】
前記二つの式によると、第２可撓部１５０の（Ｙ軸を基準に回転する際の剛性またはＺ軸方向に並進する際の剛性）／（Ｘ軸を基準に回転する際の剛性）値は（Ｗ２／（ｔ２Ｌ１））２に比例する。しかし、本実施例による第２可撓部１５０は、Ｚ軸方向の幅Ｗ２がＹ軸方向の厚さｔ２より大きいため（Ｗ２／（ｔ２Ｌ１））２が大きく、これにより、第２可撓部１５０の（Ｙ軸を基準に回転する際の剛性またはＺ軸方向に並進する際の剛性）／（Ｘ軸を基準に回転する際の剛性）値は増加する。このような第２可撓部１５０の特性により、前記第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂは、前記内部フレーム１２０に対してＸ軸を基準に自由に回転する反面、Ｙ軸を基準に回転するかＺ軸方向に並進することが制限される。
【0165】
一方、第１可撓部１４０は、長さ方向（Ｙ軸方向）の剛性が相対的に非常に高いため、前記第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂが、前記内部フレーム１２０に対してＺ軸を基準に回転するかＹ軸方向に並進することを制限することができる。
【0166】
また、第２可撓部１５０は、長さ方向（Ｘ軸方向）の剛性が相対的に非常に高いため、前記第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂが内部フレーム１２０に対してＸ軸方向に並進することを制限することができる。
【0167】
つまり、上述の第１可撓部１４０と第２可撓部１５０の特性により、前記第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂは、前記内部フレーム１２０に対してＸ軸を基準に回転することができるが、Ｙ軸またはＺ軸を基準に回転するかＺ軸、Ｙ軸またはＸ軸方向に並進することが制限される。すなわち、前記第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂの運動可能な方向を整理すると下記の表１のとおりである。
【0168】
【表1】
【0169】
このように、前記第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂは、前記内部フレーム１２０に対してＸ軸、すなわち、第２可撓部１５０を基準に回転することができる反面、その他の方向に運動することが制限されるため、前記第１質量体１１０ａおよび第２質量体１１０ｂの変位を所望の方向（Ｘ軸を基準に回転）の力に対してのみ発生させることができる。
【0170】
また、図９に示されたように、前記第１質量体１１０ａは、重心Ｃが、第２可撓部が結合された回転中心ＲとＹ軸に対して同一線上に位置する反面、図９に示されたように、前記第２質量体１１０ｂは、重心Ｃが、第２可撓部１５０が結合された回転中心ＲとＹ軸に対して離隔するように位置する。すなわち、前記第１質量体１１０ａは、第２可撓部１５０が前記第１質量体１１０ａの重心に対向するように連結されて回転軸を中心に両側が同じ変位を有する反面、前記第２質量体１１０ｂは、第２可撓部１５０が前記第２質量体１１０ｂの中心部から離隔して位置する。
【0171】
すなわち、前記第２質量体は、第２可撓部により偏心するように前記内部フレームに連結される。これにより、前記第２質量体１１０ｂは回転軸を中心に両側が相違する変位を有する。
【0172】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、図７に示された第１質量体が内部フレームに対して第２可撓部を基準に回転する過程を示す断面図である。図１１Ａおよび図１１Ｂに示されたように、前記第１質量体１１０ａが前記内部フレーム１２０に対してＸ軸を回転軸Ｒとして回転することにより、すなわち、第１質量体は、前記内部フレームに対して第２可撓部が結合した軸を基準に回転することにより、第１可撓部１４０には圧縮応力と引張応力を組み合わせた曲げ応力が発生し、第２可撓部１５０にはＸ軸を基準に捩り応力が発生する。
【0173】
この際、前記第１質量体１１０ａにトルク（ｔｏｒｑｕｅ）を発生させるために、第２可撓部１５０は、Ｚ軸方向を基準に前記第１質量体１１０ａの重心Ｃより上側に設けられてもよい。
【0174】
一方、図３に示されたように、前記第１質量体１１０ａがＸ軸を基準に正確に回転するように、第２可撓部１５０は、Ｘ軸方向を基準に前記第１質量体１１０ａの重心Ｃに対応する位置に設けられてもよい。
【0175】
また、前記第１可撓部１４０の曲げ応力は、検知手段１８０が検出する。
【0177】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示されたように、前記第２質量体１１０ｂは、Ｙ軸方向に対して一端にのみ第１可撓部１４０が連結されている。また、前記第２質量体１１０ｂは、前記内部フレーム１２０に対してＸ軸を回転軸Ｒとして回転することにより、すなわち、前記第２質量体は、前記内部フレームに対して第２可撓部が結合した軸を基準に回転することにより、第１可撓部１４０には圧縮応力と引張応力を組み合わせた曲げ応力が発生し、第２可撓部１５０にはＸ軸を基準に捩り応力が発生する。
【0178】
この際、前記回転軸Ｒが前記第２質量体１１０ｂの重心Ｃに対して一側に離隔することで、前記第２質量体１１０ｂは、回転軸を中心に一側および他側に対して変位が相違する。
【0179】
また、前記第１可撓部１４０の曲げ応力は、検知手段１８０が検出する。
【0181】
図１３は、図３に示された角速度センサにおいて、内部フレームの運動可能な方向を示す平面図であり、図１４は、図４に示された角速度センサにおいて、内部フレームの運動可能な方向を示す断面図である。
【0182】
まず、第４可撓部１７０のＺ軸方向の幅Ｗ４がＸ軸方向ｄの厚さｔ４より大きいため、内部フレーム１２０は、外部フレーム１３０に対してＸ軸を基準に回転するかＺ軸方向に並進することが制限される反面、Ｙ軸を基準に相対的に自由に回転する。
【0183】
具体的に、第４可撓部１７０がＹ軸を基準に回転する際の剛性に比べＸ軸を基準に回転する際の剛性が大きいほど、内部フレーム１２０はＹ軸を基準に自由に回転することができる反面、Ｘ軸を基準に回転することが制限される。これと同様に、第４可撓部１７０がＹ軸を基準に回転する際の剛性に比べＺ軸方向に並進する際の剛性が大きいほど、内部フレーム１２０は、Ｙ軸を基準に自由に回転することができる反面、Ｚ軸方向に並進することが制限される。
【0184】
したがって、第４可撓部１７０の（Ｘ軸を基準に回転する際の剛性またはＺ軸方向に並進する際の剛性）／（Ｙ軸を基準に回転する際の剛性）値が増加するほど、前記内部フレーム１２０は、外部フレーム１３０に対してＹ軸を基準に自由に回転する反面、Ｘ軸を基準に回転するかＺ軸方向に並進することが制限される。
【0186】
（１）第４可撓部１７０のＸ軸を基準に回転する際の剛性またはＺ軸方向に並進する際の剛性∝ｔ４×Ｗ４３／Ｌ２３
【0187】
（２）第４可撓部１７０のＹ軸を基準に回転する際の剛性∝ｔ４３Ｗ４／Ｌ２
【0188】
前記二つの式によると、第４可撓部１７０の（Ｘ軸を基準に回転する際の剛性またはＺ軸方向に並進する際の剛性）／（Ｙ軸を基準に回転する際の剛性）値は、（Ｗ４／（ｔ４Ｌ２））２に比例する。
【0189】
しかし、前記第４可撓部１７０は、Ｚ軸方向の幅Ｗ４がＸ軸方向の厚さｔ４より大きいため（Ｗ４／（ｔ４Ｌ２））２が大きく、これにより、第４可撓部１７０の（Ｘ軸を基準に回転する際の剛性またはＺ軸方向に並進する際の剛性）／（Ｙ軸を基準に回転する際の剛性）値は増加する。このような第４可撓部１７０の特性により、前記内部フレーム１２０は、前記外部フレーム１３０に対してＹ軸を基準に回転する反面、Ｘ軸を基準に回転するかＺ軸方向に並進することが制限され、単にＹ軸を基準に回転する。
【0190】
一方、第３可撓部１６０は、長さ方向（Ｘ軸方向）の剛性が相対的に非常に高いため、前記内部フレーム１２０が前記外部フレーム１３０に対してＺ軸を基準に回転するかＺ軸方向に並進することを制限することができる。また、前記第４可撓部１７０は、長さ方向（Ｙ軸方向）の剛性が相対的に非常に高いため、内部フレーム１２０が外部フレーム１３０に対してＹ軸方向に並進することを制限することができる（図８参照）。
【0191】
つまり、上述の第３可撓部１６０と第４可撓部１７０の特性により、前記内部フレーム１２０は、前記外部フレーム１３０に対してＹ軸を基準に回転することができるが、Ｘ軸またはＺ軸を基準に回転するかＺ軸、Ｙ軸またはＸ軸方向に並進することが制限される。すなわち、前記内部フレーム１２０の運動可能な方向を整理すると、下記の表２のとおりである。
【0192】
【表2】
【0193】
このように、前記内部フレーム１２０は、前記外部フレーム１３０に対してＹ軸を基準に回転することができる反面、その他の方向に運動することが制限されるため、前記内部フレーム１２０の変位を所望の方向（Ｙ軸を基準に回転）の力に対してのみ発生させることができる。
【0194】
図１５Ａおよび図１５Ｂは、図５に示された内部フレームが外部フレームに対して第４可撓部を基準に回転する過程を示す断面図である。図１５Ａおよび図１５Ｂに示されたように、前記内部フレーム１２０は、外部フレーム１３０に対してＹ軸を基準に回転することにより、すなわち、前記内部フレーム１２０を外部フレーム１３０にヒンジ結合した第４可撓部１７０を基準に回転することにより、前記第３可撓部１６０には圧縮応力と引張応力を組み合わせた曲げ応力が発生し、第４可撓部１７０にはＹ軸を基準に捩り応力が発生する。
【0195】
本発明の第１実施例による角速度センサは上述のように形成され、以下、前記角速度センサ１００による角速度測定方法について詳細に記述する。
【0196】
まず、駆動手段１９０を用いて内部フレーム１２０を外部フレーム１３０に対してＹ軸を基準に回転させる。この際、第１質量体１１０ａ´、１１０ａ´´および第２質量体１１０ｂは、前記内部フレーム１２０とともにＹ軸を基準に回転しながら振動し、振動によって前記第１質量体１１０ａ´、１１０ａ´´および第２質量体１１０ｂには変位が発生する。
【0197】
具体的に、前記第１一側質量体１１０ａ´に、＋Ｘ軸方向と−Ｚ軸方向に変位（＋Ｘ、−Ｚ）が発生するとともに、前記第１他側質量体１１０ａ´´に＋Ｘ軸方向と＋Ｚ軸方向に変位（＋Ｘ、＋Ｚ）が発生し、次に、前記第１一側質量体１１０ａ´に、−Ｘ軸方向と＋Ｚ軸方向に変位（−Ｘ、＋Ｚ）が発生するとともに、前記第１他側質量体１１０ａ´´に、−Ｘ軸方向と−Ｚ軸方向に変位（−Ｘ、−Ｚ）が発生する。この際、Ｘ軸またはＺ軸を基準に回転する角速度が、第１一側質量体１１０ａ´および第１他側質量体１１０ａ´´に印加されると、コリオリ力が発生する。
【0198】
このようなコリオリ力により、前記第１一側質量体１１０ａ´および第１他側質量体１１０ａ´´は、内部フレーム１２０に対してＸ軸を基準に回転しながら変位が発生し、検知手段１８０は、第１一側質量体１１０ａ´および第１他側質量体１１０ａ´´の変位を検知する。
【0199】
より具体的に、Ｘ軸を基準に回転する角速度が前記第１一側質量体１１０ａ´および第１他側質量体１１０ａ´´に印加されると、第１一側質量体１１０ａ´にコリオリ力が−Ｙ軸方向に発生してから＋Ｙ軸方向に発生し、第１他側質量体１１０ａ´´にコリオリ力が＋Ｙ軸方向に発生してから−Ｙ軸方向に発生する。
【0200】
したがって、前記第１一側質量体１１０ａ´と前記第１他側質量体１１０ａ´´は、互いに反対方向にＸ軸を基準に回転し、検知手段１８０が前記第１一側質量体１１０ａ´と第１他側質量体１１０ａ´´の変位をそれぞれ検知することで、コリオリ力を算出することができ、このようなコリオリ力により、Ｘ軸を基準に回転する角速度を測定することができる。
【0201】
一方、前記第１一側質量体１１０ａ´の両端部にそれぞれ連結された第１可撓部１４０と検知手段１８０からそれぞれ発生する信号をＳＹ１およびＳＹ２と定義し、前記第１他側質量体１１０ａ´´の両端部にそれぞれ連結された第１可撓部１４０と検知手段１８０からそれぞれ発生する信号をＳＹ３およびＳＹ４と定義すると、Ｘ軸方向を基準に回転する角速度は、（ＳＹ１−ＳＹ２）−（ＳＹ３−ＳＹ４）により算出することができる。このように、反対方向に回転する第１一側質量体１１０ａ´と第１他側質量体１１０ａ´´との間の信号を差動出力することで、角速度ノイズを相殺できる利点がある。
【0202】
また、Ｚ軸を基準に回転する角速度が、第１一側質量体１１０ａ´および第１他側質量体１１０ａ´´に印加されると、前記第１一側質量体１１０ａ´にコリオリ力が−Ｙ軸方向に発生してから＋Ｙ軸方向に発生し、前記第１他側質量体１１０ａ´´にコリオリ力が−Ｙ軸方向に発生してから＋Ｙ軸方向に発生する。したがって、第１一側質量体１１０ａ´と第１他側質量体１１０ａ´´は、同一方向にＸ軸を基準に回転するようになり、検知手段１８０は、第１一側質量体１１０ａ´と第１他側質量体１１０ａ´´の変位を検知することで、コリオリ力を算出することができ、このようなコリオリ力によりＺ軸を基準に回転する角速度を測定することができる。
【0203】
この際、第１一側質量体１１０ａ´の両端部にそれぞれ連結された二つの第１可撓部１４０と検知手段１８０からそれぞれ発生する信号をＳＹ１およびＳＹ２と定義し、前記第１他側質量体１１０ａ´´の両端部にそれぞれ連結された第１可撓部１４０と検知手段１８０からそれぞれ発生する信号をＳＹ３およびＳＹ４と定義すると、Ｚ軸を基準に回転する角速度は、（ＳＹ１−ＳＹ２）＋（ＳＹ３−ＳＹ４）により算出することができる。
【0204】
また、これによる角速度算出の一例は、次のとおりである。
【0205】
上述のように、前記駆動手段１９０により、外部フレーム１３０に対して内部フレーム１２０をＹ軸を基準に回転させると、前記第１質量体１１０ａは、前記内部フレーム１２０とともにＹ軸を基準に回転しながら振動し、振動によって前記第１質量体１１０ａは、Ｘ軸およびＺ軸方向に速度（ＶＸ、ＶＺ）が発生する。この際、Ｚ軸またはＸ軸を基準とする角速度（ΩＺ、ΩＸ）が前記第１質量体１１０ａに印加されると、Ｙ軸方向にコリオリ力（Ｆｙ）が発生する。
【0206】
このようなコリオリ力（Ｆｙ）により、前記第１質量体１１０ａは、前記内部フレーム１２０に対してＸ軸を基準に回転しながら変位が発生し、検知手段１８０が前記第１質量体１１０ａの変位を検知する。また、前記第１質量体１１０ａの変位を検知することで、コリオリ力（Ｆｙ）を算出することができる。
【0207】
したがって、Ｆｙ＝２ｍＶＺΩＸにおいて、前記コリオリ力（Ｆｙ）によりＸ軸を基準とする角速度（ΩＸ）を算出することができ、Ｆｙ＝２ｍＶＸΩＺにおいてコリオリ力（Ｆｙ）によりＺ軸を基準とする角速度（ΩＺ）を算出することができる。
【0208】
つまり、本発明の第１実施例による角速度センサ１００は、第１質量体１１０ａおよび検知手段１８０を介してＸ軸またはＺ軸を基準に回転する角速度を測定することができる。
【0209】
次に、第２質量体による角速度の検出は、次のとおりである。
【0210】
一旦、駆動手段１９０により、外部フレーム１３０に対して内部フレーム１２０をＹ軸を基準に回転させる。
【0211】
この際、前記第２質量体１１０ｂは、前記第１質量体１１０ａと同様に、前記内部フレーム１２０とともにＹ軸を基準に回転しながら振動し、振動によって前記第２質量体１１０ｂは、上述の第１可撓部１４０と第２可撓部１５０の特性により、前記内部フレーム１２０に対してＸ軸を基準にのみ回転することができる。
【0212】
すなわち、駆動手段１９０を用いて内部フレーム１２０を外部フレーム１３０に対してＹ軸を基準に回転させても、前記第２質量体１１０ｂは、内部フレーム１２０に対してＹ軸を基準に回転しない。
【0213】
また、上述の第３可撓部１６０と第４可撓部１７０の特性により、内部フレーム１２０は、外部フレーム１３０に対してＹ軸を基準にのみ回転することができる。したがって、図１３に示されたように、検知手段１８０を用いて前記第２質量体１１０ｂの変位を検知する際、Ｙ軸方向のコリオリ力が作用しても、内部フレーム１２０は外部フレーム１３０に対してＸ軸を基準に回転することなく、前記第２質量体１１０ｂのみが前記内部フレーム１２０に対してＸ軸を基準に回転する。
【0214】
また、前記第２質量体１１０ｂには、重心Ｃに対して偏心するように第２可撓部１５０が連結され、Ｙ軸方向に対して一端のみに、検知手段が装着された第１可撓部１４０が連結され、Ｙ軸方向に対して他端部には、回転運動のヒンジの機能を果たす第２可撓部１５０が結合されて、上述のように、前記第２質量体１１０ｂは、前記内部フレーム１２０に対してＸ軸を基準に回転する。
【0215】
前記駆動手段１９０により、外部フレーム１３０に対して内部フレーム１２０をＹ軸を基準に回転させると、前記第２質量体１１０ｂは、前記内部フレーム１２０とともにＹ軸を基準に回転しながら振動し、振動によって前記第２質量体１１０ｂは、Ｘ軸方向に速度（ＶＸ）が発生する。この際、Ｙ軸またはＺ軸を基準とする角速度（ΩＹ、ΩＺ）が前記第２質量体１１０ｂに印加されると、Ｚ軸またはＹ軸方向にコリオリ力（ＦＺ、Ｆｙ）が発生し、前記コリオリ力は、前記第２質量体１１０ｂが前記内部フレーム１２０に対してＸ軸を基準に回転する変位を発生させる。
【0216】
検知手段１８０は、前記第２質量体１１０ｂの変位を検知することで、コリオリ力を算出することができ、このようなコリオリ力により、Ｙ軸方向の角速度（ΩＹ）＋Ｚ軸方向の角速度（ΩＺ）が検出され、前記第１質量体１１０ａおよび検知手段１８０を介して測定されるＺ軸方向の角速度（ΩＺ）値を減算してＹ軸方向の角速度（ΩＹ）を算出することができる。
【0217】
これにより、本発明の第１実施例による角速度センサ１００は、前記第１質量体１１０ａによってＸ軸方向角速度およびＺ軸方向角速度を検出し、前記第２質量体１１０ｂによってＹ軸方向角速度を検出して、３軸の検出が可能な角速度センサに具現される。
【0218】
図１６は、本発明の第２実施例による角速度センサを概略的に示す斜視図であり、図１７は、図１６に示された角速度センサの平面図であり、図１８は、図１６に示された角速度センサの概略的なＡ−Ａ断面図である。
【0220】
より具体的に、前記角速度センサ２００は、質量体部２１０と、内部フレーム２２０と、外部フレーム２３０と、第１可撓部２４０と、第２可撓部２５０と、第３可撓部２６０と、第４可撓部２７０と、検知手段２８０と、駆動手段２９０と、を含む。
【0221】
また、前記質量体部２１０は、第１質量体２１０ａと、第２質量体２１０ｂと、を含む。また、前記第１質量体２１０ａは、前記第２質量体２１０ｂを中心に両側に対称となるように位置した第１一側質量体２１０ａ´と、第１他側質量体２１０ａ´´と、を含む。
【0222】
また、前記第２質量体２１０ｂは、互いに対称となる第２一側質量体２１０ｂ´と、第２他側質量体２１０ｂ´´と、を含む。また、前記第２質量体２１０ｂは、Ｙ軸方向に対して一端にのみ第１可撓部２４０が連結され、他端部には、第２可撓部２５０が前記第２質量体の重心Ｃに対して離隔するようにＸ軸方向に連結される。
【0223】
すなわち、前記第２質量体２１０ｂは、第２可撓部２５０により偏心するように内部フレーム２２０に連結される。
【0224】
すなわち、前記第２一側質量体２１０ｂ´は、Ｙ軸方向に対して一端に第１可撓部２４０が連結され、前記第１可撓部２４０は、内部フレーム２２０に連結される。また、前記第２一側質量体２１０ｂ´は、Ｙ軸方向に対して他端部に第２可撓部２５０がＸ軸方向に連結され、前記第２可撓部２５０は、前記内部フレーム２２０に連結される。
【0225】
次に、前記第２他側質量体２１０ｂ´´は、第２一側質量体２１０ｂ´とＸ軸を基準に対称となるように前記内部フレーム２２０に連結される。
【0226】
すなわち、前記第２他側質量体２１０ｂ´´は、Ｙ軸方向に対して一端に第１可撓部２４０が連結され、前記第１可撓部２４０は、内部フレーム２２０に連結される。また、前記第２他側質量体２１０ｂ´´は、Ｙ軸方向に対して他端部に第２可撓部２５０がＸ軸方向に連結され、前記第２可撓部２５０は、前記内部フレーム２２０に連結される。
【0227】
また、前記第２質量体２１０ｂにそれぞれ連結された第１可撓部２４０には、前記第２質量体２１０ｂの変位を検出するための検知手段２８０が形成される。
【0228】
また、前記検知手段２８０は、感度向上およびノイズ相殺のために一つの第１可撓部２４０に二つが形成されてもよい。
【0229】
すなわち、前記第２一側質量体２１０ｂ´と前記内部フレーム２２０をＹ軸方向に連結する第１可撓部２４０の一面に、Ｙ軸方向に対して前記内部フレーム２２０に隣接して第１検知手段２８０ａが形成され、前記第２一側質量体２１０ｂ´に隣接して第２検知手段２８０ｂが形成される。
【0230】
また、前記第２他側質量体２１０ｂ´´と前記内部フレーム２２０をＹ軸方向に連結する第１可撓部２４０の一面に、Ｙ軸方向に対して前記内部フレーム２２０に隣接して第３検知手段２８０ｃが形成され、前記第２他側質量体２１０ｂ´´に隣接して第４検知手段２８０ｄが形成される。
【0231】
上述のように、本発明の第２実施例による角速度センサにおいて、第２質量体以外の詳細な技術構成、形状および有機的結合は、第１実施例による角速度センサと同一であるため省略する。
【0232】
次に、本発明の第２実施例による角速度センサにおいて、前記第２質量体部２１０による角速度の検出は、次のように具現される。
【0233】
まず、駆動手段２９０により、外部フレーム２３０に対して前記内部フレーム２２０をＹ軸を基準に回転させる。
【0234】
この際、前記第２一側質量体２１０ｂ´および第２他側質量体２１０ｂ´´は、前記第１質量体２１０ａと同様に、前記内部フレーム２２０とともにＹ軸を基準に回転しながら振動し、振動によって前記第２一側質量体２１０ｂ´および第２他側質量体２１０ｂ´´は、上述の第１可撓部２４０と第２可撓部２５０の特性により、前記内部フレーム２２０に対してＸ軸を基準にのみ回転することができる。
【0235】
すなわち、前記駆動手段２９０を用いて前記内部フレーム２２０を外部フレーム２３０に対してＹ軸を基準に回転させても、前記第２一側質量体２１０ｂ´および第２他側質量体２１０ｂ´´は、内部フレーム２２０に対してＹ軸を基準に回転しない。
【0236】
この際、前記第２一側質量体２１０ｂ´および第２他側質量体２１０ｂ´´は、図１８に矢印で示されたように、第２可撓部を基準に互いに対称となるように回転する。
【0237】
また、上述の第３可撓部２６０と第４可撓部２７０の特性により、内部フレーム２２０は、外部フレーム２３０に対してＹ軸を基準にのみ回転することができ、前記第１、２、３、４検知手段２８０ａ、２８０ｂ、２８０ｃ、２８０ｄを用いて前記第２一側質量体２１０ｂ´および第２他側質量体２１０ｂ´´の変位を検知する際、Ｙ軸方向のコリオリ力が作用しても、内部フレーム２２０は、外部フレーム２３０に対してＸ軸を基準に回転することなく、前記第２一側質量体２１０ｂ´および第２他側質量体２１０ｂ´´のみが前記内部フレーム１２０に対してＸ軸を基準に互いに対称となるように回転する。
【0238】
すなわち、前記第２一側質量体２１０ｂ´および第２他側質量体２１０ｂ´´は、前記内部フレーム２２０に対してＸ軸を基準に回転し、第１、２検知手段２８０ａ、２８０ｂは、第２一側質量体２１０ｂ´の変位を検出してコリオリ力を算出する。
【0239】
また、前記駆動手段２９０により、外部フレーム２３０に対して内部フレーム２２０をＹ軸を基準に回転させると、前記第２質量体２１０ｂは、前記内部フレーム２２０とともにＹ軸を基準に回転しながら振動し、振動によって前記第２質量体２１０ｂはＸ軸方向に速度（ＶＸ）が発生する。この際、Ｙ軸またはＺ軸を基準とする角速度（ΩＹ、ΩＺ）が前記第２質量体２１０ｂに印加されると、Ｚ軸またはＹ軸方向にコリオリ力（ＦＺ、Ｆｙ）が発生し、前記コリオリ力は、前記第２質量体２１０ｂが前記内部フレーム２２０に対してＸ軸を基準に回転する変位を発生させる。この際、Ｚ軸方向のコリオリ力は、前記第２一側質量体２１０ｂ´および第２他側質量体２１０ｂ´´に互いに反対方向の変位を発生させ、Ｙ軸方向のコリオリ力は、前記第２一側質量体２１０ｂ´および第２他側質量体２１０ｂ´´に互いに同じ方向の変位を発生させる。
【0240】
前記第３、４検知手段２８０ｃ、２８０ｄは、前記第２他側質量体２１０ｂ´´の変位を検出してコリオリ力を算出し、このようなコリオリ力によりＹ軸方向の角速度（ΩＹ）＋Ｚ軸方向の角速度（ΩＺ）が検出され、Ｚ軸方向の角速度（ΩＺ）値を減算してＹ軸方向の角速度（ΩＹ）を算出することができる。
【0241】
また、前記第１質量体２１０ａは、上述の第１実施例による角速度センサ１００の第１質量体１１０ａと同じ方式でＸ軸方向角速度（ΩＸ）およびＺ軸方向角速度（ΩＺ）を検出する。
【0242】
これにより、本発明の第２実施例による角速度センサ２００は、上述の第１実施例による角速度センサ１００と同じ方法により、前記第１質量体２１０ａによってＸ軸方向角速度およびＺ軸方向角速度を検出し、前記二つの対称となる第２質量体２１０ｂ´、２１０ｂ´´によってＹ軸方向およびＺ軸方向角速度を検出して、３軸の検出が可能な角速度センサに具現される。
【0243】
図１９は、本発明の第３実施例による角速度センサを概略的に示す斜視図であり、図２０は、図１９に示された角速度センサの平面図であり、図２１は、図１９に示された角速度センサの概略的なＡ−Ａ断面図である。
【0245】
より具体的に、前記角速度センサ３００は、質量体部３１０と、内部フレーム３２０と、外部フレーム３３０と、第１可撓部３４０と、第２可撓部３５０と、第３可撓部３６０と、第４可撓部３７０と、検知手段３８０と、駆動手段３９０と、を含む。
【0246】
より具体的に、前記質量体部３１０は、第１質量体３１０ａと、第２質量体３１０ｂと、を含む。また、前記第１質量体３１０ａは、前記第２質量体３１０ｂを中心に両側に対称となるように位置した第１一側質量体３１０ａ´と、第１他側質量体３１０ａ´´と、を含む。
【0247】
また、前記第２質量体３１０ｂは、Ｙ軸方向に対して一端にのみ第１可撓部３４０が連結される。また、第２可撓部３５０がＹ軸方向に前記第２質量体３１０ｂの重心に対して離隔するようにＸ軸方向に連結される。
【0248】
すなわち、前記第２質量体３１０ｂは、第２可撓部３５０により偏心するように内部フレーム３２０に連結される。
【0249】
また、前記第２質量体３１０ｂは、第１実施例による角速度センサの第２質量体１１０ｂとは異なり、一端部側のみに前記第１可撓部３４０および第２可撓部３５０が連結され、前記第２質量体３１０ｂの他端は自由端として形成される。
【0250】
また、前記第２可撓部３５０は、Ｙ軸方向に対して前記内部フレーム３２０の中央部に、Ｘ軸方向に前記第２質量体３１０ｂを内部フレーム３２０に連結する。
【0251】
すなわち、前記第２質量体３１０ｂは、Ｙ軸方向に対して、一端は第１可撓部３４０によって前記内部フレーム３２０に連結され、Ｙ軸方向に対して一端部に、前記第２質量体３１０ｂの重心に対して偏心するように、第２可撓部３５０によってＸ軸方向に前記内部フレーム３２０に連結される。また、前記第１質量体および第２質量体をフレームに連結する第２可撓部３５０は、同じ延長線上に配置される。また、このために前記第１質量体３１０ａに連結された第１可撓部に比べ前記第２質量体に連結された第１可撓部が広く形成される。
【0252】
上述のように、本発明の第３実施例による角速度センサにおいて、第２質量体以外の詳細な技術構成、形状および有機的結合は第１実施例による角速度センサと同一であるため省略する。
【0253】
次に、本発明の第３実施例による角速度センサにおいて、前記第２質量体による角速度検出方法は、次のとおりである。
【0254】
前記駆動手段３９０により、外部フレーム３３０に対して内部フレーム３２０をＹ軸を基準に回転させる。
【0255】
この際、前記第２質量体３１０ｂは、前記第１質量体３１０ａと同様に、前記内部フレーム３２０とともにＹ軸を基準に回転しながら振動し、振動によって前記第２質量体３１０ｂは、上述の第１可撓部３４０と第２可撓部３５０の特性により、前記内部フレーム３２０に対してＸ軸を基準にのみ回転することができる。
【0256】
すなわち、前記駆動手段３９０を用いて内部フレーム３２０を前記外部フレーム３３０に対してＹ軸を基準に回転させても、前記第２質量体３１０ｂは、内部フレーム３２０に対してＹ軸を基準に回転しない。
【0257】
また、上述の第３可撓部３６０と第４可撓部３７０の特性により、前記内部フレーム３２０は、外部フレーム３３０に対してＹ軸を基準にのみ回転することができる。
【0258】
また、前記第１可撓部３４０に形成された検知手段３８０を用いて前記第２質量体３１０ｂの変位を検知する際、Ｙ軸方向のコリオリ力が作用しても、内部フレーム３２０は、外部フレーム３３０に対してＸ軸を基準に回転することなく、前記第２質量体３１０ｂのみが前記内部フレーム３２０に対してＸ軸を基準に回転する。
【0259】
また、前記第２質量体３１０ｂには、重心Ｃに対して偏心するように第２可撓部３５０が連結され、Ｙ軸方向に対して一端にのみ検知手段が装着された第１可撓部３４０および第２可撓部３５０が連結され、Ｙ軸方向に対して他端は自由端として形成して、上述のように前記第２質量体３１０ｂは、前記内部フレーム３２０に対してＸ軸を基準に回転し、前記第１可撓部に形成された検知手段３８０は、前記第２質量体３１０ｂの変位を検知することで、コリオリ力を算出することができ、このようなコリオリ力により、Ｙ軸方向の角速度（ΩＹ）＋Ｚ軸方向の角速度（ΩＺ）が検出され、前記第１質量体３１０ａおよび検知手段３８０を介して測定されるＺ軸方向の角速度（ΩＺ）値を減算して、Ｙ軸方向の角速度（ΩＹ）を算出することができる。
【0260】
これにより、本発明の第３実施例による角速度センサ３００は、前記第１質量体３１０ａによってＸ軸方向角速度（ΩＸ）およびＺ軸方向角速度（ΩＺ）を検出し、前記第２質量体３１０ｂによってＹ軸方向角速度（ΩＹ）を検出して、３軸の検出が可能な角速度センサに具現される。
【0261】
図２２は、本発明の第４実施例による角速度センサを概略的に示す斜視図であり、図２３は、図２２に示された角速度センサの平面図であり、図２４は、図２２に示された角速度センサの概略的なＡ−Ａ断面図である。
【0263】
より具体的に、前記角速度センサ４００は、質量体部４１０と、内部フレーム４２０と、外部フレーム４３０と、第１可撓部４４０と、第２可撓部４５０と、第３可撓部４６０と、第４可撓部４７０と、検知手段４８０と、駆動手段４９０と、を含む。
【0264】
より具体的に、前記質量体部４１０は、第１質量体４１０ａと、第２質量体４１０ｂと、を含む。
【0265】
また、前記第１質量体４１０ａは、前記第２質量体４１０ｂを中心に両側に対称となるように位置した第１一側質量体４１０ａ´と、第１他側質量体４１０ａ´´と、を含む。
【0266】
また、前記第２質量体４１０ｂには、中空部４１１ｂが形成される。また、前記中空部４１１ｂは、Ｙ軸方向に対して一端部に形成され、前記第２質量体４１０ｂは「匚」状からなってもよい。また、Ｙ軸方向に対して前記第２質量体４１０ｂの両端部に第１可撓部４４０が連結される。
【0267】
また、第２可撓部４５０は、Ｘ軸方向に、第２質量体４１０ｂに連結される。
【0268】
したがって、前記第２質量体４１０ｂは、Ｙ軸方向に対して両端部には第１可撓部４４０が連結され、前記第１可撓部は、前記内部フレーム４２０に連結される。また、前記第２質量体４１０ｂは、Ｙ軸方向に対して重心Ｃに対して離隔するように、Ｘ軸方向に対して両端部に第２可撓部４５０が連結され、前記第２可撓部は、前記内部フレーム４２０に連結される。
【0269】
すなわち、前記第２質量体４１０ｂは、第２可撓部４５０により偏心するように内部フレーム４２０に連結される。
【0270】
また、前記第１可撓部４４０の一面には、前記第２質量体４１０ｂの変位を検出するための検知手段４８０がそれぞれ形成される。
【0271】
上述のように、本発明の第４実施例による角速度センサにおいて、第２質量体以外の詳細な技術構成、形状および有機的結合は第１実施例による角速度センサと同一であるため省略する。
【0272】
次に、本発明の第４実施例による角速度センサにおいて、前記第２質量体による角速度検出方法は、次のとおりである。
【0273】
前記駆動手段４９０により、外部フレーム４３０に対して内部フレーム４２０をＹ軸を基準に回転させる。
【0274】
この際、前記第２質量体４１０ｂは、前記第１質量体４１０ａと同様に、前記内部フレーム４２０とともにＹ軸を基準に回転しながら振動し、振動によって前記第２質量体４１０ｂは、上述の第１可撓部４４０と第２可撓部４５０の特性により、前記内部フレーム４２０に対してＸ軸を基準にのみ回転することができる。
【0275】
すなわち、前記駆動手段４９０を用いて内部フレーム４２０を前記外部フレーム４３０に対してＹ軸を基準に回転させても、前記第２質量体４１０ｂは内部フレーム４２０に対してＹ軸を基準に回転しない。
【0276】
また、第１実施例による角速度センサの第３可撓部および第４可撓部について上述したように、前記第３可撓部４６０と第４可撓部４７０の特性により、前記内部フレーム４２０は、外部フレーム４３０に対してＹ軸を基準にのみ回転することができる。
【0277】
また、前記第１可撓部４４０に形成されたそれぞれの検知手段４８０を用いて前記第２質量体４１０ｂの変位を検知する際、Ｙ軸方向のコリオリ力が作用しても、内部フレーム４２０は、外部フレーム４３０に対してＸ軸を基準に回転することなく、前記第２質量体４１０ｂのみが前記内部フレーム４２０に対してＸ軸を基準に回転する。
【0278】
また、前記第２質量体４１０ｂには、重心Ｃに対して偏心するように第２可撓部４５０が連結され、Ｙ軸方向に対して両端部に検知手段４８０が装着された第１可撓部４４０が連結され、Ｘ軸方向に回転運動のヒンジの機能を果たす第２可撓部４５０が結合して、上述したように、前記第２質量体４１０ｂは、前記内部フレーム４２０に対してＸ軸を基準に回転し、前記第１可撓部４４０に形成された検知手段４８０は、それぞれ前記第２質量体４１０ｂの変位を検知することで、コリオリ力を算出することができ、このようなコリオリ力により、Ｙ軸方向の角速度（ΩＹ）＋Ｚ軸方向の角速度（ΩＺ）が検出され、前記第１質量体４１０ａおよび検知手段４８０を介して測定されるＺ軸方向の角速度（ΩＺ）値を減算してＹ軸方向の角速度（ΩＹ）を算出することができる。
【0279】
これにより、本発明の第４実施例による角速度センサ４００は、前記第１質量体４１０ａによってＸ軸方向角速度（ΩＸ）およびＺ軸方向角速度（ΩＺ）を検出し、前記第２質量体４１０ｂによってＹ軸方向角速度（ΩＹ）を検出して、３軸の検出が可能な角速度センサに具現される。
【0280】
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。特に、本発明は、「Ｘ軸」、「Ｙ軸」および「Ｚ軸」を基準に説明しているが、これは説明の便宜のために定義したものに過ぎず、本発明の権利範囲はこれに制限されない。
【0281】
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
【産業上の利用可能性】
【0282】
本発明は、センサ用検出モジュールおよびこれを備える角速度センサに適用可能である。
【符号の説明】
【0283】
１０ センサ用検出モジュール（一実施例）１１ 質量体部
１１ａ 第１質量体
１１ａ´ 第１一側質量体
１１ａ´´ 第１他側質量体
１１ｂ 第２質量体
１２ フレーム
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 空間部
１３ 第１可撓部
１４ 第２可撓部
１５ 検知手段
２０ センサ用検出モジュール（他の実施例）
２１ａ 第１質量体
２１ｂ 第２質量体
２３ 第１可撓部
２４ 第２可撓部
１００ 角速度センサ
１１０ 質量体部
１１０ａ 第１質量体
１１０ａ´ 第１一側質量体
１１０ａ´´ 第１他側質量体
１１０ｂ 第２質量体
１２０ 内部フレーム
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ 空間部
１３０ 外部フレーム
１４０ 第１可撓部
１５０ 第２可撓部
１６０ 第３可撓部
１７０ 第４可撓部
１８０ 検知手段
１９０ 駆動手段
２００ 角速度センサ
２１０ 質量体部
２１０ａ 第１質量体
２１０ａ´ 第１一側質量体
２１０ａ´´ 第１他側質量体
２１０ｂ 第２質量体
２１０ｂ´ 第２一側質量体
２１０ｂ´´ 第２他側質量体
２２０ 内部フレーム
２３０ 外部フレーム
２４０ 第１可撓部
２５０ 第２可撓部
２６０ 第３可撓部
２７０ 第４可撓部
２８０ 検知手段
２８０ａ 第１検知手段
２８０ｂ 第２検知手段
２８０ｃ 第３検知手段
２８０ｄ 第４検知手段
２９０ 駆動手段
３００ 角速度センサ
３１０ 質量体部
３１０ａ 第１質量体
３１０ａ´ 第１一側質量体
３１０ａ´´ 第１他側質量体
３１０ｂ 第２質量体
３２０ 内部フレーム
３３０ 外部フレーム
３４０ 第１可撓部
３５０ 第２可撓部
３６０ 第３可撓部
３７０ 第４可撓部
３８０ 検知手段
３９０ 駆動手段
４００ 角速度センサ
４１０ 質量体部
４１０ａ 第１質量体
４１０ａ´ 第１一側質量体
４１０ａ´´ 第１他側質量体
４１０ｂ 第２質量体
４１１ｂ 中空部
４２０ 内部フレーム
４３０ 外部フレーム
４４０ 第１可撓部
４５０ 第２可撓部
４６０ 第３可撓部
４７０ 第４可撓部
４８０ 検知手段
４９０ 駆動手段