知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-08-29
(54)【発明の名称】慣性センサーおよび電子デバイス
(51)【国際特許分類】
G01C 19/5642 20120101AFI20240822BHJP
B81B 3/00 20060101ALI20240822BHJP
【ＦＩ】
G01C19/5642
B81B3/00
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024513429
(86)(22)【出願日】2022-08-11
(85)【翻訳文提出日】2024-03-07
(86)【国際出願番号】 CN2022111629
(87)【国際公開番号】W WO2023029927
(87)【国際公開日】2023-03-09
(31)【優先権主張番号】202111016671.3
(32)【優先日】2021-08-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】503433420
【氏名又は名称】華為技術有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡＷＥＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｈｕａｗｅｉ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｂａｎｔｉａｎ， Ｌｏｎｇｇａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８１２９， Ｐ．Ｒ． Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100132481
【弁理士】
【氏名又は名称】赤澤 克豪
(74)【代理人】
【識別番号】100115635
【弁理士】
【氏名又は名称】窪田 郁大
(72)【発明者】
【氏名】胡 ▲啓▼方
(72)【発明者】
【氏名】▲鄭▼ 元▲遼▼
【テーマコード（参考）】
2F105
3C081
【Ｆターム（参考）】
2F105AA08
2F105AA10
2F105BB01
2F105BB13
2F105CC04
2F105CD03
2F105CD05
2F105CD13
3C081AA01
3C081AA11
3C081BA07
3C081BA22
3C081BA44
3C081BA48
3C081BA53
3C081EA02
(57)【要約】
慣性センサー（２０）および電子デバイス（１００）が提供される。Ｙ軸を検出するための慣性センサー（２０）の質量ブロック（３１２または３１５）は、Ｘ軸方向に変位成分を有するように駆動される。慣性センサー（２０）がＺ軸周りの角速度成分を受けると、Ｙ軸を検出するための質量ブロック（３１２または３１５）が、Ｚ軸を検出するための質量ブロック（３１３または３１６）を引っ張ることがあり、これにより、Ｚ軸を検出するための質量ブロック（３１３または３１６）が、Ｙ軸方向に変位成分を有することができる。慣性センサー（２０）は、Ｙ軸検出およびＺ軸検出の間における原則的な減結合を実装することができ、それによって慣性センサー（２０）のサイズおよび検出精度の両方を考慮することに貢献する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
慣性センサーであって、第一の質量ブロックおよび第一の検出電極であって、前記第一の質量ブロックは、前記第一の検出電極に対して相対的に移動可能であり、前記第一の質量ブロックおよび前記第一の検出電極は、第一の方向に配置されて第一のコンデンサを形成し、前記第一のコンデンサは、第二の方向周りの角速度を検出するように構成される、第一の質量ブロックおよび第一の検出電極と、
第二の質量ブロックおよび第二の検出電極であって、前記第二の質量ブロックは、前記第二の検出電極に対して相対的に移動可能であり、前記第二の質量ブロックおよび前記第二の検出電極は、前記第二の方向に配置されて第二のコンデンサを形成し、前記第二のコンデンサは、前記第一の方向周りの角速度を検出するように構成される、第二の質量ブロックおよび第二の検出電極と、
第一のコネクタであって、前記第一の質量ブロックの第一の端部と前記第二の質量ブロックの第一の端部との間に連結される、第一のコネクタと
を備え、
前記第一の質量ブロックは、第三の方向に変位成分を有するように駆動され、前記第一の方向、前記第二の方向、および前記第三の方向は、相互に直交しており、
前記第一の質量ブロックが前記第一の方向周りの角速度成分を有する場合、前記第一の質量ブロックが第二の方向に変位成分を有し、前記第一の質量ブロックは、前記第一のコネクタを使用することによって、前記第二の質量ブロックを引っ張って、前記第二の方向に移動させるように構成され、前記第二の方向における前記第二の質量ブロックの変位成分は、前記第二のコンデンサの静電容量値の変動に対応し、
前記第一の質量ブロックが前記第二の方向周りの角速度成分を有する場合、前記第一の質量ブロックは、前記第一の方向に変位成分を有し、前記第一の方向における前記第一の質量ブロックの前記変位成分は、前記第一のコンデンサの静電容量値の変動に対応する、
慣性センサー。
【請求項2】
前記第一のコネクタは、第一の弾性コネクタを含み、前記第一の弾性コネクタは、前記第一の質量ブロックに対して前記第一の方向および前記第三の方向に緩衝空間を提供するように構成され、これにより、前記第一の方向における前記第二の質量ブロックの前記第一の端部の変位成分は、前記第一の方向における前記第一の質量ブロックの前記第一の端の変位成分よりも小さくなり、かつ、前記第三の方向における前記第二の質量ブロックの前記第一の端部の変位成分は、前記第三の方向における前記第一の質量ブロックの前記第一の端部の変位成分よりも小さくなる、請求項１に記載の慣性センサー。
【請求項3】
前記第一のコネクタは、第一の支持梁であって、前記第一の支持梁が、前記第一の弾性コネクタおよび前記第二の質量ブロックの間に連結される、第一の支持梁
をさらに含む、請求項２に記載の慣性センサー。
【請求項4】
前記第一のコネクタは、第一の伝達梁であって、前記第一の伝達梁が、前記第三の方向に延在し、前記第一の伝達梁の一端部が、前記第一の弾性コネクタおよび前記第二の質量ブロックの間に連結され、前記第一の質量ブロックが前記第一の方向周りの角速度成分を有する場合、前記第一の伝達梁は、前記第一の方向周りに回転する、第一の伝達梁
をさらに含む、請求項２または３に記載の慣性センサー。
【請求項5】
前記第一の質量ブロックが前記第二の方向周りの角速度成分を有する場合、前記第二の方向周りの前記第一の伝達梁の回転角は、前記第二の方向周りの前記第一の質量ブロックの回転角よりも小さくなる、請求項４に記載の慣性センサー。
【請求項6】
前記第一の質量ブロックは、前記第二の質量ブロックの第一の端部から、前記第二の質量ブロックの第二の端部まで延在し、前記慣性センサーは、第二のコネクタであって、前記第二のコネクタが前記第一の質量ブロックの第二の端部と、前記第二の質量ブロックの前記第二の端部との間に連結され、前記第二のコネクタおよび前記第一のコネクタは、前記第二の質量ブロックに関して対称である、第二のコネクタ
をさらに含む、請求項１ないし５の何れか一つに記載の慣性センサー。
【請求項7】
前記慣性センサーは、駆動電極および駆動ブロックであって、前記駆動電極および前記駆動ブロックによって形成されるコンデンサは、前記駆動ブロックを駆動して、前記駆動電極に対して相対的に前記第三の方向に前後に移動させるように構成されて、駆動電極および駆動ブロックと、
第二の支持梁であって、前記第二の支持梁は、前記駆動ブロックおよび前記第一の質量ブロックの間に連結され、前記駆動ブロックは、前記第二の支持梁を使用することによって、前記第一の質量ブロックを駆動するように構成され、これにより、前記第一の質量ブロックが、前記第三の方向に前記変位成分を有する、第二の支持梁と
をさらに備える、請求項１ないし６の何れか一つに記載の慣性センサー。
【請求項8】
前記慣性センサーは、第三の質量ブロックおよび第三の検出電極であって、前記第三の質量ブロックは、前記第三の検出電極に対して相対的に移動可能であり、前記第三の質量ブロックおよび前記第三の検出電極は、前記第一の方向に配置されて第三のコンデンサを形成し、前記第三のコンデンサは、前記第三の方向周りの角速度を検出するように構成され、前記第三の質量ブロックは、前記第二の方向に変位成分を有するように駆動され、前記第三の質量ブロックが前記第三の方向周りの角速度成分を有する場合、前記第三の質量ブロックは、前記第一の方向に変位成分を有し、前記第一の方向における前記第三の質量ブロックの前記変位成分は、前記第三のコンデンサの静電容量値の変動に対応する、第三の質量ブロックおよび第三の検出電極
をさらに備える、請求項１ないし７の何れか一つに記載の慣性センサー。
【請求項9】
前記第一の質量ブロックは、前記駆動ブロックによって駆動され、前記駆動ブロックは、前記第三の方向に前後に移動するように構成され、前記第三の質量ブロックおよび前記駆動ブロックの間には、操作梁が連結され、前記操作梁の端部であって、前記駆動ブロックに近接する端部は、前記第三の方向に前後に移動するように構成され、前記操作梁の端部であって、前記第三の質量ブロックに近接する端部は、前記第二の方向に前後に移動するように構成され、これにより、前記第三の質量ブロックは、前記第二の方向に前記変位成分を有する、請求項８に記載の慣性センサー。
【請求項10】
前記慣性センサーは、第二の弾性コネクタであって、前記第二の弾性コネクタは、前記駆動ブロックおよび前記第一の質量ブロックの間に連結され、前記第三の質量ブロックに対して前記第一の方向に緩衝空間を提供するように構成される、第二の弾性コネクタ
をさらに備える、請求項８または９に記載の慣性センサー。
【請求項11】
前記慣性センサーは、第二の伝達梁であって、前記第二の伝達梁は、前記第二の弾性コネクタおよび前記駆動ブロックの間に連結され、前記第二の伝達梁は、前記第三の方向周りに回転可能であり、前記第三の質量ブロックが前記第三の方向周りに回転する場合、前記第三の方向周りの第二の伝達梁の回転角度は、前記第三の方向周りの第三の質量ブロックの回転角度よりも小さくなる、第二の伝達梁
をさらに備える、請求項１０に記載の慣性センサー。
【請求項12】
前記慣性センサーは、第三の弾性コネクタであって、前記第三の弾性コネクタは、前記第三の質量ブロックに連結され、前記第三の弾性コネクタは、前記第三の質量ブロックに対して前記第一の方向に支持力を提供するように構成され、前記第三の質量ブロックに対して前記第二の方向に緩衝空間を提供するようにさらに構成される、第三の弾性コネクタ
をさらに備える、請求項８ないし１１の何れか一つに記載の慣性センサー。
【請求項13】
前記第三の弾性コネクタは、前記第三の質量ブロックの側であって、前記第二の質量ブロックから離れている側に位置する、請求項１２に記載の慣性センサー。
【請求項14】
前記慣性センサーは、機械構造層、被覆層、および基板層を備え、前記機械構造層は、前記被覆層および前記基板層の間に位置し、前記第一の質量ブロックおよび前記第二の質量ブロックは、前記機械構造層上に配置され、前記第一の検出電極は、前記基板層上に配置され、前記第二の検出電極は、前記基板層または前記機械構造層上に配置される、請求項８ないし１３の何れか一つに記載の慣性センサー。
【請求項15】
前記慣性センサーは、前記第二の方向に関して対称であり、かつ、前記慣性センサーは、前記第三の方向に関して対称である、請求項１ないし１４の何れか一つに記載の慣性センサー。
【請求項16】
請求項１ないし１５の何れか一つに記載の慣性センサーを備える、電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、慣性感知の分野および電子デバイスの分野に関し、より具体的には、慣性センサーおよび電子デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
本出願は、２０２１年８月３１日に中国国家知識産権局に提出された「慣性センサーおよび電子デバイス」と題する中国特許出願第２０２１１１０１６６７１．３号に対する優先権を主張し、この出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0003】
電子デバイスは、慣性センサー（慣性測定ユニット（ＩＭＵ）とも呼ばれることがある）を使用することによって、電子デバイスの傾斜度のような動作状態を検出し得る。慣性センサーは、撮影中の手振れ補正、ナビゲーション、ゲームの方向性、および画面の回転などの、適用シナリオにおいて重要な役割を果たしている。
【0004】
慣性センサーは、複数の回転対称梁（rotationally symmetrical beams）に対する電子デバイスの角速度を検出するように構成され得る。回転対称梁Ａに対する慣性センサーの動作が回転対称梁Ｂの角速度の検出に影響を与える場合、慣性センサーの検出結果が、不正確になることがある。慣性センサーにおいて、回転対称梁Ａの角速度を検出するための部分と、回転対称梁Ｂの角速度を検出するための部分とが、別々に配置され、相互に干渉することがない場合、慣性センサーの全体サイズが大きくなることがある。そのため、慣性センサーのサイズおよび検出精度を如何に考慮するかは、解決すべき問題である。
【発明の概要】
【0005】
本出願は、慣性センサーおよび電子デバイスを提供して、小型構造および高検出精度を有する慣性センサーを提供し、これにより、電子デバイスにおける慣性センサーの適用性能の改善に貢献する。
【0006】
第一の態様によれば、以下を含む慣性センサーが提供される。すなわち、
第一の質量ブロック（mass block）および第一の検出電極（detection electrode）であって、第一の質量ブロックは、第一の検出電極に対して相対的に移動可能であり、第一の質量ブロックおよび第一の検出電極は、第一の方向に配置されて第一のコンデンサを形成し、第一のコンデンサは、第二の方向周りの角速度を検出するように構成される、第一の質量ブロックおよび第一の検出電極。
第二の質量ブロックおよび第二の検出電極であって、第二の質量ブロックは、第二の検出電極に対して相対的に移動可能であり、第二の質量ブロックおよび第二の検出電極は、第二の方向に配置されて第二のコンデンサを形成し、第二のコンデンサは、第一の方向周りの角速度を検出するように構成される、第二の質量ブロックおよび第二の検出電極。および、
第一のコネクタであって、第一のコネクタは、第一の質量ブロックの第一の端部と第二の質量ブロックの第一の端部との間に連結される、第一のコネクタ。
ここで、第一の質量ブロックは、第三の方向に変位成分を有するように駆動され、第一の方向、第二の方向、および第三の方向は、相互に直交している。
また、第一の質量ブロックが第一の方向周りの角速度成分を有する場合、第一の質量ブロックが第二の方向の変位成分を有し、第一の質量ブロックは、第一のコネクタを使用することによって、第二の質量ブロックを引っ張って、第二の方向に移動させるように構成され、第二の方向における前記第二の質量ブロックの変位成分は、前記第二のコンデンサの静電容量値の変動に対応する。
さらに、第一の質量ブロックが第二の方向周りの角速度成分を有する場合、第一の質量ブロックは、第一の方向の変位成分を有し、第一の方向における第一の質量ブロックの変位成分は、第一の質量ブロックの静電容量値の変動に対応する。
第一の質量ブロック（mass block）および第一の検出電極（detection electrode）であって、第一の質量ブロックは、第一の検出電極に対して相対的に移動可能であり、第一の質量ブロックおよび第一の検出電極は、第一の方向に配置されて第一のコンデンサを形成し、第一のコンデンサは、第二の方向周りの角速度を検出するように構成される、第一の質量ブロックおよび第一の検出電極。
第二の質量ブロックおよび第二の検出電極であって、第二の質量ブロックは、第二の検出電極に対して相対的に移動可能であり、第二の質量ブロックおよび第二の検出電極は、第二の方向に配置されて第二のコンデンサを形成し、第二のコンデンサは、第一の方向周りの角速度を検出するように構成される、第二の質量ブロックおよび第二の検出電極。および、
第一のコネクタであって、第一のコネクタは、第一の質量ブロックの第一の端部と第二の質量ブロックの第一の端部との間に連結される、第一のコネクタ。
ここで、第一の質量ブロックは、第三の方向に変位成分を有するように駆動され、第一の方向、第二の方向、および第三の方向は、相互に直交している。
また、第一の質量ブロックが第一の方向周りの角速度成分を有する場合、第一の質量ブロックが第二の方向の変位成分を有し、第一の質量ブロックは、第一のコネクタを使用することによって、第二の質量ブロックを引っ張って、第二の方向に移動させるように構成され、第二の方向における前記第二の質量ブロックの変位成分は、前記第二のコンデンサの静電容量値の変動に対応する。
さらに、第一の質量ブロックが第二の方向周りの角速度成分を有する場合、第一の質量ブロックは、第一の方向の変位成分を有し、第一の方向における第一の質量ブロックの変位成分は、第一の質量ブロックの静電容量値の変動に対応する。
【0007】
本出願では、第一の質量ブロックは、第二の質量ブロックを第二の方向に引っ張って、第一の方向周りの第二の質量ブロックの角速度を検出する。第一の質量ブロックが第二の方向周りの角速度を検出する場合、第一の質量ブロックは、第一の方向および第三の方向に変位成分を有し、第一の質量ブロックは、第二の方向に静止していると見做し得る。第二の質量ブロックが第一の方向周りの角速度を検出する場合、第二の質量ブロックは、第二の方向に変位成分を有する。検出原理に基づいて、第一の質量ブロックが第二の方向周りの角速度成分のみを有する場合、第一の質量ブロックは、第二の方向に変位成分を有しないことがある。そのため、第一の質量ブロックによる第二の方向周りの角速度の検出は、第二の質量ブロックによる第一の方向周りの角速度の検出にほとんど影響を与えない。これは、慣性センサーの差動減結合の適用を軽減することに貢献し、慣性センサーの検出精度の改善に貢献する。さらに、本出願に提供される慣性センサーは、一つの駆動源を使用することによって、第一の質量ブロックおよび第二の質量ブロックに対して電力を供給し得て、それによって慣性センサーの検出精度の改善に貢献する。
【0008】
第二の質量ブロックが第二の方向周りの角速度成分のみを有する場合、第一の質量ブロックは、第二の方向においてより小さい変位成分を有し、第一の質量ブロックは、第二の方向において第二の質量ブロックに及ぼすより小さい引張力を有する。そのため、これは、第一の質量ブロックおよび第二の質量ブロックの間の結合度の低減と、第一の質量ブロックおよび第二の質量ブロックとの間の相互影響の低減とに貢献する。
【0009】
第一の態様に関して、第一の態様における幾つかの実装形態では、第一のコネクタは、第一の弾性コネクタを含む。第一の弾性コネクタは、第一の質量ブロックに対して第一の方向および第三の方向に緩衝空間を提供するように構成され、これにより、第一の方向における第二の質量ブロックの第一の端部の変位成分が、第一の方向における第二の質量ブロックの第一の端部の変位成分よりも小さくなり、かつ、第三の方向における第二の質量ブロックの第一の端部の変位成分は、第三の方向における第一の質量ブロックの第一の端部の変位成分よりも小さくなる。
【0010】
第一の弾性コネクタは、第一の質量ブロックおよび第二の質量ブロックの間に緩衝機能を有し得る。第一の質量ブロックが第二の方向周りの角速度を検出する場合、第一の方向における第一の質量ブロックの変位が大きくなることがある。第一の弾性コネクタは、第二の質量ブロックが第一の質量ブロックによって引っ張られた後、第一の方向における第二の質量ブロックの変位の低減に貢献する。第一の質量ブロックが第三の方向に前後に移動する場合、第三の方向における第一の質量ブロックの変位は大きくなることがある。第一の弾性コネクタは、第二の質量ブロックが第一の質量ブロックによって引っ張られた後、第三の方向における第二の質量ブロックの変位の低減に貢献する。第一の弾性コネクタは、第二の方向および第三の方向における第一の質量ブロックの変位成分が第二の質量ブロックに及ぼす影響の低減に貢献し得る。
【0011】
第二の方向における第一の弾性コネクタの剛性は、例えば、第一の方向における第一の弾性コネクタの剛性よりも低くなり得る。第三の方向における第一の弾性コネクタの剛性は、例えば、第一の方向における第一の弾性コネクタの剛性よりも低くなり得る。
【0012】
第一の態様に関して、第一の態様における幾つかの実装形態では、第一のコネクタは、以下をさらに含む。すなわち、
第一の支持梁（support beam）であって、この第一の支持梁は、第一の弾性コネクタおよび第二の質量ブロックの間に連結される、第一の支持梁。
第一の支持梁（support beam）であって、この第一の支持梁は、第一の弾性コネクタおよび第二の質量ブロックの間に連結される、第一の支持梁。
【0013】
第一の支持梁は、第一の弾性コネクタおよび第二の質量ブロックとの間に連結される。これは、第一の弾性コネクタによっては吸収しきることができない変位成分のさらなる吸収に貢献し、第二の質量ブロックが第一の質量ブロックによって引っ張られた後、第一の方向および／または第三の方向における第二の質量ブロックの変位の低減に貢献する。
【0014】
第一の態様に関して、第一の態様における幾つかの実装形態では、第一のコネクタは、以下をさらに含む。すなわち、
第一の伝達梁（transmission beam）であって、この第一の伝達梁は、第三の方向に延在し、第一の伝達梁の一端部は、第一の弾性コネクタおよび第二の質量ブロックの間に連結され、第一の質量ブロックが第一の方向における第一の質量ブロックの角速度成分を有する場合、第一の伝達梁は、第一の方向周りに回転可能である、第一の伝達梁。
第一の伝達梁（transmission beam）であって、この第一の伝達梁は、第三の方向に延在し、第一の伝達梁の一端部は、第一の弾性コネクタおよび第二の質量ブロックの間に連結され、第一の質量ブロックが第一の方向における第一の質量ブロックの角速度成分を有する場合、第一の伝達梁は、第一の方向周りに回転可能である、第一の伝達梁。
【0015】
換言すると、第一の質量ブロックが第一の方向周りの角速度成分を有する場合、第一の伝達梁は、第一の方向周りの回転角を有し得る。
【0016】
第一の伝達梁の一部の位置は固定され、第一の伝達梁の変形量は小さい。第一の質量ブロックが第一の方向にシフトする場合、第一の質量ブロックは、第二の質量ブロックを引っ張って第一の方向に移動させる傾向がある。第二の質量ブロックは、第一の伝達梁の第二の部分によって逆に引っ張られて、第二の質量ブロックが第一の質量ブロックによって引っ張られた後、第一の方向における第二の質量ブロックの変位をさらに低減し得る。
【0017】
第一の態様に関して、第一の態様における幾つかの実装形態では、第一の質量ブロックが第二の方向周りの角速度成分を有する場合、第二の方向周りの第一の伝達梁の回転角は、第二の方向周りの第一の質量ブロックの回転角よりも小さくなる。
【0018】
第一の伝達梁は、第一の質量ブロックおよび第二の質量ブロックの間に連結され、第二の方向周りの第一の伝達梁の回転角は小さい。これは、第二の質量ブロックの変形量の低減に貢献する。
【0019】
一実施形態では、第一の伝達梁の長さは、大きくなり得る。例えば、第三の方向における第一の伝達梁の長さの半分は、第三の方向における第二の質量ブロックの長さよりも大きくなってもよい。
【0020】
第一の態様に関して、第一の態様における幾つかの実装形態では、第一の質量ブロックは、第二の質量ブロックの第一の端部から第二の質量ブロックの第二の端部まで延在している。慣性センサーは、以下をさらに含む。すなわち、
第二のコネクタであって、この第二のコネクタは、第一の質量ブロックの第二の端部と、第二の質量ブロックの第二の端との間に連結され、第二のコネクタおよび第一のコネクタは、第二の質量ブロックに関して対称である、第二のコネクタ。
第二のコネクタであって、この第二のコネクタは、第一の質量ブロックの第二の端部と、第二の質量ブロックの第二の端との間に連結され、第二のコネクタおよび第一のコネクタは、第二の質量ブロックに関して対称である、第二のコネクタ。
【0021】
第一の質量ブロックは、第二の質量ブロックの両端から第二の質量ブロックを引っ張り得て、第二の質量ブロックの両端にあるコネクタも対称である。これは、第一の方向における第二の質量ブロックの変位の対称性の改善に貢献し、慣性センサーの検出精度の改善にさらに貢献する。
【0022】
第一の態様に関して、第一の態様における幾つかの実装形態では、慣性センサーは、以下をさらに含む。すなわち、
駆動電極および駆動ブロックであって、これらの駆動電極および駆動ブロックによって形成されるコンデンサは、駆動電極に対して相対的に第三の方向に前後に移動させるように駆動ブロックを駆動するように構成される、駆動電極および駆動ブロック。および、
第二の支持梁であって、この第二の支持梁は、駆動ブロックおよび第一の質量ブロックの間に連結され、駆動ブロックは、第二の支持梁を使用することによって、第一の質量ブロックを駆動するように構成され、これにより、第一の質量ブロックは、第三の方向に変位を有する、第二の支持梁。
駆動電極および駆動ブロックであって、これらの駆動電極および駆動ブロックによって形成されるコンデンサは、駆動電極に対して相対的に第三の方向に前後に移動させるように駆動ブロックを駆動するように構成される、駆動電極および駆動ブロック。および、
第二の支持梁であって、この第二の支持梁は、駆動ブロックおよび第一の質量ブロックの間に連結され、駆動ブロックは、第二の支持梁を使用することによって、第一の質量ブロックを駆動するように構成され、これにより、第一の質量ブロックは、第三の方向に変位を有する、第二の支持梁。
【0023】
駆動ブロックは、第二の質量ブロックから離れている側から、第一の質量ブロックを駆動し得る。これは、駆動ブロックが第一の質量ブロックを引っ張る際に、第二の質量ブロックの移動に対して駆動ブロックによって引き起こされる影響の低減に貢献し、慣性センサーの検出精度の改善にさらに貢献する。
【0024】
第一の態様に関して、第一の態様における幾つかの実装形態では、慣性センサーは、以下をさらに含む。すなわち、
第三の質量ブロックおよび第三の検出電極であって、この第三の質量ブロックは、第三の検出電極に対して相対的に移動可能であり、第三の質量ブロックおよび第三の検出電極は、第一の方向に配置されて第三のコンデンサを形成し、第三のコンデンサは、第三の方向周りの角速度を検出するように構成され、第三の質量ブロックは、第二の方向に変位成分を有するように駆動され、第三の質量ブロックが第三の方向周りの角速度成分を有する場合、第三の質量ブロックは、第一の方向に変位成分を有し、第一の方向における第三の質量ブロックの変位成分は、第三のコンデンサの静電容量値の変動に対応する、第三の質量ブロックおよび第三の検出電極。
第三の質量ブロックおよび第三の検出電極であって、この第三の質量ブロックは、第三の検出電極に対して相対的に移動可能であり、第三の質量ブロックおよび第三の検出電極は、第一の方向に配置されて第三のコンデンサを形成し、第三のコンデンサは、第三の方向周りの角速度を検出するように構成され、第三の質量ブロックは、第二の方向に変位成分を有するように駆動され、第三の質量ブロックが第三の方向周りの角速度成分を有する場合、第三の質量ブロックは、第一の方向に変位成分を有し、第一の方向における第三の質量ブロックの変位成分は、第三のコンデンサの静電容量値の変動に対応する、第三の質量ブロックおよび第三の検出電極。
【0025】
第三の質量ブロックが第二の方向に前後に移動し、第三の質量ブロックおよび第三の検出電極が第一の方向に配置されるため、第三の質量ブロックの移動および検出が第一の質量ブロックおよび第二の質量ブロックに及ぼす影響が小さくなり、これにより、慣性センサーは、三軸の角速度を検出しつつ、高精度を有することができる。
【0026】
第一の態様に関して、第一の態様における幾つかの実装形態では、第一の質量ブロックは、駆動ブロックによって駆動される。駆動ブロックは、第三の方向に前後に移動するように構成され、第三の質量ブロックおよび駆動ブロックの間に操作梁（steering beam）が連結される。操作梁の端部であって、駆動ブロックに近接する端部は、第三の方向に前後に移動するように構成され、操作梁の端部であって、第三の質量ブロックに近接する端部は、第二の方向に前後に移動するように構成され、これにより、第三の質量ブロックは、第二の方向に変位成分を有する。
【0027】
第一の質量ブロックおよび第三の質量ブロックは、同一の駆動ブロックを使用することによって駆動される。これは、慣性センサーにおける部品点数の削減に貢献し、第一の質量ブロック、第二の質量ブロック、および第三の質量ブロックの結合度の向上に貢献し、慣性センサーの検出精度の改善に貢献する。
【0028】
第一の態様に関して、第一の態様における幾つかの実装形態では、慣性センサーは、以下をさらに含む。すなわち、
第二の弾性コネクタであって、この第二の弾性コネクタは、駆動ブロックおよび第一の質量ブロックの間に連結され、第三の質量ブロックに対して第一の方向に緩衝空間を提供するように構成される、第二の弾性コネクタ。
第二の弾性コネクタであって、この第二の弾性コネクタは、駆動ブロックおよび第一の質量ブロックの間に連結され、第三の質量ブロックに対して第一の方向に緩衝空間を提供するように構成される、第二の弾性コネクタ。
【0029】
第三の質量ブロックが第三の方向周りの角速度を検出する場合、第三の質量ブロックは、第一の方向にシフトし得る。第二の弾性コネクタは、第一の方向における変位成分を吸収することに役立ち、それによって第三の質量ブロックが駆動ブロックに及ぼす影響を低減する。
【0030】
第二の方向における第二の弾性コネクタの剛性は、例えば、第一の方向における第二の弾性コネクタの剛性よりも大きくなり得る。第三の方向における第二の弾性コネクタの剛性は、例えば、第一の方向における第二の弾性コネクタの剛性よりも大きくなってもよい。
【0031】
第一の態様に関して、第一の態様における幾つかの実装形態では、慣性センサーは、以下をさらに含む。すなわち、
第二の伝達梁であって、この第二の伝達梁は、第二の弾性コネクタおよび駆動ブロックの間に連結され、第二の伝達梁は、第三の方向周りに回転可能であり、第三の質量ブロックが第三の方向周りに回転する場合、第三の方向周りの第二の伝達梁の回転角度は、第三の方向周りの第三の質量ブロックの回転角度よりも小さくなる、第二の伝達梁。
第二の伝達梁であって、この第二の伝達梁は、第二の弾性コネクタおよび駆動ブロックの間に連結され、第二の伝達梁は、第三の方向周りに回転可能であり、第三の質量ブロックが第三の方向周りに回転する場合、第三の方向周りの第二の伝達梁の回転角度は、第三の方向周りの第三の質量ブロックの回転角度よりも小さくなる、第二の伝達梁。
【0032】
第二の伝達梁は、第三の質量ブロックと第三の質量ブロックの対称質量ブロックとの間に連結され得る。第二の伝達梁の変形量は小さい。第三の質量ブロックと第三の質量ブロックの対称質量ブロックとが第一の方向に逆にシフトされる場合、第二の伝達梁は、第三の質量ブロックと第三の質量ブロックの対称質量ブロックとの両方を逆に引っ張り得る。これは、第一の方向における第三の質量ブロックと第三の質量ブロックの対称質量ブロックとの変位の対称性の改善に貢献する。
【0033】
第一の態様に関して、第一の態様における幾つかの実装形態では、慣性センサーは、以下をさらに含む。すなわち、
第三の弾性コネクタであって、この第三の弾性コネクタは、第三の質量ブロックに連結され、第三の弾性コネクタは、第三の質量ブロックに対して第一の方向における支持力を提供するように構成され、第三の質量ブロックに対して第二の方向に緩衝空間を提供するように構成される、第三の弾性コネクタ。
第三の弾性コネクタであって、この第三の弾性コネクタは、第三の質量ブロックに連結され、第三の弾性コネクタは、第三の質量ブロックに対して第一の方向における支持力を提供するように構成され、第三の質量ブロックに対して第二の方向に緩衝空間を提供するように構成される、第三の弾性コネクタ。
【0034】
第三の弾性コネクタは、第三の質量ブロックに対して捩り力および支持力を提供し得て、これにより、第三の質量ブロックは、予め設定された方式において移動する。
【0035】
第二の方向における第三の弾性コネクタの剛性は、例えば、第一の方向における第三の弾性コネクタの剛性よりも低くなってもよい。第三の方向における第三の弾性コネクタの剛性は、例えば、第一の方向における第三の弾性コネクタの剛性よりも低くなってもよい。第二の方向における第三の弾性コネクタの剛性は、例えば、第三の方向における第三の弾性コネクタの剛性よりも小さくなってもよい。
【0036】
第一の態様に関して、第一の態様における幾つかの実装形態では、第三の弾性コネクタは、第三の質量ブロックの側であって、第二の質量ブロックから離れている側に位置する。
【0037】
本出願の実施形態では、慣性センサーの固有振動数モーダルは、例えば、剛性設計または減結合モード設計を使用することによって調整され、これにより、慣性センサーの有効モーダルは、慣性センサーの干渉モーダルから可能な限り遠くまで離れることができる。これは、慣性センサーのフィルタリング効果を改善し、慣性センサーのノイズレベルを低減する。さらに、慣性センサーの検出周波数および駆動周波数を調整することにより、慣性センサーの感度を向上させる。
【0038】
第一の態様に関して、第一の態様における幾つかの実装形態では、慣性センサーは、機械構造層、被覆層、および基板層を含み、機械構造層は、被覆層および基板層の間に位置し、第一の質量ブロックおよび第二の質量ブロックは、機械構造層上に配置され、第一の検出電極は、基板層上に配置され、第二の検出電極は、基板層または機械構造層上に配置される。
【0039】
一実施形態では、第三の質量ブロックは、機械構造層上に配置され得て、第三の検出電極は、基板層上に配置され得る。
【0040】
本出願に提供される解決策は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）シナリオに適用し得て、電子デバイスにおける別のコンポーネントと互換性がある。
【0041】
第一の態様に関して、第一の態様における幾つかの実装形態では、慣性センサーは、第二の方向に関して対称であり、慣性センサーは、第三の方向に関して対称である。
【0042】
機械構造層は、対称性を有し、材料歪および加工偏差などの、要因の影響を抑制する。機械構造層は、対称性を有し、差動原理を応用することによって、材料歪および加工偏差などによって引き起こされるコモンモードノイズの除去に役立ち、慣性センサーの温度ドリフト性能およびゼロドリフト性能などの向上に役立つ。
【0043】
第二の態様によれば、第一の態様の何れかの実装形態による慣性センサーを含む、電子デバイスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本出願の一実施形態に係る、電子デバイスの構造を示す模式図である。
【図2】本出願の一実施形態に係る、慣性センサーの構造を示す模式図である。
【図3A】本出願の一実施形態に係る、慣性センサーの構造を示す模式図である。
【図3B】本出願の一実施形態に係る、慣性センサーを示すモーション図である。
【図4】本出願の一実施形態に係る、慣性センサーがＸ軸周りの角速度を検出する原理図である。
【図5】本出願の一実施形態に係る、慣性センサーがＹ軸回りの角速度を検出する原理図である。
【図6】本出願の一実施形態に係る、慣性センサーがＺ軸周りの角速度を検出する原理図である。
【図7A】本出願の一実施形態に係る、別の慣性センサーを示す立体図である。
【図7B】本出願の一実施形態に係る、別の慣性センサーの構造を示す模式図である。
【図7C】本出願の一実施形態に係る、別の慣性センサーを示すモーション図である。
【図8A】本出願の一実施形態に係る、Ｘ軸周りの角速度を検出するための別の慣性センサーを示す立体図である。
【図8B】本出願の一実施形態に係る、Ｘ軸周りの角速度を検出するための別の慣性センサーの構造を示す模式図である。
【図9A】本出願の一実施形態に係る、Ｙ軸周りの角速度を検出するための別の慣性センサーを示す立体図である。
【図9B】本出願の一実施形態に係る、Ｙ軸周りの角速度を検出するための別の慣性センサーの構造を示す模式図である。
【図10A】本発明の一実施形態に係る、Ｚ軸周りの角速度を検出するための別の慣性センサーを示す立体図である。
【図10B】本発明の一実施形態に係る、Ｚ軸周りの角速度を検出するための他の慣性センサーの構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0045】
以下に、添付の図面を参照して、本出願の技術的解決策を説明する。
【0046】
図１は、本発明の一実施形態に係る、電子デバイス１００の構造を示す模式図である。電子デバイス１００は、例えば、端末消費者製品または３Ｃ電子製品（コンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）電子製品、通信（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）電子製品、または消費者（ｃｏｎｓｕｍｅｒ）電子製品）など、例えば、携帯電話、ポータブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、電子書籍リーダー、ノートブックコンピュータ、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、ヘッドセット、時計、またはスタイラスのようなデバイスであり得る。図１に示される実施形態では、電子デバイス１００が携帯電話である例を使用して説明する。
【0047】
電子デバイス１００は、ハウジング１１、ディスプレイ１２、および回路基板アセンブリ１３を含み得る。具体的には、ハウジング１１は、フレームおよび背面カバーを含み得る。このフレームは、ディスプレイ１２および背面カバーの間に配置され得る。フレームは、ディスプレイ１２の周囲および背面カバーの周囲を囲み得る。ディスプレイ１２、フレーム、および背面カバーの間に形成された空洞は、回路基板アセンブリ１３を収容するように構成され得る。回路基板アセンブリ１３は、回路基板と、回路基板上に配置された慣性センサー２０とを含み得る。この回路基板は、例えば、メイン基板またはサブ基板であり得る。
【0048】
図２は、慣性センサー２０における二つの実施形態を示している。図２に示される実施形態では、慣性センサー２０は、ジャイロスコープであってもよいし、または加速度センサーおよびジャイロスコープを一体化してもよい。慣性センサー２０が加速度センサーおよびジャイロスコープを一体化する実施形態では、慣性センサー２０は、加速度センサーの機能およびジャイロスコープの機能の両方を実現することができるセンサーであってもよい。
【0049】
ジャイロスコープセンサーは、電子デバイス１００の動作姿勢を決定するように構成され得る。幾つかの実施形態では、三軸（すなわち、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸）の各々の周りにおける電子デバイス１００の角速度が、ジャイロスコープセンサーを使用することによって決定され得る。ジャイロスコープセンサーは、撮影中の手ぶれ補正に使用され得る。例えば、シャッターが押されると、ジャイロスコープセンサーは、電子デバイス１００が揺れる角度を検出し、その角度に基づいて、レンズモジュールが補償する必要がある距離を算出し、レンズが逆移動によって電子デバイス１００の揺れをキャンセルすることを可能にして、手ぶれ補正を実装する。ジャイロスコープセンサーは、ナビゲーションおよび体感ゲームのシナリオにおいてもさらに使用され得る。
【0050】
加速度センサーは、電子デバイス１００における種々の方向（通常は３軸）における加速度を検出し得る。電子デバイス１００が静止している場合、重力の大きさおよび方向が検出され得る。加速度センサーは、電子デバイス１００の姿勢を識別するように、さらに構成され得て、歩数計、ならびに横長モードおよび縦長モードの切り替えなどの用途に適用される。
【0051】
図２に示されるように、慣性センサー２０は、チップ２１と、一つまたは複数の検出部２２とを含み得る。検出部２２の一部または全部は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）と呼ばれることもある。チップ２１は、検出部２２に電気的に連結され得る。図２に示される実施形態では、慣性センサー２０は、単一の検出部２２を含み得る。チップ２１は、検出部２２を使用することによって、加速度および／または角速度に関する信号を取得し得る。他の実施形態では、慣性センサー２０は、二つの検出部２２を含み得る。チップ２１は、一方の検出部２２を使用することによって加速度関連の信号を取得し、他方の検出部２２を使用することによって角速度関連の信号を取得し得る。
【0052】
【0053】
検出部２２は、基板層、機械構造層、および被覆層を含み得る。機械構造層は、機械構造層および被覆層の間において封止および連結され得る。機械構造層は、ＭＥＭＳ層と呼ばれることもある。機械構造層は、角速度検出を実装するための検出部２２の主要部分となり得る。
【0054】
機械構造層は、回転子（rotor）および固定子（stator）を含み得る。固定子は、慣性センサー２０内に固定され得る。例えば、固定子は、基板層に固定され得る。固定子および回転子の間には隙間が存在し、これにより、固定子および回転子は、コンデンサを形成することができる。固定子および回転子によって形成されるコンデンサは、回転子を駆動して、固定子に対して相対的に移動させるために使用され得る。例えば、回転子は、基板層の上方に吊り下げられ得て、基板層に対して相対的に移動することができる。一実施形態では、回転子および固定子の各々は、例えば、櫛構造（comb structure）を含み得る。この櫛形回転子は、可動櫛であり得る。櫛形固定子は、固定櫛であり得る。
【0055】
慣性センサー２０は、検出電極をさらに含み得る。検出電極は、慣性センサー２０に固定され得る。回転子および検出電極の間にコンデンサが形成され得る。回転子および検出電極によって形成されるコンデンサは、電子デバイス１００の動作状態を検出するように構成され得る。図２に示される実施形態では、例えば、検出電極は、基板層に固定され得る。
【0056】
Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が相互に直交する、ＸＹＺ座標系が存在すると想定する。図２に示される実施形態を、一例として使用する。検出電極および回転子は、Ｚ軸に沿って配置され得て、検出電極および回転子の両方が、ＸＹ面に対して平行に配置され得る。チップ２１は、検出部２２に交流電流信号を送信して、検出部２２の回転子を駆動して、予め設定された周波数でＸ軸に沿って固定子に対して並進様式において前後に移動させ得る。この移動は、検出電極および回転子の間におけるＺ軸上の間隔をほとんど変化させない。Ｚ軸に沿った検出電極および回転子の間の間隔は、検出電極および回転子によって形成されるコンデンサの静電容量値に対応し得る。そのため、検出電極および回転子によって形成されるコンデンサの静電容量値は、基本的に変化しないままであり得る。
【0057】
電子デバイス１００が（並進および回転などを含む）移動を有しない場合、検出電極および回転子によって形成されるコンデンサの静電容量値は、基本的に変化しないままであり得る。
【0058】
電子デバイス１００が移動を有する場合、例えば、電子デバイスが外力を受けてＹ軸周りに回転するための角速度成分を有する場合、すなわち電子デバイスの回転方向がＹ軸方向である場合、回転子も、Ｙ軸周りに回転する傾向があり、付加的な作用力を負担する。この作用力は、コリオリ力と呼ばれることもある。作用力の方向（例えば、Ｚ軸方向など）は、回転子の回転方向（例えば、Ｙ軸方向など）、および回転子の移動方向（例えば、Ｘ軸方向など）の両方に対して直交し得る。そのため、作用力は、検出電極および回転子の間における間隔を変化させ、検出電極および回転子によって形成されるコンデンサの静電容量値を変化させ得る。チップ２１は、検出電極および回転子によって形成されるコンデンサの静電容量値の変動を取得することにより、Ｙ軸周りに回転するための電子デバイス１００の角速度ωを取得し得る。
【0059】
検出電極および回転子の間における間隔の変動ｙは、静電容量値の変動ΔＣに基づいて決定され得る。静電容量値の変動ΔＣおよび間隔の変動ｙは、例えば、次式を満たし得る。すなわち、
【0060】
【数1】
【0061】
である。
【0062】
回転子の剛性ｋおよび間隔の変動ｙに基づいて、回転子によって負担されるコリオリ力Ｆを決定することができる。コリオリの力Ｆ、剛性ｋ、および間隔の変動ｙは、例えば、次式を満たし得る。すなわち、
【0063】
【数2】
【0064】
である。
【0065】
回転子の角速度ωは、コリオリ力Ｆ、回転子質量ｍ、および回転子が前後に移動する速度ｖに基づいて決定され得る。コリオリ力Ｆ、回転子の質量ｍ、および回転子が前後に移動する速度ｖ、および角速度ωは、例えば、次の式を満たし得る。すなわち、
【0066】
【数3】
【0067】
である。
【0068】
電子デバイス１００が実際に移動する場合、電子デバイス１００は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の三軸の周りに回転し得る。慣性センサーは、上述した原理を参照して、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸周りの角速度を取得し得る。
【0069】
一例では、慣性センサーは、相互に独立した三つの検出システムを含み得る。三つの検出システムは、独立して駆動され得て、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の周りの角速度を検出するように構成される。ただし、この方法においては、慣性センサーによって占有されるスペースは大きくなる。
【0070】
別の例では、慣性センサーは、検出システムＡを含み得る。構造設計において、検出システムＡは、方向Ａにおける角速度を検出するように構成され得て、方向Ｂにおける角速度を検出するようにさらに構成され、方向Ａおよび方向Ｂの間の検出結合を実装し得る。ただし、検出システムＡが方向Ａ周りの角速度を検出する際に、検出システムＡの移動が方向Ｂ周りの角速度の検出に影響を与える場合、慣性センサーの検出精度が悪化することがある。
【0071】
慣性センサーの検出精度を確保するために、慣性センサーの加工精度も高くする。
【0072】
上述した問題を解決するために、本出願の実施形態は、慣性センサーが種々の要件を満たすことを可能にし、電子デバイスにおける慣性センサーの用途性能を向上させることに役立つように、一連の技術的解決策を提供する。例えば、本出願の実施形態に提供される慣性センサーは、小型、優れた検出精度、および低い加工難易度などの特徴を有し得る。
【0073】
図３Ａは、本出願の一実施形態に係る、機械構造層３００の構造を示す模式図である。図３Ｂは、機械構造層３００が回転していない場合に、図３Ａに示される機械構造層３００の回転子の移動を示す模式図である。説明を容易にするために、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、ＸＹＺ座標系が存在し、ＸＹ平面が図３Ａおよび図３Ｂにおける紙面に平行であり、Ｚ軸が図３Ａおよび図３Ｂの紙面に垂直であると仮定する。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、相互に直交する。機械構造層３００は、ＸＹ平面に対して平行に配置され得る。
【0074】
機械構造層３００は、質量ブロック３１１、質量ブロック３１２、および質量ブロック３１３を含み得る。質量ブロック３１１は、Ｘ軸周りの角速度を検出するように構成される。質量ブロック３１２は、Ｙ軸周りの角速度を検出するように構成される。質量ブロック３１３は、Ｚ軸周りの角速度を検出するように構成される。
【0075】
機械構造層３００は、支持梁３２０１をさらに含む。支持梁３２０１は、Ｘ軸方向における変位成分を有するように駆動される。慣性センサーが外力を受けていない場合、支持梁３２０１は、Ｘ軸に沿って前後に移動し得る。例えば、機械構造層３００は、（図３Ａおよび図３Ｂに図示されない）駆動ブロックをさらに含み、その駆動ブロックは、支持梁３２０１に連結され、これにより、駆動ブロックは、支持梁３２０１を駆動して、Ｘ軸に沿って前後に移動させるように構成され得る。
【0076】
本出願では、部品がＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向における変位成分を有し得る。Ｘ軸方向における部品の変位成分は、部品の変位をＸ軸上に投影したものであり得る。Ｙ軸方向における部品の変位成分は、部品の変位をＹ軸上に投影したものであり得る。Ｚ軸方向における部品の変位成分は、部品の変位をＺ軸上に投影したものであり得る。部品の変位は、Ｘ軸方向における部品の変位成分、Ｙ軸方向における部品の変位成分、およびＺ軸方向における部品の変位成分におけるベクトル和であり得る。部品がＸ軸上にのみ変位成分を有する場合、部品は、Ｘ軸に沿って移動し得る。部品がＹ軸上にのみ変位成分を有する場合、部品は、Ｙ軸に沿って移動し得る。部品がＺ軸上にのみ変位成分を有する場合、部品は、Ｚ軸に沿って移動し得る。
【0077】
一実施形態では、駆動ブロックは、駆動片１および駆動片２を含み得る。駆動片１は、固定子に属し得る。駆動片１および駆動片２は、コンデンサを形成し得る。駆動片１および駆動片２に交流電流信号を構成することにより、駆動片２は、駆動片１に対してＸ軸に沿って前後に移動し得る。支持梁３２０１は、駆動片２に連結され得て、支持梁３２０１は、駆動片２の駆動を受けて前後に移動し得る。
【0078】
支持梁３２０１の一端部は、質量ブロック３１１に近接して配置され得る。Ｘ軸方向における支持梁３２０１の変位成分は、質量ブロック３１１を駆動して、Ｙ軸に沿って移動させるために使用される。機械構造層３００は、操作梁３５１をさらに含む。操作梁３５１は、支持梁３２０１および質量ブロック３１１の間において並進駆動力を伝達し得て、これにより、質量ブロック３１１は、支持梁３２０１の駆動を受けて前後に移動する。さらに、操作梁３５１は、支持梁３２０１からのＸ軸に沿った並進駆動力を、Ｙ軸に沿った並進駆動力に変換するようにさらに構成され、これにより、質量ブロック３１１は、操作梁３５１の作用を受けてＹ軸方向に変位成分を有する。慣性センサーが外力を受けていない場合、質量ブロック３１１は、Ｙ軸に沿って前後に移動し得る。例えば、操作梁３５１は、支持梁３２０１および質量ブロック３１１の間に連結され得る。一実施形態では、操作梁３５１およびＸ軸の間における挟角は、約４５°であり得て、操作梁３５１およびＹ軸の間における挟角は、約４５°であり得る。
【0079】
機械構造層３００は、アンカー３４１および弾性コネクタ３３０１をさらに含み得る。弾性コネクタ３３０１は、アンカー３４１および質量ブロック３１１の間に連結され得る。
【0080】
本出願では、アンカーは、固定子に属し得る。例えば、アンカーは、図２に示される基板層に固定され得る。本出願では、支持梁と比較して、弾性コネクタは、より小さい剛性を有し得る。
【0081】
弾性コネクタ３３０１は、質量ブロック３１１を支持するように構成され得て、これにより、質量ブロック３１１は、図２に示される基板層および被覆層の間に懸架される。弾性コネクタ３３０１は、質量ブロック３１１のＺ軸に沿った懸架支持を提供するように構成され得て、これにより、質量ブロック３１１は、図２に示される基板層および被覆層の間に懸架される。換言すると、弾性コネクタ３３０１は、Ｚ軸方向に大きな剛性を有し得る。弾性コネクタ３３０１は、質量ブロック３１１およびアンカー３４の間にＹ軸方向における緩衝空間を提供するようにさらに構成され得る。換言すると、弾性コネクタ３３０１は、Ｙ軸方向に小さい剛性を有し得て、またはコネクタ３３０１は、Ｙ軸方向に弾性を有し得る。
【0082】
図３Ｂは、支持梁３２０１の作用を受けて質量ブロック３１１がＹ軸に沿って移動する構造を示す模式図である。図３Ｂにおける破線は、移動前の質量ブロック３１１の位置を示しており、図３Ｂにおける実線は、移動後の質量ブロック３１１の位置を示している。
【0083】
質量ブロック３１１の移動を容易にするために、機械構造層３００は、弾性コネクタ３３０２をさらに含み得る。弾性コネクタ３３０２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において小さな剛性を有するか、または弾性を有して、予め設定された方向における支持梁３２０１および質量ブロック３１１の相対的な移動を容易にし得る。例えば、弾性コネクタ３３０２は、Ｘ軸に沿った変位を吸収して、Ｘ軸方向における質量ブロック３１１の変位成分を低減するように構成され得る。これは、Ｙ軸に沿った質量ブロック３１１の移動を容易にする。弾性コネクタ３３０２は、Ｙ軸に沿った変位を吸収して、Ｙ軸方向における支持梁３２０１の変位成分を低減するように構成され得る。これは、支持梁３２０１のＸ軸に沿った移動を容易にする。
【0084】
機械構造層３００は、支持梁３２０２をさらに含み得る。支持梁３２０２は、Ｘ軸方向に変位成分を有するように駆動される。慣性センサーが外力を受けていない場合、支持梁３２０２は、Ｘ軸に沿って前後に移動し得る。支持梁３２０２が前後に移動するように駆動される実施形態については、支持梁３２０１が前後に移動するように駆動される上述した実施形態を参照されたい。図３Ａに示される実施形態では、支持梁３２０２は、支持梁３２０１に連結され得る。支持梁３２０１および支持梁３２０２を駆動して、前後に移動させるための力の方向は、Ｘ軸に沿ってあり得て、同一であるため、支持梁３２０１および支持梁３２０２は、同じ駆動ブロックによって駆動され得る。
【0085】
支持梁３２０２は、質量ブロック３１２にさらに連結され得る。支持梁３２０２は、質量ブロック３１２を駆動して、Ｘ軸に沿って移動させるように、前後に移動し得る。図３Ｂは、支持梁３２０２の作用を受けて質量ブロック３１２がＸ軸に沿って移動する構造を示す模式図である。図３Ｂにおける破線は、移動前の質量ブロック３１２の位置を示しており、図３Ｂにおける実線は、移動後の質量ブロック３１２の位置を示している。
【0086】
機械構造層３００は、支持梁３２０３およびアンカー３４２をさらに含む。支持梁３２０３は、アンカー３４２および質量ブロック３１３の間に連結される。支持梁３２０３は、質量ブロック３１３を支持するように構成され、これにより、質量ブロック３１３は、図２に示される基板層および被覆層の間に懸架される。支持梁３２０３は、質量ブロック３１３に懸架支持を提供するように構成され得る。
【0087】
機械構造層３００は、弾性コネクタ３３０３をさらに含み得る。弾性コネクタ３３０３は、質量ブロック３１２および質量ブロック３１３の間に連結され得る。図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、質量ブロック３１２および質量ブロック３１３は、弾性コネクタ３３０３を使用することによって、支持梁３２０３に連結され得る。
【0088】
弾性コネクタ３３０３は、質量ブロック３１２に対してＸ軸に沿った緩衝空間を提供するように構成され得る。換言すると、弾性コネクタ３３０３は、Ｘ軸上に小さな剛性を有するか、または弾性を有し得る。上述されるように、質量ブロック３１２は、支持梁３２０２の作用を受けてＸ軸方向に変位成分を有し得る。慣性センサーが外力を受けていない場合、質量ブロック３１２は、Ｘ軸に沿って前後に移動し得る。弾性コネクタ３３０３は、図３Ｂに示されるように、Ｘ軸に沿った変位を吸収して、質量ブロック３１２の引っ張りを受けてＸ軸方向における質量ブロック３１３の変位成分を低減させるように構成され得る。
【0089】
機械構造層３００は、対称性を有して、材料歪みおよび加工偏差などの要因の影響を抑制する。機械構造層３００は、対称性を有し、差動原理を適用することによって、材料歪みおよび加工偏差などによって引き起こされるコモンモードノイズの除去に役立ち、慣性センサーの温度ドリフト性能およびゼロドリフト性能などの向上に役立つ。
【0090】
機械構造層３００は、対称軸ｘに関して対称であり得て、対称軸ｘに関して対称であり得る。対称軸ｘは、Ｘ軸に平行であり得て、対称軸ｘは、Ｙ軸に平行であり得る。本出願において、対称軸ｘまたは対称軸ｙに関して対称である二つの構造体の移動方向は、対称であってもよいし、または逆になってもよい。
【0091】
図３Ａおよび図３Ｂに示される実施形態では、支持梁３２０２および支持梁３２０３は、機械構造層３００の対称軸ｘに対応し得る。機械構造層は、対称梁３７１および対称梁３７２をさらに含み得る。対称梁３７１および対称梁３７１は、アンカー３４２の両側に位置し、対称梁３７１および対称梁３７２の両方が、アンカー３４２に連結される。対称梁３７１および対称梁３７２は、機械構造層の対称軸ｙに対応し得る。アンカー３４２は、対称軸ｘおよび対称軸ｘの交点位置に配置され得る。
【0092】
質量ブロック１は、対称軸ｙに関して対称である。質量ブロック２は、対称軸ｘに関して対称であり得る。質量ブロック３は、対称軸ｘに関して対称であり得る。機械構造層３００は、質量ブロック３１４、質量ブロック３１５、および質量ブロック３１６をさらに含み得る。質量ブロック３１４は、Ｘ軸周りの角速度を検出するように構成される。質量ブロック３１５は、Ｙ軸回りの角速度を検出するように構成される。質量ブロック３１６は、Ｚ軸周りの角速度を検出するように構成される。質量ブロック４は、対称軸ｙに関して対称である。質量ブロック５は、対称軸ｘに関して対称であり得る。質量ブロック６は、対称軸ｘに関して対称であり得る。質量ブロック３１４および質量ブロック３１１は、対称軸ｘに関して対称に配置され得る。質量ブロック３１５および質量ブロック３１２は、対称軸ｙに関して対称に配置される。質量ブロック３１６および質量ブロック３１３は、対称軸ｙに関して対称に配置される。
【0093】
機械構造層３００は、支持梁３２０４、支持梁３２０５、および支持梁３２０６をさらに含み得る。支持梁３２０４、支持梁３２０５、および支持梁３２０６は、Ｘ軸方向に変位成分をそれぞれ有するように駆動される。慣性センサーが外力を受けていない場合、支持梁３２０４、支持梁３２０５、および支持梁３２０６は、Ｘ軸に沿って前後に移動し得る。一実施形態では、支持梁３２０４および支持梁３２０１は、対称軸ｙに関して対称的に配置され得る。支持梁３２０５および支持梁３２０１は、対称軸ｘに関して対称に配置される。支持梁３２０６および支持梁３２０５は、対称軸ｙに関して対称に配置される。
【0094】
図３Ａに示される実施形態では、支持梁３２０１および支持梁３２０５は、伝達梁３６１を使用することによって連結され得る。伝達梁３６１は、対称軸ｘに関して対称であり得る。支持梁３２０４および支持梁３２０６は、伝達梁３６２を使用することによって連結され得る。伝達梁３６２は、対称軸ｘに関して対称であり得る。伝達梁３６１および伝達梁２は、対称軸ｙに関して対称であり得る。
【0095】
支持梁３２０４および支持梁３２０１は、質量ブロック３１１の二つの端部にそれぞれ連結され得る。支持梁３２０１は、質量ブロック３１１の一方の端部を駆動して、Ｙ軸に沿って移動させるように前後に移動し得て、支持梁３２０４は、質量ブロック３１１の他方の端部を駆動して、Ｙ軸に沿って移動させるように前後に移動し得て、これにより、質量ブロック３１１は、支持梁３２０１および支持梁３２０４の作用を受けてＹ軸方向に変位成分を有し得る。Ｘ軸方向における支持梁３２０１の移動方向および支持梁３２０４の移動方向は、逆になり得る。支持梁３２０１および支持梁３２０４は、異なる駆動ブロックによって駆動され得る。そのため、質量ブロック３１１は、二つの異なる駆動ブロックによって駆動され得る。一実施形態では、支持梁３２０１を駆動するために使用される駆動ブロックと、支持梁３２０４を駆動するために使用される駆動ブロックは、対称軸ｙに関して対称であり得る。
【0096】
機械構造層３００は、操作梁３５２をさらに含み得る。一実施形態では、操作梁３５２および操作梁３５１は、対称軸ｙに関して対称であり得る。操作梁３５１は、支持梁３２０１と質量ブロック３１１の一方の端部との間に並進駆動力を伝達し得て、操作梁３５２は、支持梁３２０４と質量ブロック３１１の他方の端部との間に並進駆動力を伝達し得て、これにより、質量ブロック３１１は、支持梁３２０１および支持梁３２０４の駆動を受けて前後に移動する。また、操作梁３５２は、支持梁３２０４からのＸ軸に沿った並進駆動力を、Ｙ軸に沿った並進駆動力に変換するようにさらに構成され、これにより、質量ブロック３１１は、操作梁３５１および操作梁３５２の作用を受けてＹ軸方向に変位成分を有する。操作梁３５２の関連する実施形態については、操作梁３５１の関連する実施形態を参照されたい。
【0097】
支持梁３２０５および支持梁３２０６は、質量ブロック３１４の二つの端部にそれぞれ連結され得る。支持梁３２０５は、質量ブロック３１４の一方の端部を駆動して、Ｙ軸に沿って移動させるように前後に移動し得て、支持梁３２０６は、質量ブロック３１４の他方の端部を駆動して、Ｙ軸に沿って移動させるように前後に移動し得て、これにより、質量ブロック３１４は、支持梁３２０５および支持梁３２０６の作用を受けてＹ軸方向に変位成分を有し得る。
【0098】
Ｘ軸方向における支持梁３２０５の移動方向および支持梁３２０６の移動方向は、逆になり得る。支持梁３２０５および支持梁３２０６は、異なる駆動ブロックによって駆動され得る。質量ブロック３１４は、二つの異なる駆動ブロックによって駆動され得る。質量ブロック３１４を駆動するように構成された二つの駆動ブロックは、質量ブロック３１１を駆動するようにさらに構成され得る。
【0099】
対称性に基づいて、支持梁３２０５の移動方向は、支持梁３２０１の移動方向と同じであり得て、支持梁３２０５および支持梁３２０１は、同じ駆動ブロックによって駆動され得る。支持梁３２０６の移動方向は、支持梁３２０４の移動方向と同じであり得て、支持梁３２０６および支持梁３２０４は、同一の駆動ブロックによって駆動され得る。
【0100】
Ｙ軸方向における質量ブロック３１４の移動方向および質量ブロック３１１の移動方向は、逆になる。質量ブロック３１４および質量ブロック３１１は、Ｙ軸方向において相互に近接していてもよいし、または離れていてもよい。
【0101】
図３Ｂは、質量ブロック３１４がＹ軸に沿って移動する構造を示す模式図である。図Ｂにおける破線は、移動前の質量ブロック３１４の位置を示しており、図３Ｂにおける実線は、移動後の質量ブロック３１４の位置を示している。
【0102】
機械構造層３００は、操作梁３５３および操作梁３５４をさらに含み得る。一実施形態では、操作梁３５３および操作梁３５４は、対称軸ｙに関して対称であり得る。操作梁３５３は、支持梁３２０５と質量ブロック３１４の一方の端部の間に並進駆動力を伝達し得て、操作梁３５４は、支持梁３２０６と質量ブロック３１４の他方の端部との間に並進駆動力を伝達し得て、これにより、質量ブロック３１４は、支持梁３２０５および支持梁３２０６の駆動を受けてＹ軸方向に変位成分を有する。また、操作梁３５３は、支持梁３２０５からのＸ軸に沿った並進駆動力を、Ｙ軸に沿った並進駆動力に変換するようにさらに構成され、操作梁３５４は、支持梁３２０６からのＸ軸に沿った並進駆動力を、Ｙ軸に沿った並進駆動力に変換するようにさらに構成される、これにより、質量ブロック３１４は、操作梁３５３および操作梁３５４の作用を受けてＹ軸に沿った変位成分を有する。操作梁３５３および操作梁３５４の関連する実施形態については、操作梁３５１および操作梁３５２の関連する実施形態を参照されたい。
【0103】
機械構造層３００は、アンカー３４３および弾性コネクタ３３０４をさらに含む。アンカー３４３およびアンカー３４１は、対称軸ｘに関して対称であり得る。弾性コネクタ３３０４および弾性コネクタ３３０１は、対称軸ｘに関して対称であり得る。弾性コネクタ３３０４は、アンカー３４３および質量ブロック３１４の間に連結され得る。弾性コネクタ３３０４は、質量ブロック３１４に対してＺ軸に沿った懸架支持を提供するように構成され得る。弾性コネクタ３３０４は、質量ブロック３１４とアンカー３４との間にＹ軸上の緩衝空間を提供するようにさらに構成され得る。
【0104】
機械構造層３００は、弾性コネクタ３３０５、弾性コネクタ３３０６、および弾性コネクタ３３０７をさらに含み得る。一実施形態では、弾性コネクタ３３０５および弾性コネクタ３３０２は、対称軸ｙに関して対称であり得る。弾性コネクタ３３０６および弾性コネクタ３３０２は、対称軸ｘに関して対称であり得る。弾性コネクタ３３０７および弾性コネクタ３３０５は、対称軸ｘに関して対称であり得る。
【0105】
弾性コネクタ３３０５は、小さい剛性を有するか、またはＸ軸方向およびＹ軸方向に弾性を有し得て、これにより、支持梁３２０４は、Ｘ軸に沿って移動し、質量ブロック３１１は、Ｙ軸に沿って移動する。弾性コネクタ３３０６は、小さい剛性を有するか、またはＸ軸方向およびＹ軸方向に弾性を有し得て、これにより、支持梁３２０５は、Ｘ軸に沿って移動し、質量ブロック３１４は、Ｙ軸に沿って移動する。弾性コネクタ３３０７は、小さい剛性を有するか、またはＸ軸方向およびＹ軸方向に弾性を有し得て、これにより、支持梁３２０６は、Ｘ軸に沿って移動し、質量ブロック３１４は、Ｙ軸に沿って移動する。
【0106】
機械構造層３００は、支持梁３２０７をさらに含み得る。支持梁３２０７は、Ｘ軸方向に変位成分を有するように駆動される。慣性センサーが外力を受けていない場合、支持梁３２０７は、Ｘ軸に沿って前後に移動し得る。Ｘ軸方向における支持梁３２０７の移動方向および支持梁３２０２の移動方向は、逆になり得る。一実施形態では、支持梁３２０７および支持梁３２０２は、対称軸ｙに関して対称であり得る。図３Ａに示される実施形態では、支持梁３２０７は、伝達梁３６２に連結され得る。支持梁３２０７は、質量ブロック３１５を駆動するように前後に移動し得て、これにより、質量ブロック３１５は、Ｘ軸方向に変位成分を有するように駆動される。
【0107】
Ｘ軸方向における質量ブロック３１５の移動方向および質量ブロック３１２の移動方向は、逆になり得る。質量ブロック３１５および質量ブロック３１２は、Ｘ軸方向において相互に近接していてもよいし、または離れていてもよい。質量ブロック３１５および質量ブロック３１２は、異なる駆動ブロックによって駆動され得る。一実施形態では、質量ブロック３１５および質量ブロック３１２を駆動するように構成された二つの駆動ブロックは、質量ブロック３１１を駆動するようにさらに構成され得る。
【0108】
図３Ｂは、質量ブロック３１５がＸ軸に沿って移動する構造を示す模式図である。図３Ｂにおける破線は、移動前の質量ブロック３１５の位置を示しており、図３Ｂにおける実線は、移動後の質量ブロック３１５の位置を示している。
【0109】
機械構造層３００は、支持梁３２０８、支持梁３２０９、および支持梁３２１０をさらに含み得る。一実施形態では、支持梁３２０８および支持梁３２０３は、対称軸ｘに関して対称であり得る。支持梁３２０９および支持梁３２０３は、対称軸ｙに関して対称であり得る。支持梁３２１０および支持梁３２０８は、対称軸ｙに関して対称であり得る。
【0110】
支持梁３２０３は、質量ブロック３１３の第一の端部に連結され得る。支持梁３２０８は、アンカー３４２と質量ブロック３１３の第二の端部との間に連結され得る。支持梁３２０８および支持梁３２０３は、質量ブロック３１３を支持するように構成され、これにより、質量ブロック３１３は、図２に示される基板層および被覆層の間に懸架される。支持梁３２０８および支持梁３２０３は、質量ブロック３１３に対してＺ軸に沿った懸架支持を協働して提供し得る。
【0111】
支持梁３２０９は、アンカー３４２と質量ブロック３１６の第一の端部との間に連結され得る。支持梁３２１０は、アンカー３４２と質量ブロック３１６の第二の端部との間に連結され得る。支持梁３２０９および支持梁３２１０は、質量ブロック３１６に対してＺ軸に沿った懸架支持を協働して提供し得る。
【0112】
機械構造層３００は、伝達梁３６３および伝達梁３６４をさらに含み得る。伝達梁３６３は、対称軸ｙに関して対称であり得る。伝達梁３６４は、対称軸ｙに関して対称であり得る。伝達梁３６３および伝達梁３６４は、対称軸ｘに関して対称であり得る。伝達梁３６３は、支持梁３２０３および支持梁３２０８の間に連結され得る。伝達梁３６３は、支持梁３２０８および支持梁３２１０の間に連結され得る。伝達梁３６３は、支持梁３２０３および支持梁３２０９に対してＺ軸に沿った懸架支持を提供し得る。伝達梁３６４は、支持梁３２０８および支持梁３２１０に対してＺ軸に沿った懸架支持を提供し得る。
【0113】
機械構造層３００は、対称梁３７１および対称梁３７２をさらに含み得る。対称梁３７１および対称梁３７２は、アンカー３４２の両端に固定され得る。対称梁３７１は、伝達梁３６３およびアンカー３４２の間に連結され得る。対称梁３７２は、伝達梁３６４およびアンカー３４２の間に連結され得る。対称梁３７１は、対称軸ｙに関して対称であり得る。対称梁３７２は、対称軸ｙに関して対称であり得る。対称梁３７１および対称梁３７２は、対称軸ｘに関して対称であり得る。
【0114】
機械構造層３００は、弾性コネクタ３３０８、弾性コネクタ３３０９、および弾性コネクタ３３１０をさらに含む。一実施形態では、弾性コネクタ３３０８および弾性コネクタ３３０３は、対称軸ｘに関して対称であり得る。弾性コネクタ３３０９および弾性コネクタ３３０３は、対称軸ｙに関して対称であり得る弾性コネクタ３３１０および弾性コネクタ３３０８は、対称軸ｙに関して対称であり得る。
【0115】
質量ブロック３１２は、質量ブロック３１３の第一の端部から質量ブロック３１３の第二の端部まで延在し得る。弾性コネクタ３３０３は、質量ブロック３１２の第一の端部と質量ブロック３１３の第一の端部との間に連結され得る。弾性コネクタ３３０８は、質量ブロック３１２の第二の端部と質量ブロック３１３の第二の端部との間に連結され得る。図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、質量ブロック３１２の第一の端部および質量ブロック３１３の第一の端部は、弾性コネクタ３３０３を使用することによって、支持梁３２０３に連結され得る。質量ブロック３１２の第二の端部および質量ブロック３１３の第二の端部は、弾性コネクタ３３０８を使用することによって、支持梁３２０８に連結され得る。
【0116】
弾性コネクタ３３０３は、Ｘ軸方向に小さな剛性を有するか、または弾性を有して、質量ブロック３１２の第一の端部と質量ブロック３１３の第一の端部との間に、Ｘ軸に沿った緩衝空間を提供し得る。弾性コネクタ３３０８は、Ｘ軸方向に小さな剛性を有するか、または弾性を有して、質量ブロック３１２の第二の端部と質量ブロック３１３の第二の端部との間にＸ軸に沿った緩衝空間を提供し得る。そのため、これは、Ｘ軸方向における質量ブロック３１３の変位の低減に貢献する。
【0117】
質量ブロック３１５は、質量ブロック３１６の第一の端部から質量ブロック３１６の第二の端部まで延在し得る。弾性コネクタ３３０９は、質量ブロック３１５の第一の端部と質量ブロック３１６の第一の端部との間に連結され得る。弾性コネクタ３３１０は、質量ブロック３１５の第２端と質量ブロック３１６の第２端との間に連結され得る。図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、質量ブロック３１５の第一の端部および質量ブロック３１６の第一の端部は、弾性コネクタ３３０９を使用することによって、支持梁３２０９に連結され得る。質量ブロック３１５の第二の端部および質量ブロック３１６の第二の端部は、弾性コネクタ３３１０を使用することによって支持梁３２１０に連結され得る。
【0118】
弾性コネクタ３３０９の具体的な実施形態については、弾性コネクタ３３０３の具体的な実施形態を参照されたい。弾性コネクタ３３１０の具体的な実施形態については、弾性コネクタ３３０８の具体的な実施形態を参照されたい。
【0119】
質量ブロック３１２は、弾性コネクタ３３０３および支持梁３２０３を使用することによって、質量ブロック３１３を引っ張り、これにより、質量ブロック３１３は、Ｙ軸方向に変位成分を有する。質量ブロック３１および質量ブロック３１３が弾性コネクタ３３０３を使用することによってのみ連結される実施形態と比較して、弾性コネクタ３３０３および支持梁３２０３は、質量ブロック３１２および質量ブロック３１３を連結するために使用される実施形態は、弾性コネクタ３３０３の不安定な変形量によって引き起こされる機械構造層３００の非対称性に及ぼす影響の軽減に役立ち、機械構造層３００の加工要件の軽減にさらに役立つ。Ｙ軸に沿った支持梁３２０３は、弾性コネクタ３３０３よりも大きな幅を有し得る。
【0120】
図４に示される構造の模式図は、図３Ｂに示される機械構造層３００をＸ＋方向に観察することによって取得され得る。図３Ｂおよび図４を参照して、質量ブロック３１１および質量ブロック３１４を使用することによって、Ｘ軸周りの角速度を検出する原理について、以下に説明する。
【0121】
慣性センサーは、検出電極２３１および検出電極２３４を含み得る。例えば、検出電極２３１および検出電極２３４は、図２に示される基板層上に配置され得る。
【0122】
検出電極２３１は、質量ブロック３１１に対向して配置され得て、検出電極２３４は、質量ブロック３１４に対向して配置され得る。検出電極２３１および質量ブロック３１１は、Ｚ軸に沿って配置され得る。検出電極２３１および質量ブロック３１１は、ＸＹ平面に対して平行に配置され、これにより、検出電極２３１および質量ブロック３１１は、コンデンサ１を形成し得る。検出電極２３４および質量ブロック３１４は、Ｚ軸に沿って配置され得る。検出電極２３４および質量ブロック３１４は、ＸＹ平面に対して平行に配置され、これにより、検出電極２３４および質量ブロック３１４は、コンデンサ４を形成し得る。
【0123】
質量ブロック３１１および質量ブロック３１４は、Ｙ軸方向に変位成分をそれぞれ有し得る。外力の作用を受けて、慣性センサーが全体としてＸ軸周りに回転する角速度成分を有する場合、質量ブロック３１１および質量ブロック３１４は、Ｚ軸に沿ったコリオリ力を受けることがある。質量ブロック３１１および質量ブロック３１４は、Ｚ軸方向に変位成分をそれぞれ有し得る。そのため、質量ブロック３１１および検出電極２３１の間における間隔が変化され得て、質量ブロック３１１および検出電極２３１によって形成されるコンデンサ１の静電容量値が変化され得る。質量ブロック３１４および検出電極２３４の間における間隔が変化され得て、質量ブロック３１４および検出電極２３４によって形成されるコンデンサ４の静電容量値が変化され得る。質量ブロック３１１および検出電極２３１によって形成されるコンデンサ１の静電容量値の変動は、Ｚ軸方向における質量ブロック３１１の変位成分に対応し得る。質量ブロック３１４および検出電極２３４によって形成されるコンデンサ４の静電容量値の変動は、Ｚ軸方向における質量ブロック３１４の変位成分に対応し得る。
【0124】
本出願において、慣性センサーは、外力によって回転され、慣性センサーは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向周りの角速度成分を有し得る。慣性センサーの角速度方向をＸ軸方向に投影したものは、Ｘ軸方向周りの慣性センサーの角速度成分であり得る。慣性センサーの角速度方向をＹ軸方向に投影したものは、Ｙ軸方向周りの慣性センサーの角速度成分であり得る。慣性センサーの角速度方向をＺ軸方向に投影したものは、Ｚ軸方向周りの慣性センサーの角速度成分であり得る。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向周りの慣性センサーの角速度成分のベクトル和は、慣性センサーの角速度方向であり得る。
【0125】
図３Ｂおよび図４を参照して、質量ブロック３１１の駆動方向がＹ＋であり、質量ブロック３１４の駆動方向がＹ－であると仮定する。外力の作用を受けると、質量ブロック３１１は、アンカー３４１の周囲に存在し得て、Ｘ軸周りに回転するための角速度成分を有する。質量ブロック３１４は、アンカー３４３の周囲に存在し得て、Ｘ軸周りに回転するための角速度成分を有する。そのため、質量ブロック３１１は、Ｚ＋方向に変位成分を有し得て、質量ブロック３１４は、Ｚ－方向に変位成分を有し得る。質量ブロック３１１は、検出電極２３１から離れる傾向にあり、質量ブロック３１４は、検出電極２３４に近づく傾向にある。
【0126】
検出電極２３１および検出電極２３４の検出結果は、コモンモードノイズを共に含むため、検出電極２３１および検出電極２３４によって出力される検出結果を組み合わせることにより、相対的にコモンモードノイズを効果的に除去することができる。これは、慣性センサーの温度ドリフト性能およびゼロドリフト性能などの向上に貢献する。
【0127】
図４に示されるように、伝達梁３６１は、弾性コネクタ３３０２および弾性コネクタ３３０６との間に連結される。図３Ｂを参照すると、伝達梁３６１は、支持梁３２０１および支持梁３２０５との間に連結され得る。Ｚ軸方向における質量ブロック３１１および質量ブロック３１２の変位成分の方向が逆になるため、伝達梁３６１は、アンカー３４２に対して対称軸ｘ周りに回転するために使用される。弾性コネクタ３３０２および弾性コネクタ３３０６が緩衝機能を有するため、伝達梁３６１の傾斜度は、小さくなり得る。例えば、Ｙ軸に対する伝達梁３６１の傾斜度は、Ｙ軸に対する弾性コネクタ３３０２の傾斜度より小さくなり得る。
【0128】
図３Ｂを参照すると、駆動ブロックは、伝達梁３６２をさらに含み得る。伝達梁３６２および伝達梁３６１は、対称軸ｙに関して対称である。伝達梁３６２は、弾性コネクタ３３０５および弾性コネクタ３３０７の間に連結され得る。伝達梁３６２は、アンカー３４２に対して対称軸ｘ周りに回転するために使用され得る。Ｘ軸周りの伝達梁３６１および伝達梁３６２の回転方向は、逆になり得る。伝達梁３６２の具体的な実施形態については、伝達梁３６１の具体的な実施形態を参照されたい。
【0129】
図５に示される構造の模式図は、図３Ｂに示される機械構造層３００をＹ＋方向に観察することによって取得され得る。図３Ｂおよび図５を参照して、質量ブロック３１２および質量ブロック３１５を使用することによって、Ｙ軸周りの角速度を検出する原理について、以下に説明する。
【0130】
慣性センサーは、検出電極２３２および検出電極２３５を含み得る。例えば、検出電極２３２および検出電極２３５は、図２に示される基板層上に配置され得る。
【0131】
検出電極２３２は、質量ブロック３１２に対向して配置され得て、検出電極２３５は、質量ブロック３１５に対向して配置され得る。検出電極２３２および質量ブロック３１２は、Ｚ軸に沿って配置され得る。検出電極２３２および質量ブロック３１２は、ＸＹ平面に対して平行に配置され、これにより、検出電極２３２および質量ブロック３１２は、コンデンサ２を形成し得る。検出電極２３５および質量ブロック３１５は、Ｚ軸に沿って配置され得る。検出電極２３５および質量ブロック３１５は、ＸＹ平面に対して平行に配置され得て、これにより、検出電極２３５および質量ブロック３１５は、コンデンサ５を形成し得る。
【0132】
質量ブロック３１２および質量ブロック３１５は、Ｘ軸方向に変位成分をそれぞれ有し得る。外力の作用を受けて、慣性センサーが全体としてＹ軸周りに回転するための角速度成分を有する場合、質量ブロック３１２および質量ブロック３１５は、Ｚ軸に沿ったコリオリ力を受けることがある。質量ブロック３１２および質量ブロック３１５は、Ｚ軸方向に変位成分をそれぞれ有する。そのため、質量ブロック３１２および検出電極２３２の間における間隔が変化され得て、質量ブロック３１２および検出電極２３２によって形成されるコンデンサ２の静電容量値が変化され得る。質量ブロック３１５および検出電極２３５の間における間隔が変化され得て、質量ブロック３１５および検出電極２３５によって形成されるコンデンサ５の静電容量値が変化され得る。質量ブロック３１２および検出電極２３２によって形成されるコンデンサ２の静電容量値の変動は、Ｚ軸方向における質量ブロック３１２の変位成分に対応し得る。質量ブロック３１５および検出電極２３５によって形成されるコンデンサ５の静電容量値の変動は、Ｚ軸方向における質量ブロック３１５の変位成分に対応し得る。
【0133】
図３Ｂおよび図５を参照して、質量ブロック３１２の駆動方向がＸ－であり、質量ブロック３１５の駆動方向がＸ＋であると仮定する。外力の作用を受けると、質量ブロック３１２は、アンカー３４２の周囲に存在し得て、Ｙ軸周りに回転するための角速度成分を有する。質量ブロック３１５は、アンカー３４２の周囲に存在し得て、Ｙ軸周りに回転するための角速度成分を有する。そのため、質量ブロック３１２は、Ｚ－方向に変位成分を有し得て、質量ブロック３１５は、Ｚ＋方向に変位成分を有し得る。質量ブロック３１２は、検出電極２３２に近づく傾向にあり、質量ブロック３１５は、検出電極２３５から離れる傾向にある。
【0134】
検出電極２３２および検出電極２３５の検出結果は、コモンモードノイズを共に含むため、検出電極２３２および検出電極２３５によって出力される検出結果を組み合わせることにより、相対的にコモンモードノイズを効果的に除去することができる。これは、慣性センサーの温度ドリフト性能およびゼロドリフト性能などの向上に貢献する。
【0135】
図５に示されるように、伝達梁３６４は、弾性コネクタ３３０８および弾性コネクタ３３１０の間に連結される。図３Ｂを参照すると、伝達梁３６４は、アンカー３４２に連結され得る。Ｚ軸方向における質量ブロック３１２および質量ブロック３１５の変位成分の方向が逆になるため、伝達梁３６４は、アンカー３４２に対して対称軸ｙ周りに回転する傾向にある。弾性コネクタ３３０８および弾性コネクタ３３１０が緩衝機能を有し、伝達梁３６４がアンカー３４２に固定されるため、伝達梁３６４の傾斜度は、小さくなり得る。換言すると、弾性コネクタ３３０８および弾性コネクタ３３１０は、Ｘ軸に対する伝達梁３６４の傾斜度の低減に役立ち得て、伝達梁３６４の剛性は、Ｘ軸に対する伝達梁３６４の傾斜度の低減にさらに役立ち得る。これは、Ｙ軸周りの質量ブロック３１３の回転量の低減に貢献する。
【0136】
Ｘ軸方向における弾性コネクタ３３０８および弾性コネクタ３３１０の変位成分の方向が逆になる場合、伝達梁３６４は、Ｘ軸に沿った弾性コネクタ３３０８および弾性コネクタ３３１０の変形反力をさらに提供して、Ｘ軸方向における質量ブロック３１３および質量ブロック３１６の変位成分の低減に役立ち得る。
【0137】
図３Ｂを参照すると、駆動ブロックは、伝達梁３６４をさらに含み得る。伝達梁３６４および伝達梁３６３は、対称軸ｘに関して対称である。伝達梁３６４は、弾性コネクタ３３０３および弾性コネクタ３３０９の間に連結され得る。伝達梁３６４の具体的な実施形態については、伝達梁３６３の具体的な実施形態を参照されたい。
【0138】
図６に示される構造の模式図は、図３Ｂに示される機械構造層３００の局所的な部分をＺ－方向に観察することによって取得され得る。図３Ｂおよび図６を参照して、質量ブロック３１２、質量ブロック３１３、質量ブロック３１５、および質量ブロック３１６を使用することによって、Ｚ軸周りの角速度を検出する原理について、以下に説明する。
【0139】
慣性センサーは、検出電極２３３および検出電極２３６を含み得る。検出電極２３３および検出電極２３６は、図３に示される基板層上に配置されてもよいし、または機械構造層３００上に配置されてもよい。検出電極２３３および検出電極２３６が機械構造層３００上に配置される場合、検出電極２３３および検出電極２３６は、機械構造層３００の固定子に属し得る。
【0140】
検出電極２３３は、質量ブロック３１３に対向して配置され得て、検出電極２３６は、質量ブロック３１６に対向して配置され得る。検出電極２３３および質量ブロック３１３は、Ｙ軸に沿って配置され得る。検出電極２３３および質量ブロック３１３は、ＸＺ平面に対して平行に配置され得て、これにより、検出電極２３３および質量ブロック３１３は、コンデンサ３を形成し得る。検出電極２３６および質量ブロック３１６は、Ｙ軸に沿って配置され得る。検出電極２３６および質量ブロック３１６は、ＸＺ平面に対して平行に配置され得て、これにより、検出電極２３６および質量ブロック３１６は、コンデンサ６を形成し得る。
【0141】
質量ブロック３１２および質量ブロック３１５は、Ｘ軸方向に変位成分をそれぞれ有するように駆動され得る。外力の作用を受けて、慣性センサーが全体としてＺ軸回りに回転するための角速度成分を有する場合、質量ブロック３１２および質量ブロック３１５は、Ｙ軸に沿ったコリオリ力を受けることがある。質量ブロック３１２および質量ブロック３１５は、Ｙ軸に沿って移動する傾向にある。質量ブロック３１２および質量ブロック３１３が支持梁３２０３および支持梁３２０８を使用することによって連結されるため、質量ブロック３１２の引っ張りを受けて、質量ブロック３１３は、Ｙ軸方向に変位成分を有し得る。そのため、質量ブロック３１３および検出電極２３３の間における間隔が変化され得て、質量ブロック３１３および検出電極２３３によって形成されるコンデンサ３の静電容量値が変化され得る。質量ブロック３１３および検出電極２３３によって形成されるコンデンサ３の静電容量値の変動は、Ｙ軸方向における質量ブロック３１３の変位成分に対応し得る。質量ブロック３１５および質量ブロック３１６が支持梁３２０９および支持梁３２１０を使用することによって連結されるため、質量ブロック３１５の引っ張りを受けて、質量ブロック３１６は、Ｙ軸方向に変位成分を有し得る。そのため、質量ブロック３１６および検出電極２３６の間における間隔は変化され得て、質量ブロック３１６および検出電極２３６によって形成されるコンデンサ６の静電容量値は変化され得る。質量ブロック３１６および検出電極２３６によって形成されるコンデンサ６の静電容量値の変動は、Ｙ軸方向における質量ブロック３１６の変位成分に対応し得る。
【0142】
図３Ｂおよび図６を参照して、質量ブロック３１２の駆動方向がＸ－であり、質量ブロック３１５の駆動方向がＸ＋であると仮定する。外力の作用を受けると、質量ブロック３１２および質量ブロック３１３は、アンカー３４２の周囲に存在し得て、Ｚ軸周りに回転するための角速度成分をそれぞれ有し得る。質量ブロック３１５および質量ブロック３１６は、アンカー３４２の周囲に存在し得て、Ｚ軸周りに回転するための角速度成分をそれぞれ有し得る。そのため、質量ブロック３１２および質量ブロック３１３は、Ｚ－方向に変位成分をそれぞれ有し得て、質量ブロック３１５および質量ブロック３１６は、Ｚ＋方向の変位成分をそれぞれ有し得る。例えば、質量ブロック３１３は、検出電極２３３に近づく傾向にあり得て、例えば、質量ブロック３１６は、検出電極２３６から離れる傾向にある。
【0143】
質量ブロック３１３の一方の端部は、伝達梁３６３を使用することによって、質量ブロック３１６の一方の端部に連結され得る。伝達梁３６３は、Ｘ方向に平衡力を提供して、Ｘ方向における質量ブロック３１３および質量ブロック３１６の変位の低減に役立ち得る。伝達梁３６３は、質量ブロック３１２および質量ブロック３１３に対して、Ｚ軸周りに回転する捩り支持をさらに提供し得る。同様に、質量ブロック３１３の他方の端部は、伝達梁３６４を使用することによって、質量ブロック３１６の他方の端部に連結され得る。伝達梁３６４は、質量ブロック３１３および質量ブロック３１６に対して、Ｘ方向にバランス力と、Ｚ軸周りの回転の捩り支持とを提供し得る。
【0144】
検出電極２３３および検出電極２３６の検出結果は、コモンモードノイズを共に含むため、検出電極２３３および検出電極２３６によって出力される検出結果を組み合わせることにより、相対的にコモンモードノイズを効果的に除去することができる。これは、慣性センサーの温度ドリフト性能およびゼロドリフト性能などの向上に貢献する。
【0145】
本出願の実施形態に提供される解決策の有利な効果の説明を容易にするために、三つの減結合タイプ、すなわち機械的減結合、原理的減結合、および差動減結合について、最初に説明する。
【0146】
機械的減結合とは、部品Ａおよび部品Ｂが別々に配置されること、および部品Ａの動作（この動作には、チップによって駆動される動作と、外力の作用を受けた回転とが含まれる）が、部品Ａの動作に影響を与えないことを意味し得る。
【0147】
原理的減結合とは、部品Ａおよび部品Ｂが別々に配置されないこと、部品Ａが軸ａの方向に静電容量の変化を検出すること、部品Ｂが軸ａ上に移動しないこと、または軸ａ上における部品Ｂの移動量が無視され得ることを意味し得る。換言すると、部品Ｂの共振は、部品Ａの検出に影響を与えない。原理的減結合とは、検出原理の観点から二つの部品間の影響を回避または軽減することである。
【0148】
差動減結合とは、部分Ａおよび部分Ｂが対称であること、および部分Ａおよび部分Ｂの動作モードが差動動作に属することを意味し得る。対称構造の差動動作は、コモンモードの影響を排除して、部品Ａおよび部品Ｂの間の影響の軽減に役立てることができる。差動減結合とは、対称性に強く依存しており、慣性センサーに対する高い加工要件を有している。
【0149】
上述した用語の説明を参照して、本出願の実施形態に提供される機械構造層３００の部品間における減結合モードについて、以下に説明する。
【0150】
質量ブロック３１１は、駆動ブロックの作用を受けてＹ軸方向に変位成分を有し得て、検出方向は、Ｚ軸方向になる。そのため、質量ブロック３１１および駆動ブロックの減結合モードは、原理的減結合であり得る。質量ブロック３１２は、駆動ブロックの作用を受けてＸ軸方向に変位成分を有し得て、検出方向は、Ｚ軸方向になる。そのため、質量ブロック３１２および駆動ブロックの減結合モードは、原理的減結合であり得る。質量ブロック３１３および駆動ブロックは、独立して配置されると見做され得て、すなわち、駆動ブロックの作用を受けて、質量ブロック３１３は、近似的に移動しないと見做され得る。そのため、質量ブロック３１３および駆動ブロックの減結合モードは、機械的減結合であり得る。
【0151】
質量ブロック３１１の動作および質量ブロック３１２の動作は、相互に干渉しない。そのため、質量ブロック３１１および質量ブロック３１２の減結合モードは、機械的減結合であり得る。質量ブロック３１１の動作および質量ブロック３１３の動作は、相互に干渉しない。そのため、質量ブロック３１１および質量ブロック３１３の減結合モードは、機械的減結合であり得る。
【0152】
質量ブロック３１２を使用することによって、Ｙ軸角速度が検出される場合、質量ブロック３１２の検出方向は、Ｚ軸方向であり、質量ブロック３１３は、Ｚ軸方向に移動し得ない。そのため、この観点から、質量ブロック３１２および質量ブロック３１３の減結合モードは、機械的減結合であり得る。質量ブロック３１３を使用することによって、Ｚ軸角速度が検出される場合、質量ブロック３１３の検出方向は、Ｙ軸方向になり、質量ブロック３１２は、Ｙ軸方向に変位成分を有し得て、質量ブロック３１２の検出方向は、Ｚ軸方向になる。そのため、この観点から、質量ブロック３１３および質量ブロック３１２の減結合モードは、原理的減結合であり得る。
【0153】
表１は、図３Ａに示される機械構造層３００の減結合モードを示している。
【0154】
【表1】
【0155】
本出願の実施形態に提供される機械構造層は、差動減結合モードの適用を減らすことができ、慣性センサーの加工精度要件の軽減に役立ち、慣性センサーの検出精度の向上にさらに役立つ。慣性センサーが同軸に駆動され得るため、それは、慣性センサーにおける駆動ブロックの数量を減らし、慣性センサーの集積度を向上させ、さらに慣性センサーの小型化にさらに役立つ。
【0156】
図７Ａは、本出願の一実施形態に係る、別の機械構造層３００を示す立体図である。図７Ｂに示される平面図は、機械構造層３００を、図７Ａに示されるＺ－方向に観察することによって取得され得る。図７Ｃは、機械構造層３００が回転していない場合における、図７Ｂに示される機械構造層３００の回転子の動作を示す模式図である。説明を容易にするために、図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃに示されるように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が相互に直交する、ＸＹＺ座標系が存在すると仮定する。機械構造層３００は、ＸＹ平面に対して平行に配置され得る。
【0157】
図３Ａないし図６に示される実施形態と同様に、図７Ａないし図７Ｃに示される実施形態では、機械構造層３００は、アンカー３４１、アンカー３４２、アンカー３４３、質量ブロック３１１、質量ブロック３１２、質量ブロック３１３、質量ブロック３１４、質量ブロック３１５、質量ブロック３１６、支持梁３２０１、支持梁３２０２、支持梁３２０３、支持梁３２０４、支持梁３２０５、支持梁３２０６、支持梁３２０７、支持梁３２０８、支持梁３２０９、支持梁３２１０、弾性コネクタ３３０１、弾性コネクタ３３０２、弾性コネクタ３３０３、弾性コネクタ３３０４、弾性コネクタ３３０５、弾性コネクタ３３０６、弾性コネクタ３３０７、弾性コネクタ３３０８、弾性コネクタ３３０９、弾性コネクタ３３１０、伝達梁３６１、伝達梁３６２、伝達梁３６３、および伝達梁３６４を含み得る。機械構造層３００における質量ブロック３１１、質量ブロック３１２、質量ブロック３１３、質量ブロック３１４、質量ブロック３１５、および質量ブロック３１６は、慣性センサーにおける検出電極２３１、検出電極２３２、検出電極２３３、検出電極２３４、検出電極２３５、および検出電極２３６をそれぞれ有するコンデンサ１、コンデンサ２、コンデンサ３、コンデンサ４、コンデンサ５、およびコンデンサ６を形成して、コンデンサ１およびコンデンサ４を使用することによってＸ軸周りの角速度を検出し、コンデンサ２およびコンデンサ５を使用することによってＹ軸周りの角速度を検出し、コンデンサ３およびコンデンサ６を使用することによってＺ軸周りの角速度を検出し得る。
【0158】
機械構造層３００は、アンカー３４４および駆動ブロック３８１をさらに含み得る。アンカー３４４は、機械構造層３００の固定子に属し得る。駆動ブロック３８１は、機械構造層３００の回転子に属し得る。駆動ブロック３８１は、アンカー３４４に対してＸ軸に沿って移動することができる。
【0159】
一実施形態では、機械構造層３００は、固定櫛３９２９１および可動櫛３９６をさらに含み得る。固定櫛３９２９１は、アンカー３４４に固定され得る。可動櫛は、駆動ブロック３８１に固定され得る。固定櫛３９２９１および可動櫛３９６は、間隔を置いて交差して配置され得る。
【0160】
本出願において、固定櫛は、機械構造層３００の固定子に属し得て、可動櫛は、機械構造層３００の回転子に属し得る。固定櫛は、複数の固定櫛フィンガーを含み、可動櫛は複数の固定櫛フィンガーを含み得る。櫛は、複数の可動櫛フィンガーを含み得る。固定櫛および可動櫛が間隔を置いて交差して配置されるということは、隣接する二つの固定櫛フィンガーの間に一つの可動櫛フィンガーが存在すること、二つの隣接する可動櫛フィンガーの間に一つの固定櫛フィンガーが存在すること、および相互に隣接する固定櫛フィンガーおよび可動櫛フィンガーが間隔を置いて配置されることを意味し得る。
【0161】
駆動ブロック３８１およびアンカー３４４に交流電流を供給することにより、可動櫛３９６および固定櫛３９２９１の間の相互作用力が、可動櫛３９６を駆動して、固定櫛３９２９１に対してＸ軸に沿って移動させ得て、これにより、駆動ブロック３８１は、アンカー３４４に対してＸ軸に沿って移動する。Ｙ軸方向およびＺ軸方向における駆動ブロック３８１の変位は、小さくなり得るか、または無視すらされ得る。例えば、駆動ブロック３８１は、基板層またはアンカー３４に取り付けられ得て、Ｘ軸に沿った移動に限定される。
【0162】
機械構造層３００は、アンカー３４５および駆動ブロック３８２をさらに含み得る。アンカー３４５およびアンカー３４４は、対称梁３７１または対称梁３７２に関して対称であり得る。駆動ブロック３８１および駆動ブロック３８２は、対称梁３７１または対称梁３７２に関して対称であり得る。駆動ブロック３８２は、アンカー３４５に対してＸ軸に沿って移動することができる。駆動ブロック３８２の移動方向は、駆動装置の移動方向と逆になり得る。駆動ブロック３８２の具体的な実施形態については、駆動ブロック３８１の具体的な実施形態を参照されたい。アンカー３４５の具体的な実施形態については、アンカー３４４の具体的な実施形態を参照されたい。
【0163】
機械構造層３００は、対称梁３７３をさらに含み得る。対称梁３７３は、図３Ａに示される対称軸ｘに関して対称であり得る。対称梁３７３は、駆動ブロック３８１の側であって、駆動ブロック３８２から離れている側に連結され得る。対称梁３７３は、Ｘ軸方向に延在し得る。駆動ブロック３８１は、対称梁３７３に関して対称であり得る。アンカー３４４は、対称梁３７３に関して対称であり得る。
【0164】
対称梁３７３の端部であって、駆動ブロック３８１から離れる端部は、伝達梁３６１に連結され得る。伝達梁３６１は、Ｙ軸方向に延在し得る。そのため、駆動ブロック３８１は、対称梁３７３を使用することによって伝達梁３６１を駆動し得て、これにより、伝達梁３６１は、Ｘ軸方向に変位成分を有する。伝達梁３６１の両端は、支持梁３２０１および支持梁３２０５にそれぞれ連結される。支持梁３２０１および支持梁３２０５は、伝達梁３６１の作用を受けてＸ軸方向に変位成分を有する。
【0165】
支持梁３２０１の端部であって、伝達梁３６１から離れる端部は、操作梁および弾性コネクタ３３０２を使用することによって、質量ブロック３１１の第一の端部に連結され、質量ブロック３１１の第一の端部は、Ｙ軸方向に変位成分を有するように駆動され得る。
【0166】
質量ブロック３１１の側であって、質量ブロック３１４から離れている側では、アンカー３４１および弾性コネクタ３３０１は、質量ブロック３１１の第一の端部に近接して配置される。弾性コネクタ３３０１は、質量ブロック３１１の第一の端部とアンカー３４１との間に連結される。弾性コネクタ３３０１は、質量ブロック３１１に対してＹ軸方向に緩衝空間を提供し得る。さらに、弾性コネクタ３３０１は、質量ブロックに対してＺ方向に支持をさらに提供し得る。換言すると、Ｚ軸に沿った弾性コネクタ３３０１の剛性は大きくなり得て、Ｙ軸に沿った弾性コネクタ３３０１の剛性は小さくなり得る。
【0167】
一実施形態では、図７Ｂの局所的な模式図に示されるように、弾性コネクタ３３０１は、質量ブロック３１１に対してＸ軸方向に緩衝空間をさらに提供し得る。Ｘ軸方向における質量ブロック３１１の変位成分がアンカー３４１に及ぼす引張力は、小さくなり得る。これは、Ｘ軸方向における質量ブロック３１１の変位成分が基板層に与える応力影響の低減に貢献する。
【0168】
シミュレーション結果に基づいて、アンカー３４１は、質量ブロック３１１の端部に配置され、質量ブロック３１１に少なくとも一方向に柔らかく連結され（すなわち、弾性コネクタ３３０１は、少なくとも一方向に弾性を有する）、これにより、機械構造層３００の干渉モードを調整することができる。このようにして、機械構造層３００の有効モードは、機械構造層３００の干渉モードから離れることができる。
【0169】
機械構造層３００は、アンカー３４６および弾性コネクタ３３１１をさらに含み得る。アンカー３４６およびアンカー３４１は、対称梁３７１に関して対称であり得る。弾性コネクタ３３１１および弾性コネクタ３３０１は、対称梁３７１に関して対称であり得る。アンカー３４６および弾性コネクタ３３０１は、質量ブロック３１１の側であって、質量ブロック３１４から離れている側に配置され、質量ブロック３１１の第二の端部に近接している。コネクタ３３１１は、質量ブロック３１４の第二の端部とアンカー３４６との間に連結される。弾性コネクタ３３１１の具体的な実施形態については、弾性コネクタ３３０１の具体的な実施形態を参照されたい。アンカー３４６の具体的な実施形態については、アンカー３４１の具体的な実施形態を参照されたい。
【0170】
支持梁３２０５の端部であって、伝達梁３６１から離れる端部は、操作梁および弾性コネクタ３３０６を使用することによって、質量ブロック３１４の第一の端部に連結され、質量ブロック３１４の第一の端部は、質量ブロック３１４がＹ軸方向に変位成分を有するように駆動される。質量ブロック３１１の第一の端部の変位成分は、質量ブロック３１４の第一の端部の変位成分とは方向が逆になり得る。
【0171】
質量ブロック３１４の側であって、質量ブロック３１１から離れている側では、アンカー３４３および弾性コネクタ３３０４は、質量ブロック３１４の第一の端部に近接して配置される。弾性コネクタ３３０４は、質量ブロック３１４の第一の端部とアンカー３４３との間に連結される。弾性コネクタ３３０４の具体的な実施形態については、弾性コネクタ３３０１の具体的な実施形態を参照されたい。
【0172】
機械構造層３００は、対称梁３７４をさらに含み得る。対称梁３７４は、図３Ａに示される対称軸ｘに関して対称であり得る。対称梁３７４および対称梁３７３は、対称梁３７１または対称梁３７２に関して対称であり得る。対称梁３７４は、駆動ブロック３８２の側であって、駆動ブロックから離れている側に連結され得る。対称梁３７４の具体的な実施形態については、対称梁３７１の具体的な実施形態を参照されたい。
【0173】
アンカー３４５は、対称梁３７４に関して対称であり得る。駆動ブロック３８２は、対称梁３７４に関して対称であり得る。対称梁３７４の端部であって、駆動ブロック３８２から離れている端部は、伝達梁３６２に連結され得る。そのため、駆動ブロック３８２は、対称梁３７４を使用することによって伝達梁３６２を駆動し得て、これにより、駆動梁３６２は、Ｘ軸方向に変位成分を有する。伝達梁３６２の変位成分は、伝達梁３６１の変位成分とは方向が逆になり得る。伝達梁３６２の両端は、支持梁３２０４および支持梁３２０６にそれぞれ連結される。支持梁３２０４および支持梁３２０６は、伝達梁３６２の作用を受けてＸ軸方向に変位成分をそれぞれ有し得る。伝達梁３６２の具体的な実施形態については、伝達梁３６１の具体的な実施形態を参照されたい。
【0174】
支持梁３２０４の端部であって、伝達梁３６２から離れている端部は、操作梁および弾性コネクタ３３０５を使用することによって、質量ブロック３１１の第二の端部に連結され、質量ブロック３１１の第二の端部は、Ｙ軸方向に変位成分を有するように駆動され得る。
【0175】
支持梁３２０６の端部であって、伝達梁３６２から離れている端部は、操作梁および弾性コネクタ３３０７を使用することによって、質量ブロック３１４の第二の端部に連結され、質量ブロック３１４の第二の端部は、Ｙ軸方向に変位成分を有するように駆動される。質量ブロック３１１の第二の端部の変位成分は、質量ブロック３１４の第二の端部の変位成分とは方向が逆になり得る。
【0176】
機械構造層３００は、アンカー３４７および弾性コネクタ３３１２をさらに含み得る。アンカー３４７およびアンカー３４３は、対称梁３７２に関して対称であり得る。弾性コネクタ３３１２および弾性コネクタ３３０４は、対称梁３７２に関して対称であり得る。アンカー３４７およびアンカー３４６は、対称梁３７４に関して対称であり得る。弾性コネクタ３３１２および弾性コネクタ３３１１は、対称梁３７４に関して対称であり得る。アンカー３４７および弾性コネクタ３３１２は、質量ブロック３１４の側であって、質量ブロック３１１から離れている側に配置され、質量ブロック３１４の第二の端部に近接している。弾性コネクタ３３１２は、質量ブロックの第二の端部とアンカー３４７との間に連結される。弾性コネクタ３３１２の具体的な実施形態については、弾性コネクタ３３１１または弾性コネクタ３３０４の具体的な実施形態を参照されたい。アンカー３４７の具体的な実施形態については、アンカー３４６またはアンカー３４３の具体的な実施形態を参照されたい。
【0177】
図７Ｃは、質量ブロック３１１および質量ブロック３１４がＹ軸に沿って逆方向に移動する構造を示す模式図である。図７Ｃにおける破線は、移動前の質量ブロック３１１および質量ブロック３１４の位置を示しており、図７Ｃにおける実線は、移動後の質量ブロック３１１および質量ブロック３１４の位置を示している。
【0178】
機械構造層３００は、複数の支持梁３２０２をさらに含み得る。複数の支持梁３２０２は、対称梁３７３に関して対称であり得る。
【0179】
駆動ブロック３８１の側であって、駆動ブロック３８２に近接している側は、支持梁３２０２に連結され得る。一方の支持梁３２０２は、駆動ブロック３８１の端部であって、駆動ブロック３８２に近接している端部に連結され得て、他方の支持梁３２０２は、駆動ブロック３８１の端部であって、質量ブロック３１４に近接している端部に連結され得る。一方の支持梁３２０２の端部であって、駆動ブロック３８１から離れている端部は、質量ブロック３１２の端部であって、質量ブロック３１１に近接している端部に連結され得る。他方の支持梁３２０２の端部であって、駆動ブロック３８１から離れている端部は、質量ブロック３１２の端部であって、質量ブロック３１４に近接している端部に連結され得る。駆動ブロック３８１は、支持梁３２０２を使用することによって、質量ブロック312を駆動するように構成され得て、これにより、質量ブロック３１２は、Ｘ軸方向に変位成分を有する。
【0180】
機械構造層３００は、複数の支持梁３２０７をさらに含み得る。複数の支持梁３２０７は、対称梁３７４に関して対称であり得る。複数の支持梁３２０２および複数の支持梁３２０７は、対称梁３７２に関して対称であり得る。
【0181】
駆動ブロック３８２の側であって、駆動ブロック３８１に近接している側は、支持梁３２０７に連結され得る。支持梁３２０７の側であって、駆動ブロック３８２から離れている側は、質量ブロック３１５に連結され得る。駆動ブロック３８２は、支持梁３２０７を使用することによって質量ブロック３１５を駆動するように構成され得て、これにより、質量ブロック３１５は、Ｘ軸方向に変位成分を有する。Ｘ軸方向における質量ブロック３１５の変位成分は、Ｘ軸方向における質量ブロック３１２の変位成分とは方向が逆になり得る。Ｘ軸方向における支持梁３２０７の変位成分は、Ｘ軸方向における支持梁３２０２の変位成分とは方向が逆になり得る。支持梁３２０７の具体的な実施形態については、支持梁３２０２の具体的な実施形態を参照されたい。
【0182】
図７Ｃは、質量ブロック３１２および質量ブロック３１５がＸ軸に沿って逆方向に移動する構造を示す模式図である。図７Ｃにおける破線は、移動前の質量ブロック３１２および質量ブロック３１５の位置を示しており、図７Ｃにおける実線は、移動後の質量ブロック３１２および質量ブロック３１５の位置を示している。
【0183】
機械構造層３００は、アンカー３４８をさらに含み得る。アンカー３４８は、対称梁３７３に関して対称であり得る。固定櫛３９２は、アンカー３４８に固定される。可動櫛３９７は、質量ブロック３１３に固定される。固定櫛３９２は、対称梁３７３に対して対称であり得る。可動櫛３９７は、対称梁３７３に関して対称であり得る。固定櫛３９２および可動櫛３９７は、間隔を置いて交差して配置される。固定櫛３９２上には、検出電極が配置される。可動櫛３９７および検出電極は、コンデンサを形成することができる。Ｚ軸周りの質量ブロック３１３の角速度成分は、可動櫛３９７および検出電極によって形成されるコンデンサの静電容量値の変動を検出することによって決定され得る。
【0184】
機械構造層３００は、アンカー３４９をさらに含み得る。アンカー３４９は、対称梁３７４に関して対称であり得る。アンカー３４８およびアンカー３４９は、対称梁３７１または対称梁３７２に関して対称であり得る。質量ブロック３１６とアンカー３４９上の検出電極とは、コンデンサを形成し得る。Ｚ軸周りの質量ブロック３１６の角速度成分は、コンデンサの静電容量値の変動を検出することによって決定され得る。アンカー３４９の具体的な実施形態については、アンカー３４８の具体的な実施形態を参照されたい。質量ブロック３１６の具体的な実施形態については、質量ブロック３１３の具体的な実施形態を参照されたい。
【0185】
図８Ａは、Ｘ軸周りの角速度を検出するための機械構造層３００の構造を示す構造図である。図８Ｂに示される構造の模式図は、図８Ａに示される機械構造層３００をＸ＋方向に観察することによって取得され得る。図８Ａおよび図８Ｂを参照して、質量ブロック３１１および質量ブロック３１４を使用することによって、Ｘ軸周りの角速度を検出する原理について、以下に説明する。
【0186】
上述されるように、慣性センサーがＸ軸回りに回転するための角速度成分を有する場合、質量ブロック３１１および質量ブロック３１４は、Ｚ軸方向に変位成分をそれぞれ有しており、Ｚ軸方向における質量ブロック３１１および質量ブロック３１４の変位成分は、方向が逆になる。質量ブロック３１１がＺ＋方向に変位成分を有し得て、質量ブロック３１４がＺ－方向に変位成分を有し得ると仮定する。質量ブロック３１１は、検出電極２３１から離れる傾向にあり、質量ブロック３１４は、検出電極２３４に近づく傾向にある。
【0187】
質量ブロック３１１が弾性コネクタ３３０１を使用することによってアンカー３４１に連結され得るため、質量ブロック３１１の他方の端部は、弾性コネクタ３３１１を使用することによって、アンカー３４６に連結され得る。質量ブロック３１１の側であって、アンカー３４１およびアンカー３４６に近接している側は、Ｚ軸方向に小さい変位を有しており、質量ブロック３１１の側であって、アンカー３４１およびアンカー３４６から離れている側は、Ｚ軸方向に大きい変位を有している。質量ブロック３１１は、Ｙ軸に対して第一の方向に向かって傾斜し得る。同様に、質量ブロック３１４は、Ｙ軸に対して第二の方向に向かって傾斜し得て、第一の方向は、第二の方向とは逆である。換言すると、質量ブロック３１１および質量ブロック３１４は、Ｘ軸周りに回転するための角速度成分をそれぞれ有し得て、Ｘ軸周りに回転するための質量ブロック３１１および質量ブロック３１４の角速度成分の方向は、逆になり得る。弾性コネクタ３３０１および弾性コネクタ３３１１は、Ｙ軸周りを回転するように、質量ブロック３１１に対して捩り支持を提供し得る。弾性コネクタ３３０４および弾性コネクタ３３１２は、Ｙ軸周りに回転するように、質量ブロック３１４に対して捩り支持を提供し得る。
【0188】
質量ブロック３１１および質量ブロック３１４が引っ張られると、伝達梁３６１は、対称梁３７１の周りを回転する傾向にある。弾性コネクタ３３０２は、伝達梁３６１および質量ブロック３１１の間に連結され得る。伝達梁３６１の剛性が弾性コネクタ３３０２の剛性よりも大きいことがあるため、Ｚ軸方向における弾性コネクタ３３０２の弾性は、質量ブロック３１１に対してＺ軸方向に緩衝空間を提供するように、大きくなり得る。Ｙ軸に対する弾性コネクタ３３０２の傾斜角度は、Ｙ軸に対する伝達梁３６１の傾斜角度よりも大きくなり得る。一実施形態では、Ｙ軸に対する質量ブロック３１１の傾斜角度は、Ｙ軸に対する伝達梁３６１の傾斜角度よりも大きくなり得る。換言すると、Ｘ軸周りの伝達梁３６１の回転角度は、Ｘ軸周りの質量ブロック３１１の回転角度よりも小さくなる。
【0189】
Ｙ軸方向における弾性コネクタ３３０２の幅は、Ｙ軸方向における質量ブロック３１１の幅より小さくなり得る。Ｙ軸に対する弾性コネクタ３３０２および弾性コネクタ３３０６の各々の傾斜角度は、Ｙ軸に対する質量ブロック３１１の傾斜角度より大きくなり得る。
【0190】
同様に、Ｙ軸に対する弾性コネクタ３３０６の傾斜角度は、Ｙ軸に対する伝達梁３６１の傾斜角度より大きくなり得る。弾性コネクタ３３０６の具体的な実施形態については、弾性コネクタ３３０２の具体的な実施形態を参照されたい。伝達梁３６２と伝達梁３６２に連結された弾性コネクタとの具体的な実施形態については、伝達梁３６１と伝達梁３６１に連結された弾性コネクタとの具体的な実施形態を参照されたい。
【0191】
図９Ａは、Ｙ軸周りの角速度を検出するための機械構造層３００の構造を示す構造図である。図９Ｂに示される構造の模式図は、図９Ａに示される機械構造層３００をＹ＋方向に観察することによって取得され得る。図９Ａおよび図９Ｂを参照して、質量ブロック３１２および質量ブロック３１５を使用することによって、Ｙ軸周りの角速度を検出する原理について、以下に説明する。
【0192】
上述されるように、慣性センサーがＹ軸回りに回転するための角速度成分を有する場合、質量ブロック３１２および質量ブロック３１５は、Ｚ軸方向に変位成分をそれぞれ有しており、Ｚ軸方向における質量ブロック３１２および質量ブロック３１５の変位成分は、方向が逆になる。質量ブロック３１２がＺ＋方向に変位成分を有し得て、質量ブロック３１５がＺ－方向に変位成分を有し得ると仮定する。質量ブロック３１２は、検出電極２３２から離れる傾向にあり、質量ブロック３１５は、検出電極２３５に近づく傾向にある。
【0193】
質量ブロック３１２が支持梁３２０２を使用することによって駆動ブロック３８１に連結され得るため、駆動ブロック３８１は、Ｚ軸方向に移動し得ない。質量ブロック３１２の側であって、駆動ブロック３８１に近接している側は、Ｚ軸方向に小さい変位を有しており、質量ブロック３１２の側であって、駆動ブロック３８１から離れている側は、Ｚ軸方向に小さい変位を有している。質量ブロック３１２は、Ｘ軸に対して第一の方向に向かって傾斜し得る。同様に、質量ブロック３１５は、Ｘ軸に対して第二の方向に向かって傾斜し得て、第一の方向は、第二の方向とは逆になる。換言すると、質量ブロック３１２および質量ブロック３１５は、Ｙ軸回りに回転するための角速度成分をそれぞれ有し得る。 Ｙ軸回りに回転するための質量ブロック３１２および質量ブロック３１５の角速度成分の方向は、逆になり得る。
【0194】
弾性コネクタ３３０３は、伝達梁３６３および質量ブロック３１２の間に連結され得る。弾性コネクタ３３０３は、Ｚ軸方向に外側に伸長し、かつ引き戻して、Ｚ軸方向における伝達梁３６３の変位成分を低減し、質量ブロック３１２に対してＺ軸方向における緩衝空間と、Ｙ軸周りに回転するための捩り剛性を提供し、質量ブロック３１２および質量ブロック３１５が伝達梁３６３に及ぼす影響を低減し得る。伝達梁３６３は、Ｙ軸回りに回転するためのトルクの一部をさらに吸収して、Ｚ軸に沿った質量ブロック３１３および質量ブロック３１６の変位を低減し得る。伝達梁３６３の剛性は、弾性コネクタ３３０３の剛性よりも大きくなり得て、Ｘ軸に対する弾性コネクタ３３０３の傾斜角度は、Ｘ軸に対する伝達梁３６３の傾斜角度よりも大きくなり得る。一実施形態では、Ｘ軸に対する質量ブロック３１２の傾斜角度は、Ｘ軸に対する伝達梁３６３の傾斜角度よりも大きくなり得る。換言すると、Ｙ軸周りの伝達梁３６３の回転角度は、Ｙ軸周りの質量ブロック３１２の回転角度よりも小さくなる。
【0195】
Ｘ軸方向における弾性コネクタ３３０３の幅は、Ｘ軸方向における質量ブロック３１２の幅よりも小さくなり得る。Ｘ軸に対する弾性コネクタ３３０３の傾斜角度は、Ｘ軸に対する質量ブロック３１２の傾斜角度よりも大きくなり得る。
【0196】
同様に、Ｘ軸に対する弾性コネクタ３３０９の傾斜角度は、Ｘ軸に対する伝達梁３６３の傾斜角度よりも大きくなり得る。弾性コネクタ３３０９の具体的な実施形態については、弾性コネクタ３３０３の具体的な実施形態を参照されたい。伝達梁３６４と伝達梁３６４に連結された弾性コネクタとの具体的な実施形態については、伝達梁３６３と伝達梁３６３に連結された弾性コネクタとの具体的な実施形態を参照されたい。
【0197】
図１０Ａは、Ｙ軸周りの角速度を検出するための機械構造層３００の構造を示す構造図である。図１０Ｂに示される構造の模式図は、図１０Ａに示される機械構造層３００をＹ＋方向に観察することによって取得され得る。図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して、質量ブロック３１３および質量ブロック３１６を使用することによって、Ｚ軸周りの角速度を検出する原理について、以下に説明する。
【0198】
上述されるように、慣性センサーがＺ軸回りに回転するための角速度成分を有する場合、質量ブロック３１２および質量ブロック３１５は、Ｙ軸方向に変位成分をそれぞれ有しており、Ｙ軸方向における質量ブロック３１２および質量ブロック３１５の変位成分の方向は、質量ブロック３１３および質量ブロック３１６を駆動して、Ｙ軸方向に変位成分を有するように逆になり、Ｙ軸方向における質量ブロック３１３および質量ブロック３１６の変位成分は、逆になる。質量ブロック３１３がＹ＋方向に変位成分を有し得て、質量ブロック３１６がＹ－方向に変位成分を有し得ることを仮定する。質量ブロック３１３は、検出電極から離れる傾向にあり、質量ブロック３１６は、検出電極に近づく傾向にある。
【0199】
質量ブロック３１２が支持梁３２０２を使用することによって駆動ブロック３８１に連結されるため、駆動ブロック３８１は、Ｙ軸方向に移動し得ない。質量ブロック３１２の側であって、駆動ブロック３８１に近接している側は、Ｙ軸方向に小さい変位を有しており、質量ブロック３１２の側であって、駆動ブロック３８１から離れている側は、Ｙ軸方向に大きい変位を有している。質量ブロック３１２は、Ｘ軸に対して第一の方向に向かって傾斜し得る。同様に、質量ブロック３１５は、Ｘ軸に対して第二の方向に向かって傾斜し得て、第一の方向は、第二の方向とは逆になる。換言すると、質量ブロック３１２および質量ブロック３１５は、Ｚ軸周りに回転するための角速度成分をそれぞれ有して得て、Ｚ軸周りに回転するための質量ブロック３１２および質量ブロック３１５の角速度成分の方向は、逆になり得る。伝達梁３６３は、質量ブロック３１３および質量ブロック３１６に対して、Ｚ軸周りに回転する捩り支持を提供し得る。
【0200】
質量ブロック３１２は、質量ブロック３１３の一方の端部から質量ブロック３１３の他方の端部まで延在し得る。弾性コネクタ３３０３は、質量ブロック３１２の一方の端部と質量ブロック３１３の一方の端部との間に連結され得る。コネクタ３３０８は、質量ブロック３１２の他方の端部と質量ブロック３１３の他方の端部との間に連結され得る。
【0201】
弾性コネクタ３３０３および弾性コネクタ３３０８は、Ｙ軸方向に外側に伸長し、かつ引き戻され得て、弾性コネクタ３３０３および弾性コネクタ３３０８の弾性力は、相互に相殺し合い得て、これにより、質量ブロック３１３は、Ｙ軸方向に沿っている変位成分であって、質量ブロック３１２に追従するための第一の方向を向いている変位成分を有し得る。弾性コネクタ３３０３および弾性コネクタ３３０８は、Ｙ軸方向における質量ブロック３１３の変位成分を低減し、質量ブロック３１２に対してＹ軸方向に緩衝空間を提供するように、Ｙ軸方向に弾性を有し得る。Ｙ軸に沿った質量ブロック３１２の変位成分は、Ｙ軸に沿った質量ブロック３１３の変位成分よりも大きくなり得る。同様に、Ｙ軸に沿った質量ブロック３１５の変位成分は、Ｙ軸に沿った質量ブロック３１６の変位成分よりも大きくなり得る。
【0202】
一実施形態では、Ｘ軸方向における支持梁３２０３の幅は、Ｘ軸方向における質量ブロック３１２の幅よりも小さくなり得る。Ｘ軸に対する支持梁３２０２の傾斜角度は、Ｘ軸に対する質量ブロック３１２の傾斜角度よりも大きくなり得る。
【0203】
別の実施形態では、Ｘ軸方向における支持梁３２０２の幅は、Ｘ軸方向における伝達梁３６３の幅の半分未満であり得る。Ｘ軸に対する支持梁３２０２の傾斜角度は、Ｘ軸に対する伝達梁３６３の傾斜角度よりも大きくなり得る。
【0204】
支持梁３２０２と対称的に配置された別の支持梁の具体的な実施形態については、支持梁３２０２の具体的な実施形態を参照されたい。
【0205】
本出願の実施形態において、慣性センサーの固有振動数モーダルは、例えば、剛性設計または減結合モード設計を使用することによって調整され、これにより、慣性センサーの有効モーダルは、可能な限り遠くまで、慣性センサーの干渉モーダルから離れることができる。これは、慣性センサーのフィルタリング効果を向上させ、慣性センサーのノイズレベルを低減させる。さらに、慣性センサーの検出周波数および駆動周波数を調整することにより、慣性センサーの感度が改善される。
【0206】
上述した説明は、単に本出願の具体的な実装に過ぎないが、本出願の保護範囲を限定することが意図されていない。本出願に開示された技術的範囲内において当業者によって容易に考え出されるあらゆる変形または置換は、本出願の保護範囲内に含まれるものとする。そのため、本出願の保護範囲は、請求項の保護範囲に従うものとする。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【手続補正書】
【提出日】2024-03-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
慣性センサーであって、第一の質量ブロックおよび第一の検出電極であって、前記第一の質量ブロックは、前記第一の検出電極に対して相対的に移動可能であり、前記第一の質量ブロックおよび前記第一の検出電極は、第一の方向に配置されて第一のコンデンサを形成し、前記第一のコンデンサは、第二の方向周りの角速度を検出するように構成される、第一の質量ブロックおよび第一の検出電極と、
第二の質量ブロックおよび第二の検出電極であって、前記第二の質量ブロックは、前記第二の検出電極に対して相対的に移動可能であり、前記第二の質量ブロックおよび前記第二の検出電極は、前記第二の方向に配置されて第二のコンデンサを形成し、前記第二のコンデンサは、前記第一の方向周りの角速度を検出するように構成される、第二の質量ブロックおよび第二の検出電極と、
第一のコネクタであって、前記第一の質量ブロックの第一の端部と前記第二の質量ブロックの第一の端部との間に連結される、第一のコネクタと
を備え、
前記第一の質量ブロックは、第三の方向に変位成分を有するように駆動され、前記第一の方向、前記第二の方向、および前記第三の方向は、相互に直交しており、
前記第一の質量ブロックが前記第一の方向周りの角速度成分を有する場合、前記第一の質量ブロックが第二の方向に変位成分を有し、前記第一の質量ブロックは、前記第一のコネクタを使用することによって、前記第二の質量ブロックを引っ張って、前記第二の方向に移動させるように構成され、前記第二の方向における前記第二の質量ブロックの変位成分は、前記第二のコンデンサの静電容量値の変動に対応し、
前記第一の質量ブロックが前記第二の方向周りの角速度成分を有する場合、前記第一の質量ブロックは、前記第一の方向に変位成分を有し、前記第一の方向における前記第一の質量ブロックの前記変位成分は、前記第一のコンデンサの静電容量値の変動に対応する、
慣性センサー。
【請求項2】
前記第一のコネクタは、第一の弾性コネクタを含み、前記第一の弾性コネクタは、前記第一の質量ブロックに対して前記第一の方向および前記第三の方向に緩衝空間を提供するように構成され、これにより、前記第一の方向における前記第二の質量ブロックの前記第一の端部の変位成分は、前記第一の方向における前記第一の質量ブロックの前記第一の端の変位成分よりも小さくなり、かつ、前記第三の方向における前記第二の質量ブロックの前記第一の端部の変位成分は、前記第三の方向における前記第一の質量ブロックの前記第一の端部の変位成分よりも小さくなる、請求項１に記載の慣性センサー。
【請求項3】
前記第一のコネクタは、第一の支持梁であって、前記第一の支持梁が、前記第一の弾性コネクタおよび前記第二の質量ブロックの間に連結される、第一の支持梁
をさらに含む、請求項２に記載の慣性センサー。
【請求項4】
前記第一のコネクタは、第一の伝達梁であって、前記第一の伝達梁が、前記第三の方向に延在し、前記第一の伝達梁の一端部が、前記第一の弾性コネクタおよび前記第二の質量ブロックの間に連結され、前記第一の質量ブロックが前記第一の方向周りの角速度成分を有する場合、前記第一の伝達梁は、前記第一の方向周りに回転する、第一の伝達梁
をさらに含む、請求項３に記載の慣性センサー。
【請求項5】
前記第一の質量ブロックが前記第二の方向周りの角速度成分を有する場合、前記第二の方向周りの前記第一の伝達梁の回転角は、前記第二の方向周りの前記第一の質量ブロックの回転角よりも小さくなる、請求項４に記載の慣性センサー。
【請求項6】
前記第一の質量ブロックは、前記第二の質量ブロックの第一の端部から、前記第二の質量ブロックの第二の端部まで延在し、前記慣性センサーは、第二のコネクタであって、前記第二のコネクタが前記第一の質量ブロックの第二の端部と、前記第二の質量ブロックの前記第二の端部との間に連結され、前記第二のコネクタおよび前記第一のコネクタは、前記第二の質量ブロックに関して対称である、第二のコネクタ
をさらに含む、請求項１に記載の慣性センサー。
【請求項7】
前記慣性センサーは、駆動電極および駆動ブロックであって、前記駆動電極および前記駆動ブロックによって形成されるコンデンサは、前記駆動ブロックを駆動して、前記駆動電極に対して相対的に前記第三の方向に前後に移動させるように構成されて、駆動電極および駆動ブロックと、
第二の支持梁であって、前記第二の支持梁は、前記駆動ブロックおよび前記第一の質量ブロックの間に連結され、前記駆動ブロックは、前記第二の支持梁を使用することによって、前記第一の質量ブロックを駆動するように構成され、これにより、前記第一の質量ブロックが、前記第三の方向に前記変位成分を有する、第二の支持梁と
をさらに備える、請求項１ないし５の何れか一つに記載の慣性センサー。
【請求項8】
前記慣性センサーは、第三の質量ブロックおよび第三の検出電極であって、前記第三の質量ブロックは、前記第三の検出電極に対して相対的に移動可能であり、前記第三の質量ブロックおよび前記第三の検出電極は、前記第一の方向に配置されて第三のコンデンサを形成し、前記第三のコンデンサは、前記第三の方向周りの角速度を検出するように構成され、前記第三の質量ブロックは、前記第二の方向に変位成分を有するように駆動され、前記第三の質量ブロックが前記第三の方向周りの角速度成分を有する場合、前記第三の質量ブロックは、前記第一の方向に変位成分を有し、前記第一の方向における前記第三の質量ブロックの前記変位成分は、前記第三のコンデンサの静電容量値の変動に対応する、第三の質量ブロックおよび第三の検出電極
をさらに備える、請求項１ないし５の何れか一つに記載の慣性センサー。
【請求項9】
前記第一の質量ブロックは、前記駆動ブロックによって駆動され、前記駆動ブロックは、前記第三の方向に前後に移動するように構成され、前記第三の質量ブロックおよび前記駆動ブロックの間には、操作梁が連結され、前記操作梁の端部であって、前記駆動ブロックに近接する端部は、前記第三の方向に前後に移動するように構成され、前記操作梁の端部であって、前記第三の質量ブロックに近接する端部は、前記第二の方向に前後に移動するように構成され、これにより、前記第三の質量ブロックは、前記第二の方向に前記変位成分を有する、請求項８に記載の慣性センサー。
【請求項10】
前記慣性センサーは、第二の弾性コネクタであって、前記第二の弾性コネクタは、前記駆動ブロックおよび前記第一の質量ブロックの間に連結され、前記第三の質量ブロックに対して前記第一の方向に緩衝空間を提供するように構成される、第二の弾性コネクタ
をさらに備える、請求項８に記載の慣性センサー。
【請求項11】
前記慣性センサーは、第二の伝達梁であって、前記第二の伝達梁は、前記第二の弾性コネクタおよび前記駆動ブロックの間に連結され、前記第二の伝達梁は、前記第三の方向周りに回転可能であり、前記第三の質量ブロックが前記第三の方向周りに回転する場合、前記第三の方向周りの第二の伝達梁の回転角度は、前記第三の方向周りの第三の質量ブロックの回転角度よりも小さくなる、第二の伝達梁
をさらに備える、請求項１０に記載の慣性センサー。
【請求項12】
前記慣性センサーは、第三の弾性コネクタであって、前記第三の弾性コネクタは、前記第三の質量ブロックに連結され、前記第三の弾性コネクタは、前記第三の質量ブロックに対して前記第一の方向に支持力を提供するように構成され、前記第三の質量ブロックに対して前記第二の方向に緩衝空間を提供するようにさらに構成される、第三の弾性コネクタ
をさらに備える、請求項８に記載の慣性センサー。
【請求項13】
前記第三の弾性コネクタは、前記第三の質量ブロックの側であって、前記第二の質量ブロックから離れている側に位置する、請求項１２に記載の慣性センサー。
【請求項14】
前記慣性センサーは、機械構造層、被覆層、および基板層を備え、前記機械構造層は、前記被覆層および前記基板層の間に位置し、前記第一の質量ブロックおよび前記第二の質量ブロックは、前記機械構造層上に配置され、前記第一の検出電極は、前記基板層上に配置され、前記第二の検出電極は、前記基板層または前記機械構造層上に配置される、請求項８に記載の慣性センサー。
【請求項15】
前記慣性センサーは、前記第二の方向に関して対称であり、かつ、前記慣性センサーは、前記第三の方向に関して対称である、請求項１ないし５の何れか一つに記載の慣性センサー。
【請求項16】
請求項１ないし５の何れか一つに記載の慣性センサーを備える、電子デバイス。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
第二の質量ブロックが第二の方向周りの角速度成分のみを有する場合、第一の質量ブロックは、第二の方向においてより小さい変位成分を有し、第一の質量ブロックは、第二の方向において第二の質量ブロックに及ぼすより小さい引張力を有する。そのため、これは、第一の質量ブロックおよび第二の質量ブロックの間の結合度の向上と、第一の質量ブロックおよび第二の質量ブロックとの間の相互影響の低減とに貢献する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0090】
機械構造層３００は、対称軸ｘに関して対称であり得て、対称軸ｙに関して対称であり得る。対称軸ｘは、Ｘ軸に平行であり得て、対称軸ｘは、Ｙ軸に平行であり得る。本出願において、対称軸ｘまたは対称軸ｙに関して対称である二つの構造体の移動方向は、対称であってもよいし、または逆になってもよい。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0094】
図３Ａに示される実施形態では、支持梁３２０１および支持梁３２０５は、伝達梁３６１を使用することによって連結され得る。伝達梁３６１は、対称軸ｘに関して対称であり得る。支持梁３２０４および支持梁３２０６は、伝達梁３６２を使用することによって連結され得る。伝達梁３６２は、対称軸ｘに関して対称であり得る。伝達梁３６１および伝達梁３６２は、対称軸ｙに関して対称であり得る。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0139】
慣性センサーは、検出電極２３３および検出電極２３６を含み得る。検出電極２３３および検出電極２３６は、図２に示される基板層上に配置されてもよいし、または機械構造層３００上に配置されてもよい。検出電極２３３および検出電極２３６が機械構造層３００上に配置される場合、検出電極２３３および検出電極２３６は、機械構造層３００の固定子に属し得る。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0146】
機械的減結合とは、部品Ａおよび部品Ｂが別々に配置されること、および部品Ａの動作（この動作には、チップによって駆動される動作と、外力の作用を受けた回転とが含まれる）が、部品Ｂの動作に影響を与えないことを意味し得る。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0159】
一実施形態では、機械構造層３００は、固定櫛３９１および可動櫛３９６をさらに含み得る。固定櫛３９１は、アンカー３４４に固定され得る。可動櫛は、駆動ブロック３８１に固定され得る。固定櫛３９１および可動櫛３９６は、間隔を置いて交差して配置され得る。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0161】
駆動ブロック３８１およびアンカー３４４に交流電流を供給することにより、可動櫛３９６および固定櫛３９１の間の相互作用力が、可動櫛３９６を駆動して、固定櫛３９１に対してＸ軸に沿って移動させ得て、これにより、駆動ブロック３８１は、アンカー３４４に対してＸ軸に沿って移動する。Ｙ軸方向およびＺ軸方向における駆動ブロック３８１の変位は、小さくなり得るか、または無視すらされ得る。例えば、駆動ブロック３８１は、基板層またはアンカー３４４に取り付けられ得て、Ｘ軸に沿った移動に限定される。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0173】
アンカー３４５は、対称梁３７４に関して対称であり得る。駆動ブロック３８２は、対称梁３７４に関して対称であり得る。対称梁３７４の端部であって、駆動ブロック３８２から離れている端部は、伝達梁３６２に連結され得る。そのため、駆動ブロック３８２は、対称梁３７４を使用することによって伝達梁３６２を駆動し得て、これにより、伝達梁３６２は、Ｘ軸方向に変位成分を有する。伝達梁３６２の変位成分は、伝達梁３６１の変位成分とは方向が逆になり得る。伝達梁３６２の両端は、支持梁３２０４および支持梁３２０６にそれぞれ連結される。支持梁３２０４および支持梁３２０６は、伝達梁３６２の作用を受けてＸ軸方向に変位成分をそれぞれ有し得る。伝達梁３６２の具体的な実施形態については、伝達梁３６１の具体的な実施形態を参照されたい。
【国際調査報告】