振動構造ジャイロスコープの、又は振動構造ジャイロスコープに関する改良
振動構造ジャイロスコープは、リング構造体（５２）、外側フレーム（５８）及び可撓性支持体（５６ｅ）を有し、外側フレーム内にリング構造体を保持するように配置された１対の対称な従属脚（６０ａ、６０ｂ）を含む。金属トラック（８０）が、リング構造体、従属脚及び外側フレームの上面に、絶縁表面酸化層上に配置されている。各可撓性支持体（５６ｅ）は、単一の駆動又はピックオフトランスデューサと連結された金属トラックを支持するように配置されている。金属トラック（８０）は、８つの回路に対して繰り返され、１つの回路に対して各トランスデューサがある。トランスデューサと連結された金属トラック（８０）の各回路は、外側フレーム状の第１の結合パッド（８２）で始まり、第１の従属脚（６０ａ）に沿って延び、リング構造体の８分の１のセグメント（８４）を横切って、外側フレームに第２の結合パッドに第２の従属脚（６０ｂ）に沿って戻る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動構造ジャイロスコープに、特に、限定的ではないが、微小電気機械システム技術を使用して構成されたコリオリタイプのジャイロスコープとしての使用に適した振動構造ジャイロスコープに関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術を使用して製造されたコリオリタイプのジャイロスコープは、現在、大容量のアプリケーションの範囲で広く使用されている。例えば、自動車産業では、このようなジャイロスコープは、アドバンストブレーキシステム、アクティブサスペンション、転倒検出及び防止用のアプリケーション並びにナビゲーション用のアプリケーションで利用されることができる。このようなアプリケーションのためのジャイロスコープの性能要求は、特に、ジャイロスコープが誘導及び制御のために使用される代表的な航空宇宙用及び軍事用のアプリケーションと比較すると、比較的厳しくない。
【０００３】
このようなアプリケーションのためのＭＥＭＳジャイロスコープの適合性は、大部分は、これらの低単価に基づいており、これは、主として、ＭＥＭＳジャイロスコープが経済的に大量に生産されることを可能にするＭＥＭＳ処理のウェーハレベル製造技術によって達成される。ＭＥＭＳジャイロスコープの性能レベルは、スピニングホイール又は光ファイバジャイロスコープのような、他の部類のジャイロスコープと比較して比較的適度（modest）である。しかし、このようなジャイロスコープの単価は、大容量の自動車及び商業用のアプリケーションにとって高すぎると考えられるので、高度な仕様のジャイロスコープの使用は、代表的には、航空宇宙用及び軍事用のアプリケーションに限定される。逆に、ＭＥＭＳジャイロスコープのより低い性能の能力（capability）は、大多数の航空宇宙用及び軍事用のアプリケーションでのこれらの使用を禁止する。
【０００４】
英国特許第２３２２１９６号は、自動車及び商業用アプリケーションに使用されるＭＥＭＳジャイロスコープを説明している。このＭＥＭＳジャイロスコープの低コスト及び丈夫な特性（rugged nature）は、誘導及び制御、ナビゲーション及びプラットフォームの安定化アプリケーションでのそれの使用を魅力あるものにしている。しかし、性能の能力は、特に、速度バイアス安定性及び信号対雑音比の観点で、代表的には、これらの要求を満たすのに不十分である。それ故、このような従来技術の装置の性能を高めることは好ましい。
【０００５】
図１を参照すると、英国特許第２３２２１９６号に説明されたのと同様の既知のＭＥＭＳジャイロスコープ１０は、８つの従属脚（compliant leg）１４ａないし１４ｈによって外部から支持された平面状のシリコンリング構造体１２を有する検出要素を有する。そして、これら脚１４ａないし１４ｈは、堅い外側フレーム１６に取り付けられている。このジャイロスコープ１０は、図２ａ並びに図２ｂを参照して示されるように、ｃｏｓ２θの振動モード対を使用して動作するように配置されている。振動モード対の１つは、１次キャリアモードＰとして引き起こされ、図２ａでは、点線が、この１次キャリアモードＰでのリング構造体１２の運動の両極端（extremes）を示している。リング構造体１２が、このリング構造体１２の平面に垂直な軸線１８を中心として回転されたとき、コリオリ力が発生され、これは、エネルギを２次応答モードＳへと結び付け、図２ｂでは、点線が、２次応答モードＳでのリング構造体１２の運動の両極端を示している。引き起こされた運動の振幅は、リング構造体１２の平面に垂直な軸線を中心とした、与えられた回転速度に正比例する。
【０００６】
１次キャリアモードＰは、少なくとも１つの駆動トランスデューサを使用して発生され、また、２次応答モードＳは、少なくとも１つのピックオフトランスデューサを使用して検出される。駆動及びピックオフトランスデューサは、リング構造体１２を中心として配置されている。
【０００７】
図３を参照すると、駆動トランスデューサとピックオフトランスデューサとの両方を与える（実行する）ために、金属トラックが、絶縁表面酸化層の上に、リング構造体２０及び外側フレーム２２の上面に設けられる。図３を参照して説明されたのと同じ参照符号を示すために同じ参照符号が使用されている図４を参照すると、金属トラック２４が、各駆動及びピックオフトランスデューサに対して１つの回路で、８つの回路に対して繰り返されている。金属トラック２４の各回路は、第１の結合パッド２６で始まり、第１の従属脚２８に沿って延び、リング構造体２０の８分の１の（第８の）セグメント（an eighth segment）３０を横切って延び、隣接している従属脚３２に沿って延び、第２の結合パッド３４につながっている。この回路の配置は、リング構造体２０の各８分の１の（第８の）セグメント３０に対して繰り返され、各従属脚２８は、２つの隣接しているトランスデューサに対して金属トラック２４を保持している（carry）。
【０００８】
第３の金属トラック３６は、隣接しているトランスデューサと連結された回路間のクロスカップリング効果を減少させるために、隣接しているトランスデューサと連結された金属トラック２４間で、各従属脚２８、３２の中心に沿って位置されている。
【０００９】
磁場Ｂは、リング構造体２０の周縁の近くに印加され、リング構造体２０の平面に垂直に配置されている。磁場は、リング構造体２０の周囲の内側に位置された永久磁石３８によって印加され、また、上側磁極片４０及び下側磁極片４２は、リング構造体２０の周縁の近傍に、これら磁極片４０、４２間のギャップ中に磁場を集中させるように配置されている。
【００１０】
リング構造体２０、従属脚２８、３２及び外側フレーム２２は、支持ガラス基板４４上に結合されている。そして、このアセンブリは、永久磁石３８及び磁極片４０、４２と一緒にガラス支持構造体４６上に結合され、これらは、上側磁極片４０と下側磁極片４２との間のギャップに位置されたリング構造体２０と一緒に組み立てられる。
【００１１】
動作中、金属トラック２４を通る交流電流の通過は、金属トラック２４が磁場を通過するところにローレンツ力を発生させる。この力Ｆｌの大きさは、
【数１】
【００１２】
で与えられる。
【００１３】
ここで、Ｂは磁場であり、Ｉは電流であり、Ｌは磁場中の金属トラック２４の長さである。交流の周波数が１次キャリアモードの共振周波数にあれば、リング構造体２０は共振振動運動を引き起こす。このようにして配置された金属トラック２４は、駆動トランスデューサを規定している。
【００１４】
金属トラック２４が磁場内で運動しているところでは、電圧Ｖは、金属トラック２４を横切って発生され、これは、
【数２】
【００１５】
で与えられる。
【００１６】
ここで、ｖは磁場中の金属トラック２４の振動運動のピーク速度であり、Ｂは磁場であり、Ｌは磁場中の金属トラック２４の長さである。このようにして配置された金属トラック２４は、ピックオフトランスデューサを規定している。
【００１７】
このようなＭＥＭＳジャイロスコープ１０は、代表的には、動作の閉ループモードで動作される。このモードでは、１次キャリアモードＰは、位相ロックされたループによって制御される１次駆動トランスデューサを使用して共振最大値で駆動される。リング構造体１２の運動の振幅は、自動利得制御ループによって一定値に維持され、これは、１次ピックオフトランスデューサで測定されるような、リング構造体１２の運動の振幅と、一定の基準レベルと比較するように、かつ、一定の信号レベル、従って、リング構造体１２の運動の一定の振幅を維持するために、１次駆動トランスデューサへの駆動信号を動的に調節するように配置されている。リング構造体１２が、このリング構造体１２の、従って、ＭＥＭＳジャイロスコープ１０のスケールファクタの平面に垂直な軸線１８を中心として回転されたときに引き起こされるコリオリ力の大きさは、１次キャリアモードＰの運動の振幅に正比例する。このコリオリ力は、２次応答モードＳに運動を引き起こし、これは、２次ピックオフトランスデューサによって検出される。動作の閉ループモードでは、２次応答モードＳの運動は、適切に制御された２次駆動トランスデューサによって無効にされる。２次応答モードＳの無効状態を維持するのに必要な駆動力は、軸線１８を中心として与えられた回転速度の直接表示を与える。
【００１８】
一般的に、ＭＥＭＳジャイロスコープ１０の速度バイアス誤差の多くの考え得る原因がある。ＭＥＭＳジャイロスコープ１０の２つの最も重大な誤差は、直角位相バイアス誤差及びクロスカップリング誤差であることが知られており、直角位相バイアス誤差は、リング構造体１２の配置の不備により発生し、また、クロスカップリング誤差は、レートチャネルで検出された２次ピックオフ信号への１次駆動信号の直接のカップリングにより発生する。
【００１９】
理想的な場合には、電子回路は適切に同期され、リング構造体１２に対して同一のキャリア及び応答モードの周波数があり、ＭＥＭＳジャイロスコープ１２が軸線１８を中心とした回転に従わないとき、２次ピックオフトランスデューサで検出される運動はない。しかし、実際には、製造プロセス中に発生するリング構造体１２の小さな配置上の不備は、１次キャリアＰ及び２次応答Ｓのモードの周波数のわずかな分裂（splitting）を生じる。分裂されたこの周波数もまた、α＝０°のところに配置された１次駆動トランスデュー０差に関して、任意の角度αでの１次キャリアＰ及び２次応答Ｓのモードの角度位置を決める傾向にある。従って、任意の角度αが０でないならば、１次駆動トランスデューサによって与えられた１次駆動力は、１次キャリアＰと２次応答Ｓとのモードの両方をある程度まで引き起こす。１次駆動トランスデューサと連結された、位相ロックされたループ回路は、１次キャリアＰ及び２次応答Ｓのモード間で９０°の位相シフトを達成するように、駆動周波数を調節する。しかし、運動は、１次キャリアモードＰに対して直角位相に支配される２次応答モードＳの軸線に沿っている。閉ループシステムでは、この運動は、２次駆動トランスデューサによって印加された直角位相の力の成分によって無効にされる。
【００２０】
２次応答モードＳの軸線に沿った運動を無効にするのに必要とされる直角位相駆動レベルは、直角位相バイアスΩＱＵＡＤと称され、
【数３】
【００２１】
として定義される。
【００２２】
ここで、外積Ｆはモードの周波数の分裂であり、Ωは１次駆動の軸線に対するモードの角度であり、Ｋはモードの結合係数及び２次駆動及び１次ピックオフ利得の項を含む定数である。
【００２３】
直角位相バイアスΩＱＵＡＤは、ＭＥＭＳジャイロスコープが測定を必要とされる速度信号と比較して大きくなり得る。自動車のアプリケーションで使用されるＭＥＭＳジャイロスコープ１０の代表的な速度測定範囲は、±１００°／秒である。直角位相バイアスΩＱＵＡＤは、毎秒程度で基準化される（scaled）ならば、速度信号と比較して、例えば、±１００°／秒よりも大きくなり得、ＭＥＭＳジャイロスコープ１０の動作温度範囲にわたって著しく変化し得る。ここで、位相誤差φＥが存在し、この誤差信号のわずかな比率が、レートチャネルに現われる。これは、速度バイアス誤差ΩＥｒｒを生じ、これは、
【数４】
【００２４】
で与えられる。
【００２５】
比較的小さな位相誤差φＥでさえ、重大な速度バイアス誤差ΩＥｒｒを生じ得る。温度に対する直角位相信号又は位相誤差φＥのいかなる変化も、ＭＥＭＳジャイロスコープ１０の正確性及び安定性を厳しく制限するように変化する直角位相バイアスΩＱＵＡＤを引き起こす。この位相誤差φＥは、代表的には、ＭＥＭＳジャイロスコープ１０の動作温度範囲にわたって、比較的安定している。しかし、直角位相バイアスΩＱＵＡＤは、代表的には、かなりの量だけ変化する。この大きな変化は、直角位相バイアス誤差における相応の大きな変化、従って、速度バイアス性能の不安定性をもたらす。
【００２６】
２次ピックアップへの、従ってレートチャネルへの、１次駆動信号のクロスカップリングへの支配的な寄与は、隣接しているトランスデューサと連結された金属トラック２４の近接により発生し、これは、単一の従属脚２８、３２に沿って互いに平行に延びている。接地された第３の金属トラック３６は、金属トラック２４間の直接の容量カップリングを最小にするために、２つの平行な金属トラック２４間に配置されている。しかし、重要な電気的カップリングが、なおも、２つの金属トラック２４間に存在する。このカップリングから発生するクロスカップリングバイアス誤差ΩＣの大きさは、
【数５】
【００２７】
として定義される。
【００２８】
ここで、φＣは結合係数であり、Ｆは共振周波数であり、Ｑは共振モードの線質係数である。このメカニズムは、例えば、周囲温度での速度バイアスの毎秒１〜２度間で、速度バイアスに寄与することが知られている。この値は、１／Ｑ２及び線質係数Ｑとして基準化され、重要な両、すなわち、ＭＥＭＳジャイロスコープ１０の動作温度範囲にわたって±５０％だけ変化する。それ故、このメカニズムは、温度にわたって速度バイアス変化に重大な寄与をし、これは、その非線形性により、補正するのが難しい。
【００２９】
英国特許出願公開第２３２２１９６号は、共振器を支持し、かつ電磁駆動手段及びセンサを支持している８つの従属脚を備えた振動構造ジャイロスコープを開示している。アクチュエータ及びセンサのトラックは、共通の脚にあり、中間のトラックによって互いに絶縁されている。この特徴は、脚の幅を増加させる傾向にある。
【００３０】
国際公開第０１２０２５７号は、共振器及びピエゾ電気アクチュエータを支持している８つの従属脚と、複数のセンサとを備えた振動構造ジャイロスコープを開示している。しかし、一実施の形態では、磁気トランスデューサが、トランスデューサのコンダクタを保持し、かつ共振器のノードにまたがる（stradding）対の脚で利用される。しかし、これら脚は、対称ではない。
【００３１】
英国特許出願公開第２２７６９７６号は、振動構造ジャイロスコープを開示している。この振動構造ジャイロスコープは、
ほぼ平面状の環状の共振器と、
基板と、
前記環状の共振器を、１次面内モード（a primary in-plane mode）で、１次モードの共振周波数で振動させるように配置され、間に径方向に延びた対称線（ＬＳ）を有する第１及び第２の脚部材を含む、連結された可撓性支持体を有する少なくとも１つの駆動トランスデューサと、
前記基板から前記環状の共振器を支持するように配置され、かつ、前記環状の共振器を前記１次面内モードで振動させ、かつ前記環状の共振器をこの環状の共振器の平面にほぼ垂直な軸線を中心として与えられた角速度に応答する２次面内モード（a secondary in-plane mode）で振動させる複数の可撓性支持体を含む支持構成体と、
前記２次面内モードでの前記環状の共振器の振動を検出するように配置され、間に径方向に延びた対称線を有する第１及び第２の脚部材を含む、連結された可撓性支持体を有する少なくとも１つのピックオフトランスデューサと、を具備し、
磁場が、前記駆動トランスデューサがこの磁場内に位置されるように、前記環状の共振器の前記平面に垂直に配置され、
前記少なくとも１つの駆動トランスデューサは、前記環状の共振器に、及び前記複数の可撓性支持体に金属トラックを有し、前記少なくとも１つの駆動トランスデューサは、前記基板から、前記第１の脚部材に沿って、前記環状の共振器のセクションに沿って、及び前記第２の脚部材に沿って、前記基板に戻るように延びた第１のトラックのセクションを有する連続的な金属トラックを有し、前記第１及び第２の脚部材は、単一の駆動トランスデューサと連結された前記金属トラックのみを保持している。
【発明の概要】
【００３２】
本発明は、英国特許出願公開第２２７６９７６号の上述の要約でのような振動構造ジャイロスコープを提供する。本発明の振動構造ジャイロスコープは、前記少なくとも１つのピックオフトランスデューサが、前記磁場中に位置されており、前記少なくとも１つのトランスデューサは、前記基板から、前記第１の脚部材に沿って、前記環状の共振器のセクションに沿って、及び前記第２の脚部材に沿って、前記基板に戻るように延びた第１のトラックのセクションを有する連続的な金属トラックを有し、前記第１及び第２の脚部材は、単一のピックオフトランスデューサと連結された前記金属トラックのみを保持していることを特徴とする。
【００３３】
上述の磁気ピックオフトランスデューサは、英国特許出願公開第２２７６９７６号で利用された容量トランスデューサを超えた利点を有する。なぜならば、各脚は、コンダクタのトラックを保持することができるが、英国特許出願公開第２２７６９７６号では、容量ピックオフトランスデューサを形成している対の脚のうち、１つだけがコンダクタのトラックを保持しているからであり、脚の対称性が改良されることができる。
【００３４】
好ましくは、前記連続的な金属トラックは、前記基板から、前記第１の脚部材に沿って、前記環状の共振器のセクションに沿って、及び前記第２の脚部材に沿って、前記基板に戻るように連続している少なくとも１つの第２のトラックをさらに有する。前記トラックのセクションは、並列に接続され、互いに側方に離間されている。
【００３５】
この特徴は、駆動振動及びピックオフ感度を高め、従って、信号対雑音比を増加させる。
【００３６】
好ましくは、各脚部材は、前記基板から内側に延びた第１の径方向のセクションと、周囲のセクションと、第２の径方向のセクションと、を有し、前記第２の径方向のセクションは、前記第１の径方向のセクションとこの第２の径方向のセクションとが前記周囲のセクションを介して互いに接続されるように配置されており、前記第２の径方向のセクションは、前記磁場の外側に位置された前記周囲のセクションで前記環状の共振器の外周縁に接続されている。
【００３７】
この脚の構成は、高度に従属性（柔軟性）があり（compliant）、前記周囲のセクションを通って流れる電流が、モータ、又は前記環状の共振器のセクションに沿って延びたトラックを通って流れる電流の発生動作を妨げないことを確実にする。さらに、磁場の外側に位置された第１の径方向のセクションは、同様に、前記環状の共振器の面内の径方向の振動に対する干渉を引き起こさない。また、逆平行である第１及び第２の径方向のセクションの両方で電流の流れの影響は、互いに打ち消す傾向にある。
【００３８】
好ましくは、前記それぞれの脚部材の前記第２の径方向のセクションは、前記第２の径方向のセクションの長さよりも長い間隔で離間されている。
【００３９】
この特徴は、前記環状の共振器のセクションに沿って延び、かつ前記径方向のセクション及びこれらの連結された導体トラックの長さに関して、（駆動トランスデューサの）所望のモータ動作又は（ピックオフトランスデューサの）信号を発生させるトラック部分の長さを最大にする傾向にある。
【００４０】
好ましくは、前記それぞれの脚部材の前記第１の径方向のセクションは、前記第１の径方向のセクションの長さ未満である間隔で離間されている。
【００４１】
この特徴は、前記第１の径方向のセクションに沿って延びた電流の誘導の取り消しを最大にする傾向にある。
【００４２】
前記可撓性支持体は、好ましくは、前記環状の共振器を中心として等角度で離間されている。
【００４３】
好ましい一実施の形態では、少なくとも１つの１次駆動トランスデューサが、前記環状の共振器を、１次モードで、この１次モードの共振周波数で振動させるように配置されており、また、少なくとも１つの１次ピックオフトランスデューサが、前記１次モードで前記環状の共振器の振動を検出するように、かつ前記１次モードの共振周波数で前記環状の共振器を維持するように配置されており、また、少なくとも１つの２次ピックオフトランスデューサが、角速度が前記環状の共振器にほぼ垂直な軸線を中心として与えられたときに引き起こされる２次モードの振動を検出するように配置されており、さらに、少なくとも１つの２次駆動トランスデューサが、前記引き起こされた２次モードの振動を無効にするように配置されている。
【００４４】
前記環状の共振器、基板及び支持構成体は、互いにほぼ同じ平面に配置されることができる。駆動及びピックオフトランスデューサは、互いに、及び前記基板に対してほぼ同じ平面に配置されることができる。
【００４５】
前記脚部材は、前記環状の共振器の内側に位置された前記基板の中央ハブから一端で選択的に支持されることができ、また、各脚部材は、前記環状の共振器の内周縁に他端で接続されている。代わって、各脚部材は、前記環状の共振器の外側の前記基板から一端で支持されることができ、また、各脚部材は、前記環状の共振器の外周縁に他端で接続されている。
【００４６】
前記基板は、前記環状の共振器、支持構成体、並びに駆動及びピックオフトランスデューサを封じ込める（encapsulating）封止されたキャビティを形成するように封止されることができる。
【００４７】
前記支持構成体、環状の共振器及び基板は、シリコンから形成されることができ、また、絶縁層は、金属トラックと支持構成体、環状の共振器と基板、との間に配置されることができる。
【００４８】
本発明の好ましい実施の形態が、添付図面を参照して、単に例によって説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、従来技術に従うＭＥＭＳジャイロスコープの概略的な平面図である。
【図２ａ】図２ａは、従来技術に従うリング構造体及び１次キャリアモードＰの径方向の移動の動作を概略的に示している。
【図２ｂ】図２ｂは、従来技術に従うリング構造体及び２次応答モードＳの径方向の移動の動作を概略的に示している。
【図３】図３は、従来技術に従うＭＥＭＳジャイロスコープを示す正面図である。
【図４】図４は、従来技術に従う金属トラック構成体の部分的な平面図である。
【図５】図５は、本発明に従う振動構造ジャイロスコープの平面図である。
【図６】図６は、グラフの形式での、従来技術に従うＭＥＭＳジャイロスコープと本発明に従う振動構造ジャイロスコープとの動作温度の関数としての直角位相バイアスの比較を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明に従う金属トラック構成体を示す部分的な平面図である。
【図８】図８は、本発明に従う代わりの金属トラック構成体を示す部分的な平面図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態の磁場の垂直成分の径方向の変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は、図５、図７並びに図８の実施の形態の電気信号処理の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明者は、図１ないし図４を参照して説明された従来技術のＭＥＭＳジャイロスコープ１０の直角位相バイアスの変化は、１次キャリアＰ及び２次応答Ｓのモードの周波数に分裂した周波数、及び温度にわたる２次応答モードＳの位置の変化によって引き起こされることを認識した。外側フレーム２２のシリコンとガラス支持構造体４６との間の拡張の差は、外側フレーム２２を歪ませる傾向にある。代わって、これは、１次キャリアＰ及び２次応答Ｓのモードが異なるように乱されて、これらの周波数、及びリング構造体又は環状の共振器１２に関するモードのアライメント（alignment）に影響するようにして、従属脚１４ａないし１４ｈを歪ませる。
【００５１】
図５を参照すると、振動構造ジャイロスコープ５０は、堅い外側フレーム５８を規定している基板内にリング構造体を保持するように配置された８つの可撓性支持体５６ａないし５６ｈを有する支持構成体５４に外部から支持された平面状のシリコンリング構造体５２を有する。各可撓性支持体５６ａないし５６ｈは、リング構造体５２の外周縁に一端で、かつ外側フレーム５８の内周縁に他端で取り付けられた１対の従属脚６０ａ及び６０ｂを有する。この例では、従属脚６０ａ及び６０ｂは、互いに対称であり、また、各従属脚６０ａ、６０ｂは、第１の径方向のセクション６２と、弧状のセクション６４と、第２の径方向のセクション６６と、を有している。第２の径方向のセクション６６は、第１の径方向のセクション６２及び第２の径方向のセクション６６が、弧状のセクション６４によって互いに接続されるように配置されている。第１の径方向のセクション６２は、外側フレーム５８の内周縁に接続されており、また、第２の径方向のセクション６６は、リング構造体５２の外周縁に接続されている。
【００５２】
第１及び第２の径方向のセクションは、（軸線６８を中心とした回転に対する感度を確実にするように）接戦方向に遊び（compliance）を与え、また、弧状のセクション６４は、径方向に遊びを与える。第１の径方向のセクション６２の近い間隔（好ましくは、これらの長さの半分未満）は、（図７に示される）これらの連結された金属トラック部分を通る電流の誘起効果が取り消されることを確実にする。
【００５３】
リング構造体５２、外側フレーム５８及び支持構成体５４は、ＭＥＭＳ製造技術を使用して、シリコン材料の単一の基板から全て形成されることができることが理解される。
【００５４】
このようにして、従属脚６０ａ及び６０ｂの面内スチフネス（in-plane stiffness）が減少されるので、従属脚６０ａ及び６０ｂの歪みの影響、及びリング構造体５２に関する１次キャリア及び２次応答モードの周波数のアライメントの必然的な影響は、減少され、かくして、比較的大きな程度まで、リング構造体５２を外的な応力及び歪みから孤立させる。これは、従属脚６０ａ及び６０ｂの幅を減少させることによって達成される。しかし、１対の従属脚６０ａ及び６０ｂの使用は、従属脚６０ａ及び６０ｂによって与えられる平面のスチフネスの外部（the out of plane stiffness）で維持される。高い平面のスチフネスの外部の維持は、これが、リング構造体５２の平面に垂直な軸線６８に沿って与えられた衝撃及び振動の入力に応じたリング構造体５２の運動を制限するので、効果的である。これは、外部的に与えられた機械的外乱への振動構造ジャイロスコープ５０の感度を減少させるので、有益である。
【００５５】
従って、図５に示された支持構成体５４は、リング構造体５２を中心として等角度で離間された８つの可撓性支持体５６ａないし５６ｈを有し、組み合わせた面内スチフネスを備えた対称な対として配置された、２つの従属脚６０ａ、６０ｂを有する各可撓性支持体５６ａ、５６ｈは、図１ないし図４を参照して説明されたのと比較して著しく減少される。これは、熱により引き起こされた応力からの高められた孤立を与え、また、衝撃及び振動への感度を最小にするのに必要な平面のスチフネスの外部を維持する。それぞれの従属脚６０ａ、６０ｂの面内スチフネスは、おおよそ、従属脚６０ａの幅の３乗に比例して変化する。逆に、平面のスチフネスの外部は、従属脚６０ａ、６０ｂの幅に対して直線的に変化する。従って、従属脚６０ａ、６０ｂの幅を減少させることは、面内スチフネスを減少させる。例えば、英国特許第２３２２１９６号に説明された装置の従属脚１４ａないし１４ｈの幅は、図５の構成体の従属脚６０ａ、６０ｂの２０マイクロメートルの幅と比較して、名目上６０マイクロメートルである。面内の移動に応じた支持構成体５４の組み合わせたスチフネスは、英国特許第２３２２１９６号に説明された装置と比較して、４つのうちおおよそ１つのファクタだけ減少されている。対照的に、本構成体に従う支持構成体５４の平面の移動の外部に応じた相対的なスチフネスは、英国特許第２３２２１９６号の装置と比較すると、約２５％だけ、わずかにのみ減少される。
【００５６】
図１０を参照すると、１次ループは、それぞれ、脚５６ｂ及び５６ｆに（図７又は図８に示される金属トラックのセクションによって構成された）１対の誘起ピックオフトランスデューサを有する。これらは、ループフィルタＦ（ｓ）（１３２）の後、ＶＣＯ（電圧制御発振器）１３４によってリングの振動の周波数を設定するために、増幅器１１８を介して、自動利得制御のための復調器１４４及び位相検出器ＰＤ（１３０）に接続されている。９０度の位相シフトは、位相検出器１３０の基準に使用される。ゲイン調整１４８及びゲインステージ１６６を通過した後、（それぞれ、脚５６ｄ及び５６ｈの上の図７又は図８にそれぞれ示される金属トラックのセクションによって構成された）１次駆動トランスデューサに与えられた駆動信号は、リング５２を１次運動に設定する。
【００５７】
Ｐ位相は、１次駆動に対して９０度であり、また、１次ピックオフに対する位相である。Ｑ位相は、１次駆動に対する位相であり、かつ１次ピックオフ信号に対する位相である。
【００５８】
前記１次に対して４５度で、（それぞれ、脚５６ｃ及び５６ｇに金属トラックで構成された）２次誘起ピックオフトランスデューサからの信号は、それぞれ、増幅器１２０で増幅され、（位相Ｐで）２つの復調器１５４及び１５６（直角位相Ｑ）によってループフィルタＧ（ｓ）１５８及び１６０に進み、それぞれ、位相及び直角位相の復調器１６２及び１６４に進む。そして、これらの２つの信号は、脚５６ａ及び５６ｅの上の金属トラックによってそれぞれ構成されたトランスデューサを駆動させる２次駆動を形成するために連結される。
【００５９】
復調器１２６からの出力レート信号は、２次駆動の同相信号Ｐ成分を使用する。
【００６０】
使用時には、２次駆動トランスデューサは、角速度が受感軸線（sensitive axis）６８を中心として与えられたときに引き起こされた２次モードの振動（Ｓ）を無効にするように配置されている。
【００６１】
図６を参照すると、熱により引き起こされた歪みへのリング構造体５２の高められた面内の機械的隔離の有益な影響が、線７４として示された英国特許第２３２２１９６号の装置の横座標７２に沿って示されたセ氏での温度に対して縦座標７０に沿って示された１秒当たりの温度での直角位相バイアスと、線７６として示された本発明に従う振動構造ジャイロスコープ５０との比較から評価されることができる。線７４は、線７６と比較して、温度にわたる大きな変化を示している。例えば、本発明の直角位相バイアス温度安定性は、英国特許第２３２２１９６号の先行技術の装置の８つの折れ部の改良を示すことができる。
【００６２】
図５の構成体では、１次キャリアモードは、少なくとも１つの駆動トランスデューサを使用して発生され、また、２次応答モードは、少なくとも１つのピックオフトランスデューサを使用して検出される。駆動及びピックオフトランスデューサは、リング構造体５２を中心として配置され、この場合、リング構造体５２を中心として等角度で離間された８つのトランスデューサがある。４つのトランスデューサ、リング構造体に２次駆動を供給すると配置されたトランスデューサ及び４つのピックオフトランスデューサのリング構造体５２と１対に１次駆動を供給すると配置された１対のトランスデューサ、１次ピックオフ信号を提供すると配置された１対のトランスデューサ、及び第２のピックオフ信号を提供すると配置された１対のトランスデューサを駆動する。
【００６３】
図５を参照して説明されたのと同じ参照符号を示すために同じ参照符号が使用されている図７を参照すると、駆動及びピックオフトランスデューサの両方を実行するために、図示されない、金属トラック８０、リング構造体５２、外側フレーム５８及び個々の従属脚６０ａ、絶縁表面酸化被膜上の６０ｂの上面の上に与えられる。金属トラック８０が、各駆動及びピックオフトランスデューサに対して１つの回路で、８つの回路に対して繰り返されている。図７は、図５の可撓性支持体５６ｅと連結された金属トラック８０を示している。金属トラック８０の各回路は、外側フレーム５８上の第１の結合パッド８２で始まり、第１の従属脚６０ａに沿って延び、リング構造体５２の８分の１の（第８の）セグメント８４を横切って延び、第２の従属脚６０ｂに沿って延び、外側フレーム５８上の第２の結合パッド８６につながっている。この回路の配置は、リング構造体５２の各８分の１の（第８の）セグメント８４に対して繰り返されるので、従属脚６０ａ及び６０ｂの各対は、単一のトランスデューサと連結された金属トラック８０のみを保持している。
【００６４】
従って、従来技術での場合のように、接地されたそれぞれの第３の金属トラック３６は、互いに平行に延びた金属トラック２４間のクロスカップリングを最小にするために必要とされず、各金属トラック２４は、異なる駆動又はピックオフトランスデューサと連結される。これは、１次駆動トランスデューサと連結された金属トラック２４が、同じ従属脚２８又は３２に沿った第２のピックオフトランスデューサと連結された金属トラック２４に平行に延びているところで、特に重要である。
【００６５】
それぞれの従属脚６０ａ、６０ｂに沿った異なるトランスデューサと連結された金属トラック８０のルートは、クロスカップリングの、従ってクロスカップリングバイアス誤差の減少を与え、かくして、振動構造ジャイロスコープ５０の全体的な速度バイアス温度安定性を改良する。
【００６６】
従属脚は、対称線ＬＳを中心として対称に配置され、また、前記対称線を中心としてほぼ対称に配置されたループを形成するために、各従属脚からリング構造体５２上に延びた金属トラックの部分は、前記対称線から分岐している。この特徴は、従属脚に作用する妨げとなるモータ力を最小にし、かつ、トランスデューサの利得を最大にする。
【００６７】
従来技術に関してのように、磁場は、リング構造体５２の周囲の周りに印加され、リング構造体５２の平面に垂直に向けられる。磁場は、永久磁石によって印加され、リング構造体５２の周面の内部に位置され、リング構造体５２の周囲の近傍で磁極片の間のギャップ中の磁場を集中させるように配置された上側磁極片及び下側磁極片である。
【００６８】
リング構造体５２、従属脚６０ａ、６０ｂ及び外側フレーム５８は、支持ガラス基板の上に接合される。代わって、このアセンブリは、永久磁石及び磁極片一緒にガラス支持構造体の上に接合され、これらは、上側磁極片と下側磁極片との間のギャップに位置されたリング構造体５２と一緒に組み立てられる。
【００６９】
既に述べられたように、金属トラック８０を介して交流を通過させることは、金属トラック８０が磁場を通過するところにローレンツ力を発生させる。交流の周波数が、１次キャリアモードの共振周波数にあれば、リング構造体５２は共振振動運動を引き起こす。このようにして配置された金属トラック８０は、駆動トランスデューサを規定する。
【００７０】
金属トラック８０が磁場内で運動しているところでは、電圧は、金属トラック８０を横切って発生される。このようにして配置された金属トラック８０は、ピックオフトランスデューサを規定する。
【００７１】
このようなＭＥＭＳジャイロスコープ５２は、代表的には、動作の閉ループモードで動作される。このモードでは、１次キャリアモードは、位相ロックされたループによって制御される１次駆動トランスデューサを使用して、共振最大値で駆動される。リング構造体５２の運動の振幅は、自動利得制御ループによって一定値に保たれる。固定基準レベルに１次ピックオフトランスデューサで測定されるように、それはリング構造体５２の運動の振幅を比較するために配置され、一定の信号レベル、そしてその結果リング構造体５２の運動の一定の振幅を維持する１次駆動トランスデューサに、動的に駆動信号を調節する。リング構造体５２がリング構造体５２の平面、従って、ＭＥＭＳジャイロスコープ５０の基準化ファクタに垂直な軸線６８を中心として回転したときに引き起こされるコリオリ力の大きさは、１次キャリアモードの運動の振幅に正比例する。このコリオリ力は、２次応答モードでの運動を引き起こし、これは、第２のピックオフトランスデューサによって検出される。動作の閉ループモードでは、２次応答モードの運動は、適切に制御された２次駆動トランスデューサによって無効にされる。２次応答モードの無効状態を維持するのに必要な駆動力は、軸線６８を中心として与えられた回転速度の直接表示を与える。
【００７２】
図５並びに図７を参照して説明されたのと同じ参照符号を示すために同じ参照符号が使用されている図８を参照すると、本発明の支持構成体５４のさらなる利点は、２つの回転金属トラック８０の回路、すなわち少なくとも１つの可撓性支持体５６ａないし５６ｈの周りに、側方に離間された１対の平行な金属トラック８０を製造するために、各従属脚６０ａ、６０ｂに十分な領域にあるということである。このような駆動又はピックオフトランスデューサを与えるために、金属トラック８０は、図示されないリング構造体５２、外側フレーム５８及び各従属脚６０ａ、絶縁表面酸化層の６０ｂの上面に設けられている。図８は、図５の可撓性支持体５６ｅと連結された金属トラック８０を示している。各回路は、外側フレーム５８上の第１の結合パッド８２で始まり、第１の従属脚６０ａに沿って延び、リング構造体５２の８分の１の（第８の）セグメント８４を横切って延び、第２の従属脚６０ｂに沿って延び、外側フレーム５８上の第２の結合パッド８６の周りに、リング構造体５２の８分の１の（第８の）セグメント８４を横切って、外側フレーム５８上の第２の結合パッド８６に第２の従属脚６０ｂに沿って延びている。金属トラック８０は、側方に離間され、リング構造体５２の８分の１の（第８の）セグメント８４を分けるように配置されていることが注意される。回路の配置は、リング構造体５２の各８分の１の（第８の）セグメント８４に対して繰り返されることができるので、各対の従属脚６０ａ、６０ｂは、単一のトランスデューサと連結された金属トラック８０のみを保持している。
【００７３】
これは、リング構造体５２に印加された磁場内の金属トラック８０の長さを効果的に２倍にする。従って、各駆動及びピックオフトランスデューサの利得もまた、これによって２倍にされる。このような配置は、製造プロセスによって課されるような、金属トラック２４の配置に対する制限により、従来技術の装置にとって実際的ではなかった。これらの制限は、隣接している金属トラック２４の確実な電気的絶縁を確実にするために、５マイクロメートル以上の隣接している金属トラック２４間の最小距離と、金属トラック２４の縁と従属脚２８、３２の縁との間の同様の距離とを必要とする。
【００７４】
磁場中の金属トラック８０の長さを２倍にすること、すなわち、上述の方程式１の長さＬの成分を増加させることは、２つのファクタだけ駆動トランスデューサによって与えられる駆動利得を増加させる。これは、所定の１次キャリアモード振幅を達成するのに必要な駆動電流が減少されることを可能にする。レートチャネルへの駆動カップリング、従ってクロスカップリングバイアスΩＣの大きさもまた、さらに減少されることができ、これは、速度バイアス温度安定性に利益を得る。
【００７５】
さらに、磁場中の金属トラック８０の長さを２倍にすること、すなわち、上述の方程式２の長さのＬの成分を増加させることは、所定の振幅の運動に対して、２つのファクタだけ、ピックオフトランスデューサで与えられる信号も増加させる。閉ループモードで動作するこのような振動構造ジャイロスコープ５０に関して、ノイズのレベルは、第２のピックオフ増幅器の電圧ノイズによって支配される。従って、ピックオフトランスデューサの信号レベルを２倍にすることは、レートにおいて、振動構造ジャイロスコープ５０の同等の信号対雑音比を２つの折れ部の改良（two fold improvement）を与える。再び、これは、振動構造ジャイロスコープ５０のさらなる性能の強化を与える。
【００７６】
本発明の好ましい一実施の形態は、先行技術のＭＥＭＳジャイロスコープ１０にさらなる効果を奏する。英国特許第２３２２１９６号に説明されたＭＥＭＳジャイロスコープ１０では、各従属脚１４ａないし１４ｈの重要な比率は、リング構造体１２に、従って磁場強度が最大である領域のすぐ近くにある。図９を参照すると、磁場の垂直成分の径方向の変化は、リング構造体１２及び従属脚１４ａないし１４ｈの中心を通って、線８８として示される。ミリメートル（ｍｍ）での磁場の半径は、横座標に沿って示され、また、ミリテラ（ｍＴ）での磁場の垂直成分は、縦座標に沿って示される。見られるように、磁場は、磁石の縁から、２ｍｍの半径の増加であり、また、ギャップの領域において、３ｍｍの半径で最大である。磁場は、増加する半径とともに３ｍｍよりも大きく減少するが、なおも、半径４ｍｍのピーク値の１０パーセント付近である。従って、英国特許第２３２２１９６号のＭＥＭＳジャイロスコープに関して、各従属脚１４ａないし１４ｈの重要な部分は、高い磁場の領域に位置されている。電流が従属脚１４ａないし１４ｈを通過したとき、著しい力が、電流の経路に垂直に、リング構造体１２の平面で発生される。これらの力は、従属脚１４ａないし１４ｈの取り付けの点で力を働かせることにより、リング構造体１２の運動を引き起こすので、これらの力は不適当である。これらの力は、リング構造体１２上で発生された力とアライメントされず、所望のアライメントから離れた駆動トランスデューサによって加えられた正味の合成駆動力を回転させる傾向にある。これらの力はまた、駆動効率の減少をもたらすリング構造体１２に駆動トランスデューサによって加えられた駆動力に反対する傾向がある。さらに、これが、リング構造体１２の運動によって発生された所望の信号に干渉し、かくしてＭＥＭＳジャイロスコープ１０の正確性を下げる信号を引き起こし得るので、ピックオフトランスデューサと連結された金属トラック２４を支持している従属脚１４ａないし１４ｈの運動もまた、問題である。
【００７７】
本発明では、対称な対の従属脚６０ａ、６０ｂは、第２の径方向のセクション６６が、磁場のギャップから第１の径方向のセクション６２及び弧状のセクション６４に対するより大きな距離を与えるように配置されている。それ故、磁場の領域内の従属脚６０ａ、６０ｂの大きさが減少され、かくして、発生された力の大きさ、及びピックオフトランスデューサと連結された金属トラック８０に引き起こされたスプリアス信号のレベルを減少させる。従属脚６０ａ、６０ｂの対称な構造もまた、所定の可撓性支持体５６ａないし５６ｈの各従属脚６０ａ、６０ｂに発生された力及び信号がほぼ等しくなり、反対であることを確実にする。従って、このような不適当な力及び信号は、ほぼ打ち消される。
【００７８】
従って、改良された支持構成体５４は、直角位相バイアス温度安定性、従って、振動構造ジャイロスコープ５０の全体的な速度バイアス性能の改良を促進する。改良された支持構成体５４は、さらに、駆動及びピックオフトランスデューサと連結された金属トラック８０間のクロスカップリングを減少させる金属トラック８０の回路の配置を可能にし、これによって、振動構造ジャイロスコープ５０の速度バイアス温度安定性のさらなる改良を可能にする。改良された支持構成体５４は、同じ永久磁石である上側磁極片及び下側磁極片を使用して、振動構造ジャイロスコープ５０の製造又は組立プロセスの実質的な変化なしで実行されることができる。結果として生じる振動構造ジャイロスコープ５０もまた、同じ制御エレクトロニクスを組み込むことができ、かくして、振動構造ジャイロスコープ５０の単価を増加させることなく、改良された直角位相バイアス温度安定性を与える。
【００７９】
また、可撓性支持体の他の配置が可能であることが理解される。例えば、８つの可撓性支持体は、リング構造体の内側に配置されることができ、これにより、従属脚は、リング構造体の内周縁に一端で、及びリング構造体の内側に位置された基板の中央ハブから他に取り付けられる。この実施の形態では、結合されたパッドは、ハブに与えられ、また、金属トラックは、ハブ、従属脚及びリング構造体に位置される。従属脚及びトラックの配置は、図５ないし図９を参照して説明されたのと同様である。
【００８０】
さらに、外側フレーム５８を規定している基板は、リング構造体５２、可撓性支持体５６ａないし５６ｈ及び連結された金属トラック８０を封じ込める封止されたキャビティを形成するために封止されることができ、これによって、封止されたキャビティ内への望ましくない材料の進入を禁じることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動構造ジャイロスコープに、特に、限定的ではないが、微小電気機械システム技術を使用して構成されたコリオリタイプのジャイロスコープとしての使用に適した振動構造ジャイロスコープに関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術を使用して製造されたコリオリタイプのジャイロスコープは、現在、大容量のアプリケーションの範囲で広く使用されている。例えば、自動車産業では、このようなジャイロスコープは、アドバンストブレーキシステム、アクティブサスペンション、転倒検出及び防止用のアプリケーション並びにナビゲーション用のアプリケーションで利用されることができる。このようなアプリケーションのためのジャイロスコープの性能要求は、特に、ジャイロスコープが誘導及び制御のために使用される代表的な航空宇宙用及び軍事用のアプリケーションと比較すると、比較的厳しくない。
【０００３】
このようなアプリケーションのためのＭＥＭＳジャイロスコープの適合性は、大部分は、これらの低単価に基づいており、これは、主として、ＭＥＭＳジャイロスコープが経済的に大量に生産されることを可能にするＭＥＭＳ処理のウェーハレベル製造技術によって達成される。ＭＥＭＳジャイロスコープの性能レベルは、スピニングホイール又は光ファイバジャイロスコープのような、他の部類のジャイロスコープと比較して比較的適度（modest）である。しかし、このようなジャイロスコープの単価は、大容量の自動車及び商業用のアプリケーションにとって高すぎると考えられるので、高度な仕様のジャイロスコープの使用は、代表的には、航空宇宙用及び軍事用のアプリケーションに限定される。逆に、ＭＥＭＳジャイロスコープのより低い性能の能力（capability）は、大多数の航空宇宙用及び軍事用のアプリケーションでのこれらの使用を禁止する。
【０００４】
英国特許第２３２２１９６号は、自動車及び商業用アプリケーションに使用されるＭＥＭＳジャイロスコープを説明している。このＭＥＭＳジャイロスコープの低コスト及び丈夫な特性（rugged nature）は、誘導及び制御、ナビゲーション及びプラットフォームの安定化アプリケーションでのそれの使用を魅力あるものにしている。しかし、性能の能力は、特に、速度バイアス安定性及び信号対雑音比の観点で、代表的には、これらの要求を満たすのに不十分である。それ故、このような従来技術の装置の性能を高めることは好ましい。
【０００５】
図１を参照すると、英国特許第２３２２１９６号に説明されたのと同様の既知のＭＥＭＳジャイロスコープ１０は、８つの従属脚（compliant leg）１４ａないし１４ｈによって外部から支持された平面状のシリコンリング構造体１２を有する検出要素を有する。そして、これら脚１４ａないし１４ｈは、堅い外側フレーム１６に取り付けられている。このジャイロスコープ１０は、図２ａ並びに図２ｂを参照して示されるように、ｃｏｓ２θの振動モード対を使用して動作するように配置されている。振動モード対の１つは、１次キャリアモードＰとして引き起こされ、図２ａでは、点線が、この１次キャリアモードＰでのリング構造体１２の運動の両極端（extremes）を示している。リング構造体１２が、このリング構造体１２の平面に垂直な軸線１８を中心として回転されたとき、コリオリ力が発生され、これは、エネルギを２次応答モードＳへと結び付け、図２ｂでは、点線が、２次応答モードＳでのリング構造体１２の運動の両極端を示している。引き起こされた運動の振幅は、リング構造体１２の平面に垂直な軸線を中心とした、与えられた回転速度に正比例する。
【０００６】
１次キャリアモードＰは、少なくとも１つの駆動トランスデューサを使用して発生され、また、２次応答モードＳは、少なくとも１つのピックオフトランスデューサを使用して検出される。駆動及びピックオフトランスデューサは、リング構造体１２を中心として配置されている。
【０００７】
図３を参照すると、駆動トランスデューサとピックオフトランスデューサとの両方を与える（実行する）ために、金属トラックが、絶縁表面酸化層の上に、リング構造体２０及び外側フレーム２２の上面に設けられる。図３を参照して説明されたのと同じ参照符号を示すために同じ参照符号が使用されている図４を参照すると、金属トラック２４が、各駆動及びピックオフトランスデューサに対して１つの回路で、８つの回路に対して繰り返されている。金属トラック２４の各回路は、第１の結合パッド２６で始まり、第１の従属脚２８に沿って延び、リング構造体２０の８分の１の（第８の）セグメント（an eighth segment）３０を横切って延び、隣接している従属脚３２に沿って延び、第２の結合パッド３４につながっている。この回路の配置は、リング構造体２０の各８分の１の（第８の）セグメント３０に対して繰り返され、各従属脚２８は、２つの隣接しているトランスデューサに対して金属トラック２４を保持している（carry）。
【０００８】
第３の金属トラック３６は、隣接しているトランスデューサと連結された回路間のクロスカップリング効果を減少させるために、隣接しているトランスデューサと連結された金属トラック２４間で、各従属脚２８、３２の中心に沿って位置されている。
【０００９】
磁場Ｂは、リング構造体２０の周縁の近くに印加され、リング構造体２０の平面に垂直に配置されている。磁場は、リング構造体２０の周囲の内側に位置された永久磁石３８によって印加され、また、上側磁極片４０及び下側磁極片４２は、リング構造体２０の周縁の近傍に、これら磁極片４０、４２間のギャップ中に磁場を集中させるように配置されている。
【００１０】
リング構造体２０、従属脚２８、３２及び外側フレーム２２は、支持ガラス基板４４上に結合されている。そして、このアセンブリは、永久磁石３８及び磁極片４０、４２と一緒にガラス支持構造体４６上に結合され、これらは、上側磁極片４０と下側磁極片４２との間のギャップに位置されたリング構造体２０と一緒に組み立てられる。
【００１１】
動作中、金属トラック２４を通る交流電流の通過は、金属トラック２４が磁場を通過するところにローレンツ力を発生させる。この力Ｆｌの大きさは、
【数１】
【００１２】
で与えられる。
【００１３】
ここで、Ｂは磁場であり、Ｉは電流であり、Ｌは磁場中の金属トラック２４の長さである。交流の周波数が１次キャリアモードの共振周波数にあれば、リング構造体２０は共振振動運動を引き起こす。このようにして配置された金属トラック２４は、駆動トランスデューサを規定している。
【００１４】
金属トラック２４が磁場内で運動しているところでは、電圧Ｖは、金属トラック２４を横切って発生され、これは、
【数２】
【００１５】
で与えられる。
【００１６】
ここで、ｖは磁場中の金属トラック２４の振動運動のピーク速度であり、Ｂは磁場であり、Ｌは磁場中の金属トラック２４の長さである。このようにして配置された金属トラック２４は、ピックオフトランスデューサを規定している。
【００１７】
このようなＭＥＭＳジャイロスコープ１０は、代表的には、動作の閉ループモードで動作される。このモードでは、１次キャリアモードＰは、位相ロックされたループによって制御される１次駆動トランスデューサを使用して共振最大値で駆動される。リング構造体１２の運動の振幅は、自動利得制御ループによって一定値に維持され、これは、１次ピックオフトランスデューサで測定されるような、リング構造体１２の運動の振幅と、一定の基準レベルと比較するように、かつ、一定の信号レベル、従って、リング構造体１２の運動の一定の振幅を維持するために、１次駆動トランスデューサへの駆動信号を動的に調節するように配置されている。リング構造体１２が、このリング構造体１２の、従って、ＭＥＭＳジャイロスコープ１０のスケールファクタの平面に垂直な軸線１８を中心として回転されたときに引き起こされるコリオリ力の大きさは、１次キャリアモードＰの運動の振幅に正比例する。このコリオリ力は、２次応答モードＳに運動を引き起こし、これは、２次ピックオフトランスデューサによって検出される。動作の閉ループモードでは、２次応答モードＳの運動は、適切に制御された２次駆動トランスデューサによって無効にされる。２次応答モードＳの無効状態を維持するのに必要な駆動力は、軸線１８を中心として与えられた回転速度の直接表示を与える。
【００１８】
一般的に、ＭＥＭＳジャイロスコープ１０の速度バイアス誤差の多くの考え得る原因がある。ＭＥＭＳジャイロスコープ１０の２つの最も重大な誤差は、直角位相バイアス誤差及びクロスカップリング誤差であることが知られており、直角位相バイアス誤差は、リング構造体１２の配置の不備により発生し、また、クロスカップリング誤差は、レートチャネルで検出された２次ピックオフ信号への１次駆動信号の直接のカップリングにより発生する。
【００１９】
理想的な場合には、電子回路は適切に同期され、リング構造体１２に対して同一のキャリア及び応答モードの周波数があり、ＭＥＭＳジャイロスコープ１２が軸線１８を中心とした回転に従わないとき、２次ピックオフトランスデューサで検出される運動はない。しかし、実際には、製造プロセス中に発生するリング構造体１２の小さな配置上の不備は、１次キャリアＰ及び２次応答Ｓのモードの周波数のわずかな分裂（splitting）を生じる。分裂されたこの周波数もまた、α＝０°のところに配置された１次駆動トランスデュー０差に関して、任意の角度αでの１次キャリアＰ及び２次応答Ｓのモードの角度位置を決める傾向にある。従って、任意の角度αが０でないならば、１次駆動トランスデューサによって与えられた１次駆動力は、１次キャリアＰと２次応答Ｓとのモードの両方をある程度まで引き起こす。１次駆動トランスデューサと連結された、位相ロックされたループ回路は、１次キャリアＰ及び２次応答Ｓのモード間で９０°の位相シフトを達成するように、駆動周波数を調節する。しかし、運動は、１次キャリアモードＰに対して直角位相に支配される２次応答モードＳの軸線に沿っている。閉ループシステムでは、この運動は、２次駆動トランスデューサによって印加された直角位相の力の成分によって無効にされる。
【００２０】
２次応答モードＳの軸線に沿った運動を無効にするのに必要とされる直角位相駆動レベルは、直角位相バイアスΩＱＵＡＤと称され、
【数３】
【００２１】
として定義される。
【００２２】
ここで、外積Ｆはモードの周波数の分裂であり、Ωは１次駆動の軸線に対するモードの角度であり、Ｋはモードの結合係数及び２次駆動及び１次ピックオフ利得の項を含む定数である。
【００２３】
直角位相バイアスΩＱＵＡＤは、ＭＥＭＳジャイロスコープが測定を必要とされる速度信号と比較して大きくなり得る。自動車のアプリケーションで使用されるＭＥＭＳジャイロスコープ１０の代表的な速度測定範囲は、±１００°／秒である。直角位相バイアスΩＱＵＡＤは、毎秒程度で基準化される（scaled）ならば、速度信号と比較して、例えば、±１００°／秒よりも大きくなり得、ＭＥＭＳジャイロスコープ１０の動作温度範囲にわたって著しく変化し得る。ここで、位相誤差φＥが存在し、この誤差信号のわずかな比率が、レートチャネルに現われる。これは、速度バイアス誤差ΩＥｒｒを生じ、これは、
【数４】
【００２４】
で与えられる。
【００２５】
比較的小さな位相誤差φＥでさえ、重大な速度バイアス誤差ΩＥｒｒを生じ得る。温度に対する直角位相信号又は位相誤差φＥのいかなる変化も、ＭＥＭＳジャイロスコープ１０の正確性及び安定性を厳しく制限するように変化する直角位相バイアスΩＱＵＡＤを引き起こす。この位相誤差φＥは、代表的には、ＭＥＭＳジャイロスコープ１０の動作温度範囲にわたって、比較的安定している。しかし、直角位相バイアスΩＱＵＡＤは、代表的には、かなりの量だけ変化する。この大きな変化は、直角位相バイアス誤差における相応の大きな変化、従って、速度バイアス性能の不安定性をもたらす。
【００２６】
２次ピックアップへの、従ってレートチャネルへの、１次駆動信号のクロスカップリングへの支配的な寄与は、隣接しているトランスデューサと連結された金属トラック２４の近接により発生し、これは、単一の従属脚２８、３２に沿って互いに平行に延びている。接地された第３の金属トラック３６は、金属トラック２４間の直接の容量カップリングを最小にするために、２つの平行な金属トラック２４間に配置されている。しかし、重要な電気的カップリングが、なおも、２つの金属トラック２４間に存在する。このカップリングから発生するクロスカップリングバイアス誤差ΩＣの大きさは、
【数５】
【００２７】
として定義される。
【００２８】
ここで、φＣは結合係数であり、Ｆは共振周波数であり、Ｑは共振モードの線質係数である。このメカニズムは、例えば、周囲温度での速度バイアスの毎秒１〜２度間で、速度バイアスに寄与することが知られている。この値は、１／Ｑ２及び線質係数Ｑとして基準化され、重要な両、すなわち、ＭＥＭＳジャイロスコープ１０の動作温度範囲にわたって±５０％だけ変化する。それ故、このメカニズムは、温度にわたって速度バイアス変化に重大な寄与をし、これは、その非線形性により、補正するのが難しい。
【００２９】
英国特許出願公開第２３２２１９６号は、共振器を支持し、かつ電磁駆動手段及びセンサを支持している８つの従属脚を備えた振動構造ジャイロスコープを開示している。アクチュエータ及びセンサのトラックは、共通の脚にあり、中間のトラックによって互いに絶縁されている。この特徴は、脚の幅を増加させる傾向にある。
【００３０】
国際公開第０１２０２５７号は、共振器及びピエゾ電気アクチュエータを支持している８つの従属脚と、複数のセンサとを備えた振動構造ジャイロスコープを開示している。しかし、一実施の形態では、磁気トランスデューサが、トランスデューサのコンダクタを保持し、かつ共振器のノードにまたがる（stradding）対の脚で利用される。しかし、これら脚は、対称ではない。
【００３１】
英国特許出願公開第２２７６９７６号は、振動構造ジャイロスコープを開示している。この振動構造ジャイロスコープは、
ほぼ平面状の環状の共振器と、
基板と、
前記環状の共振器を、１次面内モード（a primary in-plane mode）で、１次モードの共振周波数で振動させるように配置され、間に径方向に延びた対称線（ＬＳ）を有する第１及び第２の脚部材を含む、連結された可撓性支持体を有する少なくとも１つの駆動トランスデューサと、
前記基板から前記環状の共振器を支持するように配置され、かつ、前記環状の共振器を前記１次面内モードで振動させ、かつ前記環状の共振器をこの環状の共振器の平面にほぼ垂直な軸線を中心として与えられた角速度に応答する２次面内モード（a secondary in-plane mode）で振動させる複数の可撓性支持体を含む支持構成体と、
前記２次面内モードでの前記環状の共振器の振動を検出するように配置され、間に径方向に延びた対称線を有する第１及び第２の脚部材を含む、連結された可撓性支持体を有する少なくとも１つのピックオフトランスデューサと、を具備し、
磁場が、前記駆動トランスデューサがこの磁場内に位置されるように、前記環状の共振器の前記平面に垂直に配置され、
前記少なくとも１つの駆動トランスデューサは、前記環状の共振器に、及び前記複数の可撓性支持体に金属トラックを有し、前記少なくとも１つの駆動トランスデューサは、前記基板から、前記第１の脚部材に沿って、前記環状の共振器のセクションに沿って、及び前記第２の脚部材に沿って、前記基板に戻るように延びた第１のトラックのセクションを有する連続的な金属トラックを有し、前記第１及び第２の脚部材は、単一の駆動トランスデューサと連結された前記金属トラックのみを保持している。
【発明の概要】
【００３２】
本発明は、英国特許出願公開第２２７６９７６号の上述の要約でのような振動構造ジャイロスコープを提供する。本発明の振動構造ジャイロスコープは、前記少なくとも１つのピックオフトランスデューサが、前記磁場中に位置されており、前記少なくとも１つのトランスデューサは、前記基板から、前記第１の脚部材に沿って、前記環状の共振器のセクションに沿って、及び前記第２の脚部材に沿って、前記基板に戻るように延びた第１のトラックのセクションを有する連続的な金属トラックを有し、前記第１及び第２の脚部材は、単一のピックオフトランスデューサと連結された前記金属トラックのみを保持していることを特徴とする。
【００３３】
上述の磁気ピックオフトランスデューサは、英国特許出願公開第２２７６９７６号で利用された容量トランスデューサを超えた利点を有する。なぜならば、各脚は、コンダクタのトラックを保持することができるが、英国特許出願公開第２２７６９７６号では、容量ピックオフトランスデューサを形成している対の脚のうち、１つだけがコンダクタのトラックを保持しているからであり、脚の対称性が改良されることができる。
【００３４】
好ましくは、前記連続的な金属トラックは、前記基板から、前記第１の脚部材に沿って、前記環状の共振器のセクションに沿って、及び前記第２の脚部材に沿って、前記基板に戻るように連続している少なくとも１つの第２のトラックをさらに有する。前記トラックのセクションは、並列に接続され、互いに側方に離間されている。
【００３５】
この特徴は、駆動振動及びピックオフ感度を高め、従って、信号対雑音比を増加させる。
【００３６】
好ましくは、各脚部材は、前記基板から内側に延びた第１の径方向のセクションと、周囲のセクションと、第２の径方向のセクションと、を有し、前記第２の径方向のセクションは、前記第１の径方向のセクションとこの第２の径方向のセクションとが前記周囲のセクションを介して互いに接続されるように配置されており、前記第２の径方向のセクションは、前記磁場の外側に位置された前記周囲のセクションで前記環状の共振器の外周縁に接続されている。
【００３７】
この脚の構成は、高度に従属性（柔軟性）があり（compliant）、前記周囲のセクションを通って流れる電流が、モータ、又は前記環状の共振器のセクションに沿って延びたトラックを通って流れる電流の発生動作を妨げないことを確実にする。さらに、磁場の外側に位置された第１の径方向のセクションは、同様に、前記環状の共振器の面内の径方向の振動に対する干渉を引き起こさない。また、逆平行である第１及び第２の径方向のセクションの両方で電流の流れの影響は、互いに打ち消す傾向にある。
【００３８】
好ましくは、前記それぞれの脚部材の前記第２の径方向のセクションは、前記第２の径方向のセクションの長さよりも長い間隔で離間されている。
【００３９】
この特徴は、前記環状の共振器のセクションに沿って延び、かつ前記径方向のセクション及びこれらの連結された導体トラックの長さに関して、（駆動トランスデューサの）所望のモータ動作又は（ピックオフトランスデューサの）信号を発生させるトラック部分の長さを最大にする傾向にある。
【００４０】
好ましくは、前記それぞれの脚部材の前記第１の径方向のセクションは、前記第１の径方向のセクションの長さ未満である間隔で離間されている。
【００４１】
この特徴は、前記第１の径方向のセクションに沿って延びた電流の誘導の取り消しを最大にする傾向にある。
【００４２】
前記可撓性支持体は、好ましくは、前記環状の共振器を中心として等角度で離間されている。
【００４３】
好ましい一実施の形態では、少なくとも１つの１次駆動トランスデューサが、前記環状の共振器を、１次モードで、この１次モードの共振周波数で振動させるように配置されており、また、少なくとも１つの１次ピックオフトランスデューサが、前記１次モードで前記環状の共振器の振動を検出するように、かつ前記１次モードの共振周波数で前記環状の共振器を維持するように配置されており、また、少なくとも１つの２次ピックオフトランスデューサが、角速度が前記環状の共振器にほぼ垂直な軸線を中心として与えられたときに引き起こされる２次モードの振動を検出するように配置されており、さらに、少なくとも１つの２次駆動トランスデューサが、前記引き起こされた２次モードの振動を無効にするように配置されている。
【００４４】
前記環状の共振器、基板及び支持構成体は、互いにほぼ同じ平面に配置されることができる。駆動及びピックオフトランスデューサは、互いに、及び前記基板に対してほぼ同じ平面に配置されることができる。
【００４５】
前記脚部材は、前記環状の共振器の内側に位置された前記基板の中央ハブから一端で選択的に支持されることができ、また、各脚部材は、前記環状の共振器の内周縁に他端で接続されている。代わって、各脚部材は、前記環状の共振器の外側の前記基板から一端で支持されることができ、また、各脚部材は、前記環状の共振器の外周縁に他端で接続されている。
【００４６】
前記基板は、前記環状の共振器、支持構成体、並びに駆動及びピックオフトランスデューサを封じ込める（encapsulating）封止されたキャビティを形成するように封止されることができる。
【００４７】
前記支持構成体、環状の共振器及び基板は、シリコンから形成されることができ、また、絶縁層は、金属トラックと支持構成体、環状の共振器と基板、との間に配置されることができる。
【００４８】
本発明の好ましい実施の形態が、添付図面を参照して、単に例によって説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、従来技術に従うＭＥＭＳジャイロスコープの概略的な平面図である。
【図２ａ】図２ａは、従来技術に従うリング構造体及び１次キャリアモードＰの径方向の移動の動作を概略的に示している。
【図２ｂ】図２ｂは、従来技術に従うリング構造体及び２次応答モードＳの径方向の移動の動作を概略的に示している。
【図３】図３は、従来技術に従うＭＥＭＳジャイロスコープを示す正面図である。
【図４】図４は、従来技術に従う金属トラック構成体の部分的な平面図である。
【図５】図５は、本発明に従う振動構造ジャイロスコープの平面図である。
【図６】図６は、グラフの形式での、従来技術に従うＭＥＭＳジャイロスコープと本発明に従う振動構造ジャイロスコープとの動作温度の関数としての直角位相バイアスの比較を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明に従う金属トラック構成体を示す部分的な平面図である。
【図８】図８は、本発明に従う代わりの金属トラック構成体を示す部分的な平面図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態の磁場の垂直成分の径方向の変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は、図５、図７並びに図８の実施の形態の電気信号処理の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明者は、図１ないし図４を参照して説明された従来技術のＭＥＭＳジャイロスコープ１０の直角位相バイアスの変化は、１次キャリアＰ及び２次応答Ｓのモードの周波数に分裂した周波数、及び温度にわたる２次応答モードＳの位置の変化によって引き起こされることを認識した。外側フレーム２２のシリコンとガラス支持構造体４６との間の拡張の差は、外側フレーム２２を歪ませる傾向にある。代わって、これは、１次キャリアＰ及び２次応答Ｓのモードが異なるように乱されて、これらの周波数、及びリング構造体又は環状の共振器１２に関するモードのアライメント（alignment）に影響するようにして、従属脚１４ａないし１４ｈを歪ませる。
【００５１】
図５を参照すると、振動構造ジャイロスコープ５０は、堅い外側フレーム５８を規定している基板内にリング構造体を保持するように配置された８つの可撓性支持体５６ａないし５６ｈを有する支持構成体５４に外部から支持された平面状のシリコンリング構造体５２を有する。各可撓性支持体５６ａないし５６ｈは、リング構造体５２の外周縁に一端で、かつ外側フレーム５８の内周縁に他端で取り付けられた１対の従属脚６０ａ及び６０ｂを有する。この例では、従属脚６０ａ及び６０ｂは、互いに対称であり、また、各従属脚６０ａ、６０ｂは、第１の径方向のセクション６２と、弧状のセクション６４と、第２の径方向のセクション６６と、を有している。第２の径方向のセクション６６は、第１の径方向のセクション６２及び第２の径方向のセクション６６が、弧状のセクション６４によって互いに接続されるように配置されている。第１の径方向のセクション６２は、外側フレーム５８の内周縁に接続されており、また、第２の径方向のセクション６６は、リング構造体５２の外周縁に接続されている。
【００５２】
第１及び第２の径方向のセクションは、（軸線６８を中心とした回転に対する感度を確実にするように）接戦方向に遊び（compliance）を与え、また、弧状のセクション６４は、径方向に遊びを与える。第１の径方向のセクション６２の近い間隔（好ましくは、これらの長さの半分未満）は、（図７に示される）これらの連結された金属トラック部分を通る電流の誘起効果が取り消されることを確実にする。
【００５３】
リング構造体５２、外側フレーム５８及び支持構成体５４は、ＭＥＭＳ製造技術を使用して、シリコン材料の単一の基板から全て形成されることができることが理解される。
【００５４】
このようにして、従属脚６０ａ及び６０ｂの面内スチフネス（in-plane stiffness）が減少されるので、従属脚６０ａ及び６０ｂの歪みの影響、及びリング構造体５２に関する１次キャリア及び２次応答モードの周波数のアライメントの必然的な影響は、減少され、かくして、比較的大きな程度まで、リング構造体５２を外的な応力及び歪みから孤立させる。これは、従属脚６０ａ及び６０ｂの幅を減少させることによって達成される。しかし、１対の従属脚６０ａ及び６０ｂの使用は、従属脚６０ａ及び６０ｂによって与えられる平面のスチフネスの外部（the out of plane stiffness）で維持される。高い平面のスチフネスの外部の維持は、これが、リング構造体５２の平面に垂直な軸線６８に沿って与えられた衝撃及び振動の入力に応じたリング構造体５２の運動を制限するので、効果的である。これは、外部的に与えられた機械的外乱への振動構造ジャイロスコープ５０の感度を減少させるので、有益である。
【００５５】
従って、図５に示された支持構成体５４は、リング構造体５２を中心として等角度で離間された８つの可撓性支持体５６ａないし５６ｈを有し、組み合わせた面内スチフネスを備えた対称な対として配置された、２つの従属脚６０ａ、６０ｂを有する各可撓性支持体５６ａ、５６ｈは、図１ないし図４を参照して説明されたのと比較して著しく減少される。これは、熱により引き起こされた応力からの高められた孤立を与え、また、衝撃及び振動への感度を最小にするのに必要な平面のスチフネスの外部を維持する。それぞれの従属脚６０ａ、６０ｂの面内スチフネスは、おおよそ、従属脚６０ａの幅の３乗に比例して変化する。逆に、平面のスチフネスの外部は、従属脚６０ａ、６０ｂの幅に対して直線的に変化する。従って、従属脚６０ａ、６０ｂの幅を減少させることは、面内スチフネスを減少させる。例えば、英国特許第２３２２１９６号に説明された装置の従属脚１４ａないし１４ｈの幅は、図５の構成体の従属脚６０ａ、６０ｂの２０マイクロメートルの幅と比較して、名目上６０マイクロメートルである。面内の移動に応じた支持構成体５４の組み合わせたスチフネスは、英国特許第２３２２１９６号に説明された装置と比較して、４つのうちおおよそ１つのファクタだけ減少されている。対照的に、本構成体に従う支持構成体５４の平面の移動の外部に応じた相対的なスチフネスは、英国特許第２３２２１９６号の装置と比較すると、約２５％だけ、わずかにのみ減少される。
【００５６】
図１０を参照すると、１次ループは、それぞれ、脚５６ｂ及び５６ｆに（図７又は図８に示される金属トラックのセクションによって構成された）１対の誘起ピックオフトランスデューサを有する。これらは、ループフィルタＦ（ｓ）（１３２）の後、ＶＣＯ（電圧制御発振器）１３４によってリングの振動の周波数を設定するために、増幅器１１８を介して、自動利得制御のための復調器１４４及び位相検出器ＰＤ（１３０）に接続されている。９０度の位相シフトは、位相検出器１３０の基準に使用される。ゲイン調整１４８及びゲインステージ１６６を通過した後、（それぞれ、脚５６ｄ及び５６ｈの上の図７又は図８にそれぞれ示される金属トラックのセクションによって構成された）１次駆動トランスデューサに与えられた駆動信号は、リング５２を１次運動に設定する。
【００５７】
Ｐ位相は、１次駆動に対して９０度であり、また、１次ピックオフに対する位相である。Ｑ位相は、１次駆動に対する位相であり、かつ１次ピックオフ信号に対する位相である。
【００５８】
前記１次に対して４５度で、（それぞれ、脚５６ｃ及び５６ｇに金属トラックで構成された）２次誘起ピックオフトランスデューサからの信号は、それぞれ、増幅器１２０で増幅され、（位相Ｐで）２つの復調器１５４及び１５６（直角位相Ｑ）によってループフィルタＧ（ｓ）１５８及び１６０に進み、それぞれ、位相及び直角位相の復調器１６２及び１６４に進む。そして、これらの２つの信号は、脚５６ａ及び５６ｅの上の金属トラックによってそれぞれ構成されたトランスデューサを駆動させる２次駆動を形成するために連結される。
【００５９】
復調器１２６からの出力レート信号は、２次駆動の同相信号Ｐ成分を使用する。
【００６０】
使用時には、２次駆動トランスデューサは、角速度が受感軸線（sensitive axis）６８を中心として与えられたときに引き起こされた２次モードの振動（Ｓ）を無効にするように配置されている。
【００６１】
図６を参照すると、熱により引き起こされた歪みへのリング構造体５２の高められた面内の機械的隔離の有益な影響が、線７４として示された英国特許第２３２２１９６号の装置の横座標７２に沿って示されたセ氏での温度に対して縦座標７０に沿って示された１秒当たりの温度での直角位相バイアスと、線７６として示された本発明に従う振動構造ジャイロスコープ５０との比較から評価されることができる。線７４は、線７６と比較して、温度にわたる大きな変化を示している。例えば、本発明の直角位相バイアス温度安定性は、英国特許第２３２２１９６号の先行技術の装置の８つの折れ部の改良を示すことができる。
【００６２】
図５の構成体では、１次キャリアモードは、少なくとも１つの駆動トランスデューサを使用して発生され、また、２次応答モードは、少なくとも１つのピックオフトランスデューサを使用して検出される。駆動及びピックオフトランスデューサは、リング構造体５２を中心として配置され、この場合、リング構造体５２を中心として等角度で離間された８つのトランスデューサがある。４つのトランスデューサ、リング構造体に２次駆動を供給すると配置されたトランスデューサ及び４つのピックオフトランスデューサのリング構造体５２と１対に１次駆動を供給すると配置された１対のトランスデューサ、１次ピックオフ信号を提供すると配置された１対のトランスデューサ、及び第２のピックオフ信号を提供すると配置された１対のトランスデューサを駆動する。
【００６３】
図５を参照して説明されたのと同じ参照符号を示すために同じ参照符号が使用されている図７を参照すると、駆動及びピックオフトランスデューサの両方を実行するために、図示されない、金属トラック８０、リング構造体５２、外側フレーム５８及び個々の従属脚６０ａ、絶縁表面酸化被膜上の６０ｂの上面の上に与えられる。金属トラック８０が、各駆動及びピックオフトランスデューサに対して１つの回路で、８つの回路に対して繰り返されている。図７は、図５の可撓性支持体５６ｅと連結された金属トラック８０を示している。金属トラック８０の各回路は、外側フレーム５８上の第１の結合パッド８２で始まり、第１の従属脚６０ａに沿って延び、リング構造体５２の８分の１の（第８の）セグメント８４を横切って延び、第２の従属脚６０ｂに沿って延び、外側フレーム５８上の第２の結合パッド８６につながっている。この回路の配置は、リング構造体５２の各８分の１の（第８の）セグメント８４に対して繰り返されるので、従属脚６０ａ及び６０ｂの各対は、単一のトランスデューサと連結された金属トラック８０のみを保持している。
【００６４】
従って、従来技術での場合のように、接地されたそれぞれの第３の金属トラック３６は、互いに平行に延びた金属トラック２４間のクロスカップリングを最小にするために必要とされず、各金属トラック２４は、異なる駆動又はピックオフトランスデューサと連結される。これは、１次駆動トランスデューサと連結された金属トラック２４が、同じ従属脚２８又は３２に沿った第２のピックオフトランスデューサと連結された金属トラック２４に平行に延びているところで、特に重要である。
【００６５】
それぞれの従属脚６０ａ、６０ｂに沿った異なるトランスデューサと連結された金属トラック８０のルートは、クロスカップリングの、従ってクロスカップリングバイアス誤差の減少を与え、かくして、振動構造ジャイロスコープ５０の全体的な速度バイアス温度安定性を改良する。
【００６６】
従属脚は、対称線ＬＳを中心として対称に配置され、また、前記対称線を中心としてほぼ対称に配置されたループを形成するために、各従属脚からリング構造体５２上に延びた金属トラックの部分は、前記対称線から分岐している。この特徴は、従属脚に作用する妨げとなるモータ力を最小にし、かつ、トランスデューサの利得を最大にする。
【００６７】
従来技術に関してのように、磁場は、リング構造体５２の周囲の周りに印加され、リング構造体５２の平面に垂直に向けられる。磁場は、永久磁石によって印加され、リング構造体５２の周面の内部に位置され、リング構造体５２の周囲の近傍で磁極片の間のギャップ中の磁場を集中させるように配置された上側磁極片及び下側磁極片である。
【００６８】
リング構造体５２、従属脚６０ａ、６０ｂ及び外側フレーム５８は、支持ガラス基板の上に接合される。代わって、このアセンブリは、永久磁石及び磁極片一緒にガラス支持構造体の上に接合され、これらは、上側磁極片と下側磁極片との間のギャップに位置されたリング構造体５２と一緒に組み立てられる。
【００６９】
既に述べられたように、金属トラック８０を介して交流を通過させることは、金属トラック８０が磁場を通過するところにローレンツ力を発生させる。交流の周波数が、１次キャリアモードの共振周波数にあれば、リング構造体５２は共振振動運動を引き起こす。このようにして配置された金属トラック８０は、駆動トランスデューサを規定する。
【００７０】
金属トラック８０が磁場内で運動しているところでは、電圧は、金属トラック８０を横切って発生される。このようにして配置された金属トラック８０は、ピックオフトランスデューサを規定する。
【００７１】
このようなＭＥＭＳジャイロスコープ５２は、代表的には、動作の閉ループモードで動作される。このモードでは、１次キャリアモードは、位相ロックされたループによって制御される１次駆動トランスデューサを使用して、共振最大値で駆動される。リング構造体５２の運動の振幅は、自動利得制御ループによって一定値に保たれる。固定基準レベルに１次ピックオフトランスデューサで測定されるように、それはリング構造体５２の運動の振幅を比較するために配置され、一定の信号レベル、そしてその結果リング構造体５２の運動の一定の振幅を維持する１次駆動トランスデューサに、動的に駆動信号を調節する。リング構造体５２がリング構造体５２の平面、従って、ＭＥＭＳジャイロスコープ５０の基準化ファクタに垂直な軸線６８を中心として回転したときに引き起こされるコリオリ力の大きさは、１次キャリアモードの運動の振幅に正比例する。このコリオリ力は、２次応答モードでの運動を引き起こし、これは、第２のピックオフトランスデューサによって検出される。動作の閉ループモードでは、２次応答モードの運動は、適切に制御された２次駆動トランスデューサによって無効にされる。２次応答モードの無効状態を維持するのに必要な駆動力は、軸線６８を中心として与えられた回転速度の直接表示を与える。
【００７２】
図５並びに図７を参照して説明されたのと同じ参照符号を示すために同じ参照符号が使用されている図８を参照すると、本発明の支持構成体５４のさらなる利点は、２つの回転金属トラック８０の回路、すなわち少なくとも１つの可撓性支持体５６ａないし５６ｈの周りに、側方に離間された１対の平行な金属トラック８０を製造するために、各従属脚６０ａ、６０ｂに十分な領域にあるということである。このような駆動又はピックオフトランスデューサを与えるために、金属トラック８０は、図示されないリング構造体５２、外側フレーム５８及び各従属脚６０ａ、絶縁表面酸化層の６０ｂの上面に設けられている。図８は、図５の可撓性支持体５６ｅと連結された金属トラック８０を示している。各回路は、外側フレーム５８上の第１の結合パッド８２で始まり、第１の従属脚６０ａに沿って延び、リング構造体５２の８分の１の（第８の）セグメント８４を横切って延び、第２の従属脚６０ｂに沿って延び、外側フレーム５８上の第２の結合パッド８６の周りに、リング構造体５２の８分の１の（第８の）セグメント８４を横切って、外側フレーム５８上の第２の結合パッド８６に第２の従属脚６０ｂに沿って延びている。金属トラック８０は、側方に離間され、リング構造体５２の８分の１の（第８の）セグメント８４を分けるように配置されていることが注意される。回路の配置は、リング構造体５２の各８分の１の（第８の）セグメント８４に対して繰り返されることができるので、各対の従属脚６０ａ、６０ｂは、単一のトランスデューサと連結された金属トラック８０のみを保持している。
【００７３】
これは、リング構造体５２に印加された磁場内の金属トラック８０の長さを効果的に２倍にする。従って、各駆動及びピックオフトランスデューサの利得もまた、これによって２倍にされる。このような配置は、製造プロセスによって課されるような、金属トラック２４の配置に対する制限により、従来技術の装置にとって実際的ではなかった。これらの制限は、隣接している金属トラック２４の確実な電気的絶縁を確実にするために、５マイクロメートル以上の隣接している金属トラック２４間の最小距離と、金属トラック２４の縁と従属脚２８、３２の縁との間の同様の距離とを必要とする。
【００７４】
磁場中の金属トラック８０の長さを２倍にすること、すなわち、上述の方程式１の長さＬの成分を増加させることは、２つのファクタだけ駆動トランスデューサによって与えられる駆動利得を増加させる。これは、所定の１次キャリアモード振幅を達成するのに必要な駆動電流が減少されることを可能にする。レートチャネルへの駆動カップリング、従ってクロスカップリングバイアスΩＣの大きさもまた、さらに減少されることができ、これは、速度バイアス温度安定性に利益を得る。
【００７５】
さらに、磁場中の金属トラック８０の長さを２倍にすること、すなわち、上述の方程式２の長さのＬの成分を増加させることは、所定の振幅の運動に対して、２つのファクタだけ、ピックオフトランスデューサで与えられる信号も増加させる。閉ループモードで動作するこのような振動構造ジャイロスコープ５０に関して、ノイズのレベルは、第２のピックオフ増幅器の電圧ノイズによって支配される。従って、ピックオフトランスデューサの信号レベルを２倍にすることは、レートにおいて、振動構造ジャイロスコープ５０の同等の信号対雑音比を２つの折れ部の改良（two fold improvement）を与える。再び、これは、振動構造ジャイロスコープ５０のさらなる性能の強化を与える。
【００７６】
本発明の好ましい一実施の形態は、先行技術のＭＥＭＳジャイロスコープ１０にさらなる効果を奏する。英国特許第２３２２１９６号に説明されたＭＥＭＳジャイロスコープ１０では、各従属脚１４ａないし１４ｈの重要な比率は、リング構造体１２に、従って磁場強度が最大である領域のすぐ近くにある。図９を参照すると、磁場の垂直成分の径方向の変化は、リング構造体１２及び従属脚１４ａないし１４ｈの中心を通って、線８８として示される。ミリメートル（ｍｍ）での磁場の半径は、横座標に沿って示され、また、ミリテラ（ｍＴ）での磁場の垂直成分は、縦座標に沿って示される。見られるように、磁場は、磁石の縁から、２ｍｍの半径の増加であり、また、ギャップの領域において、３ｍｍの半径で最大である。磁場は、増加する半径とともに３ｍｍよりも大きく減少するが、なおも、半径４ｍｍのピーク値の１０パーセント付近である。従って、英国特許第２３２２１９６号のＭＥＭＳジャイロスコープに関して、各従属脚１４ａないし１４ｈの重要な部分は、高い磁場の領域に位置されている。電流が従属脚１４ａないし１４ｈを通過したとき、著しい力が、電流の経路に垂直に、リング構造体１２の平面で発生される。これらの力は、従属脚１４ａないし１４ｈの取り付けの点で力を働かせることにより、リング構造体１２の運動を引き起こすので、これらの力は不適当である。これらの力は、リング構造体１２上で発生された力とアライメントされず、所望のアライメントから離れた駆動トランスデューサによって加えられた正味の合成駆動力を回転させる傾向にある。これらの力はまた、駆動効率の減少をもたらすリング構造体１２に駆動トランスデューサによって加えられた駆動力に反対する傾向がある。さらに、これが、リング構造体１２の運動によって発生された所望の信号に干渉し、かくしてＭＥＭＳジャイロスコープ１０の正確性を下げる信号を引き起こし得るので、ピックオフトランスデューサと連結された金属トラック２４を支持している従属脚１４ａないし１４ｈの運動もまた、問題である。
【００７７】
本発明では、対称な対の従属脚６０ａ、６０ｂは、第２の径方向のセクション６６が、磁場のギャップから第１の径方向のセクション６２及び弧状のセクション６４に対するより大きな距離を与えるように配置されている。それ故、磁場の領域内の従属脚６０ａ、６０ｂの大きさが減少され、かくして、発生された力の大きさ、及びピックオフトランスデューサと連結された金属トラック８０に引き起こされたスプリアス信号のレベルを減少させる。従属脚６０ａ、６０ｂの対称な構造もまた、所定の可撓性支持体５６ａないし５６ｈの各従属脚６０ａ、６０ｂに発生された力及び信号がほぼ等しくなり、反対であることを確実にする。従って、このような不適当な力及び信号は、ほぼ打ち消される。
【００７８】
従って、改良された支持構成体５４は、直角位相バイアス温度安定性、従って、振動構造ジャイロスコープ５０の全体的な速度バイアス性能の改良を促進する。改良された支持構成体５４は、さらに、駆動及びピックオフトランスデューサと連結された金属トラック８０間のクロスカップリングを減少させる金属トラック８０の回路の配置を可能にし、これによって、振動構造ジャイロスコープ５０の速度バイアス温度安定性のさらなる改良を可能にする。改良された支持構成体５４は、同じ永久磁石である上側磁極片及び下側磁極片を使用して、振動構造ジャイロスコープ５０の製造又は組立プロセスの実質的な変化なしで実行されることができる。結果として生じる振動構造ジャイロスコープ５０もまた、同じ制御エレクトロニクスを組み込むことができ、かくして、振動構造ジャイロスコープ５０の単価を増加させることなく、改良された直角位相バイアス温度安定性を与える。
【００７９】
また、可撓性支持体の他の配置が可能であることが理解される。例えば、８つの可撓性支持体は、リング構造体の内側に配置されることができ、これにより、従属脚は、リング構造体の内周縁に一端で、及びリング構造体の内側に位置された基板の中央ハブから他に取り付けられる。この実施の形態では、結合されたパッドは、ハブに与えられ、また、金属トラックは、ハブ、従属脚及びリング構造体に位置される。従属脚及びトラックの配置は、図５ないし図９を参照して説明されたのと同様である。
【００８０】
さらに、外側フレーム５８を規定している基板は、リング構造体５２、可撓性支持体５６ａないし５６ｈ及び連結された金属トラック８０を封じ込める封止されたキャビティを形成するために封止されることができ、これによって、封止されたキャビティ内への望ましくない材料の進入を禁じることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ平面状の環状の共振器（５２）と、
基板（５８）と、
前記環状の共振器を、１次面内モードで、１次モードの共振周波数で振動させるように配置され、間に径方向に延びた対称中心線（ＬＳ）を有する第１及び第２の脚部材（６０ａ、６０ｂ）を含む、連結された可撓性支持体を有する少なくとも１つの駆動トランスデューサと、
前記基板から前記環状の共振器を支持するように配置され、かつ、前記環状の共振器を前記１次面内モード（Ｐ）で振動させ、かつ前記環状の共振器をこの環状の共振器の平面にほぼ垂直な軸線（６８）を中心として与えられた角速度に応答する２次面内モード（Ｓ）で振動させる複数の可撓性支持体（５６ａないし５６ｈ）を含む支持構成体（５４）と、
前記２次面内モードでの前記環状の共振器の振動を検出するように配置され、間に径方向に延びた対称線（ＬＳ）を有する第１及び第２の脚部材（６０ａ、６０ｂ）を含む、連結された可撓性支持体を有する少なくとも１つのピックオフトランスデューサと、を具備し、
磁場（Ｂ）が、前記駆動トランスデューサが前記磁場内に位置されるように、前記環状の共振器（５２）の前記平面に垂直に配置され、
前記少なくとも１つの駆動トランスデューサは、前記環状の共振器に、及び前記複数の可撓性支持体に金属トラック（８０）を有し、前記少なくとも１つの駆動トランスデューサは、前記基板から、前記第１の脚部材（６０ａ）に沿って、前記環状の共振器（５２）のセクションに沿って、及び前記第２の脚部材（６０ｂ）に沿って、前記基板に戻るように延びた第１のトラックセクションを有する連続的な金属トラックを有し、前記第１及び第２の脚部材は、単一の駆動トランスデューサと連結された前記金属トラック（８０）のみを保持している、振動構造ジャイロスコープ（５０）において、
前記少なくとも１つのピックオフトランスデューサは、前記磁場中に位置されており、前記少なくとも１つのピックオフトランスデューサは、前記基板から、前記第１の脚部材（６０ａ）に沿って、前記環状の共振器（５２）のセクション（８４）に沿って、及び前記第２の脚部材（６０ｂ）に沿って、前記基板（５８）に戻るように延びた第１のトラックのセクションを有する連続的な金属トラックを有し、前記第１及び第２の脚部材（６０ａ、６０ｂ）は、単一のピックオフトランスデューサと連結された前記金属トラック（８０）のみを保持していることを特徴とする振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項２】
前記連続的な金属トラック（８０）は、前記基板（５８）から、前記第１の脚部材（６０ａ）に沿って、前記環状の共振器（５２）のセクションに沿って、及び前記第２の脚部材（６０ｂ）に沿って、前記基板に戻るように連続している少なくとも１つの第２のトラックのセクションをさらに有し、
前記トラックのセクションは、並列に接続され、互いに側方に離間されている請求項１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項３】
各脚部材（６０ａ、６０ｂ）は、
前記基板（５８）から内側に延びた第１の径方向のセクション（６２）と、
周囲のセクション（６４）と、
第２の径方向のセクション（６２）と、を有し、
前記第２の径方向のセクション（６２）は、前記第１の径方向のセクション（６２）とこの第２の径方向のセクション（６６）とが前記周囲のセクション（６４）を介して互いに接続されるように配置されており、
前記第２の径方向のセクション（６６）は、前記磁場（Ｂ）の外側に位置された前記周囲のセクション（６４）で前記環状の共振器（５２）の外周縁に接続されている請求項１又は２の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項４】
前記それぞれの脚部材（６０ａ、６０ｂ）の前記第２の径方向のセクション（６６）は、前記第２の径方向のセクションの長さよりも長い間隔で離間されている請求項３の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項５】
前記それぞれの脚部材（６０ａ、６０ｂ）の前記第１の径方向のセクション（６２）は、前記第１の径方向のセクションの長さ未満である間隔で離間されている請求項３又は４の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項６】
リング磁極構成体（２０）が、前記環状の共振器（５２）に前記磁場（Ｂ）を集中させるように配置されている請求項１ないし５のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項７】
前記可撓性支持体（５６ａないし５６ｈ）は、前記環状の共振器（５２）を中心として等角度で離間されている請求項１ないし６のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項８】
少なくとも１つの２次駆動トランスデューサが、角速度が前記軸線（６８）を中心として与えられたときに引き起こされる前記２次モードの振動（Ｓ）を無効にするように配置されている請求項１ないし７のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項９】
前記環状の共振器（５２）、基板（５８）及び支持構造体（５４）は、ほぼ同じ平面にある請求項１ないし８のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項１０】
前記駆動及びピックオフトランスデューサは、互いに、かつ前記基板（５８）とほぼ同じ平面にある請求項１ないし９のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項１１】
前記脚部材（６０ａ、６０ｂ）は、径方向の複数の従属脚であり、
各脚部材が、前記基板（５８）に一端で接続され、他端で前記環状の共振器（５２）を支持している請求項１ないし１０のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項１２】
前記環状の共振器（５２）は、前記基板（５８）内に配置され、
各脚部材（６０ａ、６０ｂ）は、前記一端から前記他端へ、前記環状の共振器の外周縁に向かって径方向内側に延びている請求項１１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項１３】
前記基板（５８）は、前記環状の共振器（５２）、前記支持構造体（５４）並びに前記駆動及びピックオフトランスデューサを封じ込める封止されたキャビティを形成するように封止されている請求項１ないし１２のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項１４】
前記支持構成体（５４）、環状の共振器（５２）及び基板（５８）は、シリコンから形成されている請求項１ないし１３のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項１】
ほぼ平面状の環状の共振器（５２）と、
基板（５８）と、
前記環状の共振器を、１次面内モードで、１次モードの共振周波数で振動させるように配置され、間に径方向に延びた対称中心線（ＬＳ）を有する第１及び第２の脚部材（６０ａ、６０ｂ）を含む、連結された可撓性支持体を有する少なくとも１つの駆動トランスデューサと、
前記基板から前記環状の共振器を支持するように配置され、かつ、前記環状の共振器を前記１次面内モード（Ｐ）で振動させ、かつ前記環状の共振器をこの環状の共振器の平面にほぼ垂直な軸線（６８）を中心として与えられた角速度に応答する２次面内モード（Ｓ）で振動させる複数の可撓性支持体（５６ａないし５６ｈ）を含む支持構成体（５４）と、
前記２次面内モードでの前記環状の共振器の振動を検出するように配置され、間に径方向に延びた対称線（ＬＳ）を有する第１及び第２の脚部材（６０ａ、６０ｂ）を含む、連結された可撓性支持体を有する少なくとも１つのピックオフトランスデューサと、を具備し、
磁場（Ｂ）が、前記駆動トランスデューサが前記磁場内に位置されるように、前記環状の共振器（５２）の前記平面に垂直に配置され、
前記少なくとも１つの駆動トランスデューサは、前記環状の共振器に、及び前記複数の可撓性支持体に金属トラック（８０）を有し、前記少なくとも１つの駆動トランスデューサは、前記基板から、前記第１の脚部材（６０ａ）に沿って、前記環状の共振器（５２）のセクションに沿って、及び前記第２の脚部材（６０ｂ）に沿って、前記基板に戻るように延びた第１のトラックセクションを有する連続的な金属トラックを有し、前記第１及び第２の脚部材は、単一の駆動トランスデューサと連結された前記金属トラック（８０）のみを保持している、振動構造ジャイロスコープ（５０）において、
前記少なくとも１つのピックオフトランスデューサは、前記磁場中に位置されており、前記少なくとも１つのピックオフトランスデューサは、前記基板から、前記第１の脚部材（６０ａ）に沿って、前記環状の共振器（５２）のセクション（８４）に沿って、及び前記第２の脚部材（６０ｂ）に沿って、前記基板（５８）に戻るように延びた第１のトラックのセクションを有する連続的な金属トラックを有し、前記第１及び第２の脚部材（６０ａ、６０ｂ）は、単一のピックオフトランスデューサと連結された前記金属トラック（８０）のみを保持していることを特徴とする振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項２】
前記連続的な金属トラック（８０）は、前記基板（５８）から、前記第１の脚部材（６０ａ）に沿って、前記環状の共振器（５２）のセクションに沿って、及び前記第２の脚部材（６０ｂ）に沿って、前記基板に戻るように連続している少なくとも１つの第２のトラックのセクションをさらに有し、
前記トラックのセクションは、並列に接続され、互いに側方に離間されている請求項１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項３】
各脚部材（６０ａ、６０ｂ）は、
前記基板（５８）から内側に延びた第１の径方向のセクション（６２）と、
周囲のセクション（６４）と、
第２の径方向のセクション（６２）と、を有し、
前記第２の径方向のセクション（６２）は、前記第１の径方向のセクション（６２）とこの第２の径方向のセクション（６６）とが前記周囲のセクション（６４）を介して互いに接続されるように配置されており、
前記第２の径方向のセクション（６６）は、前記磁場（Ｂ）の外側に位置された前記周囲のセクション（６４）で前記環状の共振器（５２）の外周縁に接続されている請求項１又は２の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項４】
前記それぞれの脚部材（６０ａ、６０ｂ）の前記第２の径方向のセクション（６６）は、前記第２の径方向のセクションの長さよりも長い間隔で離間されている請求項３の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項５】
前記それぞれの脚部材（６０ａ、６０ｂ）の前記第１の径方向のセクション（６２）は、前記第１の径方向のセクションの長さ未満である間隔で離間されている請求項３又は４の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項６】
リング磁極構成体（２０）が、前記環状の共振器（５２）に前記磁場（Ｂ）を集中させるように配置されている請求項１ないし５のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項７】
前記可撓性支持体（５６ａないし５６ｈ）は、前記環状の共振器（５２）を中心として等角度で離間されている請求項１ないし６のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項８】
少なくとも１つの２次駆動トランスデューサが、角速度が前記軸線（６８）を中心として与えられたときに引き起こされる前記２次モードの振動（Ｓ）を無効にするように配置されている請求項１ないし７のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項９】
前記環状の共振器（５２）、基板（５８）及び支持構造体（５４）は、ほぼ同じ平面にある請求項１ないし８のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項１０】
前記駆動及びピックオフトランスデューサは、互いに、かつ前記基板（５８）とほぼ同じ平面にある請求項１ないし９のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項１１】
前記脚部材（６０ａ、６０ｂ）は、径方向の複数の従属脚であり、
各脚部材が、前記基板（５８）に一端で接続され、他端で前記環状の共振器（５２）を支持している請求項１ないし１０のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項１２】
前記環状の共振器（５２）は、前記基板（５８）内に配置され、
各脚部材（６０ａ、６０ｂ）は、前記一端から前記他端へ、前記環状の共振器の外周縁に向かって径方向内側に延びている請求項１１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項１３】
前記基板（５８）は、前記環状の共振器（５２）、前記支持構造体（５４）並びに前記駆動及びピックオフトランスデューサを封じ込める封止されたキャビティを形成するように封止されている請求項１ないし１２のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【請求項１４】
前記支持構成体（５４）、環状の共振器（５２）及び基板（５８）は、シリコンから形成されている請求項１ないし１３のいずれか１の振動構造ジャイロスコープ（５０）。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２０１１−５２８１０３（Ｐ２０１１−５２８１０３Ａ）
【公表日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１７２４４（Ｐ２０１１−５１７２４４）
【出願日】平成２１年７月１０日（２００９．７．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００９／０５０８２４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００７４０６
【国際公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（５０８２９６５５４）アトランティック・イナーシャル・システムズ・リミテッド (2)
【氏名又は名称原語表記】Ａｔｌａｎｔｉｃ Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ
【住所又は居所原語表記】Ｃｌｉｔｔａｆｏｒｄ Ｒｏａｄ， Ｓｏｕｔｈｗａｙ， Ｐｌｙｍｏｕｔｈ， ＰＬ６ ６ＤＥ， Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１０日（２００９．７．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００９／０５０８２４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００７４０６
【国際公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（５０８２９６５５４）アトランティック・イナーシャル・システムズ・リミテッド (2)
【氏名又は名称原語表記】Ａｔｌａｎｔｉｃ Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ
【住所又は居所原語表記】Ｃｌｉｔｔａｆｏｒｄ Ｒｏａｄ， Ｓｏｕｔｈｗａｙ， Ｐｌｙｍｏｕｔｈ， ＰＬ６ ６ＤＥ， Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ
【Ｆターム（参考）】
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