KR101178692B1 - 코리올리 자이로스코프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판, 적어도 두개의 개별 구조체(61, 62, 63, 64, 500, 600, 700, 800) 및 스프링 요소(예를 들어, 1, 2, 3, 21, 23, 25)를 포함하는 설비를 가지며, 스프링 요소(예를 들어, 1, 2, 3, 21, 23, 25)는 힘 전달기(예를 들어, 514, 614, 714, 814) 및 탭(예를 들어 534, 634, 734, 834)을 구비하며, 개별 구조체(61, 62, 63, 64, 500, 600, 700, 800)를 기판 및 다른 구조체에 서로 연결하며, 설비는 힘 전달기(예를 들어, 514, 614, 714, 814)에 의해 가진 될 수 있는 적어도 하나의 가진 모드 및 탭(예를 들어 534, 634, 734, 834)에 의해 측정될 수 있는 적어도 하나의 감지 모드를 가지며, 감지 모드는 가진되는 감지 모드에서, 코리올리 자이로스코프가 수감축 둘레를 회전할 때 코리올리 힘에 기초하여 가진 되며, 설비는 힘 전달기에 의해 가진 될 수 있는 적어도 하나의 가진 모드와, 탭에 의해 측정될 수 있는 적어도 하나의 감지 모드(8)를 포함하며, 가진 모드(7) 및 감지 모드(8)는 폐쇄되고, 만약 제조 공차를 고려할 필요가 없다면, 가진 모드(7) 및 감지 모드(8)의 어떤 방해 가진은 선형 가속도 및/또는 진동에 의해서 일어날 수 없다.

Description

코리올리 자이로스코프{CORIOLIS GYRO}

본 발명은 기판, 적어도 네 개의 개별 구조체 그리고 스프링 요소를 포함하는 설비를 갖는 코리올리 자이로스코프에 관한 것이며, 스프링 요소는 개별 구조체를 기판 및 다른 구조체에 서로 결합하며, 힘 전달기(force transmitters)와 탭(taps)을 구비하고, 설비(arrangement)는 힘 전달기에 의해 가진될 수 있는 가진 모드(excitation mode)와 탭에 의해 측정될 수 있는 감지 모드(detection mode)를 가지며, 감지 모드는, 가진된 가진 모드에서, 코리올리 자이로스코프가 수감축(sensitive axis) 둘레를 회전할 때 코리올리 힘에 기초하여 가진된다.

코리올리 자이로스코프(코리올리 진동 자이로스코프)는 두 클래스로 분류될 수 있으며, 사용되는 진동 모드에 상응한다:

1. 형상 및 벤딩(bending) 진동(예를 들어 와인 잔(HRG:"반구형 공진기 자이로스코프(Hemispherical Resonator Gyroscope"), 링(ring), 바(bar)).

2. 스프링 및 질량 시스템(예를 들어 Lin-Rot, Rot-Rot, Lin-Lin, 여기서 Lin-Rot는 가진 모드가 선형 움직임("Lin")을 포함하며 그리고 감지 모드는 회전 움직임("Rot")을 포함하는 것을 의미한다. Rot-Rot 및 Lin-Lin은 상응하는 방식으로 정의된다.)

두 클래스는 진동 및 가속도 민감성에 대하여 특별한 장점 및 단점을 가진다.

1. 형상 및 벤딩 진동

장점: 외부적으로 폐쇄된 유용한 모드(가진 모드 및 감지 모드)가 전형적으로 사용된다, 즉 이들 모드는 어떤 힘과 모멘트를 외부로 전달하지 않는다. 그러므로 그들은 (선형 및/또는 회전 구성요소에 의한)선형 가속도 또는 진동에 의해 가진되지 않는다. "외부의(external)"는 기판의 "주변 영역(surrounding area)"과 관계가 있다(힘 또는 모멘트는 질량 요소(mass elements) 또는 개별 구조체(individual structure)의 움직임의 결과로서 자체로 기판에 국부적으로 작용할 수 있지만, 이것은 전체적으로 서로 상쇄한다). 기판(substrate)은 예를 들어 접착제 또는 납땜에 의하여 하우징 또는 세라믹(일반적으로: "마운트(mount)")상에 장착된다. 어떤 힘 또는 모멘트도 폐쇄 모드(closed mode)에 의하여 이러한 마운트로 전달되지 않는다. 그러나, 정확하게, 이 설명은 제조 공차가 고려되지 않는 경우에만 사실이다.

단점: 가장 알려진 구조체는 유연한 서스펜션을 요구한다(예를 들어 링, 바; 하나의 예외는 소위 HRG(Hemispherical Resonator Gyroscope)로 표시되지만, 이것은 자신의 "정확한 3차원" 형태 때문에 복잡한 제조 공정을 요구한다). 그러므로 구조체는 가속도 및 진동이 발생할 때 상대적으로 큰 크기로 편향되며, 이것은 많은 힘 전달기(예를 들어 정전기적 힘 전달기) 및 탭(예를 들어 용량성 탭)에 에러를 가져온다. 게다가, 직교 보상(quadrature compensation), 즉 작용 요소에 의해 구조체의 "밸런싱-아웃(balancing-out)"은 요구되는 힘이 너무 크기 때문에 사실상불가능하다.

2. 스프링 및 질량 시스템

장점: 마이크로기계적인 자이로스코프 구조는 (P. Greiff, B. Boxenhorn, T. King, and L. Niles, "실리콘 모놀리식 집적 회로로 이루어진 마이크로기계적 자이로스코프(Silicon Monolithic Micromechanical Gyroscope)", 테크. 요약, 6 번째 학술. 회의. 고체 상태의 센서 및 액츄에이터 상에서(변환기 '91), 샌 프란시스코, 캘리포니아, 미국, 1991년, pp.966-968, 또는 J. Bernstein, S. Cho, A.T. King, A. Kourepins, P. Maciel 및 M. Weinberg, 마이크로기계적 콤-드라이브 동조 포크 레이트 자이로스코프(Micromachined Comb-Drive Tuning Fork Rate Gyroscope), 절차. 국제전자전기기술자협회(IEEE). 마이크로전기공학적 시스템 학회(MEMS '93), 포트로더달, 플로리다, 미국, 1993년 2월, pp.143-148 또는 DE 196 41 284 C1 는 유용한 모드의 공진 주파수(resonant frequency)가 가속도 및/또는 진동에 의하여 가진될 수 있는 다른 모드의 공진 주파수보다 상당히 낮으며, 그리고 중요한 에러 신호를 일으키는 구조체를 개시한다. 특히, 중요한 에러 신호를 일으키는 모드(modes)는 감지 움직임의 측정 신호에 영향을 주는 모드이다. 가진 움직임의 측정에 영향을 주는 모드는 전형적으로 보다 적게 감폭 한다.
단점: 진동 그리고, 종종 선형 가속도도 하나 또는 두개의 유용한 모드(useful modes)를 가진 시킬 수 있으며 따라서 에러 신호(error signals)를 일으킬 수 있다.

반대 위상으로 선형 감지 모드와 함께 선형적으로 진동하는 두 쌍의 개별 센서를 각각 가지는 회전 속도 센서가 EP 1515119 A1에 기술된다. WO 95/34798은 두개의 지진 질량(seismic mass) 및 두개의 지진 질량의 회전 진동에 기초한 감지 모드를 가지는 코리올리 자이로스코프를 기술한다.

그러므로 본 발명의 목적은 가속도 및 진동에 덜 민감한 스프링 및 질량 시스템에 기초하는 회전 속도 센서(rotation rate sensor)를 상술하는 것이다.

본 발명에 따르면, 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 코리올리 자이로스코프에 의하여 달성된다. 두 유용한 모드(가진 모드 및 감지 모드)가 폐쇄되는 이러한 클래스의 구조체가 제안된다. 유용한 모드는 가속도 및 진동에 의하여 가진될 수 없으며, 그리고 에러 신호가 존재하지 않는다. 정확하게는, 이러한 설명은 제조 공차가 고려되지 않을 때만 사실이다. 코리올리 자이로스코프는 기판 및 다수의 개별 구조체의 결합(적어도 두개)와 스프링 요소를 포함한다. 개별 구조체의 몇몇은 기판에 연결되며, 몇몇은 스프링 요소를 통해 서로 연결되며, 그 결과로서 설비는 적어도 두개의 폐쇄 아이겐 모드(closed eigen mode)를 가지며, 그 중 하나는 가진 모드로서 다른 하나는 감지 모드로서 사용될 수 있다. 가진 모드는 힘 전달기에 의해 가진될 수 있다. 코리올리 자이로스코프가 자신의 수감축(sensitive) 둘레를 회전한다면, 가진 진동은 감지 모드를 가진하는 코리올리 힘을 낳는다. 감지 모드의 움직임은 탭(taps)에 의해 측정될 수 있다. 합성 진동(resultant oscillation)의 진폭(amplitude)은 가변적인 측정 변수(measurement variable)로서 사용될 수 있다.

청구항 2에서 청구된 바람직한 개선에 의하면, 코리올리 힘은 힘 전달기에 의해 재설정(reset)될 수 있으며, 이는 개별 구조체의 편향(deflection)의 부재(lack) 때문에 더 나은 평가를 가져온다. 힘 전달기는 이러한 목적을 위해 요구되며, 이에 의해 모멘트(moments)와 힘이 감지 모드에 인가될 수 있다. 그 다음 재설정 모멘트 또는 재설정 힘의 진폭은 각속도의 척도(measure)이다.

가진 모드의 움직임은 청구항 3에 청구된 것과 같이 탭에 의하여 간단한 방식으로 검사될 수 있다.

청구항 4에 청구된 바와 같이 직교 보상용 작동 요소(actuating element) 및/또는 청구항 5에 청구된 바와 같이 진동수 조절용 작동 요소가 바람직하게 제공되고 이들이 설정되거나 제어될 수 있도록 각각 설계될 수 있다. 고정밀 코리올리 자이로스코프를 위해, 마이크로기술적으로 제조되며, 직교 보상 및 주파수 조절이 바람직하다. 또한, 둘 다 레이저 트리밍(laser trimming)에 의해 달성될 수 있지만, 이와 같은 프로세스는 비용이 많이 든다. 작동 요소는 조절 프로세스 자체가 매우 적은 비용이 드는 장점을 갖는다.
청구항 6에 청구된 바람직한 개선은 유용한 모드의 공진 주파수가 가속도 및/또는 진동에 의하여 가진될 수 있는 모드의 공진 주파수보다 상당히 낮을 수 있으며, 그리고 중요한 에러 신호를 일으키는 구조체를 개시한다. 그러므로 진동에 종속적인 에러가 훨씬 감소한다. 이들 구조체는 "형상 및 벤딩 진동" 클래스 그리고 "스프링 및 질량 시스템" 클래스의 장점을 가지며, 그러므로 그들 각각의 단점을 회피한다.

다음의 문장은 장점을 정량화하기 위해 사용될 두 상황을 기술한다.

제1 상황(폐쇄 감지 모드의 장점):

감지 모드는 선형 진동에 의해서 가진되거나 가진 모드가 작동되는 주파수에서 청각적으로 정확히 가진된다(일반적으로 이것은 가진 모드의 공진 주파수이며, 그리고 동조 공진 주파수(tuned resonant frequencies)와 더불어, 감지 모드의 공진 주파수이다). 가속도 작용의 진폭은 a₀이다. 이것은 다음의 문장에서 유닛 "g"로 표기된다. 단순히, 방해력(disturbance force)의 위상과 코리올리 힘의 위상이 동일한 것으로 추정된다.

제1 변형(variant): 감지 모드는 "단순한"(반대위상이 아닌) 선형 진동이다. 이때 가속도는 코리올리 가속도와 구별될 수 없으며, 그리고 에러 신호(Ω_v)를 초래한다. f₀=ω₀/(2π)=10kHz 인 공진 주파수 및 10 μm인 가진 모드의 진폭과 함께, 이것은 다음으로 결과를 가져온다:

제2 변형: 감지 모드는 단순한 회전 진동이다. 질량 불균형은 k₂ = 1%이다 이때 에러 신호는 대략 다음에 상응한다:

제3 변형: 감지 모드는 두개의 결합된 회전 진동의 차동 모드에 상응한다(폐쇄 모드). 변형 2의 그것들과 유사한 다른 조건에서, 질량 불균형은 대략 100 배 적은 것으로 추정될 수 있다(k₃=100ppm). 이때 에러 신호는 대략 다음에 상응한다:

제2 상황(청구항 6에 청구된 발명의 요지의 장점):

진동에서 회전 가속도 성분은 다음 문장에서 논의된 공진 주파수에 비해 상당히 낮은 주파수로 간주 된다.

변형 1: 감지 모드는 두 개의 반대위상의 회전 진동에 상응한다. 두개의 결합된 회전 진동의 공통 모드의 공진 주파수(ω_g11)는 두개의 결합된 회전 진동의 차동 모드(differential mode)의 공진 주파수(ω₂)보다 더 작다(즉 감지 모드), 예를 들어 다음과 같다.

변형 2: 감지 모드는 두 개의 반대위상의 회전 진동에 상응한다. 두 개의 결합된 회전 진동의 공통 모드의 공진 주파수(ω_g12)는 두 개의 결합된 회전 진동의 차동 모드의 공진 주파수(ω₂)보다 더 크다(즉 감지 모드), 예를 들어

이며, 설명된 가진에 의해, 변형 1과 변형 2의 공통 모드의 결과적인 편향비는 다음과 같다:

공통 모드의 가진에 의해 발생된 에러가 공통 모드의 편향 또는 편향의 제곱에 비례하기 때문에, 변형 2에서의 에러는 요소(factor) 9 내지 81에 의해 감소 된다.

청구항 7에서 청구된 바와 같이, 구조체는 유용한 모드의 공진 주파수가 모든 다른 모드의 공진 주파수에 비해 상당히 낮도록 설계되며, 그리고 이들 모드의 가진에서 에러는 감소한다.

실시예는 밀폐된 가진 모드로서 상호간 반대위상인, 두개의 결합된 반대위상의 선형 진동으로부터 기인하며, 그리고 밀폐된 감지 모드(Lin-Rot)로서 두 개의 결합된 반대위상의 회전 진동으로부터 기인하며, 그리고, 폐쇄 가진 모드로서 두 개의 결합된 반대위상의 회전 진동으로부터 그리고 폐쇄 감지 모드(Rot-Rot)로서 두 개의 결합된 반대위상의 회전 진동으로부터 기인한다. 다른 실시예는 세 개의 폐쇄 아이겐 모드를 가지며, 예를 들어 이 중 하나의 아이겐 모드는 가진 모드로서 사용될 수 있고, 그리고 다른 두 개의 아이겐 모드는 상이한 수감축 둘레를 회전하기 위한 감지 모드로서 사용될 수 있다.

기판 표면에 평행한 진동을 갖는 청구항 9에서 청구된 바람직한 개선에서, 기판 표면에 직각인 움직임이 감지되거나 제공될 필요가 없으므로, 코리올리 자이로스코프는 간단한 방식으로 제조될 수 있다.

청구항 10에서 유익한 개선에 따르면, 개별 구조체는 가진 유닛 및 감지 유닛을 포함하는 분리된 구조체의 형태이다. 이것은 다음의 장점을 낳는다:

1. 가진 유닛은 거의 이상적으로 유도된다. 가진 유닛을 위한 드라이브와 가진 모드 사이의 어떠한 에러 각도는 거의 감지 모드의 가진을 초래하지 않으며, 그러므로 어떤 에러 신호도 초래하지 않는다.

2. 감지 모드의 편향은 가진 유닛에 가해지는 구동력에 거의 변화를 초래하지 않는다.

3. 요약해서, 이것은 가진 유닛에 대한 가진력(excitation force)과 감지 모드의 움직임간의 바람직하지 않은 상호작용이 대부분 억제된다는(suppressed) 것을 의미한다.

청구항 11에서 청구된 것처럼, 가진 유닛, 코리올리 요소(coriolis element) 및 감지 유닛을 포함하는 이중-분리 구조체가 제공되며, 이 구조체는 "픽-오프 분리(pick-off decoupling)"를 추가적으로 초래한다, 즉 감지 유닛의 탭과 가진 유닛의 움직임 간의 어떤 에러 각도는 에러 신호를 거의 초래하지 않는다.

청구항 14에서 청구된 바람직한 개선에서, 네 개의 개별 구조체가 제공되며, 이에 의해 폐쇄된 유용한 모드가 간단한 방식으로 제조될 수 있다.

본 발명을 따르는 코리올리 자이로스코프의 예시적인 실시예는 도면을 참조하여 다음 본문에 설명될 것이다:

도 1은 가진 모드로서 선형 진동과 감지 모드로서 회전 진동을 갖는 폐쇄 스프링과 질량 시스템 코리올리 자이로스코프의 제 1 예시적인 실시예의 개략적인 도면,
도 2a는 제 1 변형에서 가진 모드 및 감지 모드로서 회전 진동을 갖는 폐쇄 스프링과 질량 시스템 코리올리 자이로스코프의 개략적인 도면,
도 2b는 제 2 변형에서 가진 모드 및 감지 모드로서 회전 진동을 갖는 폐쇄 스프링 및 질량 시스템 코리올리 자이로스코프의 개략적인 도면,
도 3은 가진 모드 및 감지 모드로서 선형 진동을 갖는 폐쇄 스프링 및 질량 시스템 코리올리 자이로스코프의 제 2 예시적인 실시예의 개략적인 도면,
도 4는 가진 모드 및 감지 모드로서 선형 진동을 갖는 폐쇄 스프링 및 질량 시스템 코리올리 자이로스코프의 제 3 예시적인 실시예의 개략적인 도면,
도 5는 본 발명에 따른 코리올리 자이로스코프의 제 4 예시적인 실시예의 제 1 변형의 개략적인 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 코리올리 자이로스코프의 제 4 예시적인 실시예의 제 2 변형의 개략적인 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 코리올리 자이로스코프의 제 4 예시적인 실시예의 제 3 변형의 개략적인 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 코리올리 자이로스코프의 제 4 예시적인 실시예의 제 4 변형의 개략적인 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 코리올리 자이로스코프의 제 4 예시적인 실시예의 제 5 변형의 개략적인 평면도,
도 10은 본 발명에 따른 코리올리 자이로스코프의 제 4 예시적인 실시예의 제 6 변형의 개략적인 평면도,
도 11은 본 발명에 따른 코리올리 자이로스코프의 제 4 예시적인 실시예의 제 7 변형의 개략적인 평면도.

어떤 경우에, 명확히 하기 위해 동일한 부품은 도면에서 동일한 참조번호로 모두 제공되지 않는다. 그러나, 기술된 대칭 및 동일한 예시에 기초하여, 당해 분야에 숙련된 사람은 도면의 어떠한 부품이 어떠한 참조번호에 속하는 것을 알 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 4에서, 밝은 회색으로 도시되는 모든 부품은, 대략적으로, 무한대로(infinitely) 견고하게(stiff) 여겨질 수 있는 개별 구조체로서 움직이는 "질량 요소(mass element)"를 나타낸다. 어두운 회색(검정)으로 도시된 영역은 대부분 기판에 관하여 움직일 수 없다.

도 1은, 제 1 예시적인 실시예에서, 제1 x 커플링 스프링 요소(1a) 및 커플링 스프링 요소(2)를 통해 서로 결합되고, 제 2 x 커플링 스프링 요소(1b) 및 연결 요소(4) 그리고 제 1 기판 스프링 요소(3)를 통해 기판(5)(이 경우 고정지를 통하는 것으로만 예시된)에 결합되는 네 개의 제 1 질량 요소(61)를 가지는 스프링 요소 및 질량 시스템에 기초한 코리올리 자이로스코프를 개략적으로 예시한다. 다시 한번 서로에 대해 반대위상인 질량 요소(61)의 두 개의 결합된 서로 반대위상인 선형 진동은 가진 모드(7)로서 사용된다. 코리올리 자이로스코프가 수감축(Ω) 둘레를 회전할 때, 감지 모드(8)가 수감축(Ω)에 평행하고 x 방향에 직각인(Lin-Rot) y축에 의해 가진되며, 이것은 y 축에 대한 두 개의 결합된 반대위상의 회전 진동(rotary oscillation)으로서 나타낼 수 있다. x 커플링 스프링 요소(1a, 1b)는 x 방향으로 유연하고(soft), 그리고 그외에는 견고하며(hard), 그리고 커플링 스프링 요소(2)는 이방성으로(isotropically) 유연할 수 있다, 즉 모든 하중에 대해 유연하며, 제1 기판 스프링 요소(3)는 y 축 둘레를 회전하는 경우에 유연하지만, 그외에는 견고하다. 이러한 코리올리 자이로스코프에서, 유용한 모드(즉 가진 모드(7) 및 감지 모드(8))는 폐쇄된다. 기본적으로, 가진 모드 및 감지 모드는 또한 상호 교환될 수 있다, 즉 y 축에 대한 기술된 두 개의 결합된 반대위상의 회전 진동은 가진 모드로서 사용될 수 있고, 그리고 두 개의 결합된 반대위상의 선형 진동은 감지 모드로서 사용될 수 있다.

도 2a는, 개략적으로, 커플링 스프링 요소(2)에 의하여 서로 결합되며 제 2 기판 스프링 요소(21)를 통해 기판(5)에 결합되는 두 개의 질량 요소(62)를 가지는 스프링 및 질랴ㄹ 시스템에 기초한 코리올리 자이로스코프를 개략적으로 도시한다(이 경우 고정지(22)를 통해서만 예시되는). z 방향에 관해 기판 고정지(22)에 관한 두 개의 결합된 반대위상의 회전 진동은 가진 모드(7)로서 사용된다. 자신의 수감축(Ω)에 대한 코리올리 자이로스코포의 회전동안, y 축에 대한 두 개의 결합된 반대위상의 회전 진동은 감지 모드로서 가진되며(Rot-Rot), 수감축(Ω)에 직각이고 가진 모드(7)의 회전축(z)에 직각이다. 제 2 기판 스프링 요소(21)는 z 및 y 축에 대해 회전하는 동안 유연하지만, 그외에는 가능한 한 견고하며, 커플링 스프링 요소(2)는 이방성으로 유연하다, 즉 모든 하중에 대해 유연하다. 게다가 이러한 코리올리 자이로스코프의 경우에, 유용한 모드(즉 가진 모드(7)와 감지 모드(8))는 폐쇄된다.

도 2b는 동일한 가진 모드(7)를 갖는 도 2a로부터 코리올리 자이로스코프를 개략적으로 예시한다, 즉 질량 요소(62)의 두 개의 결합된 반대위상의 회전 진동이 z 방향에 대해 기판 고정지(22)에 관해 사용된다. 또 다른 제 2 기판 스프링 요소(21a)는 z, x 및 y 축 둘레를 회전하는 동안 유연하지만, 그외에는 가능한 한 견고하다. 예시된 코리올리 자이로스코프는 제 2 수감축(Ω2)에 대한 코리올리 자이로스코프의 회전동안 가진 되는 제 2 폐쇄 감지 모드(8_2)를 가지며, 그리고 x 축에 대한 두 개의 결합된 반대위상의 회전 진동을 포함한다. 그러므로 예시된 코리올리 자이로스코프는 또한 "두-축(two-axis)" 자이로스코프로서 언급될 수 있으며, 게다가 가진 모드로서 사용될 수 있고 그리고, 감지 모드로서 수감축에 의존하는 세 개의 폐쇄 모드를 가진다.

도 3은 제 2 예시적인 실시예에서 xy 커플링 스프링 요소(23)를 통해 서로 결합되며 기판(5)에 결합되는 네 개의 제 3 질량 요소(63)를 가지는 스프링 및 질량 시스템에 기초하는 코리올리 자이로스코프를 개략적으로 예시한다(이 경우 고정지(24)만을 통해 예시되는). x 방향 및 y 방향에 대해 45°로 질량 요소(63)의 선형 진동이 가진 모드(7)로서 사용된다. 이 경우에, 예시된 예에서, 두 개의 경사지게 마주하는 제 3 질량 요소(63)는 각각 다른 두 개의 마주하는 제 3 질량 요소(63)가 서로 멀어질 때, 서로를 향하여 움직인다. x 방향 및 y 방향에 직각인(그러므로 z 방향에 평행한) 수감축(Ω)에 대한 코리올리 자이로스코프의 회전동안, 선형 진동은 감지 모드(excitation mode)로서 가진되며, 가진 모드에 관하여 이동된다(Lin-Lin). 이 경우에, x 방향에 인접한 제 3 질량 요소(63)는 y 방향에 인접한 제 3 질량 요소(63)가 y 방향으로 서로 멀어질 때 x 방향으로 서로를 향하여 움직이며, 그리고 x 방향에 인접한 제 3 질량 요소(63)는 y 방향에 인접한 제 3 질량 요소(63)가 y 방향으로 서로를 향해 움직일 때 x 방향으로 서로 멀어진다. xy 커플링 스프링 요소(23)는 x 방향 및 y 방향으로 유연하지만, 그 이외에는 견고하다. 게다가 이러한 코리올리 자이로스코프와 함께, 유용한 모드(즉, 가진 모드(7) 및 감지 모드(8))는 폐쇄된다.

도 4는 제 3 예시적인 실시예에서 또 다른 xy 커플링 스프링 요소(25)를 통해 서로 결합되며 기판(5)에 결합되는 네 개의 제 4 질량 요소(64)를 가지는 스프링 및 질량 시스템에 기초하는 코리올리 자이로스코프를 개략적으로 예시한다(이 경우 고정지(26)를 통해서만 예시되는). x 방향으로 제 4 질량 요소(64)의 선형 진동은 가진 모드(7)로서 사용된다. 이 경우에, x 방향에 인접한 두 개의 제 4 질량 요소(64)는 두 개의 다른 제 4 질량 요소(64)가 x 방향으로 서로 멀어질 때, 서로를 향해 움직인다. x 방향 및 y 방향에 직각(그러므로 z 방향에 평행한)인 수감축(Ω)에 관한 코리올리 자이로스코프의 회전동안, 선형 진동은 감지 모드로서 가진되며, 그리고 가진 모드에 관하여 이동된다(Lin-Lin). 이 경우, y 방향에 인접한 두 개의 제 4 질량 요소(64)는 두 개의 다른 제 4 질량 요소(64)가 서로 멀어질 때 서로를 향해 이동한다. 또 다른 xy 커플링 스프링 요소(25)는 x 방향과 y 방향으로 유연하나, 그러나 그외에는 견고하다. 게다가 이러한 코리올리 자이로스코프의 경우에, 유용한 모드(즉 가진 모드(7) 및 감지 모드(8))는 폐쇄된다.

보다 상세히, 다음의 도 5 내지 11은 제1 내지 제7 변형에 기초하여 제 4 예시적인 실시예를 도시한다. 본 발명은 이러한 제 4 실시예에 제한되지 않으며, 그리고 당해 기술에 숙련된 사람은, 진보적인 기술을 연습하지 않고, 이러한 설명에 기초하여 제1 내지 제 3 예시적인 실시예를 위한 특정 변형을 찾아낼 수 있을 것이다.

제 1 내지 제 7 변형에서, 수감축(Ω)은 도면의 평면에 직각이다.

대체적으로, 밝은 회색을 도시되는 모든 구성요소는 무한대로 견고한 것으로 간주될 수 있는 움직이는 "질량 요소"를 나타낸다. 어두운 회색으로 도시되는 영역은 대부분 기판에 대해 움직일 수 없다. 선은 스프링 요소의 구성요소로서 사용되는 벤딩빔(bending beams)을 나타낸다. 보다 정확히, 이들 벤딩빔은 종 방향으로 무한대로 견고하다. z 방향으로 벤딩빔의 크기가 종 방향에 직각인 도면의 평면에서의 크기 보다 훨씬 크다면, 벤딩빔은 종 방향에 직각인 도면의 평면내 축의 방향 보다 z 방향으로 훨씬 견고하다. 보다 정확히, 게다가 스프링 구조체의 일부인 벤딩빔과 질량 요소의 관성의 질량/모멘트는 종종 무시될 수 있다.

이 근사치는 다음의 본문에서, 예를 들어 표시 "본질적으로"와 함께 사용된다.

특히, 마이크로기계적인 방법을 포함하는 제조 방법의 다양성은 변형들을 제조하기에 적합하다. 예를 들어 모든 변형은 동일한 출원 날짜를 가지며 그리고 본 출원과 동일한 출원인으로부터 아직 공개되지 않은 독일 특허 출원 "구성요소의 제조 방법 및 구성요소(method for production of a component, and a component)"에 기술된 마이크로기계적 제조 방법을 사용하여, 또는 "종래의 표면 마이크로기계적인 과정(conventional surface-micromechanical processes)" (예를 들어 로버트 보쉬 게엠바하, 아날로그 디바이스)을 사용하여 제조될 수 있다.

도 5에 도시된 제 1 변형은 (예시되지 않은)기판 및 제 1 개별 구조체(500), 제 2 개별 구조체(600), 제 3 개별 구조체(700) 및 제 4 개별 구조체(800)를 갖는다. 제 1 개별 구조체(500)는 제 1 고정점(513)에서 제 1 x 스프링 요소(511)를 통해 기판에 부착되는 제 1 가진 유닛(510)을 포함한다. 제 1 코리올리 요소(520)는 제 1 y 스프링 요소(521)를 통해 제 1 가진 유닛(510)에 연결된다. 제 1 감지 유닛(530)은 제 1 코리올리 요소(520)에 제 1 x 회전 스프링 요소(531)를 통해 연결된다.

제 2, 3 및 4 개별 구조체(600, 700, 800)는 각각의 제 2, 3, 4 가진 유닛(610, 710, 810)으로부터, 각각의 제 2, 3, 및 4 x 스프링 요소(611, 711, 811)로부터, 각각의 제 2, 3 및 4 고정점(613, 713, 813)으로부터, 각각의 제 2, 3, 및 4 y 스프링 요소(621, 721 821)로부터, 각각의 제 2, 3 및 4 코리올리 요소(620, 720, 820)로부터, 각각의 제 2, 3 및 4 x 회전 스프링 요소(631, 731, 831)로 부터, 그리고 각각의 제 2, 3 및 4 감지 유닛(630, 730, 830)으로 부터 아날로그 방식으로 구성된다.

제1 가진 유닛(510)은, 제 3 가진 유닛(710)이 제 4 가진 유닛(810)에 결합되는 것과 동일한 방법으로, 각각 제 1 커플링 스프링 요소(561 및 781)에 의해 각각의 경우 제 2 가진 유닛(610)에 직접적으로 결합 된다. 제 1 및 제 4 가진 유닛(510, 810) 그리고 제 2 및 제 3 가진 유닛(610, 710)은 각각 제 2 커플링 스프링 요소(58 및 67)에 의해 직접적으로 연결된다. 제 1 및 2 감지 유닛(530, 830) 그리고 제 3 및 4 감지 유닛(630, 730)은 제3 커플링 스프링 요소(564, 784)에 의해 각각 직접적으로 결합 되며, 그리고 제 1 및 제 2 결합된 감지 유닛을 형성한다. 제 1 결합 감지 유닛(530, 630)은 제 4 커플링 스프링 요소(5678)를 통해 제 2 결합 감지 유닛(730, 830)에 직접적으로 결합 된다.

x 스프링 요소(511, 611, 711, 811)는 x 방향으로 유연하고 y 및 z 방향으로 가능한 견고하다. 이들은 유도 특성(guidance characteristic)을 향상시키기 위해 고체 요소(512, 612, 712, 812)에 연결된다. y 스프링 요소(521, 621, 721, 821)는 y 방향으로 유연하고, x 및 z 방향으로 가능한 견고하다. 또한, y 스프링 요소(521, 621, 721, 821)는 도 11 내 또 다른 y 스프링 요소(551, 651, 751, 851)에 상응하는 단부에 형성될 수 있다. x 회전 스프링 요소(531, 631, 731, 831)는 이들이 x 방향으로 유연하고 z 방향으로 (도면에서 서로 위에 배열되는 두 개의 개별 스프링 요소의) 이들 각각의 대칭축(12, 13, 14, 15)에 대한 비틀림의 경우에 유연하도록 설계되고, 모든 다른 하중에 대해 견고하도록 설계된다. 그러므로 x 회전 스프링 요소(531, 631, 731, 831)는 상대적인 회전과 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)와 감지 유닛(530, 630, 730, 830)간의 x 방향으로 거리의 변화를 동시에 허용하는 조인트의 특성을 가진다.

제1 커플링 스프링 요소(561, 781)는 이들이 x 방향으로 유연하고, z 및 y 방향으로 견고하도록 설계된다. 벤딩빔(565, 785) 및 기판상(566, 786)에 고정지를 포함하는 제 3 커플링 스프링 요소(564, 784)는 z 방향(10, 11)으로 이들의 대칭축에 대한 비틀림의 경우에 유연하고, 모든 다른 하중에 견고하며, 그러므로 회전 스프링 요소로서 또한 지칭된다.

제2 커플링 스프링 요소(58, 67)는 이들이 x 및 y 방향으로 유연하고 z 방향으로 견고하도록 설계된다. 모든 스프링 구조체의 경우에 있어서, 도면은 설계 예를 도시한다. 예에 의해서, 제 2 커플링 스프링 요소(58, 67) 대신에, 도 10에 e시된 스프링(141, 241)에 상응하는 수정된 커플링 스프링을 또한 사용할 수 있다.

제 4 커플링 스프링 요소(5678)는 이것이 y 방향으로 유연하고 z 방향(16)으로 자신의 대칭축에 대한 비틀림의 경우에 유연하고, 모든 다른 하중에 견고하게 설계된다. 이것은 감지 유닛(530, 630 및 730, 830)의 동위상(in-phase) 회전을 차단한다.

가진 모드는 각각 제 1 및 제 2 코리올리 요소(520, 620)와 함께 제 1 및 제 2 가진 유닛(510, 610) 그리고 제 3 및 제 4 코리올리 요소(720, 820)와 함께 제 3 및 제 4 가진 유닛(710, 810)의 x 축의 방향으로 두 개의 선형, 반대위상 진동에 대응하며, 두 개의 반대위상 진동은 다시 서로 반대위상이다. 가진 모드의 공진 주파수는 가진 유닛(510, 610, 710, 810)의 질량 및 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)의 질량 뿐만 아니라 스프링 요소(511, 611, 711, 811), 추가적인 스프링 요소(531, 631, 731, 831), 제 1 커플링 스프링 요소(561, 781) 및 제 2 커플링 스프링 요소(58, 67)의 스프링 강성에 의해 본질적으로 지배된다.

감지 모드는 회전 진동 및 선형 진동의 혼합된 형태에 상응한다. 이들은 z 방향으로 이들의 대칭 축에 대한 제 1 및 제 2 감지 유닛(530, 630) 그리고 z 방향으로 이들의 대칭 축에 대한 제 3 및 제 4 감지 유닛(730, 830)의 두 개의 회전 진동이며, 두 회전 진동은 서로에 대해 반대 위상인 반면에, 이 경우 제 1 및 제 2 코리올리 요소(520, 620)와 제 3 및 제 4 코리올리 요소(720, 820)는 "회전 진동의 타입"을 수행한다. 이들은 제 1 및 제 2 가진 유닛(510, 610)과 제 3 및 제 4 가진 유닛(710, 810)과 관련하여 각각 제 1 및 제 2 y 스프링 요소(521, 621)와 제 3 및 제 4 y 스프링 요소(721, 821)에 의해 y 방향으로 유도되며, 대응하는 제 1 및 제 2 감지 유닛(530, 630)과 제 3 및 제 4 감지 유닛(730, 830)에 대하여 각각 제 1 및 제 2 x 회전 스프링 요소(531, 631) 그리고 제 3 및 제 4 x 회전 스프링 요소(731, 831)에 의해 회전될 수 있다. 감지 모드의 공진 주파수는 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)와 감지 유닛(530, 630, 730, 830)의 관성의 질량/모멘트 그리고 제4 커플링 스프링(5678), 제3 커플링 스프링 요소(564, 784), x 회전 스프링 요소(531, 631, 731, 831) 및 y 스프링 요소(521, 621, 721, 821)의 스프링 강성에 의해 본질적으로 지배된다.

제1 내지 제 4 개별 구조체(500, 600, 700, 800)는 각각 제 1 내지 제 4 힘 전달기(514, 614, 714, 814)를 가지며 이에 의해 가진 모드가 가진 된다. 이들 힘 전달기(514, 614, 714, 814)는 가진 진동을 위한 탭으로서 또한 설계될 수 있거나, 추가적인 탭이 제공될 수 있다. 예시된 예에서, 소위 콤 드라이브(comb drive)는 힘 전달기(514, 614, 714, 814)로서 도시된다.

사용되는 표현 "콤 드라이브" 및 "평판 축전기 설비(plate capacitor arrangement)"는 이러한 응용의 목적을 위해서 다음과 같이 이해되어야 한다:

● "콤 드라이브"는 "디핑(dipping)" 전극을 갖는 평판의 형태로 축전기의 설비이다, 즉 전극 변화의 오버랩(overlap)이다. 동일한 전극 분리는 일반적으로 디핑 전극의 양측에 대해 선택된다.

● "평판 축전기 설비"는 평판 형태로 축전기의 설비이며, 전극 분리는 움직임동안 변한다. 이러한 목적을 위한 가능한 구현은 한편으로 하나의 움직이는 전극(moving electrode)의 양측에 대해 다른 전극 분리이며(목적이 주파수만을 동조시키지 않을 때, 동일한 전극 분리가 또한 선택될 수 있다) 다른 한편으로는 각각 상이한 전위에서 움직이는 전극의 양측에 대해 고정 전극(stationary electrode)이다.

도 5에서 콤 드라이브는 가진 유닛(510, 610, 710, 810)에 통합되는 움직이는 전극(515, 615, 715, 815) 그리고 기판에 고정되는 전극(516, 616, 716, 816)을 포함한다. 콤 드라이브는 힘 전달기 및 탭으로서 동시에 사용될 수 있다.

제1 내지 제 4 개별 구조체(500, 600, 700, 800)는 각각 제1 내지 제4 탭(534, 634, 734, 834)을 가지며, 이에 의해 감지 진동이 감지된다. 이들 탭은 설정 모드를 위해, 코리올리 힘을 보상하기 위한 힘 전달기로서 또한 설계될 수 있거나, 필요하다면, 힘 전달기가 추가적으로 제공될 수 있다. 예시된 예에서, 평판 축전기 설비는 탭으로서 도시되고, 평판 분리는 감지 움직임 동안 변한다. 탭은 각각의 감지 유닛(530, 630, 730, 830)에 통합되는 제 1 내지 제 4 움직임 전극(535, 635, 735, 835)과 기판상에 고정되는 제 1 내지 제 4 전극(536, 636, 736, 836)을 포함한다. 평판 축전기 설비는 힘 전달기 및 탭으로서 동시에 사용될 수 있다.

또한, 콤 드라이브는 감지 유닛이 가진 움직임을 실행할 수 없기 때문에, 감지 진동을 위한 탭(및/또는 힘 전달기로서)으로서 사용될 수 있다는 것이 강조되어야 한다. 감지 진동을 위한 탭으로서 평판 분리시 변화를 갖는 평판 축전기 설비는 인가된 전압이 감지 모드의 공진 주파수를 변화시키는 특성을 갖는다. 한편, 이것은 주파수를 설정하기 위해(이중 공진을 위해) 신중히 사용될 수 있다. 다른 한편, 예로서, 공진 주파수는 탭 기능을 위한 변조 신호에 의해 또는 (회전-속도-의존) 재설정 전압에 의해 조절된다. 콤 드라이브는 이런 단점을 가지지 않는다. 콤 드라이브를 사용할 때, 평판 축전기 설비가, 평판 분리시 변화와 함께, 전술한 주파수 조절을 실행할 수 있도록 하기 위해 추가적으로 통합될 수 있다.

또한, 또 다른 힘 전달기, 탭 및/또는 주파수 튜닝을 위한 장치(524, 624, 724, 824)가 각각의 코리올리 요소를 위해 제공될 수 있음을 주목해야 한다. 예시된 예는 평판 분리가 변화되는 평판 축전기 설비에 관한 것이다. 설비는 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)에 통합되는 움직이는 전극과, 기판에 고정되는 전극(526, 626, 726, 826)을 포함한다(하나의 전극만이 각각의 경우에 예시된다).

제 1 변형의 구조체는 유용한 모드의 부근에 공진 주파수를 갖는 모드를 가지며, 이 구조체는 x 방향으로 선형 가속도 및 z 축에 대한 회전 가속도에 의하여 가진될 수 있다. 이 경우, 가진 유닛(510, 610, 710, 810) 및 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)는 x 방향으로 이동된다. 기생 모드(parasitic mode)와 비교해 볼 때, 감지 유닛은 y 방향으로 이동되지만, 결과적인 가속도 및 진동-종속 에러는 작다.

제1 변형에서, 각각의 경우에 두 개의 감지 유닛은 함께 회전 진동을 수행한다. 이것은 고정 전극(536, 636, 736, 836)과 함께 탭(534, 634, 734, 834)을 갖는 예시된 예에서, 평판 축전기 설비의 평판 분리시 변화가 위치-종속적이며, 이는 설계와 선형화를 위한 추가적인 복잡성을 초래한다는 것을 의미한다. 예를 들어 이러한 추가적인 복잡성은, 전술한 콤 드라이브가 탭/힘 전달기로서 사용되고 주파수 조절이 장치(524, 624, 724, 824)에 의하여 실행될 때 존재하지 않는다.

게다가, 감지 유닛의 선형 진동(linear oscillation)은 x 방향 및 z 방향으로 자신의 대칭축 둘레를 회전하는 동안 유연하지만, 그외에는 가능한 견고한 추가적인 스프링(541, 641, 741, 841) 그리고 기판상에서 y 방향으로 유연하지만, 그러나 그외에는 가능한 견고한 스프링 요소(542, 642, 742, 842)를 통해 기판상의 감지 유닛(530, 630, 730, 830)의 추가적인 고정에 의해 제공될 수 있다(제 4 예시적인 실시예의 제 2 변형에 대한 도 6 참조). 감지 유닛(530, 630, 730, 830)을 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)에 연결하는 스프링 요소(531b, 631b, 731b, 831b)는 두개의 끝단(two-ended)으로 설계될 수 있는데, 이는 이들이 어떠한 "조인트 특성"을 가질 필요가 없기 때문이다.

도 7에 예시된, 제 3 변형은 다음의 변경과 함께 대체적으로 제 1 변형에 대응한다:

● 제 1 및 제 4 가진 유닛(510, 810)과 제 2 및 제 3 가진 유닛(610, 710)을 연결하는 스프링 요소(58b, 67b)는 x 방향으로 선형 가속도가 대략 가진 유닛(510, 610, 710, 810) 및 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)의 편향을 초래하지 않도록 수정된다.

제3 변형에서, 구조체는 유용한 모드 부근에 공진 주파수를 가지며, z 축에 대한 회전 가속도에 의해 가진 될 수 있다. 이 경우, 가진 유닛(510, 610, 710, 810) 및 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)는 x 방향으로 움직인다. 기생 모드(parasitic mode)와 비교할 때, 감지 유닛은 y 방향으로 이동되지만, 결과적인 가속도 및 진동-종속 에러는 작다.

제 4 변형은, 도 8에 도시되며, 다음의 수정과 함께 대체로 제 3 변형에 대응한다:

● 제1 및 제 2 가진 유닛(510, 610) 그리고 제 3 및 제 4 가진 유닛(710, 810)을 결합하는 스프링 요소(561b, 781b)는 z 축에 대한 회전 가속도가 대략 x 축 방향으로 가진 유닛(510, 610, 710, 810) 및 코리올리 요소(520, 620, 720, 820)의 어떠한 편향도 또한 일으키지 않도록 또한 수정된다. 이 경우 수정된 스프링 요소(561b, 781b)는 y 방향으로 편향될 때 자신의 대칭축(z 방향)에 대한 회전을 위하여 유연하며, 그리고 그외에는 가능한 견고한 y 회전 스프링 요소(562, 782)와, 회전 스프링(564, 784)에 상응하는 방식으로 설계되는 회전 스프링(563, 783)을 포함한다.

도 9는 대체로 제 1 변형에 상응하는 제 5 변형을 도시하며, 스프링(5678a)은 감지 유닛(530, 630 및 730, 830)의 동위상 회전을 차단하지 않지만 공통 모드와 차동 모드 사이에 주파수 스플리팅(splitting)만을 생성한다. 유용한 모드의 공진 주파수는 이 경우에 가속도 및/또는 진동에 의해 가진 될 수 있는 모드의 공진 주파수에 비해 아직 상당히 낮지 않으며, 중요한 에러 신호를 일으킨다.

도 10은 제 6 변형을 도시한다. 이 경우에, 제 1 내지 제 4 개별 구조체(100, 200, 300, 400)는 각각 단순한 제 1 내지 제 4 진동 구조체(110, 210, 310, 410)만을 포함한다. 폐쇄 가진 모드 및 감지 모드의 생산을 위한 진동 구조체(110, 210, 310, 410)의 커플링(coupling)은 xy 평면에 대해 유연하지만, 그외에는 가능한 견고한 xy 스프링 요소(141, 241)에 의해 제공된다. 게다가, 감지 모드는 y 회전 스프링(1234)에 의해 결합 될 수 있다. 예시된 단순한 커플링은 모드가 유용한 모드 아래의 공진 주파수와 함께 존재함을 의미한다. 달리, 제 6 변형은 제1 변형에 대응한다. 감지 모드는 두개의 반대위상의 회전 진동으로서 간주 될 수 있다.

도 11은 제 7 변형을 도시한다. 이 경우, 제 1 내지 제 4 개별 구조체(100, 200, 300, 400)는 각각 제 1 내지 제 4 가진 유닛(510, 610, 710, 810) 및 제 1 내지 제 4 감지 유닛(550, 650, 750, 850)으로 구성되는 간단히 분리되는 구조체를 포함한다. 폐쇄 가진 모드에 대해 커플링은 x 및 y 방향으로 유연하지만 그외에는 가능한 견고한 xy 스프링 요소(58, 67)에 의해 제공되며, 그리고 폐쇄 감지 모드는 x 및 y 방향과 z 방향으로 자신의 대칭축에 대한 비틀림의 경우에 유연하지만, 그 외에는 가능한 견고한 xy 회전 스프링(5678a)에 의해 제공된다. 예시된 간단한 커플링은 모드가 유용한 모드 아래의 공진 주파수와 함께 존재하는 것을 의미한다. 반면에, 제 7 변형은 제 1 변형에 상응한다. 감지 모드는 혼합된 형태로서 간주될 수 있다.

Claims (22)

1. 기판(5, 24, 26), 적어도 네 개의 개별 구조체(61, 63, 64, 500, 600, 700, 800) 및 스프링 요소(1, 2, 3, 23, 25)를 포함하는 설비를 가지는 코리올리 자이로스코프로서, 여기서 스프링 요소(1, 2, 3, 23, 25)는 힘 전달기(514, 614, 714, 814) 및 탭(534, 634, 734, 834)을 구비하는 개별 구조체(61, 63, 64, 500, 600, 700, 800)를 기판(5, 24, 26)에 결합하고 서로 결합하며, 여기서 설비는 힘 전달기(514, 614, 714, 814)에 의해 가진될 수 있는 적어도 하나의 가진 모드(7) 및 탭(534, 634, 734, 834)에 의해 측정될 수 있는 적어도 하나의 감지 모드(8)를 가지고, 여기서 감지 모드(8)는, 가진된 가진 모드에서, 코리올리 자이로스코프가 수감축(Ω) 둘레를 회전할 때 코리올리 힘에 기초하여 가진 될 수 있으며, 여기서 가진 모드(7)는 각각의 경우에 두 개의 개별 구조체의 또다시 반대위상인 두 개의 반대위상-결합 선형 진동을 포함하는 코리올리 자이로스코프에 있어서,
   감지 모드(8)는 수감축(Ω)에 평행한 자신들의 대칭축(10) 둘레를 회전하는제 1 및 제 2 감지 유닛(550, 650)과 수감축(Ω)에 평행한 자신들의 대칭축(11) 둘레를 회전하는 제 3 및 제 4 감지 유닛(750, 850)의 두 개의 회전 진동으로, 서로에 대해 결합되고 반대 위상인 두 개의 회전 진동을 포함하거나,
   제 1 및 제 2 감지 유닛(530, 630)의 반대위상 선형 진동과 제 3 및 제 4 감지 유닛(730, 830)의 반대위상 선형 진동을 포함하되, 이들의 각각은 추가적인 스프링 요소(531, 631, 731, 831)를 통해 수감축(Ω)에 평행인 회전 진동으로부터 파생되며, 여기서, 두 회전 진동은 결합되고 반대위상이며 두 반대위상 선형 진동은 서로에 대해 반대위상으로 존재하며, 여기서
   제 1 및 제 2 감지 유닛(530, 630)과 제 3 및 제 4 감지 유닛(730, 830) 사이에 회전 스프링 요소(564, 784)가 각각 제공되며,
   각각의 회전 스프링 요소(564, 784)는 벤딩 빔들(565, 785)과 기판상의 앵커를 포함하며 수감축에 평행인 각각의 회전 스프링 요소(564, 784)의 대칭축에 대해 비틀림의 발생시 유연하고 모든 다른 부하들에 대해 경직되도록 설계되고, 그리고
   가진 모드(7)와 감지 모드(8)는 설비의 폐쇄 아이겐모드이며, 이에 의해 코리올리 자이로스코프의 주변 영역에 대해 힘 또는 모멘트가 가해질 수 없는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
2. 제 1 항에 있어서,
   힘 전달기(514, 614, 714, 814)가 코리올리 힘을 재설정하기 위하여 제공되는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
3. 제 1 항에 있어서,
   탭(534, 634, 734, 834)이 가진 모드(7)의 움직임을 측정하기 위하여 제공되는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
4. 제 1 항에 있어서,
   직교 보상용 요소(actuating elements)(524, 624, 724, 824, 534, 634, 734, 834)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
5. 제 1 항에 있어서,
   주파수 조절용 요소(524, 624, 724, 824, 534, 634, 734, 834)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
6. 제 1 항에 있어서,
   가진 모드(7) 및 감지 모드(8)의 공진 주파수는 가속도 및/또는 진동에 의해 가진될 수 있는 모드의 공진 주파수에 비해 상당히 낮으며, 중요한 에러 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
7. 제 1 항에 있어서,
   가진 모드(7) 및 감지 모드(8)의 공진 주파수는 설비의 모든 다른 아이겐모드의 공진 주파수에 비해 상당히 낮은 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
8. 제 1 항에 있어서,
   가진 모드(7) 및 감지 모드(8)의 선형 진동의 방향은 기판 표면에 평행하며, 그리고
   회전 진동의 축은 기판 표면에 직각인 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
9. 제 1 항에 있어서,
   개별 구조체(500, 600, 700, 800)는 각각 가진 유닛(510, 610, 710, 810) 및 감지 유닛(550, 650, 750, 850)으로부터 형성되고, 게다가 분리되는(decoupled) 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
10. 제 1 항에 있어서,
    개별 구조체(500, 600, 700, 800)는 각각 가진 유닛(510, 610, 710, 810), 코리올리 요소(520, 620, 720, 820) 및 감지 유닛(530, 630, 730, 830)으로부터 형성되고, 게다가 이중-분리되는(double-decoupled) 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
11. 제 9 항에 있어서,
    개별 구조체(500, 600, 700, 800)는 각각 가진 유닛(510, 610, 710, 810), 코리올리 요소(520, 620, 720, 820) 및 감지 유닛(530, 630, 730, 830)으로부터 형성되고, 게다가 이중-분리되며, 그리고
    x 회전 스프링 요소(531, 631, 731, 831)는 각각의 경우에 코리올리 요소(520, 620, 720, 820) 및 각각의 감지 유닛(530, 630, 730, 830) 사이에 제공되며 상대적인 회전 및 가진 모드(7)의 선형 진동의 방향으로 거리 변화를 허용하는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
12. 제 9 항에 있어서,
    개별 구조체(500, 600, 700, 800)는 각각 가진 유닛(510, 610, 710, 810), 코리올리 요소(520, 620, 720, 820) 및 감지 유닛(530, 630, 730, 830)으로부터 형성되며, 게다가 이중 분리되며, 그리고
    x 회전 스프링(541, 641, 741, 841)은 각각의 경우에 두 개의 감지 유닛(530, 630, 730, 830)의 하나와 각각의 회전 스프링 요소(564, 784) 사이에 제공되며, 그리고
    감지 유닛(530, 630, 730, 830)은 스프링 요소(542, 642, 742, 842)를 통해 기판에 고정되는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 한 항에 있어서,
    네 개의 개별 구조체(61, 63, 64, 500, 600, 700, 800)가 제공되는 것을 특징으로 하는 코리올리 자이로스코프.
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