KR102070229B1 - 각속도 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 각속도 센서는 제1 질량체 및 제2 질량체를 포함하는 질량체부와, 상기 질량체부의 외측에 구비된 제1 프레임과, 상기 질량체부와 상기 제1 프레임을 연결하는 감지 가요부와, 상기 제1 프레임의 외측에 구비된 제2 프레임과, 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 연결하는 가진 가요부와, 상기 질량체부의 변위를 검출하고, 상기 감지 가요부에 결합된 감지수단과, 상기 제1 프레임을 구동시키고, 상기 가진 가요부에 결합된 구동수단을 포함하고, 상기 제1 질량체 및 제2 질량체는 제1 축 방향으로 회전되고, 제2 축 방향으로 병진되도록 상기 감지 가요부에 의해 상기 제1 프레임에 연결되고, 상기 제1 프레임은 제3 축 방향으로 회전변위 가능하도록 상기 가진 가요부에 의해 제2 프레임에 연결된다.

Description

각속도 센서 {Angular Velocity Sensor}
본 발명은 각속도 센서에 관한 것이다.
최근, 각속도 센서는 인공위성, 미사일, 무인 항공기 등의 군수용으로부터 에어백(Air Bag), ESC(Electronic Stability Control), 차량용 블랙박스(Black Box) 등 차량용, 캠코더의 손떨림 방지용, 핸드폰이나 게임기의 모션 센싱용, 네비게이션용 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
이러한 각속도 센서는 각속도를 측정하기 위해서, 일반적으로 멤브레인(Membrane) 등의 탄성 기판에 질량체를 접착시킨 구성을 채용하고 있다. 상기 구성을 통해서, 각속도 센서는 질량체에 인가되는 코리올리힘을 측정하여 각속도를 산출한다.
구체적으로, 각속도 센서를 이용하여 각속도를 측정하는 방식을 살펴보면 다음과 같다. 우선, 각속도는 코리올리힘(Coriolis Force) "F=2mΩv" 식에 의해 구할 수 있으며, 여기서 "F"는 질량체에 작용하는 코리올리힘, "m"은 질량체의 질량, "Ω"는 측정하고자 하는 각속도, "v"는 질량체의 운동속도이다. 이중, 질량체의 운동속도(v)와 질량체의 질량(m)은 이미 인지하고 있는 값이므로, 질량체에 작용하는 코리올리힘(F)을 감지하면 각속도(Ω)를 구할 수 있다.
한편, 종래기술에 따른 각속도 센서는 하기 선행기술문헌의 특허문헌에 개시된 바와 같이, 질량체를 구동시키거나 질량체의 변위를 감지하기 위해서 멤브레인(다이어프램)의 상부에 압전체가 구비된다. 이러한 각속도 센서로 각속도를 측정하기 위해서는 구동모드의 공진주파수와 감지모드의 공진주파수를 거의 일치시키는 것이 바람직하다.
본 발명은 복수개의 질량체를 회전 및 병진변위 가능하도록 제1 프레임에 연결하고, 상기 제1 프레임을 회전변위 가능하도록 제2 프레임에 연결함에 따라 3축 각속도 검출이 가능하고, 소형화가 가능하고 기계적 전기적 잡음이 제거될 뿐만 아니라, 저전력화 및 패키지의 단순화가 가능한 각속도 센서를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 각속도 센서는 제1 질량체 및 제2 질량체를 포함하는 질량체부와, 상기 질량체부의 외측에 구비된 제1 프레임과, 상기 질량체부와 상기 제1 프레임을 연결하는 감지 가요부와, 상기 제1 프레임의 외측에 구비된 제2 프레임과, 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 연결하는 가진 가요부와, 상기 질량체부의 변위를 검출하고, 상기 감지 가요부에 결합된 감지수단과, 상기 제1 프레임을 구동시키고, 상기 가진 가요부에 결합된 구동수단을 포함하고, 상기 제1 질량체 및 제2 질량체는 제1 축 방향으로 회전되고, 제2 축 방향으로 병진되도록 상기 감지 가요부에 의해 상기 제1 프레임에 연결되고, 상기 제1 프레임은 제3 축 방향으로 회전변위 가능하도록 상기 가진 가요부에 의해 제2 프레임에 연결된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 각속도 센서는 대칭되도록 배치된 제1 질량체 및 제2 질량체와, 상기 제1 질량체와 제2 질량체가 제1 축 방향으로 동일 및 반대방향으로 회전되고, 동일방향으로 병진되도록 연결하고, 상기 제1 질량체와 제2 질량체의 변위를 검출하는 감지부와, 상기 제1 질량체와 제2 질량체를 변위가능하도록 지지하고, 상기 제1 질량체와 제2 질량체를 제3 축 방향으로 회전시키는 구동부를 포함한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 각속도 센서를 개략적으로 도시한 평면도.
도 2는 도 1에 도시한 일실시예에 따른 각속도 센서의 개략적인 A-A 단면도.
도 3은 도 1에 도시한 일실시예에 따른 각속도 센서의 개략적인 B-B 단면도.
도 4는 도 1에 도시한 일실시예에 따른 각속도센서의 개략적인 B'-B' 단면도.
도 5a 및 도 5b는 도 1에 도시한 각속도 센서의 운동가능방향 및 운동상태를 개략적으로 도시한 단면도.
도 6은 도 1에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 각속도 센서에 대한 제1 실시예의 실제 레이아웃을 개략적으로 도시한 평면도.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 도 6에 도시한 각속도 센서의 개략적인 사용상태도.
도 8은 도 1에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 각속도 센서에 대한 제2 실시예의 실제 레이아웃을 개략적으로 도시한 평면도.
본 발명의 일실시예의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 각속도 센서를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도시한 바와 같이, 상기 각속도 센서(100)는 질량체부(110), 제1 프레임(120), 제2 프레임(130), 제1 가요부(140), 제2 가요부(150), 제3 가요부(160) 및 제4 가요부(170)를 포함한다.
그리고 상기 제1 가요부(140) 및 제2 가요부(150)는 감지 가요부로서 감지수단이 각각 또는 선택적으로 구비될 수 있고, 상기 제3 가요부(160) 및 제4 가요부(170)는 가진 가요부로서 구동수단이 각각 또는 선택적으로 구비될 수 있다.
다음으로, 상기 질량체부(110)는 코리올리힘에 의해서 변위가 발생하는 것으로, 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b)를 포함한다.
그리고 상기 제1 질량체(110a)와 상기 제2 질량체(110b)는 동일한 크기로 형성되고, 서로 대칭되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b)는 제1 가요부(140)와 제2 가요부(150)에 의해 상기 제1 프레임(120)에 연결된다.
그리고 상기 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b)는 코리올리힘이 작용할 때 제1 가요부(140)의 굽힘과 제2 가요부(150)의 비틀림변형 및 회전변위에 의해서 변위가 발생한다. 이때, 상기 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b)는 회전 및 병진운동되고, 이에 관련한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
또한, 상기 제1 프레임(120)에 내재된 상기 제1 질량체(110a) 및 제2 질량체(110b)는 상기 제1 프레임(120)에 연결된 제4 가요부(170)를 기준으로 서로 대칭되도록 배치될 수 있다.
그리고 상기 제1 프레임(120)은 상기 질량체부(110)를 지지한다. 보다 구체적으로 상기 제1 프레임(120)에는 상기 제1 질량체(110a) 및 제2 질량체(110b)가 내재될 수 있고, 제1 가요부(140) 및 제2 가요부(150)에 의해 상기 질량체부(110)와 연결된다. 즉, 상기 제1 프레임(120)은 상기 질량체부(110)가 변위를 일으킬 수 있는 공간을 확보해주고, 상기 질량체부(110)가 변위를 일으킬 때 기준이 된다. 또한, 상기 제1 프레임(120)은 상기 질량체부(110)의 일부만을 커버하도록 형성될 수도 있다.
다음으로 상기 제2 프레임(130)은 상기 제1 프레임(120)을 지지한다. 보다 구체적으로, 상기 제2 프레임(130)은 상기 제1 프레임(120)이 이격되도록 상기 제1 프레임(120)의 외측에 구비되고, 상기 제3 가요부(160) 및 제4 가요부(170)에 의해 상기 제1 프레임(120)과 연결된다. 이에 따라 상기 제1 프레임(120)과 이에 연결된 상기 질량체부(110)은 변위가능하도록 부유상태로 상기 제2 프레임(130)에 의해 지지된다. 또한, 상기 제2 프레임(130)은 상기 제1 프레임(120)의 일부만을 커버하도록 형성될 수도 있다.
이하, 도 1에 더하여 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 각속도 센서(100)의 각 구성요소의 구성적 특징, 형상 및 유기적 결합에 대하여 보다 자세히 기술한다.
도 2는 도 1에 도시한 일실시예에 따른 각속도 센서의 개략적인 A-A 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시한 일실시예에 따른 각속도 센서의 개략적인 B-B 단면도이다.
우선, 상기 질량체부(110)인 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b)는 Y축 방향으로 양단부가 제1 가요부(140)에 의해 상기 제1 프레임(120)에 각각 연결된다.
그리고 상기 제1 가요부(140)는 Z축 방향으로 소정두께를 갖고, X축 및 Y축에 의해 형성된 면으로 이루어진 빔이다. 즉, 상기 제1 가요부는 X축 방향의 폭이 Z축 방향의 두께보다 크게 형성된다.
또한, 상기 제1 가요부(140)는 Y축 방향에 대하여 일단이 상기 질량체부(110)에 연결되고 타단이 상기 제1 프레임(120)에 연결되고, 이를 위해 상기 제1 가요부(140)는 Y축 방향으로 연장되도록 형성된다.
또한, 상기 제1 가요부(140)는 Y축 방향으로 상기 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b)의 양측에 각각 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 가요부(140)에는 감지수단이 형성될 수 있다. 즉, XY 평면을 기준으로 보았을 때, 제1 가요부(140)는 제2 가요부(150)에 비하여 상대적으로 넓으므로, 제1 가요부(140)에는 상기 제1 질량체(110a) 및 제2 질량체(110b)의 변위를 감지하는 감지수단이 구비될 수 있다.
또한, 상기 감지수단은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 압전 방식, 압저항 방식, 정전용량 방식, 광학 방식 등을 이용하도록 형성할 수 있다.
또한, 상기 제1 질량체(110a) 및 제2 질량체(110b)는 X축 방향으로 제2 가요부(150)가 연결되고, 상기 제2 가요부(150)는 상기 제1 프레임(120)에 각각 연결된다.
그리고 상기 제2 가요부(150)는 상기 제1 질량체(110a) 및 제2 질량체(110b)를 각각 상기 제1 프레임(120)에 회전 및 병진운동 가능하도록 연결하기 위한 것이고, 이를 위해 상기 제2 가요부는 제1 힌지(151), 암(152), 제2 힌지(153), 고정암(154) 및 커플링 힌지(155)를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 제1 힌지(151)는 상기 제1 질량체(110a) 및 제2 질량체(110b)가 회전변위 가능하도록 상기 제1 질량체(110a) 및 제2 질량체(110b)의 양측에 연결된 것이고, 상기 암(152), 제2 힌지(153) 및 고정암(154)은 상기 제1 질량체(110a) 및 제2 질량체(110b)가 각각 병진변위 가능하도록 연결된 것이다.
또한, 상기 암(152)은 일단이 상기 제1 질량체(110a) 및 제2 질량체(110b)에 각각 연결된 상기 제1 힌지(151)의 타단이 연결되고, 상기 암(152)의 연장방향은 상기 제1 힌지(151)가 상기 제1 질량체(110a) 및 제2 질량체(110b)에 연결되는 방향과 상이하도록 연결된다.
또한, 상기 제2 힌지(153)는 일측에 상기 제1 힌지(151)가 연결된 상기 암(153)의 타측에 상기 암(153)이 회전변위 가능하도록 연결된다.
또한, 상기 고정암(154)은 일측이 암(153)에 연결된 상기 제2 힌지(153)의 타측이 연결되고, 상기 제1 프레임(120)에 연결된다.
또한, 상기 제1 힌지(151)와 상기 제2 힌지(153)는 평행하도록 배치되고, 상기 암(153)은 상기 제1 힌지(151) 및 제2 힌지(153)와 직교하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 힌지(151)는 상기 제1 질량체(110a) 및 제2 질량체(110b)가 각각 회전변위 가능하도록 상기 제1 질량체(110a) 및 제2 질량체(110b)의 양측에 연결될 수 있다.
그리고 상기 제1 힌지(151)와 제2 힌지(153)는 Y축 방향으로 소정 두께를 갖고 X축 및 Z축에 의해 형성된 면으로 이루어진다. 즉, 상기 1 힌지(151)와 제2 힌지(153)는 Z축 방향의 폭이 Y축 방향의 두께보다 크게 형성될 수 있다.
그리고 상기 제1 힌지(151)와 제2 힌지(153)은 X축 방향으로 연장되도록 위치되고, 상기 암(152)은 Y축 방향으로 연장되도록 위치된다.
그리고, X축 방향으로 연장된 상기 제1 힌지(151)의 일단은 상기 제1 질량체(110a) 및 제2 질량체(110b)에 연결되고, 타단은 상기 암(152)에 연결되고, X축 방향으로 연장된 상기 제2 힌지(153)의 일단은 상기 제1 프레임(120)에 결합된 고정암(154)에 연결되고, 타단은 암(152)에 연결된다.
또한, 상기 제1 가요부(140)의 연결방향은 제2 가요부(150)의 제1 힌지(151)와 제2 힌지(153)의 연결방향과 직교되도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 가요부(140)는 상기 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b)를 각각 상기 제1 프레임(120)에 Y축 방향으로 연결하고, 상기 제2 가요부(150)의 제1 힌지(151)는 상기 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b)에 각각 X축 방향으로 연결되고, 상기 제2 힌지(153)도 상기 암(152)과 상기 고정암(154)에 X축 방향으로 연결된다.
이와 같이 이루어짐에 따라, 상기 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b)는 X축을 기준으로 회전변위가 가능한 반면, Y축을 기준으로 상대적으로 자유롭게 회전변위가 발생할 수 없다.
또한, 상기 제2 가요부(150)의 제1 힌지(151) 및 상기 제2 힌지(153)는 Y축으로 연장된 암(152)의 양측에 연결되고, 일단이 암(152)에 연결된 상기 제2 힌지(153)의 타단은 고정암(154)에 연결되고, 고정암(154)은 Y축 방향으로 상기 제1 프레임(120)에 연결됨에 따라, 상기 질량체(110)는 상기 제2 가요부의 링크구조에 의해 X축 방향으로 회전변위가 가능함과 더하여 Z축 방향으로 병진변위의 발생이 가능하게 된다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 제1 가요부(140)는 상기 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b)의 양측부에 연결되고, 상기 제2 가요부(150)는 Y축 방향에 대하여 상기 질량체(110)의 양측으로 연결된다.
그리고 상기 커플링 힌지(155)는 상기 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b)이 병진운동될 경우 동일방향으로 이동되도록 하기 위한 것이다. 즉, 상기 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b)가 Z축 방향으로 병진운동 될 경우, 상기 제1 프레임에 대하여 상기 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b) 모두 + 변위 또는 - 변위가 발생되고, 둘 중 하나는 + 변위가 발생되고 다른 하나는 - 변위가 발생되지 않도록 커플링 시킨 것이다.
이를 위해 상기 커플링 힌지(155)는 X축 및 Z축 방향으로 이루어진 면과 Y축 방향으로 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
그리고 상기 커플링 힌지(155)는 상기 제1 힌지(151)과 평행하도록 배치되고, 상기 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b)를 X축 방향으로 연결한다. 또한, 상기 커플링 힌지(155)는 Y축 방향에 대한 상기 제1 질량체(110a)와 제2 질량체(110b)의 중심부에 각각 연결될 수 있다.
다음으로 상기 제3 가요부(160)는 Z축 방향으로 소정두께를 갖고, X축 및 Y축에 의해 형성된 면으로 이루어진 빔으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제3 가요부(160)는 Y축 방향의 폭이 Z축 방향의 두께보다 크게 형성된다. 또한, 상기 제3 가요부(160)는 X축 방향에 대하여 일단이 제1 프레임(120)에 연결되고 타단이 제2 프레임(130)에 연결된다.
전술한 바와 같이, 상기 제1 가요부(140)가 상기 질량체부(110)를 상기 제1 프레임(120)을 연결하는 방향과 상기 제3 가요부(160)가 상기 제1 프레임(120)과 제2 프레임(130)을 연결하는 방향은 직교되도록 배치될 수 있다.
그리고 상기 제4 가요부(170)는 X축 방향으로 소정 두께를 갖고 Y축 및 Z축에 의해 면이 형성된 힌지로 이루어질 수 있다. 즉, 제4 가요부(170)는 Z축 방향의 폭이 X축 방향의 두께보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 프레임(120)은 X축을 기준으로 회전하거나, Z축 방향으로 병진하는 것이 제한되는 반면, Y축을 기준으로 상대적으로 자유롭게 회전할 수 있다. 즉, 상기 제1 프레임(120)은 제2 프레임(130)에 고정되어 Y축 방향을 기준으로 회전운동되고, 상기 제4 가요부(170)는 이를 위한 힌지 역할을 한다.
또한, 상기 제4 가요부(170)는 상기 제1 프레임(120)의 중앙부에 결합되고, 상기 제1 프레임(120)은 상기 제4 가요부(170)를 중심으로 대칭변위가 발생되도록 회전될 수 있다.
또한, 상기 제3 가요부(160)와 제4 가요부(170)는 연장방향 즉, 상기 제1 프레임(120)과 상기 제2 프레임(130)을 연결하는 방향이 서로 직교되도록 배치된다.
즉, 상기 제3 가요부(160)는 상기 제1 프레임(120) 및 상기 제2 프레임(130)에 X축 방향으로 결합되고, 상기 제4 가요부(170)는 상기 제1 프레임(120) 및 상기 제2 프레임(130)에 Y축 방향으로 결합된다.
이에 따라, 상기 제1 프레임(120)은 제3, 4 가요부(160, 170)에 의해 제2 프레임(130)에 지지되고, 상기 제4 가요부에 의해 Y축 방향에 대하여 회전변위가 발생될 수 있다.
또한, 상기 제3 가요부(160) 및 제4 가요부(170)에는 선택적으로 구동수단이 형성되고, 상기 구동수단은 상기 제1 프레임(120) 및 질량체부(110)를 구동시키기 위한 것으로 압전방식, 정전용량 방식 등을 이용하도록 형성될 수 있다. 그리고 XY 평면을 기준으로 보았을 때, 제3 가요부(160)가 제4 가요부(170)에 비하여 상대적으로 넓으므로, 제3 가요부(160)에 제1 프레임(120)을 구동시키는 구동수단이 구비될 수 있다.
또한 전술한 바와 같이 제1 가요부(140), 제2 가요부(150), 제3 가요부(160) 및 제4 가요부(170)가 배치됨에 따라, 상기 제2 가요부(150)의 제1 힌지(151) 및 제2 힌지(153)가 상기 질량체부(110)와 상기 제1 프레임(120)을 연결하는 연결방향은 상기 제4 가요부(170)가 제1 프레임(120)과 상기 제2 프레임(130)을 연결하는 연결방향과 서로 직교된다.
또한, 본 발명에 따른 각속도 센서의 제2 가요부(150)의 제1 힌지(151), 제2 힌지(153), 커플링 힌지(155) 및 제4 가요부(170)는 단면상 사각형인 힌지(Hinge) 형상 또는 단면상 원형인 토션바(Torsion Bar) 형상 등 가능한 모든 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 질량체 및 제2 질량체의 운동가능한 방향을 정리하면 하기 표 1과 같다.
제1질량체 및 제2질량체의 운동 방향
(제1 프레임 기준) 		가능 여부
X축을 기준으로 회전 가능
Y축을 기준으로 회전 제한
Z축을 기준으로 회전 제한
X축 방향의 병진 제한
Y축 방향의 병진 제한
Z축 방향의 병진 가능
결국, 상기 질량체부(110)는 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, X축 방향을 기준으로 회전변위가 발생가능하고, 제1 힌지(151), 암(152) 및 제2 힌지(153)의 링크구조에 의해 Z축 방향으로 병진변위가 발생가능하게 된다.
다음으로, 상기 제4 가요부(170)의 Z축 방향의 폭이 X축 방향의 두께보다 크므로, 제1 프레임(120)은 제2 프레임(130)에 대해서 X축을 기준으로 회전하거나 Y축 방향으로 병진하는 것이 제한되는 반면, Y축을 기준으로 상대적으로 자유롭게 회전된다.
결국, 상술한 제3 가요부(160)와 제4 가요부(170)의 특성으로 인하여, 상기 제1 프레임(120)은 상기 제2 프레임(130)에 대해서 Y축을 기준으로 회전할 수 있지만, X축 또는 Z축을 기준으로 회전하거나 Z축, Y축 또는 X축 방향으로 병진하는 것이 제한된다. 즉, 상기 제1 프레임(120)의 운동가능한 방향을 정리하면 하기 표 2와 같다.
제1 프레임의 운동 방향
(제2 프레임 기준) 		가능 여부
X축을 기준으로 회전 제한
Y축을 기준으로 회전 가능
Z축을 기준으로 회전 제한
X축 방향의 병진 제한
Y축 방향의 병진 제한
Z축 방향의 병진 제한
이와 같이, 상기 제1 프레임(120)은 상기 제2 프레임(130)에 대해서 Y축을 기준으로 회전하는 것이 가능한 반면, 나머지 방향으로 운동하는 것이 제한되므로, 상기 제1 프레임(120)의 변위를 원하는 방향(Y축을 기준으로 회전)의 힘에 대해서만 발생하게 할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 각속도 센서에 대한 제1 실시예의 실제 레이아웃을 개략적으로 도시한 평면도이다. 도시한 바와 같이, 상기 각속도 센서(200)는 도 1에 도시한 각속도 센서(100)와 대응되는 구성요소의 기능 및 형상이 동일하고, 세부형상 및 유기적인 결합만이 상이하다. 따라서 이하 상이한 세부형상 및 유기적인 결합을 중심으로 기술하고, 동일한 사항은 전술한 바 생략한다.
보다 구체적으로, 상기 각속도 센서(200)는 질량체부(210), 제1 프레임(220), 제2 프레임(230), 제1 가요부(240), 제2 가요부(250), 제3 가요부(260), 제4 가요부(270), 감지전극(280) 및 가진전극(290)을 포함한다.
또한, 상기 질량체부(210)는 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b)를 포함한다. 그리고 상기 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b)는 제1 가요부(240)와 제2 가요부(250)에 의해 상기 제1 프레임(220)에 연결된다.
그리고 상기 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b)는 코리올리힘이 작용할 때 제1 가요부(240)의 굽힘과 제2 가요부(250)의 비틀림변형 및 회전변위에 의해서 변위가 발생한다. 이때, 상기 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b)는 회전 및 병진운동된다.
그리고 상기 제2 프레임(230)은 상기 제1 프레임(220)을 지지한다. 보다 구체적으로, 상기 제2 프레임(230)은 상기 제3 가요부(260) 및 제4 가요부(270)에 의해 상기 제1 프레임(220)과 연결된다. 이에 따라 상기 제1 프레임(220)과 이에 연결된 상기 질량체부(210)은 변위가능하도록 부유상태로 상기 제2 프레임(230)에 의해 지지된다.
보다 구체적으로, 상기 제1 가요부(240)는 Z축 방향으로 소정두께를 갖고, X축 및 Y축에 의해 형성된 면으로 이루어진 빔으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 가요부(240)는 Y축 방향에 대하여 일단이 상기 질량체부(210)에 연결되고 타단이 상기 제1 프레임(220)에 연결된다.
이를 위해 상기 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b)는 X축 방향으로 돌출된 돌출결합부(211a, 211b)가 각각 형성되고, 상기 돌출결합부(211a, 211b)의 양측으로 상기 제1 가요부(240)가 연결된다.
또한, 상기 제1 가요부(240)에는 상기 제1 질량체(210a) 및 제2 질량체(210b)의 변위를 감지하는 감지수단이 형성될 수 있다. 이에 대한 일실시예로서 도 6은 감지전극(280)이 형성된 것을 도시한 것이다.
그리고 상기 감지전극(280)은 상기 돌출결합부(211a, 211b)의 양측으로 연결된 상기 제1 가요부(240)에 각각 형성된다. 이는 상기 질량체부(210)의 회전변위에 따라 상기 제1 가요부(240)의 굽힘응력을 통해 신호값을 출력하기 위한 것이다.
다음으로, 상기 제1 질량체(210a) 및 제2 질량체(210b)에는 X축 방향으로 제2 가요부(250)가 연결되고, 상기 제2 가요부(250)는 상기 제1 프레임(220)에 각각 연결된다.
그리고 상기 제2 가요부(250)는 상기 질량체부(210)를 상기 제1 프레임(220)에 회전 및 병진운동 가능하도록 연결하기 위한 것이고, 이를 위해 제1 힌지(251), 암(252), 제2 힌지(253), 고정암(154) 및 커플링 힌지(155)를 포함한다.
또한, 상기 제2 힌지(253)는 힌지부(253a)와 빔부(253b)를 포함한다.
이와 같이 이루어짐에 따라, 상기 제1 질량체(210a)와 상기 제2 질량체(210b)는 각각 X축 방향을 기준으로 회전운동되고, 상기 제2 가요부(250)의 제1 힌지(251)와 제2 힌지(253)는 이를 위한 힌지 역할을 한다.
또한, 상기 제1 질량체(210a) 및 상기 제2 질량체(210b)는 상기 제1 힌지(251)와 상기 제2 힌지(253)가 각각 상기 암(252)과 고정암(254)에 연결됨에 따라 Z축 방향으로 병진운동이 가능하게 된다. 또한 상기 커플링 힌지(255)에 의해 상기 제1 질량체(210a) 및 상기 제2 질량체(210b)의 병진변위가 동일방향으로 구현된다.
다음으로 상기 제3 가요부(260)는 Z축 방향으로 소정두께를 갖고, X축 및 Y축에 의해 형성된 면으로 이루어진 빔이다. 또한, 상기 제3 가요부(260)는 X축 방향에 대하여 일단이 제1 프레임(220)의 돌출결합부(221)에 연결되고 타단이 상기 제2 프레임(230)의 돌출결합부(231)에 연결된다.
그리고 상기 제4 가요부(270)는 X축 방향으로 소정 두께를 갖고 Y축 및 Z축에 의해 면이 형성된 힌지이다. 이에 따라 상기 제1 프레임(220)은 X축을 기준으로 회전하거나, Z축 방향으로 병진하는 것이 제한되는 반면, Y축을 기준으로 상대적으로 자유롭게 회전할 수 있다. 즉, 상기 제1 프레임(220)은 제2 프레임(130)에 고정되어 Y축 방향을 기준으로 회전운동되고, 상기 제4 가요부(270)는 이를 위한 힌지 역할을 한다.
또한, 상기 제4 가요부(270)는 힌지부(271)와 빔부(272)를 포함한다. 그리고 상기 제4 가요부(270)는 상기 빔부(272)의 일면에 상기 힌지부(271)가 결합된 "T"자 형으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제4 가요부(270)는 상기 제1 프레임(220)의 중앙부에 결합되고, 상기 제1 프레임(220)은 상기 제4 가요부(270)를 중심으로 대칭변위가 발생되도록 회전된다.
또한, 상기 제3 가요부(260)와 제4 가요부(270)는 연결방향 즉, 상기 제1 프레임(120)과 상기 제2 프레임(130)을 연결하는 방향은 서로 직교되도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제3 가요부(260)는 상기 제1 프레임(220) 및 상기 제2 프레임(230)에 X축 방향으로 결합되고, 상기 제4 가요부(270)는 상기 제1 프레임(220) 및 상기 제2 프레임(230)에 Y축 방향으로 결합된다.
또한, 상기 제3 가요부(260) 및 제4 가요부(270)에는 선택적으로 구동수단이 형성되고, 상기 구동수단은 상기 제1 프레임(220) 및 질량체부(210)를 구동시키기 위한 것으로 압전방식, 정전용량 방식 등을 이용하도록 형성될 수 있고, 도 6은 이에 대한 일실시예로서 구동전극(290)이 제3 가요부(260)에 형성된 것을 도시한 것이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 도 6에 도시한 각속도 센서의 개략적인 사용상태도이다. 도시한 바와 같이 상기 각속도 센서(200)의 질량체부(210)의 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b)는 X축 방향을 기준으로 회전변위가 발생되거나, Z축 방향으로 병진변위가 발생된다.
보다 구체적으로, 상기 제1 프레임(220) 및 질량체부(210)가 Y축을 기준으로 회전운동하면, 상기 제1 질량체(210a)의 구동속도 성분은 +Z축 및 -X축 방향으로 발생하다가 -Z축 및 +X축 방향으로 발생하며, 상기 제2 질량체(210b)의 구동속도 성분은 -Z축 및 -X축 방향으로 발생하다가 +Z축 및 +X축 방향으로 발생한다.
상기 구동속도와 입력된 각속도의 외적 벡터 방향으로 상기 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b)에 코리올리힘이 작용하게 되는데, 각속도 방향과 코리올리힘 방향의 구체적인 조합은 후술하도록 한다.
그리고, 도 7a는 상기 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b)는 X축 방향을 기준으로 서로 반대방향으로 회전변위가 발생된 것을 도시한 것이고, 도 7b는 상기 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b)는 Z축 방향으로 병진변위가 발생된 것을 도시한 것이고, 도 7c는 상기 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b)가 X축 방향을 기준으로 서로 동일한 방향으로 회전변위가 발생된 것을 도시한 것이다.
또한, 상기 X축을 기준으로 회전하는 각속도가 제1 질량체(210a) 및 제2 질량체(210b)에 인가되면 상기 제1 질량체(210a)에 코리올리힘이 -Y축 방향으로 발생하다가 +Y축 방향으로 발생하고, 제2 질량체(210b)에 코리올리힘이 +Y축 방향으로 발생하다가 -Y축 방향으로 발생한다.
따라서, 상기 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b)는 도 7a에 도시한 바와같이 서로 반대 방향으로 X축을 기준으로 회전하게 되고, 상기 제1 가요부(240a, 240b)에 각각 형성된 감지수단이 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b)의 변위를 감지함으로써, 코리올리힘을 산출할 수 있고, 이러한 코리올리힘을 통해서 X축을 기준으로 회전하는 각속도를 측정할 수 있다. 이때, 제1 질량체(210a)을 중심으로 양측에 각각 연결된 제1 가요부(240a)에서 각각 발생하는 신호를 SY1 및 SY2로 정의하고, 상기 제2 질량체(210b)을 중심으로 양측에 각각 연결된 제1 가요부(240b)에서 각각 발생하는 신호를 SY3 및 SY4로 정의한다면, X축을 기준으로 회전하는 각속도는 (SY1-SY2)-(SY3-SY4)로부터 산출할 수 있다. 이와 같이, 도 7a에 도시한 바와 같이 반대 방향으로 회전하는 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b) 사이의 신호를 차동출력하므로, 가속도 잡음을 상쇄시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, Z축을 기준으로 회전하는 각속도가 제1,2 질량체(210a, 210b)에 각각 인가되면, 제1 질량체(210a)에 코리올리힘이 -Y축 방향으로 발생하다가 +Y축 방향으로 발생하고, 제2 질량체(210b)에 코리올리힘이 -Y축 방향으로 발생하다가 +Y축 방향으로 발생한다. 따라서, 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b)는 도 7c에 도시한 바와 같이 동일 방향으로 X축을 기준으로 회전하게 된다. 이때, 제1 질량체(210a)를 중심으로 양측에 각각 연결된 제1 가요부(240a)에서 각각 발생하는 신호를 SY1 및 SY2로 정의하고, 제2 질량체(210b)를 중심으로 양측에 각각 연결된 상기 제1 가요부(240b)에서 각각 발생하는 신호를 SY3 및 SY4로 정의한다면, Z축을 기준으로 회전하는 각속도는 (SY1-SY2)+(SY3-SY4)로부터 산출할 수 있다.
또한, Y축을 기준으로 회전하는 각속도가 제1,2 질량체(210a, 210b)에 각각 인가되면, 상기 제1 질량체(210a)와 제2 질량체(210b)는 도 7b에 도시한 바와 같이 Z축 방향으로 병진된다. 이때, 제1 질량체(210a)를 중심으로 양측에 각각 연결된 제1 가요부(240a)에서 각각 발생하는 신호를 SY1 및 SY2로 정의하고, 제2 질량체(210b)를 중심으로 양측에 각각 연결된 상기 제1 가요부(240b)에서 각각 발생하는 신호를 SY3 및 SY4로 정의한다면, Y축을 기준으로 회전하는 각속도는 (S1+S2)-(S3+S4)로부터 산출할 수 있다.
따라서, 상기 각속도 센서(200)는 X축, Y축 및 Z축을 기준으로 회전하는 각속도를 검출할 수 있어, 3축의 각속도를 얻을 수 있고, 이 경우 디지털 출력단의 연산이 필요없음에 따라 연산에 수반되는 잡음과 보정(calibration)의 부담이 제거되고, 소형화가 가능하고 기계적 전기적 잡음이 제거될 뿐만 아니라, 저전력화 및 패키지의 단순화가 가능하게 된다.
도 8은 도 1에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 각속도 센서에 대한 제2 실시예의 실제 레이아웃을 개략적으로 도시한 평면도이다. 그리고 상기 제2 실시예의 레이아웃에 따른 각속도 센서(300)은 도 6에 도시한 각속도 센서(200)와 비교하여 제1 가요부 및 제2 가요부의 위치 및 유기적 연결관계만이 상이하다.
보다 구체적으로, 상기 각속도 센서(300)는 질량체부(310), 제1 프레임(320), 제2 프레임(330), 제1 가요부(340), 제2 가요부(350), 제3 가요부(360), 제4 가요부(370), 감지전극(380) 및 구동전극(390)를 포함한다.
그리고 상기 제1 가요부(340)는 제1 질량체부(310a)와 제2 질량체부(310b)의 사이에 위치된다. 또한 상기 제2 가요부(250)의 제1 힌지(351), 암(352), 제2 힌지(353) 및 고정암(354)은 상기 제1 질량체부(310a)와 제2 질량체부(310b)의 외측에 위치되고, 커플링 힌지(355)는 상기 제1 질량체부(310a)와 제2 질량체부(310b)를 연결한다.
또한, 상기 제1 가요부(340)에는 상기 감지전극(380)이 형성되고, 상기 제3 가요부(360)에는 상기 구동전극(390)이 형성된다.
또한, 상기 제1 질량체(310a)와 제2 질량체(310b)는 X축 방향으로 돌출된 돌출결합부(311a, 311b)가 각각 형성되고, 상기 돌출결합부(311a, 311b)의 양측으로 상기 제1 가요부(340)가 연결된다.
또한, 상기 제4 가요부(370)는 힌지부(371)와 빔부(372)를 포함한다. 그리고 상기 제4 가요부(370)는 상기 빔부(372)의 일면에 상기 힌지부(371)가 결합된 "T"자 형으로 이루어질 수 있다.
또한, 제1 프레임(320), 제2 프레임(330), 제1 가요부(340), 제2 가요부(350), 제3 가요부(360) 및 제4 가요부(370)의 유기적 결합 및 형상은 전술한 바 생략한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. 특히, 본 발명은 "X축", "Y축" 및 "Z축"을 기준으로 설명하였지만, 이는 설명의 편의를 위하여 정의한 것에 불과하므로, 본 발명의 권리범위에 이에 제한되는 것은 아니다.
100, 200, 300 : 각속도 센서
110, 210, 310 : 질량체부
110a, 210a, 310a: 제1 질량체
110b, 210b, 310b : 제2 질량체
120, 220, 320 : 제1 프레임
130, 230, 330 : 제2 프레임
140, 240, 340 : 제1 가요부
150, 250, 350 : 제2 가요부
160, 260, 360 : 제3 가요부
170, 270, 370 : 제4 가요부
151, 251, 351 : 제1 힌지
152, 252, 352 : 암
153, 253, 353 : 제2 힌지
154, 254, 354 : 고정암
155, 255, 355 : 커플링 힌지
211a, 211b, 221, 231, 311a, 311b, 321, 331 : 돌출결합부
271, 371 : 힌지부
272, 372 : 빔부

Claims (35)

  1. 제1 질량체 및 제2 질량체를 포함하는 질량체부;
    상기 질량체부의 외측에 구비된 제1 프레임;
    상기 질량체부와 상기 제1 프레임을 연결하는 감지 가요부;
    상기 제1 프레임의 외측에 구비된 제2 프레임;
    상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 연결하는 가진 가요부;
    상기 질량체부의 변위를 검출하고, 상기 감지 가요부에 결합된 감지수단; 및
    상기 제1 프레임을 구동시키고, 상기 가진 가요부에 결합된 구동수단을 포함하고,
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체는 제1 축 방향으로 회전되고, 제2 축 방향으로 병진되도록 상기 감지 가요부에 의해 상기 제1 프레임에 연결되고,
    상기 제1 프레임은 제3 축 방향으로 회전변위 가능하도록 상기 가진 가요부에 의해 제2 프레임에 연결된 각속도 센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 감지 가요부는
    상기 제1 프레임에 대한 상기 제1 질량체 및 제2 질량체의
    상기 제2 축 및 제3 축 방향으로의 회전변위와
    상기 제1 축 및 제3 축 방향으로의 병진변위를 제한하는 각속도 센서.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가진 가요부는
    상기 제2 프레임에 대한 상기 제1 프레임의 상기 제1 축 및 제2 축 방향으로의 회전변위와 상기 제1 축, 제2 축 및 제3 축 방향으로의 병진변위를 제한하는 각속도 센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 감지 가요부는
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체를 각각 상기 제1 프레임에 연결하고, 상기 제1 질량체 및 제2 질량체의 변위에 의해 굽힘변위가 발생되는 빔으로 이루어진 제1 가요부와,
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체를 각각 상기 제1 프레임을 연결하고 상기 제1 질량체 및 제2 질량체의 변위에 의해 비틀림변형 및 회전변위가 발생되는 링크구조로 이루어진 제2 가요부를 포함하는 각속도 센서.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가진 가요부는 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 연결하고, 제1 프레임의 변위에 의해 굽힘변위가 발생되는 빔으로 이루어진 제3 가요부와, 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 연결하고 상기 제1 프레임의 변위에 의해 비틀림 변위가 발생되는 힌지로 이루어진 제4 가요부를 포함하는 각속도 센서.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체는 서로 대칭되도록 형성되고, 상기 제1 프레임에 연결되고 회전변위의 중심이 되는 상기 가진 가요부를 기준으로 양측으로 배치된 각속도 센서.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 가요부는
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체가 회전변위 가능하도록 상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 각각 연결된 제1 힌지;
    일단이 상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 각각 연결된 상기 제1 힌지의 타단이 연결되고, 연장방향이 상기 제1 힌지가 상기 제1 질량체 및 제2 질량체와 연결되는 방향과 상이한 암;
    일측에 제1 힌지가 연결된 상기 암의 타측에 상기 암이 회전변위 가능하도록 일측이 연결되고, 타측이 제1 프레임에 연결된 제2 힌지를 포함하는 링크구조로 이루어진 각속도 센서.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 가요부는
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체가 회전변위 가능하도록 상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 각각 연결된 제1 힌지;
    일단이 상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 각각 연결된 상기 제1 힌지의 타단이 연결되고, 연장방향이 상기 제1 힌지가 상기 제1 질량체 및 제2 질량체와 연결되는 방향과 상이한 암;
    일측에 제1 힌지가 연결된 상기 암의 타측에 상기 암이 회전변위 가능하도록 연결된 제2 힌지; 및
    일측이 암에 연결된 제2 힌지의 타측이 연결되고, 제1 프레임에 연결된 고정암을 포함하는 링크구조로 이루어진 각속도 센서.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 가요부는
    상기 제1 질량체와 상기 제2 질량체를 연결하는 커플링 힌지를 더 포함하는 각속도 센서.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 힌지는 제1 질량체 및 제2 질량체의 중심에 대하여 양측으로 각각 연결된 각속도 센서.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 힌지와 제2 힌지는 평행하도록 배치되고, 상기 암은 상기 제1 힌지 및 제2 힌지와 직교하도록 배치된 각속도 센서.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 힌지가 상기 질량체에 연결되는 연결방향은 제4 가요부가 제1 프레임과 제2 프레임을 연결하는 방향과 직교하는 각속도 센서.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 감지 가요부는 상기 제1 질량체 및 제2 질량체가 X축 방향을 기준으로 회전되고 상기 제1 질량체 및 제2 질량체가 Z축 방향으로 병진되도록 상기 제1 질량체 및 제2 질량체를 각각 제1 프레임에 연결하고,
    상기 가진 가요부는 상기 제1 프레임이 Y축 방향을 기준으로 회전되도록 상기 제1 프레임을 제2 프레임에 연결한 각속도 센서.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 감지 가요부는
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 Y축 방향으로 연결된 빔으로 이루어진 제1 가요부와,
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 X축 방향으로 연결된 제2 가요부를 포함하고,
    상기 제2 가요부는
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 각각 X축 방향으로 연결된 제1 힌지;
    일단이 상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 각각 연결된 상기 제1 힌지의 타단이 연결되고, Y축 방향으로 연장된 암;
    일측에 제1 힌지가 연결된 상기 암의 타측에 X축 방향으로 일측이 연결되고, 타측이 제1 프레임에 연결된 제2 힌지를 포함하는 링크구조로 이루어진 각속도 센서.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 감지 가요부는
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 Y축 방향으로 연결된 빔으로 이루어진 제1 가요부와,
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 X축 방향으로 연결된 제2 가요부를 포함하고,
    상기 제2 가요부는
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 각각 X축 방향으로 연결된 제1 힌지;
    일단이 상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 각각 연결된 상기 제1 힌지의 타단이 연결되고, Y축 방향으로 연장된 암;
    일측에 제1 힌지가 연결된 상기 암의 타측에 X축 방향으로 연결된 제2 힌지; 및
    일측이 암에 연결된 제2 힌지의 타측이 연결되고, 제1 프레임에 Y축 방향으로 연결된 고정암을 포함하는 링크구조로 이루어진 각속도 센서.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 가진 가요부는
    상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임에 X축 방향으로 연결된 빔으로 이루어진 제3 가요부와,
    상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임에 Y축 방향으로 연결된 힌지로 이루어진 제4 가요부를 포함하는 각속도 센서.
  17. 대칭되도록 배치된 제1 질량체 및 제2 질량체;
    상기 제1 질량체와 제2 질량체가 제1 축 방향으로 동일 및 반대방향으로 회전되고, 동일방향으로 병진되도록 연결하고, 상기 제1 질량체와 제2 질량체의 변위를 검출하는 감지부;
    상기 제1 질량체와 제2 질량체를 변위가능하도록 지지하고, 상기 제1 질량체와 제2 질량체를 제2 축 방향으로 회전시키는 구동부를 포함하는 각속도 센서.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 감지부는
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체의 변위를 검출하는 감지수단과,
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 연결되고, 상기 제1 질량체 및 제2 질량체의 변위에 의해 굽힘변위가 발생되는 빔으로 이루어진 제1 가요부와,
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 연결되고, 상기 제1 질량체 및 제2 질량체의 변위에 의해 비틀림변형 및 회전변위가 발생되는 링크구조로 이루어진 제2 가요부를 포함하는 각속도 센서.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제2 가요부는
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체가 회전변위 가능하도록 상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 각각 연결된 제1 힌지;
    일단이 상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 각각 연결된 상기 제1 힌지의 타단이 연결되고, 연장방향이 상기 제1 힌지가 상기 제1 질량체 및 제2 질량체와 연결되는 방향과 상이한 암;
    일측에 제1 힌지가 연결된 상기 암의 타측에 상기 암이 회전변위 가능하도록 연결된 제2 힌지로 이루어진 각속도 센서.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 제2 가요부는
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체가 회전변위 가능하도록 상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 각각 연결된 제1 힌지;
    일단이 상기 제1 질량체 및 제2 질량체에 각각 연결된 상기 제1 힌지의 타단이 연결되고, 연장방향이 상기 제1 힌지가 상기 제1 질량체 및 제2 질량체와 연결되는 방향과 상이한 암;
    일측에 제1 힌지가 연결된 상기 암의 타측에 상기 암이 회전변위 가능하도록 연결된 제2 힌지; 및
    일측이 암에 연결된 제2 힌지의 타측이 상기 구동부에 연결된 고정암을 포함하는 링크구조로 이루어진 각속도 센서.
  21. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 질량체와 상기 제2 질량체를 연결하는 커플링 힌지를 더 포함하는 각속도 센서.
  22. 청구항 17에 있어서,
    상기 구동부는
    상기 제1 질량체 및 제2 질량체의 외측에 구비되고 상기 감지부에 의해 연결된 제1 프레임;
    상기 제1 프레임의 외측에 구비된 제2 프레임;
    상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 연결하는 가진 가요부; 및
    상기 제1 프레임을 구동시키고, 상기 가진 가요부에 결합된 구동수단을 포함하는 각속도 센서.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 가진 가요부는 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 연결하고, 제1 프레임의 변위에 의해 굽힘변위가 발생되는 빔으로 이루어진 제3 가요부와, 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 연결하고 상기 제1 프레임의 변위에 의해 비틀림 변위가 발생되는 힌지로 이루어진 제4 가요부를 포함하는 각속도 센서.
  24. 제1 질량체 및 제2 질량체를 포함하는 질량체부;
    상기 질량체부의 외측에 구비된 제1 프레임;
    상기 질량체부와 상기 제1 프레임을 연결하는 감지 가요부;
    상기 제1 프레임의 외측에 구비된 제2 프레임;
    상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 연결하는 가진 가요부;
    상기 질량체부의 변위를 검출하고, 상기 감지 가요부에 결합된 감지수단; 및
    상기 제1 프레임을 구동시키고, 상기 가진 가요부에 결합된 구동수단을 포함하고,
    상기 가진 가요부는 상기 제1 프레임을 상기 제2 프레임에 대하여 Y축을 기준으로 회전운동 가능하도록 연결되고,
    상기 구동수단은 상기 제1 프레임을 상기 Y축을 기준으로 회전시키고, Z축 방향에 대하여 상기 Y축을 포함하는 면은 상기 질량체부의 무게중심이 위치된 면과 상이하도록 위치되며,
    상기 제1 질량체와 상기 제2 질량체는 상기 Y축을 기준으로 양측에 각각 무게중심이 위치되고,
    상기 감지 가요부는 상기 질량체부를 상기 제1 프레임에 대하여 Z축 방향으로 병진운동 가능하도록 연결되고, 상기 감지 가요부는 상기 질량체부가 상기 제1 프레임에 대하여 X축을 기준으로 회전운동 가능하도록 연결된 각속도 센서.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 감지 가요부는 힌지와 암을 포함하고,
    상기 힌지는 XZ평면과 거의 평행한 면으로 이루어지고, 상기 암은 Y방향의 길이를 갖는 각속도 센서.
  26. 청구항 24에 있어서,
    상기 감지 가요부는 멤브레인을 포함하고, 상기 멤브레인은 XY평면과 거의 평행한 면으로 이루어지고 XY평면에 인접하도록 위치된 각속도 센서.
  27. 청구항 24에 있어서,
    상기 가진 가요부는 힌지를 포함하고, 상기 힌지는 YZ평면과 거의 평행한 면으로 이루어지고 YZ평면에 인접하도록 위치된 각속도 센서.
  28. 청구항 24에 있어서,
    상기 감지 가요부는 멤브레인을 포함하고,
    상기 멤브레인은 XY평면과 거의 평행한 면으로 이루어지고 XY평면에 인접하도록 위치된 각속도 센서.
  29. 청구항 24에 있어서,
    상기 감지수단은 상기 질량체부의 Z축 방향의 병진변위로부터 Y축 기준으로 회전하는 각속도를 검출하고,
    상기 질량체부의 X축 기준의 회전변위로부터 X축 및 Z축 기준으로 회전하는 각속도를 검출하는 각속도 센서.
  30. 청구항 24에 있어서,
    상기 감지수단은 X축에 대해 반대의 위치에 각각 위치된 각속도 센서.
  31. 청구항 25에 있어서,
    상기 감지 가요부는
    상기 제1 질량체와 상기 제2 질량체를 연결하는 커플링힌지를 더 포함하고,
    상기 커플링 힌지는 상기 제1 질량체와 상기 제2 질량체를 Z축 방향에 대하여 상대병진 변위를 제한하는 각속도 센서.
  32. 청구항 31에 있어서,
    상기 커플링 힌지는 XZ평면과 평행한 면으로 이루어진 각속도 센서.
  33. 청구항 31에 있어서,
    상기 커플링힌지는 상기 제1질량체와 상기 제2질량체를 X축을 기준으로 상대 회전변위 가능하도록 연결하는 각속도 센서.
  34. 청구항 24에 있어서,
    상기 감지 가요부는 상기 제2 프레임에 대하여 상기 질량체부의
    X축 및 Y축방향의 병진운동을 제한하고, Y축 및 Z축을 기준으로 회전운동을 제한하는 각속도 센서.
  35. 청구항 24에 있어서,
    상기 가진 가요부는 상기 제2 프레임에 대한 상기 제1 프레임의 X축, Y축 및 Z축방향의 병진운동을 제한하고, X축 및 Z축 기준의 회전운동을 제한하는 각속도 센서.
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