TWI554741B - 彈簧結構、諧振器、諧振器陣列與感測器 - Google Patents

Description

彈簧結構、諧振器、諧振器陣列與感測器

本發明基本上係有關於諧振器技術，然更具體言之，本發明係有關於感測器，其中特別是關於藉由一彈簧結構之誤差排除，如申請專利範圍中相關獨立請求項之前言部分所述。本發明亦係有關於一種諧振器，如申請專利範圍之中有關諧振器之獨立請求項之前言部分所述。本發明亦係有關於一種諧振器陣列，如申請專利範圍之中有關諧振器陣列之獨立請求項之前言部分所述。本發明亦係有關於一種感測器，如申請專利範圍之中有關感測器之獨立請求項之前言部分所述。本發明亦係有關於一種感測器系統，其具有至少一依據本發明之諧振器。

耐震和耐衝擊性係角速度感測器所需之關鍵特性。特別是，在諸如驅動穩定性控制系統的汽車工業習知技術應用之中，其要求極其嚴格。例如，即使是來自一個石頭的猛力外部敲擊，或是汽車操縱者所造成之震動，均不應該影響到角速度感測器的輸出。

在習知技術的微機械諧振器中，諸如在角速度感測器之中，其認為較佳的實施方式係設計一位於移動質量體之間的耦接彈簧，該彈簧將允許其反相運動(opposite-phase motion)，同時抵抗質量體之共模運動(common mode motion)。此一配置實際上係特別用以區分機械性撞擊與實際信號。在此情況下，質量體之中一預定偵測的信號係差 動式的，而對影響其之加速度則共同造成一共模偏轉。

依據圖1，一個簡單的耦接式諧振器係由二個質量體(m1、m2)以及三個相似的一維彈簧(S1、S2、S3)所構成。此一結構有效率地區隔質量體(m1、m2)之共模運動與模式差異。然而，就對加速度之靈敏性而言，並不偏好該結構，因為質量體在同相之偏轉較之反相更加容易(該模式之頻率較低)，且由於耦接之彈簧並未參與同相之運動。在圖1的簡易耦接式諧振器示意圖之中，其耦接質量體之彈簧係彼此相似之一維彈簧。

特別是，Bosch在US 6,752,017 B2之中描述一種用於Z軸迴轉儀(gyro)的耦接彈簧結構，其中偵測之運動係一運動共軸上之質量體反相振盪。此等習知技術彈簧結構之共同點在於其均參與界定主要及次級模式之頻率以及其被置於待耦接的相鄰質量體之間的因子。

然而，習知技術所述之彈簧結構之弱點係對線性加速的靈敏性，因為其對共模運動比對反相之情況更鬆散，如同前述的簡單耦接式諧振器一般，其中撞擊及震動比預定的反相刺激更易偏轉質量體(m1、m2)。此外，主要模式之非線性難以控制，因為彈簧結構在二個模式之中均有參與。因此，較佳之方式係完全區隔耦接不同模式的彈簧結構，其中主要運動之懸置機構之非線性可以自次級懸置機構獨立地決定出大小。

實際上已有提出改良，其使用一蹺蹺板式的耦接彈簧配備振盪之質量體於一維的軸線上，就機械干擾而言，該 彈簧顯然係一較佳對策，因為其在同相偏轉上比反相偏轉較為剛硬。例如，此一耦接式懸置機構被實做以進行圖2中之激發器框架之y方向主要運動，其例示一依據習知技術之Z軸角速度感測器，舉例而言，於上端和下端均在y軸的方向上具有蹺蹺板式的耦接彈簧結構。

然而，圖2的角速度感測器結構之中該框架內完全不包含介於質量體M1與M2之間的耦接，其中，在x軸的方向上，質量體之作用幾乎儼如獨立的加速度感測器。在不具有耦接之下，其在機械上對於(共模)機械干擾與待偵測之反相柯若利士力(Coriolis force)幾乎一樣靈敏。因此對於針對質量體設計一耦接式懸置機構以何種方式較佳之問題仍待解決，其中懸置機構將杜絕其同相運動，但將不會參與y軸方向上的主要運動。

就此而言，一個如前所述的蹺蹺板式懸置機構構成一個可用的解決方式，其具有在單一方向及平行軸線上移動的質量體，但慮及緊湊之結構，其佔用大量的空間。此一在某種意義上形同浪費的對側結構，配備在一共同軸線上移動之質量體，概略地例示於圖3之中。由圖3顯然可知，此一結構佔據了幾乎質量體之間的全部空間，其先前係使用於主要運動的激發梳形結構。

依據習知技術之對策實際上旨在解決如何為質量體設計一耦接式懸置機構之問題，其將杜絕其同相運動，但將不會參與y軸方向上的主要運動。

Bosch專利文件WO 2010/034556 A3亦揭示一種由四個 角落元件構成的懸置機構，其亦可以被調構成一角速度感測器之次級模式耦接。由於基座的接附點係構建於其外側角落，故此導致由例如一溫度上之變化所引起之變形，其造成拉緊狀態並改變結構之共振頻率。在角落元件之間加入的張力移除結構降低上述之拉緊狀態，但佔用了大量的空間。

因此，在上述的習知技術的對策之中，同時達成如何實施一個簡潔結構與如何因應反相模式而能夠利用反相情況提供的優勢，例如移除干擾，的問題仍懸而未解，且該簡潔結構，無論以何種方式，在反相振盪模式比同相的情形更應能夠毫無困難地運作。

發明人實際上有注意到其可以藉由一個由二支剛硬杆柱以及一個將該等杆柱耦接在一起的偏轉彈簧所構成的彈簧結構，實做出一個耦接二質量體之彈簧結構。該等杆柱被懸吊，使得其可以以一個位於末端的支點為中心樞轉。該等杆柱的另一端被連接至待耦接的質量體。圖4顯示一個依據習知技術之簡單彈簧結構。

圖4例示依據習知技術之此一彈簧結構之簡單實例，其配置以耦接在一共同軸線上振盪之質量體M1及M2以進行反相振盪。此例中，該彈簧結構具有一耦接二質量體之彈簧結構401、402、403、404a、404b、404c，該彈簧結構係由二支剛硬杆柱402以及一個將該等杆柱402耦接在一起的偏轉彈簧404a、404b、404c所構成。該等杆柱被懸吊403，使得其可以以一個位於末端的支點為中心樞轉。該等 杆柱的另一端被連接401至待耦接的質量體M1、M2。

上述之懸置機構對策顯然更為簡潔，且就空間的使用而言，更優於Bosch所提出之方式，但在效能方面則明顯不如。使用實際之尺寸，該懸置機構與同一模式之差異大約剛硬四倍，然而，使用從角落接附之方式，則甚至能夠達到超過六倍的剛硬度。

雖然使用依據圖2至4的彈簧對策已成功地解決許多習知技術之問題，然由於干擾的廣泛多樣性，故找出一個對所有問題均大致有效的對策係相當困難的。在上述的先前情況之中，習知技術的問題之一係有關於干擾，其中一機械干擾透過線性加速耦合至諧振器。在此情況下，藉由一依據本發明之彈簧結構，能夠解決習知技術之問題，或者至少可以減輕其影響。本發明之目的確切而言係提出一種以一純粹模式振盪之新彈簧對策，亦使用於一差動式線性諧振器，以消除線性加速所造成之機械干擾。

一種依據本發明之彈簧結構之特徵敘明於申請專利範圍中其相關獨立請求項之特徵部分。

一種依據本發明之諧振器之特徵敘明於申請專利範圍中其相關獨立請求項之特徵部分。

一種依據本發明之諧振器陣列之特徵敘明於申請專利範圍中其相關獨立請求項之特徵部分。

一種依據本發明之感測器之特徵敘明於申請專利範圍中其相關獨立請求項之特徵部分。

一種依據本發明之感測器系統之特徵敘明於申請專利範圍中其相關獨立請求項之特徵部分。

一種依據本發明之彈簧結構具有二質量體，藉由連接至其之複數彈簧於一第一方向耦接成反相振盪器，透過一連接於該等連接至其複數耦接點的彈簧之間的環形構造，其中複數傾斜彈簧自該環形構造之該等耦接點連接至基座之複數固定器，使得該環形構造之運動垂直或大致垂直於該第一方向，以減弱該等質量體(Ma、Mb)之外的反相振盪。

在依據本發明一實施例的彈簧結構之中，該等傾斜彈簧相對於該環形構造呈對稱狀。

在依據本發明一實施例的彈簧結構之中，該等傾斜彈簧具有相同的彈性常數。依據一實施例變異，無論基於任何形式，該耦接結構在其雙差動式結構之單元的不同單元之間可以具有不同的彈性常數。

在依據本發明一實施例的彈簧結構之中，該等傾斜彈簧具有相同的成分。

在依據本發明一實施例的彈簧結構之中，該等傾斜彈簧在長度、寬度、厚度的至少其中之一具有共同的尺寸。

在依據本發明一實施例的雙差動式彈簧結構之中，具有依據本發明一實施例之二彈簧結構利用一連接之剛硬構件耦接成反相振盪器，其中二者均具有二質量體耦接成反相振盪之形式。

在依據本發明之一諧振器之中，具有依據本發明一實施例的至少一彈簧結構。

在依據本發明的一諧振器陣列之中，具有依據本發明一實施例的至少一諧振器。

依據本發明之一感測器可以利用一依據本發明一實施例之諧振器實施而成。

在依據本發明的一感測器系統之中，具有至少一依據本發明一實施例之感測器。

本發明的其他實施例呈現於申請專利範圍內的附屬請求項之中。本發明之實施例可以適當之形式結合。依據本發明實施例之範例描述於實施方式以及相關圖式之中。在圖式之中，相仿類型的部件使用相同的參考標記，然該等部件彼此並非必然完全相同。在此情況下，習於斯藝者應能根據呈現之內容分辨出可能的差異。部件以及其尺寸或等級均可能有所變異，且彼此之間不必然成比例繪製。

本發明之實施例係有關於振盪微機械諧振器，舉例而言，諸如角速度感測器。然而，在此文件之中，其目的並非將所提出之彈簧結構僅限制成諧振器結構，亦非僅限制於消除一差動式線性諧振器之中由線性加速所造成的機械干擾，而是其亦可以依據申請專利範圍之界定特徵被應用以消除其他諧振器之干擾。

在以下的說明之中，用以例示的左側、右側、上方、及/或下方等方向，僅係透過目前媒體之舉例，並非表示有關部件方位之任何限制，例如，相對於地球表面上的重力場之方向。

圖5呈現一依據本發明一實施例之耦接式懸置機構之例示。該懸置機構具有自其他端固定之二彈簧Sl45、Sr45，此相對於諧振器運動軸線以一傾斜角屈縮。雖然，基於例示之目的，其使用內含數目45之標號以參照一傾斜角，但並非意味使用於本發明實施例中之該角度必須恰是一個45°角。其亦非意味將本發明之實施例僅限制於此種類型，其中彈簧結構之左側彈簧Sl45之角度相對於位於右側的彈簧Sr45之角度呈對稱的形態。其亦無任何意圖將彈簧間的該等角度之量測，限制於相對於水平左側彈簧Sh1的長度方向，或是限制於相對於水平右側彈簧Sh2的長度方向。依據本發明之一非對稱實施例，不同角度之影響可以藉由彈簧之彈性常數的影響加以補償，透過其尺寸及/或材質之選擇，以依據該等實施例之中各自習知之技術的方式達成，其中將一傾斜角之空間需求列入考量，解釋了為何在彈簧Sh1與Sl45之間的角度或彈簧Sh2與Sr45之間的角度係一不對稱角度。傾斜彈簧Sl45及Sr45自其另一端耦接至基座於其固定點A。

依據本發明之一實施例，彈簧Sh1、Sh2、L、E、Sl45、Sr45中的至少其中之一被配置成相對於縱長方向上為剛硬的。依據本發明之實施例，該等彈簧中的至少其中之一被配置成在相對於其縱軸的垂直方向上屈縮，其中其達成圖5及圖6之中箭頭所例示之彈簧運動。

依據本發明之一實施例，至少一彈簧係平模式的(flat-modelled)，換言之大致呈一長方形稜柱，其中其長度 係縱向長度方向的垂直方向上的最小尺寸的至少1.5倍，較佳之實施方式係至少5倍，而更佳之實施方式係至少8倍。該垂直方向具有一寬度及厚度，其係相對於彼此的垂直方向上的尺寸。藉由將厚度及寬度的尺寸調製成比另一個小，該彈簧可以被製做成在較窄尺寸的方向上比另一方向更易於屈縮。藉由一平模式彈簧，可以在一特定方向達成屈縮。依據若干對應之實施例，一具有剛硬特性之單件可以是三角形、正多邊形、或圓形的剖面形式。

以圖6中之實例所示之方式，彈簧Sh1及Sh2之另一端在運動軸線的方向上藉由剛硬結構耦接至質量體Ma及Mb，其較佳之實施方式係在另一方向屈縮。當質量體Ma及Mb反相移動，懸置機構係在此一階段之運動下處於其最柔軟之狀態，因為環形構造可以向下移動且結構之分支產生屈縮。彈簧Sh1及Sh2以一彈簧結構Sl45、L、E、Sr45彼此耦接，該結構允許末端在處於反相(圖6)，而非大致上同相(圖7)，之彈簧的運動方向上移動。此例中，耦接彈簧之懸置機構係極端剛硬而成一同相偏離，因為環形構造L的二個分支，包括左側以及右側，傾向於往相反的方向偏離，且末端E在縮短之時係剛硬的。

圖8以一彈簧結構501、角速度感測器結構801的一部分之形式顯示依據本發明一實施例之懸置機構。在一結構的此種實施方式之中，該懸置機構藉由長柱形彈簧耦接至質量體，其在主要運動(x)的方向上屈縮，但將次級運動(y)傳送至耦接懸置機構。圖8基於例示性目的顯示以下之部 分1-20，其中相關技術之熟習者依據該實施例將更加理解彈簧結構之功能。當例示各自的方向以進行參照之時，其係依據呈現媒體之一西式讀取方向使用上方、下方、側邊、左側、右側等詞，但並未將依據實施例之結構的使用方向限制於僅依據該等實施例。

圖8呈現下方質量體之主要運動電容性偵測梳形結構，顯示於圖8之中。圖8之中亦顯示一主要固定器7，其又接合至該結構之基板及/或上蓋，以將主要諧振器之組件接附至框架。對於上方質量體以一對應之方式，藉由同一概略標記，顯示一對應的部分。在一差動式實做的實施例之中，圖9的上方部分(例如，部分901)和下方部分(例如，部分902)之偵測梳形結構1可以一起運作於一反相模式，其中將信號與雜訊以及其他類似干擾進行區分較為容易。

依據本發明之一實施例，角速度感測器之上方部分及下方部分相對於左側及右側環形構造所界定之一直線係呈反射式對稱。依據本發明之一實施例，在此情況下，至少一部分具有二偵測梳形結構。依據本發明之一實施例，至少其中一側，左側或右側，具有二偵測梳形結構。偵測梳形結構之數目、對稱及/或各自之位置並非僅局限於所呈現之實施例範例。

傾斜導引彈簧2係一偏轉彈簧，其將下方質量體之次級(y)運動之方向轉換成垂直方向(x)。耦接懸置機構的環形構造L、3被配置成相對於質量體在一垂直方向上移動，其中，依據一實施例，當傾斜導引彈簧反相移動時，其臂部 屈縮。依據一實施例，當傾斜導引彈簧同相移動時，末端並未屈縮。依據一實施例，耦合主要運動之彈簧4被配置成在主要(x)軸的方向上阻止質量體的同相運動。依據一實施例，傾斜導引彈簧5係一偏轉彈簧，其將上方質量體之次級(y)方向轉換成垂直方向(x)。主要固定器6、8、14被用以例示依據本發明之區域，其被接合至基板(通往基座)及/或上蓋。此例中，主要固定器將主要諧振器之組件接附至框架。依據本發明之一實施例，圖9之部分L與一剛硬構件C耦接在一起，其中圖9之上側及下側結構可以藉由從上方及從下方將部分3、L彼此連接而耦接成反相狀態，諸如圖9所示的差動式結構之部分901及902。

顯示於圖8中的主要彈簧9係用以在基軸(x)的方向上以一盡可能線性的方式阻止主要運動。部分9之尺寸從而被製做成在另一方向盡可能剛硬。主要滑動件10本身係一形狀類似字母C的剛硬結構，依據本發明之一實施例，其僅能夠在基軸(x)的方向上移動。依據本發明之一實施例，次級梳形結構之轉片指狀結構11係質量體的一部分。上述之部件11係待偵測的次級電容之一移動電極。依據本發明之一實施例，次級梳形結構之定片固定器12係待偵測的次級電容之一靜態電極。

在圖8之中，質量體之末端13被參照為一單件，其盡可能地剛硬，且將該質量體之運動傳送至一耦接懸置機構。雖然圖中係將13顯示為位於該圖頂部之一質量體末端，但其並非意味本發明之實施例受限於僅僅所顯示之情 況。

在圖8之中，藉由利用主要運動之驅動梳形結構16(定片及轉片)，其可以使用一共用電壓產生相反的靜電力至二質量體以激發及/或維持主要運動。

在圖8之中，其同時亦例示用於耦合主要運動和次級運動之懸置機構的固定區域17。依據本發明之一實施例，其可以藉由一耦接次級諧振器之懸置機構18實施耦合主要運動的懸置機構。圖8例示介於x方向上的偏轉彈簧之主要滑動件與質量體之間的次級彈簧19a、19b、19c、19d。依據本發明之一實施例，該等次級彈簧之功能係允許質量體僅能在副軸(y)的方向上自主要運動偏轉。該等次級彈簧在其他方向上盡可能地剛硬。圖8中的參考編號20表示一正交補償梳形結構以及其固定器。

由虛線所界定之部分901、902例示依據本發明一實施例之對策，位於一依據圖9的彈簧結構之中。針對部分901及902，虛線例示此實施例之一特定替代性質，相對於目前所示之相反方向，左側、右側其中一側或二側之環形構造3、L之方位之替代性質與其相關。此例中，一剛硬構件C可以耦接於二個此種結構801之間，藉此可以達成圖9中的部分901及902所例示的彈簧結構以及介於其間的耦合以設定相位差異。在此情況下，基於所示之狀況，欲構成雙差動式結構之配對，其中某些可以是反射式地對稱，顯然是取決於該配對之構成部分之環形構造3、L之方位。

雖然部件SH1及SH2在圖中被描繪成一線條，但其實 際上係透過環形構造3、L彼此連接。

顯示於圖8中的實施例如圖中所示在左側與右側的邊緣之間具有一不對稱。此係由於，依據實施例範例，質量體係被配置成在x軸的方向上反相運動，因此主要運動被偵測為差動式，其中基於梳形結構1、7之佈放位置，較佳的實施方式係位於同一側。

依據一實施例，其又可以利用一通往梳形系統16之單端電壓激發該反相運動本身，以在差動式偵測到對稱時消除雜散電容所造成的可能干擾，外部干擾亦然。

依據本發明之一選替性實施例，該彈簧結構，舉例而言，亦可以在一調整叉型感測器之主要諧振器之中運作，在此情況下僅允許或大致僅允許質量體之反相主要運動，但禁止感測器之過載，即使在大幅加速之下亦然。

同樣地，本發明適合連接幾乎任何種類的反相線性諧振器以增進其對干擾之抗禦力。

圖9例示依據本發明一實施例之一選替性對策，其中使用二個依據本發明一實施例之部分(901、902)，該等彈簧結構將一剛硬複合結構C耦接成反相形式。此例中，環形構造3、L被配置成面朝彼此以致能與一剛硬構件C之連接。依據本發明之一實施例，一剛硬構件C可以是具均勻厚度，但其厚度及寬度可以沿其縱長方向變化，以達成漸進式彈性之作用。依據一實施例，其在厚度及/或寬度的方向上具有弱化之撓折點，此係藉由局部地改變材料之強度而達成。為了耦合振盪，C較佳之實施方式係在相對於振盪 器以C彼此耦接方向的垂直方向上亦呈剛硬狀態。當此例中之環形構造L至少在縱長方向(依據一實施例，垂直於部件E的縱長方向)剛硬之時，介於部分901與902之間的機械運動可以藉由一複合結構C傳送。藉由配置以下的至少其一：環形構造L(在部分901及/或部分902之中)及/或剛硬構件C依據一實施例呈漸進式，亦可以產生一個取決於介於部分901與902之間的振幅之耦合。依據一實施例，在此情況下，其可以在垂直於縱軸的方向上達成漸進式剛硬度。藉由將一標準相位差耦接於部分901與902之間，其亦可以利用介於虛線邊界所例示之部分901與902之質量體之振盪相位之間的資訊。

此外，若有必要，當電容器的特定極板引入正確相位之電壓以進行衰減之時，可以藉由一電容性耦合以及介於電容器極板間之牽引力之影響，電氣性地減弱特定模式，其中介於電容器極板間之牽引力可被運用於衰減運動。依據本發明之另一實施例，當引入電壓之定相與衰減的方式不同之時，其亦可以將電容器使用於激發動作，做為維持一特定振盪模式之輔助。

圖10例示一依據圖9實施例之實施例之使用，用以藉由可變電容Ca1、Cb1、Ca2以及Cb2形成電容性信號。此例中，電容之變異可以是基於極板之間的距離之改變，及/或基於介於形成電容的電容器極板之間共用的極板表面面積之改變。在圖10之中，部分901及902之振盪被配置成反相，其中，當部分901中的電容Ca1和Cb1增加之時， 部分902中的對應電容Ca2和Cb2減少。質量體Ma、Mb之電容器之對應極板各自均可以耦接至一些參考電位，例如連接接地端(圖中並未顯示)，其中質量體中的對應極板接收一與其相符之電位。該等電位亦可以是相同或不同的電位，取決於其是想要讓隨對應電容改變的信號具有一異於0的特定偏壓，或者不想要(偏壓0V)。基於例示性目的，在形成隨電容改變之信號的電路MC之中，舉例而言，其存在4個輸出1、2、3、4，即圖中標以箭號的局部參照，但並未受限於各自之編號及/或限制其他信號輸入或輸出。雖然圖中呈現一雙差動式結構，但依據本發明之一實施例，其可以電容式地以同一方式讀取一雙差動式結構之實施例(彈簧結構501)之單純信號，例如，部分901所形成之振盪之電容讀數。

依據本發明一實施例之變異，部分902之激發框架結構可以留空，以節省空間。在此情況下，在一對應的實施例之中，亦可能是，針對部分901之激發框架結構的尺寸製做，必須考量其機械運動阻抗漏損，同時亦針對部分902對此進行補償。在此情況下，依據本發明之實施例，部分901之中的環形構造3、L亦應該被配置成朝向部分902之對應環形構造，以使得其可以利用一剛硬構件C彼此耦接。在此情況下，依據一實施例，環形構造之方位的較佳實施方式係與圖8之中所示者相反。依據一實施例，部分901及902係反射式地對稱，依據一變異，相關於一介於該等部分之間的直線，依據另一變異，相對於該直線之點，其 將垂直地與剛硬構件C相交。依據一實施例變異，部分901與902係彼此相似，但是，舉例而言，在部分901之中，左側環形構造被配置成與右側相反的方向，在部分902之中亦然。

圖11例示一諧振器陣列，其具有一依據本發明一實施例之第一群諧振器，其中的至少一部份可以藉由一激發信號一起被同步成同相振盪。依據本發明之一實施例，該諧振器群組中的一些其他諧振器可以被同步成相對於該第一群諧振器之反相振盪。依據本發明之一實施例，該諧振器陣列可以具有其他相位以被同步至某些其他群組之諧振器。有關其間定相的諧振器群組之不同實施例變異以小箭號例示於圖11之中。

圖12例示本發明之此等實施例，其中依據其中一實施例，使用一彈簧結構。其使用巢狀方塊以若干替代及變異例示先前提及之本發明實施例之範例。感測器801'在其他方面類似801，但其結構由於部分901及902之反相狀態的實施方式而相異，雖然，在其中，801'並不具有二彈簧結構501。在此情況下，感測器801'中的部分901及902具有至少一環形構造3、L，使得其間可以耦接一剛硬構件C以界定部分901及902之相位。雖然藉由部分901及902確實例示此一雙差動式結構，其具有二反相部分，但並不意味本發明之實施例受限於此等實施例，其僅具有二部分901、902，其唯一包含的環形構造3、L(從左側或右側邊緣)被配置成朝向彼此，以使用一剛硬構件C於感測器801'中的部 分901及902之定相。

在本發明的此等實施例之中，其具有數個感測器部分801'，利用部分901及/或902實施而成，可能的形式如下，其中左側及右側環形構造3、L被配置成與圖8之中所顯示的實例相反，其中感測器部分可以藉由剛硬構件C加以串連以對感測器進行定相。在此情況下，電容性激發亦應依據該串連之相位進行組構，以在預定之部分達成及/或維持一共同相位。

藉由將ADC方塊加入圖12之中，例示出該等實施例，其中依據本發明實施例之一彈簧結構係此一較大實體之系統中的一部分，其中使用依據本發明一實施例之一諧振器或一群該種諧振器。因此ADC亦涵蓋於該等實施例，其中可以取得自諧振器之信號被轉換成數位形式，但並不受限於此。雖然在圖中使用類比方塊，例示一類比信號輸出並聯數位信號之可能性，但並不意味本發明僅限制於並聯的情況，反之，依據對應之實施例，其亦可以僅實施其中一輸出。

相較於習知技術，本發明之優點在於佔用空間不大，以及對於反相偏轉之一極輕微之剛硬度。因此，將一依據本發明之耦接加入感測器結構並未顯著地減少其機械靈敏性。

依據本發明之一懸置機構之質量體的接附點係位於運動軸線方向的同一直線上。因此，彈簧的反作用力並未對質量體造成力矩，舉例而言，類似一蹺蹺板式彈簧。

此外，彼此接近的固定點之位置增進此對策之穩健性，舉例而言，對於外部或溫度改變所造成的扭力，特別是，舉例而言，相較於自角落接附之對策。

1‧‧‧梳形結構

2‧‧‧傾斜導引彈簧

3‧‧‧環形構造

4‧‧‧彈簧

5‧‧‧傾斜導引彈簧

6‧‧‧主要固定器

7‧‧‧梳形結構

8‧‧‧主要固定器

9‧‧‧主要彈簧

10‧‧‧主要滑動件

11‧‧‧轉片指狀結構

12‧‧‧定片固定器

13‧‧‧末端

14‧‧‧主要固定器

16‧‧‧驅動梳形結構

17‧‧‧固定區域

18‧‧‧懸置機構

19a、19b、19c、19d‧‧‧次級彈簧

20‧‧‧正交補償梳形結構及其固定器

401‧‧‧杆柱之連接

402‧‧‧杆柱

403‧‧‧杆柱之懸吊

404a、404b、404c‧‧‧偏轉彈簧

501‧‧‧彈簧結構

801‧‧‧角速度感測器結構

801'‧‧‧角速度感測器結構

901‧‧‧部分

902‧‧‧部分

A‧‧‧固定器

C‧‧‧剛硬構件

Ca1、Ca2、Cb1、Cb2‧‧‧可變電容

E‧‧‧環形構造

L‧‧‧環形構造

M1、M2‧‧‧質量體

Ma、Mb‧‧‧質量體

MC‧‧‧電路

S1、S2、S3‧‧‧彈簧

Sh1‧‧‧左側彈簧

Sh2‧‧‧右側彈簧

Sl45‧‧‧左側傾斜彈簧

Sr45‧‧‧右側傾斜彈簧

圖1-4各自提及習知技術或是已出現於他處之技術且在本申請案提申之前已為申請人所知悉者，其中：圖1係依據習知技術之一簡單耦接諧振器；圖2例示依據一Z軸角速度感測器形式之習知技術之一對策；圖3例示一依據習知技術之諧振器對策之空間需求，其具有一蹺蹺板式之耦接懸置機構介於質量體之間；圖4例示一依據習知技術之結構，其中彈簧結構耦接在一共軸上振盪之質量體。

由於圖1-4分別提及習知的技術，如上所述，以下參照圖5-12者係提出之實例，以例示本申請書中提出的本發明之實施例。其中並不擬將實施例僅止限制於依據所呈現實例之實施例，亦未僅止限制於圖式中所顯示的相關尺寸。本發明之實施例彼此之間可以以適當之形式結合。

圖5例示一依據本發明一實施例之彈簧結構；圖6例示本發明一實施例之功能，其處於反相模式；圖7例示本發明一實施例之功能，針對共相模式之排除；圖8例示一依據本發明一實施例之懸置機構，於一角速度感測器之一次級諧振器之中； 圖9例示一依據本發明一選替實施例之雙差動耦接式彈簧結構；圖10例示一依據本發明一實施例之電容性信號之形成；圖11例示依據本發明一實施例之諧振器陣列，而圖12例示一依據本發明一實施例之感測器系統。

501‧‧‧彈簧結構

A‧‧‧固定器

E‧‧‧環形構造

L‧‧‧環形構造

Ma、Mb‧‧‧質量體

Sh1‧‧‧左側彈簧

Sh2‧‧‧右側彈簧

Sl45‧‧‧左側傾斜彈簧

Sr45‧‧‧右側傾斜彈簧

Claims (14)

1. 一種彈簧結構(501)，其特徵在於具有至少二質量體(Ma、Mb)，藉由連接至該等質量體(Ma、Mb)之複數彈簧(Sh1、Sh2)於一第一方向而耦接成反相振盪器，透過一介於連接至一環形構造之複數耦接點的該等複數彈簧(Sh1、Sh2)間之該環形構造(L、E)，其中複數傾斜彈簧(Sl45、Sr45)自該環形構造(L)之該等複數耦接點連接至基座之複數固定器(A)，使得該環形構造(L)之縱向運動被配置成以垂直於或大致垂直於該第一方向之方式進行，從而減弱同相振盪，並致使該等質量體(Ma、Mb)的反相振盪。
2. 依據申請專利範圍第1項之彈簧結構，其中該等複數傾斜彈簧(Sl45、Sr45)對稱於該環形構造(L)。
3. 依據申請專利範圍第1項或第2項之彈簧結構，其中該等複數傾斜彈簧(Sl45、Sr45)具有相同的彈性常數。
4. 依據申請專利範圍第1項或第2項之彈簧結構，其中該等複數傾斜彈簧(Sl45、Sr45)具有相同的化學及/或結構成分。
5. 依據申請專利範圍第1項或第2項之彈簧結構，其中：該等複數傾斜彈簧(Sl45、Sr45)具有相同的彈性常數，且該等複數傾斜彈簧(Sl45、Sr45)具有相同的化學及/或結構成分。
6. 依據申請專利範圍第1項或第2項之彈簧結構，其中該等複數傾斜彈簧(Sl45、Sr45)在長度、寬度及厚度的維度 中至少一項上具有共同的尺寸。
7. 依據申請專利範圍第1項或第2項之彈簧結構，其中：該等複數傾斜彈簧(Sl45、Sr45)在長度、寬度及厚度的維度中至少一項上具有共同的尺寸，且該等複數傾斜彈簧(Sl45、Sr45)具有相同的彈性常數。
8. 依據申請專利範圍第1項或第2項之彈簧結構，其中：該等複數傾斜彈簧(Sl45、Sr45)在長度、寬度及厚度的維度中至少一項上具有共同的尺寸，且該等複數傾斜彈簧(Sl45、Sr45)具有相同的化學及/或結構成分。
9. 依據申請專利範圍第1項或第2項之彈簧結構，其中：該等複數傾斜彈簧(Sl45、Sr45)在長度、寬度及厚度的維度中至少一項上具有共同的尺寸，且該等複數傾斜彈簧(Sl45、Sr45)具有相同的彈性常數，且該等複數傾斜彈簧(Sl45、Sr45)具有相同的化學及/或結構成分。
10. 一種雙差動式彈簧結構，其具有二個部件(901、902)，其中每一個部件包含依據申請專利範圍第1項的彈簧結構(501)，且該兩個部件係以一連接的剛硬構件C進行耦接。
11. 一種諧振器，其特徵在於具有至少一依據前述申請專利範圍之中任一項之彈簧結構。
12. 一種諧振器陣列，其特徵在於具有至少一依據申請 專利範圍第11項之諧振器。
13. 一種感測器，其特徵在於具有至少一依據申請專利範圍第11項之諧振器。
14. 一種感測器系統，其特徵在於具有至少一依據申請專利範圍第11項之諧振器。