[0001] 本
申请要求于2014年11月14日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0158803号韩国
专利申请的优先权和2015年4月7日提交到韩国知识产权局的第10-2015-0048932号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开内容通过引用全部合并于此。
技术领域
[0002] 一个或更多个
实施例涉及一种角速度传感器。
背景技术
[0003] 近年来，角速度传感器已经被用于多个领域，例如：军事领域，诸如
人造卫星、导弹、无人驾驶飞机等；车辆领域，诸如气囊、
电子稳定控制(ESC)、车辆的黑匣子等；摄像机的手抖动
预防；
移动电话或
游戏机的动作感测；导航等。
[0004] 角速度传感器通常可采用
质量体粘附于诸如
薄膜等弹性基底的构造，以通过质量体与基底的相互作用而测量角速度。通过所述构造，角速度传感器可通过测量施加到质量体的科氏
力来计算角速度。
[0005] 详细地，使用角速度传感器测量角速度的方案如下。首先，可基于科氏力“F＝2mΩv”测量角速度，其中，“F”代表作用在质量体上的科氏力，“m”代表质量体的质量，“Ω”代表将要测量的角速度，“v”代表质量体的运动速度。其中，由于质量体的运动速度v和质量体的质量m可以是预先知道的值，因此角速度Ω可通过检测作用在质量体上的科氏力(F)而得到。
[0006] 因此，在示例中，角速度传感器包括设置在薄膜(隔膜)上的压电材料以驱动质量体或者感测粘附到薄膜的质量体的位移。可预期使相应的驱动模式的共振
频率和相应的感测模式的共振频率大体上彼此一致。
发明内容
[0007] 一个或更多个实施例提供了一种角速度传感器，包括：第一质量体和第二质量体；第一
框架；第一柔性连接器系统，将所述第一质量体和所述第二质量体连接至所述第一框架，并包括被构造为检测所述第一质量体和所述第二质量体中的一个或更多个的位移的传感器；第二框架，设置为与所述第一框架分离；第二柔性连接器系统，连接所述第一框架和所述第二框架，并包括被构造为驱动所述第一框架相对于所述第二框架的运动的
驱动器，其中，所述第一质量体和所述第二质量体通过所述第一柔性连接器系统柔性连接至所述第一框架，以使所述第一质量体和所述第二质量体能够沿第一轴方向旋转，并能够沿不同于第一轴方向的第二轴方向平移，所述第一框架通过第二柔性连接器系统柔性连接至所述第二框架，以使所述第一框架能够沿不同于所述第一轴和第二轴方向的第三轴方向相对于所述第二框架产生
角位移。
[0008] 所述第一柔性连接器系统可限制所述第一质量体和所述第二质量体沿所述第二轴方向和第三轴方向相对于所述第一框架的角位移，并限制所述第一质量体和所述第二质量体沿所述第一轴方向和第三轴方向相对于所述第一框架的线位移。
[0009] 所述第二柔性连接器系统可限制所述第一框架沿所述第一轴方向和第二轴方向相对于所述第二框架的角位移，并限制所述第一框架沿所述第一轴方向和第三轴方向相对于所述第二框架的线位移。
[0010] 所述第一柔性连接器系统还可包括：第一柔性连接器，分别将所述第一质量体和所述第二质量体柔性连接至所述第一框架，并被构造为梁，以使所述第一质量体和所述第二质量体能够相对于所述第一框架产生各自的弯曲位移；第二柔性连接器，分别将所述第一质量体和所述第二质量体柔性连接至所述第一框架，并具有链接结构以使所述第一质量体和所述第二质量体能够相对于所述第一框架产生各自的扭转位移和角位移。
[0011] 具有链接结构的所述第二柔性连接器可包括：第一
铰链，分别连接至所述第一质量体和所述第二质量体，以实现所述第一质量体和所述第二质量体的角位移；臂，连接至所述第一铰链的各自的第一铰链部分并在与所述第一铰链连接至所述第一质量体和所述第二质量体的方向不同的方向上延伸，所述第一铰链的第二铰链部分分别连接至所述第一质量体和所述第二质量体；第二铰链，连接至所述臂的各自的第一侧部，以实现所述臂的各自的角位移，所述臂的第二侧部分别连接至所述第一铰链的第一铰链部分；固定臂，连接所述第二铰链的各自的第一铰链部分和所述第一框架，所述第二铰链的第二铰链部分分别连接至所述臂的第一侧部。
[0012] 具有
连杆结构的所述第二柔性连接器可包括：第一铰链，分别连接至所述第一质量体和所述第二质量体，以实现所述第一质量体和所述第二质量体的角位移；臂，连接至所述第一铰链的各自的第一铰链部分并在与所述第一铰链连接至所述第一质量体和所述第二质量体的方向不同的方向上延伸，所述第一铰链的第二铰链部分分别连接至所述第一质量体和所述第二质量体；第二铰链，连接至所述臂的各自的第一侧部，以实现所述臂的各自的角位移，并将所述第二铰链分别链接至所述第一框架，所述臂的第二侧部分别连接至所述第一铰链的第一铰链部分。
[0013] 所述第二柔性连接器还可包括结合铰链，所述结合铰链连接所述第一质量体和所述第二质量体。
[0014] 所述第一铰链的第二铰链部分可分别连接至所述第一质量体和所述第二质量体的中心部分。
[0015] 所述第一铰链可与所述第二铰链平行设置，所述臂被设置为与所述第一铰链和所述第二铰链
正交。
[0016] 所述第一铰链分别连接至所述第一质量体和所述第二质量体的连接方向可与第二柔性连接器系统的柔性连接器连接所述第一框架和所述第二框架的方向正交。
[0017] 所述第二柔性连接器系统可包括第一柔性连接器，所述第一柔性连接器连接所述第一框架和所述第二框架并被构造为梁以使所述第一框架能够相对于所述第二框架实现弯曲位移，并且第二柔性连接器系统包括第二柔性连接器，所述第二柔性连接器连接所述第一框架和所述第二框架，并被构造为铰链，以使所述第一框架能够相对于所述第二框架实现扭转位移。
[0018] 所述第一质量体和所述第二质量体可对称地布置于第一框架内，并相对于所述第二柔性连接器系统设置为使得当所述第一框架基于所述第三轴旋转时，所述第一质量体和所述第二质量体沿着所述第二轴在不同的方向平移。
[0019] 所述第一轴方向可以是X轴方向，所述第二轴方向是Z轴方向，所述第三轴方向是Y轴方向。
[0020] 所述第一柔性连接器系统可包括：第一柔性连接器，被构造为沿Y轴方向分别连接到所述第一质量体和所述第二质量体的梁；第二柔性连接器，沿X轴方向分别连接到所述第一质量体和所述第二质量体，所述第二柔性连接器中的一个具有链接结构，所述链接结构包括第一铰链，第一铰链包括沿X轴方向连接至所述第一质量体和所述第二质量体中的一个的第一铰链部分；臂，包括连接至第一铰链的第二铰链部分的第一侧部，所述臂在Y轴方向上延伸；第二铰链，包括在X轴方向连接至所述臂的第二侧部的第一铰链部分，以及被布置为将所述第二铰链链接至所述第一框架的第二铰链部分。
[0021] 所述第一柔性连接器系统可包括：第一柔性连接器，被构造为在Y轴方向分别连接到所述第一质量体和所述第二质量体的梁；第二柔性连接器，在X轴方向分别连接到所述第一质量体和所述第二质量体，具有链接结构的第二柔性连接器中的一个可包括：第一铰链，包括在X轴方向连接至所述第一质量体和所述第二质量体中的一个的第一铰链部分；臂，包括连接至第一铰链的第二铰链部分的第一侧部，所述臂在Y轴方向上延伸；第二铰链，包括在X轴方向连接至所述臂的第二侧部的第一铰链部分；固定臂，包括连接至所述第二铰链的第二铰链部分的第一侧部和在Y轴方向连接至所述第一框架的第二侧部。
[0022] 所述第二柔性连接器系统可包括：第一柔性连接器，所述第一柔性连接器被构造为梁并在X轴方向连接所述第一框架和所述第二框架；第二柔性连接器，被构造为铰链并在Y轴方向连接所述第一框架和所述第二框架。
[0023] 一个或更多个实施例提供一种角速度传感器，所述角速度传感器包括：第一质量体和第二质量体，相对于彼此并相对于所述角速度传感器的第一框架对称地布置；感测单元，包括柔性连接器，所述柔性连接器被构造为柔性连接所述第一质量体和所述第二质量体以使所述第一质量体和所述第二质量体均能够独立地且分别地相对于第一轴旋转并沿着相同方向平移，并被构造为检测所述第一质量体和所述第二质量体的位移；驱动单元，被构造为
支撑所述第一质量体和所述第二质量体，以使所述第一质量体和所述第二质量体能够在第二轴方向共同移位和旋转，并被构造为驱动所述第一质量体和第二质量体的运动。
[0024] 所述感测单元还可包括：传感器，传感器被构造为检测所述第一质量体和所述第二质量体的位移；第一柔性连接器，分别连接到所述第一质量体和所述第二质量体，并被构造为梁，以使所述第一质量体和所述第二质量体能够产生各自的弯曲位移；第二柔性连接器，分别连接至所述第一质量体和所述第二质量体，并具有链接结构以使所述第一质量体和所述第二质量体能够产生各自的扭转
变形和各自的角位移。
[0025] 所述第二柔性连接器中的一个可包括：第一铰链，包括第一铰链部分，所述第一铰链部分连接至所述第一质量体和所述第二质量体中的一个以使所述第一质量体或所述第二质量体能够产生相应的角位移；臂，包括第一侧部，所述第一侧部连接至所述第一铰链的第二铰链部分，所述臂具有与所述第一铰链连接到所述第一质量体或所述第二质量体的方向不同的延伸方向；第二铰链，连接至所述臂的第二侧部以使所述臂能够产生角位移。
[0026] 所述第二柔性连接器中的一个可包括：第一铰链，包括连接至所述第一质量体和所述第二质量体中的一个以使所述第一质量体或所述第二质量体能够产生相应的角位移的第一铰链部分；臂，包括连接至所述第一铰链的第二铰链部分的第一侧部，所述臂具有与所述第一铰链连接所述第一质量体或所述第二质量体的方向不同的延伸方向；第二铰链，包括连接至所述臂的第二侧部以使所述臂能够产生角位移的第一铰链部分；固定臂，将所述第二铰链的第二铰链部分连接至所述驱动单元。
[0027] 角速度传感器还可包括结合铰链，所述结合铰链连接所述第一质量体和所述第二质量体。
[0028] 所述驱动单元可包括：所述第一框架，第一框架柔性连接至所述感测单元，所述第一质量体和所述第二质量体对称地布置在所述第一框架内；第二框架，被设置为与所述第一框架分开；柔性连接器系统，柔性连接所述第一框架和所述第二框架，并包括振动驱动器元件。
[0029] 所述第二柔性连接器系统可包括第一柔性连接器，所述第一柔性连接器连接所述第一框架和所述第二框架并被构造为梁以使所述第一框架能够相对于所述第二框架的弯曲位移，并且所述第二柔性连接器系统包括第二柔性连接器，所述第二柔性连接器连接所述第一框架和所述第二框架，并被构造为铰链，以使所述第一框架能够相对于所述第二框架产生扭转位移。
[0030] 一个或更多个实施例提供了一种角速度传感器，所述角速度传感器包括：第一框架；第一质量体和第二质量体，布置在所述第一框架内；第一柔性连接器系统，将所述第一质量体和所述第二质量体连接至所述第一框架，并包括被构造为检测所述第一质量体和所述第二质量体中的至少一个的位移的传感器；第二框架，被设置为与所述第一框架分开；第二柔性连接器系统，连接所述第一框架和所述第二框架，并包括被构造为驱动所述第一框架相对于所述第二框架的运动的驱动器，其中，所述第二柔性连接器系统柔性连接所述第一框架和所述第二框架以使所述第二框架能够基于Y轴相对于所述第二框架旋转，所述驱动器被配置为使所述第一框架能够基于Y轴旋转，包括Y轴的面被布置为与所述第一质量体和所述第二质量体的
重心相对于Z轴方向所放置的表面不同；所述第一质量体和所述第二质量体的各自的重心分别
定位在与所述第一框架在Y轴上的旋转对应的轴的相反侧，所述第一柔性连接器系统将所述第一质量体和所述第二质量体柔性连接至所述第一框架，以使所述第一质量体和所述第二质量体能够在Z轴方向相对于所述第一框架进行平移运动，并且所述第一柔性连接器系统将所述第一质量体和所述第二质量体柔性连接至所述第一框架，以使所述第一质量体和所述第二质量体能够基于X轴相对于所述第一框架进行旋转运动。
[0031] 所述第一柔性连接器系统可包括铰链和臂，并且所述铰链可形成在与XZ平面大体平行的平面上，所述臂具有在Y轴方向的长度。
[0032] 所述第一柔性连接器系统可包括薄膜，所述薄膜可形成在与XY平面实大体平行的平面上并定位为邻近XY平面。
[0033] 所述第二柔性连接器系统可包括铰链，所述铰链可形成在与YZ平面大体平行的平面上并被定位为邻近YZ平面。
[0034] 所述第一柔性连接器系统可包括薄膜，并且所述薄膜可形成在与XY平面大体平行的平面上并定位为邻近XY平面。
[0035] 所述传感器可被构造为检测来自所述第一质量体和所述第二质量体在Z轴方向的线位移的基于Y轴的旋转的角速度，并检测来自所述第一质量体和所述第二质量体在X轴方向的角位移的基于X轴和Z轴的旋转的角速度。
[0036] 所述第一柔性连接器系统可包括多个传感器，所述传感器位于所述第一框架内的相对于X轴相反的
位置处。
[0037] 所述第一柔性连接器系统还可包括连接所述第一质量体和所述第二质量体的结合铰链，并且所述结合铰链限制所述第一质量体和所述第二质量体相对于Z轴方向的相对的线位移。
[0038] 所述结合铰链可形成在与XZ平面平行的平面上。
[0039] 所述结合铰链连接所述第一质量体和所述第二质量体，使得所述第一质量体和所述第二质量体基于X轴相对地移位。
[0040] 所述第一柔性连接器系统可限制所述第一质量体和所述第二质量体在X轴方向和Y轴方向相对于所述第二框架的平移运动，并限制所述第一质量体和所述第二质量体基于Y轴和Z轴的旋转运动。
[0041] 所述第二柔性连接器系统可限制所述第一框架在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向相对于所述第二框架的平移运动，并限制所述第一框架基于X轴和Y轴的旋转运动。
[0042] 附加的和/或其他方面将在随后的描述中部分地阐述，并且部分地通过描述将是明显的或者可通过实践本实施例而获知。
附图说明
[0043] 通过以下结合附图进行的一个或更多个实施例的描述，这些和/或其他方面将变得更清楚且更容易领会，其中：
[0044] 图1是示意地示出根据一个或更多个实施例的角速度传感器的平面图；
[0045] 图2是根据一个或更多个实施例的角速度传感器(例如沿着图1中示出的A-A线截取的图1的角速度传感器)的示意性剖视图；
[0046] 图3是根据一个或更多个实施例的角速度传感器(例如沿着图1中示出的B-B线截取的图1的角速度传感器)的示意性剖视图；
[0047] 图4是根据一个或更多个实施例的角速度传感器(例如沿着图1中示出的B’-B’线截取的图1的角速度传感器)的示意性剖视图；
[0048] 图5A和图5B是根据一个或更多个实施例的角速度传感器(例如图1中示出的角速度传感器)的可移动的方向和运动阶段的示意的剖视图；
[0049] 图6是根据一个或更多个实施例的示意地示出角速度传感器的布局的平面图；
[0050] 图7A至图7C是根据一个或更多个实施例的图6中示出的角速度传感器的示意性使用状态图；
[0051] 图8是根据一个或更多个实施例的示意性示出角速度传感器布局的平面图。
具体实施方式
[0052] 提供以下具体实施方式，以帮助读者获得在此描述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而，在理解了本公开之后，在此所描述的方法、装置和/或系统的各种改变、
修改及其等同物对于本领域普通技术人员将是明显的。在此描述的操作顺序仅仅是示例，且其并不局限于在此所阐述的，而是除了必须以特定顺序发生的操作外，可做出对于本领域普通技术人员将是明显的改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省去对于本领域普通技术人员公知的功能和结构的描述。
[0053] 在此描述的特征可通过不同的形式实施，并且将不被解释为限于在此描述的示例。
[0054] 可以对示例性实施例做出各种替换和修改，一些示例性实施例将在附图和具体实施方式中被详细地示出。然而，应该理解的是，这些实施例不被解释为局限于示出的形式，而是包括本公开的思想和技术范围内的所有改变、等同物或替代方案。
[0055] 在此使用的术语仅仅为了解释具体的实施例，而不意图限制。除了当两种表达形式根据上下文彼此不同时以外，单数表达形式包括复数表达形式。例如，如在此所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。在此，术语“包括”或“具有”也意图指出存在在
说明书上公开的特性、图、操作、组件或元件或者它们的组合。术语“包括”或“具有”应该被理解为不会预先排除一个或更多个其他特性、图、操作、元件或它们的组合或者其他可能性。另外，术语“第一”、“第二”、“一侧”、“另一侧”等的使用在此可以被用来将特定组件与另一组件进行区分，但是这样的组件的配置不应被解释为受限于术语。另外，下面关于附图图示对X、Y和Z轴的引用仅仅出于解释的目的，并不意味着将描述的实施例限制于此。
[0056] 除非另有定义，否则针对本公开，在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与本公开和相关领域的环境中术语的意思一致的意思，而将不以理想的或者过于正式的含义来解释它们。
[0057] 在下文中，将参照附图更详细地解释特定实施例，其中，相同的附图标号始终指示相同的元件。相同的组件或彼此对应的组件将被设置相同的附图标号，并且将省略它们的详细解释。当确定了相关的或已知的功能或配置的具体实施方式可能使本公开的实施例不必要地模糊不清时，可以省去这样的具体实施方式。
[0058] 图1是示意性地示出根据一个或更多个实施例的角速度传感器的平面图。如图所示，例如，角速度传感器100可以包括质量体部件110、第一框架120、第二框架130、第一柔性部件140、第二柔性部件150、第三柔性部件160和第四柔性部件170。
[0059] 在实施例中，第一柔性部件140和第二柔性部件150可以是对应的感测柔性部件，并且可以单独地或选择性地设置有对应的传感器，第三柔性部件160和第四柔性部件170可以是对应的振动柔性部件，并且可以单独地或选择性地设置有或设置为对应的驱动器。
[0060] 仅仅作为示例，第一柔性部件140和第二柔性部件150可以是压电元件传感器或电容元件传感器，而第三柔性部件160和第四柔性部件170可以是压电元件驱动器或电容元件驱动器。例如，压电元件可以形成为这样的柔性部件或形成在这样的柔性部件上(诸如在其上形成
镀层或沉积层)，所述柔性部件可以根据他们各自的弹性变形和/或取决于这样的弹性变形的可测量的各自的电
阻变化产生电
信号。在一个或更多个实施例中，所述
电信号和/或
电阻可以通过形成在示例压电元件中的
电极来测量。例如，科氏力(Coriolis force)可以通过第一柔性部件140和/或第二柔性部件150中的一个或更多个的
压电传感器或电容传感器来测量。正如，第三柔性部件和/或第四柔性部件中的一个或更多个可以包括压电驱动器元件，所述压电驱动器元件可以通过将电荷、
电压或信号施加到所述压电驱动元件的电极来被控制以变形或振动。
[0061] 相应地，在不同实施例中，角速度传感器可以包括一个或更多个
控制器，所述一个或更多个控制器控制这样的压电元件或电容元件的驱动和/或控制这样的压电元件或电容元件的任何变形的感测，再次注意的是，实施例不限于这样的压电元件或电容元件，其它驱动器和/或感测元件也是可用的。另外，在一个或更多个实施例中，第三柔性部件160和/第四柔性部件170的驱动器中的一个或更多个可在谐振频率下被驱动，所述谐振频率基本上与第一柔性部件140和第二柔性部件150中的一个或更多个的传感器元件的感测的谐振频率一致。
[0062] 例如，可以通过科氏力产生移位的质量体部件110可以包括第一质量体110a和第二质量体110b。
[0063] 另外，在一个或更多个实施例中，第一质量体110a和第二质量体110b可以具有相同的大小，并且被设置为彼此对称。
[0064] 此外，第一质量体110a和第二质量体110b可以通过第一柔性部件140和第二柔性部件150被连接到第一框架120。
[0065] 在实施例中，当被施加以科氏力时，第一质量体110a和第二质量体110b可以通过第一柔性部件140的弯曲和第二柔性部件150的扭转变形和角位移而移位。在这种情况下，第一质量体110a和第二质量体110b经历旋转运动和平移运动，这将在下面更详细地描述。
[0066] 此外，设置在第一框架120中的第一质量体110a和第二质量体110b可以基于连接到第一框架120的第四柔性部件170彼此对称地设置。
[0067] 此外，第一框架120支撑质量体部件110。更具体地说，第一框架120可以具有设置在其中的第一质量体110a和第二质量体110b，并且可通过第一柔性部件140和第二柔性部件150连接到质量体部件110。即，第一框架120用来确保质量体部件110在其中可以产生移位的空间，从而成为质量体110移位时的参照，即，质量体部件110可以相对于第一框架120运动。另外，第一框架120也可以形成为
覆盖或包围质量体部件110的仅仅一部分。
[0068] 其次，第二框架130支撑第一框架120。更具体地说，第二框架130可以被设置为在第一框架120的外部、在第一框架120之外或远离第一框架120以与第一框架120分开，并且可通过第三柔性部件160和第四柔性部件170连接到第一框架120。因此，第一框架120和连接到第一框架120的质量体部件110可以被认为是以浮动的状态被第二框架130支撑以能够产生位移，即，第一框架120和质量体部件110可以分别相对于第二框架130运动。另外，在实施例中，第二框架130也可以形成为覆盖或包围第一框架120的仅仅一部分。
[0069] 根据一个或更多个实施例，角速度传感器100的这样的组件的其它的和/或可选的结构特征、形状、和/或有机连接(organic connection)将在下面参照图2到图4被更详细地描述。
[0070] 根据一个或更多个实施例，图2是角速度传感器(诸如沿着图1中示出的线A-A截取的图1的角速度传感器)的示意性截面图，图3是角速度传感器(诸如沿着图1中示出的线B-B截取的图1的角速度传感器)的示意性截面图，图4是角速度传感器(诸如沿着图1中示出的线B’-B’截取的图1的角速度传感器)的示意性截面图。
[0071] 首先，第一质量体110a和第二质量体110b的两端可以通过第一柔性部件140以示出的Y轴方向分别被连接到第一框架120。
[0072] 另外，第一柔性部件140中的每一个可以是梁，所述梁在示出的Z轴方向具有预定的厚度，并且具有由示出的X轴和Y轴形成的表面。即，第一柔性部件140中的每个可以被形成为在X轴方向的宽度大于在Z轴方向的厚度。
[0073] 此外，在Y轴方向，第一柔性部件140的一端可以被连接到质量体部件110并且第一柔性部件140的另一端连接到第一框架120。为此，第一柔性部件140中的每个可以在Y轴方向延伸。
[0074] 此外，第一柔性部件140中的每个可以在Y轴方向被连接到示出的第一质量体110a和第二质量体110b的上侧和下侧两者。
[0075] 另外，第一柔性部件140中的一个或更多个可以被设置有传感器。即，例如，当基于XY平面观察时，第一柔性部件140中的每个可以比第二柔性部件150相对地宽。因此，第一柔性部件140中的一个或更多个可以被设置有感测第一质量体110a和第二质量体110b的位移的传感器。
[0076] 此外，所述传感器不受具体限制，但是可被形成为使用压电式、压阻式、电容式、光学式等。
[0077] 此外，第一质量体110a和第二质量体110b可以在X轴方向被连接到第二柔性部件150，并且第二柔性部件150被连接到第一框架120。
[0078] 此外，第二柔性部件150可以用于将第一质量体110a和第二质量体110b分别连接到第一框架120，从而第一质量体110a和第二质量体110b可以执行旋转运动和平移运动。为此，例如，第二柔性部件可以包括第一铰链151、臂152、第二铰链153、固定臂154和结合铰链155。
[0079] 更详细地，第一铰链151可以被连接到第一质量体110a和第二质量体110b的上侧部分和下侧部分两者，从而可以实现第一质量体110a和第二质量体110b的角位移，并且臂152、第二铰链153和固定臂154可以分别被连接到第一质量体110a和第二质量体110b，从而可以实现第一质量体110a和第二质量体110b的线位移。
[0080] 此外，臂152可以被连接到第一铰链151的一端，第一铰链151的另一端分别被连接到第一质量体110a和第二质量体110b，并且所述连接使得臂152的延伸方向与第一铰链151连接到第一质量体110a和第二质量体110b的方向不同。
[0081] 此外，第二铰链153的一侧可以被连接到第一铰链151所连接的臂152的另一侧，从而可以实现臂152的角位移。
[0082] 此外，固定臂154的一侧可以被连接到可连接到臂152的第二铰链153的另一侧，并且固定臂154的另一侧可以被连接到第一框架120。
[0083] 此外，第一铰链151和第二铰链153可以被设置为彼此平行，并且臂152可以被设置为与第一铰链151和第二铰链153正交。
[0084] 此外，第一铰链151可以被连接到第一质量体110a和第二质量体110b的两侧，从而可以分别实现第一质量体110a和第二质量体110b的角位移。
[0085] 此外，第一铰链151和第二铰链153中的每个可以在Y轴方向分别具有预定厚度，并且可以具有由X轴和Z轴形成的表面。例如，第一铰链151和第二铰链153中的每个可以被形成为使得在Z轴方向的宽度大于在Y轴方向的厚度。
[0086] 此外，第一铰链151和第二铰链153中的每个可以被布置为在X-轴方向延伸，并且臂152中的每个可以被布置为在Y轴方向延伸。
[0087] 此外，第一铰链151在X轴方向延伸的一端可以被连接到第一质量体110a和第二质量体110b，第一铰链151的另一端被连接到臂152，并且第二铰链153在X轴方向延伸的一端可以被连接到固定臂154，固定臂154可以与第一框架120结合，而第二铰链153的另一端可以被连接到臂152。
[0088] 此外，第一柔性部件140的连接方向可以被设置为与第二柔性部件150的第一铰链151和第二铰链153之间的连接方向正交。即，第一柔性部件140可以在Y轴方向分别将第一质量体110a和第二质量体110b连接到第一框架120，第二柔性部件150的第一铰链151可以在X轴方向被分别连接到第一质量体110a和第二质量体110b，并且第二铰链153也可以在X-轴方向被连接到臂152和固定臂154。
[0089] 因此，在一个或更多个实施例中，可以基于X轴实现第一质量体110a和第二质量体110b的角位移，但可能不能基于Y轴相对自由地实现。
[0090] 此外，第二柔性部件150的第一铰链151和第二铰链153可以被连接到在Y轴延伸的臂152的两侧，而第二铰链153的一端可以被连接到固定臂154，第二铰链153的另一端被连接到臂152。因此，由于固定臂154在Y轴方向被连接到第一框架120，因此除了通过第二柔性部件150的链接结构在X轴方向实现质量体110的角位移以外，还可以在Z-轴方向实现质量体110的线位移。
[0091] 此外，如图1所示，第一柔性部件140可以在Y-轴方向被连接到第一质量体110a和第二质量体110b的示出的背对的顶侧和底侧，并且第二柔性部件150可以在Y轴方向被连接到质量体110的上侧部分和下侧部分两者。
[0092] 这里，当第一质量体110a和第二质量体110b执行平移运动时，结合铰链155可以用于沿同一方向运动。即，例如，当第一质量体110a和第二质量体110b沿Z轴方向执行平移运动时，结合铰链可以将第一质量体110a和第二质量体110b结合为使得第一质量体110a和第二质量体110b两者相对于第一框架产生正位移或负位移，并且第一质量体110a和第二质量体110b中的任何一个产生正位移而其中另一个不会产生负位移。
[0093] 为此，结合铰链155可以被形成为具有在X轴和Z轴方向形成的表面和在Y-轴方向的厚度。
[0094] 此外，结合铰链155可以被设置为与第一铰链151平行，并且在X轴方向连接第一质量体110a和第二质量体110b。此外，在一个或更多个实施例中，结合铰链155可以分别连接到第一质量体110a和第二质量体110b相对于Y-轴方向的中央侧部分。
[0095] 其次，例如，第三柔性部件160中的每个可以被构造为梁，所述梁在Z-轴方向具有预定的厚度并且具有由X轴和Y轴形成的表面。即，第三柔性部件160中的每个可被形成为在Y轴方向的宽度大于在Z轴方向的厚度。另外，第三柔性部件160中的每个可以具有相对于X轴方向连接到第一框架120的一端和连接到第二框架130的另一端。
[0096] 如上所述，第一柔性部件140连接质量体部件110和第一框架120的方向与第三柔性部件160连接第一框架120和第二框架130的方向可以彼此正交。
[0097] 此外，第四柔性部件170中的每个可被构造为铰链，其可在X轴方向具有预定厚度并可具有由Y轴和Z轴形成的表面。即，第四柔性部件170中的每个可被形成为使得Z轴方向上的宽度大于X轴方向上的厚度。因此，第一框架120基于X轴的旋转或第一框架120在Z轴方向上的平移均可被限制，而第一框架120可被构造为基于Y轴相对自由地旋转。即，第一框架120可按照使第一框架120基于Y轴方向相对于第二框架130旋转的方式而固定到第二框架130，例如，第四柔性部件170作为用于此目的的铰链。
[0098] 此外，在一个或更多个实施例中，第四柔性部件170可与第一框架120的中央侧部结合，第一框架120可基于第四柔性部件170旋转为对称地移位。
[0099] 此外，第三柔性部件160和第四柔性部件170可被设置为使得第三柔性部件160和第四柔性部件170的延伸方向(即，它们分别在第一框架120和第二框架130之间连接的方向)彼此正交。
[0100] 即，第三柔性部件160可与第一框架120和第二框架130在X轴方向结合，第四柔性部件170可与第一框架120和第二框架130在Y轴方向结合。
[0101] 因此，第一框架120可通过第三柔性部件160和第四柔性部件170被第二框架130支撑，第一框架120的角位移可通过第四柔性部件170相对于Y轴方向形成。
[0102] 此外，第三柔性部件160和第四柔性部件170可被选择性地设置有或设置为各自的驱动器。这里，各自的驱动器可驱动第一框架120并可以是仅作为示例的各自的压电式驱动器、电容式驱动器等。此外，当基于XY平面观察时，每个第三柔性部件160可能比每个第四柔性部件170相对宽。因此，在实施例中，只有第三柔性部件160可被设置有或设置为用于驱动第一框架120的相应的驱动器。
[0103] 此外，由于可如上所述地来设置第一柔性部件140至第四柔性部件170，所以第二柔性部件150的第一铰链151和第二铰链153连接质量体部件110和第一框架120的连接方向可与第四柔性部件170连接第一框架120和第二框架130的连接方向正交。
[0104] 此外，根据实施例，这样的角速度传感器的第二柔性部件150的第一铰链151、第二铰链153和结合铰链155以及第四柔性部分170可具有所有可能的形状，诸如具有矩形横截面的铰链形状、具有圆形横截面的扭杆形状或不由上述实施例的描述所限制的形状等。
[0105] 此外，作为示例，图1的第一质量体和第二质量体的潜在的可移动方向在下面的表1中示出。
[0106] 表1
[0107]
[0108]
[0109] 因此，如图5A和5B所示，由于例如第一铰链151、臂152和第二铰链153的链接结构，质量体部件110的角位移可基于X轴方向实现，其线位移可沿Z轴方向实现。
[0110] 接下来，在实施例中，由于每个第四柔性部件170在Z轴方向的宽度大于其在X轴方向的厚度，所以相对于第二框架，第一框架120基于X轴的旋转或第一框架120沿Y轴方向的平移可能受限，而第一框架120可基于Y轴相对自由地旋转。
[0111] 结果，由于上述的第三柔性部件160和第四柔性部件170的特性，第一框架120可基于Y轴相对于第二框架130旋转，但第一框架120基于X轴或Z轴的旋转或第一框架120沿Z轴、Y轴或X轴方向的平移可能受限。例如，相对于第二框架130，第一框架120潜在的可移动方向示于下面的表2中。
[0112] 表2
[0113]
[0114] 如上所述，由于第一框架120可基于Y轴相对于第二框架130旋转，而第一框架120在其余的方向上的运动可被限制，所以角速度传感器可被构造为使得第一框架120被允许仅相对于期望方向的力产生位移(相对于第二框架130)，例如，基于Y轴的旋转。
[0115] 图6是根据一个或更多个实施例的示意地示出角速度传感器的布局的平面图。如图6所示，对应于图1所示的具有相同功能和潜在的相同形状的角速度传感器100的角速度传感器200的组件的描述将不在下面重复。因此，图6的下面的讨论将讨论可能不同于上述的那些关于图1的角速度传感器的形状和有机连接。另外，图7A至图7C从不同角度进一步显示图6中引用的组件。
[0116] 更详细地，角速度传感器200包括质量体部件210、第一框架220、第二框架230、第一柔性部件240、第二柔性部件250、第三柔性部件260、第四柔性部件270、感测电极280和振动电极290。
[0117] 此外，质量体部件210包括第一质量体210a和第二质量体210b。此外，第一质量体210a和第二质量体210b通过第一柔性部件240和第二柔性部件250连接到第一框架220。
[0118] 此外，当施加科氏力时，第一质量体210a和第二质量体210b通过第一柔性部件240的弯曲和第二柔性部件250的扭曲变形和角位移而产生位移。在这种情况下，实现第一质量体210a和第二质量体210b的旋转和平移运动。
[0119] 接着，第二框架230支撑第一框架220。更详细地，第二框架230通过第三柔性部件260和第四柔性部件270连接到第一框架220。因此，第一框架220和连接到第一框架220的质量体部件210通过第二框架230以浮动状态来支撑以便能够移位。
[0120] 更详细地，第一柔性部件240可被构造为梁，梁在Z轴方向具有预定的厚度并具有通过X轴和Y轴形成的表面。
[0121] 此外，第一柔性部件240具有相对于Y轴方向连接到质量体部件210的一端和连接到第一框架220的另一端。
[0122] 为此目的，第一质量体210a和第二质量体210b分别设置有沿X轴方向突出的突起连接部件211a和211b，第一柔性部件240连接到凸起连接部件211a和211b的两侧。
[0123] 此外，第一柔性部件240可设置有感测第一质量体210a和第二质量体210b的位移的传感器。仅作为示例，图6示出了感测电极280形成在第一柔性部件240上或者形成为第一柔性部件240的一部分。
[0124] 因此，感测电极280分别形成在第一柔性部件240上，其中，第一柔性部件240连接到突起连接部分211a和211b的两侧。这是为了根据质量体部件210的角位移而使用第一柔性部件240的弯曲
应力输出信号值。
[0125] 接着，第一质量体210a和第二质量体210b沿X轴方向连接到第二柔性部件250，第二柔性部件250分别连接到第一框架220。
[0126] 此外，第二柔性部件250用于将质量体部件210连接到第一框架220，使得可实现质量体部件210的旋转运动和平移运动。为此，第二柔性部件250包括第一铰链251、臂252、第二铰链253、固定臂254和结合铰链255。
[0127] 此外，第二铰链253包括铰链部件253a和臂部件253b。
[0128] 通过该结构，分别实现第一质量体210a和第二质量体210b基于X轴方向的旋转运动，第二柔性部件250的第一铰链251和第二铰链253用作为此目的的铰链。
[0129] 此外，由于第一铰链251和第二铰链253分别连接到臂252和固定臂254，所以可实现第一质量体210a和第二质量体210b沿Z轴方向的平移运动。此外，通过结合铰链255实现第一质量体210a和第二质量体210b沿同一方向的线位移。
[0130] 接着，第三柔性部件260被构造为沿Z轴方向具有预定厚度并具有由X轴和Y轴形成的表面的梁。此外，第三柔性部件260具有相对于X轴方向连接到第一框架220的突起结合部221的一端以及连接到第二框架230的突起结合部231的另一端。
[0131] 此外，第四柔性部件270是沿X轴方向具有预定厚度并具有由Y轴和Z轴形成的表面的铰链。因此，第一框架220基于X轴的旋转或第一框架220沿Z轴方向的平移受到限制，而第一框架220可基于Y轴相对自由地旋转。即，第一框架220可固定到第二框架230从而基于Y轴方向旋转，第四柔性部件270用作为此目的的铰链。
[0132] 此外，第四铰链部件270包括铰链部件271和梁部件272。此外，仅作为示例，第四柔性部件270可形成为“T”字母形状，其中，铰链部件271与梁部件272的一个表面结合。
[0133] 此外，在实施例中，第四柔性部件270与第一框架220的中央部分结合，第一框架220可基于第四柔性部件270旋转为对称地产生位移。
[0134] 此外，第三柔性部件260和第四柔性部件270可被设置为使得第三柔性部件260和第四柔性部件270的连接方向(即，它们在第一框架220和第二框架230之间的连接方向)彼此正交。即，第三柔性部件260与第一框架220和第二框架230在X轴方向结合，第四柔性部件270与第一框架220和第二框架230在Y轴方向结合。
[0135] 此外，第三柔性部件260和/或第四柔性部件270中的一个或更多个可被选择性地设置有或设置为各自的驱动器。例如，驱动器可以是产生振动的驱动器以在第三柔性部件260和/或第四柔性部件270中的任何一个中产生振动。这里，各自的驱动器可被控制为驱动第一框架220，从而驱动质量体部件210，并可形成为仅作为示例的压电式驱动器、电容式驱动器等。例如，在实施例中，图6示出了驱动电极290形成在第三柔性部件260上。
[0136] 图7A至7C是根据一个或更多个实施例的图6所示的角速度传感器的示意性的使用状态图。如图7A至7C所示，实现了角速度传感器200的质量体部件210的第一质量体210a和第二质量体210b的基于X轴方向的角位移，或实现了其基于Z轴方向的线位移。
[0137] 更详细地，当第一框架220和质量体部件210基于Y轴旋转时，产生沿示例的(+)Z轴方向和示例的(-)X轴方向的第一质量体210a的驱动速度分量，然后产生沿(-)Z轴方向和(+)X轴方向的驱动速度分量，产生第二质量体210b沿(-)X轴方向和(-)Z轴方向的驱动速度分量，然后产生(+)Z轴方向和(+)X轴方向上的驱动速度分量。
[0138] 沿输入角速度与驱动速度的外部乘积矢量方向向第一质量体210a和第二质量体210b施加科氏力，其中将在下面描述角速度方向与科氏力方向的详细结合。
[0139] 此外，图7A示出了第一质量体210a和第二质量体210b基于所述X轴方向沿彼此相反的方向实现的角位移，图7B示出了第一质量体210a和第二质量体210b沿Z轴方向实现的线位移，图7C示出了第一质量体210a和第二质量体210b基于X轴方向沿彼此相同方向实现的角位移。
[0140] 此外，当基于X轴旋转的角速度施加到第一质量体210a和第二质量体210b时，在第一质量体210a中产生沿示例的(-)Y轴方向的科氏力，然后产生沿(+)Y轴方向的科氏力，在第二质量体210b中产生沿(+)Y轴方向的科氏力，然后产生沿(-)Y轴方向的科氏力。
[0141] 因此，如图7A所示，第一质量体210a和第二质量体210b基于X轴沿彼此相反的方向旋转，形成在第一柔性部件240a和240b中的传感器可分别感测第一质量体210a和第二质量体210b的位移，因此角速度传感器可以计算科氏力，并可通过计算的科氏力测量基于X轴旋转的角速度。在这种情况下，当由分别连接到第一质量体210a的两侧的第一柔性部件240a的传感器分别产生的信号被限定为SY1和SY2，且由分别连接到第二质量体210b的两侧的第一柔性部件240b的传感器分别产生的信号被限定为SY3和SY4时，可例如通过(SY1-SY2)-(SY3-SY4)计算基于X轴旋转的角速度。如图7A所示，因为信号是在沿彼此相反的方向旋转的第一质量体210a和第二质量体210b之间差分输出，所以
加速度噪声也可被抵消。
[0142] 此外，当基于Z轴旋转的角速度分别施加到第一质量体210a和第二质量体210b时，在第一质量体210a中产生沿(-)Y轴方向的科氏力并随后产生沿(+)Y轴方向的科氏力，在第二质量体210b中产生沿(-)Y轴方向的科氏力，然后沿(+)Y轴方向产生科氏力。因此，如图7C所示，第一质量体210a和第二质量体201b基于X轴沿同一方向旋转。在这种情况下，当由分别连接到第一质量体210a的两侧的第一柔性部件240a的传感器分别产生的信号被限定为SY1和SY2，且由分别连接到第二质量体210b的两侧的第一柔性部件240b的传感器分别产生的信号被限定为SY3和SY4时，可例如通过(SY1-SY2)+(SY3-SY4)计算基于Z轴旋转的角速度。
[0143] 此外，当基于Y轴旋转的角速度分别施加到第一质量体210a和第二质量体210b时，如图7B所示，在第一质量体210a和第二质量体210b沿Z轴方向平移。在这种情况下，当由分别连接到第一质量体210a的两侧的第一柔性部件240a的传感器分别产生的信号被限定为SY1和SY2，且由分别连接到第二质量体210b的两侧的第一柔性部件240b的传感器分别产生的信号被限定为SY3和SY4时，可例如通过(SY1+SY2)-(SY3+SY4)计算基于Z轴旋转的角速度。
[0144] 因此，角速度传感器200可检测基于X轴、Y轴和Z轴旋转的角速度以获得第三角速度。在这种情况下，由于可无需进行数字输出端的计算，所以可去除这种计算中涉及的噪声和校准的负担，并可实现小型化。另外，由于这些示例性的布置，机械噪声和电气噪声可被最小化或被去除，因此可实施低功率和角速度传感器封装的简化。
[0145] 图8是根据一个或更多个实施例的示意性示出角速度传感器的布局的平面图。此外，将角速度传感器300和图6中的角速度传感器200进行比较，将在下面讨论第一柔性部件和第二柔性部件的不同位置和有机连接。
[0146] 更详细地，角速度传感器300包括质量体部件310、第一框架320、第二框架330、第一柔性部件340、第二柔性部件350、第三柔性部件360、第四柔性部件370、感测电极380和驱动电极390。
[0147] 此外，第一柔性部件340位于第一质量体310a和第二质量体310b之间。此外，第二柔性部件350的第一铰链351、臂352、第二铰链353以及固定臂354分别在第一质量体310a和第二质量体310b与第一框架320之间位于第一质量体310a和第二质量本体310b的外面，结合铰链355在第一质量体310a和第二质量本体310b之间连接。第二铰链353可包括铰链部件353a和梁部件353b。
[0148] 此外，第一柔性部件340设置有感测电极380，第三柔性部件360设置有驱动电极390。
[0149] 此外，第一质量体310a和第二质量体310b分别设置有沿X轴方向突出的突起连接部件311a和311b。第一柔性部件340连接到突起连接部件311a和311b的两侧。
[0150] 此外，第四柔性部件370包括铰链部件371和梁部件372。此外，仅作为示例，类似于图6至图7C的铰链部件271和梁部件272的构造，第四柔性部件370可形成为“T”字母的形状，其中，铰链部件371与梁部件372的一个表面进行结合。
[0151] 此外，第一框架320、第二框架330、第一柔性部件340、第二柔性部件350、第三柔性部件360和第四柔性部件370的有机连接和形状可与前面的描述相同或相似，因此其描述将被省略。
[0152] 因此，仅作为非限制性示例，一个或更多个实施例可提供一种角速度传感器，通过将多个质量体连接到第一框架以允许质量体执行角位移和线位移并将第一框架连接到第二框架以允许第一框架执行角位移，该角速度传感器能够检测3轴的角速度、实施小型化、去除机械噪声和电气噪声、实施低功率和/或简化封装。
[0153] 仅作为非穷尽的示例，除了电子设备(诸如人造卫星、导弹、无人驾驶飞机、车辆、气囊系统、电子稳定控制(ESC)系统、车辆的黑匣子系统、视频或图像相机的手抖动预防、移动电话或游戏机的运动感应系统或
导航系统等)中角速度传感器的潜在
硬件实施例的任何上述说明，在此的电子设备实施例包括如在此描述的这样的角速度传感器，也可以是这样的移动设备(诸如蜂窝电话、智能电话、可穿戴智能设备或
生物信号设备、数码笔、便携式个人计算机(PC)(诸如
笔记本电脑、笔记本、小型笔记本、上网本或超移动PC(UMPC)、平板PC(
平板电脑))、平板手机、
个人数字助理(PDA)、数字相机、便携式游戏机、MP3播放器、便携式/个人多媒体播放器(PMP)、手持电子书、全球定位系统(GPS)导航设备或传感器)，或固定设备(诸如台式PC、电视或显示器、DVD播放机、蓝光播放器、机顶盒，或
家用电器、
物联网)或者任何包括能够进行无线或网络通信的任何这种设备的其它移动或固定设备。
[0154] 虽然本公开包括特定示例，但是对本领域的普通技术人员显而易见的是，在不脱离由
权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式和细节上的各种改变。在此所描述的示例应被认为仅是描述意义上的，并不用于限制的目的。在每个实施例中的特征或方面的描述将被认为是适用于其它示例中类似的特征或方面。如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果描述的系统的组件、架构、设备或
电路以不同方式组合和/或被其他组件或其等同物替代或补充，可实现合适的结果。因此，本公开的范围不被详细描述限制，而由权利要求及其等同物进一步支持，且权利要求及其等同物的范围内的所有变型将被解释为包括在本公开中。
