JP2022014567A - 慣性センサー及び慣性計測装置 - Google Patents

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Teruo Takizawa
和幸 永田
Kazuyuki Nagata
悟 田中
Satoru Tanaka
成二 山▲崎▼
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Abstract

Figure 2022014567000001
【課題】過度な衝撃に対するセンサー素子の破損を低減した慣性センサー及び慣性計測装置を提供する。
【解決手段】慣性センサー１は、第１可動体３１が、開口部４６，４７を有し、開口部４６，４７に、Ｙ方向と交差するＸ方向に沿う第２回転軸Ｊ２の周りに揺動可能な第２可動体３８と、第１可動体３１と第２可動体３８とを接続し、第２回転軸Ｊ２として第２可動体３８を支持する第２支持梁３７と、Ｘ方向に沿う第３回転軸Ｊ３の周りに揺動可能な第３可動体４０と、第１可動体３１と第３可動体４０とを接続し、第３回転軸Ｊ３として第３可動体４０を支持する第３支持梁３９と、を有し、第２可動体３８及び第３可動体４０に対向する基板２又は蓋５の面７，８又は第２可動体３８及び第３可動体４０に設けられ、平面視で、第２可動体３８及び第３可動体４０と重なり、第２可動体３８及び第３可動体４０又は面７，８に向かって突出する突起２３を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、慣性センサー及び慣性計測装置に関する。
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて製造された慣性センサーが開発されている。このような慣性センサーとして、例えば特許文献１には、支持基板と、支持基板上に配置され、第１、第２質量部を有し、回転軸の周りにシーソー揺動する可動体と、支持基板上に設けられ、第１、第２質量部と対向する第１、第２固定電極と、を有し、可動体の互いに回転軸の周りの回転モーメントが異なる第１、第２質量部と、夫々に対向する位置に配置された第１、第２固定電極と、の間の静電容量の変化に基づいて鉛直方向の加速度を検出することができる物理量センサーが記載されている。
また、この物理量センサーは、可動体が過度にシーソー揺動した際に、可動体が第１、第２固定電極と接触することを防ぐために、第１、第２質量部に向かって突出する突起が支持基板に設けられている。
特開２０１９－４５１７２号公報
しかしながら、特許文献１に記載された物理量センサーが外部から強い振動や衝撃を受けると、過度のシーソー揺動によって可動体と突起とが衝突する。可動体が突起に衝突することで第１、第２固定電極との短絡は回避することができるが、その衝撃を吸収することができない場合には、可動体や突起を破損してしまう虞があった。つまり、慣性センサーが一定のエネルギー以上で振動や衝撃を受けると、可動体が１つの剛体として突起に衝突してしまい、可動体や突起の接触部を破壊してしまう、という虞があった。更に、可動体が１つの剛体として一定のエネルギーで衝突を繰り返すと、スティクションと呼ばれる貼り付き現象による動作不良を起こす虞があった。
慣性センサーは、基板と、前記基板上に配置され、第１方向に沿う第１回転軸の周りに揺動可能な第１可動体と、前記第１回転軸として前記第１可動体を支持する第１支持梁と、前記基板に接合され、前記第１可動体及び前記第１支持梁を覆う蓋と、を備え、前記第１可動体は、開口部を有し、前記開口部に、前記第１方向と交差する第２方向に沿う第２回転軸の周りに揺動可能な第２可動体と、前記第１可動体と前記第２可動体とを接続し、前記第２回転軸として前記第２可動体を支持する第２支持梁と、前記第２方向に沿う第３回転軸の周りに揺動可能な第３可動体と、前記第１可動体と前記第３可動体とを接続し、前記第３回転軸として前記第３可動体を支持する第３支持梁と、を有し、前記第２可動体及び前記第３可動体に対向する前記基板又は前記蓋の面又は前記第２可動体及び前記第３可動体に設けられ、平面視で、前記第２可動体及び前記第３可動体と重なり、前記第２可動体及び前記第３可動体又は前記面に向かって突出する突起を有する。
慣性計測装置は、上記に記載の慣性センサーと、前記慣性センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を備えている。
第１実施形態に係る慣性センサーの概略構造を示す平面図。 図１中のＡ－Ａ線における断面図。 慣性センサーの動作を説明する模式図。 慣性センサーの動作を説明する模式図。 第２実施形態に係る慣性センサーの概略構造を示す平面図。 第３実施形態に係る慣性センサーの概略構造を示す平面図。 第４実施形態に係る慣性センサーの概略構造を示す平面図。 図７のＢ部の拡大図。 第５実施形態に係る慣性センサーの概略構造を示す平面図。 第６実施形態に係る慣性センサーの概略構造を示す断面図。 第７実施形態に係る慣性センサーの概略構造を示す断面図。 第８実施形態に係る慣性センサーの概略構造を示す断面図。 第９実施形態に係る慣性センサーを備えた慣性計測装置の概略構成を示す分解斜視図。 図１３の基板の斜視図。
１．第１実施形態
先ず、第１実施形態に係る慣性センサー１について、鉛直方向の加速度を検出する加速度センサーを一例として挙げ、図１及び図２を参照して説明する。
尚、図１において、慣性センサー１の内部の構成を説明する便宜上、蓋５を取り外した状態を図示している。また、図１において、基板２の配線は、省略している。
また、説明の便宜上、各図には互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を図示している。また、Ｘ軸に沿った方向を「Ｘ方向」、Ｙ軸に沿った方向を「Ｙ方向」、Ｚ軸に沿った方向を「Ｚ方向」と言う。また、各軸方向の矢印先端側を「プラス側」、基端側を「マイナス側」、Ｚ方向プラス側を「上」、Ｚ方向マイナス側を「下」とも言う。また、Ｚ方向は、鉛直方向に沿い、ＸＹ平面は、水平面に沿っている。また、本実施形態における第１方向とは、Ｙ方向であり、第２方向とは、Ｘ方向であり、第３方向とは、Ｚ方向である。
図１及び図２に示す慣性センサー１は、センサー素子３の鉛直方向であるＺ方向の加速度を検出することができる。このような慣性センサー１は、基板２と、基板２上に配置されたセンサー素子３と、基板２に接合され、センサー素子３を覆う蓋５と、を有する。
基板２は、図１に示すように、Ｘ方向及びＹ方向に広がりを有し、Ｚ方向を厚さとする。また、基板２は、図２に示すように、下面側に窪み、深さの異なる凹部２１と凹部２１ａとが形成されている。尚、凹部２１ａの上面からの深さは、凹部２１よりも深い。この凹部２１及び凹部２１ａは、Ｚ方向からの平面視で、センサー素子３を内側に内包し、センサー素子３よりも大きく形成されている。凹部２１及び凹部２１ａは、センサー素子３と基板２との接触を抑制する逃げ部として機能する。また、基板２は、凹部２１の底面である面７からセンサー素子３側に突出している固定部２２と突起２３とを有し、凹部２１の底面に第１検出電極２４と第２検出電極２５とが配置され、凹部２１ａの底面にダミー電極２６が配置されている。第１検出電極２４と第２検出電極２５とは、略等しい面積を有している。２つの異なる検出電極は、後述するＱＶアンプにそれぞれ接続され、その静電容量差を差動検出方式により電気信号として検出する。従って、第１検出電極２４と第２検出電極２５とは、等しい面積であることが望ましい。そして、固定部２２の上面にセンサー素子３が接合されている。また、突起２３は、Ｚ方向からの平面視で、後述する第２可動体３８及び第３可動体４０と重なる位置に配置されている。尚、本実施形態では、基板２上に配置されたセンサー素子３の下面の位置は、基板２と蓋５との接合面と一致しているが、センサー素子３は、基板２と蓋５で囲まれる空間に収納されていれば良く、接合面との位置関係や凹部２１及び凹部２１ａの形状に依らない。
突起２３は、第１可動体３１に後述する第２可動体３８や第３可動体４０が備えられていない場合、第１可動体３１に過度なシーソー揺動が生じた際に第１可動体３１と接触することにより、第１可動体３１のそれ以上のシーソー揺動を規制するストッパーとして機能する。このような突起２３を設けることにより、互いに電位が異なる第１可動体３１と第１検出電極２４及び第２検出電極２５との過度な近接を防ぐことができる。一般に、電位が異なる電極間には静電引力が発生するため、過度な近接が起こると、第１可動体３１と第１検出電極２４及び第２検出電極２５との間に生じる静電引力によって第１可動体３１が第１検出電極２４や第２検出電極２５に引き付けられたまま戻らなくなる「プルイン」の発生を引き起こす。このような状態では慣性センサー１は、正常な動作をしなくなってしまうため、突起２３を設け、過度な近接をさせないことが重要である。尚、前述の通り第１可動体３１と第１検出電極２４及び第２検出電極２５とは異なる電位を有しているため、突起２３には、短絡を防ぐために絶縁層２７が設けられている。絶縁層２７の材質としては、酸化シリコンＳｉＯ2、窒化シリコンＳｉ3Ｎ4等が用いられる。
基板２としては、例えば、Ｎａ+等の可動イオンであるアルカリ金属イオンを含むガラス材料、例えば、パイレックス（登録商標）ガラス、テンパックス（登録商標）ガラスのような硼珪酸ガラスで構成されたガラス基板を用いることができる。ただし、基板２としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、石英基板、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板等を用いてもよい。
蓋５は、図２に示すように、上面側に窪む凹部５１が形成されている。蓋５は、凹部５１内にセンサー素子３を収納して基板２の上面に接合されている。そして、蓋５及び基板２によって、その内側に、センサー素子３を収納する収納空間Ｓが形成されている。収納空間Ｓは、気密空間であり、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入され、使用温度が－４０℃～１２５℃程度で、ほぼ大気圧となっていることが好ましい。ただし、収納空間Ｓの雰囲気は、特に限定されず、例えば、減圧状態であってもよいし、加圧状態であってもよい。
蓋５としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。ただし、これに特に限定されず、例えば、ガラス基板や石英基板を用いてもよい。また、基板２と蓋５との接合方法としては、特に限定されず、基板２や蓋５の材料によって適宜選択すればよく、例えば、陽極接合、プラズマ照射によって活性化させた接合面同士を接合させる活性化接合、ガラスフリット等の接合材による接合、基板２の上面及び蓋５の下面に成膜した金属膜同士を接合する金属共晶接合等を用いることができる。
センサー素子３は、例えば、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、砒素（Ａｓ）等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチング、特に、深堀エッチング技術であるボッシュ・プロセスによって垂直加工することにより形成される。
センサー素子３は、図１に示すように、固定部２２の上面に接合されている保持部３２と、第１方向であるＹ方向に沿う第１回転軸Ｊ１の周りに揺動可能な第１可動体３１と、第１回転軸Ｊ１として第１可動体３１を支持する第１支持梁３３と、Ｙ方向と直交する第２方向であるＸ方向に沿う第２回転軸Ｊ２の周りに揺動可能な第２可動体３８と、第１可動体３１と第２可動体３８とを接続し、第２回転軸Ｊ２として第２可動体３８を支持する第２支持梁３７と、Ｘ方向に沿う第３回転軸Ｊ３の周りに揺動可能な第３可動体４０と、第１可動体３１と第３可動体４０とを接続し、第３回転軸Ｊ３として第３可動体４０を支持する第３支持梁３９と、を有する。固定部２２と保持部３２とは、例えば、陽極接合されており、第１支持梁３３は、保持部３２を介して、第１可動体３１と固定部２２とを接続していることとなる。
第１可動体３１は、Ｚ方向からの平面視で、Ｘ方向を長手方向とする長方形形状となっている。また、第１可動体３１は、Ｚ方向からの平面視で、Ｙ方向に沿う第１回転軸Ｊ１を間に挟んで配置された第１質量部３４及び第２質量部３５と、第２質量部３５のＹ方向の両端で第４連結部４４によって連結されている第３質量部３６と、を有する。また、第２質量部３５と第３質量部３６との間には、第１質量部３４の面積と第２質量部３５の面積とを等しくするために第４開口部４８が設けられている。第１質量部３４は、第１回転軸Ｊ１に対してＸ方向プラス側に位置し、第２質量部３５及び第３質量部３６は、第１回転軸Ｊ１に対してＸ方向マイナス側に位置する。また、第２質量部３５及び第３質量部３６は、第１質量部３４よりもＸ方向に長く、Ｚ方向の加速度Ａｚが加わったときの第１回転軸Ｊ１周りの回転モーメントが第１質量部３４よりも大きい。
この回転モーメントの差によって、加速度Ａｚが加わった際に第１可動体３１が第１回転軸Ｊ１の周りにシーソー揺動する。尚、シーソー揺動とは、第１質量部３４がＺ方向プラス側に変位すると、第２質量部３５がＺ方向マイナス側に変位し、反対に、第１質量部３４がＺ方向マイナス側に変位すると、第２質量部３５がＺ方向プラス側に変位することを意味する。
また、第１可動体３１は、第１質量部３４と第２質量部３５とが第１連結部４１によって連結され、第１質量部３４と第２質量部３５との間に第１開口部４５を有する。そして、第１開口部４５内に保持部３２及び第１支持梁３３が配置されている。このように、第１可動体３１の内側に保持部３２及び第１支持梁３３を配置することにより、センサー素子３の小型化を図ることができる。
また、第１可動体３１は、その全域に均一に形成されている複数の貫通孔を有する。これにより、粘性によるダンピングを最適にすることができる。即ち、通常の動作に於いて加速度が印加された時に、ダンピング効果により容易にシーソー揺動を収束させることができる。ダンピングの効果は、高すぎても低すぎても検出動作に悪影響を及ぼす。一般的な加速度を検知する慣性センサーでは、収納空間Ｓ内の雰囲気圧を大気圧の０．１倍～１．０倍に設定し、貫通孔の形状や数によって適宜設計される。必要十分なダンピング効果が得られていれば、貫通孔は省略してもよいし、その配置が均一でなくてもよい。
また、第１可動体３１は、Ｙ方向に並んだ第１連結部４１と保持部３２とが、Ｙ方向に延在する第１支持梁３３によって接続されている。そのため、第１支持梁３３を第１回転軸Ｊ１として、第１可動体３１を第１回転軸Ｊ１の周りにシーソー揺動で変位させることができる。
第１質量部３４は、２つの質量部で構成され、Ｙ方向の両端において、第２連結部４２によって連結されている。そのため、第１質量部３４は、中央部に第２開口部４６を有する。第１可動体３１のＸ方向に沿う中心線Ｌを、第１可動体３１をＹ方向に２等分する線と定義すると、第２開口部４６の内側にあって、更に、中心線ＬのＹ方向のプラス側にＹ方向に延在する第２可動体３８が配置され、第２可動体３８の中心線Ｌ側の端部のＸ方向の両側を、２つの質量部へ接続する第２支持梁３７が配置されている。第２支持梁３７は、Ｘ方向のプラス側とマイナス側に延在し、第２可動体３８をＺ方向に稼働させる第２回転軸Ｊ２と一致している。尚、第１質量部３４は、２つの質量部で構成されているが、第２連結部４２によって強固に連結されているため、剛性が高い１つの質量部としての機能を果たす。言い換えると、第２連結部４２は、第１質量部３４の剛性を高める役割を担っている。こうすることで第１質量部３４の寄生振動モードを抑制することができる。
また、第２開口部４６の中心線ＬよりＹ方向のマイナス側に、Ｙ方向に延在する第３可動体４０が配置され、第３可動体４０の中心線Ｌ側の端部のＸ方向の両側と、２つの質量部と、を接続するＸ方向のプラス側とマイナス側に延在する２つの第３支持梁３９が配置されている。
尚、第２可動体３８及び第２支持梁３７と、第３可動体４０及び第３支持梁３９と、は中心線Ｌを対称軸として線対称に配置されている。このように、第２可動体３８及び第２支持梁３７と、第３可動体４０及び第３支持梁３９と、を対称的に配置することで、寄生容量の悪影響を排除し後述するＱＶアンプへの入力電荷量を、加速度Ａｚが加わっていない自然状態で、等しくすることができる。従って、オフセット量が少ない高精度な検出を行うことができる。
また、第２可動体３８の重心Ｇ１は、中心線Ｌより、第２支持梁３７に近く、第３可動体４０の重心Ｇ２は、中心線Ｌより、第３支持梁３９に近い。つまり、第２可動体３８及び第３可動体４０の自由端は、第２支持梁３７及び第３支持梁３９と接続している側とは反対側であり、第１可動体３１の外縁側に位置する。そのため、第１可動体３１のＹ方向の両端でＺ方向の変位量が異なるような衝撃が加わった場合に、変位量の大きい端部側の第２可動体３８又は第３可動体４０の自由端が突起２３と接触し、衝撃を低減することができる。更に、第１質量部３４の第２開口部４６に、第２可動体３８、第２支持梁３７、第３可動体４０、及び第３支持梁３９が配置されているため、Ｘ方向やＹ方向等のＸＹ面内方向からの衝撃が加わった場合に、第２可動体３８及び第３可動体４０の自由端の先端部が第２連結部４２や第１質量部３４に接触するので、衝撃エネルギーを散逸させ、第２支持梁３７及び第３支持梁３９の破損を低減することができる。
また、第２支持梁３７は、第２可動体３８の中心線Ｌ側の端部と一致し、第３支持梁３９は、第３可動体４０の中心線Ｌ側の端部と一致する。つまり、第２支持梁３７及び第３可動体４０と中心線Ｌとの間隔が、第２可動体３８及び第３可動体４０の中心線Ｌ側の端部と中心線Ｌとの間隔と等しい。そのため、第２支持梁３７及び第３支持梁３９の第２回転軸Ｊ２及び第３回転軸Ｊ３周りのねじり剛性が弱くなり、Ｚ方向の加速度Ａｚが加わったときに、第１可動体３１よりも第２可動体３８又は第３可動体４０の自由端が変位し、第１検出電極２４と近接するため、検出感度を高めることができる。
第２質量部３５は、第１質量部３４と同様に、２つの質量部で構成され、Ｙ方向の両端において、第３連結部４３によって連結されている。そのため、第２質量部３５は、中央部に第３開口部４７を有する。第３開口部４７には、第１質量部３４と同様に、第２可動体３８、第２支持梁３７、第３可動体４０、及び第３支持梁３９が配置されている。尚、第２質量部３５の第３開口部４７に配置された第２可動体３８、第２支持梁３７、第３可動体４０、及び第３支持梁３９と、第１質量部３４の第２開口部４６に配置された第２可動体３８、第２支持梁３７、第３可動体４０、及び第３支持梁３９と、は第１回転軸Ｊ１を対称軸として線対称に配置されている。よって、第２質量部３５も第１質量部３４と同等の効果を得ることができる。尚、第２質量部３５は、２つの質量部で構成されているが、第３連結部４３によって強固に連結されているため、剛性が高い１つの質量部としての機能を果たす。言い換えると、第３連結部４３は第２質量部３５の剛性を高める役割を担っている。こうすることで第２質量部３５の寄生振動モードを抑制することができる。
第１質量部３４及び第２質量部３５に配置された第２支持梁３７及び第３支持梁３９は、Ｘ方向に延在している梁形状であるため、第１回転軸Ｊ１と交差するＸ方向に沿う第２回転軸Ｊ２及び第３回転軸Ｊ３として作用し、第２支持梁３７に接続された第２可動体３８を第２回転軸Ｊ２の周りに変位させることができ、第３支持梁３９に接続された第３可動体４０を第３回転軸Ｊ３の周りに変位させることができる。また、Ｚ方向からの平面視で、第２可動体３８及び第３可動体４０の自由端の先端部と重なる位置に、基板２に設けられた突起２３が配置されている。
尚、本実施形態では、第２支持梁３７及び第３支持梁３９の第２回転軸Ｊ２及び第３回転軸Ｊ３を、第１支持梁３３のＹ方向に沿う第１回転軸Ｊ１と直交するＸ方向に沿う方向とすることで、ストッパー機能を備えた状態で、Ｘ方向からの耐衝撃性を向上させているが、これに限定することはなく、第２回転軸Ｊ２及び第３回転軸Ｊ３と第１回転軸Ｊ１とが直交していなくてもよい。つまり、第１回転軸Ｊ１に対して、９０°±１０°の範囲内であれば構わない。第２回転軸Ｊ２及び第３回転軸Ｊ３がこの範囲で、中心線Ｌ及び第１回転軸Ｊ１に対して線対称に構成されていれば、上述した本実施形態の効果と同等の効果を得ることができる。
次に、凹部２１の底面に配置された第１検出電極２４及び第２検出電極２５と、凹部２１ａの底面に配置されたダミー電極２６について説明する。
図１及び図２に示すように、Ｚ方向からの平面視で、第１検出電極２４は、第１質量部３４と重なって配置され、第２検出電極２５は、第２質量部３５と重なって配置されている。これら第１検出電極２４及び第２検出電極２５は、加速度Ａｚが加わっていない自然状態で後述する静電容量Ｃａ，Ｃｂが等しくなるように、Ｚ方向からの平面視で、第１回転軸Ｊ１に対して略対称に設けられている。尚、第１検出電極２４及び第２検出電極２５と突起２３が重なる部分には、絶縁層２７が設けられている。絶縁層２７は、第１可動体３１と第１検出電極２４及び第２検出電極２５との短絡を防ぐ。
また、ダミー電極２６は、第２検出電極２５よりもＸ方向マイナス側に位置し、第３質量部３６と重なって設けられている。このように、凹部２１ａの底面をダミー電極２６で覆うことにより、基板２中のアルカリ金属イオンの移動に伴う凹部２１ａの底面の帯電を抑制することができる。そのため、凹部２１の底面と第２質量部３５との間に第１可動体３１の誤作動に繋がるような意図しない静電引力が生じることを効果的に抑制することができる。そのため、加速度Ａｚをより精度よく検出することのできる慣性センサー１となる。
第１検出電極２４と第２検出電極２５は、図示しない差動式のＱＶアンプと電気的に接続されている。慣性センサー１の駆動時、センサー素子３に駆動信号が印加されることにより、第１質量部３４と第１検出電極２４との間に静電容量Ｃａが形成される。同様に、第２質量部３５と第２検出電極２５との間に静電容量Ｃｂが形成される。加速度Ａｚが加わっていない自然状態では静電容量Ｃａ，Ｃｂが互いにほぼ等しい。
慣性センサー１に加速度Ａｚが加わると、第１可動体３１が第１回転軸Ｊ１を中心にしてシーソー揺動する。この第１可動体３１のシーソー揺動により、第１質量部３４と第１検出電極２４とのギャップと、第２質量部３５と第２検出電極２５とのギャップと、が逆相で変化し、これに応じて静電容量Ｃａ，Ｃｂが互いに逆相で変化する。そのため、慣性センサー１は、静電容量Ｃａ，Ｃｂの容量値の差に基づいて加速度Ａｚを検出することができる。
次に、実施形態の慣性センサー１の動作について、図３及び図４を参照して説明する。
図３及び図４は、慣性センサー１にＺ方向の加速度Ａｚとして、それぞれ測定可能な最大値、例えば約５０Ｇ、を超えた加速度Ｓ１，Ｓ２が印加された時の慣性センサー１の動作を模式的に示す図である。尚、加速度Ｓ１，Ｓ２の方向はＺ方向マイナス側であり、加速度Ｓ１，Ｓ２の絶対値の大きさは、測定可能な最大値＜Ｓ１＜Ｓ２である。また、説明の便宜上、蓋５や固定部２２等は、省略している。
図３に示すように、慣性センサー１にＺ方向の加速度Ａｚとして、加速度Ｓ１が印加されると、第１可動体３１が第１回転軸Ｊ１を中心にしてシーソー揺動し、第２可動体３８と突起２３が接触する。この時、第３質量部３６とダミー電極２６との最短距離をａ１、第２質量部３５と第２検出電極２５との最短距離をｂ１とすると、ａ１＜ｂ１の関係になっている。ａ１とｂ１の関係は、設計事項であるが、容量検出方式の場合可動電極と検出電極の短絡は後段のＱＶアンプの故障を招くので、ｂ１＞ａ１≠０の状態が望ましい。
第２支持梁３７の第２回転軸Ｊ２周りのねじり剛性は、第１支持梁３３の第１回転軸Ｊ１周りのねじり剛性よりも高い。そのため、第１支持梁３３による第１可動体３１の変位量に対し、第２支持梁３７による第２可動体３８の変位量が小さくなるため、第２支持梁３７と第２可動体３８とによって、ストッパーとして機能させることができる。第２可動体３８と突起２３が接触する状態までは、第２支持梁３７にはねじれが生じていないので変形のエネルギーは蓄積されていない。
また、第２可動体３８の第２回転軸Ｊ２周りの共振周波数は、第１可動体３１の第１回転軸Ｊ１周りの共振周波数の２倍以上である。第２可動体３８の第２回転軸Ｊ２周りの共振周波数を第１可動体３１の第１回転軸Ｊ１周りの共振周波数の２倍以上とすることにより、Ｚ方向の加速度Ａｚの検出を行う際に、第２可動体３８が第１可動体３１に対して実質的に静止状態、すなわち、第１可動体３１と第２可動体３８とが一つの剛体として第１回転軸Ｊ１周りを中心にしてシーソー揺動していると見做すことができる状態で、加速度Ａｚを検出することができる。
第１可動体３１と第２可動体３８とが一つの剛体として第１回転軸Ｊ１周りを中心にしてシーソー揺動していると見做すことができる状態で、加速度Ａｚを検出できるので、第２可動体３８の振動による影響が少なく、高精度な検出が可能になる。また、第２可動体３８を、第１質量部３４や第２質量部３５とともに、第１検出電極２４との間の静電容量Ｃａや第２検出電極２５との間の静電容量Ｃｂを形成するための電極として用いることができる。そのため、静電容量Ｃａ、Ｃｂを大きくすることができ、さらに高精度な検出が可能になる。
尚、本実施形態では、例えば、第２可動体３８の第２回転軸Ｊ２周りの共振周波数は１ｋＨｚ～２ｋＨｚ、第１可動体３１の第１回転軸Ｊ１周りの共振周波数は５ｋＨｚである。第２可動体３８の第２回転軸Ｊ２周りの共振周波数を、第１可動体３１の第１回転軸Ｊ１周りの共振周波数の２倍以上とするためには、例えば、第２支持梁３７の第２回転軸Ｊ２周りのねじり剛性を、第１支持梁３３の第１回転軸Ｊ１周りのねじり剛性よりも高くすればよい。
図４に示すように、慣性センサー１にＺ方向の加速度Ａｚとして、加速度Ｓ１より更に大きい加速度Ｓ２が印加されると、第２可動体３８と突起２３とが接触し、さらに、突起２３により第２可動体３８がＺ方向プラス側に押し上げられながら、第１可動体３１と凹部２１ａとが衝突する。この時、第３質量部３６とダミー電極２６との最短距離をａ２、第２質量部３５と第２検出電極２５との最短距離ｂ２は、ｂ２＞ａ２＝０となっている。第２可動体３８がＺ方向プラス側に押し上げられることで、第２支持梁３７が第２回転軸Ｊ２周りにねじれるように変形する。即ち、第２支持梁３７に変形のエネルギーが蓄積されることになる。このように、第２支持梁３７が第２回転軸Ｊ２周りにねじれるように変形することで、加速度Ｓ２により慣性センサー１に印加される衝撃エネルギーの一部が第２支持梁３７に蓄積、吸収されるため、第１可動体３１と凹部２１ａとが衝突する衝撃エネルギーが緩和され、スティクションが生じ難くなる。
また、第１可動体３１に過度なシーソー揺動が生じた際に第２可動体３８と突起２３とが接触し、第２支持梁３７が第２回転軸Ｊ２周りにねじれるように変形することで、慣性センサー１に印加される衝撃エネルギーの一部が第２支持梁３７に蓄積、吸収されるため、突起２３との衝撃を軽減することができ、第２可動体３８や突起２３などの破損を低減しながら、第１可動体３１のそれ以上のシーソー揺動を規制することができる。従って、第２支持梁３７及び第２可動体３８は、衝撃を吸収するダンパーとして機能させることができる。
第３支持梁３９及び第３可動体４０についても、第２支持梁３７及び第２可動体３８と同様であり、第３支持梁３９の第３回転軸Ｊ３周りのねじり剛性は、第１支持梁３３の第１回転軸Ｊ１周りのねじり剛性よりも高く、第３支持梁３９及び第３可動体４０は、ストッパーとして機能させることができる。また、第３可動体４０の第３回転軸Ｊ３周りの共振周波数は、第１可動体３１の第１回転軸Ｊ１周りの共振周波数の２倍以上であり、第３可動体４０の振動による影響が少なく、高精度な検出が可能になる。
また、第２可動体３８が第２回転軸Ｊ２周りに振動し、第３可動体４０が第３回転軸Ｊ３周りに振動するとき、その振動モードは同相モードと異相モードに分離する。第２可動体３８の第２回転軸Ｊ２周りの同相モードにおける共振周波数と、第３可動体４０の第３回転軸Ｊ３周りの同相モードにおける共振周波数と、は第１可動体３１の第１回転軸Ｊ１周りの共振周波数の２倍以上である。第２可動体３８の第２回転軸Ｊ２周りの同相モードにおける共振周波数と、第３可動体４０の第３回転軸Ｊ３周りの同相モードにおける共振周波数と、を第１可動体３１の第１回転軸Ｊ１周りの共振周波数の２倍以上とすることにより、Ｚ方向の加速度Ａｚの検出を行う際に、第２可動体３８と、第３可動体４０と、が第１可動体３１に対して実質的に静止状態、すなわち、第２可動体３８と、第３可動体４０と、が第１可動体３１と一つの剛体として第１回転軸Ｊ１周りを中心にしてシーソー揺動していると見做すことができる状態で、加速度Ａｚを検出することができる。
本実施形態の慣性センサー１は、第１可動体３１に設けられた第２支持梁３７及び第３支持梁３９の変形により変位可能な第２可動体３８及び第３可動体４０と、基板２に設けられ、Ｚ方向からの平面視で、第２可動体３８及び第３可動体４０と重なり、第２可動体３８及び第３可動体４０に向かって突出する突起２３と、を備えている。そのため、第１可動体３１に過度なシーソー揺動が生じた際に第２可動体３８及び第３可動体４０と突起２３とが接触すると、第２支持梁３７及び第３支持梁３９が第２回転軸Ｊ２及び第３回転軸Ｊ３の周りにねじれるように変形するので、突起２３との衝撃を軽減し、第１可動体３１や突起２３の破損を低減することができる。
また、第１可動体３１の第２開口部４６及び第３開口部４７に、第２可動体３８、第２支持梁３７、第３可動体４０、及び第３支持梁３９が設けられているので、Ｘ方向やＹ方向等のＸＹ面内方向からの衝撃が加わった場合に、第２可動体３８及び第３可動体４０の自由端の先端部が第２連結部４２及び第３連結部４３や第１質量部３４及び第２質量部３５に接触するので、衝撃エネルギーを散逸させ、第２支持梁３７及び第３支持梁３９の破損を低減することができる。そして、第１可動体３１に第２開口部４６及び第３開口部４７を大面積で設けても、第２連結部４２及び第３連結部４３で連結されているため、剛性が高く第１質量部３４及び第２質量部３５に於いて寄生振動モードが発生し難くなる。こうすることで強い衝撃による過度なシーソー揺動が生じたときに寄生振動モードによる破損を抑制することができる。
２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係る慣性センサー１ａについて、図５を参照して説明する。尚、図５は、説明する便宜上、蓋５を取り外した状態を図示している。
本実施形態の慣性センサー１ａは、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、センサー素子３ａの構造が異なること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。尚、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
慣性センサー１ａのセンサー素子３ａは、図５に示すように、第２開口部４６及び第３開口部４７に設けられている第２可動体３８ａ及び第３可動体４０ａの中心線Ｌ側の端部３８１，４０１が、第２支持梁３７及び第３支持梁３９よりも中心線Ｌに近い。つまり、第２可動体３８ａ及び第３可動体４０ａの中心線Ｌ側の端部３８１，４０１と中心線Ｌとの間隔が第２支持梁３７及び第３支持梁３９と中心線Ｌとの間隔よりも短い。
このような構成とすることで、Ｘ方向やＹ方向等のＸＹ面内方向からの衝撃に対して、第２支持梁３７及び第３支持梁３９の耐衝撃性を向上させることができ、第１実施形態の慣性センサー１と同様の効果を得ることができる。
３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係る慣性センサー１ｂについて、図６を参照して説明する。尚、図６は、説明する便宜上、蓋５を取り外した状態を図示している。
本実施形態の慣性センサー１ｂは、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、センサー素子３ｂの構造が異なること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。尚、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
慣性センサー１ｂのセンサー素子３ｂは、図６に示すように、第１質量部３４及び第２質量部３５において、第１可動体３１ｂのＹ方向の一端３１１と第２可動体３８との間に、第１弾性部６１が設けられており、第１可動体３１ｂのＹ方向の他端３１２と第３可動体４０との間に、第２弾性部６２が設けられている。
第１弾性部６１及び第２弾性部６２は、Ｘ方向に延在している梁形状であり、第１質量部３４側に設けられた第１弾性部６１及び第２弾性部６２は、その両端が第１質量部３４に接続しており、第２質量部３５側に設けられた第１弾性部６１及び第２弾性部６２は、その両端が第２質量部３５に接続している。
第１弾性部６１及び第２弾性部６２は、Ｘ方向に延在する梁形状であるため、Ｙ方向に対して、ばね性を有する。そのため、Ｘ方向からの衝撃によって、第２可動体３８及び第３可動体４０がＸ方向に変位し、第２可動体３８及び第３可動体４０の自由端側の端部が第１弾性部６１及び第２弾性部６２に接触した際に、その衝撃を緩和することができる。
このような構成とすることで、Ｘ方向からの衝撃に対して、第２可動体３８及び第３可動体４０の破損が低減され、第２支持梁３７及び第３支持梁３９の耐衝撃性が向上し、且つ、第１実施形態の慣性センサー１と同様の効果を得ることができる。
４．第４実施形態
次に、第４実施形態に係る慣性センサー１ｃについて、図７及び図８を参照して説明する。尚、図７は、説明する便宜上、蓋５を取り外した状態を図示している。
本実施形態の慣性センサー１ｃは、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、センサー素子３ｃの構造が異なること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。尚、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
慣性センサー１ｃのセンサー素子３ｃは、図７及び図８に示すように、第１質量部３４及び第２質量部３５において、第１可動体３１ｃのＹ方向の一端３１１と第２可動体３８との間に設けられた第１弾性部６１ｃと第１可動体３１ｃのＹ方向の他端３１２と第３可動体４０との間に設けられた第２弾性部６２ｃとを有する。また、第３弾性部６３がＸ方向において、第１可動体３１と第２可動体３８との間に配置され、第４弾性部６４がＸ方向において、第１可動体３１と第３可動体４０との間に配置されている。
第１弾性部６１ｃ及び第２弾性部６２ｃは、それぞれ第２連結部４２及び第３連結部４３からＹ方向に延在する第１部分とその端部からＸ方向に延在する梁状の第２部分とで構成されている。また、第３弾性部６３及び第４弾性部６４は、それぞれ第１可動体３１からＸ方向に延在する第３部分とその端部からＹ方向に延在する梁状の第４部分とで構成されている。
尚、一端３１１と第２可動体３８との間及び他端３１２と第３可動体４０との間には、それぞれＸ方向プラス側に延在する第２部分とＸ方向マイナス側に延在する第２部分とを有する２つの第１弾性部６１ｃ及び第２弾性部６２ｃが配置されている。また、第３弾性部６３は、第２可動体３８のＸ方向プラス側とＸ方向マイナス側とに配置され、それぞれ第３弾性部６３の第４部分は、Ｙ方向プラス側に延在し、第４弾性部６４は、第３可動体４０のＸ方向プラス側とＸ方向マイナス側とに配置され、それぞれ第４弾性部６４の第４部分は、Ｙ方向マイナス側に延在している。
第１弾性部６１ｃ及び第２弾性部６２ｃは、第２部分がＸ方向に延在する梁形状であるため、Ｙ方向に対して、ばね性を有する。そのため、Ｘ方向からの衝撃を緩和することができる。また、第３弾性部６３及び第４弾性部６４は、第４部分がＹ方向に延在する梁形状であるため、Ｘ方向に対して、ばね性を有する。そのため、Ｙ方向からの衝撃を緩和することができる。尚、第１弾性部６１ｃ、第２弾性部６２ｃ、第３弾性部６３、及び第４弾性部６４は、衝撃を緩和するばね性を有していれば良く、その形状には拘らなくてよい。従って、梁状だけでなく、折り返しばね状、ミアンダ状、トラス構造状、ラーメン構造状等であってよい。
このような構成とすることで、Ｘ方向やＹ方向からの衝撃に対して、第２可動体３８及び第３可動体４０の破損が低減され、第２支持梁３７及び第３支持梁３９の耐衝撃性が向上し、且つ、第１実施形態の慣性センサー１と同様の効果を得ることができる。
５．第５実施形態
次に、第５実施形態に係る慣性センサー１ｄについて、図９を参照して説明する。尚、図９は、説明する便宜上、蓋５を取り外した状態を図示している。
本実施形態の慣性センサー１ｄは、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、センサー素子３ｄの構造が異なること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。尚、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
慣性センサー１ｄのセンサー素子３ｄは、図９に示すように、第２可動体３８ｄの重心Ｇ１は、中心線Ｌまでの間隔が第２支持梁３７ｄの中心線Ｌまでの間隔より短く、第３可動体４０ｄの重心Ｇ２は、中心線Ｌまでの間隔が第３支持梁３９ｄの中心線Ｌまでの間隔より短い。つまり、第２可動体３８ｄ及び第３可動体４０ｄの自由端は、第２支持梁３７ｄ及び第３支持梁３９ｄよりも中心線Ｌ側に位置し、第２支持梁３７ｄ及び第３支持梁３９ｄが第１可動体３１の外縁側に位置する。そのため、中心線Ｌと第１回転軸Ｊ１との交点を回転軸とするＸＹ面内の回転方向の衝撃が加わった場合に、第２可動体３８ｄ及び第３可動体４０ｄの自由端は回転軸に近いので、衝撃による変位量を小さくすることができる。よって、ＸＹ面内の回転方向の衝撃による影響を低減することができ、且つ、第１実施形態の慣性センサー１と同様の効果を得ることができる。
６．第６実施形態
次に、第６実施形態に係る慣性センサー１ｅについて、図１０を参照して説明する。尚、図１０は、図１中のＡ―Ａ線における断面図に相当する。
本実施形態の慣性センサー１ｅでは、基板２ｅとしてＳＯＩ基板を用いている。ＳＯＩ基板とは、シリコン基板７１上の絶縁層７２に単結晶シリコン層７３が形成された基板のことを言う。但し、本実施形態では単結晶シリコンに限定されるものではなく、シリコン基板７１上の絶縁層７２に多結晶シリコン層を形成した基板であっても良い。このような基板２ｅに蓋５ｅが接合され、その内部にセンサー素子３を収納している。そのため、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、基板２ｅと蓋５ｅとの構造が異なること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。尚、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態では、蓋５ｅは基板２ｅに接合されているが、より詳細には接合材８０を介して接合されている。接合材８０は、十分な気密性を保てる材料ならどれでも良く、ガラスフリット材、金属共晶層、半田シール材等である。基板２ｅに絶縁層７２を介して形成された第１可動体３１の材質は単結晶シリコン或いは多結晶シリコンであり、同じ単結晶シリコン或いは多結晶シリコンを用いた周囲部７５が形成されている。この周囲部７５に接合材８０を介して慣性センサー１ｅの蓋５ｅが接合されている。慣性センサー１ｅの蓋５ｅは、図１０に示すように、蓋５ｅの凹部５１の底面となる面８に第２可動体３８及び第３可動体４０に向かって突出する突起２３ｅが設けられている。そのため、第１可動体３１に過度なシーソー揺動が生じた際に、蓋５ｅに設けられた突起２３ｅと、第２可動体３８及び第３可動体４０と、が接触することで、第１実施形態の慣性センサー１と同様の効果を得ることができる。尚、突起２３ｅを最適に設計すれば、基板の凹部２１は深さを変える必要はなく、凹部２１ａは不要となる。
７．第７実施形態
次に、第７実施形態に係る慣性センサー１ｆについて、図１１を参照して説明する。尚、図１１は、図１中のＡ―Ａ線における断面図に相当する。
本実施形態の慣性センサー１ｆは、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、基板２ｆとセンサー素子３ｆとの構造が異なること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。尚、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。また、基板２ｆは、第６実施形態と同様に、ＳＯＩ基板を用い、凹部２１ａを形成していない。
慣性センサー１ｆのセンサー素子３ｆは、図１１に示すように、第２可動体３８及び第３可動体４０に基板２ｆの凹部２１の底面となる面７に向かって突出する突起２３ｆが設けられている。そのため、第１可動体３１に過度なシーソー揺動が生じた際に、第２可動体３８及び第３可動体４０に設けられた突起２３ｆと、基板２ｆの面７と、が接触することで、第１実施形態の慣性センサー１と同様の効果を得ることができる。
８．第８実施形態
次に、第８実施形態に係る慣性センサー１ｇについて、図１２を参照して説明する。尚、図１２は、図１中のＡ―Ａ線における断面図に相当する。
本実施形態の慣性センサー１ｇは、第１実施形態の慣性センサー１に比べ、基板２ｇとセンサー素子３ｇの構造が異なること以外は、第１実施形態の慣性センサー１と同様である。尚、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。また、基板２ｇは、第６実施形態と同様に、ＳＯＩ基板を用い、凹部２１ａを形成していない。
慣性センサー１ｇのセンサー素子３ｇは、図１２に示すように、第２可動体３８及び第３可動体４０に蓋５の凹部５１の底面となる面８に向かって突出する突起２３ｇが設けられている。そのため、第１可動体３１に過度なシーソー揺動が生じた際に、第２可動体３８及び第３可動体４０に設けられた突起２３ｇと、蓋５の面８と、が接触することで、第１実施形態の慣性センサー１と同様の効果を得ることができる。
９．第９実施形態
次に、第９実施形態に係る慣性センサー１～１ｇを備えている慣性計測装置２０００について、図１３及び図１４を参照して説明する。尚、以下の説明では、慣性センサー１を適用した構成を例示して説明する。
図１３に示す慣性計測装置２０００（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）は、自動車や、ロボットなどの運動体の姿勢や、挙動などの慣性運動量を検出する装置である。慣性計測装置２０００は、３軸に沿った方向の加速度Ａｘ，Ａｙ，Ａｚを検出する加速度センサーと、３軸周りの角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを検出する角速度センサーと、を備えた、いわゆる６軸モーションセンサーとして機能する。
慣性計測装置２０００は、平面形状が略正方形の直方体である。また、正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に、固定部としてのネジ穴２１１０が形成されている。この２ヶ所のネジ穴２１１０に２本のネジを通して、自動車などの被装着体の被装着面に慣性計測装置２０００を固定することができる。尚、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンやデジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。
慣性計測装置２０００は、アウターケース２１００と、接合部材２２００と、センサーモジュール２３００と、を有し、アウターケース２１００の内部に、接合部材２２００を介在させて、センサーモジュール２３００を挿入した構成となっている。また、センサーモジュール２３００は、インナーケース２３１０と、基板２３２０と、を有している。
アウターケース２１００の外形は、慣性計測装置２０００の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に、それぞれネジ穴２１１０が形成されている。また、アウターケース２１００は、箱状であり、その内部にセンサーモジュール２３００が収納されている。
インナーケース２３１０は、基板２３２０を支持する部材であり、アウターケース２１００の内部に収まる形状となっている。また、インナーケース２３１０には、基板２３２０との接触を防止するための凹部２３１１や後述するコネクター２３３０を露出させるための開口２３１２が形成されている。このようなインナーケース２３１０は、接合部材２２００を介してアウターケース２１００に接合されている。また、インナーケース２３１０の下面には接着剤を介して基板２３２０が接合されている。
図１４に示すように、基板２３２０の上面には、コネクター２３３０、Ｚ軸周りの角速度を検出す角速度センサー２３４０ｚ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサーユニット２３５０などが実装されている。また、基板２３２０の側面には、Ｘ軸周りの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｘ及びＹ軸周りの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｙが実装されている。
加速度センサーユニット２３５０は、前述したＺ方向の加速度を測定するための慣性センサー１を少なくとも含み、必要に応じて、一軸方向の加速度を検出したり、二軸方向や三軸方向の加速度を検出したりすることができる。尚、角速度センサー２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３４０ｚとしては、特に限定されず、例えば、コリオリの力を利用した振動ジャイロセンサーを用いることができる。
また、基板２３２０の下面には、制御ＩＣ２３６０が実装されている。慣性センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部としての制御ＩＣ２３６０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、不揮発性メモリーを含む記憶部や、Ａ／Ｄコンバーターなどを内蔵しており、慣性計測装置２０００の各部を制御する。記憶部には、加速度、および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。尚、基板２３２０には、その他にも複数の電子部品が実装されている。
このような慣性計測装置２０００は、慣性センサー１を含む加速度センサーユニット２３５０を用いているため、耐衝撃性に優れ、信頼性の高い慣性計測装置２０００が得られる。
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ…慣性センサー、２…基板、３…センサー素子、５…蓋、７，８…面、２１…凹部、２１ａ…凹部、２２…固定部、２３…突起、２４…第１検出電極、２５…第２検出電極、２６…ダミー電極、２７…絶縁層、３１…第１可動体、３２…保持部、３３…第１支持梁、３４…第１質量部、３５…第２質量部、３６…第３質量部、３７…第２支持梁、３８…第２可動体、３９…第３支持梁、４０…第３可動体、４１…第１連結部、４２…第２連結部、４３…第３連結部、４４…第４連結部、４５…第１開口部、４６…第２開口部、４７…第３開口部、４８…第４開口部、５１…凹部、２０００…慣性計測装置、Ｃａ，Ｃｂ…静電容量、Ｇ１，Ｇ２…重心、Ｊ１…第１回転軸、Ｊ２…第２回転軸、Ｊ３…第３回転軸、Ｌ…中心線、Ｓ…収納空間、Ｓ１，Ｓ２…加速度。

Claims (10)

  1. 基板と、
    前記基板上に配置され、第１方向に沿う第１回転軸の周りに揺動可能な第１可動体と、
    前記第１回転軸として前記第１可動体を支持する第１支持梁と、
    前記基板に接合され、前記第１可動体及び前記第１支持梁を覆う蓋と、を備え、
    前記第１可動体は、開口部を有し、
    前記開口部に、
    前記第１方向と交差する第２方向に沿う第２回転軸の周りに揺動可能な第２可動体と、
    前記第１可動体と前記第２可動体とを接続し、前記第２回転軸として前記第２可動体を支持する第２支持梁と、
    前記第２方向に沿う第３回転軸の周りに揺動可能な第３可動体と、
    前記第１可動体と前記第３可動体とを接続し、前記第３回転軸として前記第３可動体を支持する第３支持梁と、を有し、
    前記第２可動体及び前記第３可動体に対向する前記基板又は前記蓋の面又は前記第２可動体及び前記第３可動体に設けられ、平面視で、前記第２可動体及び前記第３可動体と重なり、前記第２可動体及び前記第３可動体又は前記面に向かって突出する突起を有する、
    慣性センサー。
  2. 前記第２可動体及び前記第３可動体は、前記第１可動体の前記第２方向に沿う中心線を対称軸として線対称に配置され、
    前記第２可動体の重心は、前記中心線より、前記第２支持梁に近く、
    前記第３可動体の重心は、前記中心線より、前記第３支持梁に近い、
    請求項１に記載の慣性センサー。
  3. 前記第２支持梁は、前記第２可動体の前記中心線側の端部と一致し、
    前記第３支持梁は、前記第３可動体の前記中心線側の端部と一致する、
    請求項２に記載の慣性センサー。
  4. 前記第２可動体の前記中心線側の端部は、前記第２支持梁よりも前記中心線に近く、
    前記第３可動体の前記中心線側の端部は、前記第３支持梁よりも前記中心線に近い、
    請求項２に記載の慣性センサー。
  5. 前記第２支持梁及び前記第３支持梁は、前記第１支持梁よりねじり剛性が高い、
    請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の慣性センサー。
  6. 前記第２可動体の前記第２回転軸周りの共振周波数は、前記第１可動体の前記第１回転軸周りの共振周波数の２倍以上であり、
    前記第３可動体の前記第３回転軸周りの共振周波数は、前記第１可動体の前記第１回転軸周りの共振周波数の２倍以上である、
    請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の慣性センサー。
  7. 前記第２可動体及び前記第３可動体の前記第２回転軸周りあるいは前記第３回転軸周りの同相モードにおける共振周波数は、前記第１可動体の前記第１回転軸周りの共振周波数の２倍以上である、
    請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の慣性センサー。
  8. 前記第１可動体の前記第１方向の一端と前記第２可動体との間に設けられた第１弾性部と、
    前記第１可動体の前記第１方向の他端と前記第３可動体との間に設けられた第２弾性部と、を備える、
    請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の慣性センサー。
  9. 第３弾性部及び第４弾性部をさらに備え、
    前記第３弾性部及び前記第４弾性部は、前記第２方向において、前記第１可動体と前記第２可動体及び前記第３可動体との間に配置されている、
    請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の慣性センサー。
  10. 請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の慣性センサーと、
    前記慣性センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、
    を備えている、
    慣性計測装置。
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