CN113970720A

CN113970720A - 传感器模块

Info

Publication number: CN113970720A
Application number: CN202010712007.1A
Authority: CN
Inventors: 小杉和宏; 邵亚逢; 牛文津; 朱昀
Original assignee: Lenovo Singapore Pte Ltd
Current assignee: Lenovo Singapore Pte Ltd
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2022-01-25
Also published as: US11971501B2; US20220026554A1

Abstract

本发明提供一种传感器模块，在使用无线雷达传感器作为接近传感器的情况下，能够防止无线电波向后方迂回，并提高安装到信息处理装置的稳定性以及无线雷达传感器的坚固性。该传感器模块具备：传感器模块主体(31)，在矩形的基板配置有无线雷达传感器功能；以及金属外壳(41)，是形成有厚度方向的一面开口的开口部(42)，并在侧面形成有用于引出连接传感器模块主体的电缆(21)的缺口开口(43)的长方体的箱型形状，通过将配置在基板的表面的部件朝向内侧的底部(44)从开口部插入的基板来封闭开口部，缺口开口在其至少一部分被插入电缆，缺口开口相对于通过金属外壳的中心C且与缺口开口的面垂直的面Sc对称地形成。

Description

传感器模块

技术领域

本发明涉及在使用无线雷达传感器作为接近传感器的情况下，能够防止无线电波迂回到后方，并提高安装到信息处理装置的稳定性以及无线雷达传感器的坚固性的传感器模块。

背景技术

PC(Personal Computer；个人计算机)等信息处理装置具备检测用户的接近的接近传感器(PS：Proximity Sensor)。作为接近传感器，例如使用红外线(IR：Infrared)传感器。用户不接触信息处理装置而仅通过接近便能够启动。另外，在信息处理装置中具备认证处理部，以在本人确认时，对相机拍摄的图像进行面部图像识别。实现启动所涉及的操作的减少。

例如，在专利文献1中，对显示终端处理用的操作画面，检测显示部前面的人物，并根据检测到人物来显示操作画面的终端处理装置进行了记载。该终端装置在显示操作画面的状态下，基于接受到的输入操作来进行规定的终端处理。

专利文献1：日本特开2003－255922号公报

然而，作为检测具有使用信息处理装置的意愿的人物的接近的接近传感器，使用了拍摄相机的面部图像识别对信息处理装置主体侧的处理负荷较大。另外，在使用了红外线等光传感器的情况下，检测范围较窄。因此，考虑使用处理负荷较小且检测范围较宽的无线雷达传感器作为接近传感器。

由于该无线雷达传感器例如需要仅向信息处理装置，特别是显示部的前面侧照射无线电波，所以为了防止无线电波迂回到显示部的后方或侧方，而需要屏蔽无线雷达传感器基板的后方以及侧方。该无线雷达传感器的屏蔽能够利用金属箔等进行，但若利用金属箔等进行屏蔽，则无线雷达传感器基板对信息处理装置的安装变得不稳定，并且对外部应力的坚固性降低。

发明内容

本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于提供一种传感器模块，在使用无线雷达传感器作为接近传感器的情况下，能够防止无线电波迂回到后方，并提高安装到信息处理装置的稳定性以及无线雷达传感器的坚固性。

为了解决上述的课题，实现目的，本发明的第一方式所涉及的传感器模块具备：传感器模块主体，在矩形的基板配置有无线雷达传感器功能；以及金属外壳，是形成有厚度方向的一面开口的开口部，并在侧面形成有用于引出连接上述传感器模块主体的电缆的缺口开口的长方体的箱型形状，通过将配置在上述基板的表面的部件朝向内侧的底部从上述开口部插入的上述基板来封闭上述开口部，上述缺口开口在其至少一部分被插入上述电缆，上述缺口开口相对于经过上述金属外壳的中心且与上述缺口开口的面垂直的面对称地形成。

另外，上述基板是在周缘部的整周形成有绝缘区域的结构。

另外，第二方式所涉及的传感器模块具备：传感器模块主体，在矩形的基板配置有无线雷达传感器功能；以及金属外壳，是形成有厚度方向的一面开口的开口部，并在侧面形成有用于引出连接上述传感器模块主体的电缆的缺口开口的长方体的箱型形状，通过将配置在上述基板的表面的部件朝向内侧从上述开口部插入的上述基板来封闭上述开口部，上述基板是在周缘部的整周形成有绝缘区域的结构。

上述方式所涉及的传感器模块也可以，上述缺口开口形成为在短边方向的一个侧面从上述开口部侧形成缺口，并且不包含上述金属外壳的长边方向的两端部，而包含长边方向的中心。

另外，也可以以在短边方向的一个侧面从上述开口部侧形成缺口，且不包含上述金属外壳的长边方向的两端部以及中心的方式形成有多个上述缺口开口。

另外，也可以在上述传感器模块主体中，在长边方向的两端部侧表面设置有间隔件，上述间隔件与上述金属外壳的底部接触，并使上述基板和上述金属外壳之间电导通，上述间隔件的短边方向的弹性变形量大于长边方向的弹性变形量，在上述传感器模块主体中，在上述间隔件的长边方向的内侧配置有无线频率调整用的电阻部件。

根据本发明的上述方式，在使用无线雷达传感器作为接近传感器的情况下，能够防止无线电波迂回到后方，提高安装到信息处理装置的稳定性以及无线雷达传感器的坚固性。

附图说明

图1是安装有本发明的一个实施方式所涉及的传感器模块的信息处理装置的立体图。

图2是表示模块单元的结构的立体图。

图3是表示传感器模块的结构的立体图。

图4是表示构成传感器模块的传感器模块主体的结构的立体图。

图5是从+X方向观察传感器模块的俯视图。

图6是表示传感器模块的变形例1的结构的图。

图7是表示传感器模块的变形例2的结构的图。

附图标记的说明

10…信息处理装置；12…铰链装置；14…显示器框体；14a…下端部；16…主体框体；16a…后端部；18…显示器装置；18a…显示面；19…外圈部件；20…模块单元；21、21a、21b…电缆；24…盖部件；26…键盘装置；27…触摸板；30…传感器模块；31…传感器模块主体；32…控制芯片；33…间隔件；34…电阻部件；41…金属外壳；42…开口部；43、43a、43b、53a、53b…缺口开口；44…底部；C、C1…中心；E1、E2…区域；E10…绝缘区域；Sa…表面；Sb…里面；Sc、Sd…面。

具体实施方式

以下，列举优选的实施方式，参照附图，详细地对本发明所涉及的传感器模块进行说明。

＜传感器模块的安装位置＞

图1是表示安装有本发明的一实施方式所涉及的传感器模块30的信息处理装置10的立体图。此外，图1示出通过铰链装置12将显示器框体14从主体框体16打开来使信息处理装置10成为笔记本型PC的使用方式的状态。

信息处理装置10是构成为能够将显示器框体14从相对于主体框体16关闭的0度位置开闭到反转后的360度位置的、所谓的可转换型PC。因此，信息处理装置10能够适当地在使显示器框体14相对于主体框体16转动到90度前后的角度位置的状态下作为笔记本型PC来使用(参照图1)。在本实施方式中，除了这样的可转换型PC以外，也能够应用于例如显示器框体14和主体框体16分离的台式PC。

以下，如图1所示，以将显示器框体14从主体框体16打开到90度左右而成为笔记本型PC的使用方式的状态为基准，将显示器框体14的铰链装置12侧称为下侧(下端)，将其相反侧称为上侧(上端)来进行说明。另外，将主体框体16的铰链装置12侧称为后侧(后端)，将其相反侧称为前侧(前端)，将显示器框体14以及主体框体16的宽度方向(短边方向)分别称为左侧以及右侧来进行说明。另外，对于显示器框体14而言，右手系坐标的+Z方向成为上侧，+Y方向成为右侧，显示面18a与YZ平面平行。

如图1所示，信息处理装置10通过左右一对铰链装置12将显示器框体14的下端部14a和主体框体16的后端部16a连结成能够转动。

显示器框体14在其内面设置有显示器装置18。显示器框体14通过将外圈部件19和盖部件24重叠连结而构成为比主体框体16薄的平板形状的箱体。

显示器装置18例如由触摸面板式的液晶显示装置构成。显示器装置18除了显示面18a以外被金属或导电性膜覆盖。

外圈部件19是树脂制的框状部件。外圈部件19包围并保持显示器装置18的周缘部。盖部件24是在树脂制的板状部件的周缘部设置有从外圈部件19侧立起的壁部的结构。盖部件24覆盖显示器框体14的侧面以及背面。显示器框体14经由螺钉连接固定于盖部件24的铰链装置12与主体壳体16连结。显示器框体14利用通过铰链装置12的未图示的电缆与主体框体16电连接。

主体框体16是构成为平板形状的箱体，在其内面设置有键盘装置26、触摸板27。主体框体16在其内部收纳有未图示的基板、运算装置以及存储器等各种电子部件。键盘装置26例如也可以是在触摸面板式的液晶显示装置显示虚拟键盘的软键盘等。

在显示器框体14的上端配置有将包括传感器模块30的各种模块电缆连接而成的模块单元20。各种模块是例如信息处理装置10的无线LAN、无线WAN等各种无线通信用的天线。传感器模块30是检测接近信息处理装置10的前侧的人的接近传感器，且是无线雷达传感器。传感器模块30仅在信息处理装置10的前侧收发无线电波。传感器模块30中天线被阵列配置，将无线电波的指向性进行电合成来扫描。即，传感器模块30是使用了UWB(UltraWide Band：超宽带)雷达的传感器。

＜模块单元＞

图2是表示模块单元20的结构的立体图。模块单元20经由FPC电缆等电缆21与传感器模块30以及多个各种模块连接。

＜传感器模块＞

图3是表示传感器模块30的结构的立体图。另外，图4是表示构成传感器模块30的传感器模块主体31的结构的立体图。并且，图5是从+X方向观察传感器模块30的俯视图。

如图3～图5所示，传感器模块30具有传感器模块主体31和金属外壳41。传感器模块主体31在矩形的长边基板配置有无线雷达传感器功能。传感器模块主体31是长边方向(Y方向)较长、短边方向(Z方向)较短、厚度方向(X方向)被多层化的印刷电路基板。在传感器模块主体31的―X方向的表面Sa配置有各种部件，例如在长边方向的中央配置有控制芯片32。此外，阵列天线形成于被多层化的印刷电路基板内的区域E1、E2。从该阵列天线扫描并照射的无线电波的方向为X方向侧。

金属外壳41是在厚度方向的一面(X方向)形成有开口部42，在短边方向的一个侧面(－Z方向)形成有用于引出连接传感器模块主体31的电缆21的缺口开口43的长方体的箱型形状，例如由铝材形成。

传感器模块主体31通过表面Sa朝向内侧的底部44(朝向－X方向)从开口部42插入，传感器模块30通过开口部42被传感器模块主体31的里面Sb(+X方向)封闭而形成。传感器模块主体31和金属外壳41通过粘合剂固定。即，传感器模块主体31的侧面和金属外壳41的接触部分被粘合。此外，传感器模块主体31的外侧的YX剖面形状和金属外壳41的内侧的YZ剖面形状是相同的形状。

此处，缺口开口43的形状相对于通过金属外壳41的中心C且和缺口开口43的面垂直的面Sc而对称。缺口开口43形成为从开口42部侧形成缺口，且不包含金属外壳41的长边方向的两端部，而包含长边方向的中心亦即面Sc。即，在缺口开口43中，从长边方向的中心亦即面Sc上的中心C1到+Y方向的端部Y2的距离与从中心C1到－Y方向的端部Y1的距离相同。

由此，对与配置于中心C的控制芯片32连接并形成于区域E1的天线、以及与配置于中心C的控制芯片32连接且形成于区域E2的天线的屏蔽相对于中心C在Y方向上对称，能够使各区域E1、E2的天线的天线特性相同。其结果天线指向性的合成控制变得容易，并且能够通过接近检测精度。

另外，由于金属外壳41屏蔽与无线电波的照射方向(+X方向)相反侧的－X方向以及除了缺口开口43之外的YZ平面的四个侧面，所以能够防止无线电波的迂回，能够进行精度高的接近检测。

此外，如图4所示，在传感器模块主体31中，在长边方向的两端部侧的表面Sa设置间隔件33。间隔件33与金属外壳41的底部44接触，使传感器模块主体31的长边基板与金属外壳41之间电导通。间隔件33的被倒角的梯形柱的长边面与传感器模块主体31的表面Sa连接，短边面与金属外壳41的底部44接触。由于材质以及形状，间隔件33在被施加X方向的外部应力的情况下，短边方向(Z方向)的弹性变形量大于长边方向(Y方向)的弹性变形量。此外，间隔件33由树脂等弹性材料构成，在周围涂布有导通材料。

在该间隔件33的长边方向的内侧分别配置有天线的无线频率调整用的电阻部件34。该无线频率的调整是为了在各国的频率使用未被禁止的公共频带设定发送频率。如上述那样，由于间隔件33在短边方向上容易弹性变形、容易压坏，而在长边方向上难以被压坏，所以在被施加外部应力的情况下，电阻部件34不会被间隔件33压坏，能够提高坚固性。另外，由于能够接近间隔件33而将电阻部件34配置在长边基板上，所以能够使传感器模块主体31以及传感器模块30变得紧凑。

另外，在传感器模块主体31的表面Sa配置有各种部件，但由于表面Sa被金属外壳41覆盖，所以能可靠地进行各种部件的保护，并且即使被施加外部应力，由于被金属外壳41保护，所以也能够实现坚固性高的传感器模块30。

此外，在传感器模块主体31的周缘部的整周形成有绝缘区域E10。由此，在传感器模块主体31的长边基板的导电图案与金属外壳41之间形成有绝缘间隙，实施静电放电(Electro－Static Discharge：ESD)对策。另外，通过使区域E1、E2的天线的图案与金属外壳41分开，能够抑制金属外壳41的影响，并仅维持天线图案的阻抗特性。

对于上述的传感器模块30，金属外壳41的底部44通过导电性粘合剂等安装到盖部件24。此时，对盖部件24侧也可以实施通过溅镀的金属镀膜等。传感器模块30与盖部件24的连接也可以使用导电性的双面胶。另外，还可以在盖部件24侧形成夹住传感器模块30的肋。

在本实施方式中，由于不需要连接螺钉等连接器，所以能够进一步促进小型化。

此外，上述的传感器模块30在显示器框体14的上侧，但也可以在显示器框体14的下侧。由于传感器模块30检测向信息处理装置10的接近，所以只有配置在从显示器框体14以及主体框体16的左右中心线起左右方向的规定宽度内例如左右60mm以内即可。

另外，缺口开口43也可以是金属外壳41的－Z方向的整个侧面。由此，金属外壳41的屏蔽相对于面Sc在Y方向上对称，能够使区域E1、E2的各天线的天线特性相同。

此外，信息处理装置10在传感器模块30持续检测到人的接近的情况下，即使在没有对信息处理装置10的操作时，也不移至睡眠状态，在传感器模块30没有检测到人的接近的情况下，锁定显示面18a的显示。

＜变形例1＞

图6是表示传感器模块30的变形例1的结构的图。如图6所示，在本变形例1中，可以形成两个缺口开口43a、43b，来代替一个缺口开口43。缺口开口43a是电缆21的引出开口，缺口开口43b是用于使区域E1、E2的各天线的天线特性相同的虚设开口。缺口开口43a、43b的各端部Y1、Y3之间以及各端部Y4、Y2之间的长边方向的长度是相同的。另外，缺口开口43a、43b的形状相对于面Sc在长边方向上对称。并且，本变形例的缺口开口43a、43b从开口42部侧形成缺口，以不包含通过金属外壳41的长边方向的两端部以及中心C的面Sc的方式形成多个。由此，即使在本变形例1中，也能够使各区域E1、E2的天线的天线特性相同。

此外，图2所示的缺口开口43设为与电缆21的引出位置匹配的一个缺口开口，但在电缆21的引出位置例如为中心C的侧部的情况下，缺口开口43的长边方向的长度变短。

＜变形例2＞

图7是表示传感器模块30的变形例2的结构的图。如图7所示，在本变形例2中，在长边方向的两端部形成有缺口开口53a、53b。各缺口开口53a、53b分别引出与电缆21对应的两个电缆21a、21b。另外，缺口开口53a、53b形成为与面Sc对称的形状。由此，即使在本变形例2中，也能够使各区域E1、E2的天线的天线特性相同。此外，本变形例2能够应用于可进行电缆21a、21b在长边方向上的引出的信息处理装置，例如台式PC。

此外，缺口开口53a、53b也可以为相对于通过金属外壳41的中心C且与缺口开口53a、53b的面垂直的面Sd而对称的形状。图7所示的缺口开口53a、53b成为相对于面Sc以及面Sd两方对称的形状。另外，在变形例2中，形成两个缺口开口53a、53b，但也可以在长边方向的任意一个端部仅形成任意一个缺口开口53a、53b。

另外，上述的缺口开口43、43a、43b、53a、53b从开口42部侧形成缺口，并形成缺口到底部44，但并不限于此，也可以是到电缆21、21a、21b的引出位置为止的缺口深度。

此外，在上述的实施方式以及变形例中图示的各结构是功能示意性的结构，不一定需要在物理上进行图示的结构。即，各装置以及构成要素的分散/统一的方式并不限于图示的结构，能够根据各种使用状况等将其全部或者一部分以任意的单位在功能上或者在物理上分散/统一来构成。

Claims

1.一种传感器模块，其特征在于，具备：

传感器模块主体，在矩形的基板配置有无线雷达传感器功能；以及

金属外壳，是长方体的箱型形状，形成有厚度方向的一面开口的开口部，并在侧面形成有用于引出连接上述传感器模块主体的电缆的缺口开口，通过将配置在上述基板的表面的部件朝向内侧的底部从上述开口部插入的上述基板来封闭上述开口部，

上述缺口开口在其至少一部分被插入上述电缆，

上述缺口开口相对于经过上述金属外壳的中心且与上述缺口开口的面垂直的面对称地形成。

2.根据权利要求1所述的传感器模块，其特征在于，

上述基板在周缘部的整周形成有绝缘区域。

3.一种传感器模块，其特征在于，具备：

金属外壳，是长方体的箱型形状，形成有厚度方向的一面开口的开口部，并在侧面形成有用于引出连接上述传感器模块主体的电缆的缺口开口，通过将配置在上述基板的表面的部件朝向内侧从上述开口部插入的上述基板来封闭上述开口部，

上述基板在周缘部的整周形成有绝缘区域。

4.根据权利要求1所述的传感器模块，其特征在于，

上述缺口开口形成为在短边方向的一个侧面从上述开口部侧形成缺口，并且不包含上述金属外壳的长边方向的两端部，而包含长边方向的中心。

5.根据权利要求1所述的传感器模块，其特征在于，

以在短边方向的一个侧面从上述开口部侧形成缺口，且不包含上述金属外壳的长边方向的两端部以及中心的方式形成有多个上述缺口开口。

6.根据权利要求1或者3所述的传感器模块，其特征在于，

在上述传感器模块主体中，在长边方向的两端部侧表面设置有间隔件，上述间隔件与上述金属外壳的底部接触，并使上述基板和上述金属外壳之间电导通，

上述间隔件的短边方向的弹性变形量大于长边方向的弹性变形量，

在上述传感器模块主体中，在上述间隔件的长边方向的内侧配置有无线频率调整用的电阻部件。