JP2006194893A - センサ装置及び移動体用電子 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの高騰及び歩留まりの低下を来たすことなく車両への取付角度に起因する測位誤差を補正して正確に車両に加わる加速度を検出することが可能なセンサ装置及び当該センサ装置を備えた移動体用電子機器を提供する。
【解決手段】 角速度等の、一定の方向性を有する物理量の当該方向及び大きさを検出する検出素子２７と、当該検出素子２７を固定支持する取付部２６と、を備える角速度センサ１０において、検出素子２７が、その検出軸Ｇの方向と当該検出する際に実際に検出素子２７に加わる物理量の方向との差として予測される角度差を減少させる減少方向に、予め設定された減少角度だけ傾斜して取付部２６に固定支持されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、センサ装置及び移動体用電子機器の技術分野に属し、より詳細には、加速度等の、方向性を有する物理量を検出するセンサ装置、及び当該センサ装置を備え車両等の移動体に搭載される移動体用電子機器の技術分野に属する。

近年、車両の現在位置を検出して当該車両の移動を補助する、いわゆるナビゲーション装置が広く一般化している。

ここで、従来のナビゲーション装置においては、車両の現在位置を検出するに際し、いわゆるＧＰＳ(Global Positioning System)を用いて測位する方法の他に、予め設定された基準点（より具体的には、例えば車両が移動を開始した出発点）からの車両の移動方向及び移動距離を自立的に測位する方法が用いられている。

そして、この自立的に現在位置を測位する方法において車両の現在位置、移動方向又は速度変化を検出するべく、従来のナビゲーション装置には、当該車両に加わる加速度を検出するためのいわゆるジャイロセンサ及び加速度センサが備えられている場合が多い。

このとき、従来のジャイロセンサ及び加速度センサは、それらにより加速度等の方向及び大きさを検出する際の基準として、当該各センサが検出すべき加速度等の方向に対応して各センサに対して一定の方向に定められている検出軸(実際に物理的に検出軸を含んでいる場合と仮想的に検出軸が想定されているのみである場合がある)を有している場合が多い。そして、車両が地上を走行する関係上、この検出軸が地面に対して平行とされることを前提として、上記各センサの諸元が設定された上でナビゲーション装置内に当該各センサが固定設置されている。なお、この場合には、当該ナビゲーション装置自体も車室内で地面に対して平行に固定設置されることが前提となっている。

一方、近年においては、ナビゲーション装置の小型化が進行し、当該ナビゲーション装置を車両内のセンターコンソール内に装着することが可能となってきた。

そして、当該ナビゲーション装置をセンターコンソール内に装着する場合、通常は、当該ナビゲーション装置内に含まれている表示部の視認性の向上及びボタン又はスイッチ類の操性作の向上の観点から、当該表示部及びボタン類等を含む操作パネルにおけるパネル面が鉛直方向に対して上向きとなるようにナビゲーション装置が装着される場合が多い。また、ナビゲーション装置と他の車両用オーディオ装置とをセンターコンソール内に上下方向に重ねて装着する場合にも、上記操作パネルのパネル面が鉛直方向に対して上向きとなるように装着されるのが通常である。そして、このためには、当該パネル面が鉛直方向に対して上向きとなるようにナビゲーション装置自体を水平方向から傾斜させて（より具体的には、ナビゲーション装置の後部（車両前方側）が鉛直方向に下がるように）センターコンソール内に装着することとなる。

しかしながら、上述したようにナビゲーション装置をセンターコンソール内に装着する場合、他のオーディオ機器等に比して上記ボタン等が操作される回数が少ない傾向にあるナビゲーション装置は、当該センターコンソール内でもその下段部分に装着される場合が多く、その場合は当該ナビゲーション装置の取付角度（すなわち、当該ナビゲーション装置を装着したときの水平方向からの角度差）が、後述する許容角度（例えば３０°）以上傾斜させるようになってしまう場合も出てきている。

そして、この場合には、上記一定方向に定められている検出軸の方向と実際の検出時に各センサに加わる加速度等の方向（すなわち水平方向）とが大きく異なることとなるため、各センサ自体の感度にオフセット等の誤差が含まれるようになり、結果として車両の現在位置の測位精度や速度の測定制度が低下してしまうという問題点があった。

次に、この問題点について、具体的に図８を用いて説明する。なお、図８は、加速度センサ１０１を含むナビゲーション装置１００が装着された状態のセンターコンソール１０２の断面を示す模式図である。

図８に示すように、ナビゲーション装置１００自体を水平方向に対して傾斜させることで操作パネル１０３をセンターコンソール１０２に合わせて上向きとする場合、加速度センサ１０１における検出軸Ｇもナビゲーション装置１００の傾斜に併せて当該ナビゲーション装置１００の取付角度θだけ水平方向に対して傾斜することとなる。

そしてこの場合、車両が前進する時に図８中右方向に移動することとすると、この前進中にナビゲーション装置１００に実際に加わる加速度は当該前進方向に対して反対の方向を有する加速度Ａxとなる。

しかしながら、この実際に加わる加速度Ａxを検出軸Ｇが取付角度θだけ傾斜した加速度センサ１０１で検出した場合には、その検出結果としては実際の加速度Ａxよりも減少した値を有する加速度Ｇx（Ｇx＝cosθ×Ａx）として出力される。

一方、加速度Ａxと同時にナビゲーション装置１００に加わる鉛直上向きの加速度（すなわち、車両の振動や路面からの衝撃により加わる鉛直上向きの加速度）は、上記加速度Ａxに対して垂直な加速度Ａzとなる。

しかしながら、この実際に加わる加速度Ａzを加速度Ａxと同様に加速度センサ１０１で検出した場合には、その検出結果としては実際の加速度Ａzの正弦成分である加速度Ｇz（Ｇz＝ｓinθ×Ａz）として出力される。

そして、上記加速度Ｇxと加速度Ｇzとベクトル的な加算結果として加速度センサ１０１により検出される加速度Ａtは、

［数１］
Ａt＝Ｇx＋Ｇz＝cosθ×Ａx＋sinθ×Ａz
となり、実際に検出されるべき加速度Ａxとは異なった値となってしまい、この誤差が結果として車両位置の測位精度等の低下となって現れてしまうのである。そして、ナビゲーション装置１００の取付角度θが大きくなるほど本来の車両移動方向の加速度Ａxよりも垂直方向の加速度Ａzから受ける影響の方が大きくなり、当該誤差も大きくなるのである。

他方、最近のナビゲーション装置においては、その取付角度に起因する上記誤差を補正するため、当該誤差補正用のソフトウエアに基づいた演算処理により加速度センサ又はジャイロセンサの検出結果の補正を行っていた。更に、車両の移動に伴った継続的な学習処理によりその補正の精度を向上させることも行われていた。

しかしながら、上記した演算処理による誤差補正では、ナビゲーション装置が車両に装着された直後においては十分な補償効果が得られないという問題点があった。

また、このように誤差補正用のソフトウエアにより補正を行うものであっても、図８に示す取付角度θが大きい（例えば３０°を越える）場合には各センサ装置の設計値として予測されている取付角度の許容角度の範囲外となる場合があるという問題点があった。

更に、上記した取付角度に起因する測位誤差を解消すべく、上記ナビゲーション装置の製造工程において、各センサ装置のナビゲーション装置への取付時に上記取付角度を減少させることも考えられるが、この場合には当該減少させるために特別な方法・部材等を用いて各センサ装置を必要な方向に傾斜させてナビゲーション装置に取り付ける必要があり、結果としてナビゲーション装置としての製造コストの高騰及び歩留まりの低下を来たすという問題点があった。

更にまた、ナビゲーション装置にセンサ装置を傾けて配置するには、限られたナビゲーション装置の筐体内でのスペース効率に影響を与え、ひいては、ナビゲーション装置の大きさそのものにも影響を及ぼしてしまうという恐れもあった。

そこで、本発明は、上記各問題点に鑑みて為されたもので、その課題は、製造コストの高騰及び歩留まりの低下を来たすことなく上記取付角度に起因する測位誤差を補正して正確に車両に加わる加速度を検出することが可能なセンサ装置及び当該センサ装置を備えた移動体用電子機器を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、一定の方向性を有する物理量の当該方向及び大きさを検出する検出素子等のセンサ部と、当該センサ部を固定支持する取付部等の支持部と、を備えるセンサ装置において、前記センサ部が、前記方向及び大きさを検出する基準である検出軸の方向と当該検出する際に実際に前記センサ部に加わる前記物理量の方向との差として予測される角度差を減少させる減少方向に、予め設定された減少角度だけ傾斜して前記支持部に固定支持されている。

このとき、減少方向としては、前記物理量の方向を含む平面内において当該物理量の方向を基準として時計方向又は反時計方向のいずれか一方のみの方向となる。

よって、支持部に固定される段階で上記角度差を減少させるように傾斜してセンサ部が固定されているので、より正確に検出すべき物理量の大きさ及び方向を検出することができる。

また、センサ装置自体でもって前記角度差を減少させるように構成されているので、センサ装置により検出された検出結果を演算処理等により補正して用いる場合においては、当該情報処理等による補正可能範囲を実質的に拡大することができる。

更に、センサ装置自体でもって当該角度差を減少させるように構成されているので、当該センサ装置を含む機器の製造工程において、センサ装置の当該機器への取り付けに関しては前記角度差を減少させることを考慮することがなく従来と同様の方法・部材等を用いることができるので、前記機器内部でのスペース効率に影響を与えることなく、製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のセンサ装置において、前記支持部は、側板等の基材と、当該基材に固定されると共に前記センサ部を固定支持する取付部材と、により構成されていると共に、前記センサ部が、前記減少方向に前記減少角度だけ傾斜して前記取付部材に固定支持されている。

よって、センサ部と基材との間に介在する取付部材と、当該センサ部と、の間で上記角度差を減少させているので、簡易な構成で正確に物理量を検出することができると共に、基材等、他のセンサ装置の構成部品は従来と同様の部品等を用いることができるので、更に製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のセンサ装置において、前記取付部材には、前記減少方向に前記減少角度だけ傾斜した取付スリットが形成されており、前記センサ部には、前記取付スリットに噛み合うことにより当該センサ部を固定支持するためのセンサスリットが形成されており、前記センサ部が、前記取付スリットと前記センサスリットとが噛み合うことにより前記取付部材に固定支持されている。

よって、取付部材に形成する取付スリットの形成方向を上記減少方向及び減少角度に傾斜させるのみでセンサ部を上記角度差を減少させる方向に固定支持することができるので、センサ装置の製造コストを低減することができる。

更に、スリット同士を噛み合わせることでセンサ部を取付部材に固定するので、より簡易な製造工程によりセンサ装置を製造することができる。

上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のセンサ装置において、前記センサ部は、複数の可動電極等の検出用円板と、当該各検出用円板に対して垂直に当該各検出用円板の中心を貫通して当該各検出用円板を支持すると共に前記検出軸としての機能を有する支持軸と、により構成されており、前記支持軸が、前記減少方向に前記減少角度だけ傾斜して前記支持部に固定支持されている。

よって、センサ部を構成する支持軸を上記減少方向及び減少角度に傾斜させて固定支持するので、当該センサ部が支持軸に支持された検出用円板により構成されている場合でも、簡易な構成で正確に物理量を検出し、更に製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のセンサ装置において、前記検出用円板は、前記支持軸に固定支持されている二の固定電極と、各前記固定電極間の前記支持軸に当該支持軸の方向に移動可能に支持されている一の可動電極と、一方の前記固定電極と前記可動電極との間の前記支持軸及び他方の前記固定電極と前記可動電極との間の前記支持軸に夫々当該支持軸の方向に移動可能に支持されている二の可動スペーサと、により構成されている。

よって、センサ部が支持軸に支持された固定電極、可動電極及び稼動スペーサにより構成されている場合でも、簡易な構成で正確に物理量を検出し、更に製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

上記の課題を解決するために、請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載のセンサ装置を備えた移動体用電子機器であって、前記センサ装置内における前記センサ部の傾斜により、前記移動体用電子機器の移動体への取付角度及び取付方向に起因する前記角度差を減少させるように構成される。

よって、センサ装置を含む移動体用電子機器を移動体に取り付ける際の取付角度を考慮して減少方向及び減少角度が予め設定されているので、当該移動体用電子機器においてより正確に必要な物理量の方向及び大きさを検出することができると共に、センサ装置自体が上記角度差を減少させるための構成を有しているので、センサ装置自体を傾斜させるための機構等を別途設ける必要がなく、更に前記移動体用電子機器内でのスペース効率に影響を与えることもないので、移動体用電子機器としての製造コスト自体を低減し更に歩留まりをも向上させることができる。

以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、支持部に固定される段階で上記角度差を減少させるように傾斜してセンサ部が固定されているので、より正確に検出すべき物理量の大きさ及び方向を検出することができる。

また、センサ装置自体でもって前記角度差を減少させるように構成されているので、センサ装置により検出された検出結果を演算処理等により補正して用いる場合においては、当該演算処理等による補正可能範囲を実質的に拡大することができる。

更に、センサ装置自体でもって当該角度差を減少させるように構成されているので、当該センサ装置を含む機器の製造工程において、センサ装置の当該機器への取り付けに関しては前記角度差を減少させることを考慮することがなく従来と同様の方法・部材等を用いることができるので、前記機器内部でのスペース効率に影響を与えることなく、製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、センサ部と基材との間に介在する取付部材と、当該センサ部と、の間で上記角度差を減少させているので、簡易な構成で正確に物理量を検出することができると共に、基材等、他のセンサ装置の構成部品は従来と同様の部品等を用いることができるので、更に製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加えて、取付部材に形成する取付スリットの形成方向を上記減少方向及び減少角度に傾斜させるのみでセンサ部を上記角度差を減少させる方向に固定支持することができるので、センサ装置の製造コストを低減することができる。

更に、スリット同士を噛み合わせることでセンサ部を取付部材に固定するので、より簡易な製造工程によりセンサ装置を製造することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、センサ部を構成する支持軸を上記減少方向及び減少角度に傾斜させて固定支持するので、当該センサ部が支持軸に支持された検出用円板により構成されている場合でも、簡易な構成で正確に物理量を検出し、更に製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加えて、センサ部が支持軸に支持された固定電極、可動電極及び稼動スペーサにより構成されている場合でも、簡易な構成で正確に物理量を検出し、更に製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

請求項６に記載の発明によれば、センサ装置を含む移動体用電子機器を移動体に取り付ける際の取付角度を考慮して減少方向及び減少角度が予め設定されているので、当該移動体用電子機器においてより正確に必要な物理量の方向及び大きさを検出することができると共に、センサ装置自体が上記角度差を減少させるための構成を有しているので、センサ装置自体を傾斜させるための機構等を別途設ける必要がなく、更に前記移動体用電子機器内でのスペース効率に影響を与えることもないので、移動体用電子機器としての製造コスト自体を低減し更に歩留まりをも向上させることができる。

次に、本発明に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。

なお、以下に説明する実施の形態は、車両に搭載されて当該車両の移動を補助するナビゲーション装置に装備されるセンサ装置の構造に対して本発明を適用した場合の実施の形態である。

（Ｉ）第１実施形態
初めに、本発明に係る第１実施形態について、図１乃至図３を用いて説明する。

なお、第１実施形態は、車両の右折時又は左折時に当該車両に加わる角速度を検出するジャイロセンサ（角速度センサ）の構造に対して本発明を適用した実施形態である。

また、図１は第１実施形態に係る移動体用電子機器としてのナビゲーション装置が装着されているセンターコンソールを含む車室内を例示する斜視図であり、図２は第１実施形態に係る角速度センサの外観を示す図であり、図３は当該角速度センサの内部構造を示す図である。

先ず、図１に示すように、第１実施形態に係るナビゲーション装置１は、車両Ｃの車室前方にあるセンターコンソール１０２の下段部に、操作パネル２が車室内に露出するように差し込まれる形で装着されている。

そして、当該ナビゲーション装置１の上方のセンターコンソール１０２内には、当該ナビゲーション装置１による移動補助処理に用いられる表示装置としての引き出し／引き込み式のディスプレイＤ及びその支持部が装着されている。

このとき、ナビゲーション装置１は、図１に示すように、操作パネル２における操作性を向上させるべく、当該操作パネル２が上方に向いて操作者に対面するように、センターコンソール１０２に挿入されているその後部（車両前方側）が鉛直方向に下がるように車両Ｃの前進方向を含む水平面に対して傾斜して装着されている。

次に、第１実施形態に係るナビゲーション装置１内に固定される第１実施形態に係る角速度センサの構造について、図２及び図３を用いて説明する。なお、第１実施形態に角速度センサは、より具体的には音叉型の圧電素子を用いたジャイロセンサである。

先ず、図２（ａ）に示すように、第１実施形態に係る角速度センサ１０は、ケース１１及び基材としての側板１２によって封入された直方体形状を有しており、側板１２には当該側板１２及びケース１１により封入されている内部回路に接続されている接続端子１３が形成されている。そして、角速度センサ１０は、更にホルダ１４により支持されており、このホルダ１４の下端に形成されている取付支持部１５により後述する装置基板に固定支持されている。

また、上記接続端子１３はホルダ１４と側板１２との間の空間に挟まれている図示しないプリント配線によりホルダ端子１６に電気的に接続されており、当該ホルダ端子１６を介して上記装置基板に電気的に接続されている。

次に、角速度センサ１０のナビゲーション装置１への装着状態について、図２（ｂ）を用いて説明する。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）に太矢印で示す方向から角速度センサ１０の装着状態を見た側面図である。

図２（ｂ）に示すように、角速度センサ１０は、ナビゲーション装置１の底面を形成する装置筐体２１に平行に固定配置された上記装置基板２０に垂直に取付支持部１５により固定支持されている。そして、角速度センサ１０の内部回路と装置基板２０とは、上述したようにホルダ端子１６により電気的に接続されている。

次に、角速度センサ１０の内部構造について、図３を用いて説明する。なお図３において、図３（ａ）はケース１１を取り払った状態の角速度センサ１０の内部構造を示す斜視図であり、図３（ｂ）は角速度センサ１０の内部構造を図３（ａ）に1)矢印で示す方向から見た側面図であり、図３（ｃ）は角速度センサ１０の内部構造を図３（ａ）に2)矢印で示す方向から見た側面図であり、図３（ｄ）は検出素子２７自体の構成を示す斜視図であり、図３（ｅ）は取付部２６の構成を示す斜視図である。

図３に示すように、角速度センサ１０の内部には、実際に車両Ｃに加わる角速度の方向及び大きさを検出する音叉型のセンサ部としての検出素子２７が支持部及び取付部材としての取付部２６によって固定支持されており、更に当該取付部２６が側板１２に固定されている。このとき、検出素子２７における上記検出軸Ｇの方向は、図３（ｃ）に示すように、車両Ｃの前進方向が含まれる平面内の当該検出素子２７の長手方向に垂直な方向となる。

更に、側板１２の内側には、取付部２６をよける形で内部基板２５が固定支持されている。そして、当該内部基板２５上には、検出素子２７及び接続端子１３に夫々電気的に接続されている図示しない内部回路が形成されており、車両Ｃに加わる角速度を検出するに当たって必要となる処理を実行する。

この構造において、図３（ａ）及び（ｃ）に示すように、検出素子２７は、車両Ｃの前進方向を含む平面内で角度δだけ前進方向と反対方向に傾斜した状態で取付部２６により側板１２に固定支持されている。なお、検出素子２７は前進方向に垂直な方向（すなわち、図３（ｂ）左右方向）には傾斜していない。

そして、このような内部構造を有する角速度センサ１０が図２（ｂ）に示す如く装置筐体２１に平行に固定配置されている装置基板２０に垂直に固定支持され、更に当該装置筐体２１を含むナビゲーション装置１がセンターコンソール１０２内に装着された場合には、当該装着時にナビゲーション装置１の後部が鉛直方向に下がることにより当該ナビゲーション装置１自体が車両Ｃの前進方向を含む平面内で鉛直方向に傾斜することから、結果として図３（ｃ）における反時計方向に角速度センサ１０自体が傾斜することとなり、よって、図３（ｃ）に示す検出軸Ｇの方向と車両の前進方向との角度差が角度δ分だけ減少することとなる。

ここで、角速度センサ１０により車両Ｃに加わる角速度を検出する場合には、従来と同様の取付角度補正用のプログラムに則って、ナビゲーション装置１の図示しない演算回路により、ナビゲーション装置１の取付角度に起因する上記誤差の補正処理が従来と同様に実行される。このとき、図３に示すように検出素子２７が予め角度δだけ当該取付角度を打ち消すように傾斜させて固定支持されているので、当該補正処理として実際には、ナビゲーション装置１のセンターコンソール１０２内への装着により発生する水平方向に対する傾斜角度（上記取付角度）から上記角度δを差し引いた残りの角度誤差のみを補正する処理を行えば足りることとなる。

次に、検出素子２７を取付部２６に固定する方法について、図３（ｄ）及び（ｅ）を用いて説明する。

先ず、図３（ｄ）に示すように、検出素子２７の中心には、その検出軸Ｇに対して垂直な方向にセンサスリット２７ａが形成されている。一方、図３（ｅ）に示すように、取付部２６には、上記角度δだけ車両Ｃの前進方向と反対方向に傾斜させた取付スリット２６ａが形成されている。そして、検出素子２７の取付部２６への固定に当たっては、当該センサスリット２７ａと取付スリット２６ａとが相互に噛み合うことにより、図３（ａ）又は（ｃ）に示す状態で検出素子２７が取付部２６に固定支持される。なお、当該固定支持には、上記センサスリット２７ａと取付スリット２６ａとが噛み合っている状態でその周囲を固着する接着剤等が用いられる。

以上説明したように、第１実施形態の角速度センサ１０の構造によれば、取付部２６に固定支持される段階で上記角度誤差を減少させるように傾斜して検出素子２７が固定支持されているので、より正確に検出すべき角速度の大きさ及び方向を検出することができる。

また、角速度センサ１０自体でもって角度誤差を減少させるように構成されているので、角速度センサ１０により検出された加速度を補正処理により補正して用いる場合においては、当該補正処理による補正可能範囲を実質的に拡大することができる。

更に、角速度センサ１０自体でもって当該角度誤差を減少させるように構成されているので、当該角速度センサ１０を含むナビゲーション装置１の製造工程において、角速度センサ１０の当該ナビゲーション装置１への取り付けに関しては上記角度誤差を減少させることを考慮することがなく従来と同様の方法・部材等を用いることができ、製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

更にまた、検出素子２７と側板１２との間に介在する取付部２６と、当該検出素子２７と、の間で上記角度誤差を減少させているので、簡易な構成で正確に加速度を検出することができると共に、側板１２等、他の加速度センサの構成部品は従来と同様の部品等を用いることができるので、更に製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

また、取付部２６に形成する取付スリット２６ａの形成方向を上記角度誤差を減少させる方向及び角度δに傾斜させるのみで検出素子２７を上記角度誤差を減少させる方向に固定支持することができるので、角速度センサ１０自体の製造コストを低減することができる。

更に、取付スリット２６ａとセンサスリット２７ａとを噛み合わせることで検出素子２７を取付部材に固定するので、より簡易な製造工程により角速度センサ１０を製造することができる。

更にまた、角速度センサ１０を含むナビゲーション装置１を車両Ｃに取り付ける際の取付角度を考慮して検出素子２７の傾斜方向及び角度δが予め設定されているので、当該ナビゲーション装置１においてより正確に必要な角速度の方向及び大きさを検出することができると共に、角速度センサ１０自体が上記角度誤差を減少させるための構成を有しているので、角速度センサ１０自体を傾斜させるための機構等を別途設ける必要がなく、更にナビゲーション装置１内でのスペース効率に影響を与えることもないので、ナビゲーション装置１としての製造コスト自体を低減し更に歩留まりをも向上させることができる。

（II）第２実施形態
次に、本発明に係る他の実施形態である第２実施形態について、図４及び図５を用いて説明する。

上述した第１実施形態では、音叉型の圧電素子である検出素子２７を用いたジャイロセンサ（角速度センサ）に対して本発明を適用した場合について説明したが、以下に説明する第２実施形態では、車両の加速時又は減速時に当該車両に加わる加速度を検出する静電容量式の加速度センサの構造に対して本発明を適用した場合について説明する。

なお、第２実施形態の加速度センサを備えたナビゲーション装置の車室内での取付の態様は、図１に示した第１実施形態のナビゲーション装置１の場合と全く同様であるので、細部の説明は省略する。

次に、第２実施形態に係るナビゲーション装置内に固定される第２実施形態に係る加速度センサの構造について、図４及び図５を用いて説明する。

先ず、図４（ａ）に示すように、第２実施形態に係る加速度センサ３０は、ケース３１によって封入された直方体形状を有しており、当該ケース３１には加速度センサ３０を装置基板２０に固定するための取付支持部３２が形成されている。また、当該ケース３１には、当該ケース３１により封入されている内部回路に接続されている接続端子３３が形成されている。そして、当該接続端子３３により上記内部回路が装置基板２０に電気的に接続されている。

次に、加速度センサ３０の第２実施形態のナビゲーション装置への装着状態について、図４（ｂ）及び（ｃ）を用いて説明する。なお、図４（ｂ）は図４（ａ）に1)矢印で示す方向から加速度センサ３０の装着状態を見た側面図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）に2)矢印で示す方向から加速度センサ３０の装着状態を見た側面図である。

図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、加速度センサ３０は、第２実施形態のナビゲーション装置の底面を形成する装置筐体２１に平行に固定配置された上記装置基板２０に垂直に取付支持部３２により固定支持されている。そして、加速度センサ３０の内部回路と装置基板２０とは、上述したように接続端子３３により電気的に接続されている。

次に、加速度センサ３０の内部構造について、図５を用いて説明する。なお図５において、図５（ａ）はケース３１を取り払った状態の加速度センサ３０の内部構造を示す斜視図であり、図５（ｂ）は加速度センサ３０の内部構造を図５（ａ）に1)矢印で示す方向から見た側面図であり、図５（ｃ）は加速度センサ３０の内部構造を図５（ａ）に2)矢印で示す方向から見た側面図である。

図５に示すように、加速度センサ３０の内部においては、実際に車両Ｃに加わる加速度の方向及び大きさを検出する円板形状の検出部５０が内部基板３５によって固定支持されており、この内部基板３５から上記接続端子３３が突出する形状となっている。

このとき、検出部５０は、円板状のガード電極３７及び３８と、円板状の検出用円板としての可動電極４１及び４２と、方形板状の固定電極３６とが夫々の中心を貫通する支持軸３９及びナット４０により基台４３に支持されており、更に当該基台４３が内部基板３５に固定支持されている。ここで、検出部５０における検出軸Ｇの方向は、図５（ｂ）に示すように、内部基板３５に垂直な方向となる車両Ｃの前進方向が含まれる平面内の当該支持軸３９の方向となる。

更に、内部基板３５上には、検出部５０及び接続端子３３に夫々電気的に接続されている図示しない内部回路が形成されており、車両Ｃに加わる加速度を検出するに当たって必要となる信号処理を実行する。

この構造において、図５（ｂ）に示すように、検出部５０は、車両Ｃの前進方向を含む平面内で角度δだけ前進方向の反対方向を基準に時計方向に傾斜した状態で基台４３により内部基板３５に固定支持されている。

そして、このような内部構造を有する加速度センサ３０が図４（ｂ）に示す如く装置筐体２１に平行に固定配置されている装置基板２０に垂直に固定支持され、更に当該装置筐体２１を含む第２実施形態のナビゲーション装置がセンターコンソール１０２内に装着された場合には、第１実施形態の場合と同様に当該ナビゲーション装置の後部が鉛直方向に下がることにより当該ナビゲーション装置自体が車両Ｃの前進方向を含む平面内で鉛直方向に傾斜することから、結果として図５（ｂ）における反時計方向に加速度センサ３０自体が傾斜することとなり、よって、図５（ｂ）に示す検出軸Ｇの方向と車両の前進方向との角度差が角度δ分だけ減少することとなる。

ここで、加速度センサ３０により車両Ｃに加わる加速度を検出する場合には、第１実施形態の場合と同じく従来と同様の取付角度補正用のプログラムに則って、第２実施形態のナビゲーション装置の図示しない演算回路により、第２実施形態のナビゲーション装置の取付角度に起因する上記誤差の補正処理が従来と同様に実行される。このとき、図５に示すように検出部５０が予め角度δだけ当該取付角度を打ち消すように傾斜させて固定支持されているので、当該補正処理として実際には、当該ナビゲーション装置のセンターコンソール１０２内への装着により発生する水平方向に対する傾斜角度（上記取付角度）から上記角度δを差し引いた残りの角度誤差のみを補正する処理を行えば足りることとなる。

以上説明したように、第２実施形態の加速度センサ３０の構造によれば、基台４３に固定支持される段階で上記角度誤差を減少させるように傾斜して検出部５０が固定支持されているので、より正確に検出すべき加速度の大きさ及び方向を検出することができる。

また、加速度センサ３０自体でもって角度誤差を減少させるように構成されているので、加速度センサ３０により検出された加速度を補正処理により補正して用いる場合においては、当該補正処理による補正可能範囲を実質的に拡大することができる。

更に、加速度センサ３０自体でもって当該角度誤差を減少させるように構成されているので、当該加速度センサ３０を含む第２実施形態のナビゲーション装置の製造工程において、加速度センサ３０の当該ナビゲーション装置への取り付けに関しては上記角度誤差を減少させることを考慮することがなく従来と同様の方法・部材等を用いることができ、製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

更にまた、検出部５０を構成する支持軸３９を傾斜させて固定支持するので、当該検出部５０が支持軸３９に支持された静電容量式のものである場合でも、簡易な構成で正確に物理量を検出し、更に製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

また、加速度センサ３０を含むナビゲーション装置を車両Ｃに取り付ける際の取付角度を考慮して検出部５０の傾斜方向及び角度δが予め設定されているので、当該ナビゲーション装置においてより正確に必要な加速度の方向及び大きさを検出することができると共に、加速度センサ３０自体が上記角度誤差を減少させるための構成を有しているので、加速度センサ３０自体を傾斜させるための機構等を別途設ける必要がなく、更に第２実施形態のナビゲーション装置内でのスペース効率に影響を与えることもないので、ナビゲーション装置としての製造コスト自体を低減し更に歩留まりをも向上させることができる。

（ＩＩＩ）第３実施形態
次に、本発明に係る他の実施形態である第３実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。

上述した第１実施形態では音叉型の圧電素子である検出素子２７を用いたジャイロセンサに対して本発明を適用した場合について、また、第２実施形態では静電容量式の加速度センサに対して本発明を適用した場合について、夫々説明したが、以下に説明する第３実施形態では、ＩＣ（Integrated Circuit）化された加速度センサを含むと共に自身もまたバルクマイクロマシニング技術を利用してＩＣ化されているセンサチップの構造に対して本発明を適用した場合について説明する。

なお、第３実施形態のセンサチップを備えたナビゲーション装置の車室内での取付の態様は、図１に示した第１実施形態のナビゲーション装置１の場合と全く同様であるので、細部の説明は省略する。

次に、第３実施形態に係るナビゲーション装置内に固定される第３実施形態に係るセンサチップの構造について、図６を用いて説明する。なお図６において、図６（ａ）は第３実施形態に係るセンサチップの外観を示す斜視図であり、図６（ｂ）は第３実施形態のナビゲーション装置に対して装着された当該センサチップを図６（ａ）に1)矢印で示す方向から見た正面図であり、図６（ｃ）は当該装着されたセンサチップを図６（ａ）に2)矢印で示す方向から見た側面図である。

先ず、図６（ａ）に示すように、第３実施形態に係るセンサチップ６０は、ＩＣチップとして一般的な外観を有しており、具体的には、樹脂等により形成されている本体５５と、複数の接続端子５６と、を備えている。ここで、第３実施形態に係るセンサ５７は、センサチップ６０の図６（ａ）における本体上面５５Ａに垂直な軸Ｊを傾斜中心として傾斜した状態で本体５５内に埋め込まれた状態となっている。そして、当該接続端子５６により上記センサ５７を含む内部回路が装置基板２０に電気的に接続されている。

次に、センサチップ６０の第３実施形態のナビゲーション装置への装着状態について、図６（ｂ）及び（ｃ）を用いて説明する。

先ず、図６（ｂ）及び（ｃ）に示すように、センサチップ６０は、第３実施形態のナビゲーション装置の底面を形成する装置筐体２１に接続端子６２を介して垂直に固定配置されたサブ基板６１上に、当該サブ基板６１の表面と上記本体上面５５Ａとが平行となるように固定設置されている。そして、センサ５７を含むセンサチップ６０の内部回路と装置基板２０とは、上記接続端子５６及び６２並びにサブ基板６１を介して電気的に接続されている。なお、サブ基板６１のセンサチップ６０が装着されている表面は車両Ｃの前進方向と平行とされている。

更に、サブ基板６１上には、センサチップ６０に電気的に接続されている図示しない内部回路が形成されており、車両Ｃに加わる加速度を検出するに当たって必要となる処理を実行する。

次に、センサチップ６０の内部構造について説明する。

図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、センサチップ６０の内部には、実際に車両Ｃに加わる加速度の方向及び大きさを検出するＩＣチップ状のセンサ５７が、上記軸Ｊを傾斜中心として、当該センサ５７における検査軸Ｇが車両Ｃの前進方向を含む平面内で角度δだけ前進方向と反対方向を基準として時計回りに傾斜した状態で固定支持されている。

そして、このような内部構造を有するセンサチップ６０が図６（ｂ）及び（ｃ）に示す如く装置筐体２１に平行に固定配置されている装置基板２０に垂直なサブ基板６１の表面に固定支持され、更に当該装置筐体２１を含む第３実施形態のナビゲーション装置がセンターコンソール１０２内に装着された場合には、当該装着時に当該ナビゲーション装置の後部が鉛直方向に下がることにより当該ナビゲーション装置自体が車両Ｃの前進方向を含む平面内で鉛直方向に傾斜することから、結果として図６（ｂ）における反時計方向にセンサチップ６０自体が傾斜することとなり、よって、図６（ｂ）に示す検出軸Ｇの方向と車両の前進方向との角度差が角度δ分だけ減少することとなる。

ここで、センサチップ６０により車両Ｃに加わる加速度を検出する場合には、従来と同様の取付角度補正用のプログラムに則って、ナビゲーション装置の取付角度に起因する上記誤差の補正処理が従来と同様に実行される。このとき、図６に示すようにセンサチップ６０自体が予め角度δだけ当該取付角度を打ち消すように傾斜してサブ基板６１上に固定支持されているので、当該補正処理として実際には、第３実施形態のナビゲーション装置のセンターコンソール１０２内への装着により発生する水平方向に対する傾斜角度（上記取付角度）から上記角度δを差し引いた残りの角度誤差のみを補正する処理を行えば足りることとなる。

以上説明したように、第３実施形態のセンサチップ６０の構造によれば、本体５５内に埋め込まれる段階で上記角度誤差を減少させるように傾斜してセンサ５７が固定支持されているので、より正確に検出すべき加速度の大きさ及び方向を検出することができる。

また、センサチップ６０自体でもって角度誤差を減少させるように構成されているので、センサチップ６０により検出された加速度を補正処理により補正して用いる場合においては、当該補正処理による補正可能範囲を実質的に拡大することができる。

更に、センサチップ６０自体でもって当該角度誤差を減少させるように構成されているので、当該センサチップ６０を含む第３実施形態のナビゲーション装置の製造工程において、センサチップ６０の当該ナビゲーション装置への取り付けに関しては上記角度誤差を減少させることを考慮することがなく従来と同様の方法・部材等を用いることができ、製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

また、センサチップ６０を含むナビゲーション装置を車両Ｃに取り付ける際の取付角度を考慮してセンサチップ６０の傾斜方向及び角度δが予め設定されているので、当該ナビゲーション装置においてより正確に必要な加速度の方向及び大きさを検出することができると共に、センサチップ６０自体が上記角度誤差を減少させるための構成を有しているので、センサチップ６０自体を傾斜させるための機構等を別途設ける必要がなく、更に第３実施形態のナビゲーション装置内でのスペース効率に影響を与えることもないので、ナビゲーション装置としての製造コスト自体を低減し更に歩留まりをも向上させることができる。

なお、上述した第３実施形態においては、本体５５に封入されているセンサ５７自体を傾斜させたが、これ以外に、第３実施形態の変形形態として図７に例示するように、センサチップ６０内に封入されるセンサ６５そのものは図６に示す軸Ｊを中心として傾斜させることなく、センサ６５としてのＩＣチップを製造する段階において、検出軸Ｇ自体をセンサ６５に対して傾斜させる構成でも上記第３実施形態と同様の効果を奏することができる。

この点について、例えばセンサ６５が容量検出式の加速度センサである場合について図７を用いて詳説する。

上述した第３実施形態のセンサチップ６０においては、センサ５５自体の中心軸（すなわち、センサ５５上に想定される三方向の中心軸のうち水平方向に最も近く且つサブ基板６１の表面に平行な中心軸）の方向と検査軸Ｇの方向とは平行とされていた。しかしながら、これに代えて、図７に内部平面図として例示する如く、外部端子７１に接続された可動部７０と、外部端子６７、６９及び７３に夫々接続された容量検出部６６、６８及び７２と、を含む容量検出式のセンサ６５において、その検査軸Ｇ自体をセンサ６５に対して上記角度δだけ傾斜させるのである。

そして、この状態のセンサ６５を、それ自体は図６に示す軸Ｊを中心として傾斜させることなくセンサチップ内に埋め込み、当該センサ６５が埋め込まれたセンサチップを図６に示す態様でサブ基板６１に固定設置することとしても、上述した第３実施形態と同様の効果を奏することができるのである。

更に、上述した各実施形態及び変形形態においては、対応するプログラムに則った補正処理の効果を加味して傾斜角度δを設定したが、これ以外に、演算処理のみを用いた補正処理を全く行わず、ナビゲーション装置の取付角度が予め判っている場合にはその全てを各実施形態及び変形形態における角度δの傾斜により打ち消すように構成することができる。

また、上述した各実施形態及び変形形態においては、車両Ｃが前進するときに加わる加速度等の方向及び大きさを検出する場合について説明したが、これ以外に、車両Ｃが後進するときに加わる加速度等を精度よく検出することに本発明が適用できることは言うまでもない。

更に、上述した各実施形態及び変形形態においては、方向性を有する物理量として車両Ｃに加わる加速度等を検出する場合について説明したが、これ以外に、例えば車両の速度を直接検出する場合に本発明を適用することも可能である。

第１実施形態に係るセンターコンソールを含む車室内を例示する斜視図である。 第１実施形態に係る角速度センサの外観を示す図であり、（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は外観側面図である。 第１実施形態に係る角速度センサの内部構造を示す図であり、（ａ）は角速度センサの内部構造を示す斜視図であり、（ｂ）は角速度センサの内部構造を（ａ）に1)矢印で示す方向から見た側面図であり、（ｃ）は角速度センサの内部構造を（ａ）に2)矢印で示す方向から見た側面図であり、（ｄ）は検出素子自体の構成を示す斜視図であり、図３は取付部の構成を示す斜視図である。 第２実施形態に係る加速度センサの外観を示す図であり、（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は加速度センサの外観を（ａ）に1)矢印で示す方向から見た側面図であり、（ｃ）は加速度センサの外観を（ａ）に2)矢印で示す方向から見た側面図である。 第２実施形態に係る加速度センサの内部構造を示す図であり、（ａ）は内部構造の斜視図であり、（ｂ）は加速度センサの内部構造を（ａ）に1)矢印で示す方向から見た側面図であり、（ｃ）は加速度センサの内部構造を（ａ）に2)矢印で示す方向から見た側面図である。 第３実施形態に係るセンサチップの構造を示す図であり、（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）はセンサチップの外観を（ａ）に1)矢印で示す方向から見た正面図であり、（ｃ）はセンサチップの外観を（ａ）に2)矢印で示す方向から見た側面図である。 第３実施形態の変形形態に係るセンサチップの内部構造を示す上面図ある。 従来技術の問題点を説明する図である。

符号の説明

１、１００…ナビゲーション装置
２、１０３…操作パネル
１０…ジャイロセンサ（角速度センサ）
３０、１０１…加速度センサ
１１、３１…ケース
１２…側板
１３、３３、５６、６２…接続端子
１４…ホルダ
１５、３２…取付支持部
１６…ホルダ端子
２１…装置筐体
２０…装置基板
２５、３５…内部基板
２６…取付部
２６ａ…取付スリット
２７…検出素子
２７ａ…センサスリット
３６…固定電極
３７、３８…ガード電極
３９…支持軸
４０…ナット
４１、４２…可動電極
４３、５８…基台
５０…検出部
５５…本体
５５Ａ…本体上面
５７、６５…センサ
６０…センサチップ
６１…サブ基板
６６、６８、７２…容量検出部
６７、６９、７１、７３…外部端子
７０…可動部
１０２…センターコンソール
Ｃ…車両
Ｄ…ディスプレイ
Ｇ…検出軸
Ｊ…軸

Claims (4)

1. 一定の方向性を有する物理量の当該方向及び大きさを検出するセンサ部と、
   当該センサ部を固定支持する支持部と、を備えるセンサ装置において、
   前記センサ部が、前記方向及び大きさを検出する基準である検出軸の方向と当該検出する際に実際に前記センサ部に加わる前記物理量の方向との差として予測される角度差を減少させる減少方向に、予め設定された減少角度だけ傾斜して前記支持部に固定支持されおり、
   前記減少角度が、検出された前記方向及び大きさに対して前記角度差に起因して含まれる誤差を、前記センサ部からの出力を用いて補正可能とするための角度であるセンサ装置において、
   前記センサ部は、
   複数の検出用円板と、
   当該各検出用円板に対して垂直に当該各検出用円板の中心を貫通して当該各検出用円板を支持すると共に前記検出軸としての機能を有する支持軸と、
   を備え、
   前記支持軸が、前記減少方向に前記減少角度だけ傾斜して前記支持部に固定支持されていることを特徴とするセンサ装置。
2. 請求項１に記載のセンサ装置において、
   前記検出用円板は、
   前記固定軸に固定支持されている一つの固定電極と、
   前記固定電極と対向し、前記指示軸に当該指示軸の方向に移動可能に支持されている二つの可動電極と、
   前記固定電極と一方の前記可動電極との間の前記支持軸及び前記固定電極と他方の前記可動電極との間の前記支持軸に夫々当該支持軸の方向に移動可能に指示されている二つの可動スペーサと、
   を備えていることを特徴とするセンサ装置。
3. 請求項１に記載のセンサ装置において、
   前記検出用円板は、
   前記固定軸に固定支持されている一つの固定電極と、
   前記固定電極を挟んで前記指示軸に固定支持されている二つのガード電極と、
   前記固定電極と一方の前記ガード電極との間の前記支持軸及び前記固定電極と他方の前記ガード電極との間の前記支持軸に夫々当該支持軸の方向に移動可能に指示されている二つの可動電極と、
   を備えていることを特徴とするセンサ装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセンサ装置を備えた移動体用電子機器であって、
   前記センサ装置内におけるセンサ部の傾斜により、前記移動体用電子機器の移動体への取付角度及び取付方向に起因する前記角度差を減少させることを特徴とする移動体用電子機器。

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