JP2020071074A - センサーユニット、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】優れたアライメント精度を有するセンサーユニット、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】センサーユニットは、センサーモジュールと、センサーモジュールを収納する収納空間を有するケースと、を備えている。また、センサーモジュールは、慣性センサーと、慣性センサーを収納するパッケージと、を備えている。また、パッケージは、底面と、底面に接続されている側面と、を備えている。また、ケースは、収納空間内に突出し、センサーモジュールの底面が載置される載置面を有する突起が配置されている底部と、センサーモジュールの側面に当接する当接面を有する当接部と、を備えている。そして、底部の平面視において、当接面と突起との離間距離は、当接面と慣性センサーとの離間距離よりも長い。【選択図】図７

Description

本発明は、センサーユニット、電子機器および移動体に関するものである。

例えば、特許文献１に記載されているジャイロセンサーは、共振器と、共振器の軸が固定され、共振器を動作させるための電極を保持する電極保持器と、複数の支柱を介して電極保持器を保持する土台と、土台に固定され、土台と共に電極保持器および共振器を含む真空密封チャンバーを構成するカバーと、を備えている。

特表２０１３−５１１０２９号公報

しかしながら、土台に対して電極保持器を固定する際に、複数の支柱を用いると、複数の支柱の公差（微小な形状の異なり）の影響により、土台に対して電極保持器を平行に配置することが困難となり、アライメント精度が悪化する。そのため、共振器の軸が傾いてしまい、物理量の検出精度が悪化するという課題があった。

本発明のセンサーユニットは、慣性センサーと、前記慣性センサーを収納するパッケージと、を有するセンサーモジュールと、
前記センサーモジュールを収納する収納空間を有するケースと、を備え、
前記パッケージは、
底面と、
前記底面に接続されている側面と、を備え、
前記ケースは、
前記収納空間内に突出し、前記センサーモジュールの前記底面が載置される載置面を有する突起が配置されている底部と、
前記センサーモジュールの前記側面に当接する当接面を有する当接部と、を備え、
前記底部の平面視において、前記当接面と前記突起との離間距離は、前記当接面と前記慣性センサーとの離間距離よりも長いことを特徴とする。

本発明の第１実施形態に係るセンサーユニットを示す斜視図である。 図１に示すセンサーユニットから蓋を取り外した状態を示す平面図である。 図１に示すセンサーユニットが備えるセンサーモジュールを示す平面図である。 図３に示すセンサーモジュールの内部を示す断面図である。 図１に示すセンサーユニットが備えるケースの構造を示す断面図である。 図２中のＡ−Ａ線断面図である。 ケースの内部構造を示す平面図である。 図７中のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電子機器としてのスマートフォンを示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る電子機器としての移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。 図１０に示す移動体測位装置の作用を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る移動体を示す斜視図である。

以下、本発明のセンサーユニット、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るセンサーユニットを示す斜視図である。図２は、図１に示すセンサーユニットから蓋を取り外した状態を示す平面図である。図３は、図１に示すセンサーユニットが備えるセンサーモジュールを示す平面図である。図４は、図３に示すセンサーモジュールの内部を示す断面図である。図５は、図１に示すセンサーユニットが備えるケースの構造を示す断面図である。図６は、図２中のＡ−Ａ線断面図である。図７は、ケースの内部構造を示す平面図である。図８は、図７中のＢ−Ｂ線断面図である。

各図には、互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。また、Ｘ軸に沿うすなわち平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に沿うすなわち平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に沿うすなわち平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、各軸の矢印先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸方向プラス側を「上」とも言い、Ｚ軸方向マイナス側を「下」とも言う。

また、本願明細書において、「直交」とは、９０°で交わっている場合の他、９０°から若干傾いた角度、例えば９０°±５°以内の範囲で交わっている場合も含む。具体的には、Ｘ軸がＹＺ平面の法線方向に対して±５°以内の範囲で傾いている場合、Ｙ軸がＸＺ平面の法線方向に対して±５°以内の範囲で傾いている場合、Ｚ軸がＸＹ平面の法線方向に対して±５°以内の範囲で傾いている場合についてもそれぞれ「直交」に含まれる。また、本願明細書において、「平行」とは、完全に平行となっている場合の他、一方が他方に対して若干、例えば±５°以内の範囲で傾斜している場合も含むものである。

図１に示すセンサーユニット１は、Ｘ軸方向の加速度、Ｙ軸方向の加速度およびＺ軸方向の加速度をそれぞれ独立して検出することができる。このようなセンサーユニット１は、図１に示すように、防水性のケース２を有している。また、図２に示すように、センサーユニット１は、ケース２に収納されたセンサーモジュール３、回路基板４、コネクター基板５およびコネクター６と、コネクター６をケース２に固定する導通部材としての固定部材７と、を有している。以下、これら各部について順次説明する。

−センサーモジュール３−
センサーモジュール３は、３軸加速度センサーであり、Ｘ軸方向の加速度、Ｙ軸方向の加速度およびＺ軸方向の加速度をそれぞれ独立して検出することができる。図３および図４に示すように、センサーモジュール３は、実装基板３０と、実装基板３０に搭載された慣性センサーとしての３つの加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚと、実装基板３０に搭載され、加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚと電気的に接続されたコネクター３４と、これらを収納するパッケージ３９と、を有している。そして、加速度センサー３１ｘがＸ軸方向の加速度を検出し、加速度センサー３１ｙがＹ軸方向の加速度を検出し、加速度センサー３１ｚがＺ軸方向の加速度を検出する。

加速度センサー３１ｘは、加速度センサー素子３２ｘと、加速度センサー素子３２ｘを収納する素子パッケージ３３ｘと、を有し、加速度センサー素子３２ｘの検出軸がＸ軸に沿うように、実装基板３０に搭載されている。同様に、加速度センサー３１ｙは、加速度センサー素子３２ｙと、加速度センサー素子３２ｙを収納する素子パッケージ３３ｙと、を有し、加速度センサー素子３２ｙの検出軸がＹ軸に沿うように、実装基板３０に搭載されている。同様に、加速度センサー３１ｚは、加速度センサー素子３２ｚと、加速度センサー素子３２ｚを収納する素子パッケージ３３ｚと、を有し、加速度センサー素子３２ｚの検出軸がＺ軸に沿うように、実装基板３０に搭載されている。そして、これら加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚやコネクター３４を搭載した実装基板３０がパッケージ３９にねじ止めによって固定されている。

パッケージ３９は、例えば、樹脂材料で構成されている。また、パッケージ３９は、直方体状をなし、外部から加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚの検出軸が確認しやすいように、Ｚ軸に直交する上面３９１および底面３９２と、Ｘ軸に直交する側面３９３、３９４と、Ｙ軸に直交する側面３９５、３９６と、を有している。これにより、パッケージ３９の各面から加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚの検出軸を容易に確認することができる。また、パッケージ３９の上面３９１には開口３９１０が形成されており、この開口３９１０からコネクター３４が露出している。

以上、センサーモジュール３について簡単に説明した。なお、センサーモジュール３の構成としては、上述の構成に限定されない。例えば、上述の構成では、センサーモジュール３が、慣性センサーとして３つの加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚを有しているが、慣性センサーとしては、これに限定されず、例えば、加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚのうちの１つまたは２つを省略してもよい。また、慣性センサーとして、加速度センサーに替えて角速度センサーを用いてもよいし、加速度センサーと角速度センサーの両方を用いてもよい。特に、慣性センサーとして、上述した加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚに加えて、Ｘ軸まわりの角速度を検出する角速度センサーと、Ｙ軸まわりの角速度を検出する角速度センサーと、Ｚ軸まわりの角速度を検出する角速度センサーと、を用いることにより、６軸モーションセンサーとして機能する慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）が得られ、優れた利便性を発揮することのできるセンサーユニット１となる。

また、上述の構成では、３つの加速度センサー素子３２ｘ、３２ｙ、３２ｚがそれぞれ別の素子パッケージ３３ｘ、３３ｙ、３３ｚに収納されているが、これに限定されず、例えば、３つの加速度センサー素子３２ｘ、３２ｙ、３２ｚが共通の１つの素子パッケージに収納されていてもよい。具体的には、例えば、素子パッケージ３３ｘに３つの加速度センサー素子３２ｘ、３２ｙ、３２ｚを収納し、残りの素子パッケージ３３ｙ、３３ｚを省略した構成としてもよい。

−ケース−
図５に示すように、ケース２は、導電性を有する基部２Ａと、基部２Ａを被覆し、絶縁性を有する被覆層２Ｂと、から構成されている。基部２Ａの構成材料としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の各種金属材料を用いることができ、本実施形態では、アルミニウムを用いている。また、被覆層２Ｂの構成材料としては、特に限定されないが、例えば、基部２Ａの表面を酸化させた陽極酸化皮膜を用いることができ、本実施形態では、アルマイトを用いている。また、ケース２は、ダイキャストすなわち金属鋳造法によって製造されている。このように、金属鋳造法を用いてケース２を製造することにより、例えば、金属削り出し法、金属鍛造法等を用いてケース２を製造する場合と比較して、ケース２をより安価にかつ短時間で製造することができる。ただし、ケース２の製造方法としては、金属鋳造法に限定されない。

また、図１に示すように、ケース２は、筐体２１と蓋２２とを有している。図２に示すように、筐体２１は、上面側に開放する有底の凹部２１１を有する箱状をなし、蓋２２は、凹部２１１の開口を塞ぐようにして筐体２１に固定されている。これにより、ケース２内に収納空間Ｓが形成され、この収納空間Ｓ内にセンサーモジュール３、回路基板４、コネクター基板５およびコネクター６が収納されている。また、筐体２１と蓋２２との間にはパッキン２０が設けられ、収納空間Ｓの気密性が確保されている。

また、図１に示すように、ケース２は、直方体状をなし、外部からセンサーモジュール３の検出軸が確認しやすいように、Ｚ軸に直交する上面２０１および底面２０２と、Ｘ軸に直交する側面２０３、２０４と、Ｙ軸に直交する側面２０５、２０６と、を有している。これにより、ケース２の各面からセンサーモジュール３の検出軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を容易に確認することができる。そのため、センサーユニット１を対象物に搭載し易くなる。また、ケース２は、外表面が上面２０１である頂部２ａと、外表面が底面２０２であり、収納空間Ｓを間に挟んで頂部２ａと対向して配置された底部２ｂと、外表面が側面２０３である側壁部２ｃと、外表面が側面２０４であり、収納空間Ｓを間に挟んで側壁部２ｃと対向して配置された側壁部２ｄと、外表面が側面２０５である側壁部２ｅと、外表面が側面２０６であり、収納空間Ｓを間に挟んで側壁部２ｅと対向して配置された側壁部２ｆと、を有している。

また、図２および図６に示すように、ケース２は、側壁部２ｆに配置された当接部２９を有する。当接部２９は、側壁部２ｆから収納空間Ｓ内に向けてＹ軸方向プラス側に突出している。また、当接部２９の頂面つまり先端面は、センサーモジュール３の側面３９６が当接される当接面２９１となっている。当接面２９１は、Ｘ軸およびＺ軸の両軸に平行なＸ−Ｚ平面で構成されており、Ｙ軸を法線とする面である。そのため、センサーモジュール３の側面３９６を当接面２９１に当接させることにより、ケース２に対するセンサーモジュール３のアライメント精度が向上し、ケース２の各面２０１〜２０６に対してセンサーモジュール３の検出軸、特に加速度センサー３１ｘ、３１ｙの検出軸を精度よく合わせることができる。特に、本実施形態では、当接面２９１がＸ軸方向に沿った長手形状となっているため、当接面２９１に当接されたセンサーモジュール３の姿勢がより安定する。そのため、上述した効果をより顕著に発揮することができる。

また、当接面２９１は、切削面で構成されている。つまり、当接面２９１は、金属鋳造法でケース２を製造したのち、当接部２９の先端面を切削することにより形成されている。これにより、金属鋳造法で製造されたままの状態に対して、当接面２９１の平坦度およびＸ−Ｚ平面に対する平行度を高めることができ、ケース２に対するセンサーモジュール３のアライメント精度がさらに向上する。また、当接面２９１だけを切削面とすることにより、ケース２全体を切削加工で形成する場合と比べて切削面積が小さくなるため、加工時間を短縮することができる。ここで、「切削面」とは、バイト、ドリル等の切削工具を用いた切削加工、削り出し加工で形成された面を意味する他にも、さらに仕上げとして砥石等を用いて研削加工や研磨加工がされた面や、切削加工、削り出し加工を行わずに研削加工や研磨加工によって形成された面を含むことを意味する。

なお、切削面には切削加工による加工痕が残るため、当接面２９１が切削面であるか否かは、その加工痕の有無によって判断することができる。また、切削により形成される切削面の表面粗さ（Ｒａ）は、鋳造法で製造されたままの面の表面粗さに対して非常に小さいため、当接面２９１の表面粗さとケース２の他の部分、例えば、凹部２１１の底面の表面粗さとを比較することによっても当接面２９１が切削面であるか否かを判断することができる。以上のような、切削面の意味および判断方法は、以下に登場する切削面についても同様である。

また、図７に示すように、ケース２は、底部２ｂに配置された３つの突起２６、２７、２８を有する。突起２６、２７、２８は、それぞれ、凹部２１１の底面から収納空間Ｓ内に向けてＺ軸方向プラス側に突出している。また、突起２６、２７、２８の頂面つまり先端面は、センサーモジュール３が載置される載置面２６１、２７１、２８１となっている。より具体的には、図８に示すように、センサーモジュール３の底面３９２が載置面２６１、２７１、２８１に接触した状態で、載置面２６１、２７１、２８１にセンサーモジュール３が載置されている。また、突起２６、２７、２８には、ねじ止め用の穴が形成されており、センサーモジュール３は、当接面２９１に側面３９６を当接させた状態で、各突起２６、２７、２８にねじ止めされている。

また、載置面２６１、２７１、２８１は、それぞれ、Ｘ軸およびＹ軸の両軸に平行なＸ−Ｙ平面で構成されており、さらには、同一平面上に位置している。これにより、載置面２６１、２７１、２８１上のセンサーモジュール３の底面３９２がＸ−Ｙ平面と平行となり、ケース２に対するセンサーモジュール３のアライメント精度がより向上する。そのため、ケース２の各面２０１〜２０６に対してセンサーモジュール３の検出軸、特に加速度センサー３１ｚの検出軸を精度よく合わせることができる。

また、図７に示すように、突起２６、２７は、互いに離間し、Ｘ軸方向に沿って配置され、突起２８は、突起２６、２７に対してＹ軸方向にずれて配置されている。つまり、突起２６、２７、２８は、二次元的に配置されており、これにより、載置面２６１、２７１、２８１に載置されたセンサーモジュール３の姿勢がより安定する。特に、突起２６、２７に対してＹ軸方向にずれて配置された突起２８がＸ軸に沿う長手形状となっているため、上述の効果をより顕著に発揮することができる。また、突起２８は、当接部２９と接続されている。

また、図７に示すように、Ｚ軸方向からの平面視において、当接面２９１をその法線方向すなわちＹ軸方向に延長した領域Ｑ１の外側に突起２６、２７が位置している。具体的には、領域Ｑ１のＸ軸方向プラス側に突起２６が位置し、領域Ｑ１のＸ軸方向マイナス側に突起２７が位置している。これにより、センサーモジュール３の底面３９２のより外縁部に近い部分を突起２６、２７の載置面２６１、２７１で支持することができるため、載置面２６１、２７１、２８１に載置されたセンサーモジュール３の姿勢がさらに安定する。ただし、これに限定されず、突起２６、２７の少なくとも一方が領域Ｑ１の内側に位置していてもよい。

また、図７に示すように、Ｚ軸方向からの平面視において、当接面２９１と突起２６との離間距離Ｄ１は、当接面２９１と加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚとの離間距離Ｄ３よりも長い。同様に、Ｚ軸方向からの平面視において、当接面２９１と突起２７との離間距離Ｄ２は、当接面２９１と加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚとの離間距離Ｄ３よりも長い。つまり、センサーユニット１は、Ｄ１＞Ｄ３、Ｄ２＞Ｄ３の関係を満足している。ここで、離間距離Ｄ１は、当接面２９１と突起２６の載置面２６１との最短距離を意味し、離間距離Ｄ２は、当接面２９１と突起２７の載置面２７１との最短距離を意味し、離間距離Ｄ３は、当接面２９１と加速度センサー３１ｘとの最短距離、当接面２９１と加速度センサー３１ｙとの最短距離および当接面２９１と加速度センサー３１ｚとの最短距離のうち最も短い距離を意味する。このように、Ｄ１、Ｄ２＞Ｄ３の関係を満足することにより、載置面２６１、２７１と当接面２９１とを十分に離間させることができ、ケース２に対するセンサーモジュール３のアライメント精度がより向上する。

なお、Ｄ１＞Ｄ３の関係を満足していればよいが、Ｄ１／Ｄ３＞２の関係を満足することが好ましく、Ｄ１／Ｄ３＞３の関係を満足することがより好ましく、Ｄ１／Ｄ３＞４の関係を満足することがさらに好ましい。同様に、Ｄ２＞Ｄ３の関係を満足していればよいが、Ｄ２／Ｄ３＞２の関係を満足することが好ましく、Ｄ２／Ｄ３＞３の関係を満足することがより好ましく、Ｄ２／Ｄ３＞４の関係を満足することがさらに好ましい。これにより、上述した効果をより顕著に発揮することができる。

また、載置面２６１、２７１、２８１は、切削面で構成されている。これにより、金属鋳造法で製造されたままの状態に対して、載置面２６１、２７１、２８１の平坦度およびＸ−Ｙ平面に対する平行度を高めることができ、ケース２に対するセンサーモジュール３のアライメント精度がさらに向上する。

また、ケース２は、図１に示すように、収納空間Ｓの外側に突出する３つの突出部２３、２４、２５を有している。突出部２３、２４は、側壁部２ｅからＹ軸方向プラス側に向けて突出しており、突出部２５は、側壁部２ｆからＹ軸方向マイナス側に向けて突出している。また、突出部２３は、側壁部２ｅのＸ軸方向プラス側の端部に設けられており、突出部２４は、側壁部２ｅのＸ軸方向マイナス側の端部に設けられている。また、突出部２５は、側壁部２ｆのＸ軸方向の中央部に設けられている。

また、突出部２３、２４には、ねじを挿入可能な切り欠き２３２、２４２が形成されており、突出部２５には、ねじを挿通可能な貫通孔２５２が形成されている。そして、ケース２は、切り欠き２３２、２４２および貫通孔２５２に挿入したねじによって対象物に締結される。このように、ケース２の外側に向けて突出した突出部２３、２４、２５を用いてケース２を対象物に固定することにより、ドライバー等の工具を操作するスペースを広く確保することができ、ケース２を対象物に固定し易くなる。なお、ねじを挿通可能であれば、切り欠き２３２、２４２に替えて貫通孔を用いてもよいし、貫通孔２５２に替えて切り欠きを用いてもよい。

突出部２３の先端面は、対象物に当接させる対象物当接面２３１となっており、突出部２４の先端面も、対象物に当接させる対象物当接面２４１となっており、突出部２５の先端面も、対象物に当接させる対象物当接面２５１となっている。そして、例えば、ケース２は、対象物当接面２３１〜２５１の少なくとも１つを対象物に当接させた状態で、対象物に固定される。このように、対象物当接面２３１〜２５１の少なくとも１つを対象物に当接させた状態でケース２を対象物に固定することにより、ケース２を対象物に対して精度よく位置決めすることができる。

また、対象物当接面２３１、２４１、２５１は、それぞれ、Ｘ軸およびＺ軸の両軸に平行なＸ−Ｚ平面で構成されている。つまり、対象物当接面２３１、２４１、２５１は、それぞれ、当接面２９１と平行である。そのため、対象物当接面２３１、２４１、２５１の少なくとも１つを対象物に当接させることにより、対象物に対するセンサーユニット１のアライメント精度が向上し、対象物に対してセンサーモジュール３の検出軸、特に加速度センサー３１ｘ、３１ｙの検出軸を精度よく合わせることができる。特に、本実施形態では、対象物当接面２３１、２４１が同一平面上に位置しているため、対象物当接面２３１、２４１をそれぞれ対象物に当接させることにより、対象物に対するセンサーユニット１のアライメントを容易にとることができると共に、対象物に対してセンサーモジュール３の検出軸をより精度よく合わせることができる。

また、図７に示すように、Ｚ軸方向からの平面視において、対象物当接面２３１を、その法線方向であるＹ軸方向に延長した領域Ｑ２の内側に突起２６が位置しており、対象物当接面２４１を、その法線方向であるＹ軸方向に延長した領域Ｑ３の内側に突起２７が位置している。つまり、対象物当接面２３１と突起２６とがＹ軸方向に並んで配置され、対象物当接面２４１と突起２７とがＹ軸方向に並んで配置されている。これにより、センサーモジュール３をケース２に固定する部分である突出部２３、２４とケース２を対象物に固定する部分である突起２６、２７とがＹ軸方向に並び、これらの離間距離を小さくすることができる。そのため、例えば、ケース２を対象物に固定した際に生じる応力（ねじ止めの際に加わるトルク）がセンサーモジュール３に伝わり難くなり、対象物に固定された状態でのセンサーモジュール３の検出軸のずれを効果的に抑制することができる。

また、対象物当接面２３１、２４１、２５１は、切削面で構成されている。これにより、金属鋳造法で製造されたままの状態に対して、対象物当接面２３１、２４１、２５１の平坦度およびＸ−Ｚ平面に対する平行度を高めることができ、対象物に対するセンサーユニット１のアライメント精度がさらに向上する。

−回路基板−
図２に示すように、回路基板４は、ケース２に収納されており、かつ、センサーモジュール３の上面３９１に固定されている。回路基板４は、コネクター３４を介してセンサーモジュール３と電気的に接続されており、例えば、各加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚを駆動させる駆動回路、各加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚから出力される検出信号に基づいてＸ軸方向の加速度、Ｙ軸方向の加速度およびＺ軸方向の加速度を検出する検出回路等が形成されている。

−コネクター基板−
図２に示すように、コネクター基板５は、ケース２の側壁部２ｅとセンサーモジュール３との間に位置し、側壁部２ｅと平行となる姿勢においてケース２に支持されている。また、コネクター基板５は、回路基板４と電気的に接続されている。

−コネクター−
図２に示すように、コネクター６は、コネクター基板５に支持されている。また、ケース２の側壁部２ｅには収納空間Ｓの内外を連通する貫通孔が形成されており、この貫通孔を介してコネクター６の先端部がケース２の内側から外部に突出している。コネクター６は、例えば、センサーモジュール３を外部コントローラーとバス接続するための５ピンコネクターである。なお、通信プロトコルとしては、特に限定されないが、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）を用いることができ、コネクター基板５には、この通信プロトコルを実行するための回路が形成されている。

−固定部材７−
固定部材７は、例えば、各種金属材料で構成され、導電性を有している。また、図５に示すように、固定部材７は、ケース２の外側からコネクター６に螺合しており、コネクター６の基端部に位置する拡径部６１との間に側壁部２ｅを挟み込むことによって、コネクター６をケース２に固定している。また、固定部材７には、複数の突起７１が設けられており、これら突起７１がケース２の被覆層２Ｂを貫通して基部２Ａまで到達している。そのため、固定部材７と基部２Ａとが電気的に接続されている。また、固定部材７は、例えば、センサーユニット１の回路系のグラントと接続されている。そのため、ケース２がシールド効果を発揮し、ケース２によって外乱を遮断することができると共に、ケース２の内部で生じる各種信号が外乱としてケース２外に漏れてしまうことを抑制することができる。

以上、センサーユニット１について説明した。このようなセンサーユニット１は、前述したように、センサーモジュール３と、センサーモジュール３を収納する収納空間Ｓを有するケース２と、を備えている。また、センサーモジュール３は、慣性センサーとしての加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚと、加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚを収納するパッケージ３９と、を備えている。また、パッケージ３９は、底面３９２と、底面３９２に接続されている側面３９６と、を備えている。さらに、ケース２は、収納空間Ｓ内に突出し、センサーモジュール３の底面３９２が載置される載置面２６１、２７１を有する突起２６、２７が配置されている底部２ｂと、センサーモジュール３の側面３９６に当接する当接面２９１を有する当接部２９と、を備えている。そして、底部２ｂの平面視つまりＺ軸方向の平面視において、当接面２９１と突起２６、２７との離間距離Ｄ１、Ｄ２は、当接面２９１と加速度センサー３１ｘ、３１ｙ、３１ｚとの離間距離Ｄ３よりも長くなっている。このように、Ｄ１＞Ｄ３、Ｄ２＞Ｄ３の関係を満足することにより、当接面２９１と載置面２６１、２７１とによって、ケース２に対してセンサーモジュール３を精度よく位置決めすることができる。そのため、優れたアライメント精度を有するセンサーユニット１が得られる。

また、前述したように、載置面２６１、２７１の法線がＺ軸に沿っており、当接面２９１の法線がＹ軸に沿っている。そのため、載置面２６１、２７１と当接面２９１とのなす角が９０°である。これにより、当接面２９１と載置面２６１、２７１とによって、ケース２に対してセンサーモジュール３をより精度よく位置決めすることができる。ただし、これに限定されず、載置面２６１、２７１と当接面２９１とのなす角は、９０°に限定されない。

また、前述したように、慣性センサーは、複数の慣性センサー素子として加速度センサー素子３２ｘ、３２ｙ、３２ｚを備え、加速度センサー素子３２ｘ、３２ｙ、３２ｚの少なくとも１つの検出軸は、載置面２６１、２７１に対して直交している。本実施形態では、加速度センサー素子３２ｚの検出軸が載置面２６１、２７１に対して直交している。これにより、載置面２６１、２７１の向きから加速度センサー素子３２ｘ、３２ｙ、３２ｚそれぞれの検出軸を容易に確認することができ、センサーユニット１の対象物への搭載が容易となる。ただし、これに限定されず、各加速度センサー素子３２ｘ、３２ｙ、３２ｚの検出軸が載置面２６１、２７１に対して直交していなくてもよい。

また、前述したように、慣性センサーは、複数の慣性センサー素子として加速度センサー素子３２ｘ、３２ｙ、３２ｚを備え、加速度センサー素子３２ｘ、３２ｙ、３２ｚの少なくとも１つの検出軸は、当接面２９１に対して直交している。本実施形態では、加速度センサー素子３２ｙの検出軸が当接面２９１に対して直交している。これにより、当接面２９１の向きから加速度センサー素子３２ｘ、３２ｙ、３２ｚそれぞれの検出軸を容易に確認することができ、センサーユニット１の対象物への搭載が容易となる。ただし、これに限定されず、各加速度センサー素子３２ｘ、３２ｙ、３２ｚの検出軸が当接面２９１に対して直交していなくてもよい。

また、前述したように、底部２ｂの平面視つまりＺ軸方向からの平面視において、当接面２９１を、その法線方向であるＹ軸方向に延長した領域Ｑ１の外側に突起２６、２７が位置している。これにより、センサーモジュール３の底面３９２のより外縁部に近い部分を突起２６、２７の載置面２６１、２７１によって支持することができるため、ケース２に載置されたセンサーモジュール３の姿勢がさらに安定する。ただし、これに限定されず、突起２６、２７の少なくとも一方が領域Ｑ１の内側に位置していてもよい。

また、前述したように、載置面２６１、２７１は、切削面である。これにより、載置面２６１、２７１の平坦度およびＸ−Ｙ平面に対する平行度を高めることができ、ケース２に対するセンサーモジュール３のアライメント精度がさらに向上する。同様に、当接面２９１は、切削面である。これにより、当接面２９１の平坦度およびＸ−Ｚ平面に対する平行度を高めることができ、ケース２に対するセンサーモジュール３のアライメント精度がさらに向上する。ただし、これに限定されず、載置面２６１、２７１および当接面２９１は、それぞれ、切削面でなくてもよく、例えば、金属鋳造で製造されたままの状態であってもよい。

また、前述したように、ケース２は、対象物に当接させる対象物当接面２３１、２４１、２５１を有し、収納空間Ｓの外側に突出する突出部２３、２４、２５を備えている。これにより、対象物に対するケース２の位置決めが容易となる。ただし、これに限定されず、突出部２３、２４、２５の少なくとも１つを省略してもよいし、さらなる突出部を有していてもよい。

また、前述したように、対象物当接面２３１、２４１、２５１は、それぞれ、当接面２９１と平行である。これにより、対象物当接面２３１、２４１、２５１の向きから加速度センサー素子３２ｘ、３２ｙ、３２ｚそれぞれの検出軸を容易に確認することができ、センサーユニット１の対象物への搭載が容易となる。ただし、これに限定されず、対象物当接面２３１、２４１、２５１は、当接面２９１に対して直交していなくてもよい。

また、前述したように、対象物当接面２３１、２４１、２５１は、切削面である。これにより、対象物当接面２３１、２４１、２５１の平坦度およびＸ−Ｚ平面に対する平行度を高めることができ、対象物に対するセンサーユニット１のアライメント精度がさらに向上する。ただし、これに限定されず、対象物当接面２３１、２４１、２５１は、それぞれ、切削面でなくてもよく、例えば、金属鋳造で製造されたままの状態であってもよい。

また、前述したように、底部２ｂの平面視つまりＺ軸方向からの平面視において、対象物当接面２３１を、その法線方向であるＹ軸方向に延長した領域Ｑ２の内側に突起２６が位置し、対象物当接面２４１を、その法線方向であるＹ軸方向に延長した領域Ｑ３の内側に突起２７が位置している。これにより、対象物当接面２３１と突起２６との離間距離および対象物当接面２４１と突起２７との離間距離をそれぞれ小さくすることができる。そのため、例えば、ケース２を対象物に固定した際に生じる応力（ねじ止めの際に加わるトルク）がセンサーモジュール３に伝わり難くなり、対象物に固定された状態でのセンサーモジュール３の検出軸のずれを効果的に抑制することができる。ただし、これに限定されず、領域Ｑ２の外側に突起２６が位置していてもよいし、領域Ｑ３の外側に突起２７が位置していてもよい。

また、前述したように、ケース２は、導電性の基部２Ａと、基部２Ａを被覆している絶縁性の被覆層２Ｂと、を備えている。また、センサーユニット１は、被覆層２Ｂを貫通して基部２Ａと電気的に接続されている導通部材としての固定部材７を備えている。これにより、例えば、固定部材７を介して基部２Ａをグランドに接続することができ、ケース２にシールド効果を発揮させることができる。そのため、外乱の影響を受け難いセンサーユニット１となる。

＜第２実施形態＞
図９は、本発明の第２実施形態に係る電子機器としてのスマートフォンを示す平面図である。

図９に示すスマートフォン１２００は、本発明の電子機器を適用したものである。スマートフォン１２００には、センサーユニット１と、センサーユニット１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１２１０と、が内蔵されている。センサーユニット１によって検出された検出データは、制御回路１２１０に送信され、制御回路１２１０は、受信した検出データからスマートフォン１２００の姿勢や挙動を認識して、表示部１２０８に表示されている表示画像を変化させたり、警告音や効果音を鳴らしたり、振動モーターを駆動して本体を振動させることができる。

このような電子機器としてのスマートフォン１２００は、センサーユニット１を有している。そのため、前述したセンサーユニット１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

なお、本発明の電子機器は、前述したスマートフォン１２００の他にも、例えば、パーソナルコンピューター、デジタルスチールカメラ、タブレット端末、時計、スマートウォッチ、インクジェットプリンタ、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、車両、航空機、船舶等の各種計器類、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。

＜第３実施形態＞
図１０は、本発明の第３実施形態に係る電子機器としての移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。図１１は、図１０に示す移動体測位装置の作用を示す図である。

図１０に示す移動体測位装置３０００は、移動体に装着して用い、当該移動体の測位を行うための装置である。なお、移動体としては、特に限定されず、自転車、自動車、自動二輪車、電車、飛行機、船等のいずれでもよいが、本実施形態では移動体として四輪自動車を用いた場合について説明する。

移動体測位装置３０００は、慣性計測装置３１００（ＩＭＵ）と、演算処理部３２００と、ＧＰＳ受信部３３００と、受信アンテナ３４００と、位置情報取得部３５００と、位置合成部３６００と、処理部３７００と、通信部３８００と、表示部３９００と、を有している。なお、慣性計測装置３１００としては、例えば、前述したセンサーユニット１を用いることができる。

慣性計測装置３１００は、３軸の加速度センサー３１１０と、３軸の角速度センサー３１２０と、を有している。演算処理部３２００は、加速度センサー３１１０からの加速度データおよび角速度センサー３１２０からの角速度データを受け、これらデータに対して慣性航法演算処理を行い、移動体の加速度および姿勢を含む慣性航法測位データを出力する。

また、ＧＰＳ受信部３３００は、受信アンテナ３４００を介してＧＰＳ衛星からの信号を受信する。また、位置情報取得部３５００は、ＧＰＳ受信部３３００が受信した信号に基づいて、移動体測位装置３０００の位置（緯度、経度、高度）、速度、方位を表すＧＰＳ測位データを出力する。このＧＰＳ測位データには、受信状態や受信時刻等を示すステータスデータも含まれている。

位置合成部３６００は、演算処理部３２００から出力された慣性航法測位データおよび位置情報取得部３５００から出力されたＧＰＳ測位データに基づいて、移動体の位置、具体的には移動体が地面のどの位置を走行しているかを算出する。例えば、ＧＰＳ測位データに含まれている移動体の位置が同じであっても、図１１に示すように、地面の傾斜等の影響によって移動体の姿勢が異なっていれば、地面の異なる位置を移動体が走行していることになる。そのため、ＧＰＳ測位データだけでは移動体の正確な位置を算出することができない。そこで、位置合成部３６００は、慣性航法測位データを用いて、移動体が地面のどの位置を走行しているのかを算出する。

位置合成部３６００から出力された位置データは、処理部３７００によって所定の処理が行われ、測位結果として表示部３９００に表示される。また、位置データは、通信部３８００によって外部装置に送信されるようになっていてもよい。

＜第４実施形態＞
図１２は、本発明の第４実施形態に係る移動体を示す斜視図である。

図１２に示す自動車１５００は、本発明の移動体を適用した自動車である。この図において、自動車１５００は、エンジンシステム、ブレーキシステムおよびキーレスエントリーシステムの少なくとも何れかのシステム１５１０を含んでいる。また、自動車１５００には、センサーユニット１が内蔵されており、センサーユニット１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。センサーユニット１の検出信号は、制御装置１５０２に供給され、制御装置１５０２は、その信号に基づいてシステム１５１０を制御することができる。

このように、移動体としての自動車１５００は、センサーユニット１を有している。そのため、前述したセンサーユニット１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

なお、センサーユニット１は、他にも、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。また、移動体としては、自動車１５００に限定されず、例えば、飛行機、ロケット、人工衛星、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。

以上、本発明のセンサーユニット、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１…センサーユニット、２…ケース、２Ａ…基部、２Ｂ…被覆層、２ａ…頂部、２ｂ…底部、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ…側壁部、２０…パッキン、２０１…上面、２０２…底面、２０３、２０４、２０５、２０６…側面、２１…筐体、２１１…凹部、２２…蓋、２３、２４、２５…突出部、２３１、２４１、２５１…対象物当接面、２３２、２４２…切り欠き、２５２…貫通孔、２６、２７、２８…突起、２６１、２７１、２８１…載置面、２９…当接部、２９１…当接面、３…センサーモジュール、３０…実装基板、３１ｘ、３１ｙ、３１ｚ…加速度センサー、３２ｘ、３２ｙ、３２ｚ…加速度センサー素子、３３ｘ、３３ｙ、３３ｚ…素子パッケージ、３４…コネクター、３９…パッケージ、３９１…上面、３９１０…開口、３９２…底面、３９３、３９４、３９５、３９６…側面、４…回路基板、５…コネクター基板、６…コネクター、６１…拡径部、７…固定部材、７１…突起、１２００…スマートフォン、１２０８…表示部、１２１０…制御回路、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…制御装置、１５１０…システム、３０００…移動体測位装置、３１００…慣性計測装置、３１１０…加速度センサー、３１２０…角速度センサー、３２００…演算処理部、３３００…ＧＰＳ受信部、３４００…受信アンテナ、３５００…位置情報取得部、３６００…位置合成部、３７００…処理部、３８００…通信部、３９００…表示部、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３…離間距離、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３…領域、Ｓ…収納空間

Claims (14)

1. 慣性センサーと、前記慣性センサーを収納するパッケージと、を有するセンサーモジュールと、
   前記センサーモジュールを収納する収納空間を有するケースと、を備え、
   前記パッケージは、
   底面と、
   前記底面に接続されている側面と、を備え、
   前記ケースは、
   前記収納空間内に突出し、前記センサーモジュールの前記底面が載置される載置面を有する突起が配置されている底部と、
   前記センサーモジュールの前記側面に当接する当接面を有する当接部と、を備え、
   前記底部の平面視において、前記当接面と前記突起との離間距離は、前記当接面と前記慣性センサーとの離間距離よりも長いことを特徴とするセンサーユニット。
2. 前記載置面と前記当接面とのなす角が９０°である請求項１に記載のセンサーユニット。
3. 前記慣性センサーは、複数の慣性センサー素子を備え、
   少なくとも１つの前記慣性センサー素子の検出軸は、前記載置面に対して直交している請求項１または２に記載のセンサーユニット。
4. 前記慣性センサーは、複数の慣性センサー素子を備え、
   少なくとも１つの前記慣性センサー素子の検出軸は、前記当接面に対して直交している請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセンサーユニット。
5. 前記底部の平面視において、
   前記当接面を、その法線方向に延長した領域の外側に突起が位置している請求項１ないし４のいずれか１項に記載のセンサーユニット。
6. 前記載置面は、切削面である請求項１ないし５のいずれか１項に記載のセンサーユニット。
7. 前記当接面は、切削面である請求項１ないし６のいずれか１項に記載のセンサーユニット。
8. 前記ケースは、
   対象物に当接させる対象物当接面を有し、前記収納空間の外側に突出する突出部を備えている請求項１ないし７のいずれか１項に記載のセンサーユニット。
9. 前記対象物当接面は、前記当接面と平行である請求項８に記載のセンサーユニット。
10. 前記対象物当接面は、切削面である請求項８または９に記載のセンサーユニット。
11. 前記底部の平面視において、
    前記対象物当接面を、その法線方向に延長した領域の内側に前記突起が位置している請求項８ないし１０のいずれか１項に記載のセンサーユニット。
12. 前記ケースは、
    導電性の基部と、
    前記基部を被覆している絶縁性の被覆層と、を備え、
    前記被覆層を貫通して前記基部と電気的に接続されている導通部材を備えている請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のセンサーユニット。
13. 請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のセンサーユニットを備えていることを特徴とする電子機器。
14. 請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のセンサーユニットを備えていることを特徴とする移動体。

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