JP2020197423A - センサーユニット、電子機器および移動体 - Google Patents

センサーユニット、電子機器および移動体 Download PDF

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Abstract

【課題】振動ノイズの影響を受け難く、優れた検出特性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、慣性センサーが搭載され、底壁および側壁を備えるセンサーモジュールと、前記センサーモジュールが設けられている基体と、前記基体と前記側壁とを接合する第１接合部材と、前記基体と前記底壁とを接合する第２接合部材と、を有する。そして、前記センサーモジュールは、前記底壁の平面視で多角形であり、前記多角形の角部を除く少なくとも１つの辺のある部分で前記基体と前記側壁とが前記第１接合部材を介して接合されている。【選択図】図６

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に記載されているセンサーユニットでは、慣性センサーが搭載されたセンサーモジュールがアウターケースに対してネジで固定されている。また、アウターケースとセンサーモジュールとの間には柔軟な接合部材が設けられており、この接合部材を介してアウターケースとセンサーモジュールとが接合されている。
特開２０１６−１１８４２１号公報
しかしながら、このような構成のセンサーユニットでは、センサーモジュールがアウターケースに対してネジで固定されているため、アウターケースに生じるノイズ振動がネジを介して慣性センサーに伝わり易い。また、ノイズ振動を慣性センサーに伝わり難くするためにネジをなくし、センサーモジュールとアウターケースとを接合部材のみで接合すると、面内方向すなわちネジに対して垂直な方向の耐衝撃性またはノイズに対する性能が劣化してしまう。
本発明のセンサーユニットは、慣性センサーが搭載され、底壁および側壁を備えるセンサーモジュールと、
前記センサーモジュールが設けられている基体と、
前記基体と前記側壁とを接合する第１接合部材と、
前記基体と前記底壁とを接合する第２接合部材と、を有し、
前記センサーモジュールは、前記底壁の平面視で多角形であり、前記多角形の角部を除く少なくとも１つの辺のある部分で前記基体と前記側壁とが前記第１接合部材を介して接合されていることを特徴とする。
本発明の第１実施形態に係るセンサーユニットの斜視図。 図１のセンサーユニットの分解斜視図。 センサーモジュールの分解斜視図。 図３に示すセンサーモジュールを構成する基板の斜視図。 センサーモジュールの断面図。 センサーユニットの上面図。 図１に示すセンサーユニットにＺ軸方向の振動を与えた時のＺ軸加速度の検出信号を示すグラフ。 図７に示す検出信号のヒストグラム。 比較例としてのセンサーユニットを示す上面図。 図９に示すセンサーユニットにＺ軸方向の振動を与えた時のＺ軸加速度の検出信号を示すグラフ。 図１０に示す検出信号のヒストグラム。 図１に示すセンサーユニットにＺ軸方向の振動を与えた時のＸ軸加速度およびＹ軸加速度の検出信号を示すグラフ。 図１２に示す検出信号のヒストグラム。 図９に示すセンサーユニットにＺ軸方向の振動を与えた時のＸ軸加速度およびＹ軸加速度の検出信号を示すグラフ。 図１４に示す検出信号のヒストグラム。 センサーユニットの断面図。 第２実施形態に係るセンサーモジュールを示す断面図。 第３実施形態に係るスマートフォンを示す斜視図。 第４実施形態に係る移動体測位装置の全体システムを示すブロック図。 図１９に示す移動体測位装置の作用を示す図。 第５実施形態に係る移動体を示す斜視図。
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の斜視図である。図２は、図１のセンサーユニットの分解斜視図である。図３は、センサーモジュールの分解斜視図である。図４は、図３に示すセンサーモジュールを構成する基板の斜視図である。図５は、センサーモジュールの断面図である。図６は、センサーユニットの上面図である。図７は、図１に示すセンサーユニットにＺ軸方向の振動を与えた時のＺ軸加速度の検出信号を示すグラフである。図８は、図７に示す検出信号のヒストグラムである。図９は、比較例としてのセンサーユニットを示す上面図である。図１０は、図９に示すセンサーユニットにＺ軸方向の振動を与えた時のＺ軸加速度の検出信号を示すグラフである。図１１は、図１０に示す検出信号のヒストグラムである。図１２は、図１に示すセンサーユニットにＺ軸方向の振動を与えた時のＸ軸加速度およびＹ軸加速度の検出信号を示すグラフである。図１３は、図１２に示す検出信号のヒストグラムである。図１４は、図９に示すセンサーユニットにＺ軸方向の振動を与えた時のＸ軸加速度およびＹ軸加速度の検出信号を示すグラフである。図１５は、図１４に示す検出信号のヒストグラムである。図１６は、センサーユニットの断面図である。
なお、説明の便宜上、図７、図８、図１０〜図１５を除く各図には、互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を示す。また、以下では、Ｚ軸方向のマイナス側を「上」とも言い、プラス側を「下」とも言う。また、Ｚ軸方向からの平面視を、単に「平面視」とも言う。
図１に示すセンサーユニット１は、例えば、自動車、農業機械、建設機械、ロボットおよびドローンなどの移動体の姿勢や、挙動を検出する慣性計測装置である。センサーユニット１は、慣性センサーとして３軸の角速度を検出する角速度センサーおよび３軸の加速度センサーを備えた６軸モーションセンサーとして機能させたり、３軸の加速度を検出する加速度センサーを備えた３軸モーションセンサーとして機能させたりすることができる。また、センサーユニット１は、平面視形状が矩形形状の直方体であり、Ｘ軸方向に沿った長辺の長さが約１００ｍｍ、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に沿った短辺の長さが約４０ｍｍ、Ｚ軸方向に沿った厚さが約３０ｍｍのサイズである。ただし、センサーユニット１のサイズは、特に限定されない。
このようなセンサーユニット１は、基体２および基体２に固定されている凹陥型の蓋３を備えている容器４と、この容器４に収納されているセンサーモジュール５、制御回路基板６およびＩ／Ｆ（インターフェイス）回路基板７と、蓋３に固定され、Ｉ／Ｆ回路基板７と電気的に接続されているコネクター８１、８２と、を有する。
基体２は、Ｚ軸方向に厚さを有する板状をなし、その平面視形状がＸ軸方向を長手方向とする長方形である。また、基体２の長手方向の両端部には対角に設けられている二つのネジ穴２１１、２１２が形成されている。センサーユニット１は、ネジ穴２１１、２１２に固定ネジ１０が挿通されてネジ締めされることによって対象物１００に固定され、この状態で使用される。また、図２に示すように、基体２の長手方向の中央部には上面に開口する有底の凹部２２が設けられており、この凹部２２にセンサーモジュール５が嵌め込まれている。
このような基体２は、例えば、アルミニウムで構成されている。これにより、十分に硬質な基体２となる。ただし、基体２の構成材料としては、アルミニウムに特に限定されず、亜鉛、ステンレス等の他の金属材料、各種セラミックス、各種樹脂材料、金属材料と樹脂材料との複合材料などを用いることもできる。
また、図３に示すように、センサーモジュール５は、ケース５１と、基板５２と、を有する。ケース５１は、基板５２を支持する部材であり、基体２に形成されている凹部２２に挿入可能な形状となっている。このようなケース５１は、その下面である底壁５１Ａと、底壁５１ＡとＺ軸方向の反対側に位置する上面である頂壁５１Ｂと、底壁５１Ａと頂壁５１Ｂとを接続する側壁５１Ｃと、を有する。また、ケース５１には底壁５１Ａに開口する凹部５８と、頂壁５１Ｂと凹部５８の底面とを貫通する貫通孔で構成されている開口５９と、が形成されている。そして、凹部５８内に基板５２が設けられている。
また、ケース５１は、Ｚ軸方向からの平面視で多角形である。つまり、底壁５１Ａおよび頂壁５１Ｂは、それぞれ、多角形である。本実施形態のケース５１は、Ｚ軸方向からの平面視で六角形であり、基本形状が矩形、特に正方形で、この正方形が有する１組の対角をそれぞれ斜め４５°にカットした形状となっている。そのため、ケース５１は、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に対向する一対の辺５１１、５１２と、Ｘ軸方向に延在し、Ｙ軸方向に対向する一対の辺５１３、５１４と、辺５１１、５１４を接続し、Ｘ軸およびＹ軸に対してそれぞれ４５°傾斜した辺５１５と、辺５１２、５１３を接続し、Ｘ軸およびＹ軸に対してそれぞれ４５°傾斜した辺５１６と、を有する。また、辺５１５、５１６は、それぞれ、辺５１１、５１２、５１３、５１４のいずれよりも短い。
また、側壁５１Ｃは、辺５１１に接続されている側壁５１１Ｃと、辺５１２に接続されている側壁５１２Ｃと、辺５１３に接続されている側壁５１３Ｃと、辺５１４に接続されている側壁５１４Ｃと、辺５１５に接続されている側壁５１５Ｃと、辺５１６に接続されている側壁５１６Ｃと、を有する。すなわち、側壁５１１Ｃ、５１２Ｃ、５１３Ｃ、５１４Ｃ、５１５Ｃ、５１６Ｃは、それぞれ、辺５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６のある部分に存在している。
ただし、ケース５１の平面視形状としては、多角形、すなわち正多角形またはそれ以外の多角形であれば、特に限定されない。また、多角形の辺の数も特に限定されない。なお、前記「多角形」とは、幾何学的に多角形と定義される形状の他にも、例えば、少なくとも１つの角部が丸みを帯びていたり面取りされていたりする形状、少なくとも１つの辺が直線でなくて湾曲している形状であってもよい。
図４に示すように、基板５２の上面には、コネクター５３、Ｚ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー５４ｚ、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５５などが実装されている。そして、コネクター５３は、開口５９を介してケース５１の外部へ露出している。また、基板５２の側面には、Ｘ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー５４ｘおよびＹ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー５４ｙが実装されている。慣性センサーとしての角速度センサー５４ｘ、５４ｙ、５４ｚおよび加速度センサー５５の構成としては、それぞれ、その機能を発揮することができれば、特に限定されないが、本実施形態では、角速度センサー５４ｘ、５４ｙ、５４ｚがそれぞれ水晶振動子を利用した構成となっており、加速度センサー５５が櫛歯型の電極構造を有するシリコンＭＥＭＳを利用した構成となっている。
また、基板５２の下面には、制御ＩＣ５６が実装されている。制御ＩＣ５６は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、センサーモジュール５の各部を制御する。制御ＩＣ５６が備える記憶部には、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、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。なお、基板５２にはその他にも必要に応じて複数の電子部品が実装されている。
以上のような構成のセンサーモジュール５は、図５に示すように、底壁５１Ａ側から基体２に形成されている凹部２２に挿入されており、頂壁５１Ｂ側の部分が凹部２２から突出して露出している。そして、センサーモジュール５は、第１接合部材９１および第２接合部材９２を介して基体２に接合されている。
第２接合部材９２は、センサーモジュール５の底壁５１Ａと凹部２２の底面２２１との間に設けられており、底壁５１Ａと底面２２１とを接合している。また、図２に示すように、第２接合部材９２は、センサーモジュール５の底壁５１Ａの平面視形状に対応した枠状、特に環状をなすシール部材で構成されており、シール部材の側面が凹部２２の側面２２２にも接触している。そのため、センサーモジュール５と基体２との接合強度を増大させることができる。ここで、側面２２２は、図６の平面視で環状となっている。
また、第２接合部材９２は、基体２よりも弾性率が小さい。すなわち、第２接合部材９２は、柔軟性を有し、基体２よりも柔らかい。このように、第２接合部材９２を柔らかくすることにより、基体２から伝わるノイズ振動を第２接合部材９２で吸収、減衰することができ、ノイズ振動がセンサーモジュール５に伝わり難くなる。そのため、角速度センサー５４ｘ、５４ｙ、５４ｚおよび加速度センサー５５の検出特性の低下を効果的に抑制することができる。
このような第２接合部材９２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料や、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。本実施形態では、第２接合部材９２は、シリコーンゴムで構成されている。
一方、第１接合部材９１は、センサーモジュール５の側壁５１Ｃと凹部２２の側面２２２との間に設けられ、側壁５１Ｃと側面２２２とを接合している。より詳しくは、第１接合部材９１は、各側壁５１１Ｃ、５１２Ｃ、５１３Ｃ、５１４Ｃ、５１５Ｃ、５１６Ｃのうちの前記多角形の角部を除く部位と、側面２２２との間に位置し、これらを接合している。また、第１接合部材９１は、基体２よりも弾性率が小さい。すなわち、第１接合部材９１は、柔軟性を有し、基体２よりも柔らかい。このように、第１接合部材９１を柔らかくすることにより、基体２から伝わるノイズ振動を第１接合部材９１で吸収、減衰することができ、ノイズ振動がセンサーモジュール５に伝わり難くなる。そのため、角速度センサー５４ｘ、５４ｙ、５４ｚおよび加速度センサー５５の検出特性の低下を効果的に抑制することができる。
また、図６に示すように、第１接合部材９１は、ケース５１の角部と接触しないように設けられており、本実施形態では、各辺５１１〜５１６の中央部において側壁５１Ｃと凹部２２の側面２２２とを接合している。より具体的には、第１接合部材９１は、側壁５１１Ｃの幅方向両端部を除く中央部と側面２２２とを接合する接合部材９１１と、側壁５１２Ｃの幅方向両端部を除く中央部と側面２２２とを接合する接合部材９１２と、側壁５１３Ｃの幅方向両端部を除く中央部と側面２２２とを接合する接合部材９１３と、側壁５１４Ｃの幅方向両端部を除く中央部と側面２２２とを接合する接合部材９１４と、側壁５１５Ｃの幅方向両端部を除く中央部と側面２２２とを接合する接合部材９１５と、側壁５１６Ｃの幅方向両端部を除く中央部と側面２２２とを接合する接合部材９１６と、を有する。ここで、前記「側壁５１Ｃの幅方向両端部」とは、図６の平面視における側壁５１Ｃの長手方向両端部と同意であり、ケース５１の平面視形状である多角形の角部およびその付近を指す。
このように、ケース５１の全周ではなく、さらに、図９に示す比較例のようなケース５１の角部だけでもなく、各辺５１１〜５１６の角部を除く部位において側壁５１Ｃと側面２２２とを接合することにより、ノイズ振動の影響を受け難く、検出特性の低下を効果的に抑制することのできるセンサーユニット１となる。以下、この理由について、実験データを用いて証明する。
本実施形態のセンサーユニット１にＺ軸方向のノイズ振動を与え、このノイズ振動によって加速度センサー５５から出力されるＺ軸方向の加速度の検出信号を図７に示し、この検出信号から作成した加速度ヒストグラムを図８に示す。一方、図９に示すようなケース５１の角部だけで側壁５１Ｃと側面２２２とを接合してなる比較例としてのセンサーユニット１Ａに前述と同様のＺ軸方向のノイズ振動を与え、このノイズ振動によって加速度センサー５５から出力されるＺ軸方向の加速度の検出信号を図１０に示し、この検出信号から作成した加速度ヒストグラムを図１１に示す。これらの図７、図８、図１０および図１１から分かるように、Ｚ軸方向のノイズ感度については、センサーユニット１、１Ａで大きな差はない。
本実施形態のセンサーユニット１にＺ軸方向のノイズ振動を与え、このノイズ振動によって加速度センサー５５から出力されるＸ軸方向およびＹ軸方向の加速度の検出信号を図１２に示し、この検出信号から作成した加速度ヒストグラムを図１３に示す。一方、センサーユニット１Ａに前述と同様のＺ軸方向のノイズ振動を与え、このノイズ振動によって加速度センサー５５から出力されるＸ軸方向およびＹ軸方向の加速度の検出信号を図１４に示し、この検出信号から作成した加速度ヒストグラムを図１５に示す。これらの図１２〜図１５から分かるように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のノイズ特性については、センサーユニット１の方がセンサーユニット１Ａよりも検出される加速度の最大値と最小値との幅が小さく、ノイズ感度が鈍いことが分かる。つまり、センサーユニット１の方がセンサーユニット１Ａよりもノイズ振動の影響を受け難く、検出特性の低下をより効果的に抑制できることが分かる。
このような第１接合部材９１の構成材料としては、特に限定されず、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料や、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。本実施形態では、第１接合部材９１は、シリコーンゴムで構成されている。
これら第１、第２接合部材９１、９２の弾性率としては、特に限定されないが、例えば、１．０ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下程度とすることが好ましい。これにより、十分に柔らかい第１、第２接合部材９１、９２となり、上述した効果をより効果的に発揮することができる。また、第１、第２接合部材９１、９２の弾性率は、互いに異なっていることが好ましい。これにより、第１接合部材９１によって効果的に吸収、減衰できるノイズ振動の周波数帯と、第２接合部材９２によって効果的に吸収、減衰できるノイズ振動の周波数帯と、を異ならせることができ、第１、第２接合部材９１、９２によって、より幅広い周波数帯のノイズ振動を吸収、減衰することができる。本実施形態では、第１接合部材９１の弾性率が１．７ＭＰａ程度であり、第２接合部材の弾性率が１．５８ＭＰａ程度である。
図１６に示すように、センサーモジュール５の上側、言い換えると、蓋３の頂部とセンサーモジュール５との間には制御回路基板６が設けられている。制御回路基板６は、センサーモジュール５のコネクター５３と接続されている。このような制御回路基板６には制御回路素子６１や複数の電子部品６２が実装されている。制御回路素子６１は、例えば、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、不揮発性メモリーを含む記憶部や、Ａ／Ｄコンバーターを内蔵しており、センサーユニット１の各部を制御することができる。
また、制御回路基板６の上側、言い換えると、蓋３の頂部と制御回路基板６との間にはＩ／Ｆ回路基板７が設けられている。Ｉ／Ｆ回路基板７は、接続配線７１を介して制御回路基板６と電気的に接続されている。Ｉ／Ｆ回路基板７は、センサーユニット１と他のセンサーや回路ユニットとのインターフェイス機能を有する。Ｉ／Ｆ回路基板７は、例えば、接着剤、ネジ等によって蓋３に取り付けられている。
蓋３は、下面に開口する凹部３１を有する凹陥型をなしている。そして、蓋３は、この凹部３１に前述したセンサーモジュール５、制御回路基板６およびＩ／Ｆ回路基板７を収納して基体２に固定されている。これにより、蓋３によって、センサーモジュール５、制御回路基板６およびＩ／Ｆ回路基板７を保護することができる。なお、蓋３と基体２の固定方法としては、特に限定されず、本実施形態では、ネジを用いて固定されている。また、蓋３と基体２との間にはシール部材３０が介在しており、これにより、容器４の内部空間Ｓが気密または液密に保たれる。そのため、内部空間Ｓに収納されたセンサーモジュール５、制御回路基板６およびＩ／Ｆ回路基板７が湿気から保護される。
また、蓋３の側壁にはコネクター８１、８２が取り付けられている。これらコネクター８１、８２は、容器４の内部と外部との電気的な接続を行う機能を有している。２つのコネクター８１、８２を備えることにより、複数のセンサーユニット１を直列的に接続して用いることが可能となる。特に、本実施形態では、蓋３が有する側壁のうちＸ軸方向に対向する２つの側壁にコネクター８１、８２が設けられている。前述したように、基体２がＸ軸方向を長手とする形状であるため、このようなコネクター８１、８２の配置によれば、Ｚ軸方向からの平面視で、コネクター８１、８２が基体２と重なり、基体２からはみ出さない。そのため、センサーユニット１の小型化を図ることができると共に、コネクター８１、８２を保護することもできる。
このような蓋３は、例えば、アルミニウムで構成されている。これにより、十分に硬質な蓋３となる。ただし、蓋３の構成材料としては、アルミニウムに特に限定されず、亜鉛、ステンレス等の他の金属材料、各種セラミックス、各種樹脂材料、金属材料と樹脂材料との複合材料などを用いることもできる。
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、慣性センサーとしての角速度センサー５４ｘ、５４ｙ、５４ｚおよび加速度センサー５５が搭載され、底壁５１Ａおよび側壁５１Ｃを備えるセンサーモジュール５と、センサーモジュール５が設けられている基体２と、基体２と側壁５１Ｃとを接合する第１接合部材９１と、基体２と底壁５１Ａとを接合する第２接合部材９２と、を有する。そして、センサーモジュール５は、底壁５１Ａの平面視すなわちＺ軸方向からの平面視で多角形であり、多角形の角部を除く少なくとも１つの辺５１１〜５１６のある部分で基体２と側壁５１Ｃとが第１接合部材９１を介して接合されている。このような構成によれば、例えば、ノイズ振動に対する感度を鈍くすることができ、慣性の検出特性の低下を効果的に抑制することのできるセンサーユニット１となる。なお、本実施形態では、全ての辺５１１〜５１６で基体２と側壁５１Ｃとが接合されているが、これに限定されず、辺５１１〜５１６の少なくとも１つの辺がある部分で基体２と側壁５１Ｃとが接合されていればよい。
また、前述したように、慣性センサーとしての加速度センサー５５は、底壁５１Ａに沿う方向すなわちＸ軸およびＹ軸方向を含む面方向の感度を有する。本実施形態では、加速度センサー５５は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に感度を有し、Ｘ軸方向の加速度およびＹ軸方向の加速度を検出することができる。前述した図１２、図１３から分かるように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において、特にノイズ感度を鈍くすることができるため、Ｘ軸方向の加速度およびＹ軸方向の加速度をより精度よく検出することができる。つまり、センサーユニット１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に感度を有する慣性センサーと組み合わせることにより、その効果をより顕著に発揮することができる。
また、前述したように、基体２は、センサーモジュール５が挿入されている有底の凹部２２を有する。そして、凹部２２の側面２２２と側壁５１Ｃとが第１接合部材９１を介して接合され、凹部２２の底面２２１と底壁５１Ａとが第２接合部材９２を介して接合されている。このように、第１、第２接合部材９１、９２を用いてセンサーモジュール５と基体２とを接合することにより、これらの接合強度を十分に高めることができる。
また、前述したように、第１接合部材９１および第２接合部材９２は、それぞれ、基体２よりも弾性率が小さい。これにより、第１、第２接合部材９１、９２によって基体２から伝わるノイズ振動を効果的に吸収、減衰させることができ、前記ノイズ振動がセンサーモジュール５に伝わり難くなる。そのため、検出特性の低下をより効果的に抑制することができる。
また、前述したように、第１接合部材９１および第２接合部材９２は、弾性率が異なる。これにより、第１接合部材９１によって効果的に吸収、減衰できるノイズ振動の周波数帯と、第２接合部材９２によって効果的に吸収、減衰できるノイズ振動の周波数帯と、を異ならせることができ、第１、第２接合部材９１、９２によって、より幅広い周波数帯のノイズ振動を吸収、減衰することができる。
また、前述したように、センサーユニット１は、センサーモジュール５を覆って基体２に接合されている蓋３を有する。これにより、センサーモジュール５を保護することができる。
＜第２実施形態＞
図１７は、第２実施形態に係るセンサーモジュールを示す断面図である。
本実施形態に係るセンサーモジュール５は、第１接合部材９１の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態のセンサーユニット１と同様である。なお、以下の説明では、第２実施形態のセンサーユニット１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１７では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図１７に示すように、第１接合部材９１は、センサーモジュール５の側壁５１Ｃと凹部２２の側面２２２との間に位置し、側壁５１Ｃと側面２２２とを接合している。第１接合部材９１は、さらに、ケース５１の頂壁５１Ｂおよび基体２の上面にも広がって設けられており、頂壁５１Ｂおよび側壁５１Ｃを基体２に接合している。これにより、前述した第１実施形態と比べて、第１接合部材９１とセンサーモジュール５との接触面積が増え、その分、センサーモジュール５と基体２との接合強度が増大する。そのため、センサーユニット１の機械的強度を高めることができる。
以上のように、本実施形態のセンサーユニット１では、センサーモジュール５は、底壁５１Ａと反対側に位置する頂壁５１Ｂを有し、第１接合部材９１は、側壁５１Ｃおよび頂壁５１Ｂを基体２に接合している。これにより、前述した第１実施形態と比べて、第１接合部材９１とセンサーモジュール５との接触面積が増え、その分、センサーモジュール５と基体２との接合強度が増大する。そのため、センサーユニット１の機械的強度を高めることができる。
＜第３実施形態＞
図１８は、第３実施形態に係るスマートフォンを示す斜視図である。
図１８に示す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と、センサーユニット１から出力される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と、センサーユニット１から出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路１２１０と、を有する。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、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４実施形態＞
図１９は、第４実施形態に係る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２０は、図１９に示す移動体測位装置の作用を示す図である。
図１９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、センサーユニット１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、を有する。
演算処理部３２００は、センサーユニット１からの加速度データおよび角速度データを受け、これらの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。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２０に示すように、地面の傾斜θ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５実施形態＞
図２１は、第５実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
図２１に示す移動体としての自動車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と、センサーユニット１と、制御回路１５０２と、が内蔵されており、センサーユニット１によって車体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、制御回路１５０２に供給され、制御回路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と、センサーユニット１から出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路１５０２と、を有する。そのため、自動車１５００は、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について、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、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
１、１Ａ…センサーユニット、１０…固定ネジ、１００…対象物、２…基体、２１１、２１２…ネジ穴、２２…凹部、２２１…底面、２２２…側面、３…蓋、３０…シール部材、３１…凹部、４…容器、５…センサーモジュール、５１…ケース、５１１〜５１６…辺、５１Ａ…底壁、５１Ｂ…頂壁、５１Ｃ、５１１Ｃ〜５１６Ｃ…側壁、５２…基板、５３…コネクター、５４ｘ、５４ｙ、５４ｚ…角速度センサー、５５…加速度センサー、５６…制御ＩＣ、５８…凹部、５９…開口、６…制御回路基板、６１…制御回路素子、６２…電子部品、７…Ｉ／Ｆ回路基板、７１…接続配線、８１、８２…コネクター、９１…第１接合部材、９１１〜９１６…接合部材、９２…第２接合部材、１２００…スマートフォン、１２０８…表示部、１２１０…制御回路、１５００…自動車、１５０２…制御回路、１５１０…システム、３０００…移動体測位装置、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、Ｓ…内部空間、θ…傾斜

Claims (9)

  1. 慣性センサーが搭載され、底壁および側壁を備えるセンサーモジュールと、
    前記センサーモジュールが設けられている基体と、
    前記基体と前記側壁とを接合する第１接合部材と、
    前記基体と前記底壁とを接合する第２接合部材と、を有し、
    前記センサーモジュールは、前記底壁の平面視で多角形であり、前記多角形の角部を除く少なくとも１つの辺のある部分で前記基体と前記側壁とが前記第１接合部材を介して接合されていることを特徴とするセンサーユニット。
  2. 前記慣性センサーは、前記底壁に沿う方向の感度を有する請求項１に記載のセンサーユニット。
  3. 前記センサーモジュールは、前記底壁と反対側に位置する頂壁を有し、
    前記第１接合部材は、前記側壁および前記頂壁を前記基体に接合している請求項１または２に記載のセンサーユニット。
  4. 前記基体は、前記センサーモジュールが挿入されている有底の凹部を有し、
    前記凹部の側面と前記側壁とが前記第１接合部材を介して接合され、
    前記凹部の底面と前記底壁とが前記第２接合部材を介して接合されている請求項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. 前記第１接合部材および前記第２接合部材は、それぞれ、前記基体よりも弾性率が小さい請求項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. 前記第１接合部材および前記第２接合部材は、弾性率が異なる請求項５に記載のセンサーユニット。
  7. 前記センサーモジュールを覆って前記基体に接合されている蓋を有する請求項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. 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と、
    前記センサーユニットから出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を有することを特徴とする電子機器。
  9. 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と、
    前記センサーユニットから出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を有することを特徴とする移動体。
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