JP2021092536A - センサーユニット、電子機器および移動体 - Google Patents

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、基板と、前記基板に搭載されている慣性センサーモジュールと、前記基板および前記慣性センサーモジュールを収納する収納空間を有する容器と、前記基板と前記容器とを非接触とした状態で、前記容器と前記基板とを接続している接続部材と、を有する。そして、前記接続部材は、弾性を有し、前記接続部材の弾性率は、前記容器の弾性率よりも小さい。【選択図】図１Ａ

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。

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。そのため、センサーモジュールの検出特性が低下するおそれがある。

本発明のセンサーユニットは、基板と、
前記基板に搭載されている慣性センサーモジュールと、
前記基板および前記慣性センサーモジュールを収納する収納空間を有する容器と、
前記基板と前記容器とを非接触とした状態で、前記容器と前記基板とを接続している接続部材と、を有し、
前記接続部材は、弾性を有し、
前記接続部材の弾性率は、前記容器の弾性率よりも小さい。

本発明の第１実施形態に係るセンサーユニットを示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るセンサーユニットを示す断面図である。 慣性センサーモジュールを示す分解斜視図である。 慣性センサーモジュールが有する回路基板を示す斜視図である。 センサーユニットの収納空間内を示す平面図である。 接続部材を示す断面図である。 接続部材の変形例を示す斜視図である。 接続部材の変形例を示す斜視図である。 接続部材の変形例を示す斜視図である。 接続部材の変形例を示す斜視図である。 接続部材を示す分解断面図である。 第２実施形態に係るセンサーユニットが有する接続部材を示す分解断面図である。 第３実施形態に係るセンサーユニットが有する接続部材を示す断面図である。 第４実施形態に係るセンサーユニットが有する接続部材を示す断面図である。 第５実施形態に係るセンサーユニットが有する接続部材を示す断面図である。 第６実施形態に係るセンサーユニットが有する接続部材を示す断面図である。 第７実施形態に係るセンサーユニットを示す断面図である。 第８実施形態に係るスマートフォンを示す斜視図である。 第９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１８に示す移動体測位装置の作用を示す図である。 第１０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１Ａおよび図１Ｂ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断面図である。図２は、慣性センサーモジュールを示す分解斜視図である。図３は、慣性センサーモジュールが有する回路基板を示す斜視図である。図４は、センサーユニットの収納空間内を示す平面図である。図５は、接続部材を示す断面図である。図６ないし図９は、それぞれ、接続部材の変形例を示す斜視図である。図１０は、接続部材を示す分解断面図である。

なお、説明の便宜上、図１Ａから図１０の各図には、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、Ｘ軸に沿う方向をＸ軸方向とも言い、Ｙ軸に沿う方向をＹ軸方向とも言い、Ｚ軸に沿う方向をＺ軸方向とも言う。また、Ｚ軸方向のプラス側を「上」とも言い、マイナス側を「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１Ａおよび図１Ｂ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１２０ｍｍ、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。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、センサーユニット１は、内部に収納空間Ｓを有する容器２と、収納空間Ｓに収納されている慣性センサーモジュール５および基板６と、収納空間Ｓに充填されているゲル材Ｇと、を有する。

まず、慣性センサーモジュール５について説明する。図２に示すように、慣性センサーモジュール５は、アウターケース５１と、インナーケース５２と、を有し、アウターケース５１の内部にインナーケース５２を挿入し、これらを接合部材５３によって接合した構成となっている。また、インナーケース５２には、後述するコネクター５４１を露出させるための開口５２１が形成されている。

また、慣性センサーモジュール５は、インナーケース５２に支持され、アウターケース５１とインナーケース５２との間に収納されている回路基板５４を有する。図３に示すように、回路基板５４には、開口５２１から露出しているコネクター５４１と、Ｘ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー５４２ｘと、Ｙ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー５４２ｙと、Ｚ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー５４２ｚと、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５４３と、制御ＩＣ５４４と、が実装されている。

制御ＩＣ５４４は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、慣性センサーモジュール５の各部を制御する。制御ＩＣ５４４中の図示しない記憶部には、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。なお、回路基板５４にはその他にも複数の電子部品が実装されている。

次に、基板６について説明する。基板６は、回路基板である。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、基板６は、慣性センサーモジュール５の下側すなわちＺ軸方向マイナス側に位置し、慣性センサーモジュール５を支持している。また、基板６は、慣性センサーモジュール５のコネクター５４１と電気的に接続されている。なお、慣性センサーモジュール５は、コネクター５４１の接続だけによって基板６に固定されていてもよいし、その他、例えば、基板６にねじ止めされたり、接着剤で接着されたりしていてもよい。

基板６には、制御回路とＩ／Ｆ回路とが含まれている。制御回路は、例えば、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、不揮発性メモリーを含む記憶部、Ａ／Ｄコンバーター等を内蔵し、センサーユニット１の各部を制御する。Ｉ／Ｆ回路は、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。ただし、基板６の構成としては、特に限定されず、例えば、Ｉ／Ｆ回路を基板６とは別の基板として収納空間Ｓに収納してもよい。

次に、容器２について説明する。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、容器２は、上面に開口し、収納空間Ｓを形成する凹部３１１を備えるベース３と、凹部３１１の開口を塞ぐようにベース３に固定されている蓋４と、を有する。そして、収納空間Ｓに、慣性センサーモジュール５が基板６に支持された状態で収納されている。これにより、慣性センサーモジュール５および基板６を保護することができる。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、ベース３は、本体３１と、本体３１からＸ軸方向の両側に突出している一対のフランジ３８、３９と、を有する。本体３１は、Ｚ軸方向からの平面視でＸ軸方向に延在する長手形状である。また、本体３１は、上面に開口する有底の凹部３１１を有する。そして、この凹部３１１内に前述した慣性センサーモジュール５が基板６に支持された状態で収納されている。また、基板６は、３つの接続部材８を介して凹部３１１の底面に設置されている。これにより、慣性センサーモジュール５が容器２に固定され、容器２内での慣性センサーモジュール５の不要な変位を抑制することができる。そのため、慣性センサーモジュール５の検出精度の低下を抑制することができる。なお、接続部材８については、後に詳述する。

また、本体３１のＸ軸方向プラス側に位置している側壁にはコネクター３３が取り付けられている。コネクター３３は、容器２の内部と外部との電気的な接続を行う機能を有し、配線を介して基板６と電気的に接続されている。ここで、Ｚ軸方向からの平面視で、コネクター３３は、フランジ３８と重なっている。このように、フランジ３８と重なる位置にコネクター３３を配置することにより、容器２の小型化を図ることができる。

フランジ３８は、本体３１の上端部からＸ軸方向プラス側に突出している。一方、フランジ３９は、本体３１の上端部からＸ軸方向マイナス側、すなわち、フランジ３８とは逆側に突出している。つまり、ベース３は、本体３１からＹ軸方向に突出するフランジを有さない。このように、Ｘ軸方向を長手方向とする本体３１から、Ｘ軸方向両側に向けてフランジ３８、３９を突出させることにより、容器２のＹ軸方向の長さを効果的に抑えることができる。そのため、容器２の小型化を図ることができる。

また、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、フランジ３８、３９と本体３１との接続部では、フランジ３８、３９の下面と本体３１の側面とが凹湾曲面で接続されている。そのため、当該部分は、フランジ３８、３９の厚さがフランジ３８、３９の先端側に向けて漸減するテーパー状となっている。このような構成とすることにより、フランジ３８、３９と本体３１との接続部の機械的強度を高めることができると共に、当該部分への応力集中を低減することができる。そのため、機械的強度に優れ、壊れ難い容器２となる。

また、図４に示すように、フランジ３８、３９には貫通孔３８１、３９１が形成されており、この貫通孔３８１、３９１を介して容器２が対象物にねじ止めされる。

ベース３および蓋４は、それぞれ、アルミニウムで構成されている。これにより、十分に硬質な容器２となる。ただし、ベース３および蓋４の構成材料としては、それぞれ、アルミニウムに特に限定されず、例えば、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、ベース３と蓋４とで構成材料を異ならせてもよい。

なお、容器２の構成としては、上記の構成に限定されない。例えば、フランジ３８、３９は、Ｙ軸方向両側に突出していてもよい。また、フランジ３８、３９の基端部がテーパー状でなく、厚さがほぼ等しいフラットな形状となっていてもよい。また、フランジ３８、３９を省略してもよい。また、蓋４を省略してもよい。

次に、接続部材８について説明する。前述したように、接続部材８は、基板６と凹部３１１の底面とを接続している。これにより、基板６が容器２に固定され、慣性センサーモジュール５の姿勢が安定する。そのため、慣性センサーモジュール５の検出特性が安定する。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、基板６は、接続部材８を介して凹部３１１の底面に接続された状態では、凹部３１１の底面から浮き、容器２と非接触である。また、接続部材８は、弾性を有し、十分に柔らかい。具体的には、接続部材８の弾性率Ｅ１は、容器２の弾性率、特に、接続部材８が容器２に接触している部分であるベース３の弾性率Ｅ２よりも小さい。すなわち、Ｅ１＜Ｅ２である。また、Ｅ２／Ｅ１≧１０であることが好ましく、Ｅ２／Ｅ１≧１００であることがより好ましい。なお、本明細書では、「弾性率」とは、ヤング率を意味する。

このように、弾性を有する接続部材８を介して基板６と容器２とを接続し、かつ、基板６と容器２とを非接触とすることにより、容器２から基板６に振動ノイズが伝わり難くなる。具体的には、容器２から基板６への振動ノイズの伝達経路としては、容器２から基板６に直接伝達する第１経路と、接続部材８を介して容器２から基板６に伝達する第２経路とがある。このうち、第１経路からの振動ノイズの伝達は、基板６と容器２とを非接触とすることにより、効果的に抑制することができる。一方、第２経路からの振動ノイズの伝達は、弾性を有する接続部材８を用い、接続部材８によって振動ノイズを吸収、緩和することにより、効果的に抑制することができる。そのため、本実施形態では、第１、第２経路の両方からの振動ノイズの伝達を抑制することができ、容器２から基板６への振動ノイズの伝達を効果的に抑制することができる。そのため、慣性センサーモジュール５の検出特性の低下を効果的に抑制することができる。

なお、弾性率（ヤング率）Ｅ１としては、特に限定されないが、例えば、１ＧＰａ以下であるのが好ましく、０．１ＧＰａ以下であることがさらに好ましく、０．０１ＧＰａ以下であることがより好ましい。これにより、接続部材８に、振動ノイズを吸収、緩和するのに十分な弾性を付与することができる。そのため、上述の効果をより顕著に発揮することができる。

また、接続部材８は、自然状態で配置されている。自然状態とは、基板６および慣性センサーモジュール５の重さや、ゲル材Ｇから受ける圧力以外の力に起因したＺ軸方向への圧縮応力または引っ張り応力が実質的に加わっていないことを意味する。圧縮応力または引っ張り応力が加わって接続部材８が変形すると、その変形によっては、接続部材８が有する振動ノイズの吸収、緩和特性が低下するおそれがある。したがって、接続部材８を自然状態で配置することにより、所望の振動ノイズの吸収、緩和特性を安定して発揮することができる。

なお、接続部材８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。このような材料によれば、十分な弾性を有する接続部材８を容易に形成することができる。

また、図４に示すように、本実施形態では、３つの接続部材８によって基板６と凹部３１１の底面とが接続されている。Ｚ軸方向からの平面視で、各接続部材８は、慣性センサーモジュール５の外側、すなわち、慣性センサーモジュール５と重ならないように配置されている。このような配置とすることにより、接続部材８によって振動ノイズを吸収しきれず、振動ノイズの一部が基板６に伝わったとしても、振動ノイズの伝達箇所を慣性センサーモジュール５から遠ざけることができるため、振動ノイズが慣性センサーモジュール５に伝わり難くなる。したがって、慣性センサーモジュール５への振動ノイズの伝達を効果的に抑制することができる。

また、Ｚ軸方向からの平面視で、３つの接続部材８のうちの２つの接続部材８は、慣性センサーモジュール５よりもＸ軸方向プラス側に位置し、残りの１つの接続部材８は、慣性センサーモジュール５よりもＸ軸方向マイナス側に位置している。また、Ｘ軸方向プラス側に位置する２つの接続部材８は、Ｙ軸方向に並んで配置されている。３つの接続部材８をこのように配置することにより、慣性センサーモジュール５を中心に置いて、基板６を面で支持することができるため、容器２内での慣性センサーモジュール５の姿勢がより安定する。また、接続部材８の数を、基板６を面で支持することのできる最小数である３つとすることにより、前述した第２経路の数を少なくすることができ、容器２から基板６への振動ノイズの伝達を効果的に抑制することができる。ただし、接続部材８の数としては、特に限定されず、１つ、２つ、または、４つ以上であってもよい。また、接続部材８の配置としても、特に限定されない。

図５に示すように、接続部材８は、基板６と凹部３１１の底面との間に位置している基部８１と、基板６と係合する第１係合部８２と、容器２と係合する第２係合部８３と、を有する。基部８１は、基板６と凹部３１１の底面との間に空隙Ｑ１を形成するスペーサーとして機能し、基板６と容器２とを非接触とする。このような構成によれば、接続部材８が簡単な構成となる。

第１係合部８２は、基部８１から基板６側すなわちＺ軸方向プラス側に突出している第１突起８２１で構成されている。基板６には、厚さ方向に貫通する第１孔６０が形成され、この第１孔６０に第１突起８２１が挿入されている。このような構成によれば、接続部材８と基板６とを簡単な方法で係合させることができる。なお、第１孔６０は、貫通孔ではなくて、基板６の下面に開口する有底の凹部であってもよい。一方、第２係合部８３は、基部８１から凹部３１１の底面側すなわちＺ軸方向マイナス側に突出している第２突起８３１で構成されている。容器２には、凹部３１１の底面に開口する第２孔３０が形成され、この第２孔３０に第２突起８３１が挿入されている。このような構成によれば、接続部材８と容器２とを簡単な方法で係合させることができる。

なお、本実施形態では、基部８１、第１突起８２１および第２突起８３１は、それぞれ、Ｚ軸方向からの平面視形状が円形であり、互いに同心的に配置されている。ただし、接続部材８の形状としては、特に限定されない。例えば、図６に示す変形例では、基部８１、第１突起８２１および第２突起８３１の平面視形状がそれぞれ矩形である。また、図７に示す変形例では、基部８１の平面視形状が矩形で、第１突起８２１および第２突起８３１の平面視形状がそれぞれ円形である。また、図８に示す変形例では、基部８１の平面視形状が円形で、第１突起８２１および第２突起８３１の平面視形状がそれぞれ矩形である。また、図９に示す変形例では、第１突起８２１および第２突起８３１が、それぞれ基部８１に対して偏心して配置されている。また、平面視で、第１突起８２１および第２突起８３１は、互いの軸同士が重ならないように、基部８１の中心を介して対向して配置されている。

ここで、本実施形態では、図１０に示すように、第１孔６０の直径Ｒ１よりも第１突起８２１の直径Ｒ２が大きい。つまり、Ｒ１＜Ｒ２であり、第１突起８２１は、圧縮された状態で第１孔６０に挿入されている。そのため、第１突起８２１は、第１孔６０に圧嵌されている。これにより、接続部材８と基板６との摩擦抵抗が増大し、これらをより強固に固定することができる。同様に、第２孔３０の直径Ｒ３よりも第２突起８３１の直径Ｒ４が大きい。つまり、Ｒ３＜Ｒ４であり、第２突起８３１は、圧縮された状態で第２孔３０に挿入されている。そのため、第２突起８３１は、第２孔３０に圧嵌されている。これにより、接続部材８とベース３との摩擦抵抗が増大し、これらをより強固に固定することができる。なお、図６および図８に示したように、第１突起８２１および第２突起８３１の平面視形状が円形でない場合、前述した直径Ｒ２、Ｒ４は、それぞれ、最大幅と読み替えることができる。

次に、ゲル材Ｇについて説明する。図１Ａに示すように、ゲル材Ｇは、収納空間Ｓに充填されている。つまり、収納空間Ｓの全域にゲル材Ｇが配置されている。そのため、基板６および慣性センサーモジュール５がゲル材Ｇで覆われている。これにより、基板６および慣性センサーモジュール５を湿気、水分から保護することができる。また、ゲル材Ｇを収納空間Ｓに充填することにより、接続部材８と共に、ゲルＧによっても基板６を容器２に対して支持することができる。そのため、慣性センサーモジュール５の姿勢がより安定する。また、基板６と凹部３１１の底面との間にある空隙Ｑ１や基板６と蓋４との間にある空隙Ｑ２であって、特に、Ｚ軸方向からの平面視で慣性センサーモジュール５と重なる部分、すなわち、３つの接続部材８を結ぶ三角形で囲まれた部分にもゲル材Ｇが充填されるため、ゲル材Ｇがない場合と比べて、Ｚ軸方向の加速度が加わった際の基板６の厚さ方向への撓みを抑制することができる。そのため、基板６の撓みに起因した振動ノイズの発生を抑制することができ、慣性センサーモジュール５の検出特性の低下を効果的に抑制することができる。
なお、ゲル材Ｇは収納空間Ｓの全域に配置されていると説明したが、慣性センサーモジュール５がずれない程度にゲル材Ｇが収納空間Ｓに配置されていればよい。すなわち、図１Ｂに示すように収納空間Ｓ内の一部にゲル材Ｇが配置されていない空間が存在している場合に、ゲル材Ｇの硬さや、ゲル材Ｇと容器２の内壁面との間の接着力が慣性センサーモジュール５の重さを支えるに必要な力以上あればよく、例えば、収納空間Ｓに対向する容器２の内壁面積において、ゲル材Ｇが容器２に張り付いている面積が、ゲル材Ｇが容器２に張り付いていない面積より大きく、かつ、慣性センサーモジュール５がゲル材Ｇに覆われていてもよい。

ゲル材Ｇの針入度としては、特に限定されないが、３０以上１００以下であることが好ましく、４０以上９０以下であることがより好ましく、５０以上７０以下であることがさらに好ましい。これにより、適度な硬さを有するゲル材Ｇとなり、基板６を容器２に対してより安定した姿勢で支持することができる。また、ゲル材Ｇを介した容器２から基板６への振動ノイズの伝達を効果的に抑制することもできる。また、前述した基板６の厚さ方向への撓みを効果的に抑制することができる。なお、針入度は、ＪＩＳ Ｋ２２０７に準拠した試験方法により測定することができる。このようなゲル材Ｇの構成材料としては、特に限定されないが、例えば、シリコーンゲル、各種グリス等を用いることができる。

なお、空隙Ｑ１、Ｑ２にゲル材Ｇ以外のもの、例えば、液体が充填されていてもよく、さらには、空隙Ｑ１、Ｑ２に何も充填されていなくてもよい。

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、基板６と、基板６に搭載されている慣性センサーモジュール５と、基板６および慣性センサーモジュール５を収納する収納空間Ｓを有する容器２と、容器２と基板６とを非接触とした状態で、容器２と基板６とを接続している接続部材８と、を有する。また、接続部材８は、弾性を有し、接続部材８の弾性率Ｅ１は、容器２を主に構成するベース３の弾性率Ｅ２よりも小さい。このような、弾性を有する接続部材８を用いて基板６と容器２とを接続し、かつ、基板６と容器２とを非接触とすることにより、容器２から基板６に振動ノイズが伝わり難くなる。そのため、慣性センサーモジュール５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、前述したように、接続部材８は、自然状態で配置されている。圧縮応力または引っ張り応力が加わって接続部材８が変形すると、その変形によっては、振動ノイズの吸収、緩和特性が低下するおそれがある。したがって、接続部材８を自然状態で配置することにより、所望の振動ノイズの吸収、緩和特性を安定して発揮することができる。

また、前述したように、接続部材８は、基板６の平面視、すなわち、Ｚ軸方向の平面視で、慣性センサーモジュール５の外側に位置している。これにより、接続部材８によって振動ノイズを吸収しきれず、振動ノイズの一部が基板６に伝わったとしても、振動ノイズの伝達箇所を慣性センサーモジュール５から遠ざけることができるため、振動ノイズが慣性センサーモジュール５に伝わり難くなる。したがって、容器２から基板６への振動ノイズの伝達を効果的に抑制することができるセンサーユニット１となる。

また、前述したように、接続部材８は、基板６と容器２との間に位置し、基板６と容器２との間に空隙Ｑ１を形成する基部８１と、基板６と係合する第１係合部８２と、容器２と係合する第２係合部８３と、を有する。これにより、接続部材８が簡単な構成となる。

また、前述したように、空隙Ｑ１に配置されているゲル材Ｇを有する。これにより、Ｚ軸方向の加速度が加わった際の基板６の厚さ方向への撓みを抑制することができる。そのため、基板６の撓みに起因した振動ノイズの発生を効果的に抑制することができ、慣性センサーモジュール５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、前述したように、第１係合部８２は、基部８１から基板６側に突出し、基板６に設けられている第１孔６０に挿入されている第１突起８２１を有する。また、第２係合部８３は、基部８１から容器２側に突出し、容器２に設けられている第２孔３０に挿入されている第２突起８３１を有する。このような構成によれば、接続部材８と基板６とを簡単な方法で係合させることができ、接続部材８と容器２とを簡単な方法で係合させることができる。

また、前述したように、センサーユニット１は、３つの接続部材８を有する。これにより、基板６を安定した姿勢で支持することができる。

＜第２実施形態＞
図１１は、第２実施形態に係るセンサーユニットが有する接続部材を示す分解断面図である。

本実施形態に係るセンサーユニット１は、接続部材８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１１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。なお、３つの接続部材８は、互いに同様の構成であるため、以下では、１つの接続部材８について代表して説明する。

図１１に示すように、本実施形態の接続部材８では、第１突起８２１の先端部が先細りしている。つまり、第１突起８２１の先端部では、先端側に向けて直径Ｒ２が漸減している。そして、先端の直径Ｒ２ｔは、第１孔６０の直径Ｒ１よりも小さくなっている。これにより、第１突起８２１を第１孔６０に挿入し易くなる。同様に、第２突起８３１の先端部が先細りしている。つまり、第２突起８３１の先端部では、先端側に向けて直径Ｒ４が漸減している。そして、先端の直径Ｒ４ｔは、第２孔３０の直径Ｒ３よりも小さくなっている。これにより、第２突起８３１を第２孔３０に挿入し易くなる。

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図１２は、第３実施形態に係るセンサーユニットが有する接続部材を示す断面図である。

本実施形態に係るセンサーユニット１は、接続部材８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３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１２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。なお、３つの接続部材８は、互いに同様の構成であるため、以下では、１つの接続部材８について代表して説明する。

図１２に示すように、本実施形態の接続部材８は、第１突起８２１からの基板６の離脱を規制する規制部８４を有する。規制部８４を設けることにより、接続部材８からの基板６の意図しない離脱を抑制することができる。そのため、容器２に対する慣性センサーモジュール５の姿勢がより安定する。規制部８４は、基部８１との間に基板６を挟み込むようにして、第１突起８２１の先端部に設けられている。また、規制部８４は、先端側に向けて直径が漸減するテーパー状をなし、下端部に位置する最大直径Ｒ５ｍａｘは、第１孔６０の直径Ｒ１よりも大きい。つまり、Ｒ５ｍａｘ＞Ｒ１である。これにより、基板６が規制部８４に引っ掛かり、第１突起８２１からの基板６の離脱を効果的に抑制することができる。一方で、規制部８４の上端部に位置する最小直径Ｒ５ｍｉｎは、直径Ｒ１よりも小さい。つまり、Ｒ５ｍｉｎ＜Ｒ１である。これにより、第１孔６０に第１突起８２１を挿入し易くなる。

以上のように、本実施形態の接続部材８は、第１突起８２１からの基板６の離脱を規制する規制部８４を有する。これにより、基板６の接続部材８からの意図しない離脱を効果的に抑制することができる。そのため、容器２に対する慣性センサーモジュール５の姿勢がより安定する。

このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。ただし、規制部８４の構成としては、上述の機能を発揮することができれば、特に限定されない。また、接続部材８は、第２孔３０からの第２突起８３１の離脱を規制する規制部を有していてもよい。この場合、規制部８４と同様の構成とすることができる。

＜第４実施形態＞
図１３は、第４実施形態に係るセンサーユニットが有する接続部材を示す断面図である。

本実施形態に係るセンサーユニット１は、接続部材８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４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１３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。なお、３つの接続部材８は、互いに同様の構成であるため、以下では、１つの接続部材８について代表して説明する。

図１３に示すように、本実施形態の接続部材８では、第１孔６０の直径Ｒ１よりも第１突起８２１の直径Ｒ２が小さい。つまり、Ｒ１＞Ｒ２であり、第１突起８２１は、第１孔６０に遊嵌されている。言い換えると、第１突起８２１は、遊びを持った状態で第１孔６０に挿入されている。これにより、基板６が、ゲル材Ｇによって規制されつつも第１突起８２１に対してＺ軸方向に変位可能となる。そのため、例えば、Ｚ軸方向に過度な衝撃が加わった際には、基板６が第１突起８２１に対してＺ軸方向に変位し、これにより、基板６や慣性センサーモジュール５に加わる衝撃を和らげることができる。なお、第２突起８３１は、前述した第１実施形態と同様に、第２孔３０に圧嵌されている。これにより、前記衝撃によって、基板６が接続部材８ごと容器２から離脱してしまうのを効果的に抑制することができる。

以上のように、本実施形態のセンサーユニット１では、第１突起８２１は、第１孔６０に遊嵌され、第２突起８３１は、第２孔３０に圧嵌されている。そのため、Ｚ軸方向に過度な衝撃が加わった際には、基板６が第１突起８２１に対してＺ軸方向に変位し、これにより、基板６に加わる衝撃を和らげることができる。また、前記衝撃によって第２孔３０から接続部材８が離脱することを効果的に抑制することができる。

このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、前述した第３実施形態の規制部８４を本実施形態の接続部材８に組み合わせてもよい。この場合、規制部８４と基部８１との離間距離を基板６の厚さよりも大きくし、規制部８４と基部８１との間で基板６がＺ軸方向に変位可能としておくことが好ましい。

＜第５実施形態＞
図１４は、第５実施形態に係るセンサーユニットが有する接続部材を示す断面図である。

本実施形態に係るセンサーユニット１は、接続部材８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５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１４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。なお、３つの接続部材８は、互いに同様の構成であるため、以下では、１つの接続部材８について代表して説明する。

図１４に示すように、本実施形態の接続部材８では、第１係合部８２は、基部８１の上面に開口する凹部８２２で構成されている。基板６には、下方に突出する突起６００が形成され、この突起６００が凹部８２２に挿入されている。このような構成によれば、接続部材８と基板６とを簡単な方法で係合させることができる。一方、第２係合部８３は、基部８１の下面に開口する凹部８３２で構成されている。ベース３には、凹部３１１の底面から上方に突出する突起３００が形成され、この突起３００が凹部８３２に挿入されている。このような構成によれば、接続部材８と容器２とを簡単な方法で係合させることができる。

このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第６実施形態＞
図１５は、第６実施形態に係るセンサーユニットが有する接続部材を示す断面図である。

本実施形態に係るセンサーユニット１は、接続部材８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５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１５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。なお、３つの接続部材８は、互いに同様の構成であるため、以下では、１つの接続部材８について代表して説明する。

図１５に示すように、本実施形態の接続部材８では、前述した第１実施形態の構成から第１係合部８２および第２係合部８３が省略されている。つまり、接続部材８は、基部８１で構成されている。そして、接続部材８は、接合部材Ｂ１を介して基板６と接合されており、接合部材Ｂ２を介して凹部３１１の底面と接合されている。接合部材Ｂ１、Ｂ２としては、特に限定されず、例えば、各種接着剤を用いることができる。

このような第６実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第７実施形態＞
図１６は、第７実施形態に係るセンサーユニットを示す断面図である。

本実施形態に係るセンサーユニット１は、ゲル材Ｇが省略されていること以外は、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７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１６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１６に示すように、本実施形態のセンサーユニット１は、前述した第１実施形態の構成からゲル材Ｇが省略された構成となっている。これにより、例えば、前述した第１実施形態の構成と比べて、部品点数が減り、低コストのセンサーユニット１となる。

このような第７実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第８実施形態＞
図１７は、第８実施形態に係るスマートフォンを示す斜視図である。

図１７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ー、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、ページャー、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９実施形態＞
図１８は、第９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１９は、図１８に示す移動体測位装置の作用を示す図である。

図１８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１９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１０実施形態＞
図２０は、第１０実施形態に係る移動体を示す斜視図である。

図２０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…センサーユニット、２…容器、３…ベース、３０…第２孔、３００…突起、３１…本体、３１１…凹部、３３…コネクター、３８…フランジ、３８１…貫通孔、３９…フランジ、３９１…貫通孔、４…蓋、５…慣性センサーモジュール、５１…アウターケース、５２…インナーケース、５２１…開口、５３…接合部材、５４…回路基板、５４１…コネクター、５４２ｘ…角速度センサー、５４２ｙ…角速度センサー、５４２ｚ…角速度センサー、５４３…加速度センサー、５４４…制御ＩＣ、６…基板、６０…第１孔、６００…突起、８…接続部材、８１…基部、８２…第１係合部、８２１…第１突起、８２２…凹部、８３…第２係合部、８３１…第２突起、８３２…凹部、８４…規制部、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、Ｂ１、Ｂ２…接合部材、Ｇ…ゲル材、Ｑ１、Ｑ２…空隙、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ２ｔ、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ４ｔ…直径、Ｒ５ｍａｘ…最大直径、Ｒ５ｍｉｎ…最小直径、Ｓ…収納空間、θ…傾斜

Claims (11)

1. 基板と、
   前記基板に搭載されている慣性センサーモジュールと、
   前記基板および前記慣性センサーモジュールを収納する収納空間を有する容器と、
   前記基板と前記容器とを非接触とした状態で、前記容器と前記基板とを接続している接続部材と、を有し、
   前記接続部材は、弾性を有し、
   前記接続部材の弾性率は、前記容器の弾性率よりも小さいことを特徴とするセンサーユニット。
2. 前記接続部材は、自然状態で配置されている請求項１に記載のセンサーユニット。
3. 前記接続部材は、前記基板の平面視で、前記慣性センサーモジュールの外側に位置している請求項１または２に記載のセンサーユニット。
4. 前記接続部材は、
   前記基板と前記容器との間に位置し、前記基板と前記容器との間に空隙を形成する基部と、
   前記基板と係合する第１係合部と、
   前記容器と係合する第２係合部と、を有する請求項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. 前記空隙に配置されているゲル材を有する請求項４に記載のセンサーユニット。
6. 前記第１係合部は、前記基部から前記基板側に突出し、前記基板に設けられている第１孔に挿入されている第１突起を有し、
   前記第２係合部は、前記基部から前記容器側に突出し、前記容器に設けられている第２孔に挿入されている第２突起を有する請求項４または５に記載のセンサーユニット。
7. 前記第１突起は、前記第１孔に遊嵌され、
   前記第２突起は、前記第２孔に圧嵌されている請求項６に記載のセンサーユニット。
8. 前記接続部材は、前記第１突起からの前記基板の離脱を規制する規制部を有する請求項６または７に記載のセンサーユニット。
9. ３つの前記接続部材を有する請求項１ないし８のいずれか１項に記載のセンサーユニット。
10. 請求項１ないし９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。
11. 請求項１ないし９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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