JP6065417B2 - センサーユニット並びに電子機器および運動体 - Google Patents

Description

本発明は、センサーユニットや、センサーユニットを利用する電子機器および運動体等に関する。

６自由度の慣性センサーユニットは一般に知られる。慣性センサーユニットは３軸加速度センサーおよび３軸ジャイロセンサーを備える。３軸加速度センサーおよび３軸ジャイロセンサーはユニット筐体に収容される。慣性センサーユニットは、直交３軸の測定軸に沿って検出される加速度および直交３軸の測定軸回りで検出される角速度を検出信号として出力することができる。

特開平５−２１６８４号公報

利用にあたって慣性センサーユニットは対象物に固定される。慣性センサーユニットは、電子機器の回路基板に実装されることができ、その他、自動車や飛行機、船舶といった運動体、並びに、産業用機械やロボットといった機構に取り付けられることができる。例えば回路基板への実装にあたって慣性センサーユニットは回路基板上で位置決めされる。この位置決めに応じて慣性センサーユニットの測定軸が決定されることから、位置決めには細心の注意が払われる。組み立ての作業効率は低下してしまう。

本発明の少なくとも１つの態様によれば、組み立ての作業は効率化されることができる。

（１）本発明の一態様は、測定軸を有するセンサーと、前記センサーに電気的に接続されて、前記センサーに対して相対的に位置が固定されて配置されるコネクターと、前記コネクターに設定される基準面に対する前記測定軸の向きを特定する情報を記憶する記憶部とを備えるセンサーユニットに関する。

センサーユニットの設置にあたってコネクターは当該コネクター（以下「第２コネクター」という）と対をなす受け側コネクター（以下「第１コネクター」という）に結合される。センサーユニットは第１コネクターに支持される。第１コネクターに対して第２コネクターの基準面の姿勢は一義的に決定されることができる。記憶された情報によれば第１コネクターに対して測定軸の向きは特定されることができる。

ここで、センサーユニットは例えば電子機器や移動体、機械に組み込まれて利用されることができる。センサーユニットは基板や物体、構造体に取り付けられることができる。取り付けにあたって基板や物体、構造体には予め第１コネクターが固定されることができる。第２コネクターが第１コネクターに結合されると、基板や物体、機構に対して基準面は規定の姿勢に保持されることができる。こうしてセンサーユニットは基板や物体、機構上で簡単に位置決めされることができる。センサーユニットの設置にあたって煩雑な位置決め作業は回避されることができる。組み立ての作業は効率化されることができる。

（２）センサーユニットは、前記センサーによって検出された検出値から前記情報に基づいて、前記基準面に構築される基準座標系に従った検出値を得る演算処理部を備えることができる。こうしたセンサーユニットでは予め測定軸の校正が実施される。校正では、センサーに固有の測定軸が基準座標系内で特定される。測定軸の特定にあたって、基準座標系に固定される測定軸（以下「基準測定軸」という）と、センサーに固有の測定軸との間で乖離が算出される。算出された乖離が利用されて、センサーの測定軸に従って検出された検出値が校正されると、基準測定軸に従って検出値は出力されることができる。

（３）第２コネクターは、前記基準面を規定する外面を有することができる。センサーユニットの設置にあたって第２コネクターの外面は第１コネクターのガイド面に案内される。したがって、第２コネクターが第１コネクターに結合されるだけで決められたとおりに第１コネクター上でセンサーの測定軸は特定されることができる。

（４）第２コネクターは、板状であることができ、前記センサーを収納する構造体から突出して設けられることができる。第２コネクターは構造体から突出することから、センサーは確実に構造体に収納されることができ、それでも第２コネクターは第１コネクターに結合されることができる。センサーユニットは確実に基板や物体、構造体に取り付けられることができる。

（５）前記センサーはジャイロセンサーおよび加速度センサーの少なくとも一方であることができる。ジャイロセンサーは測定軸回りで角速度を検出することができる。センサーユニットは、検出した角速度を特定する検出信号を第２コネクターから出力することができる。加速度センサーは測定軸の軸方向に加速度を検出することができる。センサーユニットは、検出した加速度を特定する検出信号を第２コネクターから出力することができる。加速度センサーがジャイロセンサーに組み合わせられると、慣性センサーが提供されることができる。

（６）センサーユニットは電子機器に組み込まれて利用されることができる。電子機器はセンサーユニットを備えることができる。

（７）センサーユニットは運動体に組み込まれて利用されることができる。運動体はセンサーユニットを備えることができる。

（８）本発明の他の態様は、測定軸を有するセンサーに電気的に接続されて、前記センサーに対して相対的に位置が固定されるコネクターを有するセンサーユニットを回転テーブル上に設置し、前記回転テーブルに前記コネクターを固定する工程と、前記回転テーブルを回転させて前記センサーに外力を作用させる工程と、前記外力の作用時に前記センサーから出力される検出値に基づき、前記コネクターの基準面に対する前記測定軸の向きを特定する情報を得る工程と、を備えるセンサーユニットの校正方法に関する。

こうしてセンサーに固有の測定軸は基準面に固定される基準座標系内で特定されることができる。コネクターの基準面に対して測定軸の向きは特定されることができる。特定された向きが利用されて、センサーの測定軸に従って検出された検出値が校正されると、コネクターの基準面を基準とした測定軸に従って検出値は出力されることができる。

（９）前記回転テーブル上には前記コネクターを受け止めるコネクターが固定されることができる。回転テーブル上のコネクターにセンサーユニットのコネクターが結合されるだけで、センサーユニットのコネクターは予め決められた位置に固定されることができる。

電子機器の一具体例に係るスマートフォンの外観を概略的に示す斜視図である。 回路基板ユニットの構成を概略的に示す拡大部分斜視図である。 第１実施形態に係るセンサーユニットの外観を概略的に示す拡大斜視図である。 基板組立体の構造を概略的に示す拡大斜視図である。 電子部品群の配置を概略的に示す透視拡大斜視図である。 ソケットの外観を概略的に示す拡大斜視図である。 ソケットの内部構造を概略的に示す拡大斜視図である。 ソケットに案内されるプラグを概略的に示す拡大斜視図である。 校正装置の構成を概略的に示す斜視図である。 校正装置の回転テーブルに設置される計測基板ユニットを概略的に示す校正装置の拡大部分斜視図である。 校正装置に連結されたセンサーユニットを概略的に示す校正装置の拡大部分斜視図である。 第２実施形態に係るセンサーユニットの外観を概略的に示す拡大斜視図である。 Ｂ ｔｏ Ｂコネクターのソケットを概略的に示す拡大斜視図である。 第３実施形態に係るセンサーユニットの外観を概略的に示す拡大斜視図である。 ＵＳＢマイクロコネクターのソケットを概略的に示す拡大斜視図である。 一実施形態に係る運動体の構成を概略的に示すブロック図である。 一実施形態に係る機械の構成を概略的に示すブロック図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（１）電子機器
図１は電子機器の一具体例としてのスマートフォン１１を概略的に示す。スマートフォン１１は筐体１２を備える。筐体１２にはタッチスクリーンパネル１３が埋め込まれる。使用者は例えば指でタッチスクリーンパネル１３に触れてスマートフォン１１に指令や情報を入力することができる。スマートフォン１１はタッチスクリーンパネル１３の画面に様々な情報を表示することができる。

スマートフォン１１は回路基板ユニットを備える。回路基板ユニットは筐体１２内に収容される。図２に示されるように、回路基板ユニット１４はプリント基板１５を備える。プリント基板１５には演算処理回路すなわちマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）（演算処理回路）１６が実装される。ＭＰＵ１６は様々なソフトウェアプログラムを実行する。ソフトウェアプログラムの実行にあたってＭＰＵ１６はタッチスクリーンパネル１３から信号を受信する。ソフトウェアプログラムが実行されると、ＭＰＵ１６はタッチスクリーンパネル１３の画面に関連の画像を表示することができる。その他、プリント基板１５には画像処理回路や通信回路が実装されることができる。

プリント基板１５にはセンサーユニット１７が取り付けられる。取り付けにあたってプリント基板１５にはソケット（第１コネクター）１８が実装される。ソケット１８にセンサーユニット１７は結合される。センサーユニット１７はカードエッジコネクター（第２コネクター）１９を備える。カードエッジコネクター１９はソケット１８に差し込まれる。こうしたコネクターの働きでプリント基板１５に対してセンサーユニット１７は予め設定された姿勢に固定されることができる。すなわち、対象物に対してプリント基板１５の姿勢が正しく設定されれば、対象物に対して自ずとセンサーユニット１７の姿勢は正しく設定されることができる。ＭＰＵ１６にはセンサーユニット１７から検出信号が供給されることができる。ＭＰＵ１６はソフトウェアプログラムの実行にあたってセンサーユニット１７からの検出信号を処理することができる。ＭＰＵ１６は処理結果を出力することができる。なお、電子機器には、スマートフォン１１のほか、例えばモーションセンシングユニットや民生用ゲーム機器、運動解析装置、外科手術ナビゲーションシステム、自動車のナビゲーションシステムなどが例示されることができる。

（２）第１実施形態に係るセンサーユニット
図３に示されるように、第１実施形態に係るセンサーユニット１７は外装ケース２１を備える。外装ケース２１は例えば直方体の箱形に形成される。外装ケース２１は直方体の内部空間を区画する。外装ケース２１は例えば箱体２２およびベース２３に分割されることができる。箱体２２は内部空間の天面および４つの側面を覆う。ベース２３は内部空間の底面を覆う。箱体２２およびベース２３は例えばアルミニウム材から成形されることができる。箱体２２およびベース２３の表面は例えばニッケルのめっき膜で覆われることができる。

センサーユニット１７はインターフェイス基板２４を備える。インターフェイス基板２４はリジッド基板で構成される。リジッド基板の基体は例えば樹脂板やセラミック板で形成されることができる。樹脂板は例えばガラス繊維に含浸された樹脂材で形成されることができる。

インターフェイス基板２４はカードエッジコネクター１９を形成する。カードエッジコネクター１９は外装ケース２１の外側に突き出る。カードエッジコネクター１９は複数の短冊状の接続端子２６を備える。接続端子２６はインターフェイス基板２４の表面および裏面に並列に配列される。接続端子２６は直線状のエッジ２７に直交する向きに延びる。接続端子２６は例えば銅といった導電材から形成されることができる。カードエッジコネクター１９にはエッジ２７に直交するサイドエッジ２８が形成される。

箱体２２の内部空間には基板組立体（構造体）３１が収容される。基板組立体３１はインターフェイス基板２４、天板３２および枠組み３３を備える。枠組み３３は例えばインターフェイス基板２４の板面から直立する４枚の基板で構成されることができる。これら４枚の基板および天板３２はリジッド基板で構成されることができる。枠組み３３はインターフェイス基板２４および天板３２の間に挟まれる。こうしてインターフェイス基板２４、天板３２および枠組み３３で６面体の箱体が形成される。リジッド基板の基体は例えば樹脂板やセラミック板で形成されることができる。樹脂板は例えばガラス繊維に含浸された樹脂材で形成されることができる。枠組み３３は６面体の収納空間の４側面を塞ぐ。天板３２は６面体の収納空間の天面を塞ぐ。

インターフェイス基板２４は第１導電配線３５を有する。第１導電配線３５は導電材から形成される。導電材には例えば銅といった金属材料が用いられることができる。第１導電配線３５は第１導電パッド３５ａおよび第２導電パッド３５ｂを有する。第１導電パッド３５ａおよび第２導電パッド３５ｂは枠組み３３の外側でインターフェイス基板２４の板面２４ａに形成される。第１導電パッド３５ａはインターフェイス基板２４の輪郭の一辺と枠組み３３の板面３３ａとの間に一列に配置される。当該一辺は板面３３ａに平行に延びる。第２導電パッド３５ｂはカードエッジコネクター１９と枠組み３３の板面３３ｂとの間に一列に配置される。板面３３ｂとエッジ２７とは平行に配置される。第１導電パッド３５ａおよび第２導電パッド３５ｂは基体の表面に広がる薄膜として形成されることができる。

枠組み３３は第２導電配線３６を有する。第２導電配線３６は導電材から形成される。導電材には例えば銅といった金属材料が用いられることができる。第２導電配線３６は第１接続端子３６ａおよび第２接続端子３６ｂを有する。第１接続端子３６ａは枠組み３３の板面３３ａに形成される。第２接続端子３６ｂは枠組み３３の板面３３ｂに形成される。第１接続端子３６ａおよび第２接続端子３６ｂはそれぞれ基体の端面に進入せずに基体の板面に広がる薄膜として形成されることができる。

基板組立体３１は接合材３７を備える。接合材３７は第１導電配線３５および第２導電配線３６に接合される。接合材３７は個々に第１導電パッド３５ａおよび枠組み３３の対応の第１接続端子３６ａに同時に固着される。第１導電パッド３５ａは第１接続端子３６ａに１対１で接続される。同様に、接合材３７は個々に第２導電パッド３５ｂおよび枠組み３３の対応の第２接続端子３６ｂに同時に固着される。第２導電パッド３５ｂは第２接続端子３６ｂに１対１で接続される。接合材３７は導電性を有する。接合材３７は例えばはんだ材で形成される。はんだ材に代えて例えば導電接着剤が用いられてもよい。接合材３７でインターフェイス基板２４および枠組み３３は相互に物理的に連結される。

枠組み３３の板面３３ａ、３３ｂには電子部品３８が実装される。電子部品３８は例えば第２導電配線３６に電気的に接続されることができる。電子部品３８はポケット空間ＰＫ１、ＰＫ２内に収容される。ポケット空間ＰＫ１、ＰＫ２はインターフェイス基板２４の張り出し域および天板３２の張り出し域で挟まれる。張り出し域は、収納空間から外側に向かって枠組み３３の板面３３ａ、３３ｂから張り出すインターフェイス基板２４および天板３２で形成される。張り出し域の張り出し量は電子部品３８の最大高さよりも大きく設定される。

図５に示されるように、基板組立体３１の収納空間には電子部品群が収容される。電子部品群はマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）（演算処理部）４１、メモリー（記憶部）４２、第１センサー４３、第２センサー４４、第３センサー４５および第４センサー４６を含む。ＭＰＵ４１およびメモリー４２はインターフェイス基板２４の板面２４ａに実装される。ＭＰＵ４１は第１導電配線３５に電気的に接続される。ＭＰＵ４１には第１導電配線３５を通じてカードエッジコネクター１９に接続されることができる。ＭＰＵ４１はカードエッジコネクター１９を通じて外部と信号をやりとりすることができる。メモリー４２には校正情報が記憶される。校正情報の詳細は後述される。

第１センサー４３は天板３２の板面３２ａ（＝収納空間の天井面）に実装される。第１センサー４３は例えば一軸ジャイロセンサーで構成される。一軸ジャイロセンサーは振動型に構成される。すなわち、振動片の振動に伴う検出片の振動から角速度が検出される。一軸ジャイロセンサーは天板３２の板面３２ａに直交する垂直軸に測定軸を有する。第１センサー４３は第２導電配線３６に接続され、第２導電配線３６の第１接続端子３６ａおよび（または）第２接続端子３６ｂは第１導電配線３５の第１導電パッド３５ａおよび（または）第２導電パッド３５ｂに接続されることから、第１センサー４３の検出信号は第２導電配線３６および第１導電配線３５経由でＭＰＵ４１に供給されることができる。ＭＰＵ４１は第１センサー４３に制御信号を供給することができる。こうした接続にあたって天板３２の基体内には導通ビアや配線パターンが形成されることができる。第１センサー４３はＭＰＵ４１経由でカードエッジコネクター１９に電気的に接続される。

第２センサー４４は枠組み３３の１板面３３ｃ（＝収納空間の１側面）に実装される。この板面３３ｃは天板３２の板面３２ａに直交する。第２センサー４４は例えば一軸ジャイロセンサーで構成される。一軸ジャイロセンサーは振動型に構成される。一軸ジャイロセンサーは枠組み３３の板面３３ｃに直交する垂直軸に測定軸を有する。第２センサー４４は少なくとも第２導電配線３６に電気的に接続される。第２導電配線３６の第２接続端子３６ｂは第１導電配線３５の第２導電パッド３５ｂに接続されることから、第２センサー４４の検出信号は第２導電配線３６および第１導電配線３５経由でＭＰＵ４１に供給されることができる。ＭＰＵ４１は第２センサー４４に制御信号を供給することができる。こうした接続にあたって枠組み３３の基体内には導通ビアや配線パターンが形成されることができる。第２センサー４４はＭＰＵ４１経由でカードエッジコネクター１９に電気的に接続される。

第３センサー４５は枠組み３３の１板面３３ｄ（＝収納空間の１側面）に実装される。この板面３３ｄは天板３２の板面３２ａに直交すると同時に枠組み３３の１板面３３ｃに直交する。第３センサー４５は例えば一軸ジャイロセンサーで構成される。一軸ジャイロセンサーは振動型に構成される。一軸ジャイロセンサーは枠組み３３の板面３３ｄに直交する垂直軸に測定軸を有する。第３センサー４５は少なくとも第２導電配線３６に電気的に接続される。第２導電配線３６の第１接続端子３６ａは第１導電配線３５の第１導電パッド３５ａに接続されることから、第３センサー４５の検出信号は第２導電配線３６および第１導電配線３５経由でＭＰＵ４１に供給されることができる。ＭＰＵ４１は第３センサー４５に制御信号を供給することができる。こうした接続にあたって枠組み３３の基体内には導通ビアや配線パターンが形成されることができる。第１センサー４３、第２センサー４４および第３センサー４５の測定軸は直交三軸を構成することができる。第３センサー４５はＭＰＵ４１経由でカードエッジコネクター１９に電気的に接続される。

第４センサー４６は枠組み３３の１板面３３ｅ（＝収納空間の１側面）に実装される。第４センサー４６は例えば三軸加速度センサーで構成される。三軸加速度センサーは、天板３２の板面３２ａに直交する垂直軸、枠組み３３の板面３３ｃに直交する垂直軸、および、枠組み３３の板面３３ｄに直交する垂直軸の方向に加速度を検出することができる。第４センサー４６は少なくとも第２導電配線３６に電気的に接続される。第２導電配線３６の第１接続端子３６ａは第１導電配線３５の第１導電パッド３５ａに接続されることから、第４センサー４６の検出信号は第２導電配線３６および第１導電配線３５経由でＭＰＵ４１に供給されることができる。ＭＰＵ４１は第４センサー４６に制御信号を供給することができる。こうした接続にあたって枠組み３３の基体内には導通ビアや配線パターンが形成されることができる。第４センサー４６はＭＰＵ４１経由でカードエッジコネクター１９に電気的に接続される。

第１〜第４センサー４３〜４６は基板組立体３１に実装されることから、第１〜第４センサー４３〜４６の位置および姿勢はカードエッジコネクター１９に対して相対的に固定される。カードエッジコネクター１９の板面１９ａとサイドエッジ２８とは基板組立体３１の基準面を規定する。カードエッジコネクター１９の板面１９ａおよびサイドエッジ２８に対して基準座標系ｘｙｚが構築される。したがって、第１〜第４センサー４３〜４６の測定軸は個々に基準座標系ｘｙｚ内で特定されることができる。特定にあたって基準座標系ｘｙｚの座標値は利用されることができる。

センサーユニット１７では、直交三軸の軸方向に第４センサー４６で加速度が検出され、各軸回りに第１センサー４３、第２センサー４４および第３センサー４５で角速度が検出される。第１〜第４センサー４３〜４５の検出信号はＭＰＵ４１に供給される。ＭＰＵ４１は検出信号に基づき加速度および角速度を算出する。算出にあたってＭＰＵ４１はメモリー４２内の校正情報を参照する。校正情報は基準面に対して第１〜第４センサー４３〜４６の測定軸の向きを特定する。ＭＰＵ４１は校正情報に基づき第１〜第４センサー４３〜４６の出力を補正する。測定軸に従って検出された検出値は修正される。その結果、基準座標系ｘｙｚに従った検出値が得られる。修正された検出値はカードエッジコネクター１９から外部に出力されることができる。こうしてセンサーユニット１７は慣性計測ユニット（ＩＭＵ）として機能することができる。

（３）センサーユニットの取り付け
次にセンサーユニット１７の取り付け方法を簡単に説明する。取り付けにあたって予めプリント基板１５にはソケット１８が実装される。ソケット１８はプリント基板１５上で正確にアライメントされる。

図６に示されるように、ソケット１８は第１ガイド面４９を有する。第１ガイド面４９は平面で構成される。第１ガイド面４９の縁５１は直線で仕切られる。ソケット１８には局部座標系ｘｙｚが設定される。第１ガイド面４９は局部座標系ｘｙｚのｘｙ平面に平行に配置される。第１ガイド面４９の縁５１は局部座標系ｘｙｚのｙ軸に平行に配置される。第１ガイド面４９は例えばプリント基板１５の表面に平行に配置されればよい。ただし、プリント基板１５上でソケット１８の姿勢は任意に設定されることができる。

第１ガイド面４９には複数の短冊状の第１コネクター端子５２が配置される。第１コネクター端子５２は並列に配列される。第１コネクター端子５２は第１ガイド面４９の縁５１に直交する向きに（ｘ軸に平行に）延びる。第１コネクター端子５２同士の間隔はカードエッジコネクター１９の接続端子２６同士の間隔に合わせられる。第１コネクター端子５２は例えば銅といった導電材から形成されることができる。

ソケット１８はガイド部材５３を備える。ガイド部材５３には第１ガイド面４９に平行に広がる第２ガイド面５４が規定される。第２ガイド面５４の縁５５は直線で仕切られる。第２ガイド面５４の縁５５はｙ軸に平行に配置される。第２ガイド面５４には複数の短冊状の第２コネクター端子５６が配置される。第２コネクター端子５６は並列に配列される。第２コネクター端子５６は第２ガイド面５４の縁５５に直交する向きに（ｘ軸に平行に）延びる。第２コネクター端子５６同士の間隔はカードエッジコネクター１９の接続端子２６同士の間隔に合わせられる。第２コネクター端子５６は例えば銅といった導電材から形成されることができる。

第２ガイド面５４は第１ガイド面４９に間隔を空けて向き合わせられる。したがって、第２ガイド面５４および第１ガイド面４９の間には平たい空間が形成される。空間はカードエッジコネクター１９を受け入れることができる。ここでは、例えば第２コネクター端子５６は第１ガイド面４９に向かって空間内でカードエッジコネクター１９を押し付ける弾性力を発揮することができる。第２ガイド面５４の縁５５と第１ガイド面４９の縁５１との間には平行関係が確立される。その結果、縁５５、５１同士の間にカードエッジコネクター１９用の差し入れ口が区画される。

図７に示されるように、第１ガイド面４９にはガイド壁５７が関連づけられる。ガイド壁５７は第１ガイド面４９の縁５１に直交する向きに（ｘ軸に平行に）直線に延びる。

図８に示されるように、カードエッジコネクター１９が差し込み口から差し込まれると、カードエッジコネクター１９の下向きの板面１９ａは第１ガイド面４９に重ね合わせられる。カードエッジコネクター１９の接続端子２６はソケット１８の第１コネクター端子５２に接触する。導通が確保される。このとき、カードエッジコネクター１９すなわちセンサーユニット１７は局部座標系ｘｙｚのｘｙ平面に対して位置合わせされることができる。同時に、カードエッジコネクター１９の接続端子２６はソケット１８の第２コネクター端子５６に接触する。例えば、第２コネクター端子５６からカードエッジコネクター１９に押し付け力が作用すれば、確実に位置合わせは確保されることができる。

同時に、第１ガイド面４９および第２ガイド面５４の間にカードエッジコネクター１９が進入する際に、カードエッジコネクター１９のサイドエッジ２８はガイド壁５７に突き合わせられる。サイドエッジ２８の動きは面接触または線接触でガイド壁５７によって案内される。その結果、サイドエッジ２８の向きは局部座標系ｘｙｚのｘ軸に平行に合わせられる。ｚ軸回りのカードエッジコネクター１９の回転はサイドエッジ２８およびガイド壁５７の接触で阻止されることができる。こうしてプリント基板１５上のソケット１８に対してセンサーユニット１７の相対的位置関係および相対的姿勢は規定されることができる。こうしてセンサーユニット１７の基準座標系ｘｙｚは予め決められた位置関係でソケット１８の局部座標系ｘｙｚに重ね合わせられる。ｘｙ平面上の位置決めにあたってサイドエッジ２８に代えてエッジ２７の突き当てが利用されてもよい。

スマートフォン１１ではセンサーユニット１７の設置にあたってカードエッジコネクター１９は当該カードエッジコネクター１９と対をなすソケット１８に結合される。センサーユニット１７はソケット１８に支持される。ソケット１８に対してカードエッジコネクター１９の基準面の姿勢は一義的に決定されることができる。したがって、校正情報によればソケット１８に対して第１〜第４センサー４３〜４６の測定軸の向きは特定されることができる。

ここで、センサーユニット１７はプリント基板１５に取り付けられることができる。取り付けにあたってプリント基板１５には予めソケット１８が固定されることができる。カードエッジコネクター１９がソケット１８に結合されると、プリント基板１５に対してカードエッジコネクター１９の板面１９ａおよびサイドエッジ２８は規定の姿勢に保持されることができる。こうしてセンサーユニット１７はプリント基板１５上で簡単に位置決めされることができる。センサーユニット１７の設置にあたって煩雑な位置決め作業は回避されることができる。組み立ての作業は効率化されることができる。

校正情報ではカードエッジコネクター１９の板面１９ａおよびサイドエッジ２８に対して第１〜第４センサー４３〜４６の測定軸の向きは特定される。第１〜第４センサー４３〜４６に固有の測定軸が基準座標系ｘｙｚ内で特定される。測定軸の特定にあたって、基準座標系ｘｙｚに固定される測定軸（以下「基準測定軸」という）と、第１〜第４センサー４３〜４６に固有の測定軸との間で乖離が特定される。乖離が利用されて、センサー４３〜４６の測定軸に従って検出された検出値が校正されると、基準測定軸に従って検出値は出力されることができる。

（４）センサーユニットの校正
図９に示されるように、校正情報の生成にあたって校正装置６１が利用されることができる。校正装置６１は例えば垂直軸６２回りで回転する回転テーブル６３を備える。回転テーブル６３は決められた回転速度で回転することができる。ここでは、垂直軸６２は重力方向に一致することができる。

図１０に示されるように、回転テーブル６３には計測基板ユニット６４が設置される。計測基板ユニット６４は回転テーブル６３にリジッドに固定される。計測基板ユニット６４はプリント基板６５を備える。プリント基板６５にはソケット１８が実装される。ソケット１８は回転テーブル６３の回転軸（垂直軸６２）にアラインメントされて配置される。ここでは、ソケット１８に対してカードエッジコネクター１９の姿勢は一義的に決定されることができ、その結果、ソケット１８の位置合わせに応じて、カードエッジコネクター１９の板面１９ａおよびサイドエッジ２８を基準とした測定軸は垂直軸６２に対して位置合わせされることができる。この測定軸は、板面１９ａおよびサイドエッジ２８に基づき観察される見かけ上の測定軸に相当する。

図１１に示されるように、ソケット１８にセンサーユニット１７は接続されることができる。こうしてセンサーユニット１７は回転テーブル６３上に設置される。回転テーブル６３の予め決められた位置にカードエッジコネクター１９は固定されることができる。見かけ上の測定軸は回転テーブル６３上に確立される。

回転テーブル６３が回転すると、第１〜第４センサー４３〜４６に回転に基づき外力が作用する。外力の作用に応じて第１〜第４センサー４３〜４６は検出値を出力する。このとき、第１〜第４センサー４３〜４６の姿勢が決められた姿勢からずれると、検出値は想定される検出値から乖離する。ＭＰＵ４１は乖離を算出する。ＭＰＵ４１は乖離に基づき校正情報を作成する。校正情報はメモリー４２に格納される。こうしてセンサーユニット１７は校正される。

（５）第２実施形態に係るセンサーユニット
第２実施形態に係るセンサーユニット１７ａは、図１２に示されるように、前述のカードエッジコネクター１９に代えてＢ ｔｏ Ｂコネクターのプラグ６６を備えてもよい。こうしたプラグ６６は例えばインターフェイス基板２４の裏面に実装されることができる。プラグ６６はベース２３に形成される開口から外装ケース２１の外側に露出することができる。プラグ６６の向きは下向きの外面６７および側方の外面６８で規制されることができる。

その一方で、図１３に示されるように、回路基板ユニット１４や計測基板ユニット６４では前述のソケット１８に代えてプリント基板１５、６５にＢ ｔｏ Ｂコネクターのソケット６９が実装されることができる。ソケット６９は、プラグ６６の下向きの外面６７を受け止めるガイド面７１、および、プラグ６６の側方の外面６８を受け止めるガイド壁７２を規定することができる。前述と同様に、ソケット６９にプラグ６６が結合されると、プリント基板１５、６５に対してセンサーユニット１７ａは予め設定された姿勢に固定されることができる。その他の構造は第１実施形態のそれと同様である。

（６）第３実施形態に係るセンサーユニット
図１４は第３実施形態に係るセンサーユニット１７ｂを概略的に示す。センサーユニット１７ｂは、前述のカードエッジコネクター１９に代えてＵＳＢマイクロコネクター（以下「コネクター」という）のプラグ７４を備える。こうしたプラグ７４は例えばインターフェイス基板２４の裏面に実装されることができる。プラグ７４は外装ケース２１から突き出る。プラグ７４の向きは下向きの外面７５および側方の外面７６で規制されることができる。

その一方で、図１５に示されるように、回路基板ユニット１４や計測基板ユニット６４では前述のソケット１８に代えてプリント基板１５、６５にＵＳＢマイクロコネクターのソケット７７が実装されることができる。ソケット７７は、プラグ７４の下向きの外面７５を受け止めるガイド面７８、および、プラグ７４の側方の外面７６を受け止めるガイド壁７９を規定することができる。前述と同様に、ソケット７７にプラグ７４が結合されると、プリント基板１５、６５に対してセンサーユニット１７ｂは予め設定された姿勢に固定されることができる。その他の構造は第１実施形態のそれと同様である。

（７）センサーユニットの他の適用例
センサーユニット１７、１７ａ、１７ｂは、例えば図１６に示されるように、運動体１０５に組み込まれて利用されることができる。運動体１０５では例えば制御ボード１０６に制御回路１０７およびソケット１８（６９、７７）が実装される。ソケット１８（６９、７７）にはセンサーユニット１７、１７ａ、１７ｂのカードエッジコネクター１９（またはプラグ６６、７４）が結合されることができる。制御回路１０７にはセンサーユニット１７、１７ａ、１７ｂから検出信号が供給されることができる。制御回路１０７はセンサーユニット１７、１７ａ、１７ｂからの検出信号を処理し処理結果に応じて運動体１０５の運動を制御することができる。こういった制御には、運動体の挙動制御、自動車のナビゲーション制御、自動車用エアバッグの起動制御、飛行機や船舶の慣性航法制御、誘導制御などが例示されることができる。

センサーユニット１７、１７ａ、１７ｂは、例えば図１７に示されるように、機械１０９に組み込まれて利用されることができる。機械１０９では例えば制御ボード１１１に制御回路１１２およびソケット１８（６９、７７）が実装される。ソケット１８（６９、７４）には例えばセンサーユニット１７、１７ａ、１７ｂのカードエッジコネクター１９（またはプラグ６６、７４）が結合されることができる。制御回路１１２にはセンサーユニット１７、１７ａ、１７ｂから検出信号が供給されることができる。制御回路１１２はセンサーユニット１７、１７ａ、１７ｂからの検出信号を処理し処理結果に応じて機械１０９の動作を制御することができる。こういった制御には、産業用機械の振動制御および動作制御やロボットの運動制御などが例示されることができる。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、スマートフォン１１やセンサーユニット１７、１７ａ、１７ｂ、運動体１０５、機械１０９等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。

１１ 電子機器（スマートフォン）、１７ センサーユニット、１７ａ センサーユニット、１７ｂ センサーユニット、１８ 第１コネクター（ソケット）、１９ コネクターまたは第２コネクター（カードエッジコネクター）、１９ａ 外面（板面）、２８ 外面（サイドエッジ）、３１ 構造体（基板組立体）、４２ 記憶部（メモリー）、４３ センサー（第１センサー）、４４ センサー（第２センサー）、４５ センサー（第３センサー）、４６ センサー（第４センサー）、６３ 回転テーブル、６６ コネクターまたは第２コネクター（プラグ）、６７ 外面、６８ 外面、６９ 第１コネクター（ソケット）、７４ コネクターまたは第２コネクター（プラグ）、７５ 外面、７６ 外面、７７ 第１コネクター（ソケット）、１０５ 運動体。

Claims (9)

1. 測定軸を有するセンサーと、
   前記センサーに電気的に接続されて、前記センサーに対して相対的に位置が固定されて配置されるコネクターと、
   を有し、前記コネクターがソケットに挿入されて前記ソケットに位置決め支持されて使用されるセンサーユニットであって、
   前記コネクターの外形で規定される基準面及び基準線に対する前記測定軸の向きを特定する情報を記憶する記憶部を備え、使用時には前記基準面及び前記基準線が前記ソケットと接触して位置決めされることを特徴とするセンサーユニット。
2. 請求項１に記載のセンサーユニットにおいて、
   前記記憶部は、前記コネクターの外形で規定される２つの基準面に対する前記測定軸の向きを特定する情報を記憶し、前記２つの基準面の一方が前記基準面であり、前記２つの基準面の他方が前記基準線を含み、
   前記センサーユニットは、使用時には前記２つの基準面が前記ソケットと接触して位置決めされることを特徴とするセンサーユニット。
3. 請求項１または２に記載のセンサーユニットにおいて、前記センサーによって検出された検出値から前記情報に基づいて、前記基準面及び前記基準線により構築される基準座標系に従った検出値を得る演算処理部を備えることを特徴とするセンサーユニット。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサーユニットにおいて、前記コネクターは、板状であり、前記センサーを収納する構造体から突出して設けられ、該突出領域に前記基準面及び前記基準線を含むことを特徴とするセンサーユニット。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサーユニットにおいて、前記センサーはジャイロセンサーおよび加速度センサーの少なくとも一方であることを特徴とするセンサーユニット。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサーユニットを備えた電子機器。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサーユニットを備えた運動体。
8. 測定軸を有するセンサーに電気的に接続されて、前記センサーに対して相対的に位置が固定されるコネクターを有するセンサーユニットを、回転テーブル上に固定されたソケットに挿入して前記回転テーブル上に設置し、前記回転テーブルに前記コネクターを固定する工程と、
   前記回転テーブルを回転させて前記センサーに外力を作用させる工程と、
   前記外力の作用時に前記センサーから出力される検出値に基づき、前記コネクターの外形で規定される基準面及び基準線であって、前記ソケットと接触して位置決めされる前記基準面及び前記基準線に対する前記測定軸の向きを特定する情報を得る工程と、
   を備えることを特徴とするセンサーユニットの校正方法。
9. 請求項８に記載のセンサーユニットの校正方法において、前記回転テーブル上には前記コネクターを受け止める前記ソケットが固定されることを特徴とするセンサーユニットの校正方法。

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