特開 2024-58761 慣性センサーユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024058761

(43)【公開日】2024-04-30

(54)【発明の名称】慣性センサーユニット

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/5783 20120101AFI20240422BHJP

   G01P 15/08 20060101ALI20240422BHJP

   H05K 1/14 20060101ALI20240422BHJP

   H01L 29/84 20060101ALI20240422BHJP

【ＦＩ】

G01C19/5783

G01P15/08 102A

H05K1/14 G

H01L29/84 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022166058

(22)【出願日】2022-10-17

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】木原 竜児

(72)【発明者】

【氏名】神 幹基

(72)【発明者】

【氏名】野澤 陵一

【テーマコード（参考）】

2F105

4M112

5E344

【Ｆターム（参考）】

2F105AA02

2F105AA03

2F105AA06

2F105BB03

2F105BB13

2F105BB17

2F105CD13

4M112AA02

4M112GA01

5E344AA01

5E344AA16

5E344BB02

5E344BB06

5E344CD18

5E344EE12

(57)【要約】

【課題】センサー特性が劣化することを抑えることが可能な慣性センサーユニットを提供する。
【解決手段】複数の慣性センサーモジュール２が搭載された第１基板１１と、複数の慣性センサーデバイスからの信号を処理する処理回路１００が搭載された第２基板１２と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の慣性センサーモジュールが搭載された第１基板と、複数の慣性センサーデバイスからの信号を処理する処理回路が搭載された第２基板と、を備える、慣性センサーユニット。

【請求項2】

請求項１に記載の慣性センサーユニットであって、
前記第１基板と前記第２基板とは、互いに重なるように配置される、慣性センサーユニット。

【請求項3】

請求項１に記載のセンサーユニットであって、
前記第１基板と前記第２基板との間に、スペーサーを備える、慣性センサーユニット。

【請求項4】

請求項１に記載の慣性センサーユニットであって、
前記第１基板と前記第２基板との間に、防振材またはゲルを備える、慣性センサーユニット。

【請求項5】

請求項１に記載の慣性センサーユニットであって、
前記第１基板と前記第２基板との間に、断熱材を備える、慣性センサーユニット。

【請求項6】

請求項１に記載の慣性センサーユニットであって、
前記第１基板及び前記第２基板を収容するケースを備え、
前記第１基板は、前記ケースの第１面に配置され、
前記第２基板は、前記第１面と対向する第２面に配置される、慣性センサーユニット。

【請求項7】

請求項６に記載の慣性センサーユニットであって、
前記複数の慣性センサーモジュールは、それぞれが、金属ケースでパッケージされている、慣性センサーユニット。

【請求項8】

請求項１に記載の慣性センサーユニットであって、
前記複数の慣性センサーモジュールは、Ｘ軸角速度センサー、Ｙ軸角速度センサー、Ｚ軸角速度センサー、を有する、慣性センサーユニット。

【請求項9】

請求項１に記載の慣性センサーユニットであって、
前記複数の慣性センサーモジュールは、加速度センサーを有する、慣性センサーユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、慣性センサーユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、複数の慣性センサーモジュール（例えば、ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）と、マイコンなどの処理回路と、が同じ基板に搭載されたセンサー装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－９９０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、慣性センサーモジュールと処理回路とを同じ基板に搭載するので、平面的なサイズが大きくなるという課題がある。特に、複数の慣性センサーモジュールを用いるマルチＩＭＵでは、ＩＭＵの個数が増えるほど特性が安定する為、ＩＭＵの個数をできるだけ多くすることが望ましい。これによりＩＭＵを搭載する基板が大きくなる、更に、多くの信号処理が必要となり処理回路も大型化する、という課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

慣性センサーユニットは、複数の慣性センサーモジュールが搭載された第１基板と、複数の慣性センサーモジュールからの信号を処理する処理回路が搭載された第２基板と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】センサーモジュールを収容する慣性センサーユニットの構成を示す斜視図。

【図2】慣性センサーユニットの構成を示す平面図。

【図3】センサーモジュールの構成を示す斜視図。

【図4】センサーモジュールの構成を示す分解斜視図。

【図5】第１基板と第２基板との導通部の構成を示す斜視図。

【図6】慣性センサーユニットの構成を示すブロック図。

【図7】慣性センサーモジュールの構成を示す分解斜視図。

【図8】回路基板の構成を示す平面図。

【図9】回路基板の構成を示す平面図。

【図10】変形例の慣性センサーユニットの構成を示す断面図。

【図11】変形例の慣性センサーユニットの構成を示す断面図。

【図12】変形例の慣性センサーユニットの構成を示す断面図。

【図13】変形例の慣性センサーユニットの構成を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下の各図においては、互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸として説明する。Ｘ軸に沿う方向を「Ｘ方向」、Ｙ軸に沿う方向を「Ｙ方向」、Ｚ軸に沿う方向を「Ｚ方向」とし、矢印の方向が＋方向であり、＋方向と反対の方向を－方向とする。なお、＋Ｚ方向を「上」又は「上方」、－Ｚ方向を「下」又は「下方」ということもあり、＋Ｚ方向及び－Ｚ方向から見ることを平面視あるいは平面的ともいう。また、Ｚ方向＋側の面を上面、これと反対側となるＺ方向－側の面を下面として説明する。

【0008】

まず、図１及び図２を参照しながら、慣性センサーユニット１の構成を説明する。

【0009】

図１に示すように、慣性センサーユニット１は、例えば、自動車、農業機械、建設機械、ロボット、及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。慣性センサーユニット１は、後述する、３軸の角速度を検出する角速度センサー２６、及び、３軸の加速度を検出する加速度センサー２７を備えた複合センサーユニットである。これにより、利便性の高い慣性センサーユニット１となる。

【0010】

図１及び図２に示すように、慣性センサーユニット１は、ケースとしての容器９と、容器９に収容されるセンサーユニット１０００と、を備えている。センサーユニット１０００は、第１基板１１と、第１基板１１に搭載されている第１慣性センサーモジュール２Ａ、第２慣性センサーモジュール２Ｂ、第３慣性センサーモジュール２Ｃと、平面視で第１基板１１と重なるように配置された第２基板１２と、を有する。このように、本実施形態では、センサーモジュールを３個備えているが、２個であってもよいし、４個以上であってもよい。

【0011】

容器９は、上面に開口している凹部９１１を備えるベース９１と、凹部９１１の開口を塞ぐようにベース９１に固定されている蓋９２と、を有する。このような容器９の内部には、収容空間Ｓが形成されている。収容空間Ｓには、３つの慣性センサーモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃが、第１基板１１に搭載された状態で収容されている。これにより、これら慣性センサーモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃを、塵、埃、湿気、紫外線、衝撃等から保護することができる。

【0012】

ベース９１及び蓋９２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）で構成されている。これにより、十分に硬質な容器９となる。ただし、ベース９１及び蓋９２の構成材料としては、アルミニウムに限定されず、例えば、アルミニウム合金、亜鉛、ステンレス等の金属材料、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９１と蓋９２とで構成材料を異ならせてもよい。

【0013】

ベース９１の側壁には、コネクター９３が取り付けられている。コネクター９３は、容器９の内部と外部との電気的な接続を行う機能を有する。図２に示すように、慣性センサーユニット１は、コネクター９３と電気的に接続された、インターフェイス回路を備える基板９３１を有する。

【0014】

次に、図３～図５を参照しながら、センサーユニット１０００の構成について、具体的に説明する。

【0015】

図３に示すように、センサーユニット１０００は、第１基板１１と、第１基板１１の上に重なるように所定の間隔をあけて配置された第２基板１２と、を備えている。第１基板１１及び第２基板１２は、回路基板であり、図示しないが、所定の回路や配線が形成されている。

【0016】

第１基板１１は、支持基板としても機能し、第１慣性センサーモジュール２Ａ、第２慣性センサーモジュール２Ｂ、第３慣性センサーモジュール２Ｃ、及び第２基板１２などの各部を支持する。第１基板１１は、ベース９１に対し、例えば、ねじ止めにより固定されている。ただし、第１基板１１の容器９への固定方法は、特に限定されない。

【0017】

第１基板１１の下面には、第１慣性センサーモジュール２Ａ、及び第２慣性センサーモジュール２Ｂが、Ｘ軸方向に沿って並んで配置されている。第１基板１１の上面には、平面視で第１慣性センサーモジュール２Ａと重なるように、第３慣性センサーモジュール２Ｃが配置されている。また、第１基板１１には、上記した基板９３１と電気的に接続される第１コネクター１１１が配置されている。

【0018】

なお、第２慣性センサーモジュール２Ｂ及び第３慣性センサーモジュール２Ｃは、第１慣性センサーモジュール２Ａと同様の構成であるため、以下では、慣性センサーモジュール２として説明する。ただし、これに限定されず、慣性センサーモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの少なくとも１つは、他の慣性センサーモジュールと異なる構成であってもよい。
慣性センサーモジュール２は、慣性センサーデバイス２６，２７と、慣性センサーデバイス２６,２７をパッケージする金属ケース４００と、を備えている。

【0019】

慣性センサーデバイス２６，２７は、例えば、後述する、角速度センサー２６や加速度センサー２７である。角速度センサー２６は３軸の角速度を検出し、加速度センサー２７は、３軸の加速度を検出することができる。したがって、慣性センサーモジュール２は、３軸の角速度および３軸の加速度を検出する。

【0020】

金属ケース４００は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）で構成されている。これにより、十分に硬質な金属ケース４００となる。ただし、金属ケース４００の構成材料としては、アルミニウムに限定されず、例えば、アルミニウム合金、亜鉛、ステンレス等の金属材料、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。

【0021】

このように、慣性センサーデバイス２６，２７が金属ケース４００にパッケージされているので、例えば、慣性センサーデバイス２６，２７が外部からの衝撃や電磁波の影響を受けにくい。また、金属ケース４００にパッケージされているので、軽微な振動の影響を受けにくい。

【0022】

第２基板１２は、平面視で第２慣性センサーモジュール２Ｂと重なるように、第１基板１１上に配置されている。第２基板１２は、例えば、スペーサー１２１を用いることによって、第１基板１１と所定の間隔が開けられて配置される。第２基板１２には、処理回路１００と、動作チェックなどに用いられる第２コネクター１１２と、が配置されている。

【0023】

処理回路１００は、慣性センサーモジュール２からの信号を処理する。また、処理回路１００は、慣性センサーユニット１の各部、特に、第１慣性センサーモジュール２Ａ、第２慣性センサーモジュール２Ｂ、及び第３慣性センサーモジュール２Ｃの駆動を制御する。また、処理回路１００は、第１コネクター１１１と電気的に接続されている。第１コネクター１１１は、図示しない配線を介して、基板９３１のインターフェイス回路と電気的に接続されている。処理回路１００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、慣性センサーユニット１の各部を制御する。処理回路１００は、慣性センサーモジュール２の各計測値を用いて演算する演算部を備える。

【0024】

このように、第１基板１１及び第２基板１２を配置することにより、第１基板１１の上面及び下面のスペースを無駄なく有効に利用することができる。よって、第１基板１１及び第２基板１２の小型化、それに伴う慣性センサーユニット１の小型化を図ることができる。

【0025】

また、図５に示すように、第１基板１１及び第２基板１２には、第１基板１１と第２基板１２との間でデータを送受するための第３コネクター１１３が配置されている。

【0026】

次に、図６を参照しながら、センサーユニット１０００の構成について説明する。

【0027】

図６に示すように、センサーユニット１０００は、第１慣性センサーモジュール２Ａと、第２慣性センサーモジュール２Ｂと、第３慣性センサーモジュール２Ｃと、処理回路１００と、通信回路９０と、を備える。通信回路９０は、例えば、基板９３１に実装される。基板９３１は、例えば、処理回路１００において算出される慣性データを他の装置に出力する。

【0028】

処理回路１００は、第１慣性センサーモジュール２Ａ、第２慣性センサーモジュール２Ｂ、第３慣性センサーモジュール２Ｃから得られた各計測値に基づいて、合成された慣性データを生成する。複数の慣性センサーモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃを用いることによって、センサーのノイズを小さくすることが可能となり、安定した出力を得ることができる。例えば、処理回路１００は、第１慣性センサーモジュール２Ａ、第２慣性センサーモジュール２Ｂ、第３慣性センサーモジュール２Ｃから得られた各計測値としての慣性データの平均値を演算する。演算される慣性データは角速度や加速度であってもよい。処理回路１００は、演算した加速度及び角速度を用いて、他の慣性データを演算してもよい。他の慣性データは、例えば、物体の姿勢や向き、振動、動き、振動、衝撃などの大きさである。

【0029】

以上のように、第１基板１１に複数の慣性センサーデバイス２６，２７を搭載し、第２基板１２に処理回路１００を搭載し、第１基板１１と第２基板１２とを重ねて配置するので、同じ基板に複数の慣性センサーデバイス２６，２７及び処理回路１００を搭載する場合と比較して、小型化することができる。更に、第１基板１１と第２基板１２とに分けるので、例えば、処理回路１００の熱や振動が慣性センサーデバイス２６，２７に影響を及ぼすことを抑えることができる。

【0030】

次に、図７を参照しながら、慣性センサーモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの構成について説明する。なお、慣性センサーモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、同様の構成であるため、以下では、慣性センサーモジュール２として説明する。

【0031】

慣性センサーモジュール２の説明にあたり、図７～図９に、ａ軸、ｂ軸、及びｃ軸を図示する。また、ａ軸に沿う方向をａ軸方向とも言い、ｂ軸に沿う方向をｂ軸方向とも言い、ｃ軸に沿う方向をｃ軸方向とも言う。また、各軸の矢印側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。なお、ａ軸、ｂ軸、及びｃ軸は、慣性センサーモジュール２に対して設定された軸であり、慣性センサーユニット１に対して設定された軸であるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸とは異なる軸である。

【0032】

図７に示すように、慣性センサーモジュール２は、アウターケース２１と、インナーケース２２と、を有する。慣性センサーモジュール２は、アウターケース２１の内部にインナーケース２２を挿入し、これらを接合部材２３によって接合した構成となっている。

【0033】

慣性センサーモジュール２の外形、即ちアウターケース２１は、ｃ軸方向からの平面視で、略矩形、特に正方形である。また、アウターケース２１の対角に位置する一対の角部の一方には、ねじ孔２１１が設けられ、他方には、ねじ孔２１２が設けられている。慣性センサーモジュール２は、ねじ孔２１１、２１２を利用して第１基板１１にねじ止めされることにより固定される。ただし、慣性センサーモジュール２の外形やねじ孔２１１、２１２の配置および数は、特に限定されない。また、慣性センサーモジュール２の固定方法についても、特に限定されない。

【0034】

また、慣性センサーモジュール２は、アウターケース２１とインナーケース２２との間に収容されている回路基板２４を有する。回路基板２４は、インナーケース２２に支持されている。

【0035】

回路基板２４には、第１基板１１と電気的な接続を行うモジュールコネクター２５と、ａ軸まわりの角速度ωａを検出する角速度センサー２６ａと、ｂ軸まわりの角速度ωｂを検出する角速度センサー２６ｂと、ｃ軸まわりの角速度ωｃを検出する角速度センサー２６ｃと、ａ軸、ｂ軸、及びｃ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサー２７と、が実装されている（図７、図８参照）。なお、一般的に、慣性センサーデバイス２６，２７により出力される信号は、組み立て時のずれ等による複数の検出軸に対するミスアライメントを有する。このため、慣性センサーモジュール２は、慣性センサーデバイス２６，２７の信号に対して、予め決定された回転行列等の補正係数を適用するミスアライメント補正を実行してもよい。この際に、検出軸であるａ軸、ｂ軸、ｃ軸の信号を、互いに直交する３軸の信号になるように変換してもよい。ここで、互いに直交する３軸は、慣性センサーユニット１の外形に対して設定されてもよい。

【0036】

なお、図４に示すように、角速度センサー２６は、慣性センサーユニット１に対して設定された軸であるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に対しては、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを検出するＸ軸角速度センサー、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出するＹ軸角速度センサー、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出するＺ軸角速度センサー、とも称する。

【0037】

角速度センサー２６ａ，２６ｂ，２６ｃ、及び加速度センサー２７が、それぞれモジュールコネクター２５と電気的に接続されている。モジュールコネクター２５は、インナーケース２２に設けられている開口２２１から露出し、第１基板１１との電気的な接続が可能となっている。

【0038】

なお、第１基板１１において、第１慣性センサーモジュール２Ａが配置される部分には、第１慣性センサーモジュール２Ａが有するモジュールコネクター２５と接続される、図示しないコネクターが配置されている。図示しないコネクターは、第１基板１１と第２基板１２とを導通させる導通部としての第３コネクター１１３（図５参照）を介して、第２基板１２に配置された処理回路１００と電気的に接続されている。このようにして、各慣性センサーモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、第２基板１２に配置された処理回路１００と電気的に接続されている。

【0039】

次に、図８及び図９を参照しながら、回路基板２４の構成について説明する。以下では、ｃ軸方向からの平面視で、慣性センサーモジュール２の中心Ｏと交わりａ軸方向に延びる仮想線Ｌａと、慣性センサーモジュール２の中心Ｏと交わりｂ軸方向に延びる仮想線Ｌｂと、によって区画される４つの象限を、第１象限Ｑ１、第２象限Ｑ２、第３象限Ｑ３、及び第４象限Ｑ４とする。

【0040】

第１象限Ｑ１は、中心Ｏに対してａ軸方向プラス側、及びｂ軸方向プラス側に位置する。第２象限Ｑ２は、中心Ｏに対してａ軸方向マイナス側、及びｂ軸方向プラス側に位置する。第３象限Ｑ３は、中心Ｏに対してａ軸方向マイナス側、及びｂ軸方向マイナス側に位置する。第４象限Ｑ４は、中心Ｏに対してａ軸方向プラス側、及びｂ軸方向マイナス側に位置する。

【0041】

モジュールコネクター２５は、回路基板２４の上面２４１に配置され、第２象限Ｑ２、及び第３象限Ｑ３に位置している。また、角速度センサー２６ａは、回路基板２４の側面に配置され、第４象限Ｑ４に位置している。また、角速度センサー２６ｂは、回路基板２４の側面に配置され、第１象限Ｑ１に位置している。また、角速度センサー２６ｃは、回路基板２４の上面２４１に配置され、第４象限Ｑ４に位置している。

【0042】

また、加速度センサー２７は、回路基板２４の上面２４１に配置され、第１象限Ｑ１に位置している。また、ねじ孔２１１は、第２象限Ｑ２に位置している。また、ねじ孔２１２は、第４象限Ｑ４に位置している。

【0043】

次に、図４に戻って、これら第１慣性センサーモジュール２Ａ、第２慣性センサーモジュール２Ｂ、及び第３慣性センサーモジュール２Ｃの配置について説明する。なお、以下では、説明の便宜上、第１慣性センサーモジュール２Ａが有する加速度センサー２７を第１加速度センサー２７Ａとも言い、第２慣性センサーモジュール２Ｂが有する加速度センサー２７を第２加速度センサー２７Ｂとも言い、第３慣性センサーモジュール２Ｃが有する加速度センサー２７を第３加速度センサー２７Ｃとも言う。

【0044】

第１慣性センサーモジュール２Ａは、ａ軸がＹ軸と一致し、ｂ軸がＸ軸と一致し、ｃ軸がＺ軸と一致するように配置され、ａ軸方向プラス側がＹ軸方向マイナス側を向き、ｂ軸方向プラス側がＸ軸方向プラス側を向き、ｃ軸方向プラス側がＺ軸方向プラス側を向いている。

【0045】

第２慣性センサーモジュール２Ｂは、ａ軸がＸ軸と一致し、ｂ軸がＹ軸と一致し、ｃ軸がＺ軸と一致するように配置され、ａ軸方向プラス側がＸ軸方向マイナス側を向き、ｂ軸方向プラス側がＹ軸方向マイナス側を向き、ｃ軸方向プラス側がＺ軸方向プラス側を向いている。つまり、第２慣性センサーモジュール２Ｂは、第１慣性センサーモジュール２Ａに対してＺ軸まわりに９０°回転した姿勢となっている。

【0046】

第３慣性センサーモジュール２Ｃは、ａ軸がＸ軸と一致し、ｂ軸がＹ軸と一致し、ｃ軸がＺ軸と一致するように配置され、ａ軸方向プラス側がＸ軸方向プラス側を向き、ｂ軸方向プラス側がＹ軸方向マイナス側を向き、ｃ軸方向プラス側がＺ軸方向マイナス側を向いている。つまり、第３慣性センサーモジュール２Ｃは、第１慣性センサーモジュール２Ａに対してＸ軸まわりに１８０°回転し、さらに、Ｚ軸まわりに９０°回転した姿勢となっている。

【0047】

即ち、図４に示す例において、第１慣性センサーモジュール２Ａの第１加速度センサー２７Ａ、及び、第３慣性センサーモジュール２Ｃの第３加速度センサー２７Ｃは、Ｚ軸に沿う方向から見て互いに重なるように配置される。第１慣性センサーモジュール２Ａの第１加速度センサー２７Ａ、及び、第２慣性センサーモジュール２Ｂの第２加速度センサー２７Ｂは、Ｘ軸に沿う方向から見て互いに重なるように配置される。これにより、第１加速度センサー２７Ａ、第２加速度センサー２７Ｂ、及び第３加速度センサー２７Ｃのそれぞれが受ける加速度の相違を小さく抑えることができる。
また、第１慣性センサーモジュール２Ａからの信号は、所定の座標軸に対するものであるが、他の慣性センサーモジュール２の座標軸と一致するように、第１慣性センサーモジュール２Ａからの信号を変換してもよい。また、信号の変換は、第１慣性センサーモジュール２Ａ、第２慣性センサーモジュール２Ｂ、第３慣性センサーモジュール２Ｃの全部に対して実行してもよいし、一部に対して実行してもよい。

【0048】

以上述べたように、本実施形態の慣性センサーユニット１は、複数の慣性センサーモジュール２が搭載された第１基板１１と、複数の慣性センサーモジュール２からの信号を処理する処理回路１００が搭載された第２基板１２と、を備える。

【0049】

この構成によれば、第１基板１１に複数の慣性センサーモジュール２を搭載し、第２基板１２に処理回路１００を搭載するので、同じ基板に複数の慣性センサーモジュール２及び処理回路１００を搭載する場合と比較して、基板の配置に応じて小型化することができる。更に、第１基板１１と第２基板１２とに分けるので、例えば、処理回路１００の熱や振動が慣性センサーデバイス２６，２７に影響を及ぼすことを抑えることができる。

【0050】

また、本実施形態の慣性センサーユニット１において、第１基板１１と第２基板１２とは、互いに重なるように配置されることが好ましい。この構成によれば、第１基板１１と第２基板１２とが重なるように配置されるので、第１基板１１と第２基板１２とを平面的に並べて配置する場合と比較して、平面的なサイズを小さくすることができる。

【0051】

また、本実施形態の慣性センサーユニット１は、第１基板１１と第２基板１２との間に、スペーサー１２１を備えることが好ましい。この構成によれば、第１基板１１と第２基板１２との間にスペーサー１２１を備えるので、スペーサー１２１の厚みを調整することにより、第１基板１１と第２基板１２との隙間を、所望の隙間にすることができる。よって、基板１１，１２に配置された部品が干渉することを抑えることができる。

【0052】

また、本実施形態の慣性センサーユニット１において、複数の慣性センサーモジュール２は、それぞれが、金属ケース４００でパッケージされていることが好ましい。この構成によれば、慣性センサーデバイス２６，２７が金属ケース４００にパッケージされているので、例えば、慣性センサーデバイス２６，２７が外部からの衝撃や電磁波の影響を受けにくい。また、金属ケース４００にパッケージされているので、軽微な振動の影響を受けにくい。

【0053】

また、本実施形態の慣性センサーユニット１において、複数の慣性センサーモジュール２は、Ｘ軸角速度センサー、Ｙ軸角速度センサー、Ｚ軸角速度センサー、を有することが好ましい。この構成によれば、各軸の角速度センサー２６を有するので、３軸の角速度を検知することができる。これにより、慣性センサーユニット１は、角速度だけでなく、物体の姿勢や向き、動きなどの大きさを演算して出力することも可能である。

【0054】

また、本実施形態の慣性センサーユニット１において、複数の慣性センサーモジュール２は、加速度センサー２７を有することが好ましい。この構成によれば、加速度センサー２７を有するので、加速度を検出できる。これにより、慣性センサーユニット１は、加速度だけでなく、重力や動き、振動、衝撃などの大きさを演算して出力することも可能である。

【0055】

以下、上記した実施形態の変形例を説明する。

【0056】

上記したように、慣性センサーユニット１はセンサーユニット１０００を有していたが、これに限定されず、例えば、図１０に示す構成にしてもよい。図１０は、変形例のセンサーユニット１０００Ａの構成を示す断面図である。

【0057】

図１０に示すように、センサーユニット１０００Ａは、第１基板１１と第２基板１２との間に、振動を伝わりにくくすることが可能な防振材３０１が配置されている。具体的には、第１基板１１と第２基板１２との間における、第１基板１１と第２基板１２とを固定するねじ２１３，２１４の周囲に防振材３０１が配置されている。なお、防振材３０１に限定されず、ゲルを用いるようにしてもよい。

【0058】

このように、変形例のセンサーユニット１０００Ａは、第１基板１１と第２基板１２との間に、防振材３０１またはゲルを備えることが好ましい。この構成によれば、防振材３０１やゲルを備えるので、例えば、第２基板１２側の振動が第１基板１１に伝わることを抑えることが可能となり、センサー特性が劣化することを抑えることができる。

【0059】

また、上記したように、慣性センサーユニット１はセンサーユニット１０００を有していたが、これに限定されず、例えば、図１１に示す構成にしてもよい。図１１は、変形例のセンサーユニット１０００Ｂの構成を示す断面図である。

【0060】

図１１に示すように、センサーユニット１０００Ｂは、第１基板１１と第２基板１２との間に、熱を伝わりにくくする断熱材３０２が配置されている。具体的には、第１基板１１と第２基板１２との間における、第１基板１１と第２基板１２とを固定するねじ２１３，２１４の周囲に断熱材３０２が配置されている。なお、ねじ２１３，２１４の周囲に限定されず、第１基板１１と第２基板１２とが接続されている部分に配置するようにしてもよい。

【0061】

このように、変形例のセンサーユニット１０００Ｂは、第１基板１１と第２基板１２との間に、断熱材３０２を備えることが好ましい。この構成によれば、断熱材３０２を備えるので、例えば、第２基板１２側で発生した熱が第１基板１１に伝わることを抑えることが可能となり、センサー特性が劣化することを抑えることができる。

【0062】

また、上記したように、慣性センサーユニット１はセンサーユニット１０００を有していたが、これの構成に限定されず、例えば、図１２に示す構成にしてもよい。図１２は、変形例のセンサーユニット１０００Ｃの構成を示す断面図である。

【0063】

図１２に示すように、センサーユニット１０００Ｃは、第１基板１１が、ねじ２１３ａ，２１４ａを用いて、ケースとしての容器９の第１面である底部９ａに固定されている。一方、第２基板１２は、ねじ２１３ｂ，２１４ｂを用いて、容器９の第２面である上部９ｂに固定されている。

【0064】

このように、変形例のセンサーユニット１０００Ｃは、第１基板１１及び第２基板１２を収容するケースとしての容器９を備え、第１基板１１は、容器９の底部９ａに配置され、第２基板１２は、底部９ａと対向する上部９ｂに配置されることが好ましい。この構成によれば、第１基板１１と第２基板１２とが離間しているので、例えば、第２基板１２に生じた熱や振動が慣性センサーデバイス２６，２７に影響を及ぼすことを抑えることができる。

【0065】

また、図１３に示すように、センサーユニット１０００Ｄは、第１基板１０１１の上に複数の慣性センサーデバイス１２６，１２７を配置し、第２基板１０１２の上に処理回路１００を配置するようにしてもよい。具体的には、第１基板１０１１と第２基板１０１２とは、上記したように、ねじ止め（図示せず）によって、所定の間隔を開けて、容器９に固定されている。第１基板１０１１と第２基板１０１２とは、上記したコネクターや、フレキシブル基板などを用いて電気的に接続されている。

【符号の説明】

【0066】

１…慣性センサーユニット、２…慣性センサーモジュール、２Ａ…第１慣性センサーモジュール、２Ｂ…第２慣性センサーモジュール、２Ｃ…第３慣性センサーモジュール、９…ケースとしての容器、９ａ…底部、９ｂ…上部、１１…第１基板、１２…第２基板、２１…アウターケース、２２…インナーケース、２３…接合材、２４…回路基板、２５…モジュールコネクター、２６，２７…慣性センサーデバイス、２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…角速度センサー、２７…加速度センサー、２７Ａ…第１加速度センサー、２７Ｂ…第２加速度センサー、２７Ｃ…第３加速度センサー、９０…通信回路、９１…ベース、９２…蓋、９３…コネクター、１００…処理回路、１１１…第１コネクター、１１２…第２コネクター、１１３…第３コネクター、１２１…スペーサー、１２６，１２７…慣性センサーデバイス、２１１、２１２…ねじ孔、２２１…開口、２４１…上面、３０１…防振材、３０２…断熱材、４００…金属ケース、９１１…凹部、９３１…基板、１０００，１０００Ａ，１０００Ｂ，１０００Ｃ,１０００Ｄ…センサーユニット、１０１１…第１基板、１０１２…第２基板、Ｑ１…第１象限、Ｑ２…第２象限、Ｑ３…第３象限、Ｑ４…第４象限。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】