2018.06.17
アップルデバイスに搭載される、さまざまなテクノロジーを超ディープに解説！
読む前に覚えておきたい用語
MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）
センサやアクチュエータなどの可動部分を持つ機械部品と電子部品を１枚の基板（シリコン、ガラス、そのほか）上に半導体製造プロセスで使用される微細加工技術を応用したもので、メムスまたはマイクロメカトロニクスと呼ばれる。最近の超小型センサ類はこの技術を用いたものが多い。
MI（Magneto-Impedance）素子
MI（磁気インピーダンス）素子は、アモルファス合金線や磁性体薄膜などの高透磁率の磁性体合金の磁気インピーダンスが外部磁界の変化に追従する性質を利用した高感度磁気センサ。地磁気のほか、人体の心臓や脳、脊髄などから発生する微弱磁気の検出にも用いられる。
圧電素子（Piezoelectric Element）
水晶や特定のセラミックなどに圧力を加えると、その歪みに応じた電圧が発生する現象を圧電効果と呼び、これを利用した素子を圧電素子という。これによって素子に与えられた圧力を計測できる。エレクトリックギターや電子ドラムなどのピックアップなどにも採用されている。
デバイスを取り巻く環境を検出する仕組み
iPhoneやiPad、アップルウオッチなどには、それらの機器を取り巻く環境を把握するためのさまざまなセンサ、加速度センサ（Ｇセンサ）、角速度センサ（ジャイロセンサ）、地磁気センサ（電子コンパス）、気圧センサ、環境光センサ、などのモーションセンサ類が搭載されている。これらのセンサ類から収集されたさまざまな情報は、必要に応じてOSやアプリから呼び出され、さまざまな機能や情報をユーザに提供するのに利用される。特にAR（拡張現実）やVR（仮想現実）、MR（複合現実）体験の実現には、ユーザの挙動を検出してアプリにフィードバックするためにこれらのセンサ類が使用され、その精度がユーザ体験のリアリティを決定していると言っても過言ではない。そこで今回は各モーションセンサの仕組みとその役割をご紹介しよう。
加速度センサと角速度センサ
加速度センサはデバイスに外部から掛かる加速度を検出するセンサで、主にユーザがデバイスを操作する際にかかる加速度を検出するために搭載されている。三軸加速度センサは、デバイスに対してXYZの三次元の方向の加速度を個別に検出することができる。このため重力、すなわち地球の引力（1G）がデバイスに対してどの方向にどの程度掛かっているかを計測することで、デバイスの傾きを三次元的に把握することができ、ディスプレイの表示方向をデバイスの回転に応じて変更する、といったことが可能になる。
一方、角速度センサはデバイスの回転方向とその回転加速度を検出するセンサでジャイロセンサとも呼ばれる。これはたとえばユーザがデバイスを回転させたり、デバイスを持ったまま自身が向きを変えたり、といった動きを検出する。このため、ナビゲーションシステムなどでユーザが（デバイスを持って）向いている方向を検出したり、写真や動画撮影時の手ぶれによる微細な角速度変化を検出し、カメラのレンズを移動させたり、イメージセンサからの切り出し範囲をシフトさせることで手ぶれを低減する「手ぶれ補正」機能などに使用されている。
加速度センサや角速度センサにはさまざまな方式があるが、一般的にスマートフォンやタブレットに搭載される小型センサモジュールには静電容量方式が多い。センサ内部には素子可動部と呼ばれる重りと、これを固定するバネ構造が設けられ、可動部と固定部の電極間の容量変化を検出して可動部に掛かっている加速度を検出する。
加速度と角速度
加速度センサはデバイスを直線的に移動させる加速度を、ジャイロセンサはデバイスを回転させる方向に働く加速度をそれぞれ検出している。
