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モーションセンサー

ソフトからハードまで多様な実現手法が競合

三宅 常之=日経エレクトロニクス
2014/03/13 00:00
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伊仏STMicroelectronics社のMEMS加速度センサーと搭載品(同社のデータ)
伊仏STMicroelectronics社のMEMS加速度センサーと搭載品(同社のデータ)
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米Microsoft社の「Kinect」(同社のデータ)
米Microsoft社の「Kinect」(同社のデータ)
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 米Microsoft社が2013年11月に北米などで発売した「Xbox One」。大きな特徴の一つが、ユーザーの動きを認識する新「Kinect」だ(有料読者限定の関連記事1)。新しい認識手法を導入して従来のKinectよりも大幅に性能を高めた。動きをとらえるセンサーには、スマートフォンやデジタルカメラの撮影時における手ブレ補正をしたり、自動車やロボットの挙動を把握したりするための加速度/角速度センサーもある。ヒトやモノの動きをとらえるためのモーションセンサーについて調べた。

直接型と観察型に大別

 モーションセンサーの実現手法は大きく二つある。一つは、対象に取り付けて加速度や角速度などの変化を測定する「直接型」。もう一つは、可視光や赤外光(赤外線)あるいは超音波などを使って対象を周囲から観測して動きを認識する「観察型」である。両者は、使い分けられることもあれば競合することもある。

 直接型の代表格が、加速度センサーだ。スマートフォンをはじめとする民生機器に搭載されているのは、MEMS(メムス、微小電子機械システム)技術を使った「MEMS加速度センサー」である(「MEMS」関連記事一覧)。2mm角といった寸法のシリコン(Si)チップに重りを形成して、加速度による重りの変位を静電容量や抵抗値の変化として電気的に読み出す。重りの形成には、ICを作るためのシリコン加工手法を応用してμmオーダーの微細加工を実現するMEMS技術を使う。

 MEMS技術を使うことで、重りを作るための機械的加工に加えて、電子回路も同一シリコンチップに形成できる。電子回路には、静電容量や抵抗の変化を電気的に読み出すためのアナログ回路や、読み出した信号をデジタル化したデータを処理したり保存したりするためのデジタル回路がある。半導体製造という量産効果の大きな手法を採用したことで、スマートフォンという低コスト化が求められる機器にも標準的に搭載されるようになった。

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