スマートフォンセンサーとは?なぜそんなにたくさんあるのですか?

顔認証や指紋リーダーからGPSや自動明るさまで、スマートフォンは多数の特殊なセンサーに依存しており、生活を楽にするアプリ、機能、サービスを使用できます。スマートフォンに搭載されているセンサーの数とその動作を見てみましょう。

スマートフォンセンサーとその仕組み

センサーは、周囲を分析し、定量的な測定値をプロセッサーに報告する小さなデバイスまたはモジュールです。スマートフォンセンサーは、周囲光、デバイスの向き、動きなど、周囲のさまざまな側面を測定します。

すべてのスマートフォンには3次元の座標系があります。このシステムに基づいて、スマートフォンのセンサーがリアルタイムで変化を検出して記録します。

  • X軸はデバイスの幅に沿っています。
  • Y軸はデバイスの長さに沿っています。
  • Z軸はデバイスを通過します。

スマートフォンのさまざまなセンサーはすべて、これらの軸に基づいて動作します。ただし、電話のデフォルトの向きに従って、座標系は安定したままであることに注意してください。スマートフォンを横向きモードで保持したり、任意の方向に傾けたりしても、シフトしません。

さまざまな種類のセンサー

スマートフォンのセンサーは、測定するパラメーターに基づいて、大きく3つのタイプに分類されます。

1.モーションセンサー

モーションセンサーは、デバイスの座標系の3つの軸に沿った動き、加速度、および回転を検出します。これらは、スマートフォンが歩数や進路の方向を測定し、ゲームをプレイしているときに傾きを検出するのに役立つセンサーです。

モーションセンサーの例としては、加速度計、重力センサー、ジャイロスコープなどがあります。

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2.位置センサー

位置センサーは、デバイスの物理的な位置を記録します。彼らはあなたの電話の座標を特定することによってこれを行います—彼らの周りの世界を参照のフレームと3次元空間でのその向きとしてとらえます。電話は、ナビゲーション、画面の向きの検出などにそれらを使用します。

位置センサーの例は、近接センサー、GPS、磁力計です。

3.環境センサー

環境センサーは、スマートフォンの周囲の重要な変化を検出します。たとえば、これらには、照明、圧力、温度の変更、自動明るさを有効にしたときの明るさの調整、表示温度、気圧の測定などが含まれます。

環境センサーの例としては、環境光センサー、温度計、気圧計、空気湿度センサーなどがあります。

お使いの携帯電話のセンサーとその機能

スマートフォンにはさまざまなセンサーが搭載されており、それぞれがさまざまな機能を実現する上で重要な役割を果たしています。最も一般的なスマートフォンセンサーをチェックして、それらがどのように機能するかを理解しましょう。

加速度計

加速度計は、座標系の3つの軸に沿ったデバイスの動きを記録します。 X軸はデバイスの左右の動きを測定し、Y軸は上下の動き(重力を含む)を測定し、Z軸は前後の動きを測定します。

デバイスの動きを測定して得られたデータを使用して、加速度を計算します。この情報は、アプリが方向、向き、速度を検出するために使用されます。たとえば、フィットネスアプリは、朝のジョギングの方向とペースを測定します。

ジャイロスコープ

ジャイロスコープは、デバイスの座標系の3つの軸に沿った回転を測定します。それは毎秒ラジアンであなたの電話の回転の正確な測定を検出します。

簡単に言えば、加速度計は線形運動を測定し、ジャイロスコープは角運動を測定します。両方を組み合わせて自動回転などの機能を有効にし、TempleRunやAsphalt9などの動きに敏感なゲームに使用されます。

磁力計

磁力計は、地球の磁場に応じて携帯電話の向きを感知します。このセンサーは、スマートフォンが方向を識別し、それに応じて地図を調整するのに役立つため、ナビゲーションアプリやコンパスアプリに不可欠です。

GPS

磁力計のように、全地球測位システム(GPS)は、ナビゲーションを支援するアンテナを備えたセンサーです。衛星からの連続信号を受信し、移動距離と携帯電話の位置を計算するのに役立ちます。

信号を受信すると、GPSセンサーが位置を記録します。任意の2つの信号間の時間差に応じて、距離が計算されます。ナビゲーションアプリは、GPSと磁力計の両方を使用して場所と方向を識別します。

周囲光センサー

周囲光センサーは、デバイス周辺の光の強度を測定します。これらのセンサーは、周囲の明るさの変化を検出し、その強度を記録します。

自動明るさ機能が有効になっている場合、周囲光センサーからのデータは、部屋の光に応じて画面の明るさを調整するのに役立ちます。自動明るさは便利な機能ですが、手動で明るさを変更したい場合は、無効にすることができます

近接センサー

近接センサーは、特定のオブジェクトが携帯電話にどれだけ近いかを検出します。この簡単な例は、電話に出て応答すると電話のディスプレイがオフになることです。これにより、バッテリーを節約し、通話中に誤ってタップするのを防ぐことができます。

この例では、近接センサーは画面と耳の間の距離を測定することで機能し、距離が設定値に等しくなると、耳が画面に触れる前にディスプレイをオフにします。

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ホールセンサ

ホールセンサーは、デバイス周辺の磁場の変化を検出することを除けば、近接センサーと非常によく似ています。磁場の変化を感知すると、このデータをプロセッサに送信し、電話のディスプレイをオフにします。このセンサーは、フリップカバーの磁石を検出するために特に使用されます。

フリップカバーを閉じると、磁石がデバイスの近くにあり、デバイスの周囲の磁場を乱します。これにより、プロセッサがディスプレイをオフにするように指示されます。カバーを開けると、磁場が正常に戻り、画面が目覚めます。

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生体認証センサー

生体認証センサーは、識別に物理的属性を使用し、通常はセキュリティ目的で使用されます。指紋、菖蒲、顔などの物理的特徴は個人に固有であるため、ID認証にそれらを使用すると保護が強化されます。

あなたの携帯電話にある生体認証センサーのいくつかは次のとおりです。

  • 指紋スキャナー:このセンサーは、静電容量式表面を使用して、スキャナーに指を置いたときに指の隆起に基づいて電気信号を生成します。
  • 虹彩センサー:このセンサーは、目に見えない赤外線を使用して、虹彩のパターンをキャプチャして検出します。

大気センサー

大気センサーは、大気圧、周囲温度、空気湿度など、デバイスの周囲のいくつかの側面を検出します。大気センサーには次のものが含まれます。

  • 温度計:デバイスとその周辺の温度を測定します。
  • バロメーター:周囲の気圧を測定します。気圧が高度とともに上昇すると、気圧計は、携帯電話に記録された気圧を最寄りの気象観測所の記録と比較することにより、標高を識別します。
  • 空気湿度センサー:これらのセンサーは、周囲の空気湿度を測定します。

センサーはスマートフォンにとって不可欠です

センサーは、スマートフォンをよりスマートにするデバイスです。これらは、プロセッサがさまざまな機能を有効にするのに役立つ舞台裏のスターです。加速度計やジャイロスコープなどの一部のセンサーには複数の用途がありますが、環境光やホールセンサーなどの他のセンサーには特定の機能があります。

とにかく、私たちが議論したもののほとんどはすべてのスマートフォンにあります。そして時間とともに、他の技術と同じように、センサーもよりコンパクトで、エネルギー効率が高く、信頼性が高くなっています。これにより、メーカーはより少ないトレードオフでより多くの機能をスマートフォンにロードできます。