あなたの携帯電話の中にある「人工関節」 [테크토크] : ZUMニュース

スマートフォンに搭載された小型OIS

震え検出されたレンズ動くモーター

これからは形状記憶合金で製作

人間が手で何かを握ると、細かい手ブレが発生します。スマートフォンカメラで写真を撮るときも同様です。しかし、最新のスマートフォンカメラは、どんなに手ブレが激しくても焦点を安定的に合わせてくれます。今はすべてのスマートフォンの基本仕様として扱われる補正技術のおかげです。

カメラの手ブレ補正はあまりにも日常的に使われているから不思議だという感じすら受けにくいほどですが、この機能を実装するために投入された技術は依然として微細工学の先端を走ります。

震える手の反対方向に動くレンズ

スマートフォンのカメラレンズは「カメラモジュール」の突出部だ。 [이미지출처=유튜브 캡처]

スマートフォンカメラは「カメラモジュール」で行われます。カメラの基本であるレンズ、光をデジタルデータに変えて保存するイメージセンサー、そして自動的にカメラの像を合わせたり、手ブレを補正する装置です。補正装置は大きく光学式（OIS）、デジタル式（DIS）、電子式（EIS）に分けられますが、その中でもOISが最も代表的です。 OISは「アクチュエータ」と呼ばれる電気モーターの一種です。元のアクチュエータは、電気的に動作する産業ロボットの関節部位に入る。上下、左右4つの軸に動かしてロボットの腕や足を曲げて広げることができるようにしてくれます。同様に、カメラモジュールのOISは、微小な手ブレを検出するたびにレンズを移動し続けることによって像を補正する装置です。つまり、私たちが持ち歩くスマートフォンの中には小さなロボット関節が入っていても過言ではないわけです。

カメラモジュールの実際のサイズ。レンズ、イメージセンサー、アクチュエータをはじめとする様々な部品が搭載された。 [이미지출처=폰 뮤지엄 유튜브 캡처]

スマートフォンのカメラモジュールは指の小節の小型機械であり、OISはそれよりはるかに小さいです。しかし、アクチュエータの正確な動作のために、OIS内にはさまざまなセンサーが搭載されています。振れを感知するジャイロセンサ、振れ量を分析するマイクロコントローラユニット（MCU）、その振れの反対方向にモータを操作するドライバICが代表的です。電気モーターに流れる正確な電流量をキャプチャするためのホール効果センサーと干渉計も含まれています。 OISは、スマートフォンが「現代技術の集大成」である理由を示す事例です。極めて微細な位置の変化を感知し、正確にその反対方向に動く機械装置を指節ひとつサイズに圧縮したものです。さらに、このような機械が毎年7億台ずつ量産（カウンターリサーチレポート）され、70～90万ウォンの普及型スマートフォンに搭載されます。カメラの利便性を増やすという目的ひとつだけで、世界中の数十、数百社が協力した結果なされた進歩です。

今後は「変化する金属」でモーターを作る

さらに、今後ははるかに未来的な概念のOISも普遍化する予定です。まさに「形状記憶合金（SMA）」を利用したOISです。形状記憶合金は、特定の温度に加熱すると再び元の形状に戻る合金で、主にニッケルとチタンを合成します。 1960年代米国で月探査に活用する目的で研究され、現在は医療・機械・自動車など多様な産業分野に接木しようとする試みがなされています。

ニッケル – チタン形状記憶合金で金属ワイヤを作って編むと、5方向（X、Y、Z軸）に移動する微細な機械装置を作成できます。この装置に熱を加えるときに現れる「戻ろうとする力」を動力にしてアクチュエータを作ったのです。対応するアクチュエータをSMA OISと呼びます。 SMA OISは既知の電気モーターベースのOISよりもはるかにエネルギー効率が高く、調整可能な力のレベルもはるかに微細で、マイクロメートル単位の動きを実現できます。

形状変化合金（SMA）ワイヤで作られたアクチュエータ [이미지출처=케임브리지 메카트로닉스 홈페이지]

さらに、電流を流す必要がないため、一般OISに搭載されていたホールセンサや電流干渉計を抜くこともできます。すでに微細な機械装置であるOISよりもはるかに小さいOISを作ることができるということです。カメラモジュール内にOISが占める比重が減ると、イメージセンサー、レンズの面積が増え、また一般スマートフォンより搭載面積に制限の大きいフォルダブルスマートフォンを作るときにも便利です。

SMA OISは「ケンブリッジメカトロニクス」という会社でフォックスコンと協力して初めて製作したことが知られています。この技術自体は2010年代に既に実装されているが、当時はあまりにも高価なため一般スマートフォンに搭載できなかったそうです。

しかし、最近ではカメラ性能の向上に焦点を当てた中国ブランドが徐々にSMA OISを採用することが増えています。 Huawei社とオーナー（HONOUR）のフラッグシップ携帯電話にも最新世代のSMA-OISが搭載されています。今後さらに生産量が増えて価格が下がると、中低価格の携帯電話にもSMA-OISが搭載される可能性が高くなります。

スマートフォンは、手のひらだけの小さな電子機器の中に「日常生活に必要なほぼすべての機能」を集約したものです。これを現実化するために、新素材、機械工学に至るまで、数多くの産業分野のテクが惜しみなく投与されます。スマートフォンは2007年初公開以来、人間の生活を一気に変化させ、同時に人間の産業力量も引き上げたはずです。

イム・ジュヒョン記者 (お問い合わせ [email protected] )

この記事のカテゴリはメディアの分類に従います。

記事が属するカテゴリーはメディアによって分類されます。
メディアは1つの記事を2つ以上のカテゴリに分類できます。

#あなたの携帯電話の中にある人工関節 #테크토크 #ZUMニュース