東芝 方向センサーを小型化 自動運転やドローン開拓

東芝 方向センサーを小型化 自動運転やドローン開拓

東芝は物体の向きを高い精度で検出できる小型のジャイロセンサーを開発した。航空機や船舶は進んでいる方向を高い精度で把握する必要があるが、従来のセンサーは大型の計測装置と組み合わせていた。同社はこうした計測機器を不要にし、装置の小型化や製造コストの低減につなげる。2021年度にもサンプル出荷を始め、自動運転車やドローンなどの市場を開拓する。

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従来型のジャイロセンサーは加速度センサーのデータを積分処理するなどして、物体の向いている方向を推計していた。その際に誤差が生じるケースもあり、精細な結果を得るためにデータを補正している。対象物が早く動いたり、細かく方向を変えるときなどはセンサーの感度が低くなるといった課題もあった。
東芝は物体の向きを直接捉えることができる小型装置を開発した。地球の自転の角度を測定するのに使われる「フーコーの振り子」の原理を活用。振り子が左右対称に振動し続ける特性を生かして、基準となる方向軸を決める。その基準からどれくらいずれているかで方向を測定する仕組みだ。装置に微弱な電流や電圧を加えることで、振り子が左右対称に正確に動き続けられるようにするという。

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まず縦5センチメートル、横5センチメートル、高さ2センチメートルの大きさの試作品を開発した。今後は「約半分の大きさまで小型化する」考えで、早ければ21年度にサンプル出荷を始める計画だ。同社は自動運転車やドローンなど向けの市場で小型のジャイロセンサーを売り込む考えだ。ジャイロセンサーは船舶や航空機、戦闘機などの向きを把握する高機能品と、スマートフォン向けの低コスト品が主に出荷されている。
スマホ向けは1個あたり数百円と安価だが、1時間当たり10度以上の角度のずれが生じる可能性があるといい、正しい位置の把握が求められる自動運転車やドローンに搭載するのは難しいという。一方、船舶や航空機向けの高機能品は1時間で生じるずれが0.1度以下と精度が高いが、大型の計測装置が必要でサイズが大きい。価格も1個あたり数十万~数百万円と高い。

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東芝の新型装置は理論的には高機能品に近い精度で方向を検出でき、量産すれば数千~数万円程度に価格も抑えられるという。高機能品と低コスト品の中間の需要が開拓できるとみる。
自動運転車では現在、画像センサーや全地球測位システム(GPS)を活用して自分の位置を把握する技術開発が競われている。東芝の研究開発本部の冨沢泰主任研究員は「ジャイロセンサーを組み合わせることで、位置情報をより正確に把握できるようになる」と話し、新たな市場の創出を狙う。


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