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自動車用センサの最新動向

  • The latest trend in sensors for automobiles
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・価格5,200円(税抜)
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★ これからの自動車のキーワードである「安全・安心」、「快適」、「環境・エネルギー」を実現するために欠かせないセンサ!
★ 自動車用センサに求められる高信頼性・小型軽量化・低コスト化などについて、第一線で活躍する研究者たちが詳細に解説!
★ 自動車用センサの基礎を解説する「基礎編」と、最新の自動車用センサの技術動向を紹介する「応用編」の2部構成!

商品コード: T0671

  • 監修: 木股雅章
  • 発行日: 2009年2月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判、329ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0097-9

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  • 慣性センサ / 圧力センサ / イメージセンサ / 温度センサ / 超音波センサ / 車載レーダ / ガスセンサ / 加速度センサ / 角速度センサ / 車載カメラ

刊行にあたって

 自動車に使用されているセンサは、エンジン制御、トランスミッション制御、ブレーキ制御、ステアリング制御などに用いられ基本機能を支援するものや、サスペンション制御、ナビゲーション、空調制御など快適な運転のために用いられるもの、衝突防止などの安全寄与するものなど極めて多様であり、自動車用センサの動向を見ることは、センサ技術全体の状況を把握することに近い意味を持っている。
 センサメーカにとっては、自動車分野は魅力的な市場であり、自動車メーカにとっては、他社と差別化できるセンサを用いて競争力のあるセンサシステムを開発することは、最も重要な課題の一つである。したがって、センサメーカの技術者と自動車メーカの技術者が自由に交流し、相互に啓発しあうことで、よりよいセンサ、センサシステムを創出してゆくことが重要であるが、現状ではそうした場が極めて少ないことも事実である。
 本書は、こうした点を考慮し、センサメーカとユーザである自動車メーカの両者にとって役に立つ話題を提供することで、お互いの議論のきっかけを作ろうという目的として企画したもので、自動車用に用いられているセンサの基礎を解説する基礎編と、最近の自動車用センサの技術動向を紹介する応用編の二編からなる。基礎編では、自動車用センサとして古くから使用されている磁気センサ、圧力センサ、慣性センサなどに加え、最近運転補助や安全装置への適用が始まっている可視光や赤外線の画像センサやレーダ技術などもテーマに加えた。応用編では、すでに実用化された技術だけでなく、近い将来自動車搭載が期待されているセンサやセンサシステムについても紹介している。本書が、多くのセンサ関連技術者の一助になることを期待したい。
(「巻頭言」より抜粋)

木股雅章

著者一覧

木股雅章   立命館大学 理工学部 マイクロ機械システム工学科 教授
野々村裕   (株)豊田中央研究所 情報・エレクトロニクス部 主席研究員
前中一介   兵庫県立大学 大学院工学研究科 電気系工学専攻 教授
斉藤和典   富士電機デバイステクノロジー(株) 半導体事業本部 開発統括部 ディスクリート・IC開発部 圧力センサグループ マネージャー
太田 淳   奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 教授
柴﨑一郎   旭化成(株) 新事業本部 技術アドバイザー
野尻俊幸   石塚電子(株) 営業統轄本部 営業管理室 特販課 課長
佐々木昌   オムロン(株) 技術本部 コアテクノロジーセンタ 技術専門職
佐野 貢   本多電子(株) 技術部 部長
緒方司郎   オムロン(株) 技術本部
鈴木健吾   新コスモス電機(株) R&Dセンター コスモス研究所 上級主席研究員
竹内幸裕   (株)デンソー 基礎研究所 第3研究室 室長
番 政広   三菱電機(株) 先端技術総合研究所 センシング技術部 次長
藤吉基弘   (株)豊田中央研究所 情報・エレクトロニクス部 半導体デバイス・センサ研究室 研究員
久万田明   (株)村田製作所 技術・事業開発本部 商品開発統括部 担当次長
服部 泰   横浜ゴム(株) 研究本部 NT開発室 主席開発担当
岡 俊光   アイシン精機(株) 技術企画室 商品開発プロジェクト 主査
後藤敏行   横浜国立大学 大学院環境情報研究院 教授
鄭 明燮   横浜国立大学 大学院環境情報学府(現 (株)富士通研究所)
山田宗男   名城大学 理工学部 情報工学科 准教授
中野倫明   名城大学 理工学部 情報工学科 教授
山本 新   名城大学 理工学部 特任教授
竹村裕夫   (株)オクト映像研究所 代表取締役
廣田正樹   日産自動車(株) 総合研究所 社会・フロンティア研究所 主任研究員
坂東 茂   (株)大泉製作所 設計技術部 部長
佐藤和夫   (株)豊田中央研究所 電磁波応用研究室 室長
小川 勝   (株)豊田中央研究所 電磁波応用研究室
宮崎秀徳   オムロン(株) オートモーティブエレクトロニックコンポーネンツカンパニー 開発統括室 DAS開発部 LR開発課 主事
石川人志   (株)日立製作所 オートモテイブシステムグループ 経営戦略本部 本部長
川野裕司   三菱電機(株) 姫路製作所 センサー製造部 センサー設計第4G ユニットリーダー
宮崎 洋   新コスモス電機(株) R&Dセンター コスモス研究所 研究員
奥雲正樹   米子工業高等専門学校 電気情報工学科 助教

目次

【 第 1 編 基礎編 】

第1章 自動車用センサ概論
1. はじめに
2. 自動車用センサとMEMS技術
3. 自動車用圧力センサ
4. 自動車用ガスセンサ
5. 自動車用磁気センサ
6. 自動車用加速度センサ
7. 自動車用角速度センサ
8. 自動車用環境認識センサ
9. まとめ

第2章 慣性センサ
1. はじめに

2. 慣性センサの動作原理
2.1 加速度検出
2.2 角速度検出
2.3 変位検出機構/駆動機構

3. MEMS慣性センサの実際
3.1 MEMS慣性センサの特徴
3.2 慣性センサで用いられるMEMS技術
3.3 加速度センサ
3.3.1 表面マイクロマシニングによる構造
3.3.2 SOIウエハを用いたバルクマイクロマシニング
3.3.3 その他
3.4 角速度センサ
3.4.1 表面マイクロマシニングによる構造
3.4.2 チップ表面に垂直な参照振動を持つ構造
3.4.3 その他
3.5 周辺回路とパッケージング

4. まとめ

第3章 自動車用圧力センサ
1. はじめに
2. 圧力センサの自動車用アプリケーション

3. 半導体圧力センサの方式
3.1 静電容量型
3.2 ピエゾ抵抗型
3.3 原理の比較

4. ピエゾ抵抗型圧力センサの要素技術
4.1 自動車用圧力センサ技術の特徴
4.2 圧力センサプロセス技術
4.3 回路形成プロセス技術
4.4 裏面研磨プロセス
4.4.1 真空基準室の気密性確保
4.4.2 平坦性確保
4.5 ダイヤフラム加工プロセス
4.6 真空基準室形成プロセス(静電接合)
4.7 EPROMトリミング技術
4.8 故障診断技術
4.9 パッケージング技術
4.9.1 製品構成
4.9.2 設計事例
4.9.3 アプリケーション

5. おわりに

第4章 可視光イメージセンサ
1. はじめに
2. イメージセンサの構成
3. CCDイメージセンサ
4. CMOSイメージセンサ
5. イメージセンサの高性能化・高機能化
5.1 高速化
5.2 ターゲットトラッキング
5.3 3次元距離計測
6. おわりに

第5章 赤外線イメージセンサ
1. はじめに
2. 赤外線イメージング
3. 赤外線イメージングの自動車応用
4. 非冷却赤外線イメージセンサの動作
5. いろいろな非冷却赤外線イメージセンサ
5.1 強誘電体方式
5.2 抵抗ボロメータ方式
5.3 SOIダイオード方式
5.4 熱電方式
6. まとめ

第6章 化合物半導体薄膜磁気抵抗素子
1. 序論

2. InSb薄膜の磁気抵抗効果と磁気抵抗素子の基礎
2.1 低磁界での磁気抵抗効果(磁束密度の2乗に比例する抵抗変化)
2.2 高磁界での磁気抵抗効果(磁束密度に比例する抵抗変化)
2.3 磁気抵抗素子材料と磁気抵抗効果の温度依存性
2.4 磁気抵抗効果の素子形状依存性
2.5 実用磁気抵抗素子の構造
2.6 動作磁束密度(実用磁気抵抗素子の動作磁束密度、最適動作磁束密度、バイアス磁界の設定)

3. InSb単結晶薄膜磁気抵抗素子の応用
3.1 磁気抵抗素子の応用による回転検出
3.2 InSb単結晶薄膜の磁気抵抗素子を使った回転センサの基本特性
3.3 磁気抵抗素子による微弱磁界検出応用

4. まとめ

第7章 自動車用温度センサ
1. 温度センサについて
2. サーミスタについて
3. NTCサーミスタによる自動車用の温度センサの現状

4. ハイブリッド自動車、電気自動車の温度制御
4.1 駆動部の温度制御
4.2 動力分割機構の温度監視
4.3 2次電池の温度監視
4.4 インバータ制御

5. 今後の自動車用温度センサ
5.1 非接触温度センサ
5.2 高温用のサーミスタ温度センサ
5.3 無線タグ温度センサ

第8章 流量センサ
1. 熱線式
2. 熱量式
3. 可動プレート式
4. カルマン渦式
5. 吸気圧式

第9章 超音波センサ
1. はじめに
2. 超音波の利用
3. 計測原理

4. 応用例
4.1 バックセンサ
4.2 車高センサ
4.3 トラフィックセンサ
4.4 衝突防止センサ
4.5 速度センサ
4.6 刈高センサ
4.7 スプレーヤ・ブーム高さセンサ
4.8 障害物センサ
4.9 燃料タンクセンサ
4.10 盗難防止センサ
4.11 車両ボックスドアー開閉センサ
4.12 積載率センサ
4.13 車上障害物センサ

5. 計測システムの構成
5.1 超音波センサ
5.2 送受信処理器(電装部・回路部・超音波送受信器・送受信処理器)

6. センサとして必要な技術
6.1 空気中の音波減衰
6.2 温度・湿度・圧力の影響
6.3 路面の反射損失
6.4 雑音

7. 他のセンサとの差別化
8. 適用品質レベル
9. 今後の動向と期待

第10章 レーダの基礎
1. 概説
2. 基本的な構成と計測原理
3. レーダ方程式とレーダの性能指標
4. 走査方式
5. 波動の性質とレーダ
6. まとめ

第11章 ガスセンサ
1. はじめに
2. ガスセンサの分類

3. 接触燃焼式ガスセンサ
3.1 接触燃焼式ガスセンサの構造
3.2 性能・特徴
3.3 最近の開発動向

4. 半導体式ガスセンサ
4.1 半導体式ガスセンサの原理
4.2 性能・特徴
4.3 センサの構造
4.4 最近の開発動向

5. 気体熱伝導式ガスセンサ
5.1 気体熱伝導式ガスセンサの原理と構造
5.2 最近の開発動向

6. 電気化学式ガスセンサ
6.1 ガルバニ電池式ガスセンサ
6.2 定電位電解式ガスセンサ
6.3 固体電解質型ガスセンサ
6.4 最近の開発動向

7. おわりに

【 第 2 編 応用編 】

第1章 エアバッグ用加速度センサ
1. はじめに
2. 歪ゲージ式
3. 静電容量式

第2章 自動車向け低G加速度センサ
1. はじめに
2. MEMS容量型加速度センサ
3. 加速度の検出原理
4. センサ構造とパッケージ
5. センサエレメント製造プロセス
6. 電気的特性
7. むすび

第3章 車両制御用角速度センサ
1. はじめに

2. SOI角速度センサ
2.1 角速度センサの原理
2.2 センサの高精度化とメカニカルカップリング現象
2.3 基本設計のための指針
2.4 FEM解析による軸独立性の評価
2.5 励振電極のクシ部ズレによるゼロ点出力の発生
2.6 ゼロ点出力の低減効果

3. 開構造を持つSOI角速度センサの試作
3.1 SOI角速度センサの構造
3.2 試作プロセス
3.3 結果

4. まとめ

第4章 ナビゲーション用角速度センサ
1. はじめに
2. カーナビ用ジャイロの最近の動向
3. カーナビ用ジャイロの最新の実例紹介
4. 今後のカーナビ用ジャイロの動向

第5章 次世代タイヤ空気圧センサーシステム
1. はじめに
2. タイヤ空気圧センサー装着の経緯
3. 次世代型の監視システムの目的と機能
4. センサーの特性とプロセッサーの性能
5. 走行試験による実測データ
6. その他のセンサーとデバイスなど

第6章 車載カメラを使ったシステムとその応用 
1. 車載におけるカメラ利用の背景

2. 車載に求められるカメラ構成
2.1 レンズ部
2.2 撮像素子
2.3 露光制御
2.4 映像出力
2.5 筐体

3. 車載信頼性
3.1 温度などの環境性
3.2 電気的特性

4. 今後の方向性
4.1 カメラの用途
4.2 カメラの機能・性能

5. むすび

第7章 車載センサ情報統合に基づく車両認識
1. まえがき
2. 車載センサを用いた走行環境認識の課題
3. 多重構造ニューラルネットワークに基づくセンサ統合
3.1 画像と距離データの正規化
3.2 多重構造ニューラルネットワーク
3.3 車両検出と車種判定
3.4 道路の走行環境モデルに基づいた時系列車両認識
4. 処理結果の一例
5. まとめ

第8章 運転環境下におけるドライバ状態のモニタリング技術
1. はじめに

2. ドライバモニタのキーデバイス
2.1 個人差に配慮したドライバ状態モニタ手法
2.2 顔・眼領域の探索および抽出手法
2.3 まばたきの検出
2.4 意識低下状態推定方法
2.5 視線方向の検出手法

3. ドライバ状態モニタの性能
3.1 まばたき検出
3.2 意識低下状態推定
3.3 視線方向検出

4. 運転パフォーマンスとの融合
5. おわりに

第9章 広ダイナミックレンジカメラ技術
1. まえがき
2. ダイナミックレンジの基礎
3. ダイナミックレンジ拡大の方式
3.1 撮像デバイスによる拡大方式
3.1.1 基本特性
3.1.2 対数方式
3.1.3 高感度・低感度2画素方式
3.1.4 横型オーバーフロードレイン方式
3.1.5 Pixim方式
3.2 撮像デバイスの駆動による方式
3.2.1 2重露光折れ線方式
3.2.2 2重露光線形変換方式
3.2.3 4倍速シャッタ方式
3.3 画像処理方式
3.3.1 2シャッタ時分割方式
3.3.2 適応型2シャッタ時分割方式
3.3.3 Apical方式
3.4 最近の動向
4. ダイナミックレンジ拡大の課題

第10章 赤外線イメージセンサの自動車応用
1. はじめに
2. 赤外線の特徴とセンシング方法

3. 自動車応用分類
3.1 対象による分類
3.2 設置場所による分類
3.3 用途による分類
3.4 効用による分類
3.5 その他

4. 自動車応用システム
4.1 夜間前方撮像システム
4.2 車両周囲モニター
4.3 エアコンシステム
4.4 その他の車載システム

第11章 エアコン用温度センサ
1. はじめに
2. カーエアコンセンサによるオートエアコンのコントロール系統概略
3. カーエアコンセンサの機能
3.1 エバポレータセンサ
3.2 ヒーターコア水温センサ
3.3 外気温度センサ
3.4 車室内気温センサ

第12章 ミリ波レーダの自動車応用
1. はじめに

2. 車載レーダの特徴
2.1 レーダ方程式
2.2 検出範囲
2.3 検出ターゲット、電波伝搬環境
2.4 自動車への搭載

3. 車載レーダの方式・構成
4. 車載レーダセンサの開発事例

5. 今後の方向性と必要な技術
5.1 小型化、低価格化
5.2 最短検知距離の近距離化と視野角の広角化
5.3 検出ターゲットの拡大

第13章 第3世代レーザレーダ―2次元スキャン機構による広視野、高分解能の達成―
1. はじめに
2. システム構成
3. 測距原理
4. 2次元スキャン機構
5. 投光ビームの狭角化
6. アクティブアライメント
7. 水平方向認識性能改善
8. 性能評価
9. おわりに

第14章 エアフローセンサ
1. はじめに
2. エアフローセンサの種類と熱式エアフローセンサの測定原理
3. MEMSエアフローセンサ
3.1 開発背景
3.2 測定原理
3.3 課題と対策
4. エアフローセンサの今後の動向

第15章 車載用GMR回転センサ
1. はじめに
2. 車載用回転センサ
3. GMR効果

4. GMR素子の特長とセンサへの適用における課題
4.1 GMR素子の特長
4.2 センサ適用における課題
4.2.1 高耐熱性の実現
4.2.2 信号処理回路(IC)とのモノリシック化

5. GMR回転センサの構成と動作原理
5.1 センサ構造
5.2 回路構成
5.3 動作原理

6. GMR回転センサの特性
6.1 検出可能範囲
6.2 検出精度(エッジ再現性)

7. GMR回転センサの応用展開
7.1 標準センサ
7.2 停止位置検出センサ
7.3 回転方向検出センサ

8. おわりに

第16章 高速応答水素センサ「μ(マイクロ)-CS」
1. はじめに
2. μ-CSセンサの構造
3. μ-CSセンサのセンサ特性
3.1 ガス応答特性
3.2 起動応答特性
3.3 長期安定性、耐久性
4. 車載用水素センサモジュール
5. おわりに

第17章 高性能超音波センサシステムによる高信頼駐車支援技術
1. はじめに
2. 高性能超音波センサシステム
2.1 ドップラー効果を用いた速度計測
2.2 障害物表面凹凸の計測
2.3 センサからの超音波に対し垂直でない障害物の計測
3. 駐車時における距離計測性能の検証
4. おわりに
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