耳に当てると画面が真っ暗になり、横向きにすると画面が回転します。外に出れば現在地を特定し、コンパスを正しい方向に向け、Google Latitudeに位置情報を投稿できます。現実世界でTwitterユーザーに向けると、ポップアップ画面でその人のステータスを確認できます。
iPhoneの全ての機能がユニークというわけではありませんが、Appleがそれらの機能の一部を実装した方法は独特です。そして、iPhoneは何万ものサードパーティ製アプリケーションのベースとなっており、その多くがiPhoneの内蔵機能を革新的な方法で活用しています。
Apple 社はこの件についてコメントせず、「魔法」の仕組みについてあまり詳しく明かしたくないようだが、私たちはさまざまな情報源から情報を集めてまとめた。
iPhone 内部のテクノロジーがどのように機能するかを詳しく知るには、読み進めてください。
スクリーンコーティングが汚れから保護します
以前の世代のiPhoneは汚れがつきやすく、普通に使っていても画面が汚れていましたが、新しいiPhone 3GSには油汚れを防ぐ保護コーティングが施されています。驚くべきことに、このコーティングは効果を発揮し、3GSは比較的汚れがつきにくいものの、それでも埃はつきやすいです。
ガジェットブログ「Gizmodo」は、Appleのエンジニアが新型モデルのガラスに施した撥油コーティングについて、ビル・ナイ・ザ・サイエンス・ガイによる役立つ解説を掲載しました。ナイ氏によると、これは車のルーフに水が溜まるのではなく、水滴になるカーワックスシーラントに似た、接着防止剤だそうです。
同じ効果が Apple のポリマーコーティングでも発生し、汚れが付着して蓄積し、目立つ汚れが残るのを防ぎます。
画面が暗くなり、自動的に電力を節約します
iPhoneをしばらく使用しないと、画面が暗くなり、電力を節約します。また、使用中は、日光下か暗所かに応じて明るさが調整されます。
これは単に太陽の沈む時間を知る体内時計に基づいたタイミングイベントだと考えないでください。そうではありません。iPhoneは環境光センサーを使用していると、ニューヨーク・タイムズのデイビッド・ポーグ氏が2007年の啓発的なコラムで説明しています。
光センサーは電磁波の強度をスキャンする
iPhoneでは、化学ベースの光電セルが赤外線の読み取り値に応じて出力設定を変えます。光電セルは、ガレージの上に設置する単純なオンオフ光センサーよりも環境データの読み取りに優れています。光電セルは持続的な変化を検知できるため、センサーに手をかざしただけなのか、暗い部屋に入ったのか、あるいは外に出たのかを判別できます。
静電容量式タッチスクリーン
AppleはiPhoneのウェブサイトで、タッチスクリーンの仕組みに関するヒントをいくつか公開しました。画面ガラスの下のパネルが電界を使ってタッチを感知し、その読み取り値をその下のLCDに送信します。
つまり、指が電荷を変化させ、それが携帯電話のオペレーティング システムに送られ、どのピクセルが変化し、どのアクティビティがトリガーされたかが判断されます。
タッチスクリーン搭載の携帯電話はどれも似たような方法を採用していますが、iPhone がユニークなのは、iPhone OS がスワイプ、ピンチ、指で押す動作に非常に素早く反応する点です。非常に速いため、高品質の iPhone ゲーム市場が急成長しており、強力な Nintendo DS や PlayStation Portable に匹敵すると言われるほどです。
近接センサーが自動的に画面を消す
iPhoneを耳に当てると、自動的に画面が消えます。通話中は通常画面を見る必要がないため、バッテリーの節約にもなります。また、通話終了などの画面上のキーを誤って押してしまうことも防ぎます。
弊社の実機テストによると、iPhoneには少なくとも2つ（場合によっては3つ）の赤外線センサーがイヤスピーカーの近くに搭載されています。スマートフォンの多くの近接センサーと同様に、iPhoneは電磁場を発信し、本体から約1.5cmの範囲にある障害物をスキャンします。センサーの上に物体を置いてテストしてみてください。画面が真っ暗になり、物体を離すと再び表示されます。
全力疾走
傾斜機能、つまり加速度計は、電子メール、ブラウザ、その他のアプリの向きを変え、iPhone を傾けて戦車を左右に動かすことができる Heavy Mach. などのゲームで役立ちます。
消費者向けテクノロジーアナリストのジョン・ペディ氏が、加速度計の仕組みを説明します。「加速度計は地球の中心がどこにあるか知っています」とペディ氏は言います。「重要なのは変化を感知することです。」
ペディ氏によると、初期の加速度計には小さな磁気シリンダーが備わっており、非常に密に巻かれた変圧器の内部から近くの別の変圧器へとスライドすることで、一方の変圧器の信号が減少すると同時に、もう一方の変圧器の信号が増加する仕組みだった。これらは線形電圧変位トランスデューサーと呼ばれていた。
今日、他のあらゆる電子機器と同様に、iPhoneにも微小電気機械システム（MEMS）が採用されています。これらのデバイスは、先端にハンマーのような小さなブロックが付いた極小の（厚さ3ミクロン、長さ125～150ミクロン）ポリシリコンアームを備えています。これらのブロックはバネのように機能し、MEMS構造を基板上に保持します。加速度が加わると、アームは中心位置から変位します。そして、昔の電気機械デバイスと同様に、この微小な塊の動きが（この場合はコンデンサによって）検出され、信号が生成されます。
シェイクしてシャッフルなど
音楽を聴いているときにiPhoneをシェイクすると、現在再生中のアーティストの曲かプレイリストからの曲がランダムに再生されます。Daylite Touchビジネス生産性管理アプリなど、一部のアプリではシェイク機能を使ってデータを同期します。ただし、同期を本当に実行したいことをアプリに伝えるには、iPhoneをしっかりとシェイクする必要があります。
ハンズオンテストからわかったことは、iPhoneのシェイク機能は加速度計を利用しているということです。端末が動いたこと（今回の場合は左右）を検知すると、OSは同期またはランダムな曲再生のためのAPI呼び出しをトリガーします。Peddie氏によると、加速度計はシェイクと、端末を横向きにしてランドスケープモードに切り替えるだけの操作の違いを認識できるほど感度が高いとのことです。
GPSで現在地を見つける
トンネルやオフィスビルの中に閉じ込められていない限り、iPhoneは内蔵GPSを使って正確な位置を特定できます。GPSを内蔵したほとんどのデバイスやスマートフォンと同様に、iPhoneの受信機は、ほぼ一定の信号を送信する軌道を周回する一連の衛星（約34基）からの信号を読み取ることができます。
iPhoneの受信機は衛星からデータを読み取り、送信時間に基づいて衛星までの距離を計算し、現在地を計算します。GPS受信機が別のGPS信号を受信すると、より正確な現在地を特定します。iPhoneが3つの衛星信号を受信すると、受信機は三角測量で現在地を割り出します。
iPhoneのマイクを使用するアプリ
Leaf Trombone、Vocoder などの類似アプリは、歌ったり、話したり、マイクに息を吹き込んだりしたことを感知できます。
両アプリの開発者によると、Leaf TromboneとVocoderは音波（基本的には空気中の分子を伝わる振動）の強さを読み取り、それに応じた音を鳴らすことができるとのことです。例えばVocoderでは、弱く息を吹き込むとピアノの音も同じように弱く鳴り、強く吹き込むと音が大きくなります。Leaf Tromboneは音波を読み取り、画面に表示された葉っぱを動かす位置に応じて、それに合った音程を作り出します。どちらのアプリも音波の読み取りにiPhoneのマイクを使用します。
Leaf Trombone はマイクを通して音波の強さを読み取ります。
「マイクからの音声ストリームを分析するために、音声信号処理アルゴリズムを活用しています」と、Leaf Tromboneの開発者であり、スタンフォード大学音楽音響コンピュータ研究センターの助教授であるGe Wang氏は語る。「このアルゴリズムは、音声入力のエネルギーレベルを追跡し、その信号をマイクに息を吹き込む際にすぐに使える形に調整します。」
拡張現実アプリはポップアップデータを表示する
Nearest TubeやTwittARoundなどのAR（拡張現実）アプリは、内蔵カメラを使ってiPhoneの周囲のエリアを読み取り、視界を拡張するポップアップを表示できます。例えば、TwittARoundは近くにいるTwitterユーザーのステータスを表示できるので、ツイートしているユーザーは誰が近況を投稿しているかを確認できます。
これらのツールは、iPhoneの複数の機能に依存しています。開発者によると、「Nearest Tube」アプリは、携帯電話のGPS位置情報を読み取り、ロンドン近郊の鉄道駅を検索し、コンパスデータと加速度センサーから携帯電話の向きを読み取り、駅の方向を表示します。Open GLテクノロジー（基本的にはピクセル表示用のグラフィックエンジン）は、地下鉄のデータをリアルタイムで表示します。アプリはカメラ画像の上にオーバーレイを表示するため、ポップアップのように見えます。
ジョン・ブランドンは、IT マネージャーとして 10 年間、技術ジャーナリストとしてさらに 10 年間勤務した、コンピューティング業界のベテランです。彼は 2,500 本を超える特集記事を執筆しており、Computerworld に定期的に寄稿しています。
