物体の動きを検出!ジャイロセンサーの種類や活用例紹介

物体の動きを検出!ジャイロセンサーの種類や活用例紹介

ジャイロセンサーという言葉を聞いたことがありますか?

言葉自体を聞いたことがある人もない人も、現代に生きる人であれば誰しもが恩恵を受けている技術です。

この記事では、ジャイロセンサーとはどんなものか、種類や活用例を含めてご紹介させていただきます。

ジャイロセンサーとは

電子機器などに搭載されているセンサーのうち、物体の動きを検出するセンサーを「慣性センサー」と言います。ジャイロセンサーはこの慣性センサーの一種であり、角速度(※)を測定するセンサーです。基準軸に対して1秒間に角度が何度変化しているかを検知することができます。

※角速度とは、ある物体が 1秒間に傾いた角度を示します。単位は「deg/s」で表され、ある物体が1秒間に1回転した場合、その角速度は360deg/sとなります。

慣性センサーの代表として、1秒間における速度変化(加速度)を測定する「加速度センサー」が挙げられますが、ジャイロセンサーでは、加速度センサーでは検知できない物体の回転運動を測定することが可能です。

近年では、ジャイロセンサーも電子機器に搭載されるようになっています。身近な機器では、スマートフォンやゲーム機、デジタルカメラなどでジャイロセンサーが活用されています。

ジャイロセンサーの種類

回転機械式ジャイロセンサー

回転機械式ジャイロセンサーとは、「地球コマ」のような形状の部品を使用した原始的なジャイロセンサーです。このコマを機械的に回転させ、それが傾くことによって発生する慣性力を検出することで角速度を測定します。

かつては飛行機などに使用されていましたが、精度や安定性を向上させるためにコマを大きく重くすると起動時間がかかってしまい消費電力も大きくなってしまう事から、現在は主流ではありません。

振動式ジャイロセンサー

振動式ジャイロセンサーとは、コマのような回転ではなく、棒やリングなどを電気的に振動させることによって角速度を検出する方式です。現在主流となっているジャイロセンサーのうちの一つです。原理としては、地球の自転が原因で生じる見かけ上の力(コリオリの力)を利用して角速度を検出します。

半導体に使われているジャイロセンサーは振動式がほとんどです。回転式はどうしても大型になってしまうため小型電子機器での活用は難しいですが、振動式であれば素材・構造を工夫することによって小型化が可能です。

光学式ジャイロセンサー

光学式ジャイロセンサーとは、機械的な構成ではなく「光」という流体を利用したジャイロセンサーです。機械式にありがちなパーツの摩耗や劣化問題に対処するために生まれた方式です。

原理としては、光の周回速度が不変であるという特徴を利用しており、光学式ジャイロセンサーが搭載された機器が傾いた場合、総体的な周回速度にずれが生じ、そのずれ具合から角速度を測定できるようになっています。また、光学式ジャイロセンサーは、リングレーザータイプと光ファイバータイプの2種類に分類することができます。

ジャイロセンサーの活用例

では、ジャイロセンサーはどのような場面で活用されているのでしょうか?代表的なものをいくつか紹介したいと思います。

スマートフォン

スマートフォンに搭載されているジャイロセンサーにより、カメラの手ブレ補正やパノラマ撮影が可能になります。また、スマートフォンを傾けると画面の向きが変わる機能もジャイロセンサーを利用したものです。

カーナビゲーション

カーナビでは、GPSやインターネット回線を使って現在位置を割り出すといった理解が広まっていますが、トンネルや山奥など、電波が届かない場所では困難です。そこで、ジャイロセンサーを搭載することで移動距離やどの方向に進んだのかを検知し、電波が届かなくても正確な位置を割り出しています。

ドローン・ロボット

ドローンは、風などの影響を受けて傾きやすいですが、搭載されているジャイロセンサーによりバランスを安定させることができます。ロボットの姿勢制御も、ドローンと同じようにジャイロセンサーでコントロールしています。

まとめ

いかがでしたでしょうか?ジャイロセンサーの種類についての説明は少し難しい部分があったかと思いますが、同じ角速度を検出するにも様々な方式があることがお分りいただければ幸いです。

私たちが普段当たり前に使用している機器にはジャイロセンサーだけではなく、様々な技術が活用されています。技術について少し知った状態で身の回りの電子機器に触れてみるのも面白そうですね。

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