ジャイロセンサとは ~仕組みとトレンド~

ジャイロセンサについて

ジャイロセンサは、別名角速度センサと呼ばれ、角速度を検出するデバイスです。

ジャイロセンサのできること=人の感じにくい運動→人の動作を補うのに、有効なセンシングデバイス


角速度について

角速度とは、簡単に説明すると、単位時間あたりの回転角のことを言います。
単位は、deg/s(degree per second)で表すのが一般的です。



製品ラインナップ
オートモーティブ向けジャイロセンサ
ジャイロセンサ

ジャイロセンサの種類

ジャイロセンサは、1種類だけでなく、様々な種類があります。ここでは、ジャイロセンサの種類をご紹介します。

ジャイロセンサの種類小型・高精度の振動ジャイロセンサが必要とされています。

近年のジャイロセンサのトレンドとして、小型ビデオ・カメラの手ブレ検出や、ゲーム等のモーションセンシング、自動車の横滑り防止等に振動ジャイロセンサが使われています。

今後は、自動車運転支援・安全性確保やロボットの動作制御など、さらにニーズの拡大が見込まれます。



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オートモーティブ向けジャイロセンサ
ジャイロセンサ

振動ジャイロセンサについて

振動ジャイロセンサは、素子を振動させて素子に加わるコリオリの力から角速度を検出します。そのため、素子の素材や構造の違いにより、角速度の精度に大きく変化が現れます。ここでは、振動ジャイロセンサの素子の種類を簡単にご紹介します。

振動ジャイロセンサの素子の種類

高精度で小型なジャイロセンサを実現するために、それぞれの素材と構造により

  • 感度
  • 温度特性
  • 小型化
  • 耐衝撃性
  • 安定性
  • ノイズ特性

などの特徴を各社工夫しております。

  素材 構造例
圧電振動子 水晶 Double-T structure音叉型H型音叉
セラミックス 三角柱円柱
シリコン振動子 シリコン Si MEMS
※構造は各社各様になります。

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オートモーティブ向けジャイロセンサ
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角速度検出の仕組み(振動ジャイロセンサの場合)

振動ジャイロセンサは、振動する物体に加わるコリオリの力から角速度を検出します。
ここでは、セイコーエプソンの水晶を素子とした、ダブルT型構造の検出を例にご説明します。

1.普段は、駆動アームが一定方向に振動しています。   2. 本体が回転します。   3. 回転運動が加わることで、駆動アームにコリオリの力が働き、垂直方向の振動が発生します。
   
    5. 二つの検出アームの運動による電位差から角速度を検出し、電気信号として変換・出力します。   4. 垂直方向の振動により固定部が屈曲し、検出アームが運動します。  

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オートモーティブ向けジャイロセンサ
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ジャイロセンサの用途

ジャイロセンサの用途は主に3つあります。

角速度の検出
どれだけ角速度が出ているかを検知します。

運動量そのものの計測へ繋がります。
例)スポーツの動作確認
角度の検出
自らの移動による角速度を検知し、CPUでの積分演算処理により角度の検出を行います。

移動した角度をアプリケーションへ反映することへ繋がります。
例)カーナビゲーションシステム
ゲームコントローラ
携帯電話
制振メカニズム用途
外的要因による振動を検知し、CPUへ電気信号として発信します。

正しい状態(姿勢)へ補正をすることへ繋がります。
例)カメラの手ブレ補正機能
車体制御

豆知識
以下は、アプリケーションの角速度の例です。

  • カーナビゲーションシステム 約10 deg/s
  • 車体制御 約30 deg/s
  • カメラの手ぶれ補正 約100 deg/s
  • ゲームコントローラ 約300 deg/s
  • ゴルフのトッププレーヤーのスイング検知 約3000 deg/s


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オートモーティブ向けジャイロセンサ
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アプリケーション例

携帯電話 モーションセンシング ロボット 姿勢制御 デジタルカメラ 手ぶれ補正機能 カーナビゲーション デッドレコニング

スポーツ用センサ モーションセンシング 携帯ゲーム モーションセンシング R/Cヘリコプタ 姿勢制御 一眼レフカメラ 手ぶれ補正機能

ジャイロセンサは、私たちの身近な製品に貢献しています。



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