ジャイロスコープとは？意味をわかりやすく簡単に解説

ジャイロスコープとは

ジャイロスコープとは、物体の回転運動を検知・維持する装置です。角運動量保存の法則を利用しており、外部からの力が加わっても、その回転軸の方向を一定に保とうとする性質を持ちます。この特性から、姿勢制御や方向指示など、様々な分野で応用されています。

ジャイロスコープの基本的な構造は、高速で回転するコマと、それを支持するジンバルと呼ばれる枠で構成されています。コマが回転することで角運動量が生じ、ジンバルが外部からの力を吸収することで、コマの回転軸が安定します。近年では、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた小型・軽量なジャイロスコープも開発されており、スマートフォンやドローンなど、より身近な機器への搭載が進んでいます。

ジャイロスコープは、航空機や船舶の航行支援、ミサイルの誘導制御、ロボットの姿勢制御など、高度な技術を支える重要な役割を果たしています。また、VR（仮想現実）やAR（拡張現実）などの分野でも、没入感を高めるためのセンサーとして活用されています。今後、自動運転技術や宇宙開発など、新たな分野での応用も期待されており、その重要性はますます高まっていくでしょう。

ジャイロスコープの種類と応用

「ジャイロスコープの種類と応用」に関して、以下を解説していきます。

• 機械式ジャイロスコープの原理
• MEMSジャイロスコープの特徴

機械式ジャイロスコープの原理

機械式ジャイロスコープは、回転するローターの慣性を利用して、物体の姿勢を検出する装置です。ローターが高速で回転しているとき、外部からの力に対して回転軸を一定方向に保とうとする性質（歳差運動）を利用しています。この原理によって、航空機や船舶の姿勢制御、ミサイルの誘導などに利用されてきました。

機械式ジャイロスコープは、高い精度と安定性を持つ反面、大型で消費電力が大きいという課題があります。そのため、近年では小型化・低消費電力化が進んだMEMSジャイロスコープに代替される傾向にあります。しかし、一部の精密な用途では、依然として機械式ジャイロスコープが使用されています。

MEMSジャイロスコープの特徴

MEMSジャイロスコープは、微小な機械構造を用いて角速度を検出するセンサーです。シリコン基板上に作製された振動子に角速度が加わると、コリオリ力が発生します。このコリオリ力を検出し、電気信号に変換することで角速度を測定します。小型・軽量・低消費電力という特徴から、スマートフォンやドローンなど、様々なモバイル機器に搭載されています。

MEMSジャイロスコープは、機械式ジャイロスコープに比べて精度や安定性では劣るものの、小型化・低コスト化が容易であるため、幅広い用途に展開されています。近年では、MEMS技術の進歩により、高性能化も進んでおり、自動運転やVR/ARなどの分野での応用も期待されています。