スマホが“向き”と“回転”を正確に知る理由
はじめに
スマホを傾けると画面が回る。
ゲームでは端末の向きで操作できる。
カメラは手ブレを抑える。
これらの中核にあるのが ジャイロセンサー です。
今回は、ジャイロが何を測り、なぜ正確に回転を検出できるのかを仕組みから解説します。
ジャイロセンサーは「回転」を測る
加速度センサーが“直線的な動き”を見るのに対し、
ジャイロは 回転角速度（どれくらいの速さで回っているか） を測ります。
- 単位：°/s（度毎秒）
- 軸：X / Y / Z（3軸）
→ 端末が どの方向に・どれだけ回転したか が分かる。
スマホのジャイロはMEMS方式
スマホに使われるのは MEMS（微小電気機械システム）ジャイロ。
内部には、
- 微細な振動体
- 電極
- センサー回路 が集積されています。
回転すると、コリオリ力 により振動体がわずかにズレる。
このズレを電気信号として検出します。
なぜ「ズレる」のか（コリオリ力）
回転している座標系では、
動いている物体に 見かけの力 が働きます。
- 振動している質量
- 端末が回転
- → 直交方向にズレが発生
このズレ量 ∝ 回転角速度
→ 回転の速さが測れる
ジャイロ単体の弱点
ジャイロは優秀ですが、欠点もあります。
- 時間とともに ドリフト（誤差）が蓄積
- 長時間では向きがズレる
つまり、
ジャイロ単体では「ずっと正しい向き」は保てない
センサー融合で“正解”に近づく
そこで使われるのが センサー融合。
- 短時間の変化：ジャイロ（速く正確）
- 長時間の安定：加速度（重力方向）
- 絶対方位：地磁気（北）
これらを 重み付け統合 して、
「今いちばん信頼できる姿勢」を推定します。
手ブレ補正との関係
光学式・電子式手ブレ補正では、
- ジャイロで微小な回転を検出
- レンズ／画像を逆方向に補正
→ 人間が気づく前に修正できるのは、
ジャイロの高速応答 があるから。
ゲーム・ARでの重要性
ARやゲームでは、
- 遅延があると酔う
- ズレると没入感が崩れる
ジャイロは
低遅延・高応答 が求められる場面で不可欠です。
まとめ
ジャイロセンサーは、
- 回転を直接測る
- 反応が非常に速い
- ただし誤差は蓄積する
という特性を持ちます。
だからこそ、
他のセンサーと組み合わせて使う前提の技術
それが、
スマホが“自然に賢く動く”理由です。
コメント