(57)【要約】【課題】位相調整を自動で行う事により、高い検出感度を常時安定して保つ角速度センサを提供する。【解決手段】角速度センサにおいて、検出部により出力される検出信号から漏れ振動による変位量を抽出する第２同期検波部と、第２同期検波部により検出された振動子の変位量を平滑化する第２平滑手段と、入力した信号の位相を変化させて第１同期検波部へ出力する位相調整部とを有し、位相調整部は、位相調整部に入力した信号の位相を第２平滑手段の出力を角速度に依存させない様に調整して第２同期検波部に出力する事を特徴とする角速度センサを構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリオリ力に応じた変位量を検出することにより、角速度の大きさを検出する角速度センサであって、
振動可能な振動子と、
前記振動子を駆動軸方向に所定周波数で振動させる駆動信号を生成する駆動部と、
前記振動子の駆動軸に垂直な検出軸方向の変位を検出する検出部と、
前記検出部により出力される検出信号からコリオリ力による変位量を示す変位量を抽出する第１同期検波部と、
前記第１同期検波部により検出された前記振動子の変位量を平滑化する第１平滑手段と、
を備えた角速度センサにおいて、
前記検出部により出力される検出信号から、前記振動子の駆動軸方向への振動が検出軸方向に漏れ込むことで生じる漏れ振動による変位量を抽出する第２同期検波部と、
前記第２同期検波部により検出された前記振動子の変位量を平滑化する第２平滑手段と、
入力した信号の位相を変化させて前記第１同期検波部へ出力する位相調整部を有し、
前記位相調整部は、前記位相調整部に入力した信号の位相を、前記第２平滑手段の出力が角速度に依存しないように調整して前記第２同期検波部に出力する手段を有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
請求項１において、
前記位相調整部は、前記駆動信号に同期した基準信号及び前記基準信号から１／４周期ずれた信号を入力とし、
前記第１同期検波部及び第２同期検波部は、前記検出部の出力及び前記位相調整部の出力を入力とし、
前記第１同期検波部は、検出部の出力および前記位相調整部によって位相調整された基準信号を入力とし、
前記第２同期検波部は、検出部の出力および前記位相調整部によって位相調整された基準信号を１／４周期ずらした信号を入力とすることを特徴とする角速度センサ。
【請求項３】
請求項１において、
前記位相調整部は、前記検出部の出力を入力とし、
前記第１同期検波部は、前記位相調整部の出力及び前記駆動信号に同期した基準信号を入力とし、
前記第２同期検波部は、前記位相調整部の出力及び前記駆動信号に同期した基準信号を１／４周期ずらした信号を入力とすることを特徴とする角速度センサ。
【請求項４】
請求項１において、
前記位相調整部に入力した信号の位相を、前記第２平滑手段の出力が角速度に依存しないように調整して前記第２同期検波部に出力する手段は、
前期第２平滑手段の出力を所定期間遅延する遅延手段と、
前記第２平滑手段の出力と前記遅延手段の出力との差分を検出する比較手段とを有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項５】
請求項１において、
前記位相調整部に入力した信号の位相を、前記第２平滑手段の出力が角速度に依存しないように調整して前記第２同期検波部に出力する手段は、
前期第２平滑手段の出力を所定期間記憶する記憶手段と、
前記第２平滑手段の出力と前記記憶手段により記憶された値との差分を検出する比較手段とを有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項６】
コリオリ力に応じた変位量を検出することにより、角速度の大きさを検出する角速度センサであって、
振動可能な振動子と、
前記振動子を駆動軸方向に所定周波数で振動させる駆動信号を生成する駆動部と、
前記振動子の駆動軸に垂直な検出軸方向の変位を検出する検出部と、
前記検出部により出力される検出信号からコリオリ力による変位量を抽出する第１同期検波部と、
前記第１同期検波部により検出される変位量を零にする様なサーボ制御量を算出する第１サーボ制御部と、
前記第１サーボ制御部により算出される制御量を、変調して振動子に帰還する第１変調手段と、
入力した信号の位相を変化させて前記第１変調手段へ出力する位相調整部とを備えた角速度センサにおいて、
前記検出部により出力される検出信号から、前記振動子の駆動軸方向への振動が検出軸方向に漏れ込むことで生じる漏れ振動による変位量を抽出する第２同期検波部と、
前記第２同期検波部により検出される変位量を零にする様にサーボ制御量を算出する第２サーボ制御部と、
前記第２サーボ制御部により算出される制御量を、変調して振動子に帰還する第２変調手段を有し、
前記位相調整部は、前記位相調整部に入力した信号の位相を、前記第２サーボ制御部の出力を角速度に依存しないように調整して前記第２変調手段に出力する手段を有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項７】
請求項６において、
前記位相調整部は、前記駆動信号に同期した基準信号及び前記基準信号から１／４周期ずれた信号を入力とし、
前記第１変調手段は、第１サーボ制御部の出力および前記位相調整部によって位相調整された基準信号を入力とし、
前記第２変調手段は、第２サーボ制御部の出力および前記位相調整部によって位相調整された基準信号から１／４周期ずれた信号を入力とすることを特徴とする角速度センサ。
【請求項８】
請求項６において、
前記位相調整部に入力した信号の位相を、前記第２サーボ制御部の出力を角速度に依存しない様に調整して前記第２変調手段に出力する手段は、
前期第２サーボ制御部の出力を所定期間遅延する遅延手段と、
前記第２サーボ制御部の出力と前記遅延手段の出力との差分を検出する比較手段とを有することを特徴とする角速度センサ。
【請求項９】
請求項６において、
前記位相調整部に入力した信号の位相を、前記第２サーボ制御部の出力を角速度に依存しない様に調整して前記第２変調手段に出力する手段は、
前期第２サーボ制御部の出力を所定期間記憶する記憶手段と、
前記第２サーボ制御部の出力と前記記憶手段により記憶された値との差分を検出する比較手段とを有することを特徴とする角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型角速度センサに関するものであり、特に、コリオリ力に応じた変位量に基づいて角速度の大きさを計測する角速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の角速度センサにおいては、互いに直行する駆動軸及び検出軸に変位可能な振動子を、駆動軸方向に一定の周波数（駆動周波数）および一定振幅で駆動振動させ、この状態において、駆動軸及び検出軸に垂直な軸まわりに角速度が印加されると、角速度に比例したコリオリ力が検出軸方向に働き、振動子は検出軸方向に振動（コリオリ振動）する。このコリオリ振動を同期検波することによってコリオリ力による変位（コリオリ変位）を求めることができ、角速度の大きさを計測することが可能となる。
【０００３】
しかし、同期検波回路では文字通りコリオリ振動と正確に同期した基準信号を用いて検波しなければ、正確なコリオリ変位を求めることができない。位相ずれがある状態で同期検波を行うと、例えば、同期検波出力にオフセットが生じる場合や、検出感度が著しく低下する場合がある。また製造時のばらつき等により、個々の角速度センサ毎に位相の調整量は異なっており、同期検波での位相管理には、大変な労力と精密さが要求される。
【０００４】
この問題を解決するために、昨今複数の発明がなされてきた。特許文献１によれば、角速度が印加されていない状態における同期検波出力、即ちオフセット出力値を記憶し、オフセット出力値を零にする様に基準信号の位相を調整している。これにより、角速度検出感度の低下を抑制しつつ、角速度信号のオフセットを低減するものである。
【０００５】
まず、特許文献１に記載された発明に関して簡単に解説する。
【０００６】
特許文献１に記載された発明において、振動子は、角速度センサ内部で弾性的に支持されているので、振動子に働く力に応じて変位する。実際の角速度センサにおいては、コリオリ力以外にクアドラチャエラー（Quadrature Error）と呼ばれるコリオリ力と位相が９０°ずれた力が働く。
【０００７】
クアドラチャエラーの発生メカニズムについて概説すると、駆動振動する際の振動子には、駆動軸方向の変位に応じた弾性力が働く。理想的な構造においては、弾性力は駆動軸方向のみに働くが、実際は振動子の支持構造の歪みにより弾性力が検出軸方向に漏れ込むため、検出軸方向にも振動子が振動する場合がある。以降では、この現象をもれ振動と呼称する。もれ振動の大きさは駆動振幅と振動子の支持構造の歪みに依存し、角速度には依存しない。尚、漏れ振動は、コリオリ振動と位相が９０°ずれている。
【０００８】
次に、特許文献１に記載された発明の論理を、図６を用いて解説する。尚、図６は特許文献１に記載された発明における、同期検波回路への入力信号と基準信号の関係を表す。
【０００９】
特許文献１に記載された発明においては、角速度が発生していない状態で位相調整を行うためコリオリ振動は発生しない。したがって、この時の同期検波回路への入力はもれ振動のみであると考えることができる。同期検波回路は、例えば乗算器により構成されており、もれ振動と基準信号の乗算を行っている。この乗算結果を零にするには、両者の位相差を９０°にすれば良い。即ち、乗算結果が零である時の基準信号の位相は、もれ振動と９０°ずれている。その結果、基準信号の位相はコリオリ振動に対して同位相となる。
【００１０】
特許文献１に記載された発明は、以上の論理を用いて、基準信号とコリオリ振動の位相を調整し、両者を同期するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−３２９６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載された発明においては、位相調整を行うための前提として、角速度が発生していない状態における同期検波回路への入力が、もれ振動のみで構成されていることが挙げられる。即ち、従来技術の課題は、角速度が発生していない状態において、もれ振動以外に同期検波回路への入力信号を構成する信号成分が生じている場合、位相調整を行うことができないことである。また、位相調整の方法について入念に検討を重ねた結果、もれ振動以外の振動成分が発生し得る事象を見出した。
【００１３】
その事象とは、振動子の検出軸方向の変位を容量変化により検出する電極の構造が不均一な場合、駆動振動に応じて電極の静電容量が変化してしまい、あたかも振動子が検出軸方向に変位している様な電気信号を生じる場合である。この疑似的な変位を、以降では疑似振動と呼称する。
【００１４】
次に、疑似信号が生じている場合において、特許文献１に記載された発明を適用した場合の位相調整結果について、図７および図９を用いて解説する。尚、図７は特許文献１に記載された発明における、擬似振動が生じている場合における同期検波回路への入力と基準信号の関係を表す。図９は前述した振動子にはたらく力および振動成分の位相の相関関係を表す。
【００１５】
特許文献１に記載された実施例の状態、即ち角速度が発生していない状態で位相調整を行う場合、コリオリ振動は発生しない。この時の同期検波回路への入力信号は、もれ振動および疑似振動の合成信号であると考えることができる。同期検波回路は、例えば乗算器により構成されており、入力信号と基準信号の乗算を行っている。この乗算結果を零にするには、両者の位相差を９０°にすれば良い。即ち、乗算結果が零である時の基準信号の位相は、合成信号に対し９０°ずれた位相となる。しかし、この時の合成信号の位相は、もれ振動および疑似振動の合成位相となる。図９に示す様に、もれ振動と疑似振動は位相が９０°異なるため、これらの合成信号の位相はもれ振動および疑似振動の双方の位相に対して一致しない。即ち、基準信号の位相はコリオリ振動に対して同位相となることはない。つまり、従来の論理では、基準信号とコリオリ振動の位相を正確に同期させることができない。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、もれ振動および疑似振動の影響を受けない手法を用いて位相調整を自動で行うことにより、高い検出感度を常時安定して保つ角速度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前述した目的を達成するため、本発明は同期検波回路の入力信号を構成する各振動成分の角速度依存性に着目した。
【００１８】
コリオリ振動は角速度依存性を持つ。また、もれ振動は前述した様に、駆動振幅と振動子の支持構造の歪みに依存し、角速度には依存しない。また、疑似振動は前述した様に駆動振幅と電極構造の不均一性に依存しており、角速度依存性には依存しない。
【００１９】
従って、角速度依存性を有する信号成分はコリオリ振動のみである。即ち、角速度の変化（ΔΩ）に対して、同期検波出力の変化（ΔＯＵＴ）が最も大きい時の基準信号は、コリオリ振動に同期しているということである。逆に、ΔΩに対して、ΔＯＵＴが零の時の基準信号は、もれ振動に同期しているということである。何故ならば、前述した様に、もれ振動とコリオリ振動の間には、常に９０°の位相差があるからである。
【００２０】
本発明を用いた場合の位相調整結果について、図８を用いて解説する。尚、図８は本発明における、同期検波回路への入力と基準信号の関係を表す。
【００２１】
本発明においては検出精度確保の容易性から、ΔΩに対するΔＯＵＴが零となる様に位相を調整する。まず、ΔＯＵＴ／ΔΩ＝０となる様に、基準信号の位相を調整すると、基準信号ともれ振動を同期させることができる。次に、位相調整後の基準信号の位相を９０°ずらした信号を生成する。この基準信号はコリオリ振動に同期しているため、振動子のコリオリ変位量を正確に検出することが可能である。
【００２２】
上記の論理を実際の角速度センサの位相調整方法に用いるため、本発明の一つとして、振動可能な振動子と、前記振動子を駆動軸方向に所定周波数で振動させる駆動信号を生成する駆動部と、前記振動子の駆動軸に垂直な検出軸方向の変位を検出する検出部と、前記検出部により出力される検出信号からコリオリ力による変位量を示す変位量を抽出する第１同期検波部と、前記第１同期検波部により検出された前記振動子の変位量を平滑化する第１平滑手段と、を備えた角速度センサにおいて、前記検出部により出力される検出信号から、前記振動子の駆動軸方向への振動が検出軸方向に漏れ込むことで生じる漏れ振動による変位量を抽出する第２同期検波部と、前記第２同期検波部により検出された前記振動子の変位量を平滑化する第２平滑手段と、入力した信号の位相を変化させて前記第１同期検波部へ出力する位相調整部を有し、前記位相調整部は、前記位相調整部に入力した信号の位相を、前記第２平滑手段の出力が角速度に依存しないように調整して前記第２同期検波部に出力する手段を有することを特徴とする角速度センサを構成する。
【００２３】
また、本発明の他の一つとして、振動可能な振動子と、前記振動子を駆動軸方向に所定周波数で振動させる駆動信号を生成する駆動部と、前記振動子の駆動軸に垂直な検出軸方向の変位を検出する検出部と、前記検出部により出力される検出信号からコリオリ力による変位量を抽出する第１同期検波部と、前記第１同期検波部により検出される変位量を零にする様なサーボ制御量を算出する第１サーボ制御部と、前記第１サーボ制御部により算出される制御量を、変調して振動子に帰還する第１変調手段と、入力した信号の位相を変化させて前記第１変調手段へ出力する位相調整部とを備えた角速度センサにおいて、前記検出部により出力される検出信号から、前記振動子の駆動軸方向への振動が検出軸方向に漏れ込むことで生じる漏れ振動による変位量を抽出する第２同期検波部と、前記第２同期検波部により検出される変位量を零にする様にサーボ制御量を算出する第２サーボ制御部と、前記第２サーボ制御部により算出される制御量を、変調して振動子に帰還する第２変調手段を有し、前記位相調整部は、前記位相調整部に入力した信号の位相を、前記第２サーボ制御部の出力を角速度に依存しないように調整して前記第２変調手段に出力する手段を有することを特徴とする角速度センサを構成する。
【発明の効果】
【００２４】
角速度センサにおいて、もれ振動および疑似振動の影響を受けない手法を用いて位相調整を自動で行うことにより、高い検出感度を常時安定して保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施例における角速度センサの構成。
【図２】第１の実施例における位相ずれが同期検波出力に与える影響。
【図３】第１の実施例における位相調整時のタイミングチャート。
【図４】第２の実施例における角速度センサの構成。
【図５】第３の実施例における角速度センサの構成。
【図６】同期検波回路への入力信号と基準信号の関係。
【図７】同期検波回路への入力信号と基準信号の関係。
【図８】同期検波回路への入力信号と基準信号の関係。
【図９】振動子にはたらく力および振動成分の位相の相関関係。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２７】
まず、本発明の第１の実施例である角速度センサを図１および図２および図３により説明する。
【００２８】
尚、図１は本発明が提供する角速度センサの第１の実施例における構成を表す。図２は本発明が提供する角速度センサの第１の実施例における位相ずれが同期検波出力に与える影響を表す。図３は本発明が提供する角速度センサの第１の実施例における制御回路のタイミングチャートである。
【００２９】
第１の実施例における角速度センサは、振動子１と、振動子１に固定された固定電極及び対向する可動電極により構成された電極２，４，６と、駆動制御回路３と、搬送波発生器５と、ＣＶ変換器７及びＡＤ変換器８により構成される検出部と、同期検波回路９，１３と、ローパスフィルター（以下、ＬＰＦ）１０，１４と、遅延素子１５と、比較器１６と、移相器１１と、位相調整器１２により構成する。
【００３０】
次に、第１の実施例における角速度センサの動作について述べる。
【００３１】
駆動制御回路３は、振動子１の駆動振動を電極２の容量変化Ｃxにより監視しており、駆動振動の周波数及び振幅が一定となる様に駆動力Ｖdrvを生成し、電極４を用いて振動子１に駆動力Ｖdrvを伝達し駆動振動を維持する。
【００３２】
また、搬送波発生器５は搬送波を生成し、振動子１に印加する。
【００３３】
次に、振動子１が駆動振動している状態において角速度が発生すると、角速度に比例したコリオリ力が生じ、このコリオリ力により振動子１が検出軸方向に変位（コリオリ変位）する。このコリオリ変位は搬送波で変調され、電極６の容量変化Ｃyとして検出する。
【００３４】
次に、電極６により検出した容量変化ＣyをＣＶ変換器７を用いて電圧信号Ｖyに変換し、ＡＤ変換器８を用いてデジタル変換しＳADを生成する。尚、この時搬送波成分の復調も同時に行う。
【００３５】
次に、同期検波回路１３を用いてＳADを同期検波する。この同期検波回路１３は、例えば、乗算器により構成される。また、同期検波回路１３には、位相調整器１２の出力ＳＩＮADJを入力する。このＳＩＮADJは駆動力Ｖdrvと同位相の基準信号ＳＩＮを位相調整器１２により位相を変化させた基準信号である。同期検波回路１３では、このＳＩＮADJとＳADとを乗算し、同期検波出力ＳS2を生成する。
【００３６】
次に、ＬＰＦ１４を用いてＳS2を平滑化しＳLPFを生成する。次に、遅延素子１５を用いて、ＳLPFを遅延した信号ＳLPFDを生成する。この遅延素子１５は、例えば、レジスタやメモリ素子等により構成される。次に、ＳLPFとＳLPFDを比較器１６に入力して比較を行い、比較器出力ＳCMPを生成する。この比較器１６は、例えば、減算器により構成される。
【００３７】
ここで、同期検波回路１３において、ＳADが含むもれ振動成分とＳＩＮADJが正確に同期していれば、図２に示す様に同期検波出力ＳS2はコリオリ変位の大きさによらず一定となり、比較器１３の出力ＳCMPは常に零となる。一方、ＳADとＳＩＮADJが正確に同期していなければ、同期検波出力ＳS2にはコリオリ変位の大きさが反映され、角速度の大きさに応じてＳS2が変化する様になる。すると、ＳLPFも経時的に角速度の大きさを反映して変化し、ＳLPFとＳLPFDの間に差が生じ、比較器１６の出力ＳCMPは零以外の値をとる。
【００３８】
次に、ＳCMPを位相調整器１２に入力する。位相調整器１２はＳCMPの値に応じて位相調整量を変化する。そして、ＳCMPが零になる様にＳＩＮADJを調整し同期検波回路１３に出力する。この位相調整ループにより、図３に示す様に、ＳADに含まれるもれ振動成分とＳＩＮADJの位相誤差が小さくなるに従ってＳCMPの値も零に近づき、ＳLPFの値も一定値に収束する様に位相を調整することが可能となる。
【００３９】
ここで、もれ振動とコリオリ振動は位相が９０°ずれていることが既知である。つまり、ＳCMPが零の状態でＳＩＮADJと９０°位相がずれた信号ＣＯＳADJを用いて、同期検波回路９によりＳADを同期検波すると、同期検波出力ＳS1に正確なコリオリ変位を検出することが実現できる。本実施例においては、ＬＰＦ１０を用いてＳS1の平滑化信号ＳOUTを角速度情報として外部に出力する。
【００４０】
次に、第１の実施例における角速度センサにより得られる利点について説明する。
【００４１】
第１の利点は、ＬＰＦ１４の出力が角速度の大きさによらず一定となる様に位相を調整することにより、ＳADが含むもれ振動成分とＳＩＮADJとを正確に同期させることができ、即ち、ＳADが含むコリオリ振動成分とＳＩＮADJを９０°ずらしたＣＯＳADJとを正確に同期させることが可能となる点である。その結果、高い角速度検出感度を実現する。
【００４２】
第２の利点は、ＬＰＦ１４の出力が角速度の大きさによらず一定となる様に位相調整するフィードバックループを形成することにより、位相調整の自動化を実現する点である。
【００４３】
第３の利点は、遅延素子１５及び比較器１６を用いてＬＰＦ１４の出力の経時的変化を監視することにより、ＬＰＦ１４の出力の角速度による変化を常時監視することにより、位相ずれの常時調整を実現する点である。
【００４４】
第４の利点は、同期検波回路１３及びＬＰＦ１４及び遅延素子１５及び比較器１６を追加するだけの簡素な構成で、前記第１〜第３の利点を実現している点である。さらに、前記の構成追加はデジタル信号処理ソフト内部でのソフト追加で対応できるため、生産コストの増加を微小に抑えることが可能となる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施例である角速度センサを図４により説明する。
【００４６】
尚、図４は本発明が提供する角速度センサの第２の実施例における構成を表す。
【００４７】
第２の実施例における角速度センサは、第１の実施例における角速度センサにおける位相調整器１２を、ＡＤ変換器８に後続し、且つ、同期検波回路９及び同期検波回路１３の前段となる位置に配置を変更することにより構成する。
【００４８】
次に、第２の実施例における角速度センサの動作について述べる。
【００４９】
第２の実施例における角速度センサの動作は、第１の実施例における角速度センサにおいて、基準信号ＳＩＮ及び移相器１１を用いてＳＩＮの位相を９０°ずらした信号ＣＯＳの位相を調整する代わりに、ＡＤ変換器８の出力ＳADの位相を調整することにより、第１の実施例における角速度センサと同等の機能を実現する。
【００５０】
第２の実施例における角速度センサにより得られる利点は、第１の実施例で述べた利点と同様のため省略する。
【００５１】
次に、本発明の第３の実施例である角速度センサを図５により説明する。
【００５２】
尚、図５は本発明が提供する角速度センサの第３の実施例における構成を表す。
【００５３】
第３の実施例における角速度センサは、振動子１と、振動子１に固定された固定電極及び対向する可動電極により構成された電極２，４，６，１７と、駆動制御回路３と、搬送波発生器５と、ＣＶ変換器７及びＡＤ変換器８により構成される検出部と、同期検波回路９，１３と、サーボ制御回路１８，２０と、変調回路１９，２１と、ＤＡ変換器２２と、ＬＰＦ１０，１４と、遅延素子１５と、比較器１６と、移相器１１と、位相調整器１２により構成する。
【００５４】
次に、第３の実施例における角速度センサの動作について述べる。
【００５５】
駆動制御回路３は、振動子１の駆動振動を電極２の容量変化Ｃxにより監視しており、駆動振動の周波数及び振幅が一定となる様に駆動力Ｖdrvを生成し、電極４を用いて振動子１に駆動力Ｖdrvを伝達し駆動振動を維持する。
【００５６】
また、搬送波発生器５は搬送波を生成し、振動子１に印加する。
【００５７】
次に、振動子１が駆動振動している状態において角速度が発生すると、角速度に比例したコリオリ力が生じ、このコリオリ力により振動子１が検出軸方向に変位（コリオリ変位）する。このコリオリ変位は搬送波で変調され、電極６の容量変化Ｃyとして検出する。
【００５８】
次に、電極６により検出した容量変化ＣyをＣＶ変換器７を用いて電圧信号Ｖyに変換し、ＡＤ変換器８を用いてデジタル変換しＳADを生成する。尚、この時搬送波成分の復調も同時に行う。
【００５９】
次に、同期検波回路９を用いてＳADを同期検波する。この同期検波回路９は、例えば、乗算器により構成され、コリオリ変位量を検出することを目的とする。次に、同期検波回路９の出力ＳS1をサーボ制御回路１８に入力する。サーボ制御回路１８は振動子１の検出軸方向の変位が零を維持する様に、即ち、ＳS1が常に零になる様な制御量ＳSCを生成する。
【００６０】
また、同期検波回路１３を用いてＳADを同期検波する。この同期検波回路１３は、例えば、乗算器により構成され、もれ振動による変位を検出することを目的とする。次に、同期検波回路１３の出力ＳS2をサーボ制御回路２０に入力する。サーボ制御回路２０は振動子１の検出軸方向の変位が零を維持する様に、即ち、ＳS2が常に零になる様な制御量ＳSEを生成する。
【００６１】
次に、制御量ＳSCを変調回路１９に入力する。また変調回路１９には、位相調整器１２の出力ＳＩＮADJを入力する。このＳＩＮADJは駆動力Ｖdrvと同位相の基準信号ＳＩＮを、位相調整器１２により位相を変化させた基準信号である。変調回路１９は、例えば乗算器により構成され、このＳＩＮADJとＳADとを乗算し、コリオリ力と位相が１８０°ずれた信号ＳCを生成する。
【００６２】
また、制御量ＳSEを変調回路２１に入力する。また変調回路２１には、位相調整器１２の出力ＣＯＳADJを入力する。このＣＯＳADJは駆動力Ｖdrvと同位相の基準信号ＳＩＮを、移相器１１を用いて位相を９０°変化させ、さらに位相調整器１２により位相を変化させた基準信号である。変調回路２１は、例えば乗算器により構成され、このＣＯＳADJとＳSEとを乗算し、もれ振動を生じる力と位相が１８０°ずれた信号ＳEを生成する。
【００６３】
次に、変調回路１９及び２１により生成された信号ＳC及びＳEをＤＡ変換器２２に入力する。ＤＡ変換器２２は、ＳCとＳEを電圧信号ＶSVOに変換し、電極１７を用いて振動子１の検出軸方向にサーボ力ＦSVOを加える。このサーボ力ＦSVOにより振動子１の検出軸方向への変位が抑制され、振動子１の検出軸方向に対するサーボ制御を実現している。
【００６４】
次に、ＬＰＦ１４を用いてＳSEを平滑化しＳLPFを生成する。次に、ＳLPFを遅延素子１５を用いて遅延した信号ＳLPFDを生成する。この遅延素子１５は、例えば、レジスタやＲＡＭ等の記憶手段により構成する。次に、ＳLPFとＳLPFDを比較器１６に入力して比較を行い、比較器出力ＳCMPを生成する。この比較器１６は、例えば、減算器により構成される。
【００６５】
ここで、ＳSEに応じたサーボ力ともれ振動を生じる力が正確に釣り合っていれば、もれ振動には角速度依存性がないため、ＳSEはコリオリ力の大きさによらず一定となり、比較器１３の出力ＳCMPは常に零となる。一方、釣り合っていなければ、ＳSEにはコリオリ力の大きさの影響を受け、角速度の大きさに応じて変化する様になる。すると、ＳLPFも経時的に角速度の大きさを反映して変化し、ＳLPFとＳLPFDの間に差が生じ、比較器１６の出力ＳCMPは零以外の値をとる。
【００６６】
次に、ＳCMPを位相調整器１２に入力する。位相調整器１２はＳCMPの値に応じて位相調整量を変化する。そして、ＳCMPが零になる様にＣＯＳの位相を調整したＣＯＳADJを変調回路２１に出力する。この位相調整ループにより、ＶSVOに含まれるＳEの電圧変換成分ともれ振動を生じる力の位相誤差が小さくなるに従ってＳCMPの値も零に近づき、ＳLPFの値も一定値に収束する様に位相を調整することが可能となる。
【００６７】
ここで、もれ振動を生じる力とコリオリ力は位相が９０°ずれていることが既知である。つまり、ＳCMPが零の状態でＣＯＳADJと９０°位相がずれた信号ＳＩＮADJを用いて変調回路１９によりＳSCを変調すると、変調回路１９の出力ＳCとコリオリ力とを正確に釣り合わせることが可能となる。本実施例においては、ＬＰＦ１０を用いてＳSCの平滑化信号ＳOUTを角速度情報として外部に出力する。
【００６８】
次に、第３の実施例における角速度センサにより得られる利点について説明する。
【００６９】
第１の利点は、ＬＰＦ１４の出力が角速度の大きさによらず一定となる様に位相を調整することにより、ＳEに応じたサーボ力ともれ振動を生じる力とを正確に釣り合せることができ、即ち、ＳCに応じたサーボ力とコリオリ力とを正確に釣り合せることが可能となる点である。その結果、高い角速度検出感度を実現する。
【００７０】
第２の利点は、ＬＰＦ１４の出力が角速度の大きさによらず一定となる様に位相調整するフィードバックループを形成することにより、位相調整の自動化を実現する点である。
【００７１】
第３の利点は、遅延素子１５及び比較器１６を用いてＬＰＦ１４の出力の経時的変化を監視することにより、ＬＰＦ１４の出力の角速度による変化を常時監視することにより、位相ずれの常時調整を実現する点である。
【符号の説明】
【００７２】
１  振動子
２，４，６，１７  電極
３  駆動制御回路
５  搬送波発生器
７  ＣＶ変換器
８  ＡＤ変換器
９，１３  同期検波回路
１０，１４  ＬＰＦ
１１  移相器
１２  位相調整器
１５  遅延素子
１６  比較器
１８，２０  サーボ制御回路
１９，２１  変調回路
２２  ＤＡ変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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