(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの主弾性軸と２つの主減衰軸を含み、２組の平行な面を持つ梁を有する２次元軸対称発振器と、
前記梁に動作可能に結合され、前記梁を第１の方向に駆動させるための第１の駆動部品及び前記梁を前記第１の方向に垂直な第２の方向に駆動させるための第２の駆動部品と、
前記第１の駆動部品及び前記第２の駆動部品に動作可能に結合されたサーボ機構と、
前記梁の直交する２つの面において振動を誘発させるコリオリ力を検出する手段と、
前記サーボ機構を用いて駆動信号を直交する前記第１の駆動部品又は前記第２の駆動部品に適合させて、前記梁が駆動される方向に沿った駆動軸を前記主減衰軸と一致させるように調整することにより、前記梁の振動を零に減少させる手段とを備え、
前記梁が第１の方向に沿って駆動するとき、前記第２の駆動部品は前記梁の角速度の向き及び大きさを測定するピックオフセンサとして機能し、
前記梁が第２の方向に沿って駆動するとき、前記第１の駆動部品はピックオフセンサとして機能することを特徴とする振動梁ジャイロスコープ。
【請求項２】
前記第１の駆動部品及び前記第２の駆動部品は、前記梁の側面に対して約４５度に前記梁の角を交差して発振させるように前記梁を駆動し、
前記振動梁ジャイロスコープの小さな寸法公差が主弾性軸に沿った共振周波数がずれる原因となるときに、結果として生じる４５度の駆動方向が、梁の主弾性軸の方向とほぼ一致することを特徴とする請求項１に記載の振動梁ジャイロスコープ。
【請求項３】
前記第１の駆動部品及び前記第２の駆動部品は、前記梁の側面に対して約４５度に前記梁の角を交差して発振させるように前記梁を駆動し、
前記振動梁ジャイロスコープの公差のばらつきが小さいときに、主減衰軸が梁の面に対してほぼ４５度の方向になることを特徴とする請求項１に記載の振動梁ジャイロスコープ。
【請求項４】
前記ジャイロスコープのジャイロバイアスの大きさがリアルタイムに連続的に減少されることを特徴とする請求項１に記載の振動梁ジャイロスコープ。
【請求項５】
前記振動梁は、第１の方向及び第２の方向において、振動に対してほぼ対称な長方形、三角形、六角形又は円形のプリズム（柱）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の振動梁ジャイロスコープ。
【請求項６】
前記第１の方向は前記第２の方向にほぼ直交することを特徴とする請求項５に記載の振動梁ジャイロスコープ。
【請求項７】
前記振動梁を平面で支持するフレームをさらに備え、前記第１の方向は面内方向であり、前記第２の方向は面外方向であることを特徴とする請求項６に記載の振動梁ジャイロスコープ。
【請求項８】
２つの主弾性軸と２つの主減衰軸を含み、２組の平行な面を持つ梁を有する２次元軸対称発振器を設けるステップと、
前記梁に動作可能に結合されるサーボ機構を設けるステップと、
コリオリ力と対をなす振動を前記梁の直交する面の組に対して前記梁の検出軸に沿って検出しつつ、第１の期間において、前記梁の１組の側面に対して約４５度に前記梁の角を交差して発振させるように、前記梁の面に平行に、駆動部品により前記梁を駆動するステップと、
第２の期間において、前記梁が駆動される方向に沿った駆動軸と検出軸とを反転させるステップと、
前記サーボ機構を用いて前記梁の直交する２つの面をそれぞれ駆動する駆動信号を梁の１つの面において増加させ、該１つの面に直交する面において減少させることにより、零入力角速度を有するジャイロスコープの出力信号である前記梁のバイアスを零に減少させるステップとを備えた振動梁ジャイロスコープの駆動方法。
【請求項９】
前記梁の１つの面の駆動部品に対する駆動信号を増加させ、前記梁の直交する面の駆動部品に対する駆動信号を減少させることにより、一定の駆動振幅を維持しつつ、前記梁の駆動軸と主減衰軸の間の角度を零に減少させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の振動梁ジャイロスコープの駆動方法。
【請求項１０】
２つの主弾性軸と２つの主減衰軸を含み、２組の平行な面を持つ梁を有する２次元軸対称発振器を設けるステップと、
コリオリ力と対をなす振動を前記梁の駆動軸に垂直な前記梁の検出軸に沿って検出しつつ、第１の期間において、前記駆動軸が前記梁の面に対して約４５度となるように前記梁の角を交差して発振させるように、駆動部品により前記梁を駆動するステップと、
第２の期間中において、前記梁を駆動する駆動軸と検出軸とを入れ替えるステップと、
前記サーボ機構を用いて前記梁の直交する２つの面をそれぞれ駆動する駆動信号を梁の１つの面において増加させ、該１つの面に直交する面において減少させることにより、零入力角速度を有するジャイロスコープの出力信号である前記梁のバイアスを零に減少させるステップとを備えた振動梁ジャイロスコープの駆動方法。
【請求項１１】
前記梁の１つの面の駆動信号を増加させ、前記梁の直交する面の駆動信号を減少させることにより、一定の駆動振幅を維持しつつ、前記梁の駆動軸と主減衰軸の間の角度を零に減少させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の振動梁ジャイロスコープの駆動方法。
【請求項１２】
サーボ機構が前記梁に動作可能に結合され、推定されるバイアスを零にするように、前記サーボ機構により前記梁の直交する２つの面への駆動信号の調整を制御するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１１に記載の振動梁ジャイロスコープの駆動方法。
【請求項１３】
前記駆動部品は、少なくとも１つの静電気駆動部品、磁気駆動部品及び圧電駆動部品を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の振動梁ジャイロスコープの駆動方法。
【請求項１４】
前記駆動部品はセンサ部品として機能し、少なくとも１つの容量ピックオフセンサ、磁気ピックオフセンサ、圧電抵抗センサ及び圧電ピックオフセンサを備えたことを特徴とする請求項１０に記載の振動梁ジャイロスコープの駆動方法。
【請求項１５】
振動梁ジャイロスコープの小さな寸法公差が主弾性軸に沿った共振周波数がずれる原因となるときに、結果として生じる４５度の駆動方向が、梁の主弾性軸の方向とほぼ一致することを特徴とする請求項１０に記載の振動梁ジャイロスコープの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に電気機械システムに関し、特に振動梁の駆動及び検出モードに関する。
【背景技術】
【０００２】
一例を挙げれば、電気機械システムはパラメータを測定する。その電気機械システムは、パラメータを測定する微小電気機械システム（”ＭＥＭＳ”）加速度計又はジャイロスコープを備えていてもよい。例えば、加速度計は加速度を測定し、ジャイロスコープは角速度（例えば回転）を測定する。一例を挙げれば、ジャイロスコープは、振動の基本モードを表す高いＱ値を有する振動リングを備えている。例えば、Ｑ値が高い振動リングは、振動を維持するのにあまりエネルギーを必要としない。一例を挙げれば、振動リングは、高性能の閉ループ角速度検出に用いることができる。他の例を挙げれば、振動リングは、性能の低い開ループ角速度検出に用いることができる。対称形の振動リングの数学的モデルは、多くの特徴において、振動リング又は半球状共振器ジャイロスコープ（”ＨＲＧ”）に類似している。半球状共振器ジャイロスコープに対する分析的な類似性は、振動リングジャイロスコープが潜在的に類似した性能を達成しうることを示している。
【０００３】
振動リングに結合された駆動部品は、振動リングの第１の振動を引き起こす。振動リングの角速度及び第１の振動は、振動リング上でのコリオリ力を含む。例えば、角速度は振動リングの縦軸について生じる。コリオリ力は、振動リングの第２の振動を引き起こす。第２の振動は、第１の振動に対してほぼ垂直である。一例を挙げれば、フィードバック部品は、第１の振動を調節するために、第１の振動の振幅を駆動部品にフィードバックする。ピックオフセンサ部品は、第２の振動を検出し、ピックオフ信号を零にするために、制御信号を加える。制御信号は、振動リングの振幅の大きさ及び角速度の極性である。
【０００４】
この分野では、ジャイロバイアス及び直角位相の原因をリアルタイムに減少、補正又は除去する改良されたコリオリ振動ジャイロスコープが必要である。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の振動梁ジャイロスコープは、２つの主弾性軸と２つの主減衰軸を含み、２組の平行な面を持つ梁を有する２次元軸対称発振器と、前記梁に動作可能に結合され、前記梁を第１の方向に駆動させるための第１の駆動部品及び前記梁を前記第１の方向に垂直な第２の方向に駆動させるための第２の駆動部品と、前記第１の駆動部品及び前記第２の駆動部品に動作可能に結合されたサーボ機構と、前記梁の直交する２つの面において振動を誘発させるコリオリ力を検出する手段と、前記サーボ機構を用いて駆動信号を直交する前記第１の駆動部品又は前記第２の駆動部品に適合させて、前記梁が駆動される方向に沿った駆動軸を前記主減衰軸と一致させるように調整することにより、前記梁の振動を零に減少させる手段とを備え、前記梁が第１の方向に沿って駆動するとき、前記第２の駆動部品は前記梁の角速度の向き及び大きさを測定するピックオフセンサとして機能し、前記梁が第２の方向に沿って駆動するとき、前記第１の駆動部品はピックオフセンサとして機能することを特徴とする。
【０００６】
この振動梁ジャイロスコープにおいて、前記第１の駆動部品及び前記第２の駆動部品は、前記梁の側面に対して約４５度に前記梁の角を交差して発振させるように前記梁を駆動し、前記振動梁ジャイロスコープの小さな寸法公差が主弾性軸に沿った共振周波数がずれる原因となるときに、結果として生じる４５度の駆動方向が、梁の主弾性軸の方向とほぼ一致することが好ましい。
【０００７】
この振動梁ジャイロスコープにおいて、前記第１の駆動部品及び前記第２の駆動部品は、前記梁の側面に対して約４５度に前記梁の角を交差して発振させるように前記梁を駆動し、前記振動梁ジャイロスコープの公差のばらつきが小さいときに、主減衰軸が梁の面に対してほぼ４５度の方向になることが好ましい。
【０００８】
この振動梁ジャイロスコープにおいて、前記ジャイロスコープのジャイロバイアスの大きさがリアルタイムに連続的に減少されることが好ましい。
【０００９】
この振動梁ジャイロスコープにおいて、前記振動梁は、第１の方向及び第２の方向において、振動に対してほぼ対称な長方形、三角形、六角形又は円形のプリズム（柱）を備えていることが好ましい。
【００１０】
この振動梁ジャイロスコープにおいて、前記第１の方向は前記第２の方向にほぼ直交することが好ましい。
【００１１】
この振動梁ジャイロスコープにおいて、前記振動梁を平面で支持するフレームをさらに備え、前記第１の方向は面内方向であり、前記第２の方向は面外方向であることが好ましい。
【００１２】
本発明の振動梁ジャイロスコープの駆動方法は、２つの主弾性軸と２つの主減衰軸を含み、２組の平行な面を持つ梁を有する２次元軸対称発振器を設けるステップと、前記梁に動作可能に結合されるサーボ機構を設けるステップと、コリオリ力と対をなす振動を前記梁の直交する面の組に対して前記梁の検出軸に沿って検出しつつ、第１の期間において、前記梁の１組の側面に対して約４５度に前記梁の角を交差して発振させるように、前記梁の面に平行に、駆動部品により前記梁を駆動するステップと、第２の期間において、前記梁が駆動される方向に沿った駆動軸と検出軸とを反転させるステップと、前記サーボ機構を用いて前記梁の直交する２つの面をそれぞれ駆動する駆動信号を梁の１つの面において増加させ、該１つの面に直交する面において減少させることにより、零入力角速度を有するジャイロスコープの出力信号である前記梁のバイアスを零に減少させるステップとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
この振動梁ジャイロスコープの駆動方法において、前記梁の１つの面の駆動部品に対する駆動信号を増加させ、前記梁の直交する面の駆動部品に対する駆動信号を減少させることにより、一定の駆動振幅を維持しつつ、前記梁の駆動軸と主減衰軸の間の角度を零に減少させるステップをさらに含むことが好ましい。
【００１４】
本発明の振動梁ジャイロスコープの駆動方法は、２つの主弾性軸と２つの主減衰軸を含み、２組の平行な面を持つ梁を有する２次元軸対称発振器を設けるステップと、コリオリ力と対をなす振動を前記梁の駆動軸に垂直な前記梁の検出軸に沿って検出しつつ、第１の期間において、前記駆動軸が前記梁の面に対して約４５度となるように前記梁の角を交差して発振させるように、駆動部品により前記梁を駆動するステップと、第２の期間中において、前記梁を駆動する駆動軸と検出軸とを入れ替えるステップと、前記サーボ機構を用いて前記梁の直交する２つの面をそれぞれ駆動する駆動信号を梁の１つの面において増加させ、該１つの面に直交する面において減少させることにより、零入力角速度を有するジャイロスコープの出力信号である前記梁のバイアスを零に減少させるステップとを備えたことを特徴とする。
【００１５】
この振動梁ジャイロスコープの駆動方法において、前記梁の１つの面の駆動信号を増加させ、前記梁の直交する面の駆動信号を減少させることにより、一定の駆動振幅を維持しつつ、前記梁の駆動軸と主減衰軸の間の角度を零に減少させるステップをさらに含むことが好ましい。
【００１６】
この振動梁ジャイロスコープの駆動方法において、サーボ機構が前記梁に動作可能に結合され、推定されるバイアスを零にするように、前記サーボ機構により前記梁の直交する２つの面への駆動信号の調整を制御するステップをさらに備えたことが好ましい。
【００１７】
この振動梁ジャイロスコープの駆動方法において、前記駆動部品は、少なくとも１つの静電気駆動部品、磁気駆動部品及び圧電駆動部品を備えたことが好ましい。
【００１８】
この振動梁ジャイロスコープの駆動方法において、前記駆動部品はセンサ部品として機能し、少なくとも１つの容量ピックオフセンサ、磁気ピックオフセンサ、圧電抵抗センサ及び圧電ピックオフセンサを備えたことが好ましい。
【００１９】
この振動梁ジャイロスコープの駆動方法において、振動梁ジャイロスコープの小さな寸法公差が主弾性軸に沿った共振周波数がずれる原因となるときに、結果として生じる４５度の駆動方向が、梁の主弾性軸の方向とほぼ一致することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明の実施形態の特徴は、発明の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付図面から明らかにされるであろう。
【図１】図１は、微小電気機械システム（”ＭＥＭＳ”）ジャイロスコープを備えた装置を示す図である。
【図２】図２は、本発明の方法及び装置の一実施形態において、梁の角を交差して梁を駆動する理由を説明する図である。
【図３】図３は、本発明に係る方法の一実施形態を示す図である。
【図４】図４は、本発明に係る方法の他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
振動ジャイロスコープは、回転を検出するために様々な方法でコリオリ加速度を用いる機械的素子に対して、集合的な名称である。これらのジャイロスコープはさまざまな形状で出現し、音叉、振動円盤、振動ワイングラスなどとして知られている。
【００２２】
図１に戻って、一実施形態の装置１００は、微小電気機械システム（”ＭＥＭＳ”）ジャイロスコープを備える。このジャイロスコープは、高精度ナビゲーション角速度検出に使用することができる。一例を挙げれば、装置１００は、振動梁１０２と、複数の駆動／検出部品１０５、１０６、１１０及び１１２を有している。振動梁１０２の振動モードに依存して、駆動／検出部品１０５、１０６、１１０及び１１２の第１のサブグループは、振動梁１０２の第１の振動を駆動し、駆動／検出部品１０５、１０６、１１０及び１１２の第２のサブグループは、振動梁１０２の振動により誘発された第２のコリオリ力を検出する。
【００２３】
一例を挙げれば、振動梁１０２の駆動振動は、第１の方向（例えば、面外の方向）に沿う。そのため、駆動／検出部品１０５及び１０６は、振動梁１０２の駆動部品として機能し、駆動／検出部品１１０及び１１２は、振動梁１０２のピックオフセンサとして機能する。他の例においては、振動梁１０２の駆動振動は、第２の方向（例えば、面内の方向）に沿う。その場合、駆動／検出部品１１０及び１１２は、振動梁１０２の駆動部品として機能し、駆動／検出部品１０５及び１０６は、振動梁１０２のピックオフセンサとして機能する。
【００２４】
振動梁１０２は、垂直（上下）振動のための１又はそれ以上の節軸を備えている。例えば、振動梁１０２の垂直振動は、その節軸に対して生じる。振動梁１０２は、水平振動のための１又はそれ以上の節軸を有している。例えば、振動梁１０２の水平振動は、その節軸に対して生じる。垂直振動のための節軸と水平振動のための節軸は、節点において交差する。節点は、複数のほぼ直交する方向の内１又はそれ以上の方向において、振動に対してほぼ静止している。例えば、節点は、垂直振動及び水平振動の両方のあいだ、ほぼ静止している。振動梁１０２は、その振動梁１０２の節点において、フレーム１１８を振動梁１０２に結合するように機能する１又はそれ以上の接続部品１２０を有している。
【００２５】
一例を挙げれば、振動梁１０２は、（図示しない）トップカバー及びボトムカバーを介してフレーム１１８に結合された撓み部品１２２により支持されている。撓み部品１２２は、角速度が発生したときに、節点に対する振動梁１０２の動きを許容する。例えば、角速度は振動梁の長手方向軸について発生したとする。ピックオフセンサ及び処理部品は、振動梁１０２の動きを測定し、角速度の方向及び大きさを表す信号に変換する。
【００２６】
撓み部品１２２は、節点についての振動梁１０２の水平及び垂直振動を許容する。撓み部品１２２は、振動梁１０２の長手方向軸の中心線に沿って位置し、振動梁１０２よりも小さい断面を有していてもよい。一例を挙げれば、節点は振動梁の内部にある。例えば、振動梁１０２は、節点の周囲の領域を露出させる１又はそれ以上の開口１２４を有していてもよい。一例を挙げれば、開口１２４は振動梁１０２を突き抜けていてもよい。開口１２４は、振動梁１０２の動作のためのスペースを確保するために、節点及び撓み部品１２２を取り囲む。開口１２４は節点の近くにある。開口１２４は、フレーム１１８が振動梁を実質的に節点の近くで支持することを可能にする。開口１２４は、節点を露出させ及び撓み部品１２２を形成するために、振動梁１０２の表面からエッチングされた空間を有していてもよい。
【００２７】
角速度検出ジャイロスコープを初期化するために、駆動／検出部品１０５、１０６、１１０及び１１２のうち駆動部品として機能するものは、振動梁１０２の第１の振動を生じさせる。振動梁１０２の長手方向軸に対する角速度及びその第１の振動は、振動梁１０２上のコリオリ力を誘発する。コリオリ力は、振動梁１０２の第２の振動を生じさせる。第２の振動は、第１の振動に対してほぼ直角である。一例を挙げれば、第１の振動を調節するために、フィードバック部品は、第１の振動の振幅を駆動部品１０６にフィードバックする。駆動／検出部品１０５、１０６、１１０及び１１２のうちセンサ部品として機能するものは、第２の振動をピックオフし、ピックオフ信号を零にするために制御信号を与える。制御信号は、振動梁１０２の角速度の振幅の大きさ及び極性である。
【００２８】
一例を挙げれば、駆動／検出部品１０５、１０６、１１０及び１１２のうち駆動部品として機能するものは、静電気駆動部品、磁気駆動部品及び／又は圧電駆動部品を有していてもよい。駆動／検出部品１０５、１０６、１１０及び１１２のうちセンサ部品として機能するものは、容量ピックオフセンサ、磁気ピックオフセンサ、圧電抵抗センサ及び／又は圧電ピックオフセンサを有していてもよい。
【００２９】
零入力角速度を有するジャイロスコープの出力信号は、ＺＲＯ(Zero Rate Output)又はジャイロバイアスとして参照され、エラー信号とみなされる。慣性測定ユニット（ＩＭＵ）及び慣性航法システム（ＩＮＳ）などの典型的な応用において、キャリブレーション処理が実行され、温度に対するジャイロバイアスのモデルが測定され、システムプロセッサに記憶される。そのモデルは、測定された加速度の誤差補正に応用される。不安定で再現性のないバイアスの非モデル化部分は、測定された加速度において誤差として残り、一般的に慣性航法システムの時間に対する位置精度に制限をかける。
【００３０】
ジャイロスコープは、動作原理に基づいて２つのカテゴリーに分類できる。第１のカテゴリーは、回転軸に垂直な速度成分を有する回転構造中を移動する検出体に作用する力を測定することにより角速度を検出する、コリオリ力に基づくジャイロスコープである。検出体の動きは、糸車におけるような連続的なものであってもよいし、音叉又はベルにおけるような振動的なものであってもよい。第２のカテゴリーは、光の速度が一定であることにより、光信号の逆方向伝搬の経過時間の差を測定することにより角速度を検出する、サニャクに基づくジャイロスコープである。この相対論的な効果は、リングレーザージャイロスコープ（ＲＬＧ）における光信号の逆方向伝播の周波数の分離又は光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）における光信号の逆方向伝播の位相差を生じさせる。
【００３１】
コリオリ振動ジャイロ（ＣＶＧ）は、さらにクラスIとクラスIIに分類される。クラスIＣＶＧの一例は、音叉型ジャイロスコープである。クラスIIＣＶＧの一例は、ベル型又は半球状共振器ジャイロスコープ（ＨＲＧ）である。クラスIIＣＶＧは、その検出又は入力軸に対して幾何学的に対称であり、主弾性軸に沿った振動に対する共振周波数よりも劣化した又はほぼ同じ周波数を有する。
【００３２】
ＣＶＧの出力は、２つの成分に分離可能なＡＣ信号である。第１の成分は、振動検出素子の速度と同相であり、入力角速度に比例した振幅を有している。第２の成分は、検出素子の加速度と同相であり、第１の成分と位相が９０度ずれている、すなわち直角位相である。同相の角速度信号と直角位相信号の大きさは、ジャイロスコープが開ループモードで運転されているときは、ジャイロスコープのピックオフ出力を復調することによって、又は閉ループサーボ動作のためのフィードバックのサイン相及びコサイン相の振幅によって、得られる。位相は、検出体の駆動信号に対して決定される。開ループジャイロスコープの復調における位相誤差又は閉ループジャイロスコープの再変調における位相誤差は、角速度として解釈されるべき直角位相信号の一部分を生じ、ジャイロバイアス誤差の原因となる。
【００３３】
本発明の方法及び装置の一実施形態は、ジャイロバイアス及び直角位相の原因をリアルタイムに減少させ、補正し、又は除去する。
【００３４】
図２は、本発明の方法及び装置の一実施形態において、角を交差するように梁を駆動する理由を説明する図である。主減衰軸２０２はＸ軸２０４からθＤだけオフセットしており、主弾性軸２０６はＸ軸２０４からθＫだけオフセットしている。ＸＰ２０８（Ｘピックオフ軸）はＸ軸２０４からθＸだけオフセットしており、ＹＰ２１０（Ｙピックオフ軸）はＹ軸２１２からθＹだけオフセットしている。
【００３５】
以下の方程式は、ジャイロパラメータの作用として、クラスIIＣＶＧにおけるバイアス及び直角位相を示している。
バイアス＝ｓｉｎ２θτ（１／τ１−１／τ２）／２ｋ  ｒａｄ／ｓｅｃ
直角位相＝ｓｉｎ２θω（ω１−ω２）／２ｋ  ｒａｄ／ｓｅｃ
ここで、
θτ＝振動駆動軸と主減衰軸の間の角度
θω＝振動駆動軸と主弾性軸の間の角度
τ１及びτ２＝各主減衰軸における減衰時定数
ω１及びω２＝各主弾性軸における共振周波数
ｋ＝梁に対する形状依存拡大縮小定数〜１
【００３６】
振動梁ジャイロスコープは１つの梁を有し、その梁は、第１の期間において、最初はその梁の一対の面に垂直な方向に駆動され、コリオリ力と対をなす振動は、直交する一対の面に垂直な軸に沿って検出される。第２の期間中、駆動軸と検出軸が反転する。上記方程式において、直交する駆動軸と検出軸が反転したときは、θτ及びθωは、９０度だけ増加又は減少する。２θτ及び２θωは、１８０度だけ増加又は減少し、それによりバイアス及び直角位相の極性が反転する。駆動軸と検出軸が入れ替わることによるジャイロバイアスと直角位相の極性が反転する可能性は、クラスIIＣＶＧ特有のものである。アルゴリズムの４つの連立方程式を解くために、バイアスが交互に反転する２つのジャイロスコープを用いて、角速度を同時に測定してもよい。４つの連立方程式の解は、運用環境における各ジャイロスコープのバイアスを連続的に演算することを可能にする。ジャイロバイアスは、各ジャイロスコープにより測定された角速度から差し引かれ、補正された角速度の測定値は２つの平方根により角度の振れを減少させるように平均化される。
【００３７】
本発明の方法の一実施形態は、センサの段階において、リアルタイムにジャイロバイアスと直角位相の大きさを連続的に減少させることができる。梁の直交する２つの面に駆動信号を印加し、直交する２つの面におけるコリオリ力に誘発された振動を検出することにより、その梁の面に対して４５度に駆動することができる。小さな寸法公差が主弾性軸に沿った共振周波数がわずかにずれる原因となるときは、結果として生じる４５度の駆動方向は、梁の主弾性軸の方向とほぼ一致している。同様の理由で、公差のばらつきが小さいときは、主減衰軸は梁の面に対してほぼ４５度の方向になる。角度θτ及びθωは、等しくはないけれども、１０度以下である。
【００３８】
本発明の方法の一実施形態において、第１ステップはバイアスを零にすることである。１つの面における駆動信号を増加させ、それに直交する面の駆動信号を減少させることにより、一定の駆動振幅を維持しつつ、駆動軸と主減衰軸θτの間の角度を零に減少させることができる。梁の直交する２つの面への駆動信号の調整は、推定されるバイアスを零にするサーボにより制御される。ジャイロバイアスの他の原因は時定数の差以外にも存在すること、及びこれらのバイアスの原因は、サーボ制御することにより、零以外の値のθτに対して、バイアスと同じ大きさで逆向きのバイアスを与えることにより補正することができることに注目すべきである。
【００３９】
第２のステップは直角位相を零にすることである。一例として、これは、駆動電極及び検出電極にＤＣ電圧を印加することによって達成される。梁の直交する面の間で均衡されたＤＣ電圧は、梁の主弾性軸の方向を変化させる負の静電気ばねを生じさせる。印加されたＤＣ電圧の大きさ及び割合は、主弾性軸を駆動軸に一致させるように、かつ加速度の直角位相部分を零に減少させるようにサーボ制御される。
【００４０】
バイアスを零にするようにサーボ制御されないジャイロバイアスの機械化においても、主弾性軸を駆動軸に一致させるようにＤＣ電圧を印加するか又は駆動軸を主弾性軸の方向に向けるように駆動振動を調整することにより、直角位相は、零になるようにサーボ制御される。
【００４１】
図３は、本発明に係る方法の一実施形態を表している。この方法の実施形態は、２つの主弾性軸と２つの主減衰軸を含む梁を有する２次元軸対称発振器を設けるステップ（３０１）と、梁の側面に対して約４５度に梁の角を交差して発振させるように駆動部品で梁を駆動するステップ（３０２）と、梁のバイアスを零に減少させるステップ（３０３）と、梁の直角位相を零に減少させるステップ（３０４）を備える。
【００４２】
図４は、本発明に係る方法の他の実施形態を表している。この方法の実施形態は、２つの主弾性軸と２つの主減衰軸を含む梁を有する２次元軸対称発振器を設けるステップ（４０１）と、梁の側面に対して約４５度に梁の角を交差して発振させるように駆動部品で梁を駆動するステップ（４０２）と、第１の期間において、梁の一対の面に垂直な方向において、梁の駆動軸に沿って梁を駆動し、コリオリ力と対をなす振動を、梁の直交する一対の面に垂直な梁の検出軸に沿って検出するステップ（４０３）と、第２の期間中、梁を駆動する駆動軸と検出軸を反転させるステップ（４０４）と、梁のバイアスを零に減少させるステップ（４０５）と、梁の直角位相を零に減少させるステップ（４０６）を備える。
【００４３】
一例を挙げれば、本願発明の装置は、１又はそれ以上の電子部品、ハードウエア部品及びコンピュータソフトウエアなどの複数の構成要素を備えている。そのような構成要素のいくつかは１つの装置に組み合わされ又は分割されていてもよい。
【００４４】
ここで述べたステップ又は動作は一例に過ぎない。本発明の精神を逸脱しない範囲で、これらステップ又は動作の様々な変形が可能である。例えば、これらのステップを異なった順番で実行してもよいし、ステップを追加、削除又は変形してもよい。
【００４５】
本発明の実施例は詳細に描かれ説明されているけれども、本発明の精神を逸脱しない範囲で、様々な変形、追加、削除などが可能であり、それゆえ、それらは請求項に規定された発明の範囲内に含まれるとみなされることは、関連分野における当業者にとって明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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