(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数の基準信号を用いて入力信号を同期検波し、該同期検波後の信号を、前記基準信号若しくは該基準信号を１／ｍ分周（但し、ｍは正整数）した信号に同期したサンプリング周期毎にアナログ移動平均処理することにより、前記同期検波後の信号から高周波ノイズを除去する同期検波方法であって、
前記アナログ移動平均処理を、
遅延ユニットを複数段縦続接続してなるパルス遅延回路に対して、前記同期検波後の信号を、前記各遅延ユニットの遅延時間を制御する信号として入力すると共に、前記パルス遅延回路にパルス信号を入力して該パルス信号を前記各遅延ユニットの遅延時間にて順次遅延しながら伝送させ、前記サンプリング周期毎に、前記パルス遅延回路内で前記パルス信号が通過した遅延ユニットの段数をカウントすることにより行うことを特徴とする同期検波方法。
【請求項２】
前記アナログ移動平均処理により得られたデータを、更にローパスフィルタにてフィルタリング処理することにより、残留ノイズを除去することを特徴とする請求項１記載の同期検波方法。
【請求項３】
前記アナログ移動平均処理により得られたデータを、前記アナログ移動平均処理のサンプリング周期と同じか若しくは該サンプリング周期の１／ｎ（但し、ｎは正整数）の周期でサンプリングして、過去複数回分のサンプリングデータの平均値を演算するデジタル移動平均処理を行うことにより、前記ローパスフィルタとしてのフィルタリング処理を行うことを特徴とする請求項２記載の同期検波方法。
【請求項４】
所定周波数の基準信号を用いて入力信号を同期検波し、該同期検波後の信号を、前記基準信号若しくは該基準信号を１／ｍ分周（但し、ｍは正整数）した信号に同期したサンプリング周期毎にアナログ移動平均処理することにより、前記同期検波後の信号から高周波ノイズを除去する同期検波方法であって、
前記アナログ移動平均処理後の信号をＡ／Ｄ変換し、その後、該Ａ／Ｄ変換後のデータを、前記アナログ移動平均処理の周期と同じか若しくは該周期の１／ｎ（但し、ｎは正整数）の周期でサンプリングして、過去複数回分のサンプリングデータの平均値を演算するデジタル移動平均処理を行うことを特徴とする同期検波方法。
【請求項５】
所定周波数の基準信号を用いて入力信号を同期検波する同期検波回路と、
該同期検波後の信号を、前記基準信号若しくは該基準信号を１／ｍ分周（但し、ｍは正整数）した信号に同期したサンプリング周期毎に移動平均するアナログ移動平均フィルタと、
を備え、前記アナログ移動平均フィルタは、
前記同期検波後の信号に応じた遅延時間で入力パルスを遅延させて出力する遅延ユニットが複数段縦続接続され、パルス信号を各遅延ユニットの遅延時間にて順次遅延しながら伝送させるパルス遅延回路と、
前記サンプリング周期毎に、前記パルス遅延回路内で前記パルス信号が通過した遅延ユニットの段数をカウントするカウント手段と、
を備え、該カウント手段によるカウント値を前記同期検波後の信号を表すデジタルデータとして出力する、フィルタ機能付き時間Ａ／Ｄ変換器、
からなることを特徴とする同期検波装置。
【請求項６】
前記アナログ移動平均フィルタによるアナログ移動平均処理後のデータをフィルタリング処理して残留ノイズを除去するローパスフィルタを備えたことを特徴とする請求項５に記載の同期検波装置。
【請求項７】
前記ローパスフィルタとして、前記アナログ移動平均後のデータを、前記アナログ移動平均処理のサンプリング周期と同じか若しくは該サンプリング周期の１／ｎ（但し、ｎは正整数）の周期でサンプリングして、過去複数回分のサンプリングデータの平均値を演算するデジタル移動平均フィルタを備えたことを特徴とする請求項６に記載の同期検波装置。
【請求項８】
所定周波数の基準信号を用いて入力信号を同期検波する同期検波回路と、
該同期検波後の信号を、前記基準信号若しくは該基準信号を１／ｍ分周（但し、ｍは正整数）した信号に同期したサンプリング周期毎に移動平均するアナログ移動平均フィルタと、
該アナログ移動平均処理後の信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器によるＡ／Ｄ変換後のデータを、前記アナログ移動平均処理のサンプリング周期と同じか若しくは該サンプリング周期の１／ｎ（但し、ｎは正整数）の周期でサンプリングして、過去複数回分のサンプリングデータの平均値を演算するデジタル移動平均フィルタと、
を備えたことを特徴とする同期検波装置。
【請求項９】
センシングエレメントを、搬送波を重畳した駆動信号にて駆動する駆動手段と、
前記搬送波に基づき同期検波用の第１基準信号を生成する第１基準信号生成手段と、
前記センシングエレメントからの検出信号を前記第１基準信号を用いて同期検波することにより、前記センシングエレメントを用いて検出された物理量を表すセンサ信号を発生する第１同期検波手段と、
を備えたセンサ信号検出装置において、
前記第１同期検波手段として、請求項５〜請求項８何れか記載の同期検波装置を備えたことを特徴とするセンサ信号検出装置。
【請求項１０】
センシングエレメントを、所定周波数の駆動信号にて駆動する駆動手段と、
前記センシングエレメントの駆動状態を、前記駆動信号若しくは前記センシングエレメントから出力されるモニタ信号により検出して、該駆動信号若しくはモニタ信号により同期検波用の第２基準信号を生成する第２基準信号生成手段と、
前記センシングエレメントからの検出信号を前記第２基準信号を用いて同期検波することにより、前記センシングエレメントを用いて検出された物理量を表すセンサ信号を発生する第２同期検波手段と、
を備えたセンサ信号検出装置において、
前記第２同期検波手段として、請求項５〜請求項８何れか記載の同期検波装置を備えたことを特徴とするセンサ信号検出装置。
【請求項１１】
センシングエレメントを、所定周波数の駆動信号にて駆動する駆動手段と、
該駆動手段が出力する前記センシングエレメント駆動用の駆動信号に、該駆動信号よりも周波数の高い搬送波を重畳する搬送波重畳手段と、
前記センシングエレメントの駆動状態を、前記駆動信号若しくは前記センシングエレメントから出力されるモニタ信号により検出して、該駆動信号若しくはモニタ信号により同期検波用の第２基準信号を生成する第２基準信号生成手段と、
前記搬送波重畳手段が前記駆動信号に重畳する搬送波に基づき、同期検波用の第１基準信号を生成する第１基準信号生成手段と、
前記センシングエレメントからの検出信号を前記第１基準信号を用いて同期検波する第１同期検波手段と、
該第１同期検波手段による同期検波後の信号を、前記第２基準信号を用いて同期検波することにより、前記センシングエレメントを用いて検出された物理量を表すセンサ信号を発生する第２同期検波手段と、
を備えたセンサ信号検出装置において、
前記第１同期検波手段、及び、第２同期検波手段として、夫々、請求項５〜請求項８何れか記載の同期検波装置を備えたことを特徴とするセンサ信号検出装置。
【請求項１２】
前記センシングエレメントは、振動ジャイロの振動子であることを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載のセンサ信号検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力信号の中から基準信号と同期した信号成分を抽出するのに用いられる同期検波方法及び装置、並びに、この同期検波を利用したセンサ信号検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、Ｓ／Ｎ（信号対ノイズ比）の悪い入力信号から所望の信号成分を分離したい場合や、入力信号の基準信号に対する位相差を検出したい場合等には、同期検波回路が使用されている。
【０００３】
この同期検波回路は、所定の周波数帯域に乗った信号をその周波数の基準信号で全波整流することで、所望の信号を復元するものであるが、そのために、同期検波回路では、基準信号に同期して、スイッチの切替え、信号経路の選択等の処理がなされ、この処理動作によって高周波ノイズが発生してしまうという問題があった。
【０００４】
そして、この高周波ノイズは、回路全体のＳ／Ｎを劣化させてしまうことから、同期検波回路には、通常、その後段部分に、ＣＲフィルタ等からなるローパスフィルタが設けられ、このローパスフィルタにて高周波ノイズを除去するようにされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように、ＣＲフィルタ等からなるローパスフィルタを用いて、同期検波回路で発生する高周波ノイズを充分低減するには、フィルタの時定数を大きくしなければならず、このためには、ローパスフィルタを構成しているコンデンサＣの容量や抵抗Ｒの抵抗値を大きくしたり、その接続段数を増やす（換言すればフィルタの次数を高める）必要があった。
【０００６】
従って、従来の同期検波回路においては、高周波ノイズを除去するために設けられるローパスフィルタによって、小型化、低コスト化ができないという問題があった。
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、同期検波処理によって発生する高周波ノイズを、時定数の大きなローパスフィルタを用いることなく効率よく低減し得る同期検波方法及び装置、並びに、これを利用したセンサ信号検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の同期検波方法においては、同期検波後の信号を、同期検波の際に用いた基準信号若しくは該基準信号を１／ｍ分周（但し、ｍは正整数）した信号に同期したサンプリング周期毎にアナログ移動平均処理することにより、同期検波後の信号から高周波ノイズを除去する。
【０００８】
これは、アナログ移動平均処理はサンプリング周期内に入力された信号を平均化するものであるので、そのサンプリング周波数の整数倍（例えば、サンプリング周波数が１０ｋＨｚであれば、１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ…）の周波数域で減衰量が最大（理論上は無限大）となるためである。
【０００９】
即ち、本願発明者らは、同期検波処理によって発生する高周波ノイズが、同期検波に用いた基準信号の高調波成分であり、例えば、基準信号が１０ｋＨｚであれば、高周波ノイズは、１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、４０ｋＨｚ…というように基準信号の周波数の整数倍の周波数域に発生すること、及び、アナログ移動平均処理では、アナログ移動平均を行う際のサンプリング周波数の整数倍の周波数域で減衰量が無限大となること、に着目し、アナログ移動平均処理を、同期検波に用いる基準信号若しくは該基準信号を１／ｍ分周（但し、ｍは正整数）した信号に同期した周期で実行することにより（換言すればアナログ移動平均のサンプリング周波数を基準信号の周波数若しくは基準信号を１／ｍ分周した周波数とすることにより）、同期検波処理で発生する不要な高周波ノイズ成分を、アナログ移動平均処理で効率よく減衰させるようにしているのである。
【００１０】
また、請求項１に記載の同期検波方法においては、同期検波後の信号のアナログ移動平均処理を、遅延ユニットを複数段縦続接続してなるパルス遅延回路に対して、同期検波後の信号を、各遅延ユニットの遅延時間を制御する信号として入力すると共に、そのパルス遅延回路にパルス信号を入力して、パルス信号を各遅延ユニットの遅延時間にて順次遅延しながら伝送させ、前記サンプリング周期毎に、パルス遅延回路内でパルス信号が通過した遅延ユニットの段数をカウントする、といった手順で実行する。
つまり、パルス遅延回路を上記のように動作させた場合、パルス信号がパルス遅延回路内の各遅延ユニットを通過する際の遅延時間は、アナログ入力信号の信号レベルに応じて変化し、アナログ入力信号に不要な高周波信号成分が重畳されていればその高周波ノイズ成分によって変動するが、パルス信号が各遅延ユニットを通過するに従い、高周波ノイズ成分による変動成分は相殺され、パルス信号が複数の遅延ユニットを通過した際の各遅延ユニットでの平均遅延時間を見ると、高周波信号成分を除去した真のアナログ入力信号の信号レベルに対応するものとなる。
【００１１】
そこで、本発明では、パルス遅延回路を上記のように動作させ、同期検波に用いた基準信号若しくは該基準信号を１／ｍ分周（但し、ｍは正整数）した信号に同期したサンプリング周期で、パルス遅延回路内でパルス信号が通過した遅延ユニットの段数をカウントすることにより、パルス信号が各遅延ユニットを通過するのに要した時間の移動平均をとり、これを、アナログ移動平均後の信号を表すデジタルデータとして出力するようにしているのである。
そして、このアナログ移動平均処理では、サンプリング周波数の整数倍の周波数域で減衰量が無限大となるため、本発明によれば、従来のように時定数の大きなローパスフィルタを用いることなく、同期検波処理で発生する高周波ノイズを充分低減することができるようになり、同期検波回路（装置）を、従来に比べて簡単な構成で実現できることになる。よって、本発明方法によれば、同期検波回路（装置）の小型化・低コスト化を図ることができる。
【００１２】
ところで、上記のように、アナログ移動平均処理を利用すれば、同期検波後の信号に重畳されている基準信号の整数倍の周波数域のノイズ成分を効率よく低減できるのであるが、同期検波後の信号には、同期検波によって発生するノイズ成分以外の高周波ノイズ（つまり、基準信号の整数倍の周波数域以外の周波数域のノイズ成分）が重畳されていることもあり、この高周波ノイズについては、アナログ移動平均処理だけで充分に低減できないことも考えられる。
【００１３】
そこで、このような場合には、請求項２に記載のように、アナログ移動平均処理により得られたデータを、更にローパスフィルタにてフィルタリング処理することにより、残留ノイズを除去するようにしてもよい。
【００１４】
そして、このようにしても、ローパスフィルタには、アナログ移動平均処理によって基準信号の高調波成分による高周波ノイズが除去された信号が入力されることから、ローパスフィルタの時定数を従来のように大きくする必要がなく、その構成を簡素化して、同期検波回路（装置）の小型化・低コスト化を図ることができる。
【００１５】
また、このローパスフィルタによるフィルタリング処理は、請求項３に記載のように、アナログ移動平均処理により得られたデータを、アナログ移動平均処理のサンプリング周期と同じか若しくはそのサンプリング周期の１／ｎ（但し、ｎは正整数）の周期でサンプリングして、過去複数回分のサンプリングデータの平均値を演算するデジタル移動平均処理を行うようにすればよい。
【００１６】
尚、請求項３に記載の同期検波方法において、デジタル移動平均処理は、アナログ移動平均処理の周期と同じか若しくは該周期の１／ｎ（但し、ｎは正整数）の周期でサンプリング周波数で行うようにしているが、これは、デジタル移動平均処理のサンプリング周波数をこのように設定すれば、デジタル移動平均処理で生じる不要な信号通過域が、アナログ移動平均処理の際に減衰量が無限大となる周波数域と重なるためである。
【００１７】
つまり、デジタル移動平均処理は、そのサンプリング周波数に同期してデジタルデータをサンプリングし、そのサンプリングした過去複数回分のデジタルデータの平均値を演算するものであるため、デジタル移動平均処理による信号の減衰量は、そのサンプリング周波数の整数倍の周波数域で極めて小さく（略零）なってしまい、この周波数域では不要な信号成分が通過してしまうことになる。これに対して、アナログ移動平均処理では、そのサンプリング周波数の整数倍の周波数域で減衰量が最大（理論上は無限大）となり、この周波数域では不要な信号成分はカットされる。
【００１８】
そこで、請求項３に記載の同期検波方法においては、アナログ移動平均処理後の信号から残留ノイズを除去するローパスフィルタとしての機能をデジタル移動平均処理にて実現するに当たって、デジタル移動平均処理のサンプリング周波数を、アナログ移動平均処理のサンプリング周波数と同じか、そのｎ倍の周波数に設定することにより、デジタル移動平均処理で減衰させることのできない信号成分（この場合、同期検波の際に生じる高周波ノイズ成分）をアナログ移動平均処理で充分減衰させておき、デジタル移動平均処理で不要なノイズ成分が通過してしまうのを防止しているのである。
【００１９】
次に、請求項４に記載の同期検波方法においては、所定周波数の基準信号を用いて入力信号を同期検波し、その同期検波後の信号を、基準信号若しくは基準信号を１／ｍ分周（但し、ｍは正整数）した信号に同期したサンプリング周期毎にアナログ移動平均処理することにより、同期検波後の信号から高周波ノイズを除去する。
【００２０】
そして、そのアナログ移動平均処理後の信号をＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換後のデータを、アナログ移動平均処理の周期と同じか若しくは該周期の１／ｎ（但し、ｎは正整数）の周期でサンプリングして、過去複数回分のサンプリングデータの平均値を演算するデジタル移動平均処理を行う。
従って、この請求項４に記載の同期検波方法によれば、請求項３に記載の同期検波方法と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
次に、請求項５に記載の同期検波装置においては、同期検波回路が、所定周波数の基準信号を用いて入力信号を同期検波し、アナログ移動平均フィルタが、同期検波後の信号を、基準信号若しくは該基準信号を１／ｍ分周（但し、ｍは正整数）した信号に同期したサンプリング周期毎に移動平均する。
そして、このアナログ移動平均フィルタは、同期検波後の信号に応じた遅延時間で入力パルスを遅延させて出力する遅延ユニットが複数段縦続接続され、パルス信号を各遅延ユニットの遅延時間にて順次遅延しながら伝送させるパルス遅延回路と、基準信号若しくは基準信号を１／ｍ分周（但し、ｍは正整数）した信号に同期したサンプリング周期毎に、パルス遅延回路内でパルス信号が通過した遅延ユニットの段数をカウントするカウント手段とを備え、このカウント手段によるカウント値を前記同期検波後の信号を表すデジタルデータとして出力する、フィルタ機能付き時間Ａ／Ｄ変換器にて構成されている。
【００２５】
従って、請求項５に記載の装置によれば、請求項１記載の同期検波方法に従い入力信号を同期検波することができ、同期検波によって発生する不要な高周波ノイズ（基準信号の周波数の高調波成分）を、従来のような時定数の大きなローパスフィルタを用いることなく、効率よく低減することができ、延いては、装置の小型化・低コスト化を図ることができる。
【００２６】
また、請求項６に記載の同期検波装置は、請求項５に記載の装置において、アナログ移動平均処理後のデータを、ローパスフィルタによりフィルタリング処理することにより、アナログ移動平均処理後の信号に含まれる残留ノイズを除去するようにしたものである。
【００２７】
従って、請求項６に記載の装置によれば、請求項２に記載の同期検波方法に従い入力信号を同期検波することができ、同期検波後の信号に含まれる不要なノイズ成分をより確実に除去することが可能となる。
また次に、請求項７に記載の同期検波装置は、請求項６に記載の装置において、ローパスフィルタを、アナログ移動平均処理のサンプリング周期と同じか若しくはそのサンプリング周期の１／ｎ（但し、ｎは正整数）の周期でアナログ移動平均後のデータをサンプリングし、そのサンプリングした過去複数回分のサンプリングデータの平均値を演算するデジタル移動平均フィルタにて構成したものである。
【００２８】
従って、請求項７に記載の装置によれば、請求項３に記載の同期検波方法に従い入力信号を同期検波することができ、同期検波後の信号に含まれる不要なノイズ成分をより確実に除去することが可能となる。
【００２９】
次に、請求項８に記載の同期検波装置においては、同期検波回路が、所定周波数の基準信号を用いて入力信号を同期検波し、アナログ移動平均フィルタが、その同期検波後の信号を、基準信号若しくは基準信号を１／ｍ分周（但し、ｍは正整数）した信号に同期したサンプリング周期毎に移動平均し、Ａ／Ｄ変換器が、そのアナログ移動平均処理後の信号をＡ／Ｄ変換する。
【００３０】
そして、デジタル移動平均フィルタが、そのＡ／Ｄ変換後のデータを、アナログ移動平均処理のサンプリング周期と同じか若しくはそのサンプリング周期の１／ｎ（但し、ｎは正整数）の周期でサンプリングし、過去複数回分のサンプリングデータの平均値を演算する。
【００３１】
つまり、請求項８に記載の装置は、請求項４に記載の同期検波方法に従い入力信号を同期検波する。よって、請求項８に記載の装置によれば、請求項７に記載の装置と同様、同期検波後の信号に含まれる不要なノイズ成分をより確実に除去することが可能となる。
一方、請求項９〜請求項１２に記載の発明は、本発明の同期検波方法（装置）を利用して、センシングエレメント（換言すればセンサ素子）からの検出信号に含まれる真のセンサ信号を抽出するセンサ信号検出装置に関するものである。
【００３２】
そして、請求項９に記載のセンサ信号検出装置においては、駆動手段が、センシングエレメントを、搬送波を重畳した駆動信号にて駆動し、第１基準信号生成手段が、その搬送波に基づき同期検波用の第１基準信号を生成し、第１同期検波手段が、センシングエレメントからの検出信号を第１基準信号を用いて同期検波することにより、センシングエレメントを用いて検出された物理量を表すセンサ信号を発生する。
【００３３】
即ち、請求項９記載のセンサ信号検出装置は、センシングエレメントの駆動信号に搬送波を重畳することによりセンシングエレメントから出力される検出信号に搬送波を重畳させ、更に、その検出信号を搬送波に同期した基準信号にて同期検波することによって、最終的に得られるセンサ信号が、センシングエレメントからの検出信号の入力経路に設けられる増幅回路等で発生する１／ｆノイズ（低周波ノイズ）の影響を受けるのを防止できるようにしたものである。
【００３４】
そして、このセンサ信号検出装置において、第１同期検波手段には、本発明方法に従って検出信号を同期検波できるように、請求項５〜請求項８何れか記載の同期検波装置が使用される。
よって、請求項９記載のセンサ信号検出装置によれば、センシングエレメントからの検出信号の入力経路に設けられる増幅回路等で発生する１／ｆノイズの影響を受けることなく、また、第１同期検波手段の同期検波処理によって発生する高周波ノイズの影響を受けることなく、センシングエレメントを用いて検出された物理量を表す真のセンサ信号を生成できることになり、極めてＳ／Ｎの高いセンサ信号検出装置を実現できることになる。
【００３５】
次に、請求項１０に記載のセンサ信号検出装置においては、音叉や振動板等からなる振動型のセンシングエレメントを利用して、加速度や角速度等の物理量を検出するのに好適な装置であり、駆動手段が、センシングエレメントを、所定周波数の駆動信号にて駆動し、第２基準信号生成手段が、センシングエレメントの駆動状態を、駆動信号若しくはセンシングエレメントから出力されるモニタ信号により検出して、その駆動信号若しくはモニタ信号により同期検波用の第２基準信号を生成し、第２同期検波手段が、センシングエレメントからの検出信号を第２基準信号を用いて同期検波することにより、センシングエレメントを用いて検出された物理量を表すセンサ信号を発生する。
【００３６】
そして、この請求項１０に記載のセンサ信号検出装置においても、第２同期検波手段には、本発明方法に従って検出信号を同期検波できるように、請求項５〜請求項８何れか記載の同期検波装置が使用される。
よって、請求項１０記載のセンサ信号検出装置によれば、第２同期検波手段の同期検波処理によって発生する高周波ノイズの影響を受けることなく、振動型のセンシングエレメントを用いて検出される加速度・角速度等の物理量を表す真のセンサ信号を生成できることになり、極めてＳ／Ｎの高いセンサ信号検出装置を実現できることになる。
【００３７】
次に、請求項１１に記載のセンサ信号検出装置においては、請求項１０に記載の装置と同様、駆動手段が、センシングエレメントを、所定周波数の駆動信号にて駆動し、第２基準信号生成手段が、センシングエレメントの駆動状態を、駆動信号若しくはセンシングエレメントから出力されるモニタ信号により検出して、その駆動信号若しくはモニタ信号により同期検波用の第２基準信号を生成する。
【００３８】
また、請求項１１に記載のセンサ信号検出装置においては、請求項９に記載の装置と同様、搬送波重畳手段が、駆動手段が出力するセンシングエレメント駆動用の駆動信号に、その駆動信号よりも周波数の高い搬送波を重畳することにより、センシングエレメントから出力される検出信号に搬送波を重畳させ、第１基準信号生成手段が、その搬送波に基づき同期検波用の第１基準信号を生成する。
【００３９】
そして、センシングエレメントからの検出信号は、第１同期検波手段にて、第１基準信号を用いて同期検波され、その同期検波後の検出信号は、第２同期検波手段にて、第２基準信号を用いて同期検波される。
即ち、請求項１１に記載のセンサ信号検出装置は、請求項９に記載のセンサ信号検出装置と請求項１０に記載のセンサ信号検出装置とを組み合わせることにより、音叉や振動板等からなる振動型のセンシングエレメントを利用して加速度や角速度等の物理量を検出するに当たって、最終的に得られるセンサ信号が、センシングエレメントからの検出信号の入力経路に設けられる増幅回路等で発生する１／ｆノイズ（低周波ノイズ）の影響を受けるのを防止できるようにしたものである。
【００４０】
そして、この請求項１１に記載のセンサ信号検出装置においても、第１同期検波手段及び第２同期検波手段には、夫々、本発明方法に従って検出信号を同期検波できるように、請求項５〜請求項８何れか記載の同期検波装置が使用される。よって、請求項１１に記載のセンサ信号検出装置によれば、センシングエレメントからの検出信号の入力経路に設けられる増幅回路等で発生する１／ｆノイズの影響を受けることなく、また、第１同期検波手段や第２同期検波手段の同期検波処理によって発生する高周波ノイズの影響を受けることなく、振動型のセンシングエレメントを用いて検出される加速度・角速度等の物理量を表す真のセンサ信号を生成できることになり、極めてＳ／Ｎの高いセンサ信号検出装置を実現できることになる。
【００４１】
尚、請求項１０又は請求項１１に記載のセンサ信号検出装置における振動型のセンシングエレメントとしては、請求項１２に記載の振動ジャイロの振動子を挙げることができる。そして、請求項１０又は請求項１１に記載のセンサ信号検出装置を、振動ジャイロの振動子からの検出信号を処理するのに利用すれば、振動ジャイロを用いて検出される角速度（ヨーレート）を高精度に検出し得る角速度検出装置を実現できることになる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態（第１実施例〜第３実施例）を図面と共に説明する。
［第１実施例］
図１は本発明が適用された第１実施例の角速度検出装置全体の構成を表すブロック図である。
【００４３】
本実施例の角速度検出装置は、所謂振動ジャイロであり、振動子からなるセンシングエレメント２と、センシングエレメント２を駆動して外部から振動子に加わった角速度を検出する検出回路（本発明のセンサ信号検出装置に相当）４とから構成されている。
【００４４】
ここで、センシングエレメント２は、例えば、図２に示すように、単結晶シリコン材料等で形成された基板１２上に、４角に延設された梁１４を介して変位可能に配置された略矩形状の振動子１６を備える。そして、振動子１６の周囲には、振動子１６を基板面に平行なｘ軸方向（図における上下方向）に振動させるための駆動電極１８、振動子１６の駆動状態（つまりｘ軸方向の振動状態）をモニタするためのモニタ電極２０、振動子１６の基板面に平行なｙ軸方向（ｘ軸と直交する方向）の振動を検出するための一対の検出電極２２、２４が配置されている。
【００４５】
尚、図２は、振動子１６及び各電極１８〜２４を模式的に表しており、実際には、振動子１６の変位によって各電極１８〜２４との間の静電容量が変化するように、振動子１６には各電極１８〜２４に対応した電極が形成されており、また、振動子１６側の電極と固定電極である基板１２上の電極１８〜２４とは、夫々、互いに噛み合うようにくし歯状に形成されているが、こうした本実施例のセンシングエレメント２は、マイクロマシン技術に基づく所謂マイクロジャイロのセンシングエレメントとして従来より周知であるため（例えば、特開２０００−８１３３５号、特開２００１−１５３６５９号等参照）、詳しい説明は省略する。
【００４６】
次に、検出回路４は、センシングエレメント２に設けられた駆動端子Ｄを介して、振動子１６の共振周波数に対応した駆動パルスＤＰを駆動電極１８に印加することにより、駆動電極１８と振動子１６との間に静電力を発生させて、振動子１６をｘ軸方向に振動させる駆動回路３０と、センシングエレメント２に設けられたモニタ端子Ｍを介して、モニタ電極２０から出力される振動子１６の駆動状態（振動状態）を表すモニタ信号ＭＳを取り込み、これを増幅して駆動回路３０にフィードバックする増幅器（アンプ）３２を備える。この結果、センシングエレメント２を構成する振動子１６は、自己の共振周波数でｘ軸方向に振動することになる。
【００４７】
また、このように振動子１６が振動している状態で、センシングエレメント２に、その基板面に直交する軸を中心とする角速度が加わると、振動子１６の振動方向（ｘ軸方向）に直交する方向（ｙ軸方向）にコリオリ力が発生し、振動子１６は、このコリオリ力によって、ｙ軸方向に振動する。
【００４８】
すると、振動子１６を挟んでｙ軸方向両側に配置された検出電極２２、２４と振動子１６との間の静電容量が変化し、検出電極２２、２４には、この静電容量の変化（換言すれば振動子１６に発生したコリオリ力）に対応したセンス信号ＳＰ、ＳＭが発生する。尚、これら各センス信号ＳＰ、ＳＭは、互いに逆相である。
【００４９】
そして、検出回路４には、これら各センス信号ＳＰ、ＳＭを、センシングエレメント２に設けられた一対のセンス端子Ｓを介して取り込み、その差分を増幅して同期検波部３６に出力する差動増幅器（アンプ）３４が設けられている。
同期検波部３６は、本発明の同期検波回路に相当するものであり、増幅器３２から出力されるモニタ信号ＭＳに基づき同期検波基準信号発生部３８にて生成された基準信号ＣＫＤを用いて、差動増幅器３４から出力されるセンス信号ＳＳ０を同期検波する。この結果、差動増幅器３４からのセンス信号ＳＳ０は、同期検波部３６で基準信号ＣＫＤに同期して全波整流されることになる。尚、基準信号ＣＫＤは、同期検波基準信号発生部３８がモニタ信号ＭＳを例えば９０°位相シフトすることにより生成される。
【００５０】
次に、同期検波部３６にて同期検波された信号（検出信号ＳＳ１）は、アナログ移動平均フィルタ４０に入力される。アナログ移動平均フィルタ４０は、同期検波部３６が同期検波に用いる基準信号ＣＫＤを受けて、その基準信号ＣＫＤの一周期毎に、検出信号ＳＳ１を平均化するものであり、例えば、前述の特開平８−３２４０８号公報に開示されたディレイラインフィルタが用いられる。
【００５１】
そして、このアナログ移動平均フィルタ４０によるアナログ移動平均処理後の検出信号ＳＳ２は、後段のローパスフィルタ４２に入力され、ローパスフィルタ４２にて、高周波ノイズ除去のためのフィルタリング処理が施された後、角速度の検出結果を表すセンサ信号（角速度信号）ＳＳ３として、外部装置（例えば車両の姿勢制御装置等）に出力される。
【００５２】
尚、ローパスフィルタ４２は、アナログ移動平均フィルタ４０によるアナログ移動平均処理で除去しきれなかった高周波ノイズを除去するために補助的に設けられるものであり、ＣＲフィルタ等からなるアナログフィルタを使用できる。また、ローパスフィルタ４２は、検出信号ＳＳ２をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器を設ければ、そのＡ／Ｄ変換器によるＡ／Ｄ変換後のデジタルデータを移動平均するデジタル移動平均フィルタにて構成することもできる。
【００５３】
次に、上記のように構成された本実施例の検出回路４の動作について、図３及び図４を用いて説明する。
まず、差動増幅器３４から出力されるセンス信号ＳＳ０は、図３に示すように、検出対象である角速度信号成分ωｓ１に加えて、不要ノイズ成分ＮＳ１と、ＤＣオフセット成分ＤＦＳ１とを含む。
【００５４】
そして一般に、センス信号ＳＳ０の内の不要ノイズ成分ＮＳ１と基準信号ＣＫＤとは、位相が９０°（位相差θ）ずれている。尚、当然のことであるが、角速度信号成分ωｓ１と基準信号ＣＫＤの位相差は０°（若しくは１８０°）である。
【００５５】
従って、同期検波部３６において、基準信号ＣＫＤを用いて、センス信号ＳＳ０を同期検波すると、角速度信号成分ωｓ１は、正弦波を全波整流したような直流信号ωｓ２に変換されるが、同期検波後の不要ノイズ成分ＮＳ２、及び、ＤＣオフセット成分ＤＦＳ２は、プラス側とマイナス側が等しくなり、平均化すれば零となる。
【００５６】
また、これら各信号成分ωｓ２、ＮＳ２、ＤＦＳ２の合成信号である同期検波後の検出信号ＳＳ１は、不要ノイズ成分ＮＳ２が他に比べて相対的に大きいため、鋸歯状波（所謂のこぎり波）のようになる。
そして、本実施例では、こののこぎり波成分を除去するために、従来のようなＣＲフィルタ等からなるアナログフィルタを使用するのではなく、アナログ移動平均フィルタ４０を使用し、アナログ移動平均フィルタ４０にて、こぎり波成分を消滅させ、更に、アナログ移動平均フィルタ４０にて除去しきれなかったノイズ成分をローパスフィルタ４２を用いて除去し、最終的なセンサ信号（角速度信号）ＳＳ３を生成する。
【００５７】
これは、アナログ移動平均フィルタ４０では、基準信号ＣＫＤの周期で決まるサンプリング周波数の整数倍の周波数域で減衰量が最大（理論上は無限大）となるためである。
つまり、図４に示すように、アナログ移動平均フィルタ４０においては、例えば、基準信号ＣＫＤの周波数が１０ｋＨｚであれば、１００μsec.毎に、その期間内での入力信号の移動平均をとるので、従来のＣＲ１次フィルタのように、その減衰量が周波数に対してなめらかに変化するのではなく、１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ…というように、基準信号ＣＫＤの周波数の整数倍の周波数域で減衰量が最大（理論上は無限大）となる。
【００５８】
これに対して、検出信号ＳＳ１を構成する各信号成分ωｓ２、ＮＳ２、ＤＦＳ２の内、角速度信号成分ωｓ２の周波数は基準信号ＣＫＤの周波数（１０ｋＨｚ）以下であるが、同期検波によって生じる不要ノイズ成分ＮＳ２の周波数は、基準信号ＣＫＤの周波数（１０ｋＨｚ）とその高調波の周波数（２０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ…）であり、また、ＤＣオフセット成分ＤＦＳ２の周波数も基準信号ＣＫＤと同じ（１０ｋＨｚ）である。
【００５９】
この結果、検出信号ＳＳ１を構成する各信号成分ωｓ２、ＮＳ２、ＤＦＳ２の内、角速度信号成分ωｓ２はアナログ移動平均フィルタ４０を通過するものの、不要ノイズ成分ＮＳ２やＤＣオフセット成分ＤＦＳ２は、アナログ移動平均フィルタ４０の無限減衰域にて除去され、同期検波部３６の動作によって生じる不要信号成分はアナログ移動平均フィルタ４０にて完全に除去されることになるのである。
【００６０】
よって、本実施例の角速度検出装置によれば、従来のように、時定数が大きな高次のＣＲフィルタを用いることなく、同期検波後の検出信号ＳＳ１から不要ノイズ（上述ののこぎり波）を効率よく除去することが可能となり、検出回路４の小型化・低コスト化を図ることができる。
【００６１】
尚、図５は、センシングエレメント２を実際に３．３ｋＨｚの駆動パルスＤＰにて駆動（振動）して、その駆動パルスＤＰ（詳しくはモニタ信号ＭＳ）に同期した３．３ｋＨｚの基準信号ＣＫＤでセンス信号ＳＳ０を同期検波した際に得られた、検出信号ＳＳ１の信号波形（ａ）及び周波数成分（ｂ）の測定データを表し、図６は、アナログ移動平均フィルタ４０を同期検波に用いた基準信号ＣＫＤで動作させた際の減衰特性と検出信号の周波数成分とを合わせて記載した測定データを表している。
【００６２】
そして、これらのデータからも明らかなように、検出信号ＳＳ１に含まれる高周波ノイズ（のこぎり波）は、同期検波の際の基準信号の整数倍の周波数成分が支配的であり、本実施例のように、同期検波部３６の後段に、基準信号で動作するアナログ移動平均フィルタ４０を設ければ、その減衰特性（無限減衰域）によって、検出信号ＳＳ１に含まれる高周波ノイズを効率よく除去できることが判る。
【００６３】
尚、本実施例では、アナログ移動平均フィルタ４０を、同期検波の際に用いた基準信号ＣＫＤで動作させているが、例えば、基準信号ＣＫＤを１／ｍ分周（ｍは正整数）した信号にて動作させてもよい。つまり、このようにしても、基準信号とその高調波の周波数域を、アナログ移動平均フィルタ４０の無限減衰域に重ねることができ、上記実施例と同様、同期検波で生じた高周波ノイズを除去することができる。
【００６４】
［第２実施例］
図７は第２実施例の角速度検出装置全体の構成を表すブロック図である。
本実施例の角速度検出装置は、基本的には第１実施例の角速度検出装置と同様に構成されており、第１実施例と異なる点は、センシングエレメント２を構成する振動子１６を、駆動回路３０が発生した駆動パルスＤＰにこれよりも高い周波数（例えば１ＭＨｚ）の搬送波ＣＲを重畳した駆動信号にて振動させることにより、センシングエレメント２から出力されるセンス信号ＳＰ、ＳＭ（延いては差動増幅器３４から出力されるセンス信号ＳＳ０）に搬送波ＣＲを重畳させ、差動増幅器３４から出力されるセンス信号ＳＳ０を、搬送波ＣＲに同期した基準信号ＣＫＤにて同期検波することによって、最終的に得られる角速度信号ＳＳ３が、差動増幅器３４等で発生する低周波（一般に１０ｋＨｚ以下）の１／ｆノイズの影響を受けるのを防止できるようにした点である。
【００６５】
このため、本実施例の角速度検出装置において、検出回路４には、搬送波ＣＲを発生する搬送波発生部４４が設けられ、この搬送波発生部４４からの搬送波ＣＲを搬送波入力端子Ｃを介してセンシングエレメント２に入力するようにされている。
【００６６】
そして、センシングエレメント２には、図８に示すように、搬送波入力端子Ｃから入力された搬送波ＣＲを、駆動端子Ｄから入力された駆動パルスＤＰに重畳するための混合器２６が設けられ、この混合器２６にて混合された駆動パルスＤＰと搬送波ＣＲとの合成信号を、振動子１６の駆動信号として、駆動電極１８に印加するようにされている。尚、上記混合器２６は、検出回路４側に設けてもよい。
【００６７】
また、検出回路４には、第１実施例と同様、同期検波部３６、同期検波基準信号発生部３８、及び、アナログ移動平均フィルタ４０からなり、モニタ信号ＭＳに同期したベースバンドの同期検波を行う回路が設けられる他、この回路の前段にて、搬送波ＣＲに同期した基準信号ＣＫＤ１でセンス信号ＳＳ０を同期検波するための回路が設けられている。
【００６８】
尚、この回路は、ベースバンドの同期検波を行う回路と同様に、搬送波発生部４４が発生した搬送波ＣＲを取り込み、搬送波ＣＲに同期した基準信号ＣＫＤ１を発生する同期検波基準信号発生部４８と、この基準信号ＣＫＤ１を用いて差動増幅器３４からのセンス信号ＳＳ０を同期検波する同期検波部４６と、基準信号ＣＫＤ１の周期に同期して、同期検波部４６からの検出信号ＳＳ１をアナログ移動平均処理するアナログ移動平均フィルタ５０とから構成されている。
【００６９】
つまり、本実施例の検出回路４は、搬送波ＣＲに同期した高速の同期検波と、駆動パルスＤＰ（換言すればモニタ信号ＭＳ）に同期した比較的低速の同期検波とを、２段階に分けて行うようにされている。
そして、後段の同期検波（ベースバンドの同期検波）は、第１実施例と同じであるため、次に、前段の同期検波（搬送波ＣＲによる同期検波）での動作について、図９を用いて簡単に説明する。
【００７０】
まず、差動増幅器３４から出力されるセンス信号ＳＳ０には、図３に示すように、検出対象である角速度信号成分ωｓ１（ここでは、搬送波ＣＲが重畳されているので、第１実施例で説明した角速度信号成分ωｓ１に比べて周波数が１〜３桁高くなる）に加えて、角速度信号成分ωｓ１よりも周波数が低い不要ノイズ成分ＮＳ１と、ＤＣオフセット成分ＤＦＳ１とが含まれる。
【００７１】
従って、同期検波部４６において、搬送波ＣＲに同期した基準信号ＣＫＤ１を用いてセンス信号ＳＳ０を同期検波すると、角速度信号成分ωｓ１は、正弦波を全波整流したような直流信号ωｓ２に変換され、同期検波後の不要ノイズ成分ＮＳ２、及び、ＤＣオフセット成分ＤＦＳ２は、プラス側とマイナス側が略等しくなり、平均化すれば略零となる。
【００７２】
そして、本実施例では、この搬送波ＣＲを用いた同期検波においても、その同期検波後の検出信号ＳＳ１を、アナログ移動平均フィルタ５０に入力し、アナログ移動平均フィルタ５０により、同期検波に用いた基準信号ＣＫＤ１に同期したアナログ移動平均を行う。
【００７３】
従って、この前段の同期検波においても、同期検波によって生じる高周波ノイズ成分やＤＣオフセット成分を完全に除去することができ、また、不要ノイズ成分ＮＳ２についても、移動平均によって低減できる。
また、この同期検波によって除去できない低周波のノイズ成分は、後段のベースバンドの同期検波やローパスフィルタ４２によって除去されることから、最終的に得られる角速度信号ＳＳ３は、極めてノイズの少ない信号となる。
【００７４】
そして、本実施例においても、同期検波によって生じる高周波ノイズを除去するために大きな時定数を有する高次のＣＲフィルタを用いる必要がないので、検出回路４の小型化・低コスト化を図ることができる。
尚、第１実施例で説明したアナログ移動平均フィルタ４０と同様、アナログ移動平均フィルタ５０には、同期検波部４６で用いた基準信号ＣＫＤ１を分周器を用いて１／ｍ分周（ｍは正整数）した信号を入力し、この低周波の信号で動作させるようにしてもよい。そして、このようにすれば、アナログ移動平均フィルタ５０を周波数の高い搬送波ＣＲに同期して高速に動作させる必要がないので、アナログ移動平均フィルタ５０自体のコスト低減を図ることもできる。
【００７５】
［第３実施例］
図１０は第３実施例の角速度検出装置全体の構成を表すブロック図である。
本実施例の角速度検出装置は、基本的には第１実施例の角速度検出装置と同様に構成されており、第１実施例と異なる点は、アナログ移動平均フィルタとして、フィルタ機能付き時間Ａ／Ｄ変換器（以下単にＴＡＤという）６０を備え、このＴＡＤ６０を用いて検出信号ＳＳ１のアナログ移動平均処理を行うと同時に、その処理結果をＡ／Ｄ変換し、更に、ＴＡＤ６０で得られたデジタルデータＤａｄを、デジタル移動平均フィルタ８０を用いてデジタル移動平均処理することにより、角速度信号ＳＳ３として、デジタルデータＤＴを出力するようにした点である。
【００７６】
以下、この異なる点について説明する。
ＴＡＤ６０は、図１１（ａ）に示すように、パルス信号Ｐｉｎを所定の遅延時間だけ遅延させて出力する遅延ユニット６２を複数段ループ状に接続することにより構成されたパルス遅延回路６４と、パルス遅延回路６４を構成する各遅延ユニット６２に対し、検出信号ＳＳ１を駆動電圧として供給するバッファ６６と、基準信号ＣＫＤの立上がり（又は立ち下がりタイミング）でパルス遅延回路６４内でのパルス信号の到達位置を検出し、その到達位置を表すデジタルデータを出力するエンコーダ６８と、パルス遅延回路６４内でのパルス信号の周回回数をカウントするカウンタ７０と、基準信号ＣＫＤの立上がり（または立下がり）タイミングでエンコーダ６８及びカウンタ７０からの出力データをラッチし、今回ラッチした各データと前回ラッチした各データとの差から、基準信号ＣＫＤの一周期内でパルス信号Ｐｉｎが通過した遅延ユニット６２の個数を演算し、その演算結果を検出信号をアナログ移動平均処理したデジタルデータＤａｄとして出力する演算回路７２とから構成されている。
【００７７】
尚、パルス遅延回路６４を構成する各遅延ユニット６２は、インバータ等からなるゲート回路にて構成されている。そして、パルス遅延回路６４には、パルス信号Ｐｉｎとして、HighレベルからLow レベル若しくはLow レベルからHighレベルへと変化するパルス信号のエッジが入力され、各遅延ユニット６２は、その入力されたパルス信号Ｐｉｎのエッジを、所定の遅延時間だけ遅延させて次段の遅延ユニット６２へ出力することにより、パルス信号Ｐｉｎをパルス遅延回路６４内で周回させる。
【００７８】
そして、このように構成された本実施例のＴＡＤ６０においては、各遅延ユニット６２の遅延時間が、検出信号ＳＳ１の信号レベル（電圧レベル）に対応した時間となり、検出信号ＳＳ１に高周波ノイズ成分が重畳されている場合には、その高周波ノイズ成分によって各遅延ユニット６２の遅延時間が変動する。
【００７９】
具体的には、検出信号ＳＳ１に正の高周波ノイズ成分が重畳されたタイミングでパルス信号Ｐｉｎを通過させる遅延ユニット６２の遅延時間は、検出信号ＳＳ１に高周波ノイズ成分が重畳されていない標準時に比べて短くなり、逆に、検出信号ＳＳ１に負の高周波ノイズ成分が重畳されたタイミングでパルス信号Ｐｉｎを通過させる遅延ユニット６２の遅延時間は、標準時に比べて長くなる。
【００８０】
そこで、本実施例のＴＡＤ６０は、基準信号ＣＫＤ同期して、その一周期内にパルス信号Ｐｉｎが通過した遅延ユニット６２の段数をエンコーダ６８とカウンタ７０と演算回路７２とを用いて検出し、その検出結果（パルス信号Ｐｉｎが通過した遅延ユニット６２の段数）を、検出信号ＳＳ１のＡ／Ｄ変換結果を表すデジタルデータＤａｄとして出力するように構成されているのである。
【００８１】
即ち、パルス遅延回路６４を構成する遅延ユニット６２の遅延時間は、検出信号ＳＳ１の信号レベルに応じて変化するが、検出信号ＳＳ１に重畳された高周波ノイズ信号成分による遅延時間の変動分については、パルス信号Ｐｉｎをパルス遅延回路６４に入力して各遅延ユニット６２を順次伝送させることにより相殺（換言すれば平均化）することができることから、本実施例では、基準信号ＣＫＤの一周期をサンプリング周期として、その時間内にパルス信号Ｐｉｎが通過した遅延ユニット６２の段数を検出することにより、基準信号ＣＫＤの一周期毎に、検出信号ＳＳ１の信号レベルの移動平均をとった値と同等のデジタルデータＤａｄ（Ｄ１，Ｄ２…）を生成するようにしているのである。
【００８２】
従って、ＴＡＤ６０は、単体で、検出信号ＳＳ１から高周波ノイズ成分を除去するアナログ移動平均フィルタ４０としての機能と、検出信号ＳＳ１の信号レベルをデジタルデータＤａｄに変換するＡ／Ｄ変換器としての機能を有することになり、アナログ移動平均フィルタとしての減衰特性は、図４に示したアナログ移動平均フィルタ４０の減衰特性と同様、基準信号ＣＫＤの周波数の整数倍の周波数域で減衰量が最大（理論上は無限大）となる。
【００８３】
このため、本実施例の角速度検出装置においても、第１実施例と同様の効果を得ることができる。
一方、デジタル移動平均フィルタ８０は、第１実施例のローパスフィルタ４２として、ＴＡＤ６０で除去できなかったノイズ成分を除去するために補助的に設けられるものであり、例えば、図１１（ｂ）に示すように、ＴＡＤ６０からのデジタルデータＤａｄを、基準信号ＣＫＤに同期して動作する複数段のラッチ回路ＬＴで順次ラッチし、各ラッチ回路ＬＴからの出力をアダー回路ＡＤＤで加算することにより、デジタルデータＤａｄを移動平均処理するように構成される。
【００８４】
つまり、デジタル移動平均フィルタ８０では、複数段のラッチ回路ＬＴを用いることにより、基準信号ＣＫＤに同期してデジタルデータＤａｄを順次サンプリングし、そのサンプリングした過去複数回分のデジタルデータＤａｄをアダー回路ＡＤＤで加算することにより、デジタルデータＤａｄを平均化し、これを、真の角速度を表すデジタルデータＤＴとして出力するのである。
【００８５】
ここで、本実施例においては、ＴＡＤ６０とデジタル移動平均フィルタ８０とを共通の基準信号ＣＫＤに同期して動作させているが、これは、前述したように、アナログ移動平均フィルタ（本実施例ではＴＡＤ６０）では、サンプリング周波数の整数倍の周波数域で減衰量が最大（理論上は無限大）となり、デジタル移動平均フィルタ８０では、図１２（ａ）に示すように、サンプリング周波数の整数倍の周波数域で減衰量が略零となるためである。
【００８６】
つまり、アナログ移動平均フィルタ（ＴＡＤ６０）で減衰量が最大となる周波数域に対して、デジタル移動平均フィルタ８０で減衰量が略零となる周波数域がずれると、アナログ移動平均フィルタ（ＴＡＤ６０）で除去しきれなかったノイズ成分がデジタル移動平均フィルタ８０をそのまま通過してしまう虞があるが、本実施例のように、これら各フィルタのサンプリング周波数を、基準信号ＣＫＤの周波数に一致させておけば、これら各フィルタを合成した減衰特性は、図１２（ｂ）に示す如くなり、これら両フィルタにてノイズ成分をより効果的に除去できるようになるのである。
【００８７】
尚、デジタル移動平均フィルタ８０のサンプリング周波数としては、必ずしもアナログ移動平均フィルタ（ＴＡＤ６０）のサンプリング周波数に一致させる必要はなく、そのｎ倍（ｎは正整数）の周波数に設定しても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００８８】
また、第１実施例で説明したアナログ移動平均フィルタ４０と同様、ＴＡＤ６０には、図１０に点線で示すように、同期検波部３６で用いた基準信号ＣＫＤを分周器９０を用いて１／ｍ分周（ｍは正整数）した信号を入力し、ＴＡＤ６０を基準信号ＣＫＤよりも低周波の信号で動作させるようにしてもよい。
【００８９】
そして、このようにすれば、ＴＡＤ６０で得られるデジタルデータＤａｄの値（詳しくは一周期当たりにパルス遅延回路６４内でパルス信号Ｐｉｎが通過する遅延ユニット６２の数）を大きくすることができ、その結果、Ａ／Ｄ変換の電圧分解能を高くすることができる。
【００９０】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、最終段のローパスフィルタ４２として、デジタル移動平均フィルタ８０を用いる場合、デジタル移動平均フィルタ８０としては、図１１（ｂ）に示したようなデジタル回路ではなく、制御装置を構成するマイクロコンピュータの演算処理（所謂なまし処理）により実現することもできる。また、このローパスフィルタ４２は必ずしも設ける必要はなく、アナログ移動平均フィルタ（若しくはＴＡＤ）で不要ノイズを十分抑制できる場合には、削除することができる。
【００９１】
また、上記実施例では、本発明の同期検波方法及び装置を角速度検出装置に適用した場合について説明したが、本発明の同期検波方法及び装置は、角速度以外のセンサ信号検出装置であっても適用できるし、通信システムや搬送波を用いたシステム等、一般的な同期検波処理を行うシステムであっても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施例の角速度検出装置の構成を表すブロック図である。
【図２】  第１実施例のセンシングエレメントの構成を説明する説明図である。
【図３】  第１実施例の検出回路各部での信号波形を説明する説明図である。
【図４】  第１実施例のアナログ移動平均フィルタによるノイズ低減効果を説明する説明図である。
【図５】  検出信号ＳＳ１の信号波形及び周波数成分の測定データを表すグラフである。
【図６】  アナログ移動平均フィルタの減衰特性と検出信号の周波数特性との対応関係を表す説明図である。
【図７】  第２実施例の角速度検出装置の構成を表すブロック図である。
【図８】  第２実施例のセンシングエレメントの構成を説明する説明図である。
【図９】  第２実施例の検出回路各部での信号波形を説明する説明図である。
【図１０】  第３実施例の角速度検出装置の構成を表すブロック図である。
【図１１】  第３実施例で用いられるＴＡＤ及びデジタル移動平均フィルタの構成を表す説明図である。
【図１２】  デジタル移動平均フィルタの減衰特性及びＴＡＤとデジタル移動平均フィルタとの合成減衰特性を表す説明図である。
【符号の説明】
２…センシングエレメント、４…検出回路、１２…基板、１４…梁、１６…振動子、１８…駆動電極、２０…モニタ電極、２２，２４…検出電極、２６…混合器、３０…駆動回路、３２…増幅器、３４…差動増幅器、３６，４６…同期検波部、３８，４８…同期検波基準信号発生部、４０，５０…アナログ移動平均フィルタ、４２…ローパスフィルタ、４４…搬送波発生部、６０…ＴＡＤ（フィルタ機能付き時間Ａ／Ｄ変換器）、６２…遅延ユニット、６４…パルス遅延回路、６６…バッファ、６８…エンコーダ、７０…カウンタ、７２…演算回路、８０…デジタル移動平均フィルタ、９０…分周器。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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