(57)【要約】  従来よりも一層精度良く角速度を検出することが可能な振動ジャイロおよび振動ジャイロの角速度検出方法を提供する。振動ジャイロは、振動子（１）と、振動子（１）を駆動する駆動手段（１０１〜１０４）と、振動子（１）の振動状態をモニタするモニタ手段（９１，９２）と、角速度印加時のコリオリ力による振動子（１）の振動変位を検出する検出手段（１６１〜１６４）と、モニタ手段（９１，９２）から得られるモニタ信号と検出手段（１６１〜１６４）で得られる検出信号とを入力するヒルベルト変換回路（６０）と、ヒルベルト変換回路（６０）を通過した検出信号を、ヒルベルト変換回路（６０）を通過したモニタ信号に同期して検波する同期検波回路（６１）とを備える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子（１）と、
前記振動子（１）を駆動する駆動手段（１０１〜１０４）と、
前記振動子（１）の振動状態をモニタするモニタ手段（９１，９２）と、
角速度印加時のコリオリ力による前記振動子（１）の振動変位を検出する検出手段（１６１〜１６４）と、
前記モニタ手段（９１，９２）から得られるモニタ信号と前記検出手段（１６１〜１６４）で得られる検出信号とを入力するヒルベルト変換回路（６０）と、
前記ヒルベルト変換回路（６０）を通過した検出信号を、前記ヒルベルト変換回路（６０）を通過したモニタ信号に同期して検波する同期検波回路（６１）とを備える振動ジャイロ。
【請求項２】
振動子（１）を駆動するステップと、
前記振動子（１）の振動状態をモニタするモニタステップと、
角速度印加時のコリオリ力による前記振動子（１）の振動変位を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて得られる検出信号および前記モニタステップにおいて得られるモニタ信号をヒルベルト変換回路（６０）を用いて位相調整するステップと、
前記位相調整された検出信号を前記位相調整されたモニタ信号に同期して検波するステップとを含む振動ジャイロの角速度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば角速度を検出するのに使用される振動ジャイロ、および振動ジャイロの角速度検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の姿勢検知、ナビゲーション装置の進行方向検知、カメラの手振れ補正、仮想現実操作などの手段として振動ジャイロが使用されている。このような振動ジャイロの回路例を図９に示す。【０００３】
この振動ジャイロにおいて、角速度検出素子としての振動子２００には、当該振動子２００を駆動する駆動手段２０１と、振動子２００の振動状態をモニタするモニタ手段２０２と、角速度印加時のコリオリ力による振動変位を検出する検出手段２０３が設けられている。そして、この振動子２００は、コリオリ力により生じる振動方向の共振周波数が、駆動手段２０１により駆動される振動方向の共振周波数と異なるように設定されている、いわゆる非共振型のものである。なお、上記の各手段２０１〜２０３は、例えば基板上に駆動電極、モニタ電極、検出電極などを形成することにより構成されている。【０００４】
ここで、モニタ手段２０２で得られたモニタ信号Ｓ２は、信号増幅回路２０４、位相調整回路２０５、およびＡＧＣ（Auto  Gain  Control）回路２０６を介して駆動手段２０１に対して駆動信号Ｓ１として加えられる。したがって、モニタ手段２０２、信号増幅回路２０４、位相調整回路２０５、ＡＧＣ回路２０６によって閉ループの自励発振回路が構成されており、これによって振動子２００は駆動手段２０１に加えられる駆動信号Ｓ１により一定の振幅でかつ固有の共振周波数で振動される。【０００５】
一方、角速度印加時のコリオリ力によって振動変位が生じると、この振動変位が検出手段２０３によって検出されて検出信号Ｓ３が出力される。この場合、前述のような非共振型の圧電振動子においては、コリオリ力により生じる振動と駆動手段２０１により駆動される駆動振動とは９０°の位相差を有するので、検出信号Ｓ３は、モニタ信号Ｓ２と位相が９０°ずれて出力される。また、この検出信号Ｓ３にはモニタ信号Ｓ２と逆相（あるいは同相）の誤差信号Ｓ９が含まれることがある。【０００６】
検出信号Ｓ３を同期検波するためには、検出信号Ｓ３と同相（あるいは逆）の検波参照信号が必要となる。このため、位相調整回路２０５でモニタ信号Ｓ２の位相を９０°ずらせることによって検出信号Ｓ３と同相（あるいは逆相）の検波参照信号Ｓ６を生成し、この検波参照信号Ｓ６を同期検波回路２０８に与えている。【０００７】
図１０Ａに示すように、いま位相調整回路２０５によってモニタ信号Ｓ２の位相が正確に９０°ずれていると仮定すると、図１０Ｂに示すように、位相調整回路２０５からモニタ信号Ｓ２を位相調整した後に出力される検波参照信号Ｓ６は、検出信号Ｓ３と同相になる。したがって、同期検波回路２０８で同期検波された後の出力信号Ｓ７は半波整流された形となり、これを平滑回路２０９で平滑化すれば角速度に対応した電圧レベルをもつ信号Ｓ８が得られる。なお、検波参照信号Ｓ６が検出信号Ｓ３と逆相の場合も同様である。【０００８】
また、図１０Ｃに示すように、検出信号Ｓ３にモニタ信号Ｓ２と逆相の誤差信号Ｓ９が含まれている場合、位相調整回路２０５で得られる検波参照信号Ｓ６は、誤差信号Ｓ９とは位相が９０°ずれることになるので、次に同期検波回路２０８で同期検波された後の出力信号Ｓ７は９０°周期で交互に正負を繰り返す形となる。したがって、これを平滑回路２０９で平滑化すれば誤差信号Ｓ９が相殺される。なお、誤差信号Ｓ９がモニタ信号Ｓ２と同相の場合も同様である。【０００９】
ところで、従来の圧電振動ジャイロにおける上記の位相調整回路２０５としては、例えば図１１Ａに示すように、抵抗とコンデンサとを組み合わせたＣＲ２次ローパスフィルタ等の遅延回路が広く用いられている（例えば、特開２００２−１４８０４７号公報（特許文献１）参照）。
【特許文献１】特開２００２−１４８０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような従来構成の位相調整回路２０５は、図１１Ｂに示すように、入力信号の周波数変化に対する位相調整精度が悪い。このため、振動子２００の個体間の特性のばらつきや振動子２００の温度特性等に起因して振動周波数が変化した場合には正確に９０°の位相調整が行われず、検波参照信号Ｓ６としての位相精度が劣化する。すると、これに伴って同期検波が精度良く行えなくなるため、検波出力の効率が悪くなるとともに、誤差信号Ｓ９のキャンセル効果が劣化し、結果的に角速度を精度良く検出することが困難となる。【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、振動子の個体間の特性のばらつきや振動子の温度特性等に起因して振動周波数が変化した場合でも、それに影響されることなく検出信号に対する検波参照信号の位相が常に正確に維持されるようにして、検出信号を検波参照信号によって確実に同期検波できるようにし、これにより、従来よりも一層精度良く角速度を検出することが可能な振動ジャイロおよび振動ジャイロの角速度検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる振動ジャイロは、振動子と、振動子を駆動する駆動手段と、振動子の振動状態をモニタするモニタ手段と、角速度印加時のコリオリ力による振動子の振動変位を検出する検出手段と、モニタ手段から得られるモニタ信号と検出手段で得られる検出信号とを入力すヒルベルト変換回路と、ヒルベルト変換回路を通過した検出信号を、ヒルベルト変換回路を通過したモニタ信号に同期して検波する同期検波回路とを備える。【００１３】
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる振動ジャイロの角速度検出方法は、振動子を駆動するステップと、振動子の振動状態をモニタするモニタステップと、角速度印加時のコリオリ力による振動子の振動変位を検出する検出ステップと、検出ステップにおいて得られる検出信号およびモニタステップにおいて得られるモニタ信号をヒルベルト変換回路を用いて位相調整するステップと、位相調整された検出信号を位相調整されたモニタ信号に同期して検波するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、モニタ信号と検出信号とを共にヒルベルト変換回路に入力して同回路を通過させることにより、両入力信号の位相調整量が正確に９０°の位相差を生じる。すなわち、ヒルベルト変換回路は、広い周波数帯域にわたって位相調整差が正確に９０°に保たれるので、振動子の個体間の特性のばらつきや振動子の温度特性等に起因して振動周波数が変化した場合でも、これに影響されることなく常に高い位相調整精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態における振動ジャイロの振動子の構造を示す平面図である。
【図２】図１の振動ジャイロを構成する振動子基板と保護基板とを接合した状態の一部を示す断面図である。
【図３】振動ジャイロの回路構成を示すブロック図である。
【図４Ａ】ＣＶ変換回路の一例を示す回路図である。
【図４Ｂ】ＣＶ変換回路の一例を示す回路図である。
【図５Ａ】ヒルベルト変換回路の入出力信号を示す図である。
【図５Ｂ】ヒルベルト変換回路の信号周波数と信号位相の関係を示す特性図である。
【図６Ａ】振動子の駆動電極に加える駆動信号の波形図である。
【図６Ｂ】振動子の駆動電極に加える駆動信号の波形図である。
【図７】振動子の振動状態の説明図である。
【図８】振動子における駆動振動方向とコリオリ力による振動方向との関係を示す説明図である。
【図９】従来の振動ジャイロの回路構成を示すブロック図である。
【図１０Ａ】図９に示す回路構成の下での信号処理の説明に供する波形図である。
【図１０Ｂ】図９に示す回路構成の下での信号処理の説明に供する波形図である。
【図１０Ｃ】図９に示す回路構成の下での信号処理の説明に供する波形図である。
【図１１Ａ】従来の振動ジャイロで使用されている位相調整回路を示す図である。
【図１１Ｂ】従来の振動ジャイロで使用されている位相調整回路の位相調整量の周波数依存性を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  振動子、６０  ヒルベルト変換回路、６１  同期検波回路、９１，９２  モニタ電極（モニタ手段）、１０１〜１０４  駆動電極（駆動手段）、１６１〜１６４  検出電極（検出手段）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１はこの実施の形態の振動ジャイロに使用される振動子の構造を示す平面図、図２はこの振動ジャイロを構成する振動子基板と保護基板とを接合した状態の一部を示す断面図である。【００１８】
この実施の形態の振動ジャイロは、角速度検出素子としての振動子１を備えている。この振動子１は、静電駆動／容量検出型で、かつ非共振型のものであって、例えば単結晶または多結晶をなす低抵抗なシリコン材料からなる振動子基板２と、この振動子基板２の主面および裏面に設けられた例えば高抵抗なシリコン材料、ガラス材料等からなる保護基板３とを有する。そして、両基板２，３は、振動子基板２の可動部分を確保するためのキャビティ４形成箇所を除いて例えば陽極接合等の接合方法により一体的に接合されている。また、キャビティ４内は振動ダンピングを低減するために真空状態あるいは低圧力状態に保たれている。【００１９】
振動子基板２には、エッチング処理等の微細加工を施すことにより、第１〜第４の各質量部７１〜７４や駆動梁８、第１，第２モニタ電極９１，９２、第１〜第４駆動電極１０１〜１０４、第１〜第４検出電極１６１〜１６４、および接地電極１８１，１８２などが形成されている。ここで、図１において、振動子１の長手方向をＹ軸方向、これに直交する短手方向をＸ軸方向、両軸に共に直交する紙面に垂直な方向をＺ軸方向としたとき、第１〜第４の各質量部７１〜７４は、部分的に接地電極１８１，１８２に接続された駆動梁８によってＹ軸方向に沿って直列に支持されており、これによって第１〜第４の各質量部７１〜７４はＸ軸方向に沿って振動可能な状態になっている。すなわち、第１〜第４の各質量部７１〜７４や駆動梁８が可動部となっており、第１，第２モニタ電極９１，９２、第１〜第４駆動電極１０１〜１０４、および接地電極１８１，１８２が固定部となっている。【００２０】
上記の第１質量部７１は、第１モニタ電極９１および第１，第２の駆動電極１０１，１０２の櫛歯状部分に対向するように左右に突出形成された櫛歯状の可動側電極１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃが設けられている。【００２１】
また、第２質量部７２は、駆動梁８により支持された四角形の第１駆動枠１２１と、その内側において上下の第１検出梁１３１により支持された２つの四角形を連接した形状の第１検出枠１４１とを有する。第１駆動枠１２１の外側には第１質量部７１に近接して上記の第１，第２駆動電極１０１，１０２の櫛歯状部分に対向した櫛歯状の可動側電極１５１ａ，１５１ｂが形成されている。また、第１検出枠１４１の２つの四角形部分の内側にはそれぞれ櫛歯状の第１，第２検出電極１６１，１６２にそれぞれ対向して櫛歯状の可動側電極１７１が形成されている。これにより、第１検出枠１４１は可動側電極１７１と共に第１検出梁１３１によってＹ軸方向に沿って振動可能な状態になっている。【００２２】
上記の第４質量部７４は、第２モニタ電極９２および第３，第４の駆動電極１０３，１０４の櫛歯状部分に対向するように左右に突出形成された櫛歯状の可動側電極１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃが設けられている。【００２３】
また、第３質量部７３は、駆動梁８により支持された四角形の第２駆動枠１２２と、その内側において上下の第２検出梁１３２により支持された２つの四角形を連接した形状の第２検出枠１４２とを有する。第２駆動枠１２２の外側には第４質量部７４に近接して上記の第３，第４駆動電極１０３，１０４の櫛歯状部分に対向した櫛歯状の可動側電極１５２ａ，１５２ｂが形成されている。また、第２検出枠１４２の２つの四角形部分の内側にはそれぞれ櫛歯状の第３，第４検出電極１６３，１６４にそれぞれ対向して櫛歯状の可動側電極１７２が形成されている。これにより、第２検出枠１４２は可動側電極１７２と共に第２検出梁１３２によってＹ軸方向に沿って振動可能な状態になっている。【００２４】
上記の第１，第２モニタ電極９１，９２、第１〜第４駆動電極１０１〜１０４、第１〜第４検出電極１６１〜１６４、および接地電極１８１，１８２は、振動子基板２上の保護基板３との接合箇所の上に形成されていて固定状態になっている。そして、これらの固定側の各電極９１，９２、１０１〜１０４、１６１〜１６４、１８１，１８２は、図２に示すように各電極パッド５にそれぞれ個別に接続されており、これらの各電極パッド５を介して後述する外部の電気回路と電気的接続が可能になっている。なお、振動子１の可動部分は、駆動梁８を介して接地電極１８１，１８２と機械的かつ電気的に接続されていて接地電位に保たれている。【００２５】
そして、第１〜第４の各駆動電極１０１〜１０４が特許請求の範囲の駆動手段に含まれ、また第１，第２モニタ電極９１，９２が特許請求の範囲のモニタ手段に、第１〜第４検出電極１６１〜１６４が特許請求の範囲の検出手段に含まれている。【００２６】
図３は振動ジャイロの回路構成を示すブロック図である。【００２７】
第１モニタ電極９１は第１ＣＶ（容量電圧：Capacitance  Voltage）変換回路３１に接続され、第２モニタ電極９２は第２ＣＶ変換回路３２に接続されている。第１，第２ＣＶ変換回路３１，３２は共に第１差動増幅回路４１に接続され、第１差動増幅回路４１はフィルタ回路５１および位相調整回路２３を介してＡＧＣ回路２２に接続されている。また、第１差動増幅回路４１の出力は、フィルタ回路５１を介して後述するヒルベルト変換回路６０の一方の入力部に接続されている。ＡＧＣ回路２２の出力部は、第２駆動電極１０２と第３駆動電極１０３とに直接接続されるとともに、反転回路２１を介して第１駆動電極１０１と第４駆動電極１０４に接続されている。【００２８】
一方、第１検出電極１６１と第３検出電極１６３は共に第３ＣＶ変換回路３３に接続され、また、第２検出電極１６２と第４検出電極１６４は共に第４ＣＶ変換回路３４に接続されている。そして、第３，第４ＣＶ変換回路３３，３４は共に第２差動増幅回路４２に接続されている。さらに、第２差動増幅回路４２はフィルタ回路５２を介して後述のヒルベルト変換回路６０の他方の入力部に接続されている。【００２９】
なお、上記の第１〜第４のＣＶ変換回路３１〜３４としては、例えば、図４Ａに示すような電荷増幅回路や、図４Ｂに示すようなインピーダンス変換回路が適用される。また、第１，第２差動増幅器４１，４２としては、例えば演算増幅器が適用される。【００３０】
上記のヒルベルト変換回路６０は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、同一信号Ｖｉｎが２つの入力端子に入力された場合、広い周波数帯域Δｆにわたって、出力する２つの信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２間で正確に９０°の位相差を生じさせるような特性を有している。例えば、５ＫＨｚ〜２５ＫＨｚの周波数帯域にわたって２つの出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２間で９０°±１．５°の位相差を生じさせる。つまり、ヒルベルト変換回路６０は、２つの位相調整経路を有しており、各々の位相調整量の差が常に９０°となる領域を有する。このように、ヒルベルト変換回路６０によって振動子１の個体間の特性のばらつきや、振動子１の温度特性等に起因して振動周波数が変化した場合でも、これに影響されることなく常に高い位相調整精度を維持することができる。【００３１】
ヒルベルト変換回路６０の２つの出力部は同期検波回路６１に接続されている。同期検波回路６１は、検波参照信号Ｓ４に同期して検出信号Ｓ５の位相検波を行うものである。この同期検波回路６１には、平滑回路６２および増幅回路６３が順次接続されている。【００３２】
次に上記構成の振動ジャイロの動作について説明する。【００３３】
第１，第４駆動電極１０１，１０４にはＡＧＣ回路２２から出力される駆動信号Ｓ１１を反転回路２１でレベル反転した後の駆動信号Ｓ１２が加えられる。また、第２，第３駆動電極１０２，１０３にはＡＧＣ回路２２から出力される駆動信号Ｓ１１がそのまま加えられる。この場合、両駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２は、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、接地電位に対して例えば＋２．５Ｖのオフセット電位を基準として互いにレベルが反転関係にある交流信号である。【００３４】
このため、例えば、一方の駆動信号Ｓ１２がハイレベル、他方の駆動信号Ｓ１１がローレベルの場合、第１，第４駆動電極１０１，１０４とこれらの電極１０１，１０４に対向する可動側電極１１１ａ，１５１ａおよび１１２ｂ，１５２ｂの静電引力は“強”の状態になる一方、第２，第３駆動電極１０２，１０３とこれらの電極１０２，１０３に対向する可動側電極１１１ｂ，１５１ｂおよび１１２ａ，１５２ａの静電引力は“弱”の状態になる。当然、両信号Ｓ１２，Ｓ１１のレベルが逆の場合には、上記の説明と逆の状態になる。このため、その静電引力の差によって、図７（ａ）に示すように、第１〜第４の各質量部７１〜７４は隣どうしＸ軸方向に互いに逆相で駆動されて振動する。【００３５】
この振動に依存して、第１質量部７１に設けられている可動側電極１１１ｃと第１モニタ電極９１間の容量、および第４質量部７４に設けられている可動側電極１１２ｃと第２モニタ電極９２間の容量がそれぞれ変化する。【００３６】
振動子１のＸ軸方向の駆動振動状態をモニタする第１，第２モニタ電極９１，９２における容量変化は、第１，第２ＣＶ変換回路３１，３２によって各容量変化に対応した電圧レベルをもつモニタ信号Ｓ２１，Ｓ２２に変換される。この場合、両モニタ信号Ｓ２１，Ｓ２２は互いに逆相の信号であるので、次段の第１差動増幅回路４１で一つのモニタ信号Ｓ２に増幅変換される。【００３７】
このモニタ信号Ｓ２は、フィルタ回路５１で不要なノイズ成分が除かれた後、ヒルベルト変換回路６０の一方の入力部に入力されるとともに、位相調整回路２３で自励発振に必要な位相調整が行われた後、ＡＧＣ回路２２に入力される。ＡＧＣ回路２２は、ＡＧＣ回路２２の入力信号振幅が一定となるようにＡＧＣ回路２２の増幅率を自動的に調整する。このため、第１〜第４の各駆動電極１０１〜１０４には、適切な振幅をもつ駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２が常に加えられることになる。【００３８】
このようにして、第１，第２モニタ電極９１，９２で得られるモニタ信号Ｓ２から駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２をそれぞれ生成し、各駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２を第１〜第４駆動電極に印加することにより、閉ループの自励発振回路が構成され、振動子１は駆動信号と同じ周波数の共振周波数で振動が持続される。【００３９】
この状態で、Ｚ軸を中心軸とした回転角速度が振動子１に加わると、各質量部７１〜７４には振動方向と直交するＹ軸方向にコリオリ力が発生する。そして、第１，第２検出梁１３１，１３２に支持されている第１，第２検出枠１４１，１４２は、図７（ｂ）に示すように、コリオリ力によってＹ軸方向に互いに逆方向に駆動されてＸ軸方向の駆動振動と同じ周波数で振動する。この振動に依存して、第１，第２検出枠に設けられた可動側電極１７１，１７２と第１〜第４検出電極１６１〜１６４間の容量がそれぞれ変化する。なお、図７（ｂ）においては、各質量部７１〜７４のＸ軸方向の振動については省略している。【００４０】
角速度印加時に発生するコリオリ力Ｆは、次式で与えられる。
Ｆ＝２Ｍωｖ
ここに、Ｍは第１〜第４質量部７１〜７４全体の質量、ωは角速度、ｖは第１〜第４質量部７１〜７４全体の駆動振動速度である。【００４１】
非共振型の振動子１においては、振動子１の構造的なＹ軸方向の共振周波数が駆動信号によりＸ軸方向に駆動される際の振動周波数と十分に離れているので、コリオリ力により生じるＹ軸方向の振動と駆動信号Ｓ１１，Ｓ１２によって駆動されるＸ軸方向の駆動振動とは９０°の位相差を有している。このため、Ｘ軸方向に駆動振動している状態で、Ｙ軸方向の振動が生じると、図８に示すように、第１〜第４の各質量部７１〜７４は楕円運動を行う。したがって、駆動振動に伴って第１，第２モニタ電極９１，９２に発生する容量変化と、コリオリ力による振動に伴って各検出電極１６１〜１６４に発生する容量変化とは、９０°の位相差が生じることになる。【００４２】
一方、コリオリ力による振動に伴って第１，第３検出電極１６１，１６３に発生する容量変化は、第３ＣＶ変換回路３３によって容量変化に対応した電圧レベルをもつ検出信号Ｓ３１に変換される。同様に、コリオリ力による振動に伴って第２，第４検出電極１６２，１６４に発生する容量変化は、第４ＣＶ変換回路３４によって容量変化に対応した電圧レベルをもつ検出信号Ｓ３２に変換される。【００４３】
この場合、第３，第４ＣＶ変換回路３３，３４からそれぞれ出力される検出信号Ｓ３１，Ｓ３２はコリオリ力に依存する成分に関しては互いに逆相の信号であるので、次段の第２差動増幅回路４２で一つの検出信号Ｓ３に増幅変換される。この検出信号Ｓ３はフィルタ回路５２で不要なノイズ成分が除かれた後、ヒルベルト変換回路６０の他方の入力部に入力される。【００４４】
前述のように、非共振型の振動子１においては、モニタ信号Ｓ２と検出信号Ｓ３とは元々９０°の位相差をもって出力される。また、フィルタ回路５１とフィルタ回路５２とは、その位相特性が同一となるように設計されている。したがって、ヒルベルト変換回路６０に入力されるモニタ信号Ｓ２’と検出信号Ｓ３’は、それぞれ、
Ｓ２’＝Ａｓｉｎωｔ
Ｓ３’＝Ｂｓｉｎ（ωｔ＋π／２）
（ただし、Ａ，Ｂは振幅）と表記することができる。【００４５】
そして、両信号Ｓ２’，Ｓ３’がヒルベルト変換回路６０に入力されると、ヒルベルト変換回路６０は、入力されるモニタ信号Ｓ２’と検出信号Ｓ３’を各々位相調整するとともに、広い周波数帯域Δｆにわたって各々の位相調整量に正確に９０°の位相差を生じさせる。このため、ヒルベルト変換回路６０を通過した後のモニタ信号をＳ４、検出信号をＳ５とすると、
Ｓ４＝Ａｓｉｎ（ωｔ−α）
Ｓ５＝Ｂｓｉｎ（ωｔ＋π／２−（α＋π／２））＝Ｂｓｉｎ（ωｔ−α）
（αは両信号に共通の位相変化量）となる。つまり、ヒルベルト変換回路６０を通過した後の両信号Ｓ４，Ｓ５は常に正確に同相（あるいは逆相）になる。【００４６】
ヒルベルト変換回路６０を通過した後のモニタ信号Ｓ４は、次段の同期検波回路６１に対して検波参照信号Ｓ４として与えられる。同期検波回路６１は、この検波参照信号Ｓ４により、ヒルベルト変換回路６０を通過した検出信号Ｓ５を同期検波する。この場合、上記の両信号Ｓ４，Ｓ５は常に正確に同相（あるいは逆相）になっているので、同期検波回路６１で同期検波された後に出力される検出信号Ｓ７は正しく半波整流された形となり、これを平滑回路６２で平滑化すれば角速度の大きさに対応した所期の電圧レベルをもつ検出信号Ｓ８が得られる。そして、この検出信号Ｓ８が次段の増幅回路６３で増幅された後に出力される。この増幅回路６３で増幅された後の検出信号は、次段の出力調整回路６４により温度ドリフトの影響や感度の温度変化の影響が除かれた後、実際の角速度を算出する図示ない演算回路に与えられる。【００４７】
また、第２差動増幅回路４２から出力される検出信号Ｓ３にモニタ信号Ｓ２と逆相あるいは同相の誤差信号Ｓ９が含まれている場合、この誤差信号Ｓ９がヒルベルト変換回路６０を通過すると、検波参照信号Ｓ４に対して位相が９０°ずれることになるので、次段の同期検波回路６１で同期検波された後の出力信号Ｓ７は９０°周期で交互に正負を繰り返す形となり、これを平滑回路６２で平滑化すれば誤差信号Ｓ９が相殺される。【００４８】
上記の実施の形態では、静電駆動／容量検出型の振動子１を備えた振動ジャイロについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、圧電材料や単結晶からなる音片型振動子を備えた振動ジャイロや、音叉型振動子を備えた振動ジャイロについても適用することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【国際調査報告】
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