KR20220094828A - Hemispherical Resonator Gyroscope with optical interferometer - Google Patents

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KR20220094828A
KR20220094828A KR1020200186454A KR20200186454A KR20220094828A KR 20220094828 A KR20220094828 A KR 20220094828A KR 1020200186454 A KR1020200186454 A KR 1020200186454A KR 20200186454 A KR20200186454 A KR 20200186454A KR 20220094828 A KR20220094828 A KR 20220094828A
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gyroscope
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KR1020200186454A
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이병하
김명섭
김영규
이한솔
조보배
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광주과학기술원
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Abstract

The present invention relates to a hemispherical resonator gyroscope with an optical interferometer, which comprises: a resonance unit having a resonator and a vibration application member applying vibration to the resonator; a signal generation unit irradiating light emitted from a light source to the resonator and a mirror unit and generating a light interference signal through light reflected from the resonator and the mirror unit; and a calculation unit calculating a resonating pattern of the resonator based on the light interference signal generated through the signal generation unit. According to the present invention, the gyroscope uses an optical interferometer to more precisely measure fine displacement of the resonator and compensates vibration deformation due to asymmetry to improve measurement accuracy.

Description

광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프{Hemispherical Resonator Gyroscope with optical interferometer}Hemispherical Resonator Gyroscope with optical interferometer

본 발명은 광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광간섭계를 이용하여 공진패턴을 검출할 수 있는 광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프에 관한 것이다. The present invention relates to a hemispherical resonator gyroscope to which an optical interferometer is applied, and more particularly, to a hemispherical resonator gyroscope to which an optical interferometer capable of detecting a resonance pattern using an optical interferometer is applied.

자이로스코프는 회전 물리량(Physical quantity of angular rotation)을 측정하는 데 사용할 수 있는 장치이다. 측정된 회전 각속도는 자이로스코프의 각도 배향(angular orientation)의 변화를 결정하기 위해 시간에 대해 적분될 수 있다. 자이로스코프의 초기 배향이 알려지면, 자이로스코프의 각도 배향의 변화를 결정하여 각도 배향의 변경 후 어떤 시각에서 자이로스코프의 배향을 도출할 수 있다. 자이로스코프는, 예를 들어 관성 항법 시스템(inertial navigation systems, INS), 지상 차량 안정화, 항공기, 선박 및/또는 다른 응용물들과 같은 응용물들에 사용될 수 있다.A gyroscope is a device that can be used to measure the physical quantity of angular rotation. The measured rotational angular velocity can be integrated over time to determine the change in the angular orientation of the gyroscope. Once the initial orientation of the gyroscope is known, the change in the angular orientation of the gyroscope can be determined to derive the orientation of the gyroscope at some point after the change in angular orientation. Gyroscopes may be used in applications such as, for example, inertial navigation systems (INS), ground vehicle stabilization, aircraft, marine and/or other applications.

진동 자이로스코프는 공진기가 진동하는 현상을 이용한 자이로스코프이다. 진동 자이로스코프는 진동 구조 자이로스코프 및/또는 코리올리 진동 자이로스코프(Coriolis vibrating gyroscope, CVG)로 지칭될 수 있다. A vibrating gyroscope is a gyroscope that uses a phenomenon in which a resonator vibrates. A vibrating gyroscope may be referred to as a vibrating structure gyroscope and/or a Coriolis vibrating gyroscope (CVG).

그런데, 종래의 진동 자이로스코프의 경우, 공진기의 제작 과정에서 생기는 비대칭성(mass, stiffness분포)로 인하여 공진기의 진동 형태에 변형이 야기되는데, 이는 자이로 성능에 제약을 준다. 따라서, 공진기의 진동 형태를 정밀하게 측정할 수 있는 자이로스코프가 요구된다. However, in the case of a conventional vibrating gyroscope, a deformation is caused in the vibration form of the resonator due to asymmetry (mass, stiffness distribution) generated during the manufacturing process of the resonator, which limits gyro performance. Accordingly, there is a need for a gyroscope capable of precisely measuring the vibration form of the resonator.

등록특허공보 제10-2045982호: 진동 자이로스코프 보정 방법Registered Patent Publication No. 10-2045982: Vibration Gyroscope Calibration Method

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 광간섭계를 이용하여 공진기의 미세변위를 보다 정밀하게 측정하고, 비대칭성에 의한 진동 변형을 보상할 수 있는 광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was devised to solve the above problems, and to provide a hemispherical resonator gyroscope to which an optical interferometer is applied that can more precisely measure the microdisplacement of the resonator using an optical interferometer and compensate for vibrational deformation caused by asymmetry. There is a purpose.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프는 공진기와, 상기 공진기에 진동을 인가하는 진동인가부재가 마련된 공진유닛과, 광원으로부터 출사된 광을 상기 공진기 및 미러부에 각각 조사하고, 상기 공진기 및 미러부로부터 반사되는 광을 통해 광간섭신호를 생성하는 신호생성부와, 상기 신호생성부를 통해 생성된 광간섭신호를 토대로 상기 공진기의 공진패턴을 산출하는 산출부를 구비한다. In order to achieve the above object, a hemispherical resonator gyroscope to which an optical interferometer is applied according to the present invention includes a resonator, a resonance unit provided with a vibration applying member for applying vibration to the resonator, and the light emitted from the light source to the resonator and the mirror unit. a signal generator for generating an optical interference signal through the light reflected from the resonator and the mirror, and a calculator for calculating a resonance pattern of the resonator based on the optical interference signal generated through the signal generator; .

상기 신호생성부는 상기 공진기의 상호 이격된 위치에 각각 광을 조사할 수 있다. The signal generator may irradiate light to positions spaced apart from each other of the resonator, respectively.

상기 신호생성부는 상기 공진기의 상호 이격된 위치로 광을 각각 주사하고, 상기 공진기로부터 반사된 광을 수광하는 제1 및 제2콜리메이터와, 상기 미러부로 광을 주사하고, 상기 미러부로부터 반사된 광을 수광하는 제3콜리메이터와, 상기 광원으로부터 출사된 광을 분할하여 상기 제1 내지 제3콜리메이터에 제공하고, 상기 제1 내지 제3콜리메이터에서 수광된 광을 수신하여 복수의 광간섭신호를 생성하는 제1광커플러 유닛을 구비한다. The signal generating unit each scans light to positions spaced apart from each other, first and second collimators for receiving the light reflected from the resonator, and scans the light to the mirror unit, and the light reflected from the mirror unit a third collimator for receiving light, splitting the light emitted from the light source, providing the first to third collimators, and receiving the light received by the first to third collimators to generate a plurality of optical interference signals and a first optocoupler unit.

한편, 본 발명에 따른 광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프는 상기 제1광커플러 유닛에서 상기 제2콜리메이터로 출력되는 광 경로 상에 설치되어 상기 제2콜리메이터로 출력되는 광의 중심주파수를 변조하는 모듈레이터를 더 구비한다. On the other hand, the hemispherical resonator gyroscope to which the optical interferometer according to the present invention is applied is installed on the optical path output from the first optocoupler unit to the second collimator, and a modulator for modulating the center frequency of the light output to the second collimator. have more

상기 모듈레이터는 상기 제1광커플러 유닛에서 제1콜리메이터로 출력되는 광의 중심주파수와 상이하게 상기 제2콜리메이터로 출력되는 광의 주파수를 변조한다. The modulator modulates the frequency of the light output from the first optocoupler unit to the second collimator to be different from the center frequency of the light output from the first collimator.

상기 신호생성부는 상기 공진기의 상호 이격된 위치로 광을 각각 주사하고, 상기 공진기로부터 반사된 광을 수광하는 제1 및 제2콜리메이터와, 상기 미러부로 광을 주사하고, 상기 미러부로부터 반사된 광을 수광하는 제3 및 제4콜리메이터와, 상기 광원으로부터 출사되는 광을 제1 및 제2분할광으로 분할하는 광분배기와, 상기 광분배기로부터 수신된 제1분할광을 분할하여 제1 및 제3콜리메이터에 제공하고, 제1 및 제3콜리메이터에서 수광된 광을 수신하여 광간섭신호를 생성하는 제2광커플러 유닛과, 상기 광분배기로부터 수신된 제2분할광을 분할하여 제2 및 제4콜리메이터에 제공하고, 제2 및 제4콜리메이터에서 수광된 광을 수신하여 광간섭신호를 생성하는 제3광커플러 유닛을 구비할 수 있다. The signal generating unit each scans light to positions spaced apart from each other, first and second collimators for receiving the light reflected from the resonator, and scans the light to the mirror unit, and the light reflected from the mirror unit third and fourth collimators for receiving light; a light splitter for dividing the light emitted from the light source into first and second split lights; a second optocoupler unit that is provided to the collimator and receives the light received by the first and third collimators to generate an optical interference signal; and a third optocoupler unit for generating an optical interference signal by receiving the light received by the second and fourth collimators.

상기 제1 및 제2콜리메이터는 상기 공진기의 외주면에, 원주방향으로 상호 이격된 위치에 각각 광을 조사하도록 상기 공진기에 대해 세팅될 수 있다. The first and second collimators may be set with respect to the resonator to irradiate light on the outer circumferential surface of the resonator, respectively, at positions spaced apart from each other in the circumferential direction.

상기 제1 및 제2콜리메이터는 광축이 상기 공진기의 중심을 지나도록 해당 공진기에 대해 세팅될 수 있다. The first and second collimators may be set with respect to the resonator so that the optical axis passes through the center of the resonator.

상기 제1 및 제2콜리메이터는 광축이, 소정의 교차각을 갖도록 상호 교차되게 세팅될 수 있다. The first and second collimators may be set so that optical axes cross each other so as to have a predetermined intersection angle.

상기 교차각은 45°인 것이 바람직하다. The intersection angle is preferably 45°.

상기 제1 및 제2콜리메이터 중 어느 하나는 광축 상에, 상기 진동인가부재로부터 진동이 인가되는 상기 공진기의 진동인가지점이 위치하도록 세팅될 수 있다. Any one of the first and second collimators may be set so that a vibration applying point of the resonator to which vibration is applied from the vibration applying member is located on the optical axis.

상기 공진기는 반구형으로 형성되는 것이 바람직하다. The resonator is preferably formed in a hemispherical shape.

상기 공진기는 일측에서 타측으로 갈수록 외경이 감소되게 형성되며, 일측면에, 내측으로 인입되게 내부공간이 형성되고, 상기 내부공간은 상기 공진기의 일측에서 타측으로 갈수록 내경이 감소하는 반구형으로 형성된다. The resonator is formed in such a way that the outer diameter decreases from one side to the other side, and an inner space is formed on one side to be drawn inward, and the inner space is formed in a hemispherical shape in which the inner diameter decreases from one side to the other side of the resonator.

상기 공진기는 금속성 소재로 형성될 수 있다. The resonator may be formed of a metallic material.

상기 공진기는 유리 소재로 형성될 수 있다. The resonator may be formed of a glass material.

상기 공진기는 표면을 감싸도록 금속성 소재로 이루어진 코팅층이 형성될 수 있다. The resonator may be formed with a coating layer made of a metallic material to surround the surface.

상기 산출부는 상기 신호 생성부에서 제공되는 광간섭신호를 토대로 상기 제1 및 제2콜리메이터에서 광이 조사되는 상기 공진기의 광조사 지점들에 대한 미세변위를 산출하고, 산출된 상기 광조사지점들에 대한 미세변위의 진폭과 위상을 토대로 상기 공진기의 비대칭성에 의한 미세변위를 보상하여 상기 공진기의 회전에 의한 미세변위를 산출하고, 산출된 상기 공진기의 회전에 의한 미세변위를 이용하여 해당 공진기의 각변위를 역산한다. The calculator calculates minute displacements with respect to the light irradiation points of the resonator to which light is irradiated from the first and second collimators based on the optical interference signal provided by the signal generator, and is applied to the calculated light irradiation points. Based on the amplitude and phase of the micro-displacement, the micro-displacement due to the rotation of the resonator is calculated by compensating for the micro-displacement due to the asymmetry of the resonator, and the angular displacement of the resonator is used using the calculated micro-displacement due to the rotation of the resonator. inverse

본 발명에 따른 광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프는 광간섭계를 이용하여 공진기의 미세변위를 보다 정밀하게 측정하고, 측정된 상기 공진의 미세변위를 이용하여 비대칭성에 의한 진동 변형을 보상할 수 있으므로 측정 정확도가 향상되는 장점이 있다.The hemispherical resonator gyroscope to which the optical interferometer according to the present invention is applied more precisely measures the micro-displacement of the resonator using the optical interferometer, and uses the measured micro-displacement of the resonance to compensate for vibrational deformation due to asymmetry. It has the advantage of improving accuracy.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프에 대한 개념도이고,
도 2는 도 1의 반구형 공진 자이로스코프의 공진기에 대한 평면도이고,
도 3는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 공진기의 부분 단면도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프에 대한 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a hemispherical resonator gyroscope to which an optical interferometer is applied according to an embodiment of the present invention;
2 is a plan view of the resonator of the hemispherical resonant gyroscope of FIG. 1;
3 is a partial cross-sectional view of a resonator according to another embodiment of the present invention;
4 is a conceptual diagram of a hemispherical resonator gyroscope to which an optical interferometer is applied according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, a hemispherical resonator gyroscope to which an optical interferometer according to an embodiment of the present invention is applied will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged than the actual size for clarity of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프(100)가 도시되어 있다. 1 and 2 show a hemispherical resonator gyroscope 100 to which an optical interferometer according to the present invention is applied.

도면을 참조하면, 상기 광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프(100)는 공진기(210)와, 상기 공진기(210)에 진동을 인가하는 진동인가부재(220)가 마련된 공진유닛(210)과, 광원(350)으로부터 출사된 광을 상기 공진기(210) 및 미러부(360)에 각각 조사하고, 상기 공진기(210) 및 미러부(360)로부터 반사되는 광을 통해 광간섭신호를 생성하는 신호생성부(300)와, 상기 신호생성부(300)를 통해 생성된 광간섭신호를 토대로 상기 공진기(210)의 공진패턴을 산출하는 산출부(400)를 구비한다. Referring to the drawings, the hemispherical resonator gyroscope 100 to which the optical interferometer is applied has a resonator 210 and a vibration applying member 220 for applying vibration to the resonator 210. A resonance unit 210 provided with, and a light source A signal generating unit that irradiates the light emitted from 350 to the resonator 210 and the mirror unit 360, respectively, and generates an optical interference signal through the light reflected from the resonator 210 and the mirror unit 360 (300) and a calculator (400) for calculating the resonance pattern of the resonator (210) based on the optical interference signal generated by the signal generator (300).

상기 공진기(210)는 반구형으로 형성된다. 이때, 공진기(210)는 상면에서 하방으로 갈수록 외경이 감소되도록 하방으로 볼록하게 형성된다. 여기서, 공진기(210)는 일측에, 내측으로 인입되게 내부공간이 형성되어 있다. 상기 내부공간은 공진기(210)의 일측에서 타측으로 갈수록 내경이 감소하는 반구형으로 형성되는 것이 바람직하다. The resonator 210 is formed in a hemispherical shape. At this time, the resonator 210 is convex downwardly so that the outer diameter decreases from the upper surface to the lower side. Here, the resonator 210 has an inner space formed on one side to be drawn inward. The inner space is preferably formed in a hemispherical shape in which the inner diameter decreases from one side to the other side of the resonator 210 .

여기서, 공진기(210)는 금속성 소재로 형성되어 있다. 한편, 공진기(210)는 유리 소재로 형성될 수도 있다. 이때, 공진기(210)는 도 3에 도시된 바와 같이 표면 즉, 내측면 및 외측면을 감싸도록 코팅층(211)이 형성되는데, 상기 코팅층(211)은 금속성 소재로 형성되는 것이 바람직하다. Here, the resonator 210 is formed of a metallic material. Meanwhile, the resonator 210 may be formed of a glass material. At this time, as shown in FIG. 3 , a coating layer 211 is formed on the resonator 210 to cover the inner and outer surfaces, and the coating layer 211 is preferably made of a metallic material.

한편, 공진기(210)는 도면에 도시되진 않았지만, 프레임에, 지지대를 이용하여 지지될 수 있다. 상기 지지대는 일단이 프레임에 설치되고, 타단은 공진기(210)의 중앙부에 고정되어, 진동인가부재(220)에 의해 상기 공진기(210)가 진동하도록 프레임에 이격되게 상기 공진기(210)를 지지할 수 있다. 해당 공진기(210)는 상기 신호생성부의 검출대상에 세팅되며, 검출대상의 회전 물리량에 대응하여 진동 형태가 회전한다. Meanwhile, although not shown in the drawings, the resonator 210 may be supported on a frame using a support. One end of the support is installed in the frame, and the other end is fixed to the central portion of the resonator 210 to support the resonator 210 to be spaced apart from the frame so that the resonator 210 vibrates by the vibration applying member 220. can The resonator 210 is set on the detection target of the signal generator, and the form of vibration rotates in response to the rotational physical quantity of the detection target.

진동인가부재(220)는 상기 공진기(210)를 진동시키기 위한 정현파를 생성하는 파형 발생기(221)와, 상기 파형 발생기(221)에서 발생된 정현파를 증폭하는 증폭기(222)와, 증폭기(222)에 의해 증폭된 정현파를 상기 공진기(210)에 인가하는 전극(223)을 구비한다. 여기서, 상기 전극(223)은 공진기(210)의 외주면에 대해 소정거리 이격되게 세팅되는 것이 바람직하다. The vibration applying member 220 includes a waveform generator 221 for generating a sine wave for vibrating the resonator 210 , an amplifier 222 for amplifying the sine wave generated from the waveform generator 221 , and an amplifier 222 . An electrode 223 for applying the amplified sine wave to the resonator 210 is provided. Here, the electrode 223 is preferably set to be spaced apart from the outer peripheral surface of the resonator 210 by a predetermined distance.

한편, 진동인가부재(220)는 이에 한정하는 것이 아니라 해당 공진기(210)에 진동을 인가할 수 있는 진동 인가 수단이면 무엇이든 적용가능하다. Meanwhile, the vibration applying member 220 is not limited thereto, and any vibration applying means capable of applying vibration to the resonator 210 may be applied.

상기 신호생성부(300)는 상기 공진기(210)의 상호 이격된 위치에 각각 광을 조사하는 것으로서, 상기 공진기(210)의 상호 이격된 위치로 광을 각각 주사하고, 상기 공진기(210)로부터 반사된 광을 수광하는 제1 및 제2콜리메이터(310,320)와, 상기 미러부(360)로 광을 주사하고, 상기 미러부(360)로부터 반사된 광을 수광하는 제3콜리메이터(330)와, 상기 광원(350)으로부터 출사된 광을 분할하여 상기 제1 내지 제3콜리메이터(310,320,330)에 제공하고, 상기 제1 내지 제3콜리메이터(310,320,330)에서 수광된 광을 수신하여 복수의 광간섭신호를 생성하는 제1광커플러 유닛(340)을 구비한다. The signal generator 300 irradiates light to positions spaced apart from each other of the resonator 210 , respectively, and scans the light to positions spaced apart from each other of the resonator 210 , and is reflected from the resonator 210 . The first and second collimators 310 and 320 for receiving the reflected light, the third collimator 330 for scanning the light to the mirror unit 360 and receiving the light reflected from the mirror unit 360, and the The light emitted from the light source 350 is divided and provided to the first to third collimators 310, 320, 330, and the first to third collimators 310, 320, and 330 receive the received light to generate a plurality of optical interference signals. A first optocoupler unit 340 is provided.

여기서, 광원(350)은 레이져 광을 발생시키는 것으로서, 용도에 따라 다양한 파장과 반치전폭을 가진 스펙트럼의 레이저가 사용된다. 광원(350)은 제1광커플러 유닛(340)에 연결된 제1광섬유(341)를 통해 레이져 광을 제1광커플러 유닛(340)으로 전송한다. 한편, 제1광섬유(341)에는 서큘레이터가 설치될 수도 있다. Here, the light source 350 is to generate laser light, and a laser of a spectrum having various wavelengths and full width at half maximum is used depending on the application. The light source 350 transmits the laser light to the first optocoupler unit 340 through the first optical fiber 341 connected to the first optocoupler unit 340 . Meanwhile, a circulator may be installed in the first optical fiber 341 .

제1콜리메이터(310)는 제2광섬유(342)를 통해 제1광커플러 유닛(340)에 연결된다. 상기 제1콜리메이터(310)는 제2광섬유(342)를 통해 제1광커플러 유닛(340)에서 수신한 광을 상기 공진기(210)에 주사하고, 공진기(210)로부터 반사된 광을 제2광섬유(342)로 송출한다. The first collimator 310 is connected to the first optical coupler unit 340 through the second optical fiber 342 . The first collimator 310 scans the light received from the first optocoupler unit 340 through the second optical fiber 342 to the resonator 210, and transmits the light reflected from the resonator 210 to the second optical fiber. It is sent to (342).

여기서, 제1콜리메이터(310)는 공진기(210)의 외주면에 대해 이격되게 세팅되되, 공진기(210)의 외주면에서 중심 방향으로 광이 조사되도록 세팅된다. 이때, 제1콜리메이터(310)는 광축이 공진기(210)의 중심과, 진동인가부재(220)의 전극(223)을 지나도록 세팅되는 것이 바람직하다. Here, the first collimator 310 is set to be spaced apart from the outer circumferential surface of the resonator 210 , and is set so that light is irradiated from the outer circumferential surface of the resonator 210 to the center direction. In this case, the first collimator 310 is preferably set so that the optical axis passes through the center of the resonator 210 and the electrode 223 of the vibration applying member 220 .

제2콜리메이터(320)는 제3광섬유(343)를 통해 제1광커플러 유닛(340)에 연결된다. 상기 제2콜리메이터(320)는 제3광섬유(343)를 통해 제1광커플러 유닛(340)에서 수신한 광을 공진기(210)에 주사하고, 공진기(210)로부터 반사된 광을 제3광섬유(343)로 송출한다. The second collimator 320 is connected to the first optical coupler unit 340 through the third optical fiber 343 . The second collimator 320 scans the light received from the first optocoupler unit 340 through the third optical fiber 343 to the resonator 210, and transmits the light reflected from the resonator 210 to the third optical fiber ( 343) is sent.

여기서, 제2콜리메이터(320)는 공진기(210)의 외주면에 대해 이격되게 세팅되되, 공진기(210)의 외주면에서 중심 방향으로 광이 조사되도록 세팅된다. 이때, 제2콜리메이터(320)는 제1콜리메이터(310)에 대해 원주방향으로 이격된 위치의 공진기(210) 외주면에 광이 조사되도록 세팅된다. 더욱 상세하게, 제1 및 제2콜리메이터(310,320)는 출사되는 광의 광축이, 소정의 교차각을 갖도록 상호 교차되게 세팅된다. 여기서, 상기 교차각은 45°인 것이 바람직하다. Here, the second collimator 320 is set to be spaced apart from the outer circumferential surface of the resonator 210 , and is set so that light is irradiated from the outer circumferential surface of the resonator 210 to the center direction. At this time, the second collimator 320 is set so that light is irradiated to the outer peripheral surface of the resonator 210 at a position spaced apart from the first collimator 310 in the circumferential direction. In more detail, the first and second collimators 310 and 320 are set to cross the optical axis of the emitted light to have a predetermined intersection angle. Here, the intersection angle is preferably 45°.

한편, 신호생성부(300)는 제1광커플러 유닛(340)에서 상기 제2콜리메이터(320)로 출력되는 광 경로 상에 설치되어 상기 제2콜리메이터(320)로 출력되는 광의 중심주파수를 변조하는 모듈레이터(370)를 더 구비한다. 상기 모듈레이터(370)는 제3광섬유(343)에 설치되어 상기 제1광커플러 유닛(340)에서 제1콜리메이터(310)로 출력되는 광의 중심주파수와 상이하게 상기 제2콜리메이터(320)로 출력되는 광의 주파수를 변조하는 것이 바람직하다. On the other hand, the signal generator 300 is installed on the optical path output from the first optocoupler unit 340 to the second collimator 320 to modulate the center frequency of the light output to the second collimator 320 . A modulator 370 is further provided. The modulator 370 is installed on the third optical fiber 343 to be output to the second collimator 320 differently from the center frequency of the light output from the first optical coupler unit 340 to the first collimator 310 It is desirable to modulate the frequency of the light.

제3콜리메이터(330)는 제4광섬유(344)를 통해 제1광커플러 유닛(340)에 연결된다. 제3콜리메이터(330)는 제4광섬유(344)를 통해 제1광커플러 유닛(340)에서 수신한 광을 미러부(360)에 주사하고, 미러부(360)로부터 반사된 광을 제4광섬유(344)로 송출한다. 이때, 미러부(360)는 제3콜리메이터(330)의 출력단에 대향되어 설치되어 제3콜리메이터(330)로부터 출사된 광을 반사하는데, 제3콜리메이터(330)로부터 출사되는 광의 광축 방향을 따라 이동가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 한편, 도면에 도시되진 않았지만, 제3콜리메이터(330) 및 미러부(360) 대신에, 제4광섬유(344)의 끝단에, 제4광섬유(344)를 통해 전달된 광을 반사할 수 있는 반사코팅부가 마련될 수도 있다. The third collimator 330 is connected to the first optical coupler unit 340 through the fourth optical fiber 344 . The third collimator 330 scans the light received from the first optocoupler unit 340 through the fourth optical fiber 344 to the mirror unit 360, and transmits the light reflected from the mirror unit 360 to the fourth optical fiber. (344). At this time, the mirror unit 360 is installed opposite to the output end of the third collimator 330 to reflect the light emitted from the third collimator 330 , and moves along the optical axis direction of the light emitted from the third collimator 330 . It is preferable to be installed where possible. On the other hand, although not shown in the drawing, instead of the third collimator 330 and the mirror unit 360 , a reflection capable of reflecting the light transmitted through the fourth optical fiber 344 at the end of the fourth optical fiber 344 . A coating may be provided.

제1광커플러 유닛(340)은 제1광섬유(341)를 통해 광원(350)에 연결되어 광원(350)으로부터 광을 입력받고, 입력받은 광을 분할하여 제2 내지 제4광섬유(342,343,344)를 통해 제1 내지 제3콜리메이터(310,320,330)에 제공한다. 또한, 제1광커플러 유닛(340)은 제1 내지 제3콜리메이터(310,320,330)로부터 전송된 광을 수신하여 다수의 광간섭신호를 생성한다. 여기서, 제1광커플러 유닛(340)는 제5 및 제6광섬유(345,346)를 통해 산출부(400)에 연결되며, 생성된 광간섭신호를 제5 및 제6광섬유(345,346)를 통해 산출부(400)에 제공한다. 이때, 제1광커플러 유닛(340)은 3X3 Optical fiber coupler가 적용되는 것이 바람직하다. The first optical coupler unit 340 is connected to the light source 350 through the first optical fiber 341 to receive light from the light source 350, and splits the received light to form second to fourth optical fibers 342, 343, and 344. It is provided to the first to third collimators 310, 320, and 330 through the. Also, the first optocoupler unit 340 receives the light transmitted from the first to third collimators 310 , 320 , and 330 and generates a plurality of optical interference signals. Here, the first optical coupler unit 340 is connected to the calculator 400 through the fifth and sixth optical fibers 345 and 346 , and generates the optical interference signal to the calculator through the fifth and sixth optical fibers 345 and 346 . (400). In this case, it is preferable that a 3X3 optical fiber coupler is applied to the first optical coupler unit 340 .

산출부(400)는 제5 및 제6광섬유(345,346)에 각각 연결되어 제1광커플러 유닛(340)에서 제공되는 광간섭신호를 수신하는 복수의 감지모듈(410)과, 상기 감지모듈(410)들에서 감지된 광간섭신호를 토대로 검출대상에 해당하는 공진기(210)의 각변위를 역산하는 산출모듈(420)을 구비한다. The calculator 400 includes a plurality of detection modules 410 connected to the fifth and sixth optical fibers 345 and 346 respectively to receive the optical interference signal provided from the first optical coupler unit 340, and the detection module 410 ) and a calculation module 420 for inversely calculating the angular displacement of the resonator 210 corresponding to the detection target based on the detected optical interference signal.

산출모듈(420)은 감지모듈(410)에서 제공된 광간섭신호를 토대로 공진기(210)의 두 지점 즉, 제1 및 제2콜리메이터(310,320)를 통해 광이 조사된 광조사 지점들의 미세 변위를 계산한다. The calculation module 420 calculates minute displacements of light irradiation points irradiated with light through two points of the resonator 210 , ie, the first and second collimators 310 and 320 , based on the optical interference signal provided from the sensing module 410 . do.

다음, 산출모듈(420)은 상기 광조사 지점들의 미세변위를 이용하여 검출대상의 회전 즉, 공진기(210)의 회전에 대한 미세변위를 추출한다. 상기 공진기(210)는 제작시 미미한 양의 비대칭에 의하여 진동이 영향을 받는다. 산출모듈(420)은 광조사 지점들의 미세변위에 대한 데이터를 이용하여 비대칭에 의한 미세변위를 보상하여 각 광조사 지점들의 회전에 의한 미세변위를 추출한다. Next, the calculation module 420 extracts the fine displacement with respect to the rotation of the detection target, that is, the rotation of the resonator 210 using the fine displacement of the light irradiation points. The resonator 210 is affected by vibration due to insignificant amount of asymmetry during manufacturing. The calculation module 420 compensates for the micro-displacement due to asymmetry by using the data on the micro-displacement of the light irradiation points, and extracts the micro-displacement due to the rotation of each light irradiation point.

여기서, 산출모듈(420)은 추출된 광조사 지점들의 회전에 의한 미세변위를 이용하여 공진패턴 각도를 산출하고, 산출된 공진패턴 각도와 기입력된 공진기(210) 또는 검출대상의 스펙에 대한 정보를 토대로 검출대상의 각변위를 역산한다. Here, the calculation module 420 calculates the resonance pattern angle by using the micro-displacement caused by the rotation of the extracted light irradiation points, and information about the calculated resonance pattern angle and the entered resonator 210 or the specification of the detection target. Based on , the angular displacement of the detection target is inversely calculated.

상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프(100)는 광간섭계를 이용하여 공진기(210)의 미세변위를 보다 정밀하게 측정하고, 비대칭성에 의한 진동 변형을 보상할 수 있으므로 측정 정확도가 향상되는 장점이 있다.The hemispherical resonator gyroscope 100 to which the optical interferometer according to the present invention configured as described above is applied more precisely measures the microdisplacement of the resonator 210 using the optical interferometer, and can compensate for vibrational deformation caused by asymmetry. There is an advantage in that the measurement accuracy is improved.

한편, 도 4에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 신호생성부(500)가 도시되어 있다. Meanwhile, FIG. 4 shows a signal generator 500 according to another embodiment of the present invention.

앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.Elements having the same function as in the drawings shown above are denoted by the same reference numerals.

도면을 참조하면, 상기 신호생성부(500)는 상기 공진기(210)의 상호 이격된 위치로 광을 각각 주사하고, 상기 공진기(210)로부터 반사된 광을 수광하는 제1 및 제2콜리메이터(510,520)와, 상기 미러부(360)로 광을 주사하고, 상기 미러부(360)로부터 반사된 광을 수광하는 제3 및 제4콜리메이터(530,540)와, 상기 광원(350)으로부터 출사되는 광을 제1 및 제2분할광으로 분할하는 광분배기(550)와, 상기 광분배기(550)로부터 수신된 제1분할광을 분할하여 제1 및 제3콜리메이터(510,530)에 제공하고, 제1 및 제3콜리메이터(510,530)에서 수광된 광을 수신하여 광간섭신호를 생성하는 제2광커플러 유닛(560)과, 상기 광분배기(550)로부터 수신된 제2분할광을 분할하여 제2 및 제4콜리메이터(520,540)에 제공하고, 제2 및 제4콜리메이터(520,540)에서 수광된 광을 수신하여 광간섭신호를 생성하는 제3광커플러 유닛(570)을 구비한다.Referring to the drawing, the signal generator 500 scans the light to positions spaced apart from each other of the resonator 210 , and first and second collimators 510 and 520 for receiving the reflected light from the resonator 210 , respectively. ), the third and fourth collimators 530 and 540 that scan the light to the mirror unit 360 and receive the light reflected from the mirror unit 360 , and remove the light emitted from the light source 350 . A light splitter 550 that splits the first and second split lights, and splits the first split light received from the splitter 550 and provides it to the first and third collimators 510 and 530, and the first and third A second optocoupler unit 560 for generating an optical interference signal by receiving the light received by the collimators 510 and 530, and second and fourth collimators ( A third optocoupler unit 570 is provided to the 520 and 540 and receives the light received by the second and fourth collimators 520 and 540 to generate an optical interference signal.

광분배기(550)는 제7광섬유(551)를 통해 광원(350)에 연결되며, 광원(350)에서 출력되는 광을 제1 및 제2분할광으로 분할하여 출력한다. 이때, 광분배기(550)의 출력단에는 복수의 제8광섬유(552)가 연결되어 있고, 각 제8광섬유(552)에는 제2 및 제3광커플러 유닛(560,570)이 설치되어 있어, 제8광섬유(552)를 통해 제1 및 제2분할광이 각각 제2 및 제3광커플러 유닛(560,570)에 전송된다. The light splitter 550 is connected to the light source 350 through the seventh optical fiber 551 , and divides the light output from the light source 350 into first and second split light and outputs it. At this time, a plurality of eighth optical fibers 552 are connected to the output terminal of the optical splitter 550, and second and third optical coupler units 560 and 570 are installed on each eighth optical fiber 552, so that the eighth optical fiber The first and second split lights are transmitted to the second and third optocoupler units 560 and 570 through 552 , respectively.

제1콜리메이터(510)는 제9광섬유(511)를 통해 제2광커플러 유닛(560)에 연결된다. 상기 제1콜리메이터(510)는 제9광섬유(511)를 통해 제2광커플러 유닛(560)에서 수신한 광을 공진기(210)에 주사하고, 공진기(210)로부터 반사된 광을 제9광섬유(511)로 송출한다. The first collimator 510 is connected to the second optical coupler unit 560 through the ninth optical fiber 511 . The first collimator 510 scans the light received from the second optocoupler unit 560 through the ninth optical fiber 511 to the resonator 210, and transmits the light reflected from the resonator 210 to the ninth optical fiber ( 511) is sent.

제2콜리메이터(520)는 제10광섬유(521)를 통해 제3광커플러 유닛(570)에 연결된다. 상기 제2콜리메이터(520)는 제10광섬유(521)를 통해 제3광커플러 유닛(570)에서 수신한 광을 공진기(210)에 주사하고, 공진기(210)로부터 반사된 광을 제10광섬유(521)로 송출한다. The second collimator 520 is connected to the third optical coupler unit 570 through the tenth optical fiber 521 . The second collimator 520 scans the light received from the third optocoupler unit 570 through the tenth optical fiber 521 to the resonator 210, and transmits the light reflected from the resonator 210 to the tenth optical fiber ( 521) is sent.

이때, 제2콜리메이터(520)는 제1콜리메이터(510)에 대해 원주방향으로 이격된 위치의 공진기(210) 외주면에 광이 조사되도록 세팅된다. 더욱 상세하게는 제1 및 제2콜리메이터(510,520)는 출사되는 광의 광축이, 소정의 교차각을 갖도록 상호 교차되게 세팅된다. 여기서, 상기 교차각은 45°인 것이 바람직하다. In this case, the second collimator 520 is set so that light is irradiated to the outer peripheral surface of the resonator 210 at a position spaced apart from the first collimator 510 in the circumferential direction. In more detail, the first and second collimators 510 and 520 are set to cross the optical axis of the emitted light to have a predetermined intersection angle. Here, the intersection angle is preferably 45°.

제3콜리메이터(530)는 제11광섬유(531)를 통해 제2광커플러 유닛(560)에 연결된다. 제3콜리메이터(530)는 제11광섬유(531)를 통해 제2광커플러 유닛(560)에서 수신한 광을 미러부(360)에 주사하고, 미러부(360)로부터 반사된 광을 제11광섬유(531)로 송출한다. The third collimator 530 is connected to the second optical coupler unit 560 through the eleventh optical fiber 531 . The third collimator 530 scans the light received from the second optocoupler unit 560 through the eleventh optical fiber 531 to the mirror unit 360, and transmits the light reflected from the mirror unit 360 to the eleventh optical fiber. It is sent to (531).

제4콜리메이터(540)는 제12광섬유(541)를 통해 제3광커플러 유닛(570)에 연결된다. 제4콜리메이터(540)는 제12광섬유(541)를 통해 제3광커플러 유닛(570)에서 수신한 광을 미러부(360)에 주사하고, 미러부(360)로부터 반사된 광을 제12광섬유(541)로 송출한다. The fourth collimator 540 is connected to the third optical coupler unit 570 through the twelfth optical fiber 541 . The fourth collimator 540 scans the light received from the third optocoupler unit 570 through the twelfth optical fiber 541 to the mirror unit 360, and transmits the light reflected from the mirror unit 360 to the twelfth optical fiber. It is sent to (541).

제2광커플러 유닛(560)은 제8광섬유(552)를 통해 광분배기(550)에 연결되어 광분배기(550)로부터 제1분할광을 입력받고, 입력받은 제1분할광을 분할하여 제9광섬유(511) 및 제11광섬유(531)를 통해 제1콜리메이터(510) 및 제3콜리메이터(530)에 제공한다. 또한, 제2광커플러 유닛(560)은 제1콜리메이터(510) 및 제3콜리메이터(530)로부터 전송된 광을 수신하여 광간섭신호를 생성한다. 여기서, 제2광커플러 유닛(560)은 제13광섬유(561)를 통해 산출부(400)에 연결되며, 생성된 광간섭신호를 제13광섬유(561)를 통해 산출부(400)에 제공한다. 이때, 제2광커플러 유닛(560)은 3X3 Optical fiber coupler가 적용되는 것이 바람직하다.The second optical coupler unit 560 is connected to the optical splitter 550 through the eighth optical fiber 552 to receive the first split light input from the optical splitter 550, divide the received first split light, and split the ninth It is provided to the first collimator 510 and the third collimator 530 through the optical fiber 511 and the eleventh optical fiber 531 . Also, the second optocoupler unit 560 receives the light transmitted from the first collimator 510 and the third collimator 530 and generates an optical interference signal. Here, the second optical coupler unit 560 is connected to the calculator 400 through the thirteenth optical fiber 561 , and provides the generated optical interference signal to the calculator 400 through the thirteenth optical fiber 561 . . In this case, it is preferable that a 3X3 optical fiber coupler is applied to the second optical coupler unit 560 .

한편, 제3광커플러 유닛(570)은 제8광섬유(552)를 통해 광분배기(550)에 연결되어 광분배기(550)로부터 제2분할광을 입력받고, 입력받은 제2분할광을 분할하여 제10광섬유(521) 및 제12광섬유(541)를 통해 제2콜리메이터(520) 및 제4콜리메이터(540)에 제공한다. 또한, 제3광커플러 유닛(570)은 제2콜리메이터(520) 및 제4콜리메이터(540)로부터 전송된 광을 수신하여 광간섭신호를 생성한다. 여기서, 제3광커플러 유닛(570)은 제14광섬유(571)를 통해 산출부(400)에 연결되며, 생성된 광간섭신호를 제14광섬유(571)를 통해 산출부(400)에 제공한다. 이때, 제3광커플러 유닛(570)은 3X3 Optical fiber coupler가 적용되는 것이 바람직하다.On the other hand, the third optical coupler unit 570 is connected to the optical splitter 550 through the eighth optical fiber 552 to receive the second split light input from the optical splitter 550, and divide the received second split light. It is provided to the second collimator 520 and the fourth collimator 540 through the tenth optical fiber 521 and the twelfth optical fiber 541 . In addition, the third optocoupler unit 570 receives the light transmitted from the second collimator 520 and the fourth collimator 540 to generate an optical interference signal. Here, the third optical coupler unit 570 is connected to the calculator 400 through the fourteenth optical fiber 571 , and provides the generated optical interference signal to the calculator 400 through the fourteenth optical fiber 571 . . In this case, it is preferable that a 3X3 optical fiber coupler is applied to the third optical coupler unit 570 .

산출부(400)는 제13광섬유(561) 및 제14광섬유(571)에 연결된 검출모듈을 통해 광간섭신호를 수신하고, 산출모듈(420)에서, 해당 광간섭신호를 이용하여 제1 및 제2콜리메이터(510,520)를 통해 광이 조사된 광조사 지점들의 미세 변위를 계산하고, 광조사 지점들의 미세변위에 대한 데이터를 이용하여 비대칭에 의한 미세변위를 보상하여 각 광조사 지점들의 회전에 의한 미세변위를 추출한다. 여기서, 산출모듈(420)은 추출된 광조사 지점들의 회전에 의한 미세변위를 이용하여 공진패턴 각도를 산출하고, 산출된 공진패턴 각도와 기입력된 공진기(210) 또는 검출대상의 스펙에 대한 정보를 토대로 검출대상의 각변위를 역산한다. The calculator 400 receives the optical interference signal through the detection module connected to the thirteenth optical fiber 561 and the fourteenth optical fiber 571 , and in the calculation module 420 , the first and the first using the optical interference signal 2 Calculate the micro displacement of the light irradiation points irradiated with light through the collimators 510 and 520, and compensate the micro displacement due to asymmetry using the data on the micro displacement of the light irradiation points. Extract the displacement. Here, the calculation module 420 calculates the resonance pattern angle by using the micro-displacement caused by the rotation of the extracted light irradiation points, and information about the calculated resonance pattern angle and the entered resonator 210 or the specification of the detection target. Based on , the angular displacement of the detection target is inversely calculated.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not to be limited to the embodiments presented herein but should be construed in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

100: 광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프 200: 공진유닛
210: 공진기 211: 코팅층
220: 진동인가부재 221: 파형 발생기
222: 증폭기 223: 전극
300: 신호생성부 310: 제1콜리메이터
320: 제2콜리메이터 330: 제3콜리메이터
340: 제1광커플러 유닛 341: 제1광섬유
342: 제2광섬유 343: 제3광섬유
344: 제4광섬유 345: 제5광섬유
346: 제6광섬유 350: 광원
360: 미러부 370: 모듈레이터
400: 산출부 410: 감지모듈
420: 산출모듈100: hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer 200: resonance unit
210: resonator 211: coating layer
220: vibration applying member 221: waveform generator
222: amplifier 223: electrode
300: signal generator 310: first collimator
320: second collimator 330: third collimator
340: first optical coupler unit 341: first optical fiber
342: second optical fiber 343: third optical fiber
344: fourth optical fiber 345: fifth optical fiber
346: sixth optical fiber 350: light source
360: mirror unit 370: modulator
400: calculation unit 410: detection module
420: calculation module

Claims (17)

공진기와, 상기 공진기에 진동을 인가하는 진동인가부재가 마련된 공진유닛;
광원으로부터 출사된 광을 상기 공진기 및 미러부에 각각 조사하고, 상기 공진기 및 미러부로부터 반사되는 광을 통해 광간섭신호를 생성하는 신호생성부; 및
상기 신호생성부를 통해 생성된 광간섭신호를 토대로 상기 공진기의 공진패턴을 산출하는 산출부;를 구비하는,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
a resonator unit provided with a resonator and a vibration applying member for applying vibration to the resonator;
a signal generator irradiating the light emitted from the light source to the resonator and the mirror, respectively, and generating an optical interference signal through the light reflected from the resonator and the mirror; and
a calculation unit for calculating a resonance pattern of the resonator based on the optical interference signal generated through the signal generation unit;
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제1항에 있어서,
상기 신호생성부는 상기 공진기의 상호 이격된 위치에 각각 광을 조사하는,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
According to claim 1,
The signal generator irradiates light to positions spaced apart from each other in the resonator,
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제2항에 있어서,
상기 신호생성부는
상기 공진기의 상호 이격된 위치로 광을 각각 주사하고, 상기 공진기로부터 반사된 광을 수광하는 제1 및 제2콜리메이터;
상기 미러부로 광을 주사하고, 상기 미러부로부터 반사된 광을 수광하는 제3콜리메이터; 및
상기 광원으로부터 출사된 광을 분할하여 상기 제1 내지 제3콜리메이터에 제공하고, 상기 제1 내지 제3콜리메이터에서 수광된 광을 수신하여 복수의 광간섭신호를 생성하는 제1광커플러 유닛;을 구비하는,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
3. The method of claim 2,
The signal generator
first and second collimators for respectively scanning light to positions spaced apart from each other of the resonator and receiving light reflected from the resonator;
a third collimator that scans light to the mirror unit and receives the light reflected from the mirror unit; and
a first optocoupler unit that divides the light emitted from the light source and provides it to the first to third collimators, and receives the light received by the first to third collimators to generate a plurality of optical interference signals; doing,
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제3항에 있어서,
상기 제1광커플러 유닛에서 상기 제2콜리메이터로 출력되는 광 경로 상에 설치되어 상기 제2콜리메이터로 출력되는 광의 중심주파수를 변조하는 모듈레이터;를 더 구비하는,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
4. The method of claim 3,
Further comprising; a modulator installed on the optical path output from the first optocoupler unit to the second collimator to modulate a center frequency of the light output to the second collimator;
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제4항에 있어서,
상기 모듈레이터는 상기 제1광커플러 유닛에서 제1콜리메이터로 출력되는 광의 중심주파수와 상이하게 상기 제2콜리메이터로 출력되는 광의 주파수를 변조하는,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
5. The method of claim 4,
The modulator modulates the frequency of the light output from the first optocoupler unit to the second collimator to be different from the center frequency of the light output from the first collimator,
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제2항에 있어서,
상기 신호생성부는
상기 공진기의 상호 이격된 위치로 광을 각각 주사하고, 상기 공진기로부터 반사된 광을 수광하는 제1 및 제2콜리메이터;
상기 미러부로 광을 주사하고, 상기 미러부로부터 반사된 광을 수광하는 제3 및 제4콜리메이터;
상기 광원으로부터 출사되는 광을 제1 및 제2분할광으로 분할하는 광분배기;
상기 광분배기로부터 수신된 제1분할광을 분할하여 제1 및 제3콜리메이터에 제공하고, 제1 및 제3콜리메이터에서 수광된 광을 수신하여 광간섭신호를 생성하는 제2광커플러 유닛; 및
상기 광분배기로부터 수신된 제2분할광을 분할하여 제2 및 제4콜리메이터에 제공하고, 제2 및 제4콜리메이터에서 수광된 광을 수신하여 광간섭신호를 생성하는 제3광커플러 유닛;을 구비하는,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
3. The method of claim 2,
The signal generator
first and second collimators for respectively scanning light to positions spaced apart from each other of the resonator and receiving light reflected from the resonator;
third and fourth collimators for scanning light to the mirror unit and receiving light reflected from the mirror unit;
a light splitter splitting the light emitted from the light source into first and second split lights;
a second optocoupler unit that divides the first split light received from the splitter, provides it to first and third collimators, and receives the light received by the first and third collimators to generate an optical interference signal; and
A third optocoupler unit that divides the second split light received from the splitter and provides it to the second and fourth collimators, and receives the light received by the second and fourth collimators to generate an optical interference signal; doing,
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제3항 또는 제6항에 있어서,
상기 제1 및 제2콜리메이터는 상기 공진기의 외주면에, 원주방향으로 상호 이격된 위치에 각각 광을 조사하도록 상기 공진기에 대해 세팅된,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
7. The method according to claim 3 or 6,
The first and second collimators are set with respect to the resonator to irradiate light on the outer peripheral surface of the resonator, respectively, at positions spaced apart from each other in the circumferential direction,
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제3항 또는 제6항에 있어서,
상기 제1 및 제2콜리메이터는 광축이 상기 공진기의 중심을 지나도록 해당 공진기에 대해 세팅된,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
7. The method according to claim 3 or 6,
the first and second collimators are set with respect to the resonator so that the optical axis passes through the center of the resonator;
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제8항에 있어서,
상기 제1 및 제2콜리메이터는 광축이, 소정의 교차각을 갖도록 상호 교차되게 세팅된,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
9. The method of claim 8,
The first and second collimators are set to cross each other so that the optical axis has a predetermined intersection angle,
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제9항에 있어서,
상기 교차각은 45°인,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
10. The method of claim 9,
the intersection angle is 45°;
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제9항에 있어서,
상기 제1 및 제2콜리메이터 중 어느 하나는 광축 상에, 상기 진동인가부재로부터 진동이 인가되는 상기 공진기의 진동인가지점이 위치하도록 세팅된,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
10. The method of claim 9,
Any one of the first and second collimators is set to be located on the optical axis, the vibration applying point of the resonator to which the vibration is applied from the vibration applying member,
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제1항에 있어서,
상기 공진기는 반구형으로 형성된,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
According to claim 1,
The resonator is formed in a hemispherical shape,
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제12항에 있어서,
상기 공진기는 일측에서 타측으로 갈수록 외경이 감소되게 형성되며, 일측면에, 내측으로 인입되게 내부공간이 형성되고,
상기 내부공간은 상기 공진기의 일측에서 타측으로 갈수록 내경이 감소하는 반구형으로 형성된,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
13. The method of claim 12,
The resonator is formed such that the outer diameter decreases from one side to the other side, and an inner space is formed on one side to be drawn inward,
The inner space is formed in a hemispherical shape with an inner diameter decreasing from one side to the other side of the resonator,
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 공진기는 금속성 소재로 형성된,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
14. The method of claim 12 or 13,
The resonator is formed of a metallic material,
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 공진기는 유리 소재로 형성된,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
14. The method of claim 12 or 13,
The resonator is formed of a glass material,
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제15항에 있어서,
상기 공진기는 표면을 감싸도록 금속성 소재로 이루어진 코팅층이 형성된,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.
16. The method of claim 15,
The resonator is formed with a coating layer made of a metallic material to surround the surface,
Hemispherical resonator gyroscope with optical interferometer.
 제9항에 있어서,
상기 산출부는 상기 신호 생성부에서 제공되는 광간섭신호를 토대로 상기 제1 및 제2콜리메이터에서 광이 조사되는 상기 공진기의 광조사 지점들에 대한 미세변위를 산출하고, 산출된 상기 광조사지점들에 대한 미세변위를 토대로 상기 공진기의 회전에 의한 미세변위를 산출하고, 산출된 상기 공진기의 회전에 의한 미세변위를 이용하여 해당 공진기의 각변위를 역산하는,
광간섭계를 적용한 반구형 공진기 자이로스코프.10. The method of claim 9,
The calculator calculates minute displacements with respect to the light irradiation points of the resonator to which light is irradiated from the first and second collimators based on the optical interference signal provided by the signal generating unit, and is applied to the calculated light irradiation points. calculating the micro displacement due to the rotation of the resonator based on the micro displacement of
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KR102045982B1 (en) 2014-07-16 2019-11-18 인나랩스 리미티드 Method for calibrating a vibratory gyroscope

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