JP2000146597A - 光ファイバジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】変調ゲイン誤差および干渉光の光強度変化によ
る影響を除去可能なディジタル方式の光ファイバジャイ
ロを提供する。 【解決手段】ディジタル信号処理器１００は、光ファイ
バループ６での光伝搬時間をτとした場合、干渉光の位
相差が、±（γ−θ）、±（γ＋θ＋δ）、および±
（γ＋θ−δ）の６値、あるいは、±（γ＋θ）、±
（γ−θ−δ）、および±（γ−θ＋δ）の６値を、各
ステップの継続時間をτ／２として、所定の順番で繰り
返しとるように位相変調を行わせるバイアス変調信号
と、サニャック位相差を打ち消すためのセロダイン信号
とを合成することで、各種位相変調の合成信号を生成す
る。該信号は、Ｄ／Ａ変換器１０などを介して、位相変
調器５に入力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、航空
機、船舶、自動車等に適用される、回転角速度または回
転角度を検出する光ファイバジャイロに関し、特に、階
段状のセロダイン信号によりサニャック位相シフトを打
ち消すよう閉ループに構成されたディジタル方式の光フ
ァイバジャイロに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバジャイロにおいて、光ファイ
バループを互いに反対方向に伝搬する２つの光を再結合
することで得られた干渉光の光強度変化は、該２つの光
のサニャック位相差をφｓとすると、ｃｏｓ（φｓ）で
ある。このため、図２４に示すように、サニャック位相
差が０近傍では、該位相差の変化に対して僅かしか光強
度が変化しない。

【０００３】この問題を解決する光ファイバジャイロと
して、特開昭５６−９４６８０号公報記載のものがあ
る。

【０００４】この技術では、光ファイバループを伝搬す
る２つの光を位相変調する位相変調器を設け、該位相変
調器に、図２４に示すように、＋π／２および−π／２
の位相シフトを２τ（τ：光ファイバループでの光の伝
搬時間）周期で生じさせる矩形波の位相変調信号を該位
相変調器に加えることで、前記干渉光のサニャック位相
差による光強度変化を（Ｐ₀／２）・ｃｏｓ（φｓ±π
／２）（ここで、Ｐ₀は干渉光の光強度のピーク値）で
取り出せるようにしている。

【０００５】また、従来のディジタル方式の光ファイバ
ジャイロでは、サニャック位相差検出のダイナミックレ
ンジ拡大のため、各階段の持続時間が通常τの階段信号
であるセロダイン信号を位相変調器に入力して、該位相
変調器に対して、光ファイバジャイロへの入力角速度に
応じたサニャック位相差と同量、異符号の位相差を生じ
るよう位相変調を行わせている。これにより、光ファイ
バループを伝搬する２つの光のサニャック位相差を打ち
消すよう閉ループに構成されている。ただし、セロダイ
ン信号の出力を無限に大きくすることはできないため、
通常、セロダイン信号による位相シフトが±２πに達し
たときにリセットしている。

【０００６】ところで、セロダイン信号のリセットが正
確に行われない場合、すなわち、変調ゲインに誤差が含
まれると、光ファイバジャイロの入力レートと出力レー
トとの関係において、スケールファクタ誤差が生ずる。

【０００７】この問題を解決するディジタル方式の光フ
ァイバジャイロとして、特開平３−２１０４１７号公報
記載や特開平３−４８７１５号公報記載のものがある。

【０００８】前者は、位相変調器に入力する位相変調信
号として、 δφ₁＝φ₀ δφ₂＝ａφ₀ δφ₃＝−φ₀ δφ₄＝−ａφ₀ （ここで、φ₀は一定の位相シフト、ａはｃｏｓφ₀＝ｃ
ｏｓ（ａφ₀）を満足する正の定数）からなる４つのス
テップを一周期とする信号を用いている。

【０００９】ここで、位相変調信号の各ステップの周期
は、たとえばτ／２（合計で２τ）である。また、ａは
２である。この場合、変調位相差は図２５のようにな
る。

【００１０】一方、後者は、位相変調器に入力する位相
変調信号として、位相差電気信号から得た利得信号と合
計位相変調信号とを演算することで得られた信号を用い
ている。この合計位相変調信号は、以下の信号を合計す
ることで得られる。

【００１１】・第一の周波数を用いて作成したセロダイ
ン信号。

【００１２】・第一の周波数を有した周期的方形波より
なる速度バイアス信号。

【００１３】・セロダイン信号の周期の半分に等しい連
続した等間隔時間の終わりで遷移する一連のステップ電
圧よりなる利得バイアス信号。

【００１４】ここで、たとえば、連続した等間隔時間と
はτ／ｊ（ｊは整数）である。ｊを２とした場合、速度
バイアス信号は周波数１／２τとなる。また、速度バイ
アス信号は、π／２および−π／２間を遷移する方形波
であり、利得バイアス信号は、２π、０、−２πおよび
０の一連の誘起位相シフトを有する。この場合、変調位
相差は、たとえば、 ・０〜τ／２ 期間： ＋π／２＋２π＝＋５π／２ ・τ／２〜τ 期間： ＋π／２＋０＝＋π／２ ・τ〜３τ／２ 期間： −π／２−２π＝−５π／２ ・３τ／２〜２τ期間： −π／２＋０＝−π／２ となり、したがって、図２６のようになる。

【００１５】両者とも、位相変調器に所定周期で位相シ
フトさせる信号を印加することで、サニャック位相差が
０となる光強度の点を周期的にシフトさせることができ
る。このため、サニャック位相差の０近傍における光強
度の感度を向上させることができる。

【００１６】また、図２５および図２６に示すように、
位相変調器に所定周期で±ｉπ（図２５ではａ＝２のと
き±４／３π、図２６では±２π）の位相シフトをさせ
る信号を位相変調器に印加することで、該位相シフトの
際に生ずる変調ゲイン誤差を検出できるようにしてい
る。

【００１７】したがって、該変調ゲイン誤差がゼロとな
るように変調制御を行い、位相変調信号およびセロダイ
ン信号の変調ゲインを最適値に制御することで、セロダ
イン信号によって発生するジャイロ出力におけるスケー
ルファクタ誤差を低減することができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ファイバ
ループを互いに反対方向に伝搬する２つの光を生成する
ための光源やその他の光学部品などの特性が変化する
と、検出される干渉光の光強度値が変化し、安定したセ
ロダイン制御や変調制御の妨げとなる。特に、セロダイ
ン制御においては、前記干渉光の光強度値の変化により
サニャック位相差（Ｐ₀／２）・ｃｏｓ（φｓ±π／
２）（ここで、Ｐ₀は干渉光の光強度のピーク値、±π
／２は位相変調振幅値）の検出ゲインが変化し、セロダ
イン制御のループゲインが変動する。このループゲイン
の変動は、セロダイン制御の閉ループ動作における周波
数特性の変動をもたらし、セロダイン制御ひいてはジャ
イロの回転角速度出力の安定動作の妨げとなる。このた
め、光源やその他の光学部品などの特性変化による干渉
光の光強度値の変化にかかわらず、セロダイン制御系の
ループゲインが常に所定の値となるよう制御することが
好ましい。

【００１９】しかしながら、上記の特開平３−２１０４
１７号公報記載および特開平３−４８７１５号公報記載
のディジタル方式の光ファイバジャイロでは、この点に
ついて、何ら考慮されていない。

【００２０】また、上記の特開平３−２１０４１７号公
報記載および特開平３−４８７１５号公報記載のディジ
タル方式の光ファイバジャイロでは、図２５および図２
６に示すように、位相シフトの際に干渉光のピーク点
（最明点）またはボトム点（最暗点）を通過するため、
出力波形にスパイク状のノイズ（光スパイク）が発生す
る。検出光に光スパイクによる誤差が含まれると、変調
制御において誤差が発生し、位相変調信号およびセロダ
イン信号の変調ゲインを最適値にすることができず、結
果として、光ジャイロの出力におけるスケールファクタ
誤差が発生することがある。

【００２１】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
のであり、その目的は、安定動作が可能な高精度のディ
ジタル方式の光ファイバジャイロを提供することにあ
る。

【００２２】具体的には、変調ゲイン誤差および干渉光
の光強度変化を検出可能とすることで、安定した変調制
御およびセロダイン制御を可能とすることを目的とす
る。

【００２３】また、光源の出力特性を安定させること
で、安定した変調制御およびセロダイン制御を可能とす
ることを目的とする。

【００２４】さらに、位相変調信号による位相シフトの
際に発生する光スパイクによる影響を除去することで、
正確な変調制御を可能とすることを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の態様は、光ファイバループを互いに
反対方向に伝搬する２つの光を再結合することで得られ
る干渉光のサニャック位相差に応じた回転角速度または
回転角度を検出する光ファイバジャイロであって、前記
光ファイバループを互いに反対方向に伝搬する２つの光
を生成するための光源と、前記干渉光の光強度を検出し
て電気信号に変換する受光手段と、前記受光手段により
検出された干渉光の光強度に応じた信号に基づいて、前
記干渉光のサニャック位相差に応じた信号を算出するサ
ニャック位相差演算手段と、前記サニャック位相差演算
手段で生成された前記干渉光のサニャック位相差に応じ
た信号にしたがい、前記干渉光のサニャック位相差を打
ち消すための階段状波でなるセロダイン信号を生成する
セロダイン信号生成手段と、前記干渉光の位相差が、±
（γ−θ）、±（γ＋θ＋δ）、および±（γ＋θ−
δ）の６値、あるいは、±（γ＋θ）、±（γ−θ−
δ）、および±（γ−θ＋δ）の６値を、所定の時間間
隔且つ所定の順番で繰り返しとるように位相変調を行わ
せるバイアス変調信号と、前記セロダイン信号生成手段
で生成されたセロダイン信号とを合成して、各種位相変
調の合成信号を生成する合成信号生成手段と、前記合成
信号生成手段で生成された各種位相変調の合成信号にし
たがい、前記２つの光を各々位相変調する位相変調器
と、前記受光手段により検出された干渉光の光強度に応
じた信号に基づいて、前記バイアス変調信号による位相
シフトの際に発生する変調ゲイン誤差に応じた信号を算
出する変調ゲイン演算手段と、前記変調ゲイン演算手段
で生成された変調ゲイン誤差に応じた信号にしたがい、
前記各種位相変調の合成信号のゲインを制御する変調ゲ
イン制御手段と、前記受光手段により検出された干渉光
の光強度に応じた信号に基づいて、前記干渉光の光強度
値を求める光強度演算手段と、前記光強度演算手段で求
めた前記干渉光の光強度値に応じて、前記光源への入力
を制御して光量を調節する光源制御手段と、を備えるこ
とを特徴とする。

【００２６】また、本発明の第２の態様は、光ファイバ
ループを互いに反対方向に伝搬する２つの光を再結合す
ることで得られる干渉光のサニャック位相差に応じた回
転角速度または回転角度を検出する光ファイバジャイロ
であって、前記光ファイバループを互いに反対方向に伝
搬する２つの光を生成するための第１の光源と、前記第
１の光源の予備としての第２の光源と、前記干渉光の光
強度を検出して電気信号に変換する受光手段と、前記受
光手段により検出された干渉光の光強度に応じた信号に
基づいて、前記干渉光のサニャック位相差に応じた信号
を算出するサニャック位相差演算手段と、前記サニャッ
ク位相差演算手段で生成された前記干渉光のサニャック
位相差に応じた信号にしたがい、前記干渉光のサニャッ
ク位相差を打ち消すための階段状波でなるセロダイン信
号を生成するセロダイン信号生成手段と、前記干渉光の
位相差が、±（γ−θ）、±（γ＋θ＋δ）、および±
（γ＋θ−δ）の６値、あるいは、±（γ＋θ）、±
（γ−θ−δ）、および±（γ−θ＋δ）の６値を、所
定の時間間隔且つ所定の順番で繰り返しとるように位相
変調を行わせるバイアス変調信号と、前記セロダイン信
号生成手段で生成されたセロダイン信号とを合成して、
各種位相変調の合成信号を生成する合成信号生成手段
と、前記合成信号生成手段で生成された各種位相変調の
合成信号にしたがい、前記２つの光を各々位相変調する
位相変調器と、前記受光手段により検出された干渉光の
光強度に応じた信号に基づいて、前記バイアス変調信号
による位相シフトの際に発生する変調ゲイン誤差に応じ
た信号を算出する変調ゲイン演算手段と、前記変調ゲイ
ン演算手段で生成された変調ゲイン誤差に応じた信号に
したがい、前記各種位相変調の合成信号のゲインを制御
する変調ゲイン制御手段と、前記受光手段により検出さ
れた干渉光の光強度に応じた信号に基づいて、前記干渉
光の光強度値を求める光強度演算手段と、前記光強度演
算手段で求めた前記干渉光の光強度値に応じて、前記第
１の光源への入力を制御して光量を調節するとともに、
前記第１の光源への入力が所定の閾値を越えた場合に、
前記光ファイバループを互いに反対方向に伝搬する２つ
の光を生成するための光源を前記第１の光源から前記第
２の光源に切り換え、前記光強度演算手段で求めた前記
干渉光の光強度値に応じて、前記第２の光源への入力を
制御して光量を調節する光源制御手段と、を備えること
を特徴とする。

【００２７】ここで、前記干渉光の位相差が、γ＋θ＋
δ、γ−θ、−γ−θ−δ、−γ＋θ、γ＋θ−δ、γ
−θ、−γ−θ＋δ、−γ＋θの順番でなる一連のステ
ップ、γ−θ、γ＋θ＋δ、−γ＋θ、−γ−θ−δ、
γ−θ、γ＋θ−δ、−γ＋θ、−γ−θ＋δの順番で
なる一連のステップ、γ−θ−δ、γ＋θ、−γ＋θ＋
δ、−γ−θ、γ−θ＋δ、γ＋θ、−γ＋θ−δ、−
γ−θの順番でなる一連のステップ、あるいは、γ＋
θ、γ−θ−δ、−γ−θ、−γ＋θ＋δ、γ＋θ、γ
−θ＋δ、−γ−θ、−γ＋θ−δの順番でなる一連の
ステップ（周期４τ、各ステップの継続時間τ／２）を
繰り返しとるように位相変調を行わせる前記バイアス変
調信号を生成するバイアス変調信号生成手段を設けても
よい。

【００２８】このバイアス変調信号生成手段は、たとえ
ば、θの位相シフトを行うのに必要な出力値を有する第
一の定出力信号を変調して、周波数１／τ（ただし、τ
は前記光ファイバループでの光の伝搬時間）の矩形波で
なる第一の位相変調信号を生成する第一の変調手段と、
δの位相シフトを行うのに必要な出力値を有する第二の
定出力信号を変調して、パルス幅τ／２のパルスが時間
間隔２τ毎に正負交互に現れる第二の位相変調信号を生
成する第二の変調手段と、前記第一の位相変調信号、前
記第二の位相変調信号およびγの位相シフトを行うのに
必要な出力値を有する第三の定出力信号を加算して信号
を生成する加算手段と、前記加算手段で生成された信号
を周波数１／２τで変調する第三の変調手段とにより構
成することができる。

【００２９】また、このようなバイアス変調信号生成手
段を設けた場合、サニャック位相差演算手段は、たとえ
ば、前記受光手段により検出した信号を１／τの周波数
で復調する第一の復調手段と、前記第一の復調手段の出
力を１／２τの周波数で復調する第二の復調手段と、前
記第二の復調手段の出力を、時間２τまたは４τ毎に、
時間τだけずれたもの同士の和をとって平均化すること
で、前記干渉光のサニャック位相差に応じた信号を生成
する演算手段とにより構成することができる。

【００３０】本発明による変調位相差の一例を図１に示
す。ここでは、各種位相変調の合成信号として、前記干
渉光の位相差が、γ＋θ＋δ、γ−θ、−γ−θ−δ、
−γ＋θ、γ＋θ−δ、γ−θ、−γ−θ＋δ、−γ＋
θの順番でなる一連のステップ（周期４τ、各ステップ
の継続時間τ／２）を繰り返しとるように位相変調を行
わせるバイアス変調信号と、セロダイン信号とを合成す
ることで得られる各種位相変調の合成信号を用いた場合
における変調位相差を示している。なお、図１に示す例
では、０＜θ≦π／２、γ＝π、０＜δ≦１０度に設定
し、説明を簡単にするため、入力角速度を０にしてい
る。

【００３１】図１に示すように、本発明によれば、位相
シフトが、γ＋θ＋δ（または−γ−θ−δ）のときに
検出される干渉光の光強度とγ−θ（または−γ＋θ）
のときに検出される干渉光の光強度との強度差、およ
び、γ＋θ−δ（または−γ−θ＋δ）のときに検出さ
れる干渉光の光強度とγ−θ（または−γ＋θ）のとき
に検出される干渉光の光強度との強度差に基づいて、あ
るいは、γ＋θ＋δ（または−γ−θ−δ）のときに検
出される干渉光の光強度とγ＋θ−δ（または−γ−θ
＋δ）のときに検出される干渉光の光強度との強度差に
基づいて、間接的に、光ファイバループを互いに反対方
向に伝搬する２つの光を生成するための光源やその他の
光学部品などの特性変化による干渉光の光強度値の変化
を検出することができる。

【００３２】したがって、光強度演算手段にて前記干渉
光の光強度値の変化を検出し、光源制御手段により、こ
の検出した変化がなくなる方向に、すなわち、検出され
る光強度値が一定となるように、光源への入力（たとえ
ば入力電流）を制御して光量を調節することにより、安
定したセロダイン制御、ひいてはジャイロの回転角速度
または回転角度の安定した出力が得られる。

【００３３】特に、本発明の第２の態様では、光源制御
手段により、光源への入力が所定の閾値（たとえば最大
定格値）を越えると、光ファイバループを互いに反対方
向に伝搬する２つの光を生成するための光源を、第１の
光源から第２の光源へ切り替えるようにしているので、
長時間に亘り光ファイバジャイロを継続して使用しなけ
ればならない場合に好適である。

【００３４】また、本発明によれば、位相シフトが、γ
＋θ＋δ（または−γ−θ−δ）のときに検出される干
渉光の光強度とγ−θ（または−γ＋θ）のときに検出
される干渉光の光強度との強度差、および、γ＋θ−δ
（または−γ−θ＋δ）のときに検出される干渉光の光
強度とγ−θ（または−γ＋θ）のときに検出される干
渉光の光強度との強度差に基づいて、あるいは、γ＋θ
＋δ（または−γ−θ−δ）のときに検出される干渉光
の光強度とγ−θ（または−γ＋θ）のときに検出され
る干渉光の光強度との強度差、および、γ＋θ＋δ（ま
たは−γ−θ−δ）のときに検出される干渉光の光強度
とγ＋θ−δ（または−γ−θ＋δ）のときに検出され
る干渉光の光強度の強度差に基づいて、各種位相変調の
合成信号による位相シフトの際に生ずる変調ゲイン誤差
を検出することができる。

【００３５】したがって、変調ゲイン演算手段にて前記
変調ゲイン誤差を検出し、変調ゲイン制御手段により、
前記検出した変調ゲイン誤差をゼロとするように各種位
相変調の合成信号の変調ゲインを制御することにより、
正確な変調制御およびセロダイン制御を行うことがで
き、ジャイロ出力におけるスケールファクタ誤差を低減
することが可能となる。

【００３６】なお、本発明の各態様において、前記受光
手段の出力側に接続されたスイッチ手段と、前記スイッ
チング手段の出力側に接続されたホールド手段と、をさ
らに設け、前記スイッチ手段により、前記合成信号生成
手段で生成された各種位相変調の合成信号の立ち上がり
および下がりに同期して、前記受光手段により検出され
た信号の出力を所定期間遮断し、前記ホールド手段によ
り、前記スイッチ手段を介して前記受光手段から送られ
てきた信号の値を所定時間維持するようにしてもよい。

【００３７】光ファイバループを互いに反対方向に伝搬
する２つの光各々を位相変調すると、該２つの光を再結
合することで得られた干渉光に光スパイクと呼ばれるス
パイク状のノイズが生ずる。

【００３８】図１に示す例では、位相シフトが、＋γ−
θから−γ−θ−δに変わる場合、−γ＋θから＋γ＋
θ−δに変わる場合、＋γ−θから−γ−θ＋δに変わ
る場合、そして、−γ＋θから＋γ＋θ＋δに変わる場
合に、図１の検出光の強度−時間特性に示すように、干
渉光の光強度が瞬間的にピーク値Ｐ₀に達する光スパイ
クが生じている。この光スパイクが検出信号に含まれる
と、変調制御において誤差が発生し、各種位相変調の合
成信号の変調ゲインを最適値にすることができず、結果
として、ジャイロ出力におけるスケールファクタ誤差が
発生することがある。

【００３９】これに対し、本発明では、前記のスイッチ
手段とホールド手段とをさらに設けることにより、受光
手段から出力された信号に含まれる光スパイクによる誤
差分を除去することができる。また、スイッチ手段が受
光手段から送られてきた信号を遮断している期間（すな
わち、該誤差分が除去されている期間）、ホールド手段
に保持された遮断直前の信号が出力されるので、スイッ
チ手段の遮断による不連続動作の影響を低減するととも
に、外部からの電磁ノイズ等の混入を防止することがで
き、これにより安定した検出信号を得ることができ、し
たがって変調制御およびセロダイン制御の動作をより安
定させることができる。

【００４０】なお、スイッチ手段は、必ずしも、合成信
号生成手段で生成された各種位相変調の合成信号の立ち
上がりおよび下がりの全てに同期して、受光手段から送
られてきた信号の出力を所定期間遮断する必要はない。
該合成信号の立ち上がりおよび下がりのうち、光スパイ
クを伴う位相シフトを行うものにのみ同期して、該電気
的信号の出力を所定期間遮断するようにしてもよい。

【００４１】また、本発明の各態様において、前記セロ
ダイン信号による変調位相差の累積結果が第一の閾値に
達すると、−２πの位相シフトを生じさせるように前記
セロダイン信号生成手段をリセットし、かつ、前記セロ
ダイン信号による変調位相差の累積結果が前記第一の閾
値よりも２π低い第二の閾値に達すると、＋２πの位相
シフトを生じさせるように、前記セロダイン信号生成手
段をリセットするリセット手段を設けてもよい。

【００４２】このようにした場合、たとえば第一の閾値
を＋π、第二の閾値を−πに設定することで、上記従来
の技術で説明したディジタル方式の光ファイバジャイロ
のように、セロダイン信号による位相シフトが±２πに
達したときに０にリセットする場合に比べ、セロダイン
信号のピーク−ピーク値を小さくすることができる。こ
れにより、消費電力を減らすことができる。また、たと
えば、前記第一の閾値を＋２π、第二の閾値を０に設定
することで、セロダイン信号生成のための電源として、
単電源を用いることが可能となる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の第１実施形態に
ついて説明する。

【００４４】図２は、本発明の第１実施形態が適用され
たディジタル方式の光ファイバジャイロの概略構成図で
ある。

【００４５】ここで、符号５００は光干渉計である。光
干渉計５００は、光源１、カプラ２、偏光子３、カプラ
４、位相変調器５、および、光ファイバが複数回巻かれ
て構成された光ファイバループ６で構成されている。

【００４６】光源１には、コヒーレンス長が長いスーパ
ルミネッセントダイオード（ＳＬＤ）や、ＳＬＤよりも
さらに出力強度が高いエルビウムドウプト光ファイバ光
源（ＥＤＦＳ）などが用いられる。通常、これらの光源
は、半導体の発光素子に電流を注入することにより、所
望の発光強度が得られるように構成される。

【００４７】なお、一般に、偏光子３、カプラ４、およ
び位相変調器５は、光集積回路（ＩＯＣ：Integrated O
ptical Circuit）として、一つの基板に集積されてい
る。また、図２では、光ファイバループ６の一端に位相
変調器５を設けているが、これを両端に設け、光ファイ
バループ６に対して互いに逆方向に位相変調を行うよう
にしてもよい。

【００４８】光源１から発せられた光は、カプラ２およ
び偏光子３を経てカプラ４に入射され、そこで２つの光
に分割される。この２つの光のうちの一方は、光ファイ
バループ６を右回りで伝搬し、位相変調器５で位相変調
された後、カプラ４に戻る。他方は、光ファイバループ
６を左回りで伝搬し、位相変調器５で位相変調された
後、カプラ４に戻る。そして、両者は、カプラ４にて合
成される。これにより、干渉光が形成される。

【００４９】ここで、光ファイバループ６に回転角速度
Ωが加えられたとする。この際、光ファイバループ６を
互いに反対方向に伝搬している２つの光の間に光路長差
が生じ、結果として位相差が生じる。この位相差は、上
記従来の技術で説明したように、サニャック位相差φｓ
と呼ばれている。このサニャック位相差φｓは、次式で
表される。

【００５０】 φｓ＝（２πＤＬ／λｃ）Ω （１） ここで、Ｄは光ファイバループ６のループ径、Ｌは光フ
ァイバ長、λは光源１から発せられる光の波長、そし
て、ｃは光速である。

【００５１】また、干渉光の光強度Ｐとサニャック位相
差φｓとは、次式の関係がある。

【００５２】 Ｐ＝（Ｐ₀／２）（１＋ｃｏｓφｓ） （２） ここで、Ｐ₀は、干渉光の光強度のピーク値である。

【００５３】さて、カプラ４で形成された干渉光は、受
光器７で受光され、干渉光の光強度に応じた電流信号に
変換される。この電流信号は、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変
換器８にて、電圧信号に変換された後、広帯域の増幅器
９で増幅される。

【００５４】増幅器９で増幅された電圧信号は、ハイパ
スフィルタや直流オフセット加算器により構成された直
流除去器２０により直流成分が除去された後、広帯域の
増幅器２２で増幅される。その後、スパイク除去器２４
にて、信号に含まれる光スパイクによる成分が除去され
る。このスパイク除去器２４は、スイッチとローパスフ
ィルタ（ＬＰＦ）とを含んで構成される。その詳細につ
いては後述する。

【００５５】スパイク除去器２４で光スパイク成分が除
去された電圧信号は、セロダイン制御および変調制御の
ためのＡ／Ｄ変換器２６に入力され、そこで、基準信号
発生器３００からのサンプリング信号Ｄにしたがい、サ
ンプリングされて、ディジタル信号に変換される。

【００５６】なお、サンプリング信号のサンプリング周
期は、スパイク除去器２４を構成するＬＰＦの時定数な
どにより異なるが、少なくとも、後述する各種位相変調
の合成信号の各ステップの継続時間（本実施形態ではτ
／２）より短く設定する必要がある。ここで、τは光フ
ァイバループ６での光の伝搬時間であり、光ファイバル
ープ６の光ファイバ長をＬ、光ファイバループ６を構成
する光ファイバの屈折率ｎ₀、光速をｃとした場合、次
式で表される。

【００５７】 τ＝ｎ₀Ｌ／ｃ （３） ディジタル信号処理器１００は、Ａ／Ｄ変換器２６から
の出力を基に、干渉光のサニャック位相差φｓに応じた
ジャイロ出力（回転角速度あるいは回転角度）を算出す
る。

【００５８】また、ディジタル信号処理器１００は、干
渉光の位相差が、（γ＋θ＋δ）→（γ−θ）→（−γ
−θ−δ）→（−γ＋θ）→（γ＋θ−δ）→（γ−
θ）→（−γ−θ＋δ）→（−γ＋θ）の順番でなる一
連のステップ（周期４τ、各ステップの継続時間τ／
２）を繰り返しとるように位相変調を行わせるバイアス
変調信号と、算出したサニャック位相差φｓと同量、異
符号の位相差を生じさせる、各階段の継続時間がτある
いはτ／２の階段状のセロダイン信号とを合成して、各
種位相変調の合成信号を生成する。

【００５９】ただし、上記のバイアス変調信号におい
て、γ＝ｋπ（ただし、ｋは１以上の整数）であり、 ｋが奇数：０＜θ≦π／２ ｋが偶数：π／２≦θ＜π とする。また、０＜δ＜θとする。

【００６０】また、上記のセロダイン信号は、当該セロ
ダイン信号による変調位相差の累積結果が第一の閾値
（たとえば＋π）に達すると、干渉光の位相差が−２π
の位相シフトとなるようにリセットされ、かつセロダイ
ン信号による変調位相差の累積結果が第一の閾値よりも
２π低い第二の閾値に達すると、干渉光の位相差が＋２
πの位相シフトとなるようにリセットされる。

【００６１】さて、ディジタル信号処理器１００におい
て生成された各種位相変調の合成信号は、Ｄ／Ａ変換器
１０にてアナログ信号に変換された後、ドライバ１１を
介して位相変調器５に入力される。

【００６２】これを受けて、位相変調器５は、光ファイ
バループ６を互い反対方向に伝搬する２つの光に対し
て、各種位相変調の合成信号に応じた位相変調を各々行
う。

【００６３】本実施形態による位相変調により、光ファ
イバループ６を互いに反対方向に伝搬する２つの光の間
に生ずる変調位相差と、該２つの光を再結合することで
得られる干渉光の光強度との関係について説明する。

【００６４】図１は、本実施形態の光ファイバジャイロ
による変調位相差を示している。なお、図１に示す例で
は、０＜θ≦π／２、γ＝π、０＜δ≦１０度に設定し
ている。ただし、本発明はこれに限定されるものではな
く、γ＝ｋπ（ｋは１以上の整数）、０＜δ＜θであれ
ばよい。

【００６５】本実施形態によれば、図１に示すように、
位相シフトが、γ＋θ＋δ（または−γ−θ−δ）のと
きに検出される干渉光の光強度とγ−θ（または−γ＋
θ）のときに検出される干渉光の光強度との強度差、お
よび、γ＋θ−δ（または−γ−θ＋δ）ときに検出さ
れる干渉光の光強度とγ−θ（または−γ＋θ）のとき
に検出される干渉光の光強度との強度差に基づいて、あ
るいは、γ＋θ＋δ（または−γ−θ−δ）のときに検
出される干渉光の光強度とγ＋θ−δ（または−γ−θ
＋δ）のときに検出される干渉光の光強度との強度差に
基づいて、間接的に、光源１や光干渉計５００を構成す
るその他の光学部品などの特性変化による干渉光の光強
度値の変化を検出することができる。

【００６６】そこで、本実施形態では、ディジタル信号
処理器１００において、上記のようにして干渉光の光強
度値の変化を検出し、光源制御部６００により、この変
化がなくなる方向に、すなわち、検出される干渉光の光
強度値が一定となるように、光源１への入力電流を制御
している。このようにすることで、安定したセロダイン
制御ひいてはジャイロの回転角速度または回転角度の安
定した出力を得ることができる。

【００６７】また、本実施形態によれば、図１に示すよ
うに、位相シフトが、γ＋θ＋δ（または−γ−θ−
δ）のときに検出される干渉光の光強度とγ−θ（また
は−γ＋θ）のときに検出される干渉光の光強度との強
度差、および、γ＋θ−δ（または−γ−θ＋δ）のと
きに検出される干渉光の光強度とγ−θ（または−γ＋
θ）のときに検出される干渉光の光強度との強度差に基
づいて、バイアス位相変調信号による位相シフトの際に
生ずる変調ゲイン誤差を検出することができる。

【００６８】そこで、本実施形態では、ディジタル信号
処理器１００において、上記のようにして変調ゲイン誤
差を検出し、これをゼロとするように各種位相変調の合
成信号のゲインを調節している。このようにすること
で、正確な変調制御およびセロダイン制御を行うことが
可能となり、ジャイロ出力におけるスケールファクタ誤
差を低減することが可能となる。

【００６９】次に、本実施形態の主要な構成であるスパ
イク除去器２４、ディジタル信号処理器１００、およ
び、光源制御部６００について、詳しく説明する。

【００７０】まず、スパイク除去器２４について説明す
る。

【００７１】図３は、スパイク除去器２４の概略構成図
である。

【００７２】スパイク除去器２４は、図３に示すよう
に、スイッチ４０と、抵抗器およびコンデンサでなるロ
ーパスフィルタ（ＬＰＦ）兼ホールド回路４２と、増幅
器４６とでなる。

【００７３】スイッチ４０は、増幅器２２から送られて
きた電圧信号の出力を、基準信号発生器３００で生成さ
れた信号Ｅにしたがって所定期間遮断する。ここで、信
号Ｅは、１／τの周波数を持ち、かつディジタル信号処
理器１００で生成される各種位相変調の合成信号に同期
した基準信号である。また、遮断期間は、干渉光の光ス
パイクの発生時間を考慮して設定する。スイッチ４０に
より、増幅器２２から送られてきた電圧信号に含まれる
干渉光の光スパイクによる誤差成分を除去することがで
きる。

【００７４】ＬＰＦ兼ホールド回路４２は、スイッチ４
０がオンのときは、スイッチ４０を介して送られてきた
電圧信号に含まれる白色雑音成分やその他の高周波電磁
ノイズを除去する。また、スイッチ４０がオフ（遮断）
のときは、ＬＰＦ兼ホールド回路４２を構成するコンデ
ンサに蓄えられた電荷により、遮断直前の電圧信号を保
持する。この電圧信号は増幅器４６を介してＡ／Ｄ変換
器２６へ出力される。

【００７５】このように、ＬＰＦ兼ホールド回路４２に
より、スイッチ４０のオン・オフによる不連続動作の影
響を低減することができるとともに、外部からの電磁ノ
イズなどの混入を防止することができる。これにより、
安定した信号検出を行うことができるので、変調制御お
よびセロダイン制御の動作を、より安定させることがで
きる。また、電圧信号に含まれる各種雑音成分を除去す
るようにＬＰＦの時定数を設定し、帯域制限を行うこと
により、極度のオーバサンプルを行う必要がなくなるた
め、Ａ／Ｄ変換器２６およびディジタル信号処理器１０
０の処理速度を、従来の光ファイバジャイロに比べ低く
することができ、より安価の部品で光ファイバジャイロ
を構成することが可能となる。

【００７６】くわえて、本実施形態では、電圧信号を増
幅器２２により十分に増幅した後、上記スパイク除去器
２４により光スパイクを除去している。この構成では、
電圧信号が十分に増幅されているので、スイッチ４０の
オン・オフによって発生するノイズの影響を効果的に低
減することができ、安定した信号検出を行う上で、より
好ましい構成となっている。

【００７７】なお、増幅器４６は、バッファ構成となっ
ているが、増幅器４６を用いずに、ＬＰＦ兼ホールド回
路４２出力を、直接、Ａ／Ｄ変換器２６に入力するよう
にしてもよい。

【００７８】以上、スパイク除去器２４について説明し
た。

【００７９】次に、ディジタル信号処理器１００につい
て説明する。

【００８０】図４は、ディジタル信号処理器１００の概
略構成図である。

【００８１】ディジタル信号処理器１００は、図４に示
すように、信号処理部１１０と、セロダイン制御部１４
０と、変調制御部１７０と、光強度演算部２１０と、ジ
ャイロ出力演算部２４０とにより構成される。これらの
各構成は、ＡＳＩＣ（Application Specific Inteｇrat
ed Circuits）、ＦＰＧＡ（Field Programmable GateAr
ray）などの集積ロジックＩＣによりハード的に実現さ
れるものでもよいし、あるいは、ＤＳＰ（Digital Sign
al Processor）などの計算機によりソフトウエア的に実
現されるものでもよい。また、各構成での具体的な処理
は、以下に説明するものに限定されるものではなく、同
じ機能を実現できるものであれば、どのようなものであ
ってもよい。

【００８２】信号処理部１１０は、Ａ／Ｄ変換器２６か
ら出力された信号を復調する。

【００８３】図５は、図４に示す信号処理部１１０の概
略構成図である。

【００８４】第１復調器１１２は、基準信号発生器３０
０で生成された基準信号Ｂ（周波数１／τで、たとえば
±１の２値を有するパルス信号）により、Ａ／Ｄ変換器
２６の出力信号を復調する。この復調器は、たとえば乗
算器で構成される。

【００８５】なお、Ａ／Ｄ変換器２６でのサンプリング
間隔がτ／２より短い場合、すなわちサンプリング点が
τ／２期間中に２カ所以上ある場合は、Ａ／Ｄ変換器２
６と第１復調器１１２との間に平均化処理を行うフィル
タを設け、第１復調器１１２への入力信号がτ／２間隔
で出力されるようにする。

【００８６】第２復調器１１４は、基準信号発生器３０
０で生成された基準信号Ａ（周波数１／２τで、たとえ
ば±１の２値を有するパルス信号）により、第１復調器
１１２の出力信号を復調する。この復調器は、たとえば
乗算器で構成される。

【００８７】第１演算器１１６は、時間２τあるいは４
τ毎に、第２復調器１１４の出力について、時間τだけ
ずれたもの同士の和をとって平均し出力する。この出力
は、セロダイン制御部１４０を含む閉ループであるセロ
ダイン制御系の偏差信号である。

【００８８】ここで、図１に示すような位相変調動作に
おいて、光ファイバループ６に角速度が入力され、サニ
ャック位相差φｓが生じた場合を想定する。この場合、
変調位相差は図６に示すようになる。

【００８９】図６に示すように、Ａ／Ｄ変換器２６の出
力信号（検出信号）を第１復調器１１２により周波数１
／τで復調し、この復調結果を第２復調器１１４により
周波数１／２τで復調すると、復調された検出信号の符
号は、２τ期間において、τ／２毎に、（＋）→（−）
→（−）→（＋）と変わる。したがって、τずれた出力
同士の和をとることで、セロダイン信号生成のために必
要なサニャック位相差φｓに応じた信号（セロダイン制
御系の偏差信号）を取り出すことができる。

【００９０】第２演算器１２２は、Ａ／Ｄ変換器２６の
出力信号について、図１に示すように、最初の２τ期間
において、位相シフトが、γ＋θ＋δ（あるいは−γ−
θ−δ）のときに検出された干渉光の光強度に応じた信
号とγ−θ（あるいは−γ＋θ）のときに検出された干
渉光の光強度に応じた信号との差分Ｘを検出し、検出結
果の平均Ｘ_aveを求める。次の２τ期間において、位相
シフトが、γ＋θ−δ（あるいは−γ−θ＋δ）のとき
に検出された干渉光の光強度に応じた信号とγ−θ（あ
るいは−γ＋θ）のときに検出された干渉光の光強度に
応じた信号との差分Ｚを検出し、検出結果の平均Ｚ_ave
を求める。上記の処理を繰り返し行う。したがって、第
２演算器１２２の出力は、２τ期間毎に、Ｘ_ave、
Ｚ_ave、Ｘ_ave、Ｚ_ave、・・・というように、交互に変
わる。

【００９１】第３演算器１２４は、第２演算器１２２の
出力信号Ｘ_ave、Ｚ_aveを基に次式を満たす信号を生成す
る。

【００９２】 信号＝Ｘ_ave＋ＫθB・Ｚ_ave （４） ただし、ＫθB＝−ｓｉｎ（θ＋δ／２）・ｓｉｎ（γ
＋δ／２）／（ｓｉｎ（θ−δ／２）・ｓｉｎ（γ−δ
／２）） なお、図１に示す例では、γ＝πである。

【００９３】この信号は、変調制御部１７０を含む閉ル
ープである変調制御系の偏差信号である。この偏差信号
は変調制御部１７０へ出力される。

【００９４】ここで、図１に示すような位相変調動作に
おいて、位相変調器５による位相変調の変調ゲインＧに
誤差が含まれている場合を想定する。この場合、変調位
相差は図７に示すようになる。

【００９５】本実施形態では、後述する変調制御部１７
０において、上記の式（４）によって特定される偏差信
号が常に０になるように、位相変調器５へ出力する各種
位相変調の合成信号のゲインを調節している。上記の式
（４）は、変調ゲイン誤差がないときに偏差信号が０に
なるので、変調ゲイン誤差をキャンセルするように、す
なわち、常にＧ＝１となるように、各種位相変調の合成
信号のゲインを調節することができる。

【００９６】図８に、上記の式（４）と変調ゲインＧと
の関係、および差分Ｘ、Ｚと変調ゲインＧとの関係を示
す。この図から分かるように、上記の式（４）が０のと
き、変調ゲインＧは１になる。

【００９７】なお、この偏差信号は、温度変化や経年変
化により位相変調器５やＤ／Ａ変換器１０でのゲインが
変化した場合に、後述する変調制御部１７０で生成され
る各種位相変調の合成信号のゲインを調整するためのも
のである。このため、変調制御系のサーボループは、高
速である必要がない。また、第３演算器１２４での演算
処理は、ｍｓｅｃオーダで行われるものでよい。

【００９８】第４演算器１３６は、第２演算器１２２の
出力信号Ｘ_ave、Ｚ_aveを基に次式を満たす信号を生成す
る。

【００９９】 信号＝Ｘ_ave−Ｚ_ave （５） 上記の式（５）により算出される信号は、干渉光の光強
度のピーク値Ｐ₀に比例した信号となる。この信号は、
信号Ｙ_aveとして、光強度演算部２１０へ送出される。

【０１００】図４に戻って説明を続ける。

【０１０１】セロダイン制御部１４０は、信号処理部１
１０の第１演算器１１６から出力されたサニャック位相
差φｓに応じた信号にしたがいセロダイン信号を生成す
る。

【０１０２】図９は、図４に示すセロダイン制御部１４
０の概略構成図である。

【０１０３】第１演算器１４２は、信号処理部１１０か
ら送られてきたサニャック位相差φｓに応じた信号を２
τあるいは４τの時間間隔で積分する。この結果は、光
ファイバループ６への入力角速度に比例した信号にな
る。

【０１０４】第２演算器１４４は、増幅器あるいはロー
パスフィルタとして機能する。なお、ゲインあるいはフ
ィルタ定数の設定は、セロダイン制御系のサーボループ
の設計にしたがい行う。

【０１０５】第３演算器１４６は、第２演算器１４４を
介して送られてきた第１演算器１４２の出力信号をτあ
るいはτ／２の時間間隔で積分する。上述したように、
第１演算器１４２の出力信号は、光ファイバループ６へ
の入力角速度に比例した信号である。該入力角速度が一
定ならば、第１演算器１４２の出力信号も一定となる。
この場合、第３演算器１４６の出力結果は、各階段の継
続時間がτあるいはτ／２で、高さが一定の階段信号に
なる。この階段信号は、セロダイン信号として、変調制
御部１７０へ出力される。

【０１０６】比較器１５０は、第３演算器１４６から出
力されたセロダイン信号による変調位相差の累積結果
が、第一の閾値、あるいは第一の閾値よりも２π低い第
二の閾値に達したか否かを判断する。そして、第一の閾
値に達した場合は、干渉光の位相差が−２πの位相シフ
トとなるように第３演算器１４６をリセットする。ま
た、第二の閾値に達した場合は、干渉光の位相差が＋２
πの位相シフトとなるように第３演算器１４６をリセッ
トする。

【０１０７】ここで、比較器１５０の動作を図１０〜図
１２を用いて、さらに詳しく説明する。図１０は、第一
の閾値を＋２π、第二の閾値を−２πに設定した場合に
おける、比較器１５０の動作フローを示している。

【０１０８】比較器１５０は、まず、第３演算器１４６
で生成されたセロダイン信号による変調位相差の累積結
果が２πに達したか否かを判断する（ステップ１００
１）。

【０１０９】２πに達した場合は、−２πの位相シフト
（負リセット）を行うものと判定する（ステップ１００
２）。その後、第３演算器１４６に対して、干渉光の位
相差が−２πの位相シフトとなるように指令を出す（ス
テップ１００３）。これを受けて、第３演算器１４６
は、干渉光の位相差が、−２πの位相シフトとなるよう
にセロダイン信号の出力を調節する。

【０１１０】一方、２πに達していない場合は、セロダ
イン信号による変調位相差の累積結果が−２πに達した
か否かを判断する（ステップ１００４）。

【０１１１】−２πに達した場合は、＋２πの位相シフ
ト（正リセット）を行うものと判定する（ステップ１０
０５）。その後、第３演算器１４６に対して、干渉光の
位相差が＋２πの位相シフトとなるように指令を出す
（ステップ１００６）。これを受けて、第３演算器１４
６は、干渉光の位相差が＋２πの位相シフトとなるよう
にセロダイン信号の出力を調節する。

【０１１２】一方、−２πに達していない場合は、リセ
ットの必要なしと判断する（ステップ１００７）。この
場合、第３演算器１４６に対して位相シフトの指令を出
力しない。

【０１１３】図１１は、第一の閾値を＋２π、第二の閾
値を０に設定した場合における、比較器１５０の動作フ
ローを示している。このフローにおいて、図１０に示す
フローと異なる点は、ステップ１００４の代わりにステ
ップ１００４ａを設け、ここで、セロダイン信号による
変調位相差の累積結果が０より小さくなったか否かを判
断する。そして、０より小さい場合はステップ１００５
へ移行し、そうでない場合はステップ１００７へ移行す
る。

【０１１４】図１２は、第一の閾値を＋π、第二の閾値
を−πに設定した場合における、比較器１５０の動作フ
ローを示している。このフローにおいて、図１０に示す
フローと異なる点は、ステップ１００１、１００４の代
わりにステップ１００１ａ、１００４ｂを各々設けたこ
とである。

【０１１５】ステップ１００１ａでは、セロダイン信号
による変調位相差の累積結果が＋πに達したか否かを判
断する。＋πに達した場合はステップ１００２へ移行
し、そうでない場合はステップ１００４ｂへ移行する。

【０１１６】ステップ１００４ｂでは、セロダイン信号
による変調位相差の累積結果が−πに達したか否かを判
断する。−πに達した場合はステップ１００５へ移行
し、そうでない場合はステップ１００７へ移行する。

【０１１７】図１３に第３演算器１４６で生成されるセ
ロダイン信号の波形を示す。ここで、図１３（ａ）は図
１０に示すフローにより第３演算器１４６で生成される
セロダイン信号の波形を示しており、図１３（ｂ）は図
１１に示すフローにより第３演算器１４６で生成される
セロダイン信号の波形を示している。また、図１３
（ｃ）は図１２に示すフローにより第３演算器１４６で
生成されるセロダイン信号の波形を示している。

【０１１８】これらの波形から分かるように、図１１の
フローによれば、光ファイバループ６への入力角速度の
極性によらず、セロダイン信号を単極性で生成すること
ができる。このため、セロダイン信号生成のためのＤ／
Ａ変換器やドライバを単電源で構成することが可能とな
る。

【０１１９】通常、ディジタル信号処理器１００および
基準信号発生器３００は、＋５Ｖ等の単電源で動作する
ので、Ｄ／Ａ変換器１０が単電源で動作可能であれば、
電源の共通化が可能となり、装置の小型化、低コスト化
が可能になる。

【０１２０】なお、図１１のフローにおいて、ステップ
１００１で、セロダイン信号による変調位相差の累積結
果が０より大きくなったか否かを判断し、ステップ１０
０４ａで、セロダイン信号による変調位相差の累積結果
が−２π以下になったか否かを判断するようにしても、
同様の効果を奏する。

【０１２１】また、図１２のフローによれば、セロダイ
ン信号のピーク−ピーク値は、図１２に示すフローに比
べ１／２に低減される。これにより、位相変調器５の終
端抵抗での消費電力を１／４に低減させることが可能と
なる。

【０１２２】第４演算器１５２は、後述する変調制御部
１７０で生成された変調ゲイン制御のための基準信号
（上記の式（４）で特定される変調ゲイン誤差に応じた
信号が０となるように、すなわち、変調ゲインＧが１と
なるように、出力値が補正された基準信号）に基づい
て、比較器１５０で用いる第一、第二の閾値を特定する
ための値や、第３演算器１４６でのリセットによる位相
シフト量を特定するための値を出力する。たとえば、基
準信号が２πの位相シフトを行うのに必要な出力値を有
する場合、この基準信号の出力値から第一、第二の閾値
を特定するための値やリセットによる位相シフト量を特
定するための値を算出して出力する。また、第４演算器
１５２は、上記の基準信号による変調ゲインの制御に伴
い必要となるジャイロ出力演算のためのスケールファク
タ修正値を、ジャイロ出力演算部２４０へ出力する。

【０１２３】図４に戻って説明を続ける。

【０１２４】変調制御部１７０は、θの位相シフトを行
うのに必要な値を有する第１の定出力信号を変調するこ
とで得られた周波数１／τの矩形波でなる第１の位相変
調信号と、δの位相シフトを行うのに必要な値を有する
第２の定出力信号を変調することで得られた、パルス幅
τ／２のパルスが時間間隔２τ毎に正負交互に現れる第
２の位相変調信号と、γの位相シフトを行うのに必要な
値を有する第３の定出力信号とを合成し、これを周波数
１／２τで変調することで、干渉光の位相差が、（γ＋
θ＋δ）→（γ−θ）→（−γ−θ−δ）→（−γ＋
θ）→（γ＋θ−δ）→（γ−θ）→（−γ−θ＋δ）
→（−γ＋θ）の順番でなる一連のステップ（周期４
τ、各ステップの継続時間τ／２）を繰り返しとるよう
に位相変調を行わせるバイアス変調信号を生成する。そ
して、上記のようにして生成したバイアス変調信号と、
セロダイン制御部１４０で生成したセロダイン信号とを
合成して、各種位相変調の合成信号を生成する。

【０１２５】図１４は、図４に示す変調制御部１７０の
概略構成図である。

【０１２６】基準値記憶部１９６には、θ、γおよびδ
の位相シフトを各々行わせるために必要な出力値を生成
するための基準値（たとえば、２πの位相シフトを行わ
せるために必要な出力値）が記憶されており、この値を
基準信号として出力する。

【０１２７】第１演算器１７２は、信号処理部１１０か
ら送られてきた変調制御系の偏差信号（上記の式（４）
で特定される変調ゲイン誤差に応じた信号）を積分する
積分器である。

【０１２８】第２演算器１７４は、増幅器あるいはロー
パスフィルタである。変調制御系のサーボループの設計
に合わせてゲインあるいはフィルタ定数を設計する。

【０１２９】第３演算器１９０は、第２演算器１７４か
ら出力された変調制御系の偏差信号にしたがい、基準値
記憶部１９６から出力された基準信号を調節する。たと
えば、変調制御系の偏差信号が正の値を有する場合は基
準信号の出力値（たとえば、２πの位相シフトを行うの
に必要な値）が小さくなるように調節し、変調制御系の
偏差信号が負の値を有する場合は、基準信号の出力値が
大きくなるように調節する。このようにすることで、変
調制御系の動作（サーボループ）により、変調制御系の
偏差信号が０となるように、すなわち、変調ゲインＧが
１となるように、出力値が補正された基準信号を生成す
る。この第３演算器１９０には、たとえば加算器などが
用いられる。

【０１３０】振幅θ発生器２０２は、第３演算器１９０
にて出力値が補正された基準信号を基にθの位相シフト
を行うのに必要な値を有する定出力信号を生成する。た
とえば、基準信号が２πの位相シフトを行うのに必要な
出力値を有する場合、この基準信号の出力値からθの位
相シフトを行うのに必要な値を算出して出力する。

【０１３１】振幅δ発生器１８０は、第３演算器１９０
にて出力値が補正された基準信号を基にδの位相シフト
を行わせるために必要な値を有する定出力信号を生成す
る。たとえば、基準信号が２πの位相シフトを行うのに
必要な出力値を有する場合、この基準信号の出力値から
δの位相シフトを行うのに必要な値を算出して出力す
る。

【０１３２】振幅γ発生器２０８は、第３演算器１９０
にて出力値が補正された基準信号を基にγの位相シフト
を行わせるために必要な値を有する定出力信号を生成す
る。たとえば、基準信号が２πの位相シフトを行うのに
必要な出力値を有する場合、この基準信号の出力値から
γの位相シフトを行うのに必要な値を算出して出力す
る。

【０１３３】位相変調発生器２０４は、基準信号発生器
３００で生成された基準信号Ｂ（周波数１／τ、たとえ
ば±１の２値をとるパルス信号）にしたがい、振幅θ発
生器２０２で生成された定出力信号を変調し、これによ
り、周波数１／τの矩形波でなる第１の位相変調信号を
生成する。この位相変調発生器２０４は、たとえば乗算
器で構成される。

【０１３４】δ変調発生器１８２は、基準信号発生器３
００で生成された上記の基準信号Ｂを基に、各ステップ
の継続時間がτ／２で１→０→０→０という一連のステ
ップを繰り返すパルス信号を生成し、これを、基準信号
発生器３００で生成された基準信号Ｃ（周波数１／４τ
で、たとえば±１の２値をとるパルス信号）で変調す
る。これにより、各ステップの継続時間がτ／２で１→
０→０→０→−１→０→０→０という一連ステップを繰
り返すパルス信号を生成する。次に、δ変調発生器１８
２は、この生成したパルス信号にしたがい、振幅δ発生
器１８０で生成された定出力信号を変調し、これによ
り、パルス幅τ／２のパルスが時間間隔２τ毎に正負交
互に現れる第２の位相変調信号を生成する。

【０１３５】加算器２０６は、位相変調発生器２０４で
生成された第１の位相変調信号と、δ変調発生器１８２
で生成された第２の位相変調信号と、振幅γ発生器２０
８で生成された定出力信号とを、同期させて加算する。

【０１３６】変調発生器２００は、基準信号発生器３０
０で生成された基準信号Ａ（位相変調の動作点切換周波
数１／２τで、たとえば±１の２値をとるパルス信号）
により、加算器２０６の出力信号を変調する。これによ
り、干渉光の位相差が、（γ＋θ＋δ）→（γ−θ）→
（−γ−θ−δ）→（−γ＋θ）→（γ＋θ−δ）→
（γ−θ）→（−γ−θ＋δ）→（−γ＋θ）の順番で
なる一連のステップ（周期４τ、各ステップの継続時間
τ／２）を繰り返しとるように位相変調を行わせるバイ
アス変調信号を生成する。

【０１３７】加算器１７６は、変調発生器２００で生成
されたバイアス変調信号とセロダイン制御部１４０で生
成されたセロダイン信号とを加算して、各種位相変調の
合成信号を生成する。

【０１３８】図１５に、変調制御部１７０の各部での出
力信号波形を示す。

【０１３９】図１５（ａ）は位相変調発生器２０４の出
力信号（第１の位相変調信号）波形を、図１５（ｂ）は
δ変調発生器１８２の出力信号（第２の位相変調信号）
波形を、図１５（ｃ）は加算器２０６の出力信号波形
を、そして、図１５（ｄ）は、変調発生器２００の出力
信号（バイアス変調信号）波形を示している。

【０１４０】図１５（ａ）に示す第１の位相変調信号
は、時間τに対して対称波形となっており、τ時間ずれ
たもの同士の差がゼロである。光ファイバループ６を互
いに反対方向に伝搬する２つの光の位相差は、τ時間ず
れたもの同士の間で発生するため、図１５（ａ）に示し
た第１の位相変調信号では、干渉光において、位相差を
発生させることができない。すなわち、位相変調がかか
らない。

【０１４１】図１５（ｄ）に示すバイアス変調信号は、
図１５（ａ）に示す第１の位相変調信号と図１５（ｂ）
に示す第２の位相変調信号と振幅γ発生器２０８で生成
された定出力信号とを同期させて加算した信号（図１５
（ｃ）に示す信号）を、周波数１／２τで変調したもの
である。周波数１／２τで変調することにより、バイア
ス変調信号は、時間τ毎に極性が交互に変わり、τ時間
ずれたもの同士の間で生じる干渉光の位相差を発生させ
る。この周期４τ、各ステップの継続時間τ／２のバイ
アス変調信号により、干渉光の位相差が、（γ＋θ＋
δ）→（γ−θ）→（−γ−θ−δ）→（−γ＋θ）→
（γ＋θ−δ）→（γ−θ）→（−γ−θ＋δ）→（−
γ＋θ）の順番でなる一連のステップ（周期４τ、各ス
テップの継続時間τ／２）を繰り返しとるように位相変
調を行わせることができる。

【０１４２】なお、光ファイバループ６を互いに反対方
向に伝搬する２つの光の位相差は、τ時間ずれたもの同
士の間で発生するので、上記第１の位相変調信号とし
て、位相変調器５に対し、θ／２の位相シフトを行わせ
るよう設定することにより、干渉光の位相差において、
振幅θの位相シフトを発生させることができる。

【０１４３】また、上記第２の位相変調信号として、位
相変調器５に対して、各ステップの継続時間τ／２で、
（＋δ）→０→０→０→（−δ）→０→０→０でなる一
連の位相シフトを繰り返しとるように位相変調を行わせ
るものを用いることで、干渉光の位相差において、各ス
テップの継続時間τ／２で、（＋δ）→０→（−δ）→
０→（−δ）→０→（＋δ）→０でなる一連の位相シフ
トを繰り返し発生させることができる。

【０１４４】さらに、上記γの位相シフトを行うのに必
要な定出力信号として、位相変調器５に対し、γ／２の
位相シフトを行わせるよう設定することにより、干渉光
の位相差において、振幅γの位相シフトを発生させるこ
とができる。

【０１４５】図４に戻って説明を続ける。

【０１４６】光強度演算部２１０は、信号処理部１１０
の第４演算器１３６で求めた干渉光の光強度のピーク値
Ｐ₀に比例した信号Ｙ_aveと、変調制御部１７０から出力
されたθ、δおよびγの位相シフトを行うのに必要な値
を各々有する定出力信号とに基づいて、干渉光の光強度
のピーク値Ｐ₀を求める。そして、求めたピーク値Ｐ₀の
初期値からの変化分を示す信号を生成する。この信号
は、干渉光の光強度値を示す光源制御信号として、光源
制御部６００へ出力される。

【０１４７】図１６は、図４に示す光強度演算部２１０
の概略構成図である。

【０１４８】第１演算器２１２は、信号処理部１１０の
第４演算器１３６で求めた干渉光の光強度のピーク値Ｐ
₀に比例した信号Ｙ_aveと、変調制御部１７０から出力さ
れたθ、δおよびγの位相シフトを行うのに必要な値を
各々有する定出力信号とに基づいて、干渉光の光強度の
ピーク値Ｐ₀を求めるための演算処理を行う。

【０１４９】この演算処理は、次式により行われる。

【０１５０】 Ｐ₀＝Ｙ_ave／（−ｓｉｎδ・ｓｉｎ（γ＋θ)) （６） ただし、γ＝π この演算処理は、高速に処理する必要がない。ｍｓｅｃ
前後の間隔で処理すればよい。したがって、信号処理部
１１０の第４演算器１３６で求めた信号Ｙ_aveを平均化
し、この平均化された値を用いて、上記の式（６）によ
り干渉光の光強度のピーク値Ｐ₀を求めるようにしても
よい。

【０１５１】レジスタ２１６は、干渉計５００の組み立
て時に第１演算器２１２にて最初に算出された干渉光の
光強度のピーク値を、初期値として記憶する。

【０１５２】第２演算器２１８は、第１演算器２１２で
求めた干渉光の光強度のピーク値Ｐ₀とレジスタ２１６
に記憶された初期値との差分を求める。

【０１５３】第３演算器２２０は、第３演算器２１８の
結果を積分する。この積分結果を、光源制御信号とし
て、光源制御部６００へ出力する。

【０１５４】図４に戻って説明を続ける。

【０１５５】ジャイロ出力演算部２４０は、セロダイン
制御部１４０の第１演算器１４２から送られてきたサニ
ャック位相差φｓに応じた信号にしたがい、光ファイバ
ループ６への入力回転角速度あるいは回転角度を算出す
る。

【０１５６】図１７は、図４に示すジャイロ出力演算部
２４０の概略構成図である。

【０１５７】第１演算器２４２は、セロダイン制御部１
４０の第１演算器１４２から送られてきたサニャック位
相差φｓ、すなわち光ファイバループ６への入力回転角
速度に応じた信号を時間積分する。この結果は、光ファ
イバループ６の回転角度に比例したものとなる。なお、
平均回転角速度を求める場合は、この積分結果をさらに
積分時間で除算してやればよい。

【０１５８】レジスタ２４４には、光ファイバジャイロ
の初期状態における、入出力のスケールファクタ値が記
憶される。

【０１５９】第２演算器２４６は、セロダイン制御部１
４０の第４演算器１５２から送られてきた、変調制御部
１７０の第３演算器１９０で生成した基準信号（出力値
が正しく補正された基準信号）による変調ゲイン制御に
伴い必要となるスケールファクタ修正値により、レジス
タ２４４に記憶されたスケールファクタ値を修正するこ
とで得られるスケールファクタ値を用いて、第１演算器
２４２の出力を補正する。これにより、光ファイバルー
プ６への入力回転角速度あるいは回転角度を算出する。
この第２演算器２４６は、たとえば乗算器で構成され
る。

【０１６０】以上、ディジタル信号処理器１００につい
て説明した。

【０１６１】次に、光源制御部６００について説明す
る。

【０１６２】光源制御部６００は、光強度演算部２１０
より受け取った光源制御信号にしたがい、ディジタル信
号処理器１００にて検出される干渉光の光強度値（干渉
光の光強度のピーク値Ｐ₀）が一定となるように、光源
１を制御する。

【０１６３】図１８は、光源制御部６００の概略構成図
である。

【０１６４】基準値記憶部６０５は、光源１の出力（光
強度）を所定値にするための基準値を格納している。

【０１６５】第１演算器６０６は、光強度演算部２１０
より受け取った光源制御信号（現時点における干渉光の
光強度のピーク値の、初期状態における干渉光の光強度
のピーク値からの変化分を示す信号）にしたがい、基準
値記憶部６０５に格納されている基準値を修正した値を
算出し、当該値に応じた信号を生成する。そして、この
信号を、光源１の入力電流を特定する信号として、Ｄ／
Ａ変換器６０８へ入力する。

【０１６６】具体的には、光源制御信号が、現時点にお
ける干渉光の光強度のピーク値が初期状態における干渉
光の光強度のピーク値より低くなっていることを示して
いる場合、その低くなった分だけ光源１の出力を上げる
ように前記基準値を修正した値を算出し、当該値に応じ
た信号を生成する。

【０１６７】また、光源制御信号が、現時点における干
渉光の光強度のピーク値が初期状態における干渉光の光
強度のピーク値より高くなっていることを示している場
合、その高くなった分だけ光源１の出力を下げるように
前記基準値を修正した値を算出し、当該値に応じた信号
を生成する。

【０１６８】したがって、光源制御信号が、現時点にお
ける干渉光の光強度のピーク値が初期状態における干渉
光の光強度のピーク値と同じであることを示している場
合、第１演算器６０６は、前記基準値に応じた信号を生
成することになる。

【０１６９】なお、光ファイバジャイロの電源投入時に
おいては、先ず、所定期間、基準値記憶部６０５に格納
されている基準値に応じた信号を光源１の入力電流を特
定する信号としてＤ／Ａ変換器６０８へ出力し、その
後、光強度演算部２１０より受け取った光源制御信号に
したがい、基準値記憶部６０５に格納されている基準値
を修正した値を算出し、当該値に応じた信号を光源１の
入力電流を特定する信号としてＤ／Ａ変換器６０８へ出
力するようにするようにしてもよい。このようにするこ
とで、電源投入時に、光源１へ過大な電流が入力される
のを防止することができる。

【０１７０】Ｄ／Ａ変換器６０８は、第１演算器６０６
より出力された光源１の入力電流を特定する信号（ディ
ジタル信号）を、アナログ信号に変換する。

【０１７１】第２演算器６０２は、Ｄ／Ａ変換器６０８
から出力された信号（電圧信号）を電流信号に変換す
る。

【０１７２】ドライバ６０４は、第２演算器６０２から
出力された電流信号を電流増幅し、これを光源１の入力
電流（駆動電流）として、光源１に供給する。

【０１７３】以上、本発明の第１実施形態について説明
した。

【０１７４】本実施形態では、変調制御部１７０におい
て、干渉光の位相差が、（γ＋θ＋δ）→（γ−θ）→
（−γ−θ−δ）→（−γ＋θ）→（γ＋θ−δ）→
（γ−θ）→（−γ−θ＋δ）→（−γ＋θ）の順番で
なる一連のステップ（周期４τ、各ステップの継続時間
τ／２）を繰り返しとるように位相変調を行わせるバイ
アス変調信号と、光ファイバジャイロへの入力角速度に
応じたサニャック位相差φｓと同量、異符号の位相差を
生じさせる、各階段の継続時間がτあるいはτ／２の階
段状のセロダイン信号とを合成して、各種位相変調の合
成信号を生成し、これを位相変調器５に入力している。

【０１７５】そして、信号処理部１１０において、位相
シフトがγ＋θ＋δ（あるいは−γ−θ−δ）のときに
検出された干渉光の光強度とγ−θ（あるいは−γ＋
θ）のときに検出された干渉光の光強度との強度差Ｘ、
および、γ＋θ−δ（あるいは−γ−θ＋δ）のときに
検出された干渉光の光強度とγ−θ（あるいは−γ＋
θ）のときに検出された干渉光の光強度の強度差Ｚとに
基づいて、あるいは、γ＋θ＋δ（または−γ−θ−
δ）のときに検出される干渉光の光強度とγ＋θ−δ
（または−γ−θ＋δ）のときに検出される干渉光の光
強度との強度差Ｙに基づいて、干渉光の光強度のピーク
値Ｐ₀を検出している。そして、求めたピーク値Ｐ₀から
干渉光の光強度値の変化を検出し、これに応じて前記干
渉光の光強度値が一定になるように制御している。具体
的には、光源１の出力が低下したときに、光源１への入
力電流を増加させることで、前記干渉光の光強度値が一
定になるように制御している。

【０１７６】このようにすることで、安定したセロダイ
ン制御、ひいてはジャイロの回転角速度または回転角度
を安定して出力することができる。

【０１７７】また、本実施形態では、位相シフトがγ＋
θ＋δ（あるいは−γ−θ−δ）のときに検出された干
渉光の光強度とγ−θ（あるいは−γ＋θ）のときに検
出された干渉光の光強度との強度差Ｘ、および、γ＋θ
−δ（あるいは−γ−θ＋δ）のときに検出された干渉
光の光強度とγ−θ（あるいは−γ＋θ）のときに検出
された干渉光の光強度との強度差Ｚに基づいて、各種位
相変調の合成信号による位相変調の変調ゲイン誤差を検
出している。そして、検出した変調ゲイン誤差をゼロと
するように各種位相変調の合成信号のゲインを制御して
いる。

【０１７８】このようにすることで、各種位相変調の合
成信号による正確な位相変調を行うことができ、ひいて
は、ジャイロ出力におけるスケールファクタ誤差を低減
することが可能となる。

【０１７９】また、本実施形態では、信号処理部１１０
において、Ａ／Ｄ変換器２６の出力を第１復調器１１２
により周波数１／τで復調し、この復調結果を第２復調
器１１４により周波数１／２τで復調することで、時間
２τにおいて、極性がτ／２毎に（＋）→（−）→
（−）→（＋）と変わる検出信号を生成している。そし
て、上記の検出信号について、第１演算器１１６によ
り、時間２τあるいは４τ毎に、時間τだけずれたもの
の同士の和をとって平均することで、セロダイン信号生
成のために必要なサニャック位相差φｓに応じた信号
（セロダイン制御系の偏差信号）を取り出している。

【０１８０】このようにすることで、たとえば、温度や
振動などによる光強度のゆらぎや受光器７の出力からＡ
／Ｄ変換器２６の入力部までにおける低周波電磁ノイズ
の混入などにより、光干渉計５００からの出力信号に、
ある傾きをもった直流成分が重畳している場合、この直
流成分の変動分をキャンセルすることができる。すなわ
ち、上記の検出信号について、時間τだけずれたものの
同士の和に含まれる直流成分の変動分はその極性が交互
に変わるので、時間２τあるいは４τ毎に平均化するこ
とで直流成分の変動分をキャンセルすることができる。
これにより、より正確なサニャック位相差検出が可能と
なり、また、ジャイロ出力（回転角速度または回転角
度）の精度を向上させることができる。

【０１８１】さらに、本実施形態では、上述したよう
に、前記バイアス変調信号により干渉光の位相差を発生
させ、この際に検出される干渉光の光強度値を用いて、
サニャック位相差、変調ゲイン誤差、および干渉光の光
強度値の変化を検出することができるので、セロダイン
制御、変調制御、および光強度演算のための検出信号を
共有することができる。このため、セロダイン制御、変
調制御、および光強度演算用の検出信号生成のためのＡ
／Ｄ変換器が１つで済む。

【０１８２】くわえて、本実施形態によれば、以下のよ
うな効果を有する。

【０１８３】従来のデジタル方式の光ファイバジャイロ
では、たとえば、特開昭６１−２９７１５（特公平４−
７９３１）号公報記載のように、セロダイン信号（デジ
タルの階段状ランプ）に対して、該信号が２πに達する
と−２πの位相シフトを行うようにリセットするととも
に、セロダイン信号と位相変調信号との合成信号に対し
ても、該信号が２πに達すると−２πの位相シフトを行
うようにリセットしている。

【０１８４】このため、セロダイン信号と位相変調信号
との合成信号が２πに達してから、セロダイン信号が２
πに達するまで、リセットが繰り返し行われることにな
る。特に、光ファイバジャイロへの入力角速度が非常に
低い場合、リセットの繰り返しが長時間に渡って行われ
ることになるため、ロックイン現象と呼ばれる、入力角
速度測定を測定不可能な不感帯が発生してしまう。

【０１８５】これに対し、本実施形態では、セロダイン
信号に対してのみリセットを行うようにしているので、
光ファイバジャイロへの入力角速度が非常に低い場合
に、リセットが繰り返し行われることはない。したがっ
て、低入力角速度時におけるロックイン現象を防止する
ことができる。

【０１８６】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。

【０１８７】本実施形態は、上記の第１実施形態におい
て、予備の光源を用意し、使用中の光源への入力電流が
所定の閾値（たとえば最大定格入力電流値）を越えた場
合に、使用する光源を使用中のものから予備のものへ切
り替えることができるようにしたものである。

【０１８８】図１９は、本発明の第２実施形態が適用さ
れたディジタル方式の光ファイバジャイロの概略構成図
である。

【０１８９】図示するように、本実施形態において、図
２に示す第１実施形態が適用されたディジタル方式の光
ファイバジャイロと異なる点は、光源１の予備としての
光源２１を設けた点、光源１および光源２１のいずれか
より出力される光をカプラ２へ導くためのカプラ２２を
設けた点、および、光源制御部６００に代えて光源制御
部６００ａを設けた点である。その他については、第１
実施形態のものと同様である。

【０１９０】光源制御部６００ａは、上記の第１実施形
態と同様に、光強度演算部２１０より受け取った光源制
御信号にしたがい、ディジタル信号処理器１００にて検
出される干渉光の光強度値（干渉光の光強度のピーク値
Ｐ₀）が一定となるように、光源１への入力電流を制御
する。それに加えて、光源１への入力電流が所定の閾値
を越えた場合は、使用する光源を光源１から光源２１へ
切り換え、強度演算部２１０より受け取った光源制御信
号にしたがい、ディジタル信号処理器１００にて検出さ
れる干渉光の光強度値が一定となるように、光源２１へ
の入力電流を制御する。

【０１９１】図２０は、光源制御部６００ａの概略構成
図である。

【０１９２】基準値記憶部６０５ａは、光源１や光源２
１の出力（光強度）を所定値にするための基準値を格納
している。また、使用する光源を光源１から光源２１へ
切り替えるための閾値を格納している。この閾値は、た
とえば光源１の絶対最大定格入力電流値に基づいて定め
られる。

【０１９３】第１演算器６０６ａは、光強度演算部２１
０より受け取った光源制御信号（現時点における干渉光
の光強度のピーク値の、初期状態における干渉光の光強
度のピーク値からの変化分を示す信号）にしたがい、基
準値記憶部６０５ａに格納されている基準値を修正した
値を算出し、当該値に応じた信号を生成し、この信号
を、光源１の入力電流を特定する信号としてＤ／Ａ変換
器６０８ａへ出力する。また、第１演算器６０６ａは、
前記算出した値（基準値を修正した値）が、基準値記憶
部６０５ａに格納されている閾値を越えた場合、使用す
る光源を光源１から光源２１へ切り替える。そして、光
強度演算部２１０より受け取った光源制御信号にしたが
い、基準値記憶部６０５ａに格納されている基準値を修
正した値を算出し、当該値に応じた信号を生成し、この
信号を、光源２１の入力電流を特定する信号としてＤ／
Ａ変換器６０８ａへ出力する。

【０１９４】なお、光ファイバジャイロの電源投入時に
おいては、先ず、所定期間、基準値記憶部６０５ａに格
納されている基準値に応じた信号を光源１の入力電流を
特定する信号としてＤ／Ａ変換器６０８ａへ出力し、そ
の後、光強度演算部２１０より受け取った光源制御信号
（現時点における干渉光の光強度のピーク値の、初期状
態における干渉光の光強度のピーク値からの変化分を示
す信号）にしたがい、基準値記憶部６０５ａに格納され
ている基準値を修正した値を算出し、当該値に応じた信
号を光源１の入力電流を特定する信号としてＤ／Ａ変換
器６０８ａへ出力するようにしてもよい。このようにす
ることで、電源投入時に、光源１へ過大な電流が入力さ
れるのを防止することができる。

【０１９５】また、前記算出した値（基準値を修正した
値）が基準値記憶部６０５ａに格納されている閾値を越
えた場合、先ず、所定期間、基準値記憶部６０５ａに格
納されている基準値に応じた信号を光源２１の入力電流
を特定する信号としてＤ／Ａ変換器６０８ａへ出力し、
その後、光強度演算部２１０より受け取った光源制御信
号にしたがい、基準値記憶部６０５ａに格納されている
基準値を修正した値を算出し、当該値に応じた信号を光
源２１の入力電流を特定する信号としてＤ／Ａ変換器６
０８ａへ出力するようにしてもよい。このようにするこ
とで、使用する光源を光源１から光源２１へ切り替えた
際に、光源２１へ過大な電流が入力されるのを防止する
ことができる。

【０１９６】Ｄ／Ａ変換器６０８ａは、第１演算器６０
６ａより出力された、光源１あるいは光源２１の入力電
流を特定する信号（ディジタル信号）を、アナログ信号
に変換する。

【０１９７】第２演算器６０２は、Ｄ／Ａ変換器６０８
ａにてアナログ信号に変換された、光源１の入力電流を
特定する信号（電圧信号）を電流信号に変換する。一
方、第３演算器６１０は、Ｄ／Ａ変換器６０８ａにてア
ナログ信号に変換された、光源２１の入力電流を特定す
る信号（電圧信号）を電流信号に変換する。

【０１９８】ドライバ６０４は、第２演算器６０２から
出力された電流信号を電流増幅し、これを光源１の入力
電流（駆動電流）として、光源１に供給する。一方、ド
ライバ６１２は、第３演算器６１０から出力された電流
信号を電流増幅し、これを光源２１の入力電流（駆動電
流）として、光源２１に供給する。

【０１９９】以上、本発明の第２実施形態について説明
した。

【０２００】本実施形態では、予備の光源２１を用意
し、使用中の光源１への入力が所定の閾値を越えた場合
に、使用する光源を使用中のものから予備のものへ切り
替えるようにしているので、長時間に亘り光ファイバジ
ャイロを継続して使用しなければならない場合に好適で
ある。

【０２０１】なお、本実施形態では、光源１および光源
２１のいずれかより出力される光をカプラ２へ導くため
のカプラ２２を設けているが、カプラ２２およびカプラ
２の代わりに、図２１に示すような３×２のスターカプ
ラ２３を設けてもよい。

【０２０２】また、本実施形態では、光源制御部６００
ａとして、図２０に示すように、第２演算器６０２およ
びドライバ６０４と、第３演算器６１０およびドライバ
６１２とを並列に設け、第１演算器６０６ａより光源１
の入力電流を特定する信号が出力された場合は、当該信
号をＤ／Ａ変換器６０８ａを介して第２演算器６０２に
入力し、ドライバ６０４により光源１の入力電流を制御
し、第１演算器６０６ａより光源２１の入力電流を特定
する信号が出力された場合は、当該信号をＤ／Ａ変換器
６０８ａを介して第３演算器６１０に入力し、ドライバ
６１２により光源２１の入力電流を制御している。

【０２０３】しかしながら、たとえば、図２０におい
て、第３演算器６１０およびドライバ６１２を削除し
て、Ｄ／Ａ変換器６０８ａより送られてきた光源１ある
いは光源２の入力電流を特定する信号を第２演算器６０
２に入力するとともに、ドライバ６０４への後段にセレ
クタを設け、第１演算器６０６ａより光源１の入力電流
を特定する信号が出力された場合はドライバ６０４の出
力を光源１に供給し、光源２１の入力電流を特定する信
号が出力された場合はドライバ６０４の出力を光源２１
に供給するようにセレクタを制御してもよい。

【０２０４】次に、本発明の第３実施形態について説明
する。

【０２０５】上記の各実施形態では、変調ゲイン制御と
して、信号処理部１１０の第３演算器１２４で生成した
変調ゲイン誤差に応じた信号（変調制御系の偏差信号）
をゼロとするように、すなわち、検出した変調ゲイン誤
差をゼロとするように、変調制御部１７０の振幅θ発生
器２０２、振幅δ発生器１８０および振幅γ発生器２０
８で生成される各定出力信号の出力値を調節するととも
に、セロダイン制御部１５２の比較器１５０、第３演算
器１４６で用いる第一、第二の閾値やセロダイン信号の
リセットによる位相シフト量を調節することで、各種位
相変調の合成信号のゲインを制御している。本実施形態
では、変調ゲイン制御として、変調制御部１７０の加算
器１７６の出力側に乗算器を設け、この乗算器により、
信号処理部１１０の第３演算器１２４で生成した変調ゲ
イン誤差に応じた信号をゼロとするように、すなわち、
検出した変調ゲイン誤差をゼロとするように、加算器１
７６から出力された各種位相変調の合成信号のゲインを
調節するものについて説明する。

【０２０６】図２２は本実施形態で用いるセロダイン制
御部１４０ａの概略構成図であり、図２３は本実施形態
で用いる変調制御部１７０ａの概略構成図である。

【０２０７】なお、本実施形態において、セロダイン制
御部１４０ａおよび変調制御部１７０ａ以外について
は、上記の各実施形態で説明したものをそのまま用いる
ことができるので、その詳細な説明を省略する。

【０２０８】先ず、セロダイン制御部１４０ａについて
説明する。

【０２０９】本実施形態で用いるセロダイン制御部１４
０ａが図９に示す第１、第２実施形態で用いるセロダイ
ン制御部１４０と異なる点は、図２２に示すように、第
４演算器１５２に代えて基準値記憶部１４８を設けた点
である。

【０２１０】基準値記憶部１４８は、比較器１５０で用
いる第一、第二の閾値を特定するための値や、第３演算
器１４６でのリセットによる位相シフト量を設定するた
めの値（たとえば、２πの位相シフトを行うのに必要な
位相シフト量を特定する値）を格納する。

【０２１１】次に、変調制御部１７０ａについて説明す
る。

【０２１２】本実施形態で用いる変調制御部１７０ａが
図１４に示す第１、第２実施形態で用いる変調制御部１
７０と異なる点は、図２３に示すように、第１演算器１
７２、第２演算器１７４、第３演算器１９０および基準
値記憶部１９６に代えて、第１演算器１７１、第２演算
器１７３および乗算器１７８を設けた点である。

【０２１３】第１演算器１７１は、信号処理部１１０の
第３演算器１２４で生成した変調ゲイン誤差に応じた信
号を積分する積分器である。

【０２１４】第２演算器１７３は、増幅器あるいはロー
パスフィルタである。変調制御系のサーボループの設計
に合わせてゲインあるいはフィルタ定数を設計する。

【０２１５】乗算器１７８は、加算器１７６から出力さ
れた各種位相変調の合成信号のゲインを、第２演算器１
７３から出力された変調ゲイン誤差に応じた信号にした
がい調節する。この結果は、Ｄ／Ａ変換器１０へ出力さ
れる。

【０２１６】以上、本発明の第３実施形態について説明
した。

【０２１７】本実施形態においても、上記の第１、第２
実施形態と同様、変調ゲインが一定となるように、変調
ゲイン制御を行うことができる。

【０２１８】ただし、本実施形態では、乗算器１７８に
おいて、加算器１７６から出力される各種位相変調の合
成信号の各ステップに合わせて、すなわち、時間τ／２
毎に演算処理を行う必要がある。これに対し、上記の第
１、第２実施形態では、変調制御部１７０の振幅θ発生
器２０２、振幅δ発生器１８０および振幅γ発生器２０
８で生成される各定出力信号の出力値や、セロダイン制
御部１４０で用いる第一、第二の閾値およびセロダイン
信号のリセットによる位相シフト量を調節することで、
各種位相変調の合成信号のゲインを制御しているので、
本実施形態に比べ、変調ゲイン制御に要求される演算処
理の速度を著しく低速にすることができる。

【０２１９】たとえば、光ファイバループ６の光ファイ
バ長Ｌを１００ｍ〜２ｋｍとした場合、光ファイバルー
プ６での光伝搬時間τは、上記の式（３）より、約５０
０ｎｓｅｃ〜１０μｓｅｃとなる。このような場合にお
いて、本実施形態のように、加算器１７６の出力側に設
けられた乗算器１７８により変調ゲインを制御しようと
すると、τ／２毎の演算、すなわち、２５０ｎｓｅｃ〜
５μｓｅｃ毎の演算が必要となる。これに対し、上記の
第１、第２実施形態では、変調ゲイン誤差を修正するの
に必要な処理速度で演算を行えばよい。変調ゲイン誤差
は、外乱源である温度などの変化により生じ、光ファイ
バループの長さには依存しない。このため、通常、数ｍ
ｓｅｃ前後の処理速度を演算を行えば、十分な変調ゲイ
ン制御が可能となる。

【０２２０】以上、本発明の各実施形態について説明し
た。

【０２２１】なお、本発明は上記の各実施形態に限定さ
れるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形が可
能である。

【０２２２】たとえば、上記の各実施形態では、信号処
理部１１０の第２演算器１２２により、位相シフトがγ
＋θ＋δ（あるいは−γ−θ−δ）のときに検出された
干渉光の光強度とγ−θ（あるいは−γ＋θ）のときに
検出された干渉光の光強度の強度差Ｘ、および、γ＋θ
−δ（あるいは−γ−θ＋δ）のときに検出された干渉
光の光強度とγ−θ（あるいは−γ＋θ）のときに検出
された干渉光の光強度との強度差Ｚを求め、第３演算器
１２４において、上記の式（４）により変調ゲイン誤差
に応じた信号（変調制御系の偏差信号）を生成してい
る。

【０２２３】しかしながら、本発明はこれに限定される
ものではない。信号処理部１１０の第２演算器１２２に
より、位相シフトがγ＋θ＋δ（あるいは−γ−θ−
δ）のときに検出された干渉光の光強度とγ−θ（ある
いは−γ＋θ）位相シフトのときに検出された干渉光の
光強度との強度差Ｘ、および、γ＋θ＋δ（あるいは、
−γ−θ−δ）のときに検出された干渉光の光強度とγ
＋θ−δ（あるいは−γ−θ＋δ）のときに検出された
干渉光の光強度との強度差Ｙを求め、第３演算器１２４
において、 信号＝ＫθC・Ｘ−Ｙ （７ ） ただし、ＫθC＝２ｓｉｎδ・ｓｉｎ（γ＋θ）／（ｃ
ｏｓ（γ−θ）−ｃｏｓ（γ＋θ＋δ）） により変調ゲイン誤差に応じた信号を生成するようにし
てもよい。

【０２２４】なお、このようにした場合、信号処理部１
１０に第４演算器１３６を設ける必要がなくなる。すな
わち、第２演算器１２２で求めた強度差Ｙを光強度演算
部２１０へ出力することができる。光強度演算部２１０
の第１演算器２１２は、この強度差Ｙを用いて、上記の
式（６）により、干渉光の光強度のピーク値Ｐ₀を求め
ることができる。

【０２２５】また、上記の各実施形態では、変調制御部
１７０、１７０ａにおいて、θの位相シフトを行うのに
必要な値を有する第１の定出力信号を変調することで得
られた周波数１／τの矩形波でなる第１の位相変調信号
と、δの位相シフトを行うのに必要な値を有する第２の
定出力信号を変調することで得られた、パルス幅τ／２
のパルスが時間間隔２τ毎に正負交互に現れる第２の位
相変調信号と、γの位相シフトを行うのに必要な値を有
する第３の定出力信号とを合成し、これを周波数１／２
τで変調することで、干渉光の位相差が、（γ＋θ＋
δ）→（γ−θ）→（−γ−θ−δ）→（−γ＋θ）→
（γ＋θ−δ）→（γ−θ）→（−γ−θ＋δ）→（−
γ＋θ）の順番でなる一連のステップ（周期４τ、各ス
テップの継続時間τ／２）を繰り返しとるように位相変
調を行わせるバイアス変調信号を生成している。そし
て、上記のようにして生成したバイアス変調信号と、セ
ロダイン制御部１４０で生成したセロダイン信号とを合
成して、各種位相変調の合成信号を生成している。

【０２２６】しかしながら、バイアス変調信号は、上記
のものに限定されるものではない。バイアス変調信号
は、干渉光の位相差が、±（γ−θ）、±（γ＋θ＋
δ）、および±（γ＋θ−δ）の６値、あるいは、±
（γ＋θ）、±（γ−θ−δ）、および±（γ−θ＋
δ）の６値を、所定の時間間隔且つ所定の順番で繰り返
しとるように位相変調を行わせるものであればよい。

【０２２７】たとえば、θの位相シフトを行うのに必要
な値を有する第１の定出力信号を変調することで得られ
た周波数１／τの矩形波でなる第１の位相変調信号と、
δの位相シフトを行うのに必要な値を有する第２の定出
力信号を変調することで得られた、パルス幅τ／２のパ
ルスが時間間隔２τ毎に正負交互に現れる第２の位相変
調信号と、γの位相シフトを行うのに必要な値を有する
第３の定出力信号とを合成し、これを周波数１／２τで
変調することで、干渉光の位相差が、（γ−θ）→（γ
＋θ＋δ）→（−γ＋θ）→（−γ−θ−δ）→（γ−
θ）→（γ＋θ−δ）→（−γ＋θ）→（−γ−θ＋
δ）の順番でなる一連のステップ、もしくは、（γ−θ
−δ）→（γ＋θ）→（−γ＋θ＋δ）→（−γ−θ）
→（γ−θ＋δ）→（γ＋θ）→（−γ＋θ−δ）→
（−γ−θ）の順番でなる一連のステップ、あるいは、
（γ＋θ）→（γ−θ−δ）→（−γ−θ）→（−γ＋
θ＋δ）→（γ＋θ）→（γ−θ＋δ）→（−γ−θ）
→（−γ＋θ−δ）の順番でなる一連のステップ（周期
４τ、各ステップの継続時間τ／２）を繰り返しとるよ
うに位相変調を行わせるバイアス変調信号を生成するよ
うにしてもよい。

【０２２８】これは、変調制御部１７０，１７０ａにお
いて、第１の位相変調信号、第２の位相変調信号および
第３の定出力信号を生成し、これらを加算器２０６によ
り加算し、それから、変調発生器２００により、周波数
１／２τの変調信号で変調してバイアス変調信号を生成
する際に、第１の位相変調信号、第２の位相変調信号、
および周波数１／２τの変調信号の各位相（同期）関係
を調整することで実現できる。

【０２２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
干渉光の位相差から干渉光の光強度値の変化を検出する
ことができるので、この変化に応じて、前記干渉光の光
強度値が一定になるように制御することにより、安定し
たセロダイン制御ひいてはジャイロの回転角速度または
回転角度を安定して出力することが可能となる。

【０２３０】また、同様に、干渉光の位相差から変調ゲ
イン誤差を検出することができるので、検出した変調ゲ
イン誤差をゼロとするように変調制御することで、正確
な位相変調を行うことができ、これにより、ジャイロ出
力におけるスケールファクタ誤差を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における干渉光の光強度
と変調位相差との関係を説明するための図である。

【図２】本発明の第１実施形態が適用されたディジタル
方式の光ファイバジャイロの概略構成図である。

【図３】図２に示すスパイク除去器２４の概略構成図で
ある。

【図４】図２に示すディジタル信号処理器１００の概略
構成図である。

【図５】図４に示す信号処理部１１０の概略構成図であ
る。

【図６】図１に示すような位相変調動作において、光フ
ァイバループ６に角速度が入力され、サニャック位相差
φｓが生じた場合の変調位相差を説明するための図であ
る。

【図７】図１に示すような位相変調動作において、位相
変調器５による位相変調の変調ゲインＧに誤差が含まれ
ている場合の変調位相差を説明するための図である。

【図８】変調制御系の偏差信号（変調ゲイン誤差に応じ
た信号）と変調ゲインＧとの関係を示す図である。

【図９】図４に示すセロダイン制御部１４０の概略構成
図である。

【図１０】図９において、第一の閾値を＋２π、第二の
閾値を−２πに設定した場合における、比較器１５０の
動作フローを示す図である。

【図１１】図９において、第一の閾値を＋２π、第二の
閾値を０に設定した場合における、比較器１５０の動作
フローを示す図である。

【図１２】図９において、第一の閾値を＋π、第二の閾
値を−πに設定した場合における、比較器１５０の動作
フローを示す図である。

【図１３】図９に示す第３演算器１４６で生成されるセ
ロダイン信号の波形を示す図である。

【図１４】図４に示す変調制御部１７０の概略構成図で
ある。

【図１５】図１４に示す変調制御部１７０の各部での出
力信号の波形を示す図である。

【図１６】図４に示す光強度演算部２１０の概略構成図
である。

【図１７】図４に示すジャイロ出力演算部２４０の概略
構成図である。

【図１８】図２に示す光源制御部６００の概略構成図で
ある。

【図１９】本発明の第２実施形態が適用されたディジタ
ル方式の光ファイバジャイロの概略構成図である。

【図２０】図１９に示す光源制御部６００ａの概略構成
図である。

【図２１】本発明の第２実施形態の変形例が適用された
ディジタル方式の光ファイバジャイロの概略構成図であ
る。

【図２２】本発明の第３実施形態が適用されたディジタ
ル方式の光ファイバジャイロに用いるセロダイン制御部
１４０ａの概略構成図である。

【図２３】本発明の第３実施形態が適用されたディジタ
ル方式の光ファイバジャイロに用いる変調制御部１７０
ａの概略構成図である。

【図２４】従来のジャイロによる変調位相差を説明する
ための図である。

【図２５】従来のジャイロによる変調位相差を説明する
ための図である。

【図２６】従来のジャイロによる変調位相差を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１、２１ 光源 ２、４、２２、２３ カプラ ３ 偏光子 ５ 位相変調器 ６ 光ファイバループ ７ 受光器 ８ 電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器 ９、２２ 増幅器 １０、６０８、６０８ａ Ｄ／Ａ変換器 １１、６０４、６１２ ドライバ ２０ 直流除去器 ２４ スパイク除去器 ２６ Ａ／Ｄ変換器 ４０ スイッチ ４２ ＬＰＦ ４６ 演算増幅器 １００ ディジタル信号処理器 １１０ 信号処理部 １１２ 第１復調器 １１４ 第２復調器 １１６、１４２、１７１、１７２、２１２、２４２、６
０６、６０６ａ 第１演算器 １２２、１４４、１７３、１７４、２１８、２４６、６
０２ 第２演算器 １２４、１４６、１９０、２２０、６１０ 第３演算器 １３６、１５２ 第４演算器 １４０、１４０ａ セロダイン制御部 １４８、１９６、６０５、６０５ａ 基準値記憶部 １５０ 比較器 １７０、１７０ａ 変調制御部 １７６、２０６ 加算器 １７８ 乗算器 １８０ 振幅δ発生器 １８２ δ変調発生器 ２００ 変調発生器 ２０２ 振幅θ発生器 ２０４ 位相変調発生器 ２０８ 振幅γ発生器 ２１０ 光強度演算部 ２１６、２４４ レジスタ ２４０ ジャイロ出力演算部 ３００ 基準信号発生器 ５００ 干渉計 ６００、６００ａ 光源制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諸星 幹雄 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内 (72)発明者 山本 貫志 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内 Ｆターム(参考） 2F105 AA01 AA02 AA03 BB04 BB07 DD02 DE01 DE05 DE08 DE12 DE21 DE25 DF01 DF02 DF04 DF05 DF06 DF07 DF10

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバループを互いに反対方向に伝搬
   する２つの光を再結合することで得られる干渉光のサニ
   ャック位相差に応じた回転角速度または回転角度を検出
   する光ファイバジャイロであって、 前記光ファイバループを互いに反対方向に伝搬する２つ
   の光を生成するための光源と、 前記干渉光の光強度を検出して電気信号に変換する受光
   手段と、 前記受光手段により検出された干渉光の光強度に応じた
   信号に基づいて、前記干渉光のサニャック位相差に応じ
   た信号を算出するサニャック位相差演算手段と、 前記サニャック位相差演算手段で生成された前記干渉光
   のサニャック位相差に応じた信号にしたがい、前記干渉
   光のサニャック位相差を打ち消すための階段状波でなる
   セロダイン信号を生成するセロダイン信号生成手段と、 前記干渉光の位相差が、±（γ−θ）、±（γ＋θ＋
   δ）、および±（γ＋θ−δ）の６値、あるいは、±
   （γ＋θ）、±（γ−θ−δ）、および±（γ−θ＋
   δ）の６値を、所定の時間間隔且つ所定の順番で繰り返
   しとるように位相変調を行わせるバイアス変調信号と、
   前記セロダイン信号生成手段で生成されたセロダイン信
   号とを合成して、各種位相変調の合成信号を生成する合
   成信号生成手段と、 前記合成信号生成手段で生成された各種位相変調の合成
   信号にしたがい、前記２つの光を各々位相変調する位相
   変調器と、 前記受光手段により検出された干渉光の光強度に応じた
   信号に基づいて、前記バイアス変調信号による位相シフ
   トの際に発生する変調ゲイン誤差に応じた信号を算出す
   る変調ゲイン演算手段と、 前記変調ゲイン演算手段で生成された変調ゲイン誤差に
   応じた信号にしたがい、前記各種位相変調の合成信号の
   ゲインを制御する変調ゲイン制御手段と、 前記受光手段により検出された干渉光の光強度に応じた
   信号に基づいて、前記干渉光の光強度値を求める光強度
   演算手段と、 前記光強度演算手段で求めた前記干渉光の光強度値に応
   じて、前記光源への入力を制御して光量を調節する光源
   制御手段と、を備えることを特徴とする光ファイバジャ
   イロ。
2. 【請求項２】光ファイバループを互いに反対方向に伝搬
   する２つの光を再結合することで得られる干渉光のサニ
   ャック位相差に応じた回転角速度または回転角度を検出
   する光ファイバジャイロであって、 前記光ファイバループを互いに反対方向に伝搬する２つ
   の光を生成するための第１の光源と、 前記第１の光源の予備としての第２の光源と、 前記干渉光の光強度を検出して電気信号に変換する受光
   手段と、 前記受光手段により検出された干渉光の光強度に応じた
   信号に基づいて、前記干渉光のサニャック位相差に応じ
   た信号を算出するサニャック位相差演算手段と、 前記サニャック位相差演算手段で生成された前記干渉光
   のサニャック位相差に応じた信号にしたがい、前記干渉
   光のサニャック位相差を打ち消すための階段状波でなる
   セロダイン信号を生成するセロダイン信号生成手段と、 前記干渉光の位相差が、±（γ−θ）、±（γ＋θ＋
   δ）、および±（γ＋θ−δ）の６値、あるいは、±
   （γ＋θ）、±（γ−θ−δ）、および±（γ−θ＋
   δ）の６値を、所定の時間間隔且つ所定の順番で繰り返
   しとるように位相変調を行わせるバイアス変調信号と、
   前記セロダイン信号生成手段で生成されたセロダイン信
   号とを合成して、各種位相変調の合成信号を生成する合
   成信号生成手段と、 前記合成信号生成手段で生成された各種位相変調の合成
   信号にしたがい、前記２つの光を各々位相変調する位相
   変調器と、 前記受光手段により検出された干渉光の光強度に応じた
   信号に基づいて、前記バイアス変調信号による位相シフ
   トの際に発生する変調ゲイン誤差に応じた信号を算出す
   る変調ゲイン演算手段と、 前記変調ゲイン演算手段で生成された変調ゲイン誤差に
   応じた信号にしたがい、前記各種位相変調の合成信号の
   ゲインを制御する変調ゲイン制御手段と、 前記受光手段により検出された干渉光の光強度に応じた
   信号に基づいて、前記干渉光の光強度値を求める光強度
   演算手段と、 前記光強度演算手段で求めた前記干渉光の光強度値に応
   じて、前記第１の光源への入力を制御して光量を調節す
   るとともに、前記第１の光源への入力が所定の閾値を越
   えた場合に、前記光ファイバループを互いに反対方向に
   伝搬する２つの光を生成するための光源を前記第１の光
   源から前記第２の光源に切り換え、前記光強度演算手段
   で求めた前記干渉光の光強度値に応じて、前記第２の光
   源への入力を制御して光量を調節する光源制御手段と、
   を備えることを特徴とする光ファイバジャイロ。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の光ファイバジャイ
   ロであって、 前記光源制御手段は、 前記光強度演算手段で求める前記干渉光の光強度値が一
   定となるように、前記光ファイバループを互いに反対方
   向に伝搬する２つの光を生成するための光源への入力を
   制御して光量を調節することを特徴とする光ファイバジ
   ャイロ。
4. 【請求項４】請求項３記載の光ファイバジャイロであっ
   て、 前記光源制御手段は、 前記光ファイバループを互いに反対方向に伝搬する２つ
   の光を生成するための光源への入力電流を制御して光量
   を調節することを特徴とする光ファイバジャイロ。
5. 【請求項５】請求項１、２、３または４記載の光ファイ
   バジャイロであって、 前記光強度演算手段は、 前記各種位相変調の合成信号による位相シフトがγ＋θ
   ＋δ（あるいは−γ−θ−δ）のときに前記受光手段に
   より検出された信号と該位相シフトがγ−θ（あるいは
   −γ＋θ）のときに前記受光手段により検出された信号
   との差分Ｘ、および、該位相シフトがγ＋θ−δ（ある
   いは−γ−θ＋δ）のときに前記受光手段により検出さ
   れた信号と該位相シフトがγ−θ（あるいは、−γ＋
   θ）のときに前記受光手段により検出された信号との差
   分Ｚを求め、求めた差分Ｘ、Ｚを基に、前記干渉光の光
   強度値として、当該干渉光のピーク値を求めることを特
   徴とする光ファイバジャイロ。
6. 【請求項６】請求項５記載の光ファイバジャイロであっ
   て、 前記光強度演算手段は、 前記干渉光の光強度のピーク値をＰ₀とした場合、 Ｐ₀＝（Ｘ−Ｚ）／（−ｓｉｎδ・ｓｉｎ（γ＋θ）） により、前記干渉光の光強度のピーク値を求めることを
   特徴とする光ファイバジャイロ。
7. 【請求項７】請求項１、２、３または４記載の光ファイ
   バジャイロであって、 前記光強度演算手段は、 前記各種位相変調の合成信号による位相シフトがγ＋θ
   ＋δ（あるいは、−γ−θ−δ）のときに前記受光手段
   により検出された信号と該位相シフトがγ＋θ−δ（あ
   るいは−γ−θ＋δ）のときに前記受光手段により検出
   された信号との差分Ｙを求め、求めた差分Ｙを基に、前
   記干渉光の光強度値として、当該干渉光のピーク値を求
   めることを特徴とする光ファイバジャイロ。
8. 【請求項８】請求項７記載の光ファイバジャイロであっ
   て、 前記光強度演算手段は、前記干渉光の光強度のピーク値
   をＰ₀とした場合、 Ｐ₀＝Ｙ／（−ｓｉｎδ・ｓｉｎ（γ＋θ）） により、前記干渉光の光強度のピーク値を求めることを
   特徴とする光ファイバジャイロ。
9. 【請求項９】請求項１、２、３、４、５、６、７または
   ８記載の光ファイバジャイロであって、 前記変調ゲイン演算手段は、 前記各種位相変調の合成信号による位相シフトがγ＋θ
   ＋δ（あるいは−γ−θ−δ）のときに前記受光手段に
   より検出された信号と該位相シフトがγ−θ（あるいは
   −γ＋θ）のときに前記受光手段により検出された信号
   との差分Ｘ、および、該位相シフトがγ＋θ−δ（ある
   いは−γ−θ＋δ）のときに前記受光手段により検出さ
   れた信号と該位相シフトがγ−θ（あるいは、−γ＋
   θ）のときに前記受光手段により検出された信号との差
   分Ｚを求め、 信号＝Ｘ＋ＫθB・Ｚ ただし、ＫθB＝−ｓｉｎ（θ＋δ／２）・ｓｉｎ（γ
   ＋δ／２）／（ｓｉｎ（θ−δ／２）・ｓｉｎ（γ−δ
   ／２）） を満たす信号を、前記変調ゲイン誤差に応じた信号とし
   て出力するものであり、前記変調ゲイン制御手段は、 前記変調ゲイン演算手段から出力される信号が零になる
   ように、前記各種位相変調の合成信号のゲインを制御す
   ることを特徴とする光ファイバジャイロ。
10. 【請求項１０】請求項１、２、３、４、５、６、７また
    は８記載の光ファイバジャイロであって、 前記変調ゲイン演算手段は、 前記各種位相変調の合成信号による位相シフトがγ＋θ
    ＋δ（あるいは−γ−θ−δ）のときに前記受光手段に
    より検出された信号と該位相シフトがγ−θ（あるいは
    −γ＋θ）のときに前記受光手段により検出された信号
    との差分Ｘ、および、該位相シフトがγ＋θ＋δ（ある
    いは、−γ−θ−δ）のときに前記受光手段により検出
    された信号と該位相シフトがγ＋θ−δ（あるいは−γ
    −θ＋δ）のときに前記受光手段により検出された信号
    との差分Ｙを求め、 信号＝ＫθC・Ｘ−Ｙ ただし、ＫθC＝２ｓｉｎδ・ｓｉｎ（γ＋θ）／（ｃ
    ｏｓ（γ−θ）−ｃｏｓ（γ＋θ＋δ）） を満たす信号を、前記変調ゲイン誤差に応じた信号とし
    て出力するものであり、前記変調ゲイン制御手段は、前
    記変調ゲイン演算手段から出力される信号が零になるよ
    うに、前記各種位相変調の合成信号のゲインを制御する
    ことを特徴とする光ファイバジャイロ。
11. 【請求項１１】請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９または１０記載の光ファイバジャイロであって、 前記受光手段の出力側に接続されたスイッチ手段と、 前記スイッチ手段の出力側に接続されたホールド手段
    と、をさらに備え、 前記スイッチ手段は、前記合成信号生成手段で生成され
    た各種位相変調の合成信号の立ち上がりおよび下がりに
    同期して、前記受光手段により検出された信号の出力を
    所定期間遮断するものであり、 前記ホールド手段は、前記スイッチング手段を介して前
    記受光手段から送られてきた信号の値を所定時間維持す
    るものであることを特徴とする光ファイバジャイロ。
12. 【請求項１２】請求項１１記載の光ファイバジャイロで
    あって、 前記ホールド手段は、抵抗とコンデンサとでなるフィル
    タであることを特徴とする光ファイバジャイロ。
13. 【請求項１３】請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１または１２記載の光ファイバジャイ
    ロであって、 前記セロダイン信号による変調位相差の累積結果が第一
    の閾値に達すると、−２πの位相シフトを生じさせるよ
    うに、前記セロダイン信号生成手段をリセットし、か
    つ、前記セロダイン信号による変調位相差の累積結果が
    前記第一の閾値よりも２π低い第二の閾値に達すると、
    ＋２πの位相シフトを生じさせるように、 前記セロダイン信号生成手段をリセットするリセット手
    段をさらに備えることを特徴とする光ファイバジャイ
    ロ。
14. 【請求項１４】請求項１３記載の光ファイバジャイロで
    あって、 前記第一の閾値は＋πであり、前記第二の閾値は−πで
    あることを特徴とする光ファイバジャイロ。
15. 【請求項１５】請求項１３記載の光ファイバジャイロで
    あって、 前記第一の閾値は＋２πであり、前記第二の閾値は０で
    あることを特徴とする光ファイバジャイロ。
16. 【請求項１６】請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５記載
    の光ファイバジャイロであって、 前記バイアス変調信号は、 前記干渉光の位相差が、γ＋θ＋δ、γ−θ、−γ−θ
    −δ、−γ＋θ、γ＋θ−δ、γ−θ、−γ−θ＋δ、
    −γ＋θの順番でなる一連のステップ、γ−θ、γ＋θ
    ＋δ、−γ＋θ、−γ−θ−δ、γ−θ、γ＋θ−δ、
    −γ＋θ、−γ−θ＋δの順番でなる一連のステップ、
    γ−θ−δ、γ＋θ、−γ＋θ＋δ、−γ−θ、γ−θ
    ＋δ、γ＋θ、−γ＋θ−δ、−γ−θの順番でなる一
    連のステップ、あるいは、γ＋θ、γ−θ−δ、−γ−
    θ、−γ＋θ＋δ、γ＋θ、γ−θ＋δ、−γ−θ、−
    γ＋θ−δの順番でなる一連のステップ（周期４τ、各
    ステップの継続時間τ／２）を繰り返しとるように位相
    変調を行わせることを特徴とする光ファイバジャイロ。
17. 【請求項１７】請求項１６記載の光ファイバジャイロで
    あって、 前記バイアス変調信号を生成するバイアス変調信号生成
    手段をさらに備え、 当該バイアス変調信号生成手段は、 θの位相シフトを行うのに必要な出力値を有する第一の
    定出力信号を変調して、周波数１／τ（ただし、τは前
    記光ファイバループでの光の伝搬時間）の矩形波でなる
    第一の位相変調信号を生成する第一の変調手段と、 δの位相シフトを行うのに必要な出力値を有する第二の
    定出力信号を変調して、パルス幅τ／２のパルスが時間
    間隔２τ毎に正負交互に現れる第二の位相変調信号を生
    成する第二の変調手段と、 前記第一の位相変調信号と、前記第二の位相変調信号
    と、γの位相シフトを行うのに必要な出力値を有する第
    三の定出力信号とを加算して信号を生成する加算手段
    と、 前記加算手段で生成された信号を周波数１／２τで変調
    することで前記バイアス変調信号を生成する第三の変調
    手段と、を備えることを特徴とする光ファイバジャイ
    ロ。
18. 【請求項１８】請求項１６または１７記載の光ファイバ
    ジャイロであって、 前記サニャック位相差演算手段は、 前記受光手段により検出した信号を１／τの周波数で復
    調する第一の復調手段と、 前記第一の復調手段の出力を１／２τの周波数で復調す
    る第二の復調手段と、 前記第二の復調手段の出力を、時間２τまたは４τ毎
    に、時間τだけずれたもの同士の和をとって平均化する
    ことで、前記干渉光のサニャック位相差に応じた信号を
    生成する演算手段と、を備えることを特徴とする光ファ
    イバジャイロ。
19. 【請求項１９】請求項１６、１７または１８記載の光フ
    ァイバジャイロであって、 前記セロダイン信号は、τまたはτ／２の継続時間を有
    する階段状の信号であることを特徴とする光ファイバジ
    ャイロ。
20. 【請求項２０】請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、
    １７、１８または１９記載の光ファイバジャイロであっ
    て、 γ＝ｋπ（ただし、ｋは１以上の整数）であり、 ｋが奇数：０＜θ≦π／２ ｋが偶数：π／２≦θ＜π であることを特徴とする光ファイバジャイロ。
21. 【請求項２１】請求項２０記載の光ファイバジャイロで
    あって、 ｋは１であることを特徴とする光ファイバジャイロ。