JP2506275B2 - 光ファイバジャイロ - Google Patents
光ファイバジャイロInfo
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- JP2506275B2 JP2506275B2 JP3077922A JP7792291A JP2506275B2 JP 2506275 B2 JP2506275 B2 JP 2506275B2 JP 3077922 A JP3077922 A JP 3077922A JP 7792291 A JP7792291 A JP 7792291A JP 2506275 B2 JP2506275 B2 JP 2506275B2
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/72—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
- G01C19/726—Phase nulling gyrometers, i.e. compensating the Sagnac phase shift in a closed loop system
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は運動体、例えば航空機、
船舶、自動車等の回転角速度及びそれ等の回転角度を測
定する光ファイバジャイロに関する。
船舶、自動車等の回転角速度及びそれ等の回転角度を測
定する光ファイバジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】回転角速度等の検出等において小型化、
高信頼性化を達成するものとして、近年光のサグナック
効果を利用した光ファイバジャイロが開発され、実用化
が進んでいる。この光ファイバジャイロの中で長尺の光
ファイバループ内を伝播する右回りと左回りの伝播光の
位相差から回転角速度を求めるものを干渉型光ファイバ
ジャイロと言い、その中でも特に位相変調方式と、セロ
ダイン方式の開発が進められている。
高信頼性化を達成するものとして、近年光のサグナック
効果を利用した光ファイバジャイロが開発され、実用化
が進んでいる。この光ファイバジャイロの中で長尺の光
ファイバループ内を伝播する右回りと左回りの伝播光の
位相差から回転角速度を求めるものを干渉型光ファイバ
ジャイロと言い、その中でも特に位相変調方式と、セロ
ダイン方式の開発が進められている。
【０００３】位相変調方式は、図７に示すように半導体
レーザ、発光ダイオード等の光源１から出力されるレー
ザなどの光がカプラ５で分岐し、その一方が偏光子４に
入射し、この偏光子４よりの光がカプラ６で右回り光と
左回り光とに分割し、これらの光が１本の光ファイバを
複数回巻回して形成した光ファイバループ３の両端から
それぞれ入射し、それぞれ光ファイバループ３を通った
後、他方の端より出射光として出射し再びカプラ６で合
成され偏光子４及びカプラ５を経て光−電流変換する受
光器２に入り電流−電圧変換器７でその出力が電圧とし
て出力される。この構成に於て、光ファイバループ３に
回転角速度Ωが印加されると、光ファイバループ３を互
に逆方向に進む光にサグナック効果が生じ、出射時間に
回転角速度Ωに比例した位相差が生じる。この位相差Δ
θは、
レーザ、発光ダイオード等の光源１から出力されるレー
ザなどの光がカプラ５で分岐し、その一方が偏光子４に
入射し、この偏光子４よりの光がカプラ６で右回り光と
左回り光とに分割し、これらの光が１本の光ファイバを
複数回巻回して形成した光ファイバループ３の両端から
それぞれ入射し、それぞれ光ファイバループ３を通った
後、他方の端より出射光として出射し再びカプラ６で合
成され偏光子４及びカプラ５を経て光−電流変換する受
光器２に入り電流−電圧変換器７でその出力が電圧とし
て出力される。この構成に於て、光ファイバループ３に
回転角速度Ωが印加されると、光ファイバループ３を互
に逆方向に進む光にサグナック効果が生じ、出射時間に
回転角速度Ωに比例した位相差が生じる。この位相差Δ
θは、
【０００４】
【数１】
【０００５】で表される。ここで、Ｒは光ファイバルー
プ３の半径、Ｌは光ファイバループ３の長さ、λは光源
１から出る光の波長、Ｃは光速を示す。さらに、この位
相変調方式では、光ファイバループの一端に位相変調器
８が設けられており、信号発生器９からの信号でこの位
相変調器８が駆動され互いに逆方向に進む光に位相変調
が加えられる。この位相変調器８に印加する信号、つま
り、信号発生器９からの信号の角周波数をω P とする
と、電流−電圧変換器７の出力Ｉは、
プ３の半径、Ｌは光ファイバループ３の長さ、λは光源
１から出る光の波長、Ｃは光速を示す。さらに、この位
相変調方式では、光ファイバループの一端に位相変調器
８が設けられており、信号発生器９からの信号でこの位
相変調器８が駆動され互いに逆方向に進む光に位相変調
が加えられる。この位相変調器８に印加する信号、つま
り、信号発生器９からの信号の角周波数をω P とする
と、電流−電圧変換器７の出力Ｉは、
【０００６】
【数２】 Ｉ＝Ｋ｛１＋ｃｏｓΔθ（Ｊ0（ｘ）−２Ｊ2（ｘ）ｃｏｓ２ωPｔ＋‥‥） −ｓｉｎΔθ（２Ｊ1（ｘ）ｃｏｓωPｔ−‥‥）
【０００７】となる。ここで、ｘは位相変調度、Ｊ0,Ｊ
1,Ｊ2,‥‥はベッセル関数、Ｋは比例定数、ｔは時間で
ある。出力Ｉの角周波数成分の内、角周波数ωP の成分
を、同期検波器１０で、信号発生器９よりの角周波数ω
P の信号を基準として同期検波することにより、ｓｉｎ
Δθに比例する出力（２ＫＪ1(ｘ）ｓｉｎΔθ）を得る
ことが出来る。このような位相変調方式に比べてさらに
広いダイナミックレンジの達成を目的としてセロダイン
方式が開発されている。このセロダイン方式の具体的構
成を図８に示す。前述の位相変調方式に加えて互いに逆
方向に進む光に鋸歯状波（セロダイン波）を重畳させる
セロダイン変調器１６を光ファイバループ３の一端に設
けるとともに、受光器２、電流−電圧変換７、同期検波
器１０により右回り光と左回り光との位相差を検出して
それを積分する積分器１１、さらに積分器１１の出力を
積分する積分器１２と、２π基準信号を発生する２π基
準器１５と、この基準信号と積分器１２の出力を比較
し、リセット信号を発生することにより積分器１２の出
力を鋸歯状波とするリセット回路１４及びこのセロダイ
ン波をカウントするカウンタ１３を備えている。
1,Ｊ2,‥‥はベッセル関数、Ｋは比例定数、ｔは時間で
ある。出力Ｉの角周波数成分の内、角周波数ωP の成分
を、同期検波器１０で、信号発生器９よりの角周波数ω
P の信号を基準として同期検波することにより、ｓｉｎ
Δθに比例する出力（２ＫＪ1(ｘ）ｓｉｎΔθ）を得る
ことが出来る。このような位相変調方式に比べてさらに
広いダイナミックレンジの達成を目的としてセロダイン
方式が開発されている。このセロダイン方式の具体的構
成を図８に示す。前述の位相変調方式に加えて互いに逆
方向に進む光に鋸歯状波（セロダイン波）を重畳させる
セロダイン変調器１６を光ファイバループ３の一端に設
けるとともに、受光器２、電流−電圧変換７、同期検波
器１０により右回り光と左回り光との位相差を検出して
それを積分する積分器１１、さらに積分器１１の出力を
積分する積分器１２と、２π基準信号を発生する２π基
準器１５と、この基準信号と積分器１２の出力を比較
し、リセット信号を発生することにより積分器１２の出
力を鋸歯状波とするリセット回路１４及びこのセロダイ
ン波をカウントするカウンタ１３を備えている。
【０００８】このセロダイン方式の動作を説明する。セ
ロダイン変調器１６は、光ファイバループ３の一端に設
けられているので、図１０Ａに示すように左右回りの光
は異なるタイミングで位相が変化する。この結果、受光
器上での位相差は図１０Ｂのようになる。ここで、θS
は左右両光間の位相差、ＴS はセロダイン波の周期であ
る。θS はτをファイバ長で決まる時間差とすれば
ロダイン変調器１６は、光ファイバループ３の一端に設
けられているので、図１０Ａに示すように左右回りの光
は異なるタイミングで位相が変化する。この結果、受光
器上での位相差は図１０Ｂのようになる。ここで、θS
は左右両光間の位相差、ＴS はセロダイン波の周期であ
る。θS はτをファイバ長で決まる時間差とすれば
【０００９】
【数３】
【００１０】である。この時、電流−電圧変換器７の出
力Ｉは数２のΔθが（Δθ＋θS ）に置き換わったもの
となり、同期検波器１０の干渉出力は２ＫＪ1(ｘ) ｓｉ
ｎ（Δθ＋θS ）となる。これを積分器１１，１２で積
分し、セロダイン変調器１６にフィードバックすること
により出射光間の位相が一致するように、即ちｓｉｎ
（Δθ＋θS ）＝０（Δθ＝−θ S ）になるようにセロ
ダイン波の周期を変化させる。θS はセロダイン周期に
比例するため、Δθもセロダイン周期に比例することに
なりカウンタ１３でこのセロダイン波の周波数を数える
ことにより回転角速度Ωを検出することができる。つま
り、セロダイン波の周波数をｆs ＝１／ＴSとすると
力Ｉは数２のΔθが（Δθ＋θS ）に置き換わったもの
となり、同期検波器１０の干渉出力は２ＫＪ1(ｘ) ｓｉ
ｎ（Δθ＋θS ）となる。これを積分器１１，１２で積
分し、セロダイン変調器１６にフィードバックすること
により出射光間の位相が一致するように、即ちｓｉｎ
（Δθ＋θS ）＝０（Δθ＝−θ S ）になるようにセロ
ダイン波の周期を変化させる。θS はセロダイン周期に
比例するため、Δθもセロダイン周期に比例することに
なりカウンタ１３でこのセロダイン波の周波数を数える
ことにより回転角速度Ωを検出することができる。つま
り、セロダイン波の周波数をｆs ＝１／ＴSとすると
【００１１】
【数４】
【００１２】となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の光ファイバジャイロにおいて、セロダイン波の
振幅や２πからのリセット時間（フライバック時間とい
う）などが光ファイバジャイロの性能を制限し、ジャイ
ロのスケールファクタエラーを増大させるという問題が
ある。即ち、セロダイン波の振幅が２πでなかったり
（これを２π誤差という）、フライバック時間が存在す
る場合にはΔθ＋θS ＝０が成立しないため、同期検波
器１０からの出力が０にならず誤差を生じるという問題
がある。かかる問題を防止するためにセロダイン波の振
幅を制御しフライバック時間を０に近づけることは困難
を極め限界がある。一方、その誤差を補正するには２π
誤差やフライバック時間の値を知らなければならなず、
これも困難を伴うことになる。本発明は上記問題点に鑑
み、２π誤差やフライバック時間の影響を受けず正しい
回転角速度出力を得ることができる光ファイバジャイロ
を提供することを目的とする。
な従来の光ファイバジャイロにおいて、セロダイン波の
振幅や２πからのリセット時間（フライバック時間とい
う）などが光ファイバジャイロの性能を制限し、ジャイ
ロのスケールファクタエラーを増大させるという問題が
ある。即ち、セロダイン波の振幅が２πでなかったり
（これを２π誤差という）、フライバック時間が存在す
る場合にはΔθ＋θS ＝０が成立しないため、同期検波
器１０からの出力が０にならず誤差を生じるという問題
がある。かかる問題を防止するためにセロダイン波の振
幅を制御しフライバック時間を０に近づけることは困難
を極め限界がある。一方、その誤差を補正するには２π
誤差やフライバック時間の値を知らなければならなず、
これも困難を伴うことになる。本発明は上記問題点に鑑
み、２π誤差やフライバック時間の影響を受けず正しい
回転角速度出力を得ることができる光ファイバジャイロ
を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明による光ファイバ
ジャイロは、例えば図１に示す如く光源１と光ファイバ
ループ３と、この光源１からの光を第１の伝播光と第２
の伝播光とに分配し両者をこの光ファイバループ３にそ
れぞれ互いに逆方向に伝播させる光分配器６と、この光
ファイバループ３を伝播した第１の伝播光と第２の伝播
光とを同一の導波路に導いた後これを検出する光検出器
２，７，１０と、この第１の伝播光と第２の伝播光に位
相偏移を生じさせるセロダイン変調器１６とを有し、こ
の光検出器２，７，１０からの出力からこの第１の伝播
光と第２の伝播光との位相の差を検出して、その時の位
相偏移量から回転角速度を求める光ファイバジャイロに
おいて、この光検出器２，７，１０からの出力をセロダ
イン変調器１６の周期に同期して一定時間取り出し、取
り出した出力を積分する積分器１８とを設けその積分器
１８からの出力に応じてセロダイン変調器１６の周波数
を変化させる。
ジャイロは、例えば図１に示す如く光源１と光ファイバ
ループ３と、この光源１からの光を第１の伝播光と第２
の伝播光とに分配し両者をこの光ファイバループ３にそ
れぞれ互いに逆方向に伝播させる光分配器６と、この光
ファイバループ３を伝播した第１の伝播光と第２の伝播
光とを同一の導波路に導いた後これを検出する光検出器
２，７，１０と、この第１の伝播光と第２の伝播光に位
相偏移を生じさせるセロダイン変調器１６とを有し、こ
の光検出器２，７，１０からの出力からこの第１の伝播
光と第２の伝播光との位相の差を検出して、その時の位
相偏移量から回転角速度を求める光ファイバジャイロに
おいて、この光検出器２，７，１０からの出力をセロダ
イン変調器１６の周期に同期して一定時間取り出し、取
り出した出力を積分する積分器１８とを設けその積分器
１８からの出力に応じてセロダイン変調器１６の周波数
を変化させる。
【００１５】
【作用】２π誤差やフライバック時間がある場合、前述
したようにΔθ＋θS ＝０にならず光検出器２，７，１
０から出力される第１の伝播光と第２の伝播光との位相
差を反映した波形は０にならない。本発明では、この波
形をセロダイン変調器１６の周期に同期した一定時間取
り出し、取り出した出力を積分器１８で積分し、この積
分器１８の出力に応じてセロダイン変調器１６の振幅及
び周波数を変化させる。そして常にその光検出器２，
７，１０から出力される第１の伝播光と第２の伝播光と
の位相差を反映した波形が０になるよう制御することに
より、２π誤差やフライバック時間の影響をなくすこと
ができる。
したようにΔθ＋θS ＝０にならず光検出器２，７，１
０から出力される第１の伝播光と第２の伝播光との位相
差を反映した波形は０にならない。本発明では、この波
形をセロダイン変調器１６の周期に同期した一定時間取
り出し、取り出した出力を積分器１８で積分し、この積
分器１８の出力に応じてセロダイン変調器１６の振幅及
び周波数を変化させる。そして常にその光検出器２，
７，１０から出力される第１の伝播光と第２の伝播光と
の位相差を反映した波形が０になるよう制御することに
より、２π誤差やフライバック時間の影響をなくすこと
ができる。
【００１６】
【実施例】図１は本発明に係る光ファイバジャイロの実
施例を示すブロック図である。図１において図７、図８
に対応する部分には同一符号を付し詳細説明を省略す
る。本実施例では従来例に加えてセロダイン周期に同期
して一定時間同期検波器１０からの出力を通過させる同
期ゲート１７と、そのゲート信号を作り出すゲート信号
発生回路２０と、同期ゲート１７を通過した信号を積分
する積分器１８と、２π基準器１５の出力と積分器１８
の出力との減算を行いリセット回路１４にその結果を出
力する減算器１９とを有している。
施例を示すブロック図である。図１において図７、図８
に対応する部分には同一符号を付し詳細説明を省略す
る。本実施例では従来例に加えてセロダイン周期に同期
して一定時間同期検波器１０からの出力を通過させる同
期ゲート１７と、そのゲート信号を作り出すゲート信号
発生回路２０と、同期ゲート１７を通過した信号を積分
する積分器１８と、２π基準器１５の出力と積分器１８
の出力との減算を行いリセット回路１４にその結果を出
力する減算器１９とを有している。
【００１７】ゲート信号発生回路２０はリセット回路１
４の出力及び積分器１２からのセロダインドライブ信号
によりセロダイン周期に同期して一定時間ハイレベルと
なる矩形波を発生する。ゲート信号発生回路２０の回路
構成例を図２に示す。図２において３１はＭＡＸピーク
ホールド回路、３２はＭＩＮピークホールド回路、３３
は演算回路、３４は比較器、３５は遅延回路、３６，３
７はＲＳフリップフロップ回路、３８は遅延回路であ
る。ＭＡＸピークホールド回路３１はセロダインドライ
ブ信号の最大値を検出しその値を保持する。そしてＲＳ
フリップフロップ回路３７からの出力Ｒを受けている間
その値をリセットする。ＭＩＮピークホールド回路３２
はセロダインドライブ信号の最小値を検出しその値を保
持する。そしてＲＳフリップフロップ回路３７からの出
力Ｒを受けている間その値をリセットする。演算回路３
３は、ＭＡＸピークホールド回路３１とＭＩＮピークホ
ールド回路３２からの出力値からその出力値の差を０．
８倍してＭＩＮピークホールド回路３２の出力値に加算
する演算を行う。比較器３４は、演算回路３３の出力と
セロダインドライブ信号を比較し、セロダインドライブ
信号が大きくなったときに出力をハイレベルとする。Ｒ
Ｓフリップフロップ回路３６は、リセット回路１４から
のリセット信号を遅延回路３５にて所定時間遅延させた
信号をセット信号としてＱ端子の出力をハイレベルに
し、比較器３４からの出力をリセット信号としてＱ端子
の出力をローレベルとする。また、同時に比較器３４か
らの出力はＲＳフリップフロップ回路３７にセット信号
として入力される信号と、遅延回路３８にて一定時間遅
延されてＲＳフリップフロップ回路３７にリセット信号
として入力される信号に分けられる。これによりＲＳフ
リップフロップ回路３７からの出力Ｒは、遅延回路３８
によって決まる遅延時間の幅を持つ信号となり、この間
ＭＡＸピークホールド回路３１とＭＩＮピークホールド
回路３２はリセット状態にある。
４の出力及び積分器１２からのセロダインドライブ信号
によりセロダイン周期に同期して一定時間ハイレベルと
なる矩形波を発生する。ゲート信号発生回路２０の回路
構成例を図２に示す。図２において３１はＭＡＸピーク
ホールド回路、３２はＭＩＮピークホールド回路、３３
は演算回路、３４は比較器、３５は遅延回路、３６，３
７はＲＳフリップフロップ回路、３８は遅延回路であ
る。ＭＡＸピークホールド回路３１はセロダインドライ
ブ信号の最大値を検出しその値を保持する。そしてＲＳ
フリップフロップ回路３７からの出力Ｒを受けている間
その値をリセットする。ＭＩＮピークホールド回路３２
はセロダインドライブ信号の最小値を検出しその値を保
持する。そしてＲＳフリップフロップ回路３７からの出
力Ｒを受けている間その値をリセットする。演算回路３
３は、ＭＡＸピークホールド回路３１とＭＩＮピークホ
ールド回路３２からの出力値からその出力値の差を０．
８倍してＭＩＮピークホールド回路３２の出力値に加算
する演算を行う。比較器３４は、演算回路３３の出力と
セロダインドライブ信号を比較し、セロダインドライブ
信号が大きくなったときに出力をハイレベルとする。Ｒ
Ｓフリップフロップ回路３６は、リセット回路１４から
のリセット信号を遅延回路３５にて所定時間遅延させた
信号をセット信号としてＱ端子の出力をハイレベルに
し、比較器３４からの出力をリセット信号としてＱ端子
の出力をローレベルとする。また、同時に比較器３４か
らの出力はＲＳフリップフロップ回路３７にセット信号
として入力される信号と、遅延回路３８にて一定時間遅
延されてＲＳフリップフロップ回路３７にリセット信号
として入力される信号に分けられる。これによりＲＳフ
リップフロップ回路３７からの出力Ｒは、遅延回路３８
によって決まる遅延時間の幅を持つ信号となり、この間
ＭＡＸピークホールド回路３１とＭＩＮピークホールド
回路３２はリセット状態にある。
【００１８】次に、このゲート信号発生回路２０の作用
を図３のタイミングチャートとともに説明する。比較器
３４からの立ち上がり時刻ｔ0 ′でＭＡＸピークホール
ド回路３１とＭＩＮピークホールド回路３２が図３Ｂ及
びＣに示す如く同時にリセットされ、遅延回路３８の遅
延時間経過後再びピークホールドを開始する。そして時
刻ｔ1 でＭＡＸピークホールド回路３１はＶ1 にホール
ドされ、次いで時刻ｔ2 でＭＩＮピークホールド回路３
２はＶ2 にホールドされる。従って、演算回路３３の出
力値は図３Ｄに示す如く時刻ｔ2 からｔ2 ′までの間は
（Ｖ1 −Ｖ2)×０．８＋Ｖ2 の値を出力することにな
る。この演算回路３３の出力と図３Ａに示す如きセロダ
インドライブ信号Ｓ0 を比較器３４で比較すると、セロ
ダインドライブ信号がピークの値に対して０．８倍の大
きさになったときに演算回路３３の出力値とセロダイン
ドライブ信号の出力値の大きさが反転するため、この時
刻ｔ2 ′で比較器３４の出力は図３Ｅに示す如くハイレ
ベルに立ち上がる。この立ち上がりをうけて、ＲＳフリ
ップフロップ回路３７からリセット信号がＭＡＸピーク
ホールド回路３１と、ＭＩＮピークホールド回路３２へ
送出されると共に、ＲＳフリップフロップ回路３６にリ
セット信号として入力される。遅延回路３８によって決
まる遅延時間経過後再びＭＡＸピークホールド回路３１
とＭＩＮピークホールド回路３２はピークホールドを開
始し次のセロダインドライブ信号の最大値Ｖ3と最小値
Ｖ4 を検出してホールドし、演算回路３３に出力する。
一方、リセット回路１４からの図３Ｆに示す如きリセッ
ト信号は遅延回路３５によって決まる遅延時間経過後に
ＲＳフリップフロップ回路３６のセット信号として入力
される。ＲＳフリップフロップ回路３６は、図３Ｇに示
す如くこのセット信号でハイレベル、上述の比較器３４
の立ち上がりによってローレベルとなり、従ってセロダ
イン周期に同期して一定時間ハイレベルとなる矩形波を
作り出すことができる。そして、これを同期ゲート１７
へゲート信号として供給する。尚、この実施例ではゲー
ト信号がローレベルになる時刻をセロダインドライブ信
号のピークの０．８倍になったときしているが、この
０．８に限るものでは０．７，０．９等でも良い。ま
た、ゲート信号がハイレベルとなる、リセット回路１４
からのリセット信号が出る時刻から所定遅延時間遅れた
時刻は、なるべくフライバック時間を越えるように設定
すると好ましい。
を図３のタイミングチャートとともに説明する。比較器
３４からの立ち上がり時刻ｔ0 ′でＭＡＸピークホール
ド回路３１とＭＩＮピークホールド回路３２が図３Ｂ及
びＣに示す如く同時にリセットされ、遅延回路３８の遅
延時間経過後再びピークホールドを開始する。そして時
刻ｔ1 でＭＡＸピークホールド回路３１はＶ1 にホール
ドされ、次いで時刻ｔ2 でＭＩＮピークホールド回路３
２はＶ2 にホールドされる。従って、演算回路３３の出
力値は図３Ｄに示す如く時刻ｔ2 からｔ2 ′までの間は
（Ｖ1 −Ｖ2)×０．８＋Ｖ2 の値を出力することにな
る。この演算回路３３の出力と図３Ａに示す如きセロダ
インドライブ信号Ｓ0 を比較器３４で比較すると、セロ
ダインドライブ信号がピークの値に対して０．８倍の大
きさになったときに演算回路３３の出力値とセロダイン
ドライブ信号の出力値の大きさが反転するため、この時
刻ｔ2 ′で比較器３４の出力は図３Ｅに示す如くハイレ
ベルに立ち上がる。この立ち上がりをうけて、ＲＳフリ
ップフロップ回路３７からリセット信号がＭＡＸピーク
ホールド回路３１と、ＭＩＮピークホールド回路３２へ
送出されると共に、ＲＳフリップフロップ回路３６にリ
セット信号として入力される。遅延回路３８によって決
まる遅延時間経過後再びＭＡＸピークホールド回路３１
とＭＩＮピークホールド回路３２はピークホールドを開
始し次のセロダインドライブ信号の最大値Ｖ3と最小値
Ｖ4 を検出してホールドし、演算回路３３に出力する。
一方、リセット回路１４からの図３Ｆに示す如きリセッ
ト信号は遅延回路３５によって決まる遅延時間経過後に
ＲＳフリップフロップ回路３６のセット信号として入力
される。ＲＳフリップフロップ回路３６は、図３Ｇに示
す如くこのセット信号でハイレベル、上述の比較器３４
の立ち上がりによってローレベルとなり、従ってセロダ
イン周期に同期して一定時間ハイレベルとなる矩形波を
作り出すことができる。そして、これを同期ゲート１７
へゲート信号として供給する。尚、この実施例ではゲー
ト信号がローレベルになる時刻をセロダインドライブ信
号のピークの０．８倍になったときしているが、この
０．８に限るものでは０．７，０．９等でも良い。ま
た、ゲート信号がハイレベルとなる、リセット回路１４
からのリセット信号が出る時刻から所定遅延時間遅れた
時刻は、なるべくフライバック時間を越えるように設定
すると好ましい。
【００１９】再び図１に戻り、本実施例全体の作用を説
明すると、２π誤差やフライバック誤差がある場合には
同期検波器１０の出力は０にならない（図９Ａ）。前述
したゲート信号発生回路２０からの信号に基づいて同期
検波器１０の出力を同期ゲート１７で通過させる（図９
Ｂ）。そして、この通過してきた出力を積分器１８で積
分してこの出力と２π基準器１５の出力との減算を行
う。この減算でリセット回路１４の基準電圧を増減する
ことにより、結果的にセロダイン波の振幅及び周波数を
増減させて、常に第１の伝播光と第２の伝播光の位相差
が０になる点へ制御することができる。このときセロダ
イン波は２π誤差やフライバック時間の影響が消去され
正しい回転角速度を出力する。
明すると、２π誤差やフライバック誤差がある場合には
同期検波器１０の出力は０にならない（図９Ａ）。前述
したゲート信号発生回路２０からの信号に基づいて同期
検波器１０の出力を同期ゲート１７で通過させる（図９
Ｂ）。そして、この通過してきた出力を積分器１８で積
分してこの出力と２π基準器１５の出力との減算を行
う。この減算でリセット回路１４の基準電圧を増減する
ことにより、結果的にセロダイン波の振幅及び周波数を
増減させて、常に第１の伝播光と第２の伝播光の位相差
が０になる点へ制御することができる。このときセロダ
イン波は２π誤差やフライバック時間の影響が消去され
正しい回転角速度を出力する。
【００２０】次に本発明の他の実施例を図４に示す。こ
の図４例と図１実施例と異なる点は、ゲート信号発生回
路２１がリセット回路１４からのリセット信号、積分器
１２からのセロダインドライブ信号及び減算器１９の出
力によりゲート信号を作り出す点である。このゲート信
号発生回路２１の回路構成例を図５、そのタイミングチ
ャートを図６に示す。図５において、４１は乗算器、４
２は比較器、４３は遅延回路、４４はＲＳフリップフロ
ップ回路である。乗算器４１は、減算器１９からの２π
基準信号に０．８の乗算を行い比較器４２へ出力する。
比較器４２では、図６Ａに示す如くこの２π基準信号の
０．８倍のレベルとセロダインドライブ信号Ｓ0 の比較
を行い、セロダインドライブ信号が２π基準信号の０．
８のレベルより高くなったときに図６Ｂに示す如くハイ
レベルの信号を出力する。一方、リセット回路１４から
の図６Ｃに示す如きリセット信号は遅延回路４３によっ
て決まる遅延時間経過後にＲＳフリップフロップ回路４
４の図６Ｄに示すセット信号として入力される。ＲＳフ
リップフロップ回路４４は、図６Ｅに示す如くこのセッ
ト信号でハイレベル、上述の比較器３４の立ち上がりに
よってローレベルとなり、従ってセロダイン周期に同期
して一定時間ハイレベルとなる矩形波を作り出すことが
できる。そして、これを同期ゲート１７へゲート信号と
して供給する。尚、この実施例ではゲート信号がローレ
ベルになる時刻を２π基準信号の０．８倍になったとき
としているが、この０．８に限るものではなく、０．７
又は０．９等でも良い。また、ゲート信号がハイレベル
となる、リセット回路１４からのリセット信号が出る時
刻から所定遅延時間遅れた時刻は、なるべくフライバッ
ク時間を越えるように設定すると好ましい。本実施例で
はピークホールド回路等を必要とせずゲート信号発生回
路２１の回路構成を非常に簡略化できるという利点を有
する。出願人の実験によればそのスケールファクタエラ
ーは１０ｐｐｍ以下となり非常に良い結果が得られる。
尚、本発明は上述実施例に限ることなく本発明の要旨を
逸脱することなくその他種々の構成が取り得ることは勿
論である。
の図４例と図１実施例と異なる点は、ゲート信号発生回
路２１がリセット回路１４からのリセット信号、積分器
１２からのセロダインドライブ信号及び減算器１９の出
力によりゲート信号を作り出す点である。このゲート信
号発生回路２１の回路構成例を図５、そのタイミングチ
ャートを図６に示す。図５において、４１は乗算器、４
２は比較器、４３は遅延回路、４４はＲＳフリップフロ
ップ回路である。乗算器４１は、減算器１９からの２π
基準信号に０．８の乗算を行い比較器４２へ出力する。
比較器４２では、図６Ａに示す如くこの２π基準信号の
０．８倍のレベルとセロダインドライブ信号Ｓ0 の比較
を行い、セロダインドライブ信号が２π基準信号の０．
８のレベルより高くなったときに図６Ｂに示す如くハイ
レベルの信号を出力する。一方、リセット回路１４から
の図６Ｃに示す如きリセット信号は遅延回路４３によっ
て決まる遅延時間経過後にＲＳフリップフロップ回路４
４の図６Ｄに示すセット信号として入力される。ＲＳフ
リップフロップ回路４４は、図６Ｅに示す如くこのセッ
ト信号でハイレベル、上述の比較器３４の立ち上がりに
よってローレベルとなり、従ってセロダイン周期に同期
して一定時間ハイレベルとなる矩形波を作り出すことが
できる。そして、これを同期ゲート１７へゲート信号と
して供給する。尚、この実施例ではゲート信号がローレ
ベルになる時刻を２π基準信号の０．８倍になったとき
としているが、この０．８に限るものではなく、０．７
又は０．９等でも良い。また、ゲート信号がハイレベル
となる、リセット回路１４からのリセット信号が出る時
刻から所定遅延時間遅れた時刻は、なるべくフライバッ
ク時間を越えるように設定すると好ましい。本実施例で
はピークホールド回路等を必要とせずゲート信号発生回
路２１の回路構成を非常に簡略化できるという利点を有
する。出願人の実験によればそのスケールファクタエラ
ーは１０ｐｐｍ以下となり非常に良い結果が得られる。
尚、本発明は上述実施例に限ることなく本発明の要旨を
逸脱することなくその他種々の構成が取り得ることは勿
論である。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば光検出器２，７，１０か
らの出力をセロダイン変調器１６の周期に同期して一定
時間取り出し、取り出した出力を積分する積分器１８と
その積分器１８からの出力に応じてセロダイン変調器の
振幅及び周波数を変化させることにしたので、第１伝播
光と第２伝播光との位相差が０になるように制御するこ
とができ２π誤差やフライバック時間の影響を受けるこ
となく、スケールファクタエラーが極めて少ない光ファ
イバジャイロを得ることができる利益がある。また、上
述のセロダイン変調器の周期に同期して取出す一定時間
は厳密に定める必要がなく、その時間が変化しても信号
のゲインが変わるだけでバイアス誤差にならないのでそ
の回路構成を簡略化できるという利点も有する。
らの出力をセロダイン変調器１６の周期に同期して一定
時間取り出し、取り出した出力を積分する積分器１８と
その積分器１８からの出力に応じてセロダイン変調器の
振幅及び周波数を変化させることにしたので、第１伝播
光と第２伝播光との位相差が０になるように制御するこ
とができ２π誤差やフライバック時間の影響を受けるこ
となく、スケールファクタエラーが極めて少ない光ファ
イバジャイロを得ることができる利益がある。また、上
述のセロダイン変調器の周期に同期して取出す一定時間
は厳密に定める必要がなく、その時間が変化しても信号
のゲインが変わるだけでバイアス誤差にならないのでそ
の回路構成を簡略化できるという利点も有する。
【図１】本発明光ファイバジャイロの一実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図２】図１例に使用されるゲート信号発生回路の例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図３】図１例の説明に供する線図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図５】図４例に使用されるゲート信号発生回路の例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図６】図４例の説明に供する線図である。
【図７】従来の光ファイバジャイロの例を示す構成図で
ある。
ある。
【図８】従来の光ファイバジャイロの他の例を示す構成
図である。
図である。
【図９】本発明の説明に供する線図である。
【図１０】図８例の説明に供する線図である。
１ 光源 ２ 受光器 ３ ファイバループ ４ 偏光子 ５，６ カプラ ７ 電流−電圧変換器 ８ 位相変調器 ９ 信号発生器 １０ 同期検波器 １１，１２，１８ 積分器 １３ カウンタ １４ リセット回路 １５ ２π基準器 １６ セロダイン変調器 １７ 同期ゲート １９ 減算器 ２０ ゲート信号発生回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河田 伸一 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 高橋 富雄 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 (56)参考文献 特開 平４−270913（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−249912（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−13446（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平６−25668（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】 光源と光ファイバループと上記光源から
の光を第１及び第２の伝播光に分配し両者を上記光ファ
イバループにそれぞれ互いに逆方向に伝播させる光分配
器と上記第１及び第２の伝播光を同一の導波路に導いた
後これを検出する光検出器と上記第１及び第２の伝播光
に位相偏移を生じさせる位相変調器及びセロダイン変調
器とを有し、上記光検出器の出力から上記第１及び第２
の伝播光の間の位相差を検出してその時の位相偏移量か
ら回転角速度を求めるセロダイン方式の光ファイバジャ
イロにおいて、 上記光検出器の出力を位相変調周波数と同一の周波数に
て同期検波した後の出力を上記セロダイン変調器の周期
に同期して一定時間取り出し、取り出した出力を積分す
る積分器を設け、該積分器の出力に応じて上記セロダイ
ン変調器の２π基準値を補正することを特徴とする光フ
ァイバジャイロ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3077922A JP2506275B2 (ja) | 1991-04-10 | 1991-04-10 | 光ファイバジャイロ |
| FR9204458A FR2675251B1 (fr) | 1991-04-10 | 1992-04-10 | Gyrometre a fibre optique. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3077922A JP2506275B2 (ja) | 1991-04-10 | 1991-04-10 | 光ファイバジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04310820A JPH04310820A (ja) | 1992-11-02 |
| JP2506275B2 true JP2506275B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=13647580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3077922A Expired - Fee Related JP2506275B2 (ja) | 1991-04-10 | 1991-04-10 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2506275B2 (ja) |
| FR (1) | FR2675251B1 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0153123B1 (en) * | 1984-02-17 | 1991-04-10 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Gated fiber optic rotation sensor with extended dynamic range |
| JPS6235220A (ja) * | 1985-08-08 | 1987-02-16 | Japan Aviation Electronics Ind Ltd | 光干渉角速度計 |
-
1991
- 1991-04-10 JP JP3077922A patent/JP2506275B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-04-10 FR FR9204458A patent/FR2675251B1/fr not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04310820A (ja) | 1992-11-02 |
| FR2675251A1 (fr) | 1992-10-16 |
| FR2675251B1 (fr) | 1997-11-21 |
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