JP2569692B2 - 方位センサ - Google Patents

方位センサ

Info

Publication number
JP2569692B2
JP2569692B2 JP63034848A JP3484888A JP2569692B2 JP 2569692 B2 JP2569692 B2 JP 2569692B2 JP 63034848 A JP63034848 A JP 63034848A JP 3484888 A JP3484888 A JP 3484888A JP 2569692 B2 JP2569692 B2 JP 2569692B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
azimuth
optical fiber
optical
gyro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63034848A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH01209317A (ja
Inventor
智弘 田中
誠 奈良
斉彦 中澤
宣昭 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP63034848A priority Critical patent/JP2569692B2/ja
Publication of JPH01209317A publication Critical patent/JPH01209317A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2569692B2 publication Critical patent/JP2569692B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、方位センサに関し、特に、光のサニアック
効果を使って回転角速度を検出するようになした光ジャ
イロを利用して構成した方位センサに関する。
(従来の技術) 従来、方位信号を得るために、光ファイバを巻回して
構成される光ファイバジャイロを用いたものがある。そ
のものは、例えば、光ファイバループの作るループ面を
鉛直面内に設け、ループ面を鉛直軸の回りに回転させ
て、方位信号を得ている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、光ファイバループの作るループ面を鉛
直面内に設け、ループ面を鉛直軸の回りに回転させて方
位信号を得る構成では、回転時の回転むらによってノイ
ズ信号が生じてしまう場合がある。
この場合には、特開昭61-169714号公報に開示されて
いるように、2本の光ファイバループを同一方向に同一
回数相隣接して同一ボビンに巻回し、変調部の位置をそ
れぞれの光ファイバループの相異なる端部に設けること
によって、出力信号の位相をそれぞれ180度ずらし、さ
らに、この2つの出力信号の差動をとることによって、
同相のノイズをキャンセルすることが考えられる。
しかしながら、このようなノイズキャンセルの方法で
は、回転むらによるノイズ信号も180度反転してしまう
ので、回転むらによるノイズ信号を除去することができ
ない。
そこで本発明は、回転時の回転むらによって生ずるノ
イズ信号の影響を受けることのない方位センサ、を得る
ことを目的とする。
(問題点を解決する為の手段) 本発明は、光ジャイロのループ面の方位を変化させつ
つ、前記光ジャイロから方位信号を出力させるようにな
した方位センサにおいて、前記光ジャイロのループ面の
方位を間欠的に変化させる回転制御手段(2)と、前記
光ジャイロの静止時に前記方位信号を入力する信号読込
手段(3)と、前記信号読込手段に読込まれた信号によ
って正しい方位信号を演算する演算手段(4)と、を設
けたことを特徴とする方位センサである。
(作用) 本発明では、光ジャイロのループ面の方位を回転制御
手段が間欠的に変化させ、光ジャイロが静止したときに
信号読込手段が方位信号を入力し、演算手段は信号読込
手段に間欠的に読み込まれた方位信号によって正しい方
位信号を演算している。
すなわち、本発明によれば、光ジャイロが静止したと
きの信号に基づいて方位信号を得ているので、光ジャイ
ロの回転によって生ずるノイズ(回転むら等による)の
影響を受けない正しい方位信号を得ることができる。
(実施例) 以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を説明す
る。
第1図は本発明の一実施例のブロック図であって、光
ファイバジャイロ1は、回転制御手段2によってループ
面の方位が間欠的に変化させられるようになっている。
回転制御装置2は、光ファイバジャイロ1を一定の回転
角度毎に間欠的に回転し、信号読込装置3に停止信号を
出力する。回転制御装置2から光ファイバジャイロ1の
停止信号が入力されると、そのときの方位信号を光ファ
イバジャイロ1から読み込む。信号読込装置3に読み込
まれた方位信号は、光ファイバジャイロ1の回転角度と
共に演算装置4に出力され、演算装置4はこの入力デー
タに基づいて光ファイバジャイロ1の正しい方位信号を
求め、この方位信号に基づいて、表示装置5に回転開始
位置における目標点の方位を表示させる。
以下、第1図の各ブロックを詳細に説明する。
第2図は、光ファイバジャイロ1の光学系及び電気系
を示したブロック図であり、第3図は第2図の光学系及
び電気系を組み上げた斜視図である。
第2図において、スーパールミネセントダイオードの
如き光源11から射出された測定光は、光ファイバを通っ
て分岐カプラに入り、再び光ファイバを通って偏光子13
に達する。偏光子13から射出された直線偏光は、分岐カ
プラ12Bにより、光ファイバループ14の両端から逆方向
へ進行するように入射される。光ファイバループ14を通
って再び両端から射出された光は、再び分岐カプラ12B
によって光ファイバF3に導かれ、偏光子13、光ファイバ
F2、カプラ12Aを通ってディテクタ16に入射する。ディ
テクタ16から出力される光電変換信号は、APC(Automat
ic Power Control)回路17に入力されて、APC回路17が
光源11からの射出光の強さを一定に制御するために用い
られると共に、増幅器18に入力される。増幅器18の出力
信号は検波器19に入力される。
一方、光ファイバループ14を形成する光ファイバを伸
縮するために、光ファイバが数回巻回されたピエゾ素子
15が発振器20の出力信号によって一定周期で伸縮されて
おり、また、発振器20からの上記一定周期の基本波信号
は、検波器19に入力されており、増幅器18からの信号中
の上記一定周期の基本波成分のみが検波器19から出力さ
れる。この検波器19の出力信号が方位信号である。
なお、光ファイバループ14を形成する光ファイバとし
ては、シングルモードファイバ又は偏光保持型のファイ
バが用いられる。
これらの光学系と電気系とは概略第3図に示したよう
に組み上げられる。すなわち、光ファイバループは楕円
形のボビン30に矢印の方向に巻回され、光源11、分岐カ
プラ12A、12B、偏光子13、(接続用)光ファイバF1
F2、F3、の如き光学部品OP、ディテクタ16、APC回路1
7、増幅器18、検波器19、発振器20、の如き電気部品EL
及びピエゾ素子15は、ボビン30の内側に全て固定するよ
うになすと、省スペースが計れる。
第4図は、回転制御装置2と信号読込装置3、演算装
置4、表示装置5を示したものである。エンコーダ31
は、光ファイバジャイロ1(実質的には光ファイバルー
プ14)の回転を検出するいわゆるロータリエンコーダで
あって、光ファイバジャイロ1の回転軸に同軸に固定さ
れた目盛円板の目盛を光電式、磁気式等で読み取るもの
で、光ファイバジャイロ1の所定回転角毎にパルスが出
力される。カウンタ32は、エンコーダ31からのパルスを
計数し、所定の計数値に達するとカウントアップ信号を
出力すると共に、それ自身はリセットされるものであ
る。所定の計数値は、方位信号を得るに必要なデータの
数で360度を割って得られる角度に相当するエンコーダ3
1のパルス数である。カウンタ32のカウントアップ信号
はタイマ33に入力され、タイマ33はこのカウントアップ
信号によって計時を開始する。
一方、光ファイバジャイロ1を回転するモータ34は、
駆動信号発生回路37からの駆動信号をゲート36を介して
入力する駆動回路35によって回転制御される。ゲート36
は通常は開いており駆動信号が駆動回路35に入力されて
いるが、タイマ33からの所定の計時信号が入力されると
閉じて駆動回路35によるモータ34の回転を停止させる。
タイマ33は、端子aに第1の計時信号を所定時間出力
すると共に、端子bには、カウントアップ信号が生じた
後、所定時間後に第2の計時信号を出力する。第1の計
時信号は、カウンタ32のカウントアップ信号が出力され
てから、コンピュータ40が方位信号を取り込むに必要十
分な所定時間出力される。また、第2の計時信号は、モ
ータ34が停止して安定な方位信号が光ファイバジャイロ
から出力されるようになった後にコンピュータ40が方位
信号を取り込むように、カウントアップ信号が出力され
た後、所定時間後に出力される。
コンピュータ40は、タイマ33から送出される第2の計
時信号に応答して、光ファイバジャイロから出力される
方位信号を取り込み、メモリ41に記憶させる。タイマ33
から送出される第2の計時信号の数は、初期位置からの
モータ34の回転角度、すなわち、光ファイバループ14の
回転角度に対応している。従って、メモリ33には、初期
位置からの所定角度毎の方位信号データが記憶される。
但し、コンピュータ40の中で、光ファイバループ14の位
置を表わすθはエンコーダ31のゼロ点からの角度に換算
される。
コンピュータ40による演算処理の原理は以下の如くで
ある。すなわち、検波器19で基本周波数成分を取り出し
た方位信号S(θ)は、時刻tにおける光ファイバジャ
イロのファイバループが張る平面のエンコーダ31のゼロ
点からの回転角をθとし、同平面の回転軸からの傾きの
角をψとすれば、 S(θ)=A・P0・J1(Z)・sin(K・Ω・sin(θ
+φ)・cosψ ……(1) となる。
但し このとき、 |K・Ω・sin(θ+φ)・cosψ|10-6 ………
(2) となり、この値は1に比べて充分小さいので、一般にsi
nRR であるから、(1)式は、 S(θ)=A・P0・J1(Z)・K・Ω・cosψ・sin
(θ+φ) ……(3) となる。
この方位信号θ(t)には、実際には、ドリフトオフ
セットが含まれるが、1周期の測定時間が数秒程度と大
変短くしているので、方位信号θ(t)が1周期変化し
たときのドリフト量は、直線的な変化に近似できるの
で、演算処理によりキャンセルすることができる。
すなわち第6図のように、ドリフトオフセットのない
信号S0に直線的に変化するドリフトオフセットdが加わ
ることにより、信号S1が得られたとすると、S1から直線
dに従って増加したオフセット分だけ差し引くことによ
り、ドリフトオフセットをキャンセルすることができ
る。
但しこのときの直線dは、測定開始点と1周期測定終
了点を結ぶことにより得る。
従って、θ=θ、θ……、θnのときに得られる
信号S(θ)=S(θ)、S(θ)、……、S(θ
n)から例えば最小2乗法等のカーブフィッティング手
段により(3)式の最適カーブを算出することにより、
エンコーダ31のゼロ点から真北までの角度φ、を求め
ることができる。
但し、エンコーダ31のゼロ点と目標点を決定する望遠
鏡55の光軸との間の角度は、天体観測等により、例えば
望遠鏡55の光軸を真北に合わせたときの本装置の出力か
ら求め、常にオフセットとして差し引くことにより方位
を求める。
メモリ41には上述のθとS(θ)とが対応して記憶さ
れているから、コンピュータ40はファイバループの一回
転分の方位信号データの収集が終了すると、上述の演算
を行い、結果を表示器42(表示手段5)に表示させる。
ところで、上述の初期位置は第5図に示したような装
置によって設定される。すなわち、第5図は、本発明を
用いた方位センサの一例を示す斜視部分切欠図であっ
て、円筒状の枠体50内には、第2図で示した光ファイバ
ジャイロの光学系等を収納した光学系ブロック51、スリ
ップリング52、回転角度検出用の目盛円板53が、枠体50
に固定されたモータ54の回転軸に軸合せされて固設され
ている。スリップリング52にリング状に設けた導体部52
aには、不図示の配線によって、光学系ブロック51の検
波器19の出力端子が接続されると共に、枠体50に固定し
た不図示のブラシが常に接しており、その結果光学系ブ
ロック51が回転していても、検波器19の出力信号がブラ
シを介して枠体50の固定側部に取り出せるようになって
いる。必要ならば、枠体50の外部からスリップリング52
を介して光学系ブロック51に電力を供給することもでき
る。また、枠体50には、目盛円板53の目盛を読み取りパ
ルス化するための角度検出器が固設されており、前述の
ロータリエンコーダ31が構成されている。さらに、枠体
50の上面には、視準用の望遠鏡55が固設されていると共
に、下面には三脚56に固定するための固定部がけられて
いる。そして、望遠鏡55は、枠体50に対して鉛直面内に
て回転自在であり、枠体50は三脚56に対して鉛直軸の回
りに回転自在である。
回転制御装置2、信号読込装置3、演算装置4、表示
装置5は、第5図には図示していないが、枠体50に固定
しても良いし、また、コード等で枠体50内部と接続する
ようにしても良い。
このような構造であるから、測定者はまず、方位を測
定したい目標物を望遠鏡55で視準し、不図示の測定開始
スイッチをオンすると、装置が初期設定状態となり、モ
ータ54が回転を始める。モータ54は所定回転角毎に停止
し、そこでの方位信号がコンピュータ40を介してメモリ
41に記憶され、その結果、メモリ41には、例えば第6図
に黒丸で示した如きデータが記憶される。コンピュータ
40は、これらのデータから最小2乗法により最適カーブ
S1を求め、ついで、ドリフトオフセットdを補正したド
リフト補正カーブS0を求める。そして、ドリフト補正カ
ーブS0が零点を横切る角度を求め、視準方向の方位を表
示装置に表示させる。
以上実施例では、光ファイバジャイロ、特に位相変調
させてS/Nを良くする方式を使って説明したが、この方
式以外の光ファイバジャイロ、又はいわゆるリングレー
ザジャイロなど、サニアック効果を使って回転角速度を
検出する手段ならば、別の方法でも実施できることはい
うまでもない。
(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、光ジャイロが静止
したときの信号に基づいて方位信号を得ているので、光
ジャイロの回転によって生ずるノイズ(回転むら等によ
る)の影響を受けない正しい方位信号を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は光フ
ァイバジャイロの光学系及び電気系を示したブロック
図、第3図は第2図の光学系及び電子系を組み上げた斜
視図、第4図は光ファイバジャイロからの信号の処理系
を示すブロック図、第5図は、方位センサの主要部を示
す斜視部分切欠図、第6図はコンピュータによるデータ
処理過程を説明するグラフ、である。 (主要部分の符号の説明) 1……光ファイバジャイロ、2……回転制御装置、3…
…信号読込装置、4……演算装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 宣昭 東京都品川区西大井1丁目6番3号 日 本光学工業株式会社大井製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−207919(JP,A) 特開 昭62−124409(JP,A) 特開 昭60−104211(JP,A) 特開 昭59−102111(JP,A) 米国特許4800501(US,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ジャイロスコープのループ面の方位を変
    化させつつ、前記光ジャイロから方位針号を出力させる
    ようになした方位センサにおいて、 前記光ジャイロのループ面の方位を間欠的に変化させる
    回転制御手段と、 前記光ジャイロの回転角を出力する回転角読み取り手段
    と、 前期光ジャイロの静止時に前記方位信号及び前記回転角
    を読込む信号読込手段と、 前記信号読込手段に読込まれた前記方位信号及び前記回
    転角から、回帰曲線を求めると共に、オフセットを補正
    する演算をする演算手段とを設けたことを特徴とする方
    位センサ。
JP63034848A 1988-02-17 1988-02-17 方位センサ Expired - Lifetime JP2569692B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63034848A JP2569692B2 (ja) 1988-02-17 1988-02-17 方位センサ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63034848A JP2569692B2 (ja) 1988-02-17 1988-02-17 方位センサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01209317A JPH01209317A (ja) 1989-08-23
JP2569692B2 true JP2569692B2 (ja) 1997-01-08

Family

ID=12425606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63034848A Expired - Lifetime JP2569692B2 (ja) 1988-02-17 1988-02-17 方位センサ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2569692B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03123813A (ja) * 1989-10-06 1991-05-27 Nissan Motor Co Ltd 角速度検出装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4800501A (en) 1986-11-24 1989-01-24 Ivan Kinsky Vehicle land navigating device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0668445B2 (ja) * 1985-03-12 1994-08-31 株式会社ニコン 真北測量装置
JPS62124409A (ja) * 1985-11-26 1987-06-05 Mitsubishi Precision Co Ltd 真北検出装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4800501A (en) 1986-11-24 1989-01-24 Ivan Kinsky Vehicle land navigating device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01209317A (ja) 1989-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4653924A (en) Rotating analyzer type ellipsometer
US4154531A (en) Time base swept-beam wheel aligning system
JPS62247206A (ja) 水平出し装置
JPH0477844B2 (ja)
CN110770535A (zh) 用于确定两个工件表面之间的角度的装置和方法
US3041921A (en) Polarimeter apparatus
JP2569692B2 (ja) 方位センサ
JPS5999308A (ja) 測距センサ
US3632215A (en) Apparatus for determining the position coordinates of a point relative to a reference point
CN101929861B (zh) 稳定的固态激光陀螺仪
JPH0283428A (ja) 自動複屈折測定装置
US3266365A (en) Double detector-time correlation rangefinder
JP3634058B2 (ja) 傾斜角測定装置
JPH09329441A (ja) 測量装置
Burnashev et al. Development of new methods and means of dynamic laser goniometry
JP3699191B2 (ja) 光ファイバジャイロ装置のデータの補正方法
RU81317U1 (ru) Устройство для измерения угловых скоростей вращения
JPH0340805B2 (ja)
JP3574505B2 (ja) 測量機
JP2580652B2 (ja) 光ファイバジャイロ制御装置
JP2000193484A (ja) 走行スリット式太陽センサ
JPH06331365A (ja) 回転角速度センサの校正方法
SU905646A1 (ru) Способ измерени рассто ний
JPH09159533A (ja) 赤外線検出装置
SU676866A1 (ru) Маркшейдерский гирокомпас