JP2572391B2 - 光フアイバジヤイロ - Google Patents
光フアイバジヤイロInfo
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- JP2572391B2 JP2572391B2 JP62156577A JP15657787A JP2572391B2 JP 2572391 B2 JP2572391 B2 JP 2572391B2 JP 62156577 A JP62156577 A JP 62156577A JP 15657787 A JP15657787 A JP 15657787A JP 2572391 B2 JP2572391 B2 JP 2572391B2
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- light
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- light emitting
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光フアイバループ内を伝播する光の干渉に
より角速度を検出するようにした光フアイバジヤイロに
係り、特に、自動車など移動体のナビゲーシヨンシステ
ムにおける位置検出用に好適な光フアイバジヤイロに関
する。
より角速度を検出するようにした光フアイバジヤイロに
係り、特に、自動車など移動体のナビゲーシヨンシステ
ムにおける位置検出用に好適な光フアイバジヤイロに関
する。
光フアイバジヤイロについては、従来から特開昭61−
116614号公報や、特開昭61−117410号公報などにより知
られているが、この光フアイバジヤイロでは、その光源
からの光の強度が変化すると角速度の検出精度に影響す
る。
116614号公報や、特開昭61−117410号公報などにより知
られているが、この光フアイバジヤイロでは、その光源
からの光の強度が変化すると角速度の検出精度に影響す
る。
そこで、上記した従来技術では、光源からの光の強度
をモニタし、このモニタ結果に応じて光源の発光量を制
御するようにし、これにより環境変化などによる光強度
の変化を補償して常に一定の強度の光が得られるように
していた。
をモニタし、このモニタ結果に応じて光源の発光量を制
御するようにし、これにより環境変化などによる光強度
の変化を補償して常に一定の強度の光が得られるように
していた。
ここで、光フアイバジヤイロの動作原理について説明
すると、以下の通りである。すなわち、光フアイバジヤ
イロに回転角速度Ωが与えられたとすると、Sagnac効果
により、光フアイバループを右廻りに伝播する光と左廻
りに伝播する光の間には、次式で表わされるような位相
差Δθを生じる。
すると、以下の通りである。すなわち、光フアイバジヤ
イロに回転角速度Ωが与えられたとすると、Sagnac効果
により、光フアイバループを右廻りに伝播する光と左廻
りに伝播する光の間には、次式で表わされるような位相
差Δθを生じる。
ここで、 L:光フアイバループ長 D:光フアイバループ径 C0:光速 λ0:光の波長 このようにして位相Δθが現われると、これが光の干
渉により信号受光端では光の強弱となつて観察され、従
って、受光素子により回転角速度Ωを検出することがで
きるのである。
渉により信号受光端では光の強弱となつて観察され、従
って、受光素子により回転角速度Ωを検出することがで
きるのである。
ところで、上記従来技術では、環境変化などによる影
響を除いて光の強度を一定に保つため、発光素子による
発光出力をフイードバツク制御するようになつている。
響を除いて光の強度を一定に保つため、発光素子による
発光出力をフイードバツク制御するようになつている。
一方、このような光フアイバジヤイロにおいては、そ
の発光素子として、主に半導体レーザで代表される発光
素子が用いられているが、このような半導体レーザなど
の発光素子は発光出力を変化させると、これに伴つて発
振波長がシフトしてしまう。
の発光素子として、主に半導体レーザで代表される発光
素子が用いられているが、このような半導体レーザなど
の発光素子は発光出力を変化させると、これに伴つて発
振波長がシフトしてしまう。
しかして、このように発振波長がシフトすると、上記
（１）式の中での波長λ０が変化したことになり、一定
の回転角速度Ωに対して位相差Δθが変化し、このた
め、上記従来技術では、出力安定性に問題があつた。
（１）式の中での波長λ０が変化したことになり、一定
の回転角速度Ωに対して位相差Δθが変化し、このた
め、上記従来技術では、出力安定性に問題があつた。
本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、出力
安定性に富み、充分な耐環境性を備えた光フアイバジヤ
イロを提供することにある。
安定性に富み、充分な耐環境性を備えた光フアイバジヤ
イロを提供することにある。
上記目的は、発光素子を定電流駆動し、環境変化など
による発光出力強度の変化に対しては、受光信号に対す
る利得制御で対応することにより達成される。
による発光出力強度の変化に対しては、受光信号に対す
る利得制御で対応することにより達成される。
発光素子が定電流駆動されているため、発光出力強度
はともかくとして発振波長のシフトは抑えられるから、
この点での出力安定性の低下はなくなり、他方、発光出
力強度の変化に対しては、受光信号の利得を制御するこ
とにより影響をなくすことができ、耐環境性の低下も効
果的に抑えることができる。
はともかくとして発振波長のシフトは抑えられるから、
この点での出力安定性の低下はなくなり、他方、発光出
力強度の変化に対しては、受光信号の利得を制御するこ
とにより影響をなくすことができ、耐環境性の低下も効
果的に抑えることができる。
以下、本発明による光フアイバジヤイロについて、図
示の実施例により詳細に説明する。
示の実施例により詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例で、この実施例による光フ
アイバジヤイロは、半導体レーザからなる発光素子１、
偏波面保存型光方向性結合器2,3、偏光フイルタ４、偏
波面保存型単−モードフアイバをコイル状に巻いた光フ
アイバループ５、光変調器６、受光素子7,8、を接続し
た光学系をもち、さらに増幅回路9,10、利得調整回路1
1、同期検波回路12、マルチプレクサ13、サンプルホー
ルド回路14、A/Dコンバータ15、マイクロコンピユータ
（マイコン）16、信号入出力回路17、発振器18からなる
電子回路をもち、受光素子８の信号処理を行い、回転角
速度信号を得るようになっている。
アイバジヤイロは、半導体レーザからなる発光素子１、
偏波面保存型光方向性結合器2,3、偏光フイルタ４、偏
波面保存型単−モードフアイバをコイル状に巻いた光フ
アイバループ５、光変調器６、受光素子7,8、を接続し
た光学系をもち、さらに増幅回路9,10、利得調整回路1
1、同期検波回路12、マルチプレクサ13、サンプルホー
ルド回路14、A/Dコンバータ15、マイクロコンピユータ
（マイコン）16、信号入出力回路17、発振器18からなる
電子回路をもち、受光素子８の信号処理を行い、回転角
速度信号を得るようになっている。
一方、19は定電流駆動回路で、発光素子１に一定の電
流IDを供給し、定電流駆動する働きをする。
流IDを供給し、定電流駆動する働きをする。
次に、この実施例の動作について説明する。
光ファイバジャイロとしての、回転角速度Ωの検出動
作は従来例と同じで、受光素子７からの受光電力を表わ
す電圧信号Pmを同期検波回路12に入力し、発振器18の出
力との論理積をとって光変調器６による位相変調信号と
共通な直流電圧成分Pm0だけを検出し、マルチプレクサ1
3、サンプルホールド回路14、A/Dコンバータ15を介して
マイコン16に取り込み、これを位相差Δθとして検出
し、上記の（１）式により回転角速度Ωを演算した上で
信号入力回路17から出力するようになっている。
作は従来例と同じで、受光素子７からの受光電力を表わ
す電圧信号Pmを同期検波回路12に入力し、発振器18の出
力との論理積をとって光変調器６による位相変調信号と
共通な直流電圧成分Pm0だけを検出し、マルチプレクサ1
3、サンプルホールド回路14、A/Dコンバータ15を介して
マイコン16に取り込み、これを位相差Δθとして検出
し、上記の（１）式により回転角速度Ωを演算した上で
信号入力回路17から出力するようになっている。
このとき、発光素子１は、定電流駆動回路19により定
電流IDで駆動されているため、その発振波長はλ０に一
定に保たれ、この波長λ０の変動によるドリフトは現わ
れず、これによる検出精度の低下は生じない。
電流IDで駆動されているため、その発振波長はλ０に一
定に保たれ、この波長λ０の変動によるドリフトは現わ
れず、これによる検出精度の低下は生じない。
しかしながら、このとき、周囲温度の変化などの環境
変化があると、半導体レーザからなる発光素子１の発光
出力強度Ｐが変化し、ドリフトを生じる。
変化があると、半導体レーザからなる発光素子１の発光
出力強度Ｐが変化し、ドリフトを生じる。
第２図は発光素子１として使用される半導体レーザの
特性の一例を示したもので、この第２図から明らかなよ
うに、温度特性をもち、一定の電流IDで発光させたとし
ても、その光出力Ｐは、IDで発光させたとしても、その
光出力Ｐは温度が０℃,25℃,50℃と変化する間に、Pa→
Pb→Pcと変化してしまう。
特性の一例を示したもので、この第２図から明らかなよ
うに、温度特性をもち、一定の電流IDで発光させたとし
ても、その光出力Ｐは、IDで発光させたとしても、その
光出力Ｐは温度が０℃,25℃,50℃と変化する間に、Pa→
Pb→Pcと変化してしまう。
従つて、このまま放置したのでは、発光素子１の発振
波長のピーク出力値が環境により変化し、受光素子７で
検出される受光出力電圧Ｖのレベルがドリフトし、回転
角速度Ωの検出精度が大きく低下してしまう。
波長のピーク出力値が環境により変化し、受光素子７で
検出される受光出力電圧Ｖのレベルがドリフトし、回転
角速度Ωの検出精度が大きく低下してしまう。
そこで、この第１図の実施例では、受光素子８と増幅
回路10を設け、これにより発光素子１による光出力をモ
ニタできるようにすると共に、利得調整回路11を設けて
増幅回路９の利得制御ができるようにし、マイコン16に
より、上記した光出力のモニタ結果にもとづく利得のフ
イードバツク制御を行なわせ、増幅回路９の出力には、
発光素子１の光出力強度変化によるドリフトが含まれな
いようにしている。
回路10を設け、これにより発光素子１による光出力をモ
ニタできるようにすると共に、利得調整回路11を設けて
増幅回路９の利得制御ができるようにし、マイコン16に
より、上記した光出力のモニタ結果にもとづく利得のフ
イードバツク制御を行なわせ、増幅回路９の出力には、
発光素子１の光出力強度変化によるドリフトが含まれな
いようにしている。
つまり、この実施例では、発光素子１を定電流IDで駆
動することにより、まず、この発光素子１の発振波長λ
０のドリフトをなくし、他方、その発光出力強度に現わ
れてしまうドリフトに対しては、検出信号系での利得制
御を適用し、これにより回転角速度の検出に与えられる
ドリフトを打ち消すようにしているのであり、これによ
り全くドリフトのない検出が得られることになつている
のである。
動することにより、まず、この発光素子１の発振波長λ
０のドリフトをなくし、他方、その発光出力強度に現わ
れてしまうドリフトに対しては、検出信号系での利得制
御を適用し、これにより回転角速度の検出に与えられる
ドリフトを打ち消すようにしているのであり、これによ
り全くドリフトのない検出が得られることになつている
のである。
次に、この実施例による利得制御動作について説明す
る。
る。
まず、この実施例では、第３図に示すように、発光素
子１の動作に対して温度領域TL,THを設定し、そのとき
増幅回路10によつて得られたモニタ電圧Vmを、マルチプ
レクサ13、サンプルホールド回路14、A/Dコンバータ15
を介して、それぞれVL,VHとしてマイコン16内に取り込
む。そして、このモニタ電圧Vmが、VL＜Vm＜VHとなつて
いるときには、発光素子１が安全動作領域にあるものと
する。
子１の動作に対して温度領域TL,THを設定し、そのとき
増幅回路10によつて得られたモニタ電圧Vmを、マルチプ
レクサ13、サンプルホールド回路14、A/Dコンバータ15
を介して、それぞれVL,VHとしてマイコン16内に取り込
む。そして、このモニタ電圧Vmが、VL＜Vm＜VHとなつて
いるときには、発光素子１が安全動作領域にあるものと
する。
以後、モニタ電圧Vmの増減に応じて利得調整回路11に
制御データＧを出力し、増幅回路９の利得を調整し、検
出信号のレベルが所望の値に収斂するようにフイードバ
ツク制御する。そして、モニタ電圧Vmが設定範囲外にな
つた場合、発光素子１は定格動作領域を超えたと判断
し、ただちに動作を停止して待機状態し、これにより発
光素子の寿命劣化が極力抑えられるようにしている。
制御データＧを出力し、増幅回路９の利得を調整し、検
出信号のレベルが所望の値に収斂するようにフイードバ
ツク制御する。そして、モニタ電圧Vmが設定範囲外にな
つた場合、発光素子１は定格動作領域を超えたと判断
し、ただちに動作を停止して待機状態し、これにより発
光素子の寿命劣化が極力抑えられるようにしている。
次に、以上に説明したマイコン16による利得調整の制
御について第４図のフローチャートにより、さらに詳し
く説明する。
御について第４図のフローチャートにより、さらに詳し
く説明する。
まず、初期値として、前記モニタ電圧の上限値VH、下
限値VL、ならびに所望とする受信電力を表わす信号電圧
値PO、初期利得G0を設定する（S1）。次に、A/Dコンバ
ータによりモニタ電圧Vmを読み取り（S2）、この値をV1
としてメモリに記憶する（S3）。
限値VL、ならびに所望とする受信電力を表わす信号電圧
値PO、初期利得G0を設定する（S1）。次に、A/Dコンバ
ータによりモニタ電圧Vmを読み取り（S2）、この値をV1
としてメモリに記憶する（S3）。
そして値V1により発光素子１が安全動作領域にあるか
否かを確認するため、上限値VH、下限値VLと比較する
（S4）。このとき設定条件値に対して偽なら待機状態と
なり（S5）、真なら受信電力を表わす信号電圧PmをA/D
コンバータ15から読み取り（S6）、値P1としてメモリに
記憶する（S7）。
否かを確認するため、上限値VH、下限値VLと比較する
（S4）。このとき設定条件値に対して偽なら待機状態と
なり（S5）、真なら受信電力を表わす信号電圧PmをA/D
コンバータ15から読み取り（S6）、値P1としてメモリに
記憶する（S7）。
次にP0とP1との差ΔＰを求め（S8）、この差ΔＰが零
になるように利得G0を設定し直し（S9、S10）、所望の
受信電力が得られるようにする。
になるように利得G0を設定し直し（S9、S10）、所望の
受信電力が得られるようにする。
ここで、また前記と同様にしてモニタ電圧Vmを読み取
り（S11）、値V2としてメモリに記憶し（S12）、上限値
VH、下限値VLと比較を行ない（S13）、発光素子の動作
状態を調べる。
り（S11）、値V2としてメモリに記憶し（S12）、上限値
VH、下限値VLと比較を行ない（S13）、発光素子の動作
状態を調べる。
ここで、設定条件値に対して偽のときは待機状態とな
るが（S14）、真であるならばランニング状態となり、
光出力の温度変動を検出して増幅回路の利得を制御する
ルーチンに入る。
るが（S14）、真であるならばランニング状態となり、
光出力の温度変動を検出して増幅回路の利得を制御する
ルーチンに入る。
すなわち、温度変動があると光出力は変化し、V2が増
減する。そこで、このとき初期状態からの変化量を得る
ため、V1とV2との差ΔＶを求め（S15）、このΔＶから
増幅回路９の利得可変量ΔＧを計算し（S16）、初期利
得G0に積算する（S17）。
減する。そこで、このとき初期状態からの変化量を得る
ため、V1とV2との差ΔＶを求め（S15）、このΔＶから
増幅回路９の利得可変量ΔＧを計算し（S16）、初期利
得G0に積算する（S17）。
したがつて、この実施例によれば、発光素子１の光出
力変動による受光素子７の増幅回路９の飽和状態あるい
は増幅不足状態を防止することができる。
力変動による受光素子７の増幅回路９の飽和状態あるい
は増幅不足状態を防止することができる。
ところで、このような光フアイバジヤイロを製作する
場合、各光素子の個体差、あるいは製作時のバラツキに
より、完成した光学系に生じる個体差のため受光素子７
の受光レベルがバラツキをもち、このため一定性能維持
が難かしい。しかしながら、この実施例によれば、この
ようなバラツキは、全て増幅回路９の利得制御によつて
打消すことができ、したがつて、製品の均一化が容易
で、量産に向いた光フアイバジヤイロを得ることができ
る。
場合、各光素子の個体差、あるいは製作時のバラツキに
より、完成した光学系に生じる個体差のため受光素子７
の受光レベルがバラツキをもち、このため一定性能維持
が難かしい。しかしながら、この実施例によれば、この
ようなバラツキは、全て増幅回路９の利得制御によつて
打消すことができ、したがつて、製品の均一化が容易
で、量産に向いた光フアイバジヤイロを得ることができ
る。
本発明によれば、発光素子の発振ピーク波長を一定に
し、かつ温度変化等によつて起こる光パワーの変動によ
る受信電力の過不足、あるいはい発光素子の光パワーの
制限による寿命劣化の防止ができ、また製作バラツキに
よる受信電力変動を容易におぎなえるので、出力安定
性、信頼性および生産性の向上に効果がある。
し、かつ温度変化等によつて起こる光パワーの変動によ
る受信電力の過不足、あるいはい発光素子の光パワーの
制限による寿命劣化の防止ができ、また製作バラツキに
よる受信電力変動を容易におぎなえるので、出力安定
性、信頼性および生産性の向上に効果がある。
第１図は本発明による光フアイバジヤイロの一実施例を
示すブロツク構成図、第２図は発光素子の特性図、第３
図は発光素子の動作領域を示す説明図、第４図は本発明
の一実施例の動作を示すフローチャートである。 １……発光素子、2,3……光方向性結合器、４……偏光
フイルタ、５……光フアイバループ、６……光変調器、
7,8……受光素子、9,10……増幅回路、11……利得調整
回路、12……同期検波回路、13……マルチプレクサ、14
……サンプルホールド回路、15……A/Dコンバータ、16
……マイコン（マイクロコンピユータ）、17……信号入
出力回路、18……発振器、19……定電流駆動回路。
示すブロツク構成図、第２図は発光素子の特性図、第３
図は発光素子の動作領域を示す説明図、第４図は本発明
の一実施例の動作を示すフローチャートである。 １……発光素子、2,3……光方向性結合器、４……偏光
フイルタ、５……光フアイバループ、６……光変調器、
7,8……受光素子、9,10……増幅回路、11……利得調整
回路、12……同期検波回路、13……マルチプレクサ、14
……サンプルホールド回路、15……A/Dコンバータ、16
……マイコン（マイクロコンピユータ）、17……信号入
出力回路、18……発振器、19……定電流駆動回路。
Claims (2)
- 【請求項１】単色光を出射する半導体発光素子を備え、
光ファイバループを異なる方向にそれぞれ伝播する光の
干渉により、上記光ファイバループに与えられる角速度
を検出するようにした光ファイバジャイロにおいて、 上記半導体発光素子を定電流駆動する定電流駆動電源手
段と、 上記半導体発光素子から上記光ファイバループに入射さ
れる光の強度を検出して発光強度信号を発生する発光強
度検出手段と、 上記光ファイバループから出射される光の強度を検出し
て干渉光強度信号を発生する干渉光強度検出手段の出力
を増幅する増幅器と、 上記干渉光強度信号のレベルと所定値との比較による上
記増幅器の初期利得の設定処理と、上記発光強度信号の
レベル変動による上記初期利得の補正処理とを行なう演
算手段と、 該演算手段の出力に基づいて上記増幅器の利得を制御す
る利得制御手段とを設け、 上記増幅器の出力を上記光ファイバループ中に設けた光
変調器の変調信号により同期検波して取り出す同期検波
手段の出力により上記角速度を検出するように構成した
ことを特徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、 上記演算手段がマイクロコンピュータであり、 上記増幅器の初期利得の設定処理が該マイクロコンピュ
ータによる初期設定処理により実行され、 上記初期利得の補正処理が該初期設定処理終了後、上記
角速度の検出処理と並行して逐次繰り返されるように構
成されていることを特徴とする光ファイバジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62156577A JP2572391B2 (ja) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | 光フアイバジヤイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62156577A JP2572391B2 (ja) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | 光フアイバジヤイロ |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS641906A JPS641906A (en) | 1989-01-06 |
| JPH011906A JPH011906A (ja) | 1989-01-06 |
| JP2572391B2 true JP2572391B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=15630804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62156577A Expired - Lifetime JP2572391B2 (ja) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | 光フアイバジヤイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2572391B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0833408B2 (ja) * | 1990-03-29 | 1996-03-29 | 株式会社日立製作所 | 角度検出装置と並進加速度検出装置並びに自動車制御装置 |
| JP2008207541A (ja) * | 2007-01-30 | 2008-09-11 | Kobe Steel Ltd | タイヤ加硫機 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5963512A (ja) * | 1982-10-04 | 1984-04-11 | Mitsubishi Electric Corp | 光フアイバ・ジヤイロスコ−プ |
-
1987
- 1987-06-25 JP JP62156577A patent/JP2572391B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS641906A (en) | 1989-01-06 |
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