JP2838592B2 - 光干渉計における光信号通過遅延時間の判定 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は光干渉計、特に光ファイバループ中を進行す
る信号によって引き起こされる光伝搬（通過時間）遅延
の判定に関する。

従来技術 この分野で公知のように、光ファイバジャイロ（FO
G）と呼ばれ特定の種類の光干渉計は、相対運動理論を
用いて本体の角速度や回転速度を計算する。FOGは一般
的に、光源、光ループ、ビームスプリッタとビームコン
バイナ、位相変調器、および光検出器から構成される。
光波は通常環状に形成された単一の光ファイバケーブル
（リングまたはループという）の両端に注入される。ビ
ームスプリッタは光源から出た光波をほぼ等しい２つの
波に分割し、互いに逆方向に伝搬するように光ループに
送り込む。ビームコンバイナはループに沿って進行して
きた２つの波を結合する。光検出器は結合した波の強度
を測定する。ビームスプリッタとビームコンバイナは通
常、２つで１つの部品を構成している。ループの一端ま
たは両端に配置された１つ以上の位相変調器は２つの波
の間に位相を誘起するのに使用される。

光リングが静止している時、すなわち回転していない
時には、互いに逆方向に伝搬し、ビームコンバイナで結
合され、光検出器で測定される２つの光波は完全に同相
となる。これは２つの波の進行距離が全く同じであるこ
とによる。２つの波が同相の時、結合後に光検出器で測
定される強度は最大となる。リングがその面に対する垂
直軸を中心として回転する時には、回転と同じ方向に進
行する波は、逆方向に進行する波よりもファイバ端部
（２つの波が結合される部分）に到達するのに長い時間
を必要とする。これは検出器が一方の波からは離れ、他
方の波に対しては近づくように移動するためである。し
たがって、一方の波の進行距離は他方よりも短い。進行
距離が異なると、２つの波の間に非可逆性（差動）移相
が生じるため、結合後の光波の強度は最大にはならな
い。このようにリングの角回転速度によって誘起される
移相を「サニャック（Sagnac）」効果と呼ぶ。

閉ループ動作のためには、この分野で公知のように、
２つの波の位相差が零となるように、回転により生じた
（サニャック）移相と同一および反対の移相を２つの波
に与えることにより、この移相を補償、すなわち零にす
ることができ、光検出器が検出する強度は再び最大とな
る。閉ループ動作で所望の零状態を得るために与えられ
た移相は、回転速度の尺度となり、各回転速度に同じ初
期強度を付与するため、回転速度の測定に際して、同一
の感度が得られる。サニャック移相を零にする移相を誘
起するには種々の方法がある。そのひとつが光ループの
一端または両端の光導波路の周囲に配置された並列電極
板に印加された周期的ランプ（のこぎり波形、セロダイ
ン波形ともいう）である。電極板に印加された電圧は、
電極板の間を伝搬する波に比例移相を誘起する。波形の
振幅または周波数を制御すれば、異なる時点で種々の移
相を波に起こせることが可能である。たとえば、固定振
幅セロダイン変調閉ループFOGにおいて、サニャック移
相を零にするのに必要なセロダインランプ周波数は、リ
ングの回転速度に比例して変化する。

回転によって生じたサニャック位相差を相殺するため
には、セロダイン波形を利用することに加えて、回転の
変化に対する閉ループシステムの感度を増す方法が一般
的に利用される。そのひとつに、結合された波の強度が
上下方向に変化する（上昇する）余弦曲線（すなわち、
平均値が零ではなく、最大の負のポイントが零になる曲
線）と似た形を描く特性を利用する方法がある。この曲
線でみると、光検出器で検出される強度は、回転によっ
て誘起された位相差と関連している。リングが静止して
いる時、結合後の波の強度は最大となり、強度は余弦曲
線のピークに達する。しかし、ピーク時には勾配が事実
上零になるため、感度は最小となる。したがって、位相
が多少でも変化すれば、強度もわずかに変化し、感度は
最小となる。この分野では、感度を高めるために、動作
点または非回転零を余弦曲線が最大となる点から曲線が
急勾配を描く領域、すなわちπ/2あるいは−π/2となる
点に移動することが一般的に行われている。これには定
移相または直流移相（あるいは直流増感源）を利用でき
る。しかし、π/2で直流移相を誘起した場合には、π/2
で余弦曲線が急勾配を描くため、位相の変化に対する感
度が高くなり、回転速度の示度の誤りを防ぐために極め
て安定した正確な直流電源が必要となる。長時間にわた
り、極めて安定した直流移相を生じることは困難であ
り、直流移相が変化すれば、回転速度の指示に誤差が生
じる。むしろシステムでは一般に、強度が最も高感度に
なる余弦曲線の側から、やはり最高感度が得られる他方
の側に動作点を時間的に変調または変化する方法がとら
れる。以後、この変調を増感発振（交流増感）と呼ぶ。
増感発振は、互いに逆方向に伝搬する波の間の移相が公
知のとおりに変化するように、変調器をある波形で駆動
することで行われる。こうした変調器を感度改善に用い
る場合は、回転によって生じた信号成分を検出するため
に、光検出器の出力に復調器を配置する必要がある。一
般には増感発振源と同じ周波数（基本周波数ともいう）
で駆動される同期復調器が使用される。これはロックイ
ン増幅器とも呼ばれる。回転によって移相が生じた時に
は、復調器の出力の成分の変化が予測できるので、回転
速度の計算が可能となる。

代表的な閉ループ光ファイバジャイロは、閉ループ構
成に配置されたのこぎり波形ドライバの他に増感発振器
と同期復調器を備える。増感発振器と同期復調器で感度
を改善し、のこぎり波形発生器でループを閉じ、たとえ
ば回転によって生じた位相差を零にする。したがって、
閉ループセロダイン波形FOGでは、増感発振器とのこぎ
り波形を同時に光位相変調器に利用する。ある回転速度
に対し、のこぎり波形は誘起された移相を零にする一定
の周波数と振幅を持つ。

リングが静止している時は、光学的位相変調器を
「零」周波数ののこぎり波形で駆動することも可能だ
が、非零周波数を利用する法がより実用的とされてい
る。静止時には、零を含めて非常に多くのランプ周波数
があり、これでジャイロ出力を零にする。零周波数を選
択した場合、FOGの所定の物理パラメータの変動とは関
係なく、非回転移相は零のままとなる。しかし、回転方
向が逆転する際には、ランプ極性が極めて正確に逆転す
ることが必要となるため、「零」周波数を使用すること
は非実用的である。この精度が達成されなければ、大き
な誤差が起こりかねない。ジャイロ静止時には「零」周
波数の代わりに、非零出力を零とする周波数の１つを使
用する。しかし、非零出力を零とする使用可能な周波数
は、FOGのパラメータの変化に伴って変動する。変動が
生じれば、移相の指示が不正確になり、回転速度の指示
の誤差を招き、FOG回転速度測定の精度が低下する。

具体的には、零回転出力を零とする周波数がループ固
有周波数Feの整数倍に設定された時、FOGは正確な回転
測定を行う。この周波数はループ遅延時間Ｔの逆数の２
分の１と定義され、システムの物理パラメータとの関係
は以下のように表される。

Fe＝1/2T＝C/2nL （１） 式中、Ｃは真空中での光の速さ、ｎは光ループ媒体の
屈折率、Ｌは光ファイバループまたは導波路の長さを表
す。式１はループ固有周波数（Fe）がｎまたはＬの変化
に伴って変化することを示す。たとえば、温度が変化す
れば、ループの長さＬが変化する。さらに、温度が変化
すればファイバの光の特徴が変化し、これによってファ
イバの屈折率が変化する。ファイバの長さおよび屈折率
が変化すれば、ループ通過時間が変化し、したがってル
ープ固有周波数（Fe）が変化する。

閉ループ固定振幅セロダイン駆動FOGでは、リング静
止時、駆動周波数（Fd）はループ固有周波数（Fe）また
はその倍数ｎ・Feになり、非回転強度目標値（零点）を
達成する。リング回転時には、閉ループ制御論理にした
がって駆動周波数は新たな値をとり、非回転移相を達成
する。駆動周波数は回転速度に比例して変化する。制御
論理（これにより変化を測定する）のFeがFOGのループF
eと一致した場合には、この方法は正確である。しか
し、FOGの物理特性が変化した場合には、ループFeが変
化し、それに伴って強度も変化し、制御論理は駆動周波
数を変化させてこれを補償し、非回転強度を維持する。
こうした強度の変化は、互いに逆方向に伝搬し、物理的
特性の変化に応じて伝搬時間が変化した波に周期変調駆
動波形が作用することで誘起される。制御論理はループ
Feの変化とは関係がないので、駆動周波数の変化は回転
の指示の誤差として現れる。

この分野で公知のように、最適な性能を達成するに
は、増感発振器と同期復調器の基本周波数をFeに設定す
ればよい。しかし、ループFeが変動した場合には、最適
な性能の達成は不可能となる。

発明の開示 本発明の目的は、回転速度の指示の誤差を招く恐れの
あるセンサパラメータの変動に対する感度を低くし、ジ
ャイロが動いている時の通過時間の判定を可能にする閉
ループ制御を使った光ファイバジャイロセンサにおける
非回転光通過時間（伝搬遅延）の判定を提供することに
ある。

本発明の第１の面によれば、FOGの「オンライン」校
正は、光強度の時間平均が回転速度とは関係なく所定の
定数となる値に近い値に、変調波形の成分の振幅を切り
換えることで達成される。より正確にこの振幅を達成す
るために、他の信号と共に合成回転速度変動（位相ディ
ザ）を位相変調器に注入する。この回転変動を測定する
一方で、振幅を調整し、正確な振幅を達成して、誘起さ
れた変動に対する感度を低くする。振幅が得られると、
閉ループシステムののこぎり出力周波数は、回転してい
ない時の光通過時間、すなわちシステムの物理パラメー
タの最新値による通過時間を判定するのに必要な情報を
提供する。非回転通過時間が判明すれば、システムを調
整してこれを補償し、通過時間の変動の影響を最小にで
きる。

本発明の第２の面によれば、通常印加される他の波形
と同時に、独立した変調波形を位相変調器に印加する。
この追加された波形は、上述したように回転速度に対す
る感度を低くするような振幅で駆動され、振幅を微調整
するための合成回転速度変動を含むこともある。この方
法によれば、光通過時間をリアルタイムで連続的に出力
し、波形切り換えのオーバーヘッドを防ぐことができ
る。

本発明のもうひとつの利点は以下のとおりである。シ
ステムに交流増感発振器が使用され、発振器がループ固
有周波数Fe（ループ通過時間と直接関連する）を使って
基本周波数を導き出している場合、ループFeが判明すれ
ば、増感発振器と復調器の基本周波数を調整できるた
め、これらの装置でループ通過時間の変動を追跡して、
システムの最適な性能を維持することが可能となる。

本発明は交流増感または直流増感によるか、あるいは
いずれの増感にもよらない閉ループ回転制御を使用した
システムで実施することができる。

本発明の上述およびその他の目的、特徴および利点
は、添付の図面に示すように、例示的な実施例の詳細な
説明によりさらに明白なものとなるであろう。

図面の簡単な説明 図１は本発明の第１の面による閉ループセロダイン駆
動構成において、振幅を切り換える光干渉センサの略ブ
ロック図である。

図２は互いに逆方向に伝搬する２つの波に誘起された
移相、２つの波の位相差、光強度曲線に現れた位相差、
およびこれに関連した光強度の時間的履歴を示す図であ
る。

図３はセロダイン出力駆動周波数とセロダイン出力駆
動振幅および回転速度との関係を示す特性図である。

図４は本発明の第２の面による複数のセロダイン波形
を印加し、制御する光干渉センサの略ブロック図であ
る。

発明を実施するための最良の形態 図１において、閉ループ光干渉センサ、より具体的に
いえば光ファイバジャイロスコープ（FOG）10は、光源1
2、たとえば、レーザダイオードまたは超ルミネセンス
ダイオードを含む。光源12からの光は公知の手段、たと
えば、光ファイバ14を介して、光アセンブリ18のポート
16に光学的に結合される。

光アセンブリ18はビームスプリッタ（たとえば４ポー
トヒューズドファイバスターカプラまたは集積化された
光学的Ｙカプラ）、偏光子、および単一モード素子（た
とえば単一モードファイバまたは導波路）等の公知の光
構成要素を備えている。ポート16から入射した光はま
ず、公知の金属光導波路部等の単一モード単偏波面フィ
ルタを通過し、Ｙ型集積化光学的（IO）導波路等の公知
の手段によって、ほぼ等しい強度を持つ２つの光に分割
された後、ポート20およびポート22を経由してアセンブ
リ18を出射するように構成要素が配置されている。

ポート22は公知の手段、たとえば、光ファイバ24を介
し、位相変調アセンブリ28のポート26と光学的に結合さ
れる。ポート26は光アセンブリ18の一部をなすものとし
てもよい。ポート26に入射した光波は、光ファイバおよ
び導波路を介して、光位相変調器30に向かう。変調器30
は、公知の方法により一対の並行電極に挟まれた光導波
路を含んでもよい。変調器30は変調制御回路34からの線
路32の変調信号によって駆動される。波は変調器30を通
過した後、ポート36を介して変調器アセンブリ28を出射
する。変調器アセンブリ28のポート36および光アセンブ
リのポート20はそれぞれ、光ファイバ38および光ファイ
バ40を介し、サニャック感知ループの中に巻きつけられ
た光ファイバ44の両端と光学的に結合される。光ファイ
バ44は、通常単一モードファイバからなるが、必要に応
じて多モードファイバとしてもよい。ループは円筒形の
スプール（図示せず）に複数回巻き付けられた光ファイ
バから成ってもよい。光アセンブリのボード20から出射
した一方の波と位相変調器アセンブリのポート36から出
射した他方の波は、ループ中を互いに逆方向に伝搬す
る。

ループ中を移動した後、ポート20から出射した波はポ
ート36から変調器アセンブリに入射し、変調器30を通過
し、ポート22から光アセンブリに再入射する。他方の波
はループ中を移動した後、ポート20から光アセンブリに
再入射する。光アセンブリ18で２つの波は公知の手段、
たとえば、前述のＹ型IO導波路によって再結合される。
再び前述の単一モード単偏波面フィルタを通過し、公知
のように、回転していない時のFOGにおいて互いに逆方
向に伝搬する波の可逆光路を保証した後、再結合した光
の一部は公知の手段、たとえば、ヒューズドファイバカ
プラによって分割される。

再結合した光の分割された部分は、ポート48から光ア
センブリを出射し、光ファイバ50等の公知の手段によっ
て、フォトダイオードまたは光検出器等の光検出器52に
光学的に結合される。再結合した光の残りの部分（本発
明には重要ではない）は一般に、ポート16を介して光ア
センブリ18を出射すると、光源12を通過するか、または
光源12に吸収される。

光検出器52は、変調制御回路34への線路54上に、光ア
センブリ18のポート48の光信号の強度に比例する電気信
号を供給する。この光信号は再結合した波形の強度を表
す。

FOG動作の間、変調制御回路34は線路54の光強度を測
定し、光位相変調器を線路32上の変調信号で駆動する。

この分野では公知のように、閉ループFOG変調信号
は、固定振幅（またはピーク）と本質的に瞬時フライバ
ック時間とを持つ階段上ランプセロダイン信号または線
形ランプセロダイン信号となる。２πラジアン振幅およ
びπラジアン振幅の項はそれぞれ、ある波において２π
ラジアンとπラジアンのピーク移相を誘起するのに必要
な振幅を参照する。一般に、２πラジアン振幅は固定振
幅FOGで使用される。移相変調器は異なる時点で再結合
した波に作用するので、互いに逆方向に伝搬する波の間
に位相差を誘起する。

本発明の変調制御回路は公知の周波数制御回路56を含
む。この回路は線路54の光強度信号に応答して、線路58
にアナログセロダイン波形駆動信号をを供給する。周波
数制御回路は非回転目標周波数（または制御Fe）からの
周波数を変調し、誘起された差動移相を零にし、セロダ
イン駆動信号の周期内では平均した一定の強度を維持す
る。周波数制御回路はロックイン増幅器（同期復調器）
などの公知の電子部品を含んでおり、強度信号の周波数
成分の大きさに比例したアナログ電圧を供給し、低域フ
ィルタを駆動し、周波数成分の時間平均強度を指示する
電圧を供給する。これによりVCOを駆動し、時間平均強
度に比例した周波数を得る。

セロダイン駆動信号は線路58上の周波数制御回路から
公知の２π振幅制御回路62に供給される。ここで信号は
公知の電子部品、たとえば増幅器を使用して約２πラジ
アンの固定振幅となる。

FOG校正を選択しない時（すなわち通常のFOG動作の場
合）、周波数制御回路56は線路64に信号を供給する。こ
れによりスイッチ68は、２π振幅制御回路62と、加算器
72の一方の入力を供給する線路70とを接続し、スイッチ
74は加算器72の他の入力線78への信号経路を切断する。
このため、線路70の信号で駆動するだけで変調駆動信号
を線路32に供給できる。このような動作形態において、
線路70のセロダイン駆動信号周波数は回転速度に関連す
ることになる。より具体的には、駆動周波数と非回転設
定値周波数（制御Fe）との差は回転速度に比例する。こ
れを示す信号は周波数制御回路56により、FOG10の出力
線である線路76に供給される。

線路58上のセロダイン波形駆動信号は、可変利得増幅
器の利得を制御する周波数／電圧コンバータなど、公知
の電子部品を持つπ振幅制御回路80にも供給される。π
振幅制御回路は線58のセロダイン駆動信号の振幅をほぼ
πラジアンとし、セロダイン駆動信号の周波数の変動を
検出し、こうした変動が最小になるように振幅を調整し
て、正確にπラジアン振幅を達成する。セロダイン振幅
が正確にπラジアンに等しくなった時、閉ループ出力駆
動周波数は、FOG回転速度とは関係なく、正確にループF
e（またはその奇数倍）と等しくなることが、本発明者
の分析と実験の両方から判明している。

FOG校正は周波数制御回路56の内部に配置されたタイ
マの出力によって選択される。所定の割合、たとえば、
１分間に１回の割合で、タイマは以下のようにして校正
を開始する。まず周波制御回路56が線路64に信号を供給
する。これによりスイッチ68はπ振幅制御回路80を加算
器72の入力線70に接続し、スイッチ74は波動源82を加算
器72の他の入力線78に接続する。そして線路70と線路78
の信号の合計となる変調駆動信号が線路32に供給され
る。波動源82からの波形信号は線路78に、たとえば1Hz
の低周波数ディザなど、所定の疑似回転（位相）変動信
号を移相変調駆動信号の成分として供給する。ディザは
周波数制御回路56の出力線58上の駆動周波数の変動とな
って現れる。π振幅制御回路は駆動周波数の変動を最小
とする方向に振幅を調整する。周波数変動が極小となる
か、または存在しなくなった時（ただしループFeは変化
しないものとする）、信号の振幅は正確にπラジアンに
なる。すなわち、反復プロセスが存在するために、周波
数制御回路は駆動周波数を変調して非回転設定値を得
て、π振幅制御回路は駆動振幅を調整して正確にπラジ
アン振幅を達成する。駆動周波数がループFeに等しくな
り、かつ駆動振幅がπラジアンに等しくなった時、駆動
周波数は回転速度とは無関係となり、駆動周波数を測定
することでループFeを判定できるようになる。

波動周波数の３周期（1Hzの波動周波数の場合は３
秒）など、πラジアン振幅を達成するのに充分な長さの
時間を待った後、周波数制御回路は線路70上の駆動周波
数信号（ループFeに等しくなる）を読み取り、制御Fe
（回転速度を更新する）の値を更新する。回転速度計算
の更新は制御Feを修正しなくても行うことができる。制
御Fe値を更新した後、まず線路64に信号を供給して、ス
イッチ74により波動源82を切断し且つスイッチ68により
２π振幅制御回路を加算器72に接続して、πラジアン振
幅制御回路を切断することにより、周波数制御回路はFO
G校正を開始する。これによりシステムは２π振幅閉ル
ープ構成に戻り、回転速度を測定できるようになる。

図２において、駆動信号がπラジアンの時、時間平均
に基づき検出器によって検出される光強度は、回転速度
に関係なく一定となる。波形100と波形102はそれぞれ、
πラジアン振幅セロダイン波形と、反時計回り（CCW）
および時計回り（CW）に進行する波に導入された関連す
る移相φを示す。時間Ｔは波がループを横切るのにかか
る時間を表す。

２つの波の間に導入された移相（Δφ）は、曲線104
で示される２つの波形の差を求めることで決定できる。
曲線104は、各レベルにおいて同じ時間で＋π/2および
−π/2となる２つの波の間の差動移相を示す。差動移相
Δφ（曲線104）が光出力信号の強度Ｉに及ぼす影響
は、上昇する余弦曲線106で示される。

たとえば、非回転動作点108が余弦曲線106の頂点にあ
る場合、曲線104で示される差動移相が波に誘起される
と、強度は、点110から点112まで周期的に振動する。各
強度において、同じ時間を消費して、この場合、時間平
均出力強度はπ/2のΔφに対応し、曲線114で示される
定数に等しくなる。リングが任意の速度で回転する場
合、強度曲線上の動作点は116のように関連した点に移
動する。再び差動移相104を余弦強度曲線106に適用する
ならば、強度は、各強度において、同じ時間を消費し
て、動作点116から新しい２つの点118および120へと２
πの幅だけ振動する。曲線122は動作点116における強度
振動の時間的履歴を示す。時間平均強度114は回転速度
に関係なく前述の場合と同じ定数値をとる。したがっ
て、セロダイン波形振幅が正確にπラジアンに設定さ
れ、且つ周波数がFeに設定されている場合、光検出器で
検出される時間平均強度は回転速度とは関係なく、同じ
定数値となる。なお、回転によって誘起される時間遅延
はループを横切るのに要する時間Ｔより多くの桁数分小
さいので、回転のために、Δφ波形104の時間対称に特
に目立つ変化が生じることはない。

この原理はさらに図３によって説明される。Ｘ軸130
およびＹ軸132はそれぞれ、セロダイン出力駆動信号の
振幅および周波数を示す。ある回転速度とセロダイン駆
動信号の振幅が得られた時、図３のＹ軸は、誘起された
移相を零にし、セロダイン駆動信号の周期内では平均し
た一定の光強度を得るのに必要な閉ループセロダイン駆
動出力周波数（すなわち周波数制御回路の出力線58にお
ける信号の周波数）を表す。曲線群134はCCW回転時の関
係、曲線群136はCW回転時の関係、曲線138は非回転時の
関係を示す。通常の２πラジアン固定振幅動作の条件の
下では、閉ループセロダイン駆動システムに必要な周波
数は、曲線群134、136、および138に示されるように、
回転速度に比例して変化する。しかし、πラジアン振幅
を使用した場合、すべての曲線の点140での交点により
示されるように、この必要な周波数は固有の周波数Feと
なる。

図１では本発明を被切換波形によって実施するものと
して示したが、図４に示すように、一方の周波数をルー
プFeとし、他方の周波数が回転情報を含むように、それ
ぞれπと２πの振幅を持つ２つの独立したセロダイン変
調波形を同時に移相変調器に印加し、制御しても同様に
実施することができる。この構成において、ループFeの
値は連続的に線路70で得られ、回転情報は線路86で得ら
れる。同時に２つの波形を用いる代替実施例では、π振
幅と２π振幅を選択するスイッチ68と、波動信号を接続
するスイッチ74とを省略できる。線路86の２π振幅信
号、線路70のπ振幅信号、および線路90の波動信号は、
図１の加算器72の代わりに配置した加算器88に伝送され
る。これにより線路32に３つの結合した波形からなる駆
動信号を連続的に供給できる。

この代替実施例において、複数の信号を識別し、信号
の干渉を最小とするために、πおよび２πラジアン振幅
用の周波数制御回路は、異なる周波数に基づいたもので
なければならない（たとえば、πラジアン振幅はFe、２
πラジアン振幅は2Fe）。また、この実施例において、
周波数制御回路は２つの異なる周波数に基づいた２つの
セロダイン波形信号を供給する。出力線59は第２の信号
の信号路となる。この代替実施例では、複数の信号を使
用することで、２πラジアン振幅制御回路からπラジア
ン振幅制御回路および波動源への切り換えに関連したオ
ーバーヘッドを除去することができる。このため、πラ
ジアン振幅が印加された時に、回転速度の検出は中断さ
れない。

共に基本周波数がFeとして駆動される増感発振器およ
び同期復調器を使用すれば、光後方散乱やスブリアス強
度変調によるエラーを少なくして、FOGの最良の性能を
得ることができる。なお、増幅発振器および同期復調器
は本発明と共に使用してもよい。したがって、増幅発振
器および同期復調器を使用したシステムは、ループFeの
変化を追跡できるように基本周波数を調整し、最適の性
能を維持するために、本発明を利用することができる。

本発明は主に、回転センサに適用されるものとして示
したが、ループ中を互いに逆方向に伝搬する２つの波の
間の光位相差が回転によらず、代替摂動、たとえば差動
位相を生じるように構成された磁界によって誘起される
装置においても、同じように実施することができる。さ
らに、制御された変調信号をセロダインランプ信号とし
たが、同じような位相性質（対称）を示す他の波形、た
とえば順方向ランプ時間より短いフライバック時間や適
正な振幅を持つ放射線状の周期ランプや非線形周期ラン
プを使用してもよい。

また、本発明は独立した変調アセンブリと共に、光の
分割、瀘波、および結合を行う光アセンブリを一部に備
えるものとして示したが、個々の構成要素を１つ以上の
IO装置に統合した場合も、本発明は本明細書の教示の光
学分野に従事する当業者にとって明白な方法で同様に実
施することができる。

波動（またはディザ）源を使ってπ振幅を微調整する
代わりに、本発明では、πラジアン振幅が正確に判明し
ている場合には、波動源もπ振幅制御論理も使わず、オ
ープンループ振幅制御を使用することができる。あるい
は、ジャイロやその他の応用目標が、波動源によって誘
起されるものと同じ公知の固有機械ディザを持つ場合、
波動源は必要ない。

さらに、本発明は位相変調器と駆動信号をそれぞれ１
つしか用いないものとして説明したが、異なる信号によ
って駆動される複数の位相変調器を使用し、変調器駆動
信号に加算または切り換えられられる前述した各信号成
分（またはその結合）に対して１つの位相変調器を使用
しても同じように実施できることが理解されるであろ
う。この構成では、光システムの直線性により、各駆動
信号の個々の影響を光学的に結合して、総体的な変調信
号を形成することが可能となる。

図１と図４に示したような専用のハードウェアで実施
する代わりに、図１と図４の変調制御回路34に関する本
発明の作用はすべて、デジタルコンピュータの適切なプ
ログラミングによるソフトウェアで実施することができ
る。

本発明は例示的な実施例により説明されたが、本発明
の範囲から逸脱することなく、種々の変更、省略、付加
が行われることは当業者により理解されるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01C 19/00 - 19/72 G01R 33/00 - 33/64

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光導波路ループと、 前記ループ中を互いに逆方向に伝搬する一対の光波を供
   給する手段と、 前記ループ中を伝搬した後の前記光波を結合する手段
   と、 結合された前記光波に応答して、前記ループに印加され
   た非可逆運動によって、結合された前記光波の間に生じ
   た光位相差を指示する成分を有する電気検出信号を供給
   する検出手段と、 前記ループに配置され、駆動信号に応答して、互いに逆
   方向に伝搬する前記光波の間に位相差を誘起する変調手
   段と、 前記検出信号に応答して、前記変調手段への駆動信号で
   あって、前記検出信号の前記成分の時間平均を前記非可
   逆運動とは独立した定振幅にして、この定振幅の前記成
   分の時間平均を、前記非可逆運動が生じていない時の値
   に維持するよう、位相差πを誘起する振幅を持っている
   駆動信号を生成し、前記駆動信号の周波数を繰り返し調
   整して、前記検出信号の前記成分の時間平均の定振幅化
   を行い、調整された前記周波数が非回転目標周波数に等
   しくなるようにする信号処理手段をとを具備する、光遅
   延時間判定システムを備えた光干渉計。
2. 【請求項２】前記光導波路ループは、光ファイバからな
   る請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】前記信号処理手段は、前記駆動信号の一部
   として追加の変動信号を供給し、前記検出信号の前記成
   分が前記変動信号によって変化しないようになるまで、
   前記駆動信号の振幅を調整する手段をさらに具備する請
   求項１記載の装置。
4. 【請求項４】前記信号処理手段は、前記駆動信号を、少
   なくともπ振幅変調信号、２π変調信号、および波動信
   号を含む複数の波形の合計して供給する加算手段をさら
   に具備する請求項１記載の装置。
5. 【請求項５】前記信号処理手段は、前記複数の波形を前
   記加算手段に切り換える手段をさらに具備し、前記複数
   の波形の一つは前記光遅延判定システムとは無関係であ
   る、請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】前記信号処理手段は、前記複数の波形を同
   時に前記加算手段に供給する手段をさらに具備し、前記
   複数の波形の１つは前記光遅延判定システムとは無関係
   である、請求項４記載の装置。
7. 【請求項７】前記光ループの一端または両端で動作する
   複数の前記変調手段を具備し、各々が前記駆動信号を形
   成する前記複数の波形の１つに対応している、請求項５
   記載の装置。
8. 【請求項８】前記駆動信号は、πラジアンの振幅を持つ
   周期ランプセロダイン波形からなる請求項１記載の装
   置。
9. 【請求項９】前記非可逆運動は、前記ループに対する垂
   直軸を中心とした前記ループの回転速度からなる請求項
   １記載の装置。
10. 【請求項１０】前記光干渉計は、光ファイバジャイロス
    コープとして構成される請求項１記載の装置。
11. 【請求項１１】前記非可逆運動は、時間変動磁界からな
    る請求項１記載の装置。
12. 【請求項１２】前記非可逆運動は、前記検出信号の前記
    成分の非変動位相差として現れる請求項１記載の装置。