JP2909513B2 - リング共振ジャイロ - Google Patents
リング共振ジャイロInfo
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- JP2909513B2 JP2909513B2 JP2032638A JP3263890A JP2909513B2 JP 2909513 B2 JP2909513 B2 JP 2909513B2 JP 2032638 A JP2032638 A JP 2032638A JP 3263890 A JP3263890 A JP 3263890A JP 2909513 B2 JP2909513 B2 JP 2909513B2
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- ring
- optical coupler
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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
- G01C19/727—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 using a passive ring resonator
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はジヤイロスコープより詳細にはリング共振ジ
ヤイロスコープに関する。
ヤイロスコープに関する。
リング共振ジヤイロは一般に光共振リングのまわりを
２つの逆方向に通過するように極めて強度の強い連続光
ビームを送るレーザーと、リングをまわるレーザー光が
両方向に共振するようレーザー光の周波数をシフトする
ための手段と、逆方向に進むレーザー光の周波数の差を
モニターすることにより、リングの角方向回転を誘導す
る手段を一般に有する。
２つの逆方向に通過するように極めて強度の強い連続光
ビームを送るレーザーと、リングをまわるレーザー光が
両方向に共振するようレーザー光の周波数をシフトする
ための手段と、逆方向に進むレーザー光の周波数の差を
モニターすることにより、リングの角方向回転を誘導す
る手段を一般に有する。
強度の極めて強い光ビームを使用する結果、ジヤイロ
の作動中における共振器内での非線形効果が大きいもの
となる。かかる非線形効果の１つはカー効果であり、こ
のカー効果は材料の屈折率が材料中を進む光の強度に依
存していることによるものである。従つて、リング共振
器のまわりを２つの逆方向に進む光の強度に差がある
と、２つの方向への屈折率の差により、光路長さに差が
生じることになる。これら屈折率の差は次のように示す
ことができる。
の作動中における共振器内での非線形効果が大きいもの
となる。かかる非線形効果の１つはカー効果であり、こ
のカー効果は材料の屈折率が材料中を進む光の強度に依
存していることによるものである。従つて、リング共振
器のまわりを２つの逆方向に進む光の強度に差がある
と、２つの方向への屈折率の差により、光路長さに差が
生じることになる。これら屈折率の差は次のように示す
ことができる。
Δncw∝Icw＋２Iccw Δncw∝２Icw＋Iccw ここでIcwおよびIccwはそれぞれ時計方向および反時
計方向ビームの光強度であり、ΔncwおよびΔnccwはそ
れぞれに対応する屈折率の差である。光路長に差が生じ
るとジヤイロのバイアス力が生じ、このバイアス力は相
対強度の関数として変化する。カー効果により誘導され
るジヤイロのバイアス力を克服するには、ビームの両方
向への強度を極めて正確に一致させる必要がある。
計方向ビームの光強度であり、ΔncwおよびΔnccwはそ
れぞれに対応する屈折率の差である。光路長に差が生じ
るとジヤイロのバイアス力が生じ、このバイアス力は相
対強度の関数として変化する。カー効果により誘導され
るジヤイロのバイアス力を克服するには、ビームの両方
向への強度を極めて正確に一致させる必要がある。
ジヤイロバイアス力の許容可能な上限は10°/Hrであ
り、この値は両方向に対する入力パワーが１マイクロワ
ツトずれることにより生じる値である。リング共振ジヤ
イロにおけるパワーは一般に10〜100ミリワツトである
ので、バイアス力を減少してこの限度に一致させるに
は、強度を104〜105分の１まで一致させる必要が生じ
る。実際問題としてこのようにするために２つのビーム
の強度をこの程度の精度に等しくすることは、極めて困
難なことである。例えば、２つの方向に進むビームのサ
ンプルを取り、直接比較すれば、２つのビームをモニタ
ーするのに使用されるビームサンプリング装置の差、検
出器の感度の差は必要とされる精度よりも大きくなる傾
向にある。
り、この値は両方向に対する入力パワーが１マイクロワ
ツトずれることにより生じる値である。リング共振ジヤ
イロにおけるパワーは一般に10〜100ミリワツトである
ので、バイアス力を減少してこの限度に一致させるに
は、強度を104〜105分の１まで一致させる必要が生じ
る。実際問題としてこのようにするために２つのビーム
の強度をこの程度の精度に等しくすることは、極めて困
難なことである。例えば、２つの方向に進むビームのサ
ンプルを取り、直接比較すれば、２つのビームをモニタ
ーするのに使用されるビームサンプリング装置の差、検
出器の感度の差は必要とされる精度よりも大きくなる傾
向にある。
本発明によれば、かかるリング共振ジヤイロは、結合
比が可変であり、レーザ（１）からの光をほぼ等しい強
度の第１成分と第２成分に分割する第１光カプラーと、
第１成分のうちの所定比の部分をリング共振器の入力端
へ送り、リング共振器のまわりを一方向に通過させる第
２光カプラーと、第２成分の可変部分をリング共振器の
他方の入力端へ結合する結合比が可変であり、リング共
振器のまわりを逆方向に通過させる第３光カプラーと、
光リング共振器から散乱される光の強度を検出するため
の検出器と、第１光カプラーの結合比を周期的に変える
ための第１可変手段と、第１可変手段が第１光カプラー
の結合比を変える際に検出器の出力に応答し、リング共
振器のまわりを進む第１および第２成分の強度差を検出
する検出手段と、第１および第２成分の双方の時間平均
強度が等しくなるよう第３光カプラーの結合比、すなわ
ち交番期間中の第２成分の強度を変える第２可変手段と
から成る。
比が可変であり、レーザ（１）からの光をほぼ等しい強
度の第１成分と第２成分に分割する第１光カプラーと、
第１成分のうちの所定比の部分をリング共振器の入力端
へ送り、リング共振器のまわりを一方向に通過させる第
２光カプラーと、第２成分の可変部分をリング共振器の
他方の入力端へ結合する結合比が可変であり、リング共
振器のまわりを逆方向に通過させる第３光カプラーと、
光リング共振器から散乱される光の強度を検出するため
の検出器と、第１光カプラーの結合比を周期的に変える
ための第１可変手段と、第１可変手段が第１光カプラー
の結合比を変える際に検出器の出力に応答し、リング共
振器のまわりを進む第１および第２成分の強度差を検出
する検出手段と、第１および第２成分の双方の時間平均
強度が等しくなるよう第３光カプラーの結合比、すなわ
ち交番期間中の第２成分の強度を変える第２可変手段と
から成る。
異なる時間における第１カプラーの２つの異なる結合
比でリング共振器から散乱される光を検出する一つの検
出手段を使用することにより、リングのまわりを逆方向
に進む光の強度の差を極めて高精度で測定することが可
能となり、このため２つの方向への光の時間平均された
強度を105分の１の好ましい精度で一致でき、カー効果
により誘導されたジヤイロのバイアス力を実質的に除く
ことができる。
比でリング共振器から散乱される光を検出する一つの検
出手段を使用することにより、リングのまわりを逆方向
に進む光の強度の差を極めて高精度で測定することが可
能となり、このため２つの方向への光の時間平均された
強度を105分の１の好ましい精度で一致でき、カー効果
により誘導されたジヤイロのバイアス力を実質的に除く
ことができる。
第２成分の強度が第１カプラーと同じ周波数で高レベ
ル値と低レベル値との間で変化するよう第３光カプラー
の結合比を変えることが好ましい。高レベル値と低レベ
ル値が等しい時間を有するとき、第２成分の強度の高レ
ベル値は第１成分の強度および第２成分の低レベル値と
の差の２倍に低レベル値を加えた合計値に対応する。従
つて、第２成分の強度は、時間平均したとき、強度が同
一となるよう第１成分の強度を中心にこのまわりを振動
する。
ル値と低レベル値との間で変化するよう第３光カプラー
の結合比を変えることが好ましい。高レベル値と低レベ
ル値が等しい時間を有するとき、第２成分の強度の高レ
ベル値は第１成分の強度および第２成分の低レベル値と
の差の２倍に低レベル値を加えた合計値に対応する。従
つて、第２成分の強度は、時間平均したとき、強度が同
一となるよう第１成分の強度を中心にこのまわりを振動
する。
検出手段が、 （ａ）第１カプラーが一方の結合比にあり、第２成分が
LOW値にあるときにおける、第１成分からの散乱光の強
度と、 （ｂ）第１カプラーが他方の結合比にあり、第２成分が
LOW値にあるときにおける、第１成分からの散乱光の強
度と、 （ｃ）第１カプラーが他方の結合比にあり、第２成分が
HIGH値にあるときにおける、第１成分からの散乱光の強
度と、 （ｄ）第１カプラーが一方の結合比にあり、第２成分が
HIGH値にあるときにおける、第１成分からの散乱光の強
度と を検出できるように、第１可変手段と第２可変手段と
は、π/2の位相差を与えられる。
LOW値にあるときにおける、第１成分からの散乱光の強
度と、 （ｂ）第１カプラーが他方の結合比にあり、第２成分が
LOW値にあるときにおける、第１成分からの散乱光の強
度と、 （ｃ）第１カプラーが他方の結合比にあり、第２成分が
HIGH値にあるときにおける、第１成分からの散乱光の強
度と、 （ｄ）第１カプラーが一方の結合比にあり、第２成分が
HIGH値にあるときにおける、第１成分からの散乱光の強
度と を検出できるように、第１可変手段と第２可変手段と
は、π/2の位相差を与えられる。
好ましくは検出手段は、（ａ）の検出値と（ｂ）の検
出値との差および（ｃ）の検出値と（ｄ）の検出値との
差を誘導し、これら２つの差が等しくなるように第３光
カプラーの結合比を変える。
出値との差および（ｃ）の検出値と（ｄ）の検出値との
差を誘導し、これら２つの差が等しくなるように第３光
カプラーの結合比を変える。
リング共振器の１つの入力端に送信する第１成分の所
定の比率が、第１光カプラーにより出力される第１成分
の実質的に半分となるような結合比を好ましくは第２光
カプラーが有する。リング共振器の他方の入力端に第２
成分の比率が第１光カプラーにより出力される第２成分
の０〜100％の間で変化できるように可変できる可変結
合比を第３光カプラーが有する。
定の比率が、第１光カプラーにより出力される第１成分
の実質的に半分となるような結合比を好ましくは第２光
カプラーが有する。リング共振器の他方の入力端に第２
成分の比率が第１光カプラーにより出力される第２成分
の０〜100％の間で変化できるように可変できる可変結
合比を第３光カプラーが有する。
ジヤイロは一般にリング共振器のまわりを両方向に進
むレーザー光の周波数をシフトするための手段を含み、
これら手段はリング共振器のまわりを両方向に進むレー
ザー光の周波数が共振するようにレーザー光の周波数を
シフトするよう制御される。周波数シフト手段に印加さ
れる制御信号をモニターすることにより、リングの角方
向回転を表示を得てジヤイロに出力する。通常制御信号
は、一般に100分の１秒の反復サンプリング周期でモニ
タされる。各サンプリング周期は第１カプラーおよび第
３カプラー（９）における結合比の振動周期の整数倍に
相当し、リング共振器中を相互に逆方向に進むレーザー
光の時間平均強度がゼロとなるようにされる。
むレーザー光の周波数をシフトするための手段を含み、
これら手段はリング共振器のまわりを両方向に進むレー
ザー光の周波数が共振するようにレーザー光の周波数を
シフトするよう制御される。周波数シフト手段に印加さ
れる制御信号をモニターすることにより、リングの角方
向回転を表示を得てジヤイロに出力する。通常制御信号
は、一般に100分の１秒の反復サンプリング周期でモニ
タされる。各サンプリング周期は第１カプラーおよび第
３カプラー（９）における結合比の振動周期の整数倍に
相当し、リング共振器中を相互に逆方向に進むレーザー
光の時間平均強度がゼロとなるようにされる。
以下添附図面を参照して本発明に係るリング共振ジヤ
イロの実施例について説明する。
イロの実施例について説明する。
狭いライン幅のレーザ光源１は、光を放出しシングル
モードの光フアイバ２を通して集積光回路３へ透過す
る。一般に、集積回路３は、ニオブ化リチウムにおける
チタン拡散により製造され、入力導波管５と、第１光カ
プラー６と、位相モジユレータ７と、第２光カプラー８
と、第３光カプラー９とから成り、第１、第２および第
３光カプラー6,8および９は電気的に調節可能な結合比
を有する。
モードの光フアイバ２を通して集積光回路３へ透過す
る。一般に、集積回路３は、ニオブ化リチウムにおける
チタン拡散により製造され、入力導波管５と、第１光カ
プラー６と、位相モジユレータ７と、第２光カプラー８
と、第３光カプラー９とから成り、第１、第２および第
３光カプラー6,8および９は電気的に調節可能な結合比
を有する。
光フアイバ２からの光は、入力導波管５に沿つて第１
光カプラー６まで進み、このカプラーでほぼ同一強度の
第１反射ビームと第１透過ビームに分割される。
光カプラー６まで進み、このカプラーでほぼ同一強度の
第１反射ビームと第１透過ビームに分割される。
第１反射ビームは、導波管61および位相変調器７を通
り、第２光カプラー８まで進み、ここで第２反射ビーム
と第２透過ビームに分割される。第２透過ビームは減衰
され、第２反射ビームは導波管81に沿つて進み、シング
ルモード光フアイバ12を通つてリング共振器15へ送られ
る。同様に第１透過ビームは導波管62および位相変調器
７を通つて進み、第３光カプラー９で第３反射ビームと
第３透過ビームに分割される。第３透過ビームは減衰さ
れ、第３反射ビームは導波管91を通り光フアイバー13を
通つてリング共振器15に進む。光フアイバー12および13
は第４光カプラー14によつてリング共振器15に結合され
ている。リング共振器は光フアイバー15の単一ループか
ら製造される。第２および第３反射ビームはそれぞれ反
時計方向および時計方向にリング共振器を中心として進
む。双方のビームの大部分はリング15を中心に回転し続
けるが、一部は各回路上の第４光カプラー14を通して光
フアイバー12および13に結合され、再び集積光回路３に
戻る。導波管13を通つて戻る反時計方向のビームは導波
管91上の集積光回路３へ進入し、光カプラー９を通過
し、導波管92に沿つて進み、回路３からシングルモード
光フアイバー17を通過して、光検出器19を入射する。同
様に導波管12に沿つて戻る時計方向のビームは、集積光
回路３に進入し、導波管81に沿つて進み、光カプラー８
を通過し、出力導波管82に沿つて進み、回路３からシン
グルモードの光フアイバー18を通つて光検出器19へ入射
する。カプラー14を通つてリング共振器15を離れ、光検
出器19,20により検出される光量は、共振時に最小とな
る。光検出器19,20は位相変調器７に結合されており、
リングのまわりを逆方向に進む光の周波数を変え、共振
が維持されるように検出量を最小に維持するようになつ
ている。リング15が角方向回転する結果、時計方向のビ
ームと反時計方向のビームの光路長さに差が生じ、この
結果、双方のビームの周波数は変位することとなる。角
度回転検出回路（図示せず）は所定期間（一般的には10
0分の１秒）にわたつて位相シフター７に印加しされる
周波数信号の変化をモニターし、角方向回転の出力を発
生する。
り、第２光カプラー８まで進み、ここで第２反射ビーム
と第２透過ビームに分割される。第２透過ビームは減衰
され、第２反射ビームは導波管81に沿つて進み、シング
ルモード光フアイバ12を通つてリング共振器15へ送られ
る。同様に第１透過ビームは導波管62および位相変調器
７を通つて進み、第３光カプラー９で第３反射ビームと
第３透過ビームに分割される。第３透過ビームは減衰さ
れ、第３反射ビームは導波管91を通り光フアイバー13を
通つてリング共振器15に進む。光フアイバー12および13
は第４光カプラー14によつてリング共振器15に結合され
ている。リング共振器は光フアイバー15の単一ループか
ら製造される。第２および第３反射ビームはそれぞれ反
時計方向および時計方向にリング共振器を中心として進
む。双方のビームの大部分はリング15を中心に回転し続
けるが、一部は各回路上の第４光カプラー14を通して光
フアイバー12および13に結合され、再び集積光回路３に
戻る。導波管13を通つて戻る反時計方向のビームは導波
管91上の集積光回路３へ進入し、光カプラー９を通過
し、導波管92に沿つて進み、回路３からシングルモード
光フアイバー17を通過して、光検出器19を入射する。同
様に導波管12に沿つて戻る時計方向のビームは、集積光
回路３に進入し、導波管81に沿つて進み、光カプラー８
を通過し、出力導波管82に沿つて進み、回路３からシン
グルモードの光フアイバー18を通つて光検出器19へ入射
する。カプラー14を通つてリング共振器15を離れ、光検
出器19,20により検出される光量は、共振時に最小とな
る。光検出器19,20は位相変調器７に結合されており、
リングのまわりを逆方向に進む光の周波数を変え、共振
が維持されるように検出量を最小に維持するようになつ
ている。リング15が角方向回転する結果、時計方向のビ
ームと反時計方向のビームの光路長さに差が生じ、この
結果、双方のビームの周波数は変位することとなる。角
度回転検出回路（図示せず）は所定期間（一般的には10
0分の１秒）にわたつて位相シフター７に印加しされる
周波数信号の変化をモニターし、角方向回転の出力を発
生する。
光出力が最小となる共振時にはリング15から散乱され
る光は増加する。第２図は共振時にリング15からの光出
力が急減し、散乱光がそれに対応して増加することを示
すものである。光ダイオード16は光フアイバー15に隣接
し、散乱光を検出する。
る光は増加する。第２図は共振時にリング15からの光出
力が急減し、散乱光がそれに対応して増加することを示
すものである。光ダイオード16は光フアイバー15に隣接
し、散乱光を検出する。
時計方向ビームと、反時計方向ビームの強度に差があ
る場合、ビームの強度差の結果としてカー効果によるジ
ヤイロバイアス力が誘導され、ビームは異なる屈折率を
有する材料内を進行せしめられ、よつて明らかに光路が
異なることになる。リング共振器から散乱される光の強
度は２つのビームの強度に応じて変わる。第３図は第１
光カプラー６の結合比の関数として表わされる散乱光の
強度（曲線31）のグラフである。結合比がゼロであると
全ての光が反射されて、導波管61に沿つて進行する。結
合比が増加するにつれて、より多くの比率の光が導波管
62を通過することになるが、このような比率の増加は全
ての光が透過して全て導波管62を通過するような結合比
の値に達するまで続く。本発明に係わるジヤイロでは第
１光カプラー６に第4a図に示すような交流電圧を印加し
てその結合比を周期的に変えることにより、直線31の傾
きをサンプリングしている。このように電圧を変えて制
御することによりカプラー６の結合比を変えている。カ
プラー９にも交流電圧が印加される。第３図において、
曲線31から32へ移るには、カプラー９に印加する電圧を
高レベルから低レベルへ変える。カプラー９に印加され
る電圧が高レベルのとき、カプラー６に印加される電圧
が高レベルから低レベルに変わると、曲線31の軌跡のよ
うな強度I1およびI2となる。カプラー９への電圧が低レ
ベルとなると、曲線32のような軌跡となり、カプラー６
への電圧が低レベルから高レベルに変わると、強度はI3
からI4となる。曲線32は、曲線31を逆変換したものであ
るので、第３反射ビームの強度は、平均値が第２反射ビ
ームの強度の値となるような２つの値の間で振動する。
る場合、ビームの強度差の結果としてカー効果によるジ
ヤイロバイアス力が誘導され、ビームは異なる屈折率を
有する材料内を進行せしめられ、よつて明らかに光路が
異なることになる。リング共振器から散乱される光の強
度は２つのビームの強度に応じて変わる。第３図は第１
光カプラー６の結合比の関数として表わされる散乱光の
強度（曲線31）のグラフである。結合比がゼロであると
全ての光が反射されて、導波管61に沿つて進行する。結
合比が増加するにつれて、より多くの比率の光が導波管
62を通過することになるが、このような比率の増加は全
ての光が透過して全て導波管62を通過するような結合比
の値に達するまで続く。本発明に係わるジヤイロでは第
１光カプラー６に第4a図に示すような交流電圧を印加し
てその結合比を周期的に変えることにより、直線31の傾
きをサンプリングしている。このように電圧を変えて制
御することによりカプラー６の結合比を変えている。カ
プラー９にも交流電圧が印加される。第３図において、
曲線31から32へ移るには、カプラー９に印加する電圧を
高レベルから低レベルへ変える。カプラー９に印加され
る電圧が高レベルのとき、カプラー６に印加される電圧
が高レベルから低レベルに変わると、曲線31の軌跡のよ
うな強度I1およびI2となる。カプラー９への電圧が低レ
ベルとなると、曲線32のような軌跡となり、カプラー６
への電圧が低レベルから高レベルに変わると、強度はI3
からI4となる。曲線32は、曲線31を逆変換したものであ
るので、第３反射ビームの強度は、平均値が第２反射ビ
ームの強度の値となるような２つの値の間で振動する。
カプラー９に印加される電圧の値は、サーボ制御装置
により調節され、このサーボ制御装置の利得は、曲線32
上での点３および４の値が発生する際に実質的に一部に
105分の１の精度が得られるよう充分な大きさになつて
いる。散乱光強度は、エラー信号を発生することにより
サーボに対する制御信号として働く。サーボに対するエ
ラー信号Ierrは、次のように与えられる。
により調節され、このサーボ制御装置の利得は、曲線32
上での点３および４の値が発生する際に実質的に一部に
105分の１の精度が得られるよう充分な大きさになつて
いる。散乱光強度は、エラー信号を発生することにより
サーボに対する制御信号として働く。サーボに対するエ
ラー信号Ierrは、次のように与えられる。
Ierr＝（I1−I2）−（I3−I4） 第３光カプラー９への電圧を正確に維持するために、
サーボ制御装置は、Ierrがゼロになるよう保証してい
る。従つて、電圧が変化する度に、これはカー効果で誘
導されるジヤイロバイアス力を反転する。ジヤイロが10
0分の１秒のサンプリング周期を有する角方向回転検出
回路を有するときは、第１光カプラー６および第３光カ
プラー９は、サンプリング周期の整数分の１に相当する
周期毎にHIGHとLOWとの間で切り換えられるよう設定さ
れ、第３反射ビームの時間平均強度が第２反射ビームの
強度に等しくなるようにされる。サンプリング周期も、
HIGHとLOWの周期も同一のクロックから得られる。
サーボ制御装置は、Ierrがゼロになるよう保証してい
る。従つて、電圧が変化する度に、これはカー効果で誘
導されるジヤイロバイアス力を反転する。ジヤイロが10
0分の１秒のサンプリング周期を有する角方向回転検出
回路を有するときは、第１光カプラー６および第３光カ
プラー９は、サンプリング周期の整数分の１に相当する
周期毎にHIGHとLOWとの間で切り換えられるよう設定さ
れ、第３反射ビームの時間平均強度が第２反射ビームの
強度に等しくなるようにされる。サンプリング周期も、
HIGHとLOWの周期も同一のクロックから得られる。
第６図は、上記のようなサンプリングおよびサーボ制
御を行うための論理回路のブロツク図である。矩形波発
生器40は、第4a図に示すような交流電圧を発生し、これ
をカプラー６へ直接に印加し、90°の位相シフト回路41
を介してカプラー９へ印加する。光検出器16からの出力
は、アンプ42を通して強度出力I1，I2，I3およびI4を出
力する。矩形波発生器40の出力は、判別回路43へも送ら
れ、この回路は、その出力が高レベルかまたは低レベル
かどうかを判別し、90°位相シフト回路41の出力は、判
別回路44へも送られ、この回路44はその出力は高レベル
または低レベルかを判別する。サンプル・ホールド回路
45,46,47および48は、光検出器16の出力をサンプリング
し、I1，I2，I3，I4をそれぞれ測定する。例えば、判別
回路43が矩形波発生器40の出力が高レベルかどうかを判
別し、判別回路441が90°位相シフト回路41の出力が高
レベルかどうかを判別するとき、サンプル・ホールド回
路45は、光検出器16の出力をサンプリングしてI1等の表
示をする。差動アンプ49はサンプリングした値I1とI2の
差を測定し、差信号D1を発生し、差動アンプ50は、サン
プリングされた値I3とI4との差を測定し、差信号D2を発
生する。次に差信号D1およびD2は、判別回路51内で比較
され、D2がD1よりも大きければ、回路52へ出力を発生
し、カプラー９へ印加される電圧を大きくし、D1がD2よ
りも大きければ、回路53へ出力を発生し、カプラー９へ
印加される電圧を小さくする。
御を行うための論理回路のブロツク図である。矩形波発
生器40は、第4a図に示すような交流電圧を発生し、これ
をカプラー６へ直接に印加し、90°の位相シフト回路41
を介してカプラー９へ印加する。光検出器16からの出力
は、アンプ42を通して強度出力I1，I2，I3およびI4を出
力する。矩形波発生器40の出力は、判別回路43へも送ら
れ、この回路は、その出力が高レベルかまたは低レベル
かどうかを判別し、90°位相シフト回路41の出力は、判
別回路44へも送られ、この回路44はその出力は高レベル
または低レベルかを判別する。サンプル・ホールド回路
45,46,47および48は、光検出器16の出力をサンプリング
し、I1，I2，I3，I4をそれぞれ測定する。例えば、判別
回路43が矩形波発生器40の出力が高レベルかどうかを判
別し、判別回路441が90°位相シフト回路41の出力が高
レベルかどうかを判別するとき、サンプル・ホールド回
路45は、光検出器16の出力をサンプリングしてI1等の表
示をする。差動アンプ49はサンプリングした値I1とI2の
差を測定し、差信号D1を発生し、差動アンプ50は、サン
プリングされた値I3とI4との差を測定し、差信号D2を発
生する。次に差信号D1およびD2は、判別回路51内で比較
され、D2がD1よりも大きければ、回路52へ出力を発生
し、カプラー９へ印加される電圧を大きくし、D1がD2よ
りも大きければ、回路53へ出力を発生し、カプラー９へ
印加される電圧を小さくする。
第１図は、本発明の一実施例の略図、 第2a図は、共振器を通過する光の強度がどのように周波
数の関数として変化するかを示すグラフであり、 第2b図は、散乱光の強度がどのようにして周波数の関数
として変化するかを示すグラフであり、 第３図は、散乱光の強度がどのようにして第１光カプラ
ーの結合比の関数として変化するかを示すグラフであ
り、 第4a図は、第１光カプラーに印加される電圧を示すグラ
フであり、 第4b図は、第３光カプラーに印加される電圧を示すグラ
フであり、 第５図は、時間の関数となる散乱光の強度を示すグラフ
であり、 第６図は、ブロツク回路の図である。 １……レーザ ６……第１光カプラー ８……第２光カプラー ９……第３光カプラー 15……リング共振器 16……検出器 40……第１可変手段 41……第２可変手段
数の関数として変化するかを示すグラフであり、 第2b図は、散乱光の強度がどのようにして周波数の関数
として変化するかを示すグラフであり、 第３図は、散乱光の強度がどのようにして第１光カプラ
ーの結合比の関数として変化するかを示すグラフであ
り、 第4a図は、第１光カプラーに印加される電圧を示すグラ
フであり、 第4b図は、第３光カプラーに印加される電圧を示すグラ
フであり、 第５図は、時間の関数となる散乱光の強度を示すグラフ
であり、 第６図は、ブロツク回路の図である。 １……レーザ ６……第１光カプラー ８……第２光カプラー ９……第３光カプラー 15……リング共振器 16……検出器 40……第１可変手段 41……第２可変手段
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−222288（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01C 19/00 - 19/72
Claims (10)
- 【請求項１】結合比が可変であり、レーザ（１）からの
光をほぼ等しい強度の第１成分と第２成分に分割する第
１光カプラー（６）と、 第１成分のうちの所定比の部分をリング共振器（15）の
一方の入力端へ送り、リング共振器（15）中を一方の向
きに通過させる第２光カプラー（８）と、 結合比が可変であり、第２成分のうちの可変比の部分を
前記リング共振器（15）の他方の入力端へ送り、前記リ
ング共振器（15）中を他方の向きに通過させる第３光カ
プラー（９）と、 前記リング共振器（15）から散乱される光の強度を検出
する検出器と、 前記第１光カプラー（６）の結合比を周期的に変えるた
めの第１可変手段（40）と、 前記検出器（16）の出力に応答し、前記第１可変手段
（40）による前記第１光カプラーの結合比の変化にとも
なって生じる、前記リング共振器（15）中を進む第１成
分および第２成分の強度差を検出する検出手段（45−4
8）と、 前記第３光カプラー（９）の結合比、すなわち交番する
各期間中の第２成分の強度を、第１成分および第２成分
の双方の時間平均強度が等しくなるよう、変える第２可
変手段（41）と を備えるリング共振ジャイロ。 - 【請求項２】前記第２成分の強度が、前記第１カプラー
と同じ周波数で高レベル（HIGH）値と低レベル（LOW）
値との間で、変化するよう前記第３光カプラー（９）の
結合比を変える、請求項１に記載のリング共振ジャイ
ロ。 - 【請求項３】第２成分の強度が、第１成分の強度を中心
にして振動し、時間平均すると、第１成分と第２成分の
強度が同一となるよう、高レベル（HIGH）値の持続時間
と低レベル（LOW）値の持続時間は等しく、且つ、第２
成分の強度の高レベル（HIGH）値は、第１成分の強度お
よび第２成分の低レベル（LOW）値との差の２倍に低レ
ベル（LOW）値を加えた合計値に対応している、請求項
２に記載のリング共振ジャイロ。 - 【請求項４】前記第１可変手段と前記第２可変手段と
は、π/2の位相差を与えられ、前記検出手段が、 （ａ）前記第１カプラーが一方の結合比にあり、第２成
分が低レベル（LOW）値にあるときにおける、第１成分
からの散乱光の強度と、 （ｂ）前記第１カプラーが他方の結合比にあり、第２成
分が低レベル（LOW）値にあるときにおける、第１成分
からの散乱光の強度と、 （ｃ）前記第１カプラーが他方の結合比にあり、第２成
分が高レベル（HIGH）値にあるときにおける、第１成分
からの散乱光の強度と、 （ｄ）前記第１カプラーが一方の結合比にあり、第２成
分が高レベル（HIGH）値にあるときにおける、第１成分
からの散乱光の強度と を検出するようにされている、請求項２または３に記載
のリング共振ジャイロ。 - 【請求項５】前記検出手段は、（ａ）の検出値および
（ｂ）の検出値の差と、（ｃ）の検出値および（ｄ）の
検出値の差とを誘導し、これら２つの差が等しくなるよ
うに前記第３光カプラー（９）の結合比を変える、請求
項４に記載のリング共振ジャイロ。 - 【請求項６】前記第２光カプラー（８）の結合比は、前
記リング共振器（15）の前記一方の入力端に送る第１成
分のうちの所定比の部分が、前記第１光カプラー（６）
により出力される第１成分の実質的に半分となるよう設
定されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のリ
ング共振ジャイロ。 - 【請求項７】前記第３光カプラー（９）は、前記リング
共振器（15）の前記他方の入力端へ送る第２成分のうち
の可変比の部分を、前記第１光カプラー（６）から受け
る第２成分の０〜100％の範囲で変化させられる、可変
の結合比を有している、請求項１〜６のいずれか１項に
記載のリング共振ジャイロ。 - 【請求項８】前記リング共振器（15）中を相互に逆方向
に進むレーザー光の周波数をシフトするための周波数シ
フト手段（７）であって、前記リング共振器（15）中を
相互に逆方向に進むレーザー光について、それらが共振
するように周波数をシフトさせる制御を受ける周波数シ
フト手段（７）を備えている、請求項１〜７のいずれか
１項に記載のリング共振ジャイロ。 - 【請求項９】前記周波数シフト手段（７）に印加される
制御信号を所定のサンプリング周期でモニターし、リン
グ共振器の角方向回転を表示する、請求項８に記載のリ
ング共振ジャイロ。 - 【請求項１０】前記サンプリング周期は、前記第１カプ
ラー（６）および前記第３カプラー（９）における結合
比の振動周期の整数倍に相当し、前記リング共振器（1
5）中を相互に逆方向に進むレーザー光の時間平均強度
がゼロとなるようにされている、請求項９に記載のリン
グ共振ジャイロ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB898903427A GB8903427D0 (en) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | A ring resonator gyro |
| GB8903427.6 | 1989-02-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02278115A JPH02278115A (ja) | 1990-11-14 |
| JP2909513B2 true JP2909513B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=10651741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2032638A Expired - Lifetime JP2909513B2 (ja) | 1989-02-15 | 1990-02-15 | リング共振ジャイロ |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0383587B1 (ja) |
| JP (1) | JP2909513B2 (ja) |
| DE (1) | DE69000440T2 (ja) |
| GB (2) | GB8903427D0 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2266588B (en) * | 1992-04-24 | 1995-11-15 | British Aerospace | Vibrating rate sensor tuning |
| FR2734632B1 (fr) * | 1995-05-24 | 1997-07-25 | Sextant Avionique | Procede de detection gyrometrique et gyrometre optique echantillonne pour la mise en oeuvre dudit procede |
| US5627644A (en) * | 1995-06-07 | 1997-05-06 | Sanders; Glen A. | Kerr effect compensation by optical power balancing in interferometric fiber optic gyroscopes |
| US5563705A (en) * | 1995-06-07 | 1996-10-08 | Honeywell, Inc. | Optical power balancing in interferometric fiber optic gyroscopes |
| US7145660B2 (en) | 2003-08-13 | 2006-12-05 | Lambda Crossing, Ltd. | Micro-resonator based optical sensor |
| JP5557900B2 (ja) | 2010-03-11 | 2014-07-23 | 三菱電機株式会社 | ナビゲーション装置 |
| RU2626725C1 (ru) * | 2016-04-08 | 2017-07-31 | Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА") | Способ сборки кольцевого резонатора лазерного гироскопа (варианты) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3662821D1 (en) * | 1986-07-29 | 1989-05-18 | Litef Gmbh | Method of measuring rate of turn using a passive optical resonator |
-
1989
- 1989-02-15 GB GB898903427A patent/GB8903427D0/en active Pending
-
1990
- 1990-02-14 US US07/479,432 patent/US5098188A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-15 EP EP90301599A patent/EP0383587B1/en not_active Expired
- 1990-02-15 JP JP2032638A patent/JP2909513B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-15 GB GB9003489A patent/GB2228319A/en not_active Withdrawn
- 1990-02-15 DE DE9090301599T patent/DE69000440T2/de not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| GB2228319A (en) | 1990-08-22 |
| GB8903427D0 (en) | 1989-04-05 |
| JPH02278115A (ja) | 1990-11-14 |
| GB9003489D0 (en) | 1990-04-11 |
| DE69000440D1 (de) | 1992-12-17 |
| US5098188A (en) | 1992-03-24 |
| DE69000440T2 (de) | 1993-03-25 |
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