JP3174889B2 - 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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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば航空機、船舶、
自動車等の角速度計として使用して好適な光ファイバジ
ャイロに関する。
自動車等の角速度計として使用して好適な光ファイバジ
ャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバジャイロは光のサグナック効
果を利用して角速度を計測するように構成されており、
高い信頼性を有し装置を小型化することができる利点が
あるため実用化が進んでいる。光ファイバジャイロのう
ち、干渉型光ファイバジャイロと称する形式のものがあ
り、これは複数回巻回された光ファイバループよりなる
１本の長い光路を互いに反対方向に光を伝播させ斯かる
２つの伝播光の位相差より角速度を求めるように構成さ
れている。
果を利用して角速度を計測するように構成されており、
高い信頼性を有し装置を小型化することができる利点が
あるため実用化が進んでいる。光ファイバジャイロのう
ち、干渉型光ファイバジャイロと称する形式のものがあ
り、これは複数回巻回された光ファイバループよりなる
１本の長い光路を互いに反対方向に光を伝播させ斯かる
２つの伝播光の位相差より角速度を求めるように構成さ
れている。
【０００３】干渉型光ファイバジャイロは位相変調方式
とそれを改良したセロダイン方式とが開発されている。
とそれを改良したセロダイン方式とが開発されている。
【０００４】図２は位相差変調方式の光ファイバジャイ
ロの例を示す。光ファイバジャイロは、半導体レーザ、
発光ダイオード等の光源１と入射光を電流に変換する受
光器２と１本の光ファイバを複数回巻回して形成された
光ファイバループ３と偏光子４と光ファイバを伝播する
光を合成し又は分岐するカプラ５、６とを有する。光源
１より出力された光線は第１のカプラ５及び偏光子４を
経由して第２のカプラ６に導かれる。第２のカプラ６で
光線は分岐され、斯くして分岐された２つの光線は光フ
ァイバループ３を互いに反対方向に伝播する。即ち、一
方は光ファイバループ３を右周りに伝播し、他方は左周
りに伝播する。
ロの例を示す。光ファイバジャイロは、半導体レーザ、
発光ダイオード等の光源１と入射光を電流に変換する受
光器２と１本の光ファイバを複数回巻回して形成された
光ファイバループ３と偏光子４と光ファイバを伝播する
光を合成し又は分岐するカプラ５、６とを有する。光源
１より出力された光線は第１のカプラ５及び偏光子４を
経由して第２のカプラ６に導かれる。第２のカプラ６で
光線は分岐され、斯くして分岐された２つの光線は光フ
ァイバループ３を互いに反対方向に伝播する。即ち、一
方は光ファイバループ３を右周りに伝播し、他方は左周
りに伝播する。
【０００５】光ファイバループ３に角速度Ωが加わる
と、サグナック効果（サニャック効果）によって、光フ
ァイバループ３内を互いに反対方向に伝播する光はその
出力端にて位相差Δθを生じさせる。斯かる位相差Δθ
は角速度Ωに比例し、次の式で表される。
と、サグナック効果（サニャック効果）によって、光フ
ァイバループ３内を互いに反対方向に伝播する光はその
出力端にて位相差Δθを生じさせる。斯かる位相差Δθ
は角速度Ωに比例し、次の式で表される。
【０００６】
【数１】
【０００７】ここに、Ｒは光ファイバループ３のループ
径、Ｌは光ファイバループ３の長さ、λは光源１から出
力される光線の波長、Ｃは光速を表す。
径、Ｌは光ファイバループ３の長さ、λは光源１から出
力される光線の波長、Ｃは光速を表す。
【０００８】更に、斯かる位相差変調方式の光ファイバ
ジャイロは、電流・電圧変換器７と位相変調器８と信号
発生器９と同期検波器１０とを有する。受光器２より出
力された電流は電流・電圧変換器７によって電圧に変換
され電圧として出力される。位相変調器８は光ファイバ
ループ３の一端に配置されており、信号発生器９から供
給された基準信号によって作動される。位相変調器８に
よって光ファイバループ３内を互いに反対方向に伝播す
る光が位相変調される。信号発生器９から供給される信
号の角周波数をωP とすれば、電流・電圧変換器７の出
力電圧Ｖは、
ジャイロは、電流・電圧変換器７と位相変調器８と信号
発生器９と同期検波器１０とを有する。受光器２より出
力された電流は電流・電圧変換器７によって電圧に変換
され電圧として出力される。位相変調器８は光ファイバ
ループ３の一端に配置されており、信号発生器９から供
給された基準信号によって作動される。位相変調器８に
よって光ファイバループ３内を互いに反対方向に伝播す
る光が位相変調される。信号発生器９から供給される信
号の角周波数をωP とすれば、電流・電圧変換器７の出
力電圧Ｖは、
【０００９】
【数２】 Ｉ＝Ｋ｛１＋ｃｏｓΔθ（Ｊ0（ｘ）−２Ｊ2（ｘ）ｃｏｓ２ωP ｔ＋‥‥） −ｓｉｎΔθ（２Ｊ1 （ｘ）ｃｏｓωP ｔ−‥‥）｝
【００１０】となる。ここで、ｘは位相変調度、Ｊ0 ，
Ｊ1 ，Ｊ2 ，‥‥はベッセル関数、Ｋは比例定数、ｔは
時間である。
Ｊ1 ，Ｊ2 ，‥‥はベッセル関数、Ｋは比例定数、ｔは
時間である。
【００１１】同期検波器１０には信号発生器９から角周
波数ωP の信号が供給され、斯かる基準信号によって出
力電圧Ｖの角周波数ｎωP 成分のうち角周波数成分ωP
が同期検波され、ｓｉｎΔθに比例する出力２ＫＪ
1 （ｘ）ｓｉｎΔθが出力される。こうして、Δθを求
めて、数１の式より角速度Ωが求められる。
波数ωP の信号が供給され、斯かる基準信号によって出
力電圧Ｖの角周波数ｎωP 成分のうち角周波数成分ωP
が同期検波され、ｓｉｎΔθに比例する出力２ＫＪ
1 （ｘ）ｓｉｎΔθが出力される。こうして、Δθを求
めて、数１の式より角速度Ωが求められる。
【００１２】図３はセロダイン方式の光ファイバジャイ
ロの例を示す。セロダイン方式は位相変調方式に比べて
より広いダイナミックレンジを得ることができるように
開発されたものであり、光ファイバループ３の一端に位
相変調器８の他にセロダイン変調器１６が配置されてい
る。セロダイン変調器１６は光ファイバループ３を互い
に反対方向に伝播する光に鋸歯状波形（セロダイン波）
を重畳させて位相変調するように構成されている。
ロの例を示す。セロダイン方式は位相変調方式に比べて
より広いダイナミックレンジを得ることができるように
開発されたものであり、光ファイバループ３の一端に位
相変調器８の他にセロダイン変調器１６が配置されてい
る。セロダイン変調器１６は光ファイバループ３を互い
に反対方向に伝播する光に鋸歯状波形（セロダイン波）
を重畳させて位相変調するように構成されている。
【００１３】光ファイバジャイロは更に、同期検波器１
０によって出力された位相差Δθを積分する第１の積分
器１１と、積分器１１の出力を更に積分する第２の積分
器１２と、２π基準信号を発生する２π基準器１５と、
２π基準器１５からの２π基準信号と第２の積分器１２
との出力を比較してリセット信号を発生し斯かるリセッ
ト信号によって第２の積分器１２の出力よりセロダイン
波（鋸歯状波）の出力を生成するリセット回路１４と、
斯かるセロダイン波の波数を計数して角速度信号を出力
するカウンタ１３と、を有する。
０によって出力された位相差Δθを積分する第１の積分
器１１と、積分器１１の出力を更に積分する第２の積分
器１２と、２π基準信号を発生する２π基準器１５と、
２π基準器１５からの２π基準信号と第２の積分器１２
との出力を比較してリセット信号を発生し斯かるリセッ
ト信号によって第２の積分器１２の出力よりセロダイン
波（鋸歯状波）の出力を生成するリセット回路１４と、
斯かるセロダイン波の波数を計数して角速度信号を出力
するカウンタ１３と、を有する。
【００１４】このセロダイン方式の動作を説明する。図
４Ａはセロダイン変調器１６によって位相変調された光
の位相変調波を示しており、左回りの光の位相変調波を
θ（ｔ）として実線で表し、右回りの光の位相変調波を
θ（ｔ−τ）として破線で表している。セロダイン変調
器１６は光ファイバループ３の一端に配置されているた
め、光ファイバループ３を左回りに伝播する光と右回り
に伝播する光は異なるタイミングで位相変調される。図
４Ｂは、左回りと右回りの２つの方向に伝播する光の間
の位相差θ（ｔ）−θ（ｔ−τ）を示しており、正の位
相差θS は、
４Ａはセロダイン変調器１６によって位相変調された光
の位相変調波を示しており、左回りの光の位相変調波を
θ（ｔ）として実線で表し、右回りの光の位相変調波を
θ（ｔ−τ）として破線で表している。セロダイン変調
器１６は光ファイバループ３の一端に配置されているた
め、光ファイバループ３を左回りに伝播する光と右回り
に伝播する光は異なるタイミングで位相変調される。図
４Ｂは、左回りと右回りの２つの方向に伝播する光の間
の位相差θ（ｔ）−θ（ｔ−τ）を示しており、正の位
相差θS は、
【００１５】
【数３】
【００１６】で表される。ここで、ＴS はセロダイン波
の周期、τは左回りと右回りの２つの方向に伝播する光
の時間差であり光ファイバループ３の長さで定まる。
の周期、τは左回りと右回りの２つの方向に伝播する光
の時間差であり光ファイバループ３の長さで定まる。
【００１７】電流・電圧変換器７の出力電圧Ｖは数２の
式で、Δθの代わりにΔθ＋θS に置き換えられた値と
なり、従って、同期検波器１０からはｓｉｎ（Δθ＋θ
S ）に比例する２ＫＪ1 （ｘ）ｓｉｎ（Δθ＋θS ）が
出力される。
式で、Δθの代わりにΔθ＋θS に置き換えられた値と
なり、従って、同期検波器１０からはｓｉｎ（Δθ＋θ
S ）に比例する２ＫＪ1 （ｘ）ｓｉｎ（Δθ＋θS ）が
出力される。
【００１８】斯かる出力は２つの積分器１１、１２で積
分され、セロダイン変調器１６にフィードバックされ
る。セロダイン変調器１６では、積分器１２からの信号
に基づいて、ｓｉｎ（Δθ＋θS ）＝０となるように、
即ち、位相差がθS ＝−Δθとなるように位相変調され
る。数２の式と数３の式をこの式θS ＝−Δθに代入し
て、
分され、セロダイン変調器１６にフィードバックされ
る。セロダイン変調器１６では、積分器１２からの信号
に基づいて、ｓｉｎ（Δθ＋θS ）＝０となるように、
即ち、位相差がθS ＝−Δθとなるように位相変調され
る。数２の式と数３の式をこの式θS ＝−Δθに代入し
て、
【００１９】
【数４】
【００２０】ここで、ｆS はセロダイン波の周波数ｆS
＝１／ＴS である。こうして、積分器１２からフィード
バックされた信号に基づいてセロダイン変調器１６にて
セロダイン変調し、カウンタ１３によってセロダイン波
の周波数を計数する。斯くして計数された周波数より数
４の式によって角速度Ωが求められる。
＝１／ＴS である。こうして、積分器１２からフィード
バックされた信号に基づいてセロダイン変調器１６にて
セロダイン変調し、カウンタ１３によってセロダイン波
の周波数を計数する。斯くして計数された周波数より数
４の式によって角速度Ωが求められる。
【００２１】この方式では、数２の式によって表される
電流・電圧変換器７の出力電圧Ｖのうち、直流成分Ｋ
（１＋Ｊ0 ）及び２倍波成分２ＫＪ2 等の高調波成分の
占める割合が大きく、角速度Ωの計算に必要な基本成分
２ＫＪ1 （ｘ）が小さいため、入力角速度の値が小さい
ときは高い精度を得ることができない欠点を有する。
電流・電圧変換器７の出力電圧Ｖのうち、直流成分Ｋ
（１＋Ｊ0 ）及び２倍波成分２ＫＪ2 等の高調波成分の
占める割合が大きく、角速度Ωの計算に必要な基本成分
２ＫＪ1 （ｘ）が小さいため、入力角速度の値が小さい
ときは高い精度を得ることができない欠点を有する。
【００２２】図５に、本願出願人と同一の出願人によっ
て提案された特許出願第３─１３２９９１号に係わる光
ファイバジャイロの例を示す。この例は図３に示された
セロダイン方式の光ファイバジャイロの欠点を除去して
それを改善することを目的としており、電流・電圧変換
器７の出力電圧Ｖより、直流成分（１＋Ｊ0 ）及び２倍
波成分の高調波成分を除去し、必要な基本成分を高い精
度で得ることができるように構成されている。
て提案された特許出願第３─１３２９９１号に係わる光
ファイバジャイロの例を示す。この例は図３に示された
セロダイン方式の光ファイバジャイロの欠点を除去して
それを改善することを目的としており、電流・電圧変換
器７の出力電圧Ｖより、直流成分（１＋Ｊ0 ）及び２倍
波成分の高調波成分を除去し、必要な基本成分を高い精
度で得ることができるように構成されている。
【００２３】この光ファイバジャイロは、図３の光ファ
イバジャイロと比較して明らかなように、電流・電圧変
換器７の出力側に直流除去器１７と２倍波除去器１８を
備えている。電流・電圧変換器７の出力電圧Ｖより、直
流成分（１＋Ｊ0 ）は直流除去器１７によって除去さ
れ、２倍波成分２Ｊ2 は２倍波除去器１８によって除去
されるため、入力角速度が小さい場合であってもゲイン
を大きくとることができる。直流除去器１７は例えばハ
イパスフィルタ等で構成されてよい。
イバジャイロと比較して明らかなように、電流・電圧変
換器７の出力側に直流除去器１７と２倍波除去器１８を
備えている。電流・電圧変換器７の出力電圧Ｖより、直
流成分（１＋Ｊ0 ）は直流除去器１７によって除去さ
れ、２倍波成分２Ｊ2 は２倍波除去器１８によって除去
されるため、入力角速度が小さい場合であってもゲイン
を大きくとることができる。直流除去器１７は例えばハ
イパスフィルタ等で構成されてよい。
【００２４】２倍波除去器１８の構成例を図６に示す。
２倍波除去器１８は、減算器２１、位相検出器２２、補
償アンプ２３、２７、電圧制御移相器２４、乗算器２
５、同期検波器２６及び信号発生器２８を含む。信号発
生器２８は信号発生器９によって発生される信号の周波
数ωP の２倍の周波数２ωP の信号を発生するように構
成されている。電流・電圧変換器７の出力電圧Ｖは直流
除去器１７を経由して入力端子１７ａより２倍波除去器
１８に供給され、２倍波除去器１８の出力は出力端子１
７ｂより同期検波器１０に供給される。
２倍波除去器１８は、減算器２１、位相検出器２２、補
償アンプ２３、２７、電圧制御移相器２４、乗算器２
５、同期検波器２６及び信号発生器２８を含む。信号発
生器２８は信号発生器９によって発生される信号の周波
数ωP の２倍の周波数２ωP の信号を発生するように構
成されている。電流・電圧変換器７の出力電圧Ｖは直流
除去器１７を経由して入力端子１７ａより２倍波除去器
１８に供給され、２倍波除去器１８の出力は出力端子１
７ｂより同期検波器１０に供給される。
【００２５】位相検出器２２、補償アンプ２３、電圧制
御移相器２４及び乗算器２５は第１の閉ループを構成し
ており、斯かる第１のループでは乗算器２５からの出力
が除去すべき２倍波成分と同位相になるよう制御され
る。即ち、位相差検出器２２では、入力端子１７ａを経
由して供給された電圧の２倍波成分と乗算器２５からの
出力とが比較され、その位相差を表す電圧が出力され
る。補償アンプ２３では、位相差検出器２２からの出力
電圧が適当な増幅率で増幅されて電圧制御移相器２４に
制御電圧ＶC として出力される。電圧制御移相器２４で
は、信号発生器２８より発生される信号の周波数２ωP
と同一の周波数を有し且つ制御電圧ＶC に比例した分だ
け移相された信号が生成され、斯かる信号は乗算器２５
に出力される。乗算器２５では、電圧制御移相器２４か
らの信号と補償アンプ２７からの信号とが乗算され、そ
れによって得られた信号は減算器２１へ出力される。
御移相器２４及び乗算器２５は第１の閉ループを構成し
ており、斯かる第１のループでは乗算器２５からの出力
が除去すべき２倍波成分と同位相になるよう制御され
る。即ち、位相差検出器２２では、入力端子１７ａを経
由して供給された電圧の２倍波成分と乗算器２５からの
出力とが比較され、その位相差を表す電圧が出力され
る。補償アンプ２３では、位相差検出器２２からの出力
電圧が適当な増幅率で増幅されて電圧制御移相器２４に
制御電圧ＶC として出力される。電圧制御移相器２４で
は、信号発生器２８より発生される信号の周波数２ωP
と同一の周波数を有し且つ制御電圧ＶC に比例した分だ
け移相された信号が生成され、斯かる信号は乗算器２５
に出力される。乗算器２５では、電圧制御移相器２４か
らの信号と補償アンプ２７からの信号とが乗算され、そ
れによって得られた信号は減算器２１へ出力される。
【００２６】一方、同期検波器２６、補償アンプ２７、
乗算器２５及び減算器２１は第２の閉ループを構成して
いる。斯かる第２のループでは乗算器２５からの出力が
除去すべき２倍波成分と同振幅になるよう制御され、こ
うして乗算器２５からは２倍波成分と同振幅の出力が生
成され、斯かる出力は減算器２１に供給されて２倍波成
分が除去される。即ち、同期検波器２６では、減算器２
１からの出力が信号発生器２８からの周波数２ωP の信
号によって同期検波され、２倍波成分と同一振幅の信号
が生成される。補償アンプ２７では、同期検波器２６か
らの出力電圧が適当な増幅率で増幅されて乗算器２５に
出力される。乗算器２５では、電圧制御移相器２４から
出力された２倍波成分の位相と同位相の信号と補償アン
プ２７から出力された２倍波成分の振幅と同振幅の信号
とが乗算される。減算器２１では、入力端子１７ａを経
由して供給された直流成分は除去されているが２倍波成
分を含む入力信号に乗算器２５からの信号が減算され、
その結果得られた信号が出力端子１７ｂより出力され
る。
乗算器２５及び減算器２１は第２の閉ループを構成して
いる。斯かる第２のループでは乗算器２５からの出力が
除去すべき２倍波成分と同振幅になるよう制御され、こ
うして乗算器２５からは２倍波成分と同振幅の出力が生
成され、斯かる出力は減算器２１に供給されて２倍波成
分が除去される。即ち、同期検波器２６では、減算器２
１からの出力が信号発生器２８からの周波数２ωP の信
号によって同期検波され、２倍波成分と同一振幅の信号
が生成される。補償アンプ２７では、同期検波器２６か
らの出力電圧が適当な増幅率で増幅されて乗算器２５に
出力される。乗算器２５では、電圧制御移相器２４から
出力された２倍波成分の位相と同位相の信号と補償アン
プ２７から出力された２倍波成分の振幅と同振幅の信号
とが乗算される。減算器２１では、入力端子１７ａを経
由して供給された直流成分は除去されているが２倍波成
分を含む入力信号に乗算器２５からの信号が減算され、
その結果得られた信号が出力端子１７ｂより出力され
る。
【００２７】こうして、受光器２、電流・電圧変換器７
からの出力電圧より直流波成分と２倍波成分を除去する
ことによって所望の基本波成分を高い精度で取り出すこ
とができる。斯かる基本波成分より角速度を求めるた
め、入力角速度の値が小さい場合であっても充分精度が
高い測定値を得ることができる。
からの出力電圧より直流波成分と２倍波成分を除去する
ことによって所望の基本波成分を高い精度で取り出すこ
とができる。斯かる基本波成分より角速度を求めるた
め、入力角速度の値が小さい場合であっても充分精度が
高い測定値を得ることができる。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】図５に示す例では、第
１のループを構成する位相差検出器２２は、直流除去器
１７と入力端子１７ａを経由して供給された電流・電圧
変換器７からの出力を基準電圧として乗算器２５からの
出力電圧と比較して、その位相差を表す信号を生成する
ように構成されている。
１のループを構成する位相差検出器２２は、直流除去器
１７と入力端子１７ａを経由して供給された電流・電圧
変換器７からの出力を基準電圧として乗算器２５からの
出力電圧と比較して、その位相差を表す信号を生成する
ように構成されている。
【００２９】しかしながら、電流・電圧変換器７からの
出力電圧Ｖは様々なノイズを含んでいる。斯かるノイズ
は、例えば、図４Ａに示す如き位相変調波がセロダイン
波（鋸歯状波）であることに起因する。セロダイン波の
振幅が２πから０に立ち下がるのに要するリセット時間
（これをフライバック時間という。）が存在するし、ま
た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。）することがある。それによって、上述の
ノイズが生じる。
出力電圧Ｖは様々なノイズを含んでいる。斯かるノイズ
は、例えば、図４Ａに示す如き位相変調波がセロダイン
波（鋸歯状波）であることに起因する。セロダイン波の
振幅が２πから０に立ち下がるのに要するリセット時間
（これをフライバック時間という。）が存在するし、ま
た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。）することがある。それによって、上述の
ノイズが生じる。
【００３０】従って、電流・電圧変換器７からの出力電
圧Ｖを基準信号として使用すると、位相差検出器２２か
ら精度の高い出力を得ることができない欠点がある。
圧Ｖを基準信号として使用すると、位相差検出器２２か
ら精度の高い出力を得ることができない欠点がある。
【００３１】本発明は、斯かる点に鑑み、セロダイン方
式の光ファイバジャイロにおいて、電流・電圧変換器７
の出力側に設けられた２倍波除去器１８に含まれる位相
差検出器２２からの出力信号をより精度が高いものとす
ることを目的とする。
式の光ファイバジャイロにおいて、電流・電圧変換器７
の出力側に設けられた２倍波除去器１８に含まれる位相
差検出器２２からの出力信号をより精度が高いものとす
ることを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバジャ
イロは、光源１と、光ファイバループ３と、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光
ファイバループ３にそれぞれ互いに反対方向に伝播させ
る光分配器５、６と、第１の伝播光及び第２の伝播光を
基本周波数で位相変調する位相変調器８と、光ファイバ
ループ３を伝播した第１の伝播光及び第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２と、光
検出器２の出力を位相変調器８の基本周波数によって同
期検波する同期検波器１０と、を有し、第１の伝播光と
第２の伝播光との位相差から角速度を求める光ファイバ
ジャイロにおいて、光検出器２の出力から直流成分を除
去する直流除去器１７と、光検出器２の出力から高調波
成分を除去する高調波除去器１８と、除去すべき高調波
成分と同一の周波数の信号を発生する信号発生器２８
と、を設け、高調波除去器１８は信号発生器２８からの
基準信号に基づいて高調波成分を除去するように構成さ
れている。
イロは、光源１と、光ファイバループ３と、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光
ファイバループ３にそれぞれ互いに反対方向に伝播させ
る光分配器５、６と、第１の伝播光及び第２の伝播光を
基本周波数で位相変調する位相変調器８と、光ファイバ
ループ３を伝播した第１の伝播光及び第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２と、光
検出器２の出力を位相変調器８の基本周波数によって同
期検波する同期検波器１０と、を有し、第１の伝播光と
第２の伝播光との位相差から角速度を求める光ファイバ
ジャイロにおいて、光検出器２の出力から直流成分を除
去する直流除去器１７と、光検出器２の出力から高調波
成分を除去する高調波除去器１８と、除去すべき高調波
成分と同一の周波数の信号を発生する信号発生器２８
と、を設け、高調波除去器１８は信号発生器２８からの
基準信号に基づいて高調波成分を除去するように構成さ
れている。
【００３３】
【作用】本発明によると、２倍波除去器１８に含まれる
位相差検出器２２に供給される基準信号として、電流・
電圧変換器７からの出力電圧Ｖではなく、信号発生器２
８からの信号が使用されている。従って、位相差検出器
２２からの位相差信号は、電流・電圧変換器７からの出
力電圧Ｖに含まれるノイズに起因する誤差を含むことが
なく、従ってより正確な位相差信号を得ることができ
る。
位相差検出器２２に供給される基準信号として、電流・
電圧変換器７からの出力電圧Ｖではなく、信号発生器２
８からの信号が使用されている。従って、位相差検出器
２２からの位相差信号は、電流・電圧変換器７からの出
力電圧Ｖに含まれるノイズに起因する誤差を含むことが
なく、従ってより正確な位相差信号を得ることができ
る。
【００３４】
【実施例】以下、図１を参照して本発明の実施例につい
て説明する。尚、図１において、図２〜図５の対応する
部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略
する。
て説明する。尚、図１において、図２〜図５の対応する
部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略
する。
【００３５】図１は、本例のセロダイン方式の光ファイ
バジャイロに使用される２倍波除去器１８の構成を示
す。２倍波除去器１８は、減算器２１、位相検出器２
２、補償アンプ２３、２７、電圧制御移相器２４、乗算
器２５、同期検波器２６及び周波数２ωP の信号を発生
する信号発生器２８を含む。
バジャイロに使用される２倍波除去器１８の構成を示
す。２倍波除去器１８は、減算器２１、位相検出器２
２、補償アンプ２３、２７、電圧制御移相器２４、乗算
器２５、同期検波器２６及び周波数２ωP の信号を発生
する信号発生器２８を含む。
【００３６】図１と図６とを比較すると明らかなよう
に、本例では位相差検出器２２に供給される基準信号
は、信号発生器２８によって発生された信号を使用して
おり、入力端子１７ａを経由して供給される電流・電圧
変換器７からの出力電圧Ｖを使用していない。従って、
図６に示す例の如く、電流・電圧変換器７からの出力電
圧Ｖに含まれるノイズに起因した誤差が生じることが排
除される。
に、本例では位相差検出器２２に供給される基準信号
は、信号発生器２８によって発生された信号を使用して
おり、入力端子１７ａを経由して供給される電流・電圧
変換器７からの出力電圧Ｖを使用していない。従って、
図６に示す例の如く、電流・電圧変換器７からの出力電
圧Ｖに含まれるノイズに起因した誤差が生じることが排
除される。
【００３７】信号発生器２８によって周波数が２ωP の
信号が発生され、斯かる信号は基準信号として位相差検
出器２２に供給される。位相差検出器２２では、乗算器
２５からの出力電圧が斯かる基準信号と比較されて位相
差が求められる。斯かる位相差は、上述のように、電流
・電圧変換器７からの出力電圧Ｖを基準信号として使用
した場合に比較して、より正確な値として求められる。
信号が発生され、斯かる信号は基準信号として位相差検
出器２２に供給される。位相差検出器２２では、乗算器
２５からの出力電圧が斯かる基準信号と比較されて位相
差が求められる。斯かる位相差は、上述のように、電流
・電圧変換器７からの出力電圧Ｖを基準信号として使用
した場合に比較して、より正確な値として求められる。
【００３８】即ち、電流・電圧変換器７からの出力電圧
Ｖがフライバック時間に起因する誤差や２π誤差を有す
る場合であっても、位相差検出器２２からの位相差信号
は斯かる誤差を含まない正確なものとなる。従って、セ
ロダイン方式の光ファイバジャイロにおいて、フライバ
ック時間に起因する誤差や２π誤差の影響を最小化する
ことができるため、より精度が高い角速度を求めること
ができる
Ｖがフライバック時間に起因する誤差や２π誤差を有す
る場合であっても、位相差検出器２２からの位相差信号
は斯かる誤差を含まない正確なものとなる。従って、セ
ロダイン方式の光ファイバジャイロにおいて、フライバ
ック時間に起因する誤差や２π誤差の影響を最小化する
ことができるため、より精度が高い角速度を求めること
ができる
【００３９】尚、本例は従来例と比較して、位相差検出
器２２に入力される基準信号が信号発生器２８より供給
される点のみが異なり、他の構成は図５及び図６に示す
例と同一であってよい。
器２２に入力される基準信号が信号発生器２８より供給
される点のみが異なり、他の構成は図５及び図６に示す
例と同一であってよい。
【００４０】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の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他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
てきたが、本発明は上述の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他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
【００４１】
【発明の効果】本発明によると、電流・電圧変換器７の
出力側に２倍波成分を除去するための２倍波除去器１８
を設けたセロダイン方式の光ファイバジャイロにおい
て、２倍波除去器１８を構成する位相差検出器２２から
の位相差信号をより精度の高い値として求めることがで
きる利点がある。
出力側に２倍波成分を除去するための２倍波除去器１８
を設けたセロダイン方式の光ファイバジャイロにおい
て、２倍波除去器１８を構成する位相差検出器２２から
の位相差信号をより精度の高い値として求めることがで
きる利点がある。
【００４２】本発明によると、セロダイン方式の光ファ
イバジャイロにおいて、２倍波除去器１８によって出力
される２倍波成分が除去された信号は、より精度が高い
信号として同期検波器１０に供給されるため、より精度
が高い角速度を求めることができる利点がある。
イバジャイロにおいて、２倍波除去器１８によって出力
される２倍波成分が除去された信号は、より精度が高い
信号として同期検波器１０に供給されるため、より精度
が高い角速度を求めることができる利点がある。
【図１】本発明の光ファイバジャイロの２倍波除去器の
構成例を示す図である。
構成例を示す図である。
【図２】従来の光ファイバジャイロの例を示す図であ
る。
る。
【図３】従来の光ファイバジャイロの例を示す図であ
る。
る。
【図４】セロダイン変調器の機能を説明する説明図であ
る。
る。
【図５】従来の光ファイバジャイロの例を示す図であ
る。
る。
【図６】従来の２倍波除去器の構成例を示す図である。
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 積分器 １３ カウンタ １４ リセット回路 １５ ２π基準 １６ セロダイン変調器 １７ 直流除去器 １７ａ 入力端子 １７ｂ 出力端子 １８ ２倍波除去器 ２２ 位相差検出器 ２３ 補償アンプ ２４ 電圧制御移相器 ２５ 乗算器 ２６ 同期検波器 ２７ 補償アンプ ２８ 信号発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北條 武 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４−369423（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 19/00 - 19/72
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の伝播光と第２の伝播光とに分配し両者
を上記光ファイバループにそれぞれ互いに反対方向に伝
播させる光分配器と、上記第１の伝播光及び第２の伝播
光を基本周波数で位相変調する位相変調器と、上記光フ
ァイバループを伝播した上記第１の伝播光及び第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、上記光検出器の出力を上記位相変調器の基本周波数
によって同期検波する同期検波器と、を有し、上記第１
の伝播光と第２の伝播光との位相差から角速度を求める
光ファイバジャイロにおいて、 上記光検出器の出力から直流成分を除去する直流除去器
と、上記光検出器の出力から高調波成分を除去する高調
波除去器と、を設け、上記高調波除去器は、上記位相変
調器の基本周波数の２倍の周波数を発生する信号発生器
の出力より上記位相変調器の基本周波数の２倍の周波数
の位相差を検出する位相差検出器と電圧制御移送器と乗
算器とを含む第１の閉ル−プと上記直流除去器の出力よ
り上記位相変調器の２倍の周波数の振幅を検出する同期
検波器と上記乗算器と減算器とを含む第２の閉ル−プと
を有し、上記乗算器の出力は上記直流除去器の出力より
除去すべき高調波成分と同位相且つ同振幅になるように
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 |
|---|---|---|---|
| JP02675692A JP3174889B2 (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | 光ファイバジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02675692A JP3174889B2 (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | 光ファイバジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05223581A JPH05223581A (ja) | 1993-08-31 |
| JP3174889B2 true JP3174889B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=12202127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02675692A Expired - Lifetime JP3174889B2 (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3174889B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113009630A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-22 | 天津大学 | 一种基于非线性光学环镜的光学频率梳生成装置和方法 |
-
1992
- 1992-02-13 JP JP02675692A patent/JP3174889B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05223581A (ja) | 1993-08-31 |
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