JPH01209316A - Azimuth signal outputting device - Google Patents

Azimuth signal outputting device

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JPH01209316A
JPH01209316A JP63034847A JP3484788A JPH01209316A JP H01209316 A JPH01209316 A JP H01209316A JP 63034847 A JP63034847 A JP 63034847A JP 3484788 A JP3484788 A JP 3484788A JP H01209316 A JPH01209316 A JP H01209316A
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JP
Japan
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optical
optical fiber
signal
loop
loops
Prior art date
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Pending
Application number
JP63034847A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Tanaka
智弘 田中
Makoto Nara
誠 奈良
Nobuaki Yoshida
宣昭 吉田
Kiyohiko Nakazawa
中澤 斉彦
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH01209316A publication Critical patent/JPH01209316A/en
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Abstract

PURPOSE:To avoid the influences affected by noise signals due to the irregular rotation, by arranging two optical loops to be separated by predetermined angles and to have a common rotary shaft, so that the difference of output signals from a light receiving element corresponding to said optical loops is obtained. CONSTITUTION:Bobbins 1A, 1B each wound with an optical fiber loop have a common rotary shaft M, and fixedly arranged by approximately 90 deg.. There are a light source 2, a modulating element 4, a detector and an APC circuit block 6 provided inside the bobbin 1B. The light from the light source 2 is incident upon the optical fiber lops through the modulating element 4. Then, the light ejected from each fiber loop is photoelectrically converted, so that the azimuth signal is obtained based on a signal indicating the difference of the outputs from the fiber loops.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、方位信号出力装置に関し、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信号出力装置に関する
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an azimuth signal output device, and in particular, the present invention is constructed using an optical gyro that detects rotational angular velocity using the saniac effect of light. The present invention relates to a direction signal output device.

(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
成される光フアイバジャイロを用いたものがある。その
ものは、例えば、光フア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。
(Prior Art) Conventionally, in order to obtain an azimuth signal, an optical fiber gyro constructed by winding an optical fiber has been used. For example, the loop surface created by the optical fiber loop is placed in a vertical plane, and the loop surface is rotated around the vertical axis.
Obtaining direction signal.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、光フア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。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in a configuration in which the loop surface formed by the optical fiber loop is provided in a vertical plane and the loop surface is rotated around the vertical axis to obtain a direction signal, unevenness in rotation during rotation may occur. Noise signals may be generated.

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本の光フア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ア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。
In this case, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 169714/1982, two optical fiber loops are wound around the same bobbin in the same direction and the same number of times, and the position of the modulation section is adjusted to each other. It is conceivable that by providing them at different ends of the optical fiber loop, the phases of the output signals are shifted by 180 degrees, and further, by taking the difference between these two output signals, in-phase noise can be canceled.

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。
However, in such a noise canceling method, the noise signal due to rotational unevenness is also reversed by 180 degrees, so that the noise signal due to rotational unevenness cannot be removed.

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信号出力装置、を
得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to provide an azimuth signal output device that is not affected by noise signals caused by uneven rotation during rotation.

(問題点を解決する為の手段) 本発明は光ジャイロを用いた方位信号出力装置において
、2つの光ループ(ファイバを用いたり、反射鏡を組み
合せて形成する)を、共通の回転軸を有しかつ所定の角
度θ(0度<θ<180度)をなすように配設し、前記
2つの光ループのそれぞれに、その両端から逆方向へ光
源からの測定光を入射せしめると共に、前記2つの光ル
ープのそれぞれの両端からの射出光を、それぞれの光ル
ープに対応した別々の受光素子で光電変換する一対の光
ジャイロを設け、該一対の光ジャイロの出力信号の差信
号に基づいて方位信号を求めることを特徴とする方位信
号出力装置である。
(Means for Solving Problems) The present invention provides an azimuth signal output device using an optical gyro, in which two optical loops (formed by using a fiber or by combining reflecting mirrors) have a common rotation axis. The two optical loops are arranged so as to form a predetermined angle θ (0 degrees < θ < 180 degrees), and measurement light from a light source is made to enter each of the two optical loops in opposite directions from both ends thereof. A pair of optical gyros is provided that photoelectrically converts the light emitted from both ends of each optical loop using separate light receiving elements corresponding to each optical loop, and the direction is determined based on the difference signal between the output signals of the pair of optical gyros. This is an azimuth signal output device characterized by obtaining a signal.

また、この方位信号出力装置においては、前記所定の角
度θを、ほぼ90度にすると最もS/Nが向上する。
Further, in this azimuth signal output device, the S/N is improved most when the predetermined angle θ is approximately 90 degrees.

(作用) 本発明では、2つの光ループの回転軸は同一なので、回
転によるオフセットは、2つの光ループにより得られる
信号の感度を等しく調整することで、同一の大きさ、形
状にすることができる。
(Function) In the present invention, since the rotation axes of the two optical loops are the same, the offset due to rotation can be made equal in size and shape by adjusting the sensitivity of the signals obtained by the two optical loops equally. can.

また、2つの光ループにより得られる検出信号は、2つ
の光ループのループ面のなす角θだけ位相のずれた信号
となるので、2つの検出信号の差信号は、2つの光ルー
プの回転によって生じるノイズをキャンセルし、方位信
号成分をキャンセルすることのない信号となる。
Furthermore, since the detection signals obtained by the two optical loops are out of phase by the angle θ formed by the loop surfaces of the two optical loops, the difference signal between the two detection signals is determined by the rotation of the two optical loops. The resulting signal cancels out the noise that occurs and does not cancel out the azimuth signal component.

従って、回転軸を鉛直に立てて回転することで、正しい
方位信号を出力することのできる方位信号出力装置が得
られる。
Therefore, by rotating the rotary shaft vertically, an azimuth signal output device capable of outputting a correct azimuth signal can be obtained.

(実施例) 第1図、第2図、第3図は本発明の一実施例の構成要素
を示す図であり、第1図は光ループを光ファイバで形成
するために光フアイバループを巻回するボビンの構造を
主として示す斜視図、第2図は光フアイバジャイロの光
学系を主として示すブロック図、第3図は方位角を求め
る電気処理系のブロック図、である。
(Embodiment) FIGS. 1, 2, and 3 are diagrams showing the components of an embodiment of the present invention, and FIG. 1 shows an optical fiber loop wound in order to form an optical loop with an optical fiber. FIG. 2 is a block diagram mainly showing the optical system of the optical fiber gyro, and FIG. 3 is a block diagram of the electrical processing system for determining the azimuth angle.

第1図において、ボビンIAとボビンIBとは共通の回
転軸Mを有し、互いにほぼ90度の角度をなして固設さ
れている。ボビンIAには、矢印Aの方向に光ファイバ
が巻回されて第1の光フアイバループを形成し、ボビン
IBには、矢印Bの方向に光ファイバが巻回されて第2
の光フアイバループを形成している。ボビンIBの内側
には、光源2、変調素子4A、Bディテクタ及びAPC
回路ブロック6が設けられている。
In FIG. 1, bobbin IA and bobbin IB have a common rotation axis M, and are fixed to each other at an angle of approximately 90 degrees. An optical fiber is wound around the bobbin IA in the direction of arrow A to form a first optical fiber loop, and an optical fiber is wound around the bobbin IB in the direction of arrow B to form a second optical fiber loop.
forming an optical fiber loop. Inside the bobbin IB, there is a light source 2, a modulation element 4A, a B detector and an APC.
A circuit block 6 is provided.

第2図に示したように、スーパールミネセントダイオー
ドの如き光源2からの射出光は、光ファイバを通って分
岐カプラ(光方向性結合器)3aに達し、分岐カプラ3
aによって2つに分岐され、この分岐された光はそれぞ
れ光ファイバを通って分岐カプラ3b、3cに導かれる
。分岐カプラ3bから射出した光は、光ファイバを通っ
て偏光子5Aに達して直線偏光となり、光ファイバを通
って分岐カプラ3dに達する0分岐カプラ3dに入射し
た光はそこで2つに分岐され、この分岐された光は、第
1の光フアイバループ21Aの両端からそれぞれ入力さ
れる。光フアイバループ21Aは、一部がピエゾ素子の
如き変調素子4Aに巻回され、変調素子4Aの伸縮に応
じて伸縮される。
As shown in FIG. 2, light emitted from a light source 2 such as a superluminescent diode passes through an optical fiber and reaches a branch coupler (optical directional coupler) 3a.
a, and the branched lights are guided to branch couplers 3b and 3c through optical fibers, respectively. The light emitted from the branching coupler 3b passes through the optical fiber, reaches the polarizer 5A, and becomes linearly polarized light, and the light that passes through the optical fiber and reaches the branching coupler 3d, which enters the 0-branching coupler 3d, is split into two there. This branched light is input from both ends of the first optical fiber loop 21A. A part of the optical fiber loop 21A is wound around a modulation element 4A such as a piezo element, and expands and contracts in accordance with the expansion and contraction of the modulation element 4A.

光フアイバループ21Aを逆方向へ進み、ループ21A
の両端からそれぞれ射出された光は、分岐カプラ3dに
入った後回−の光ファイバに入射し、偏光子5A、分岐
カプラ3bを通ってディテクタ6Aに入射し、光電変換
される。
Proceed in the opposite direction through the optical fiber loop 21A,
The light emitted from both ends enters the branching coupler 3d, enters the second optical fiber, passes through the polarizer 5A and the branching coupler 3b, enters the detector 6A, and is photoelectrically converted.

一方、分岐カプラ3cから射出した光は2つに分岐され
、一方は、光ファイバを通って偏光子5Bに達して直線
偏光となり、光ファイバを通って分岐カプラ3eに達す
る。他方は、後述のようにモニタされる。分岐カプラ3
eによって2つに分岐された光は、第2の光フアイバル
ープ21Bの両端からそれぞれ入力される。光フアイバ
ループ21Bは、一部が変調素子4Bに巻回され、変調
素子4Bの伸縮に応じて伸縮される。光フアイバループ
21Bを逆方向に進み、ループ21Bの両端からそれぞ
れ射出された光は、分岐カプラ3eに入った後、同一の
光ファイバに入射し、偏光子5B、分岐カプラ3Cを通
ってディテクタ6Bに入射し、光電変換される。
On the other hand, the light emitted from the branching coupler 3c is branched into two, one of which passes through the optical fiber and reaches the polarizer 5B, becomes linearly polarized light, and passes through the optical fiber and reaches the branching coupler 3e. The other is monitored as described below. Branch coupler 3
The light branched into two by e is inputted from both ends of the second optical fiber loop 21B. A part of the optical fiber loop 21B is wound around the modulation element 4B, and is expanded and contracted in accordance with the expansion and contraction of the modulation element 4B. The light that travels in the opposite direction through the optical fiber loop 21B and is emitted from both ends of the loop 21B enters the branching coupler 3e, then enters the same optical fiber, passes through the polarizer 5B and the branching coupler 3C, and enters the detector 6B. and is photoelectrically converted.

また、光源2からの射出光のうち、分岐カプラ3cで分
岐されたモニタ光は、光ファイバを通って、ディテクタ
6Cに達する。ディテクタ6Cの光電変換信号は、A 
P C(Automatic PowerContro
l )回路6Dに入力され、APC回路6Dは、光源2
から一定光量の射出光が得られるように、光源2の駆動
電流を制御する。
Further, of the light emitted from the light source 2, the monitor light branched by the branching coupler 3c passes through the optical fiber and reaches the detector 6C. The photoelectric conversion signal of the detector 6C is A
P C (Automatic Power Control)
l) is input to the circuit 6D, and the APC circuit 6D is connected to the light source 2.
The drive current of the light source 2 is controlled so that a constant amount of light is emitted from the light source 2.

ディテクタ6A、6Bの光電変換信号は、第3図に示し
たように、増幅器31A、31Bによって増幅された後
、検波器32A、32Bに入る。
As shown in FIG. 3, the photoelectric conversion signals of the detectors 6A and 6B are amplified by amplifiers 31A and 31B, and then enter the detectors 32A and 32B.

変調器33は変調素子4A、4Bを駆動する変調信号を
出力すると共に、同期検波のために、検波器32A、3
2Bに変調信号に同期した参照信号を入力せしめる。
The modulator 33 outputs a modulation signal that drives the modulation elements 4A and 4B, and also outputs a modulation signal that drives the modulation elements 4A and 4B, and also outputs a modulation signal that drives the modulation elements 4A and 4B.
A reference signal synchronized with the modulation signal is input to 2B.

検波器32A、32Bで同期検波された検波信号は、差
動増幅器34に入って差動増幅される。
The detection signals synchronously detected by the detectors 32A and 32B enter the differential amplifier 34 and are differentially amplified.

この差動増幅信号が、例えば、第1の光フアイバループ
2.IAのループ面の方位に応じて変化する方位信号で
ある。差動増幅器34の出力信号は、後述の如き演算処
理装置に入力され、演算処理される。
This differential amplified signal is transmitted to, for example, the first optical fiber loop 2. This is an azimuth signal that changes depending on the azimuth of the loop plane of the IA. The output signal of the differential amplifier 34 is input to an arithmetic processing device as described below, and is subjected to arithmetic processing.

ここで光フアイバジャイロを特に示しているが、この光
フアイバジャイロの他に、反射鏡により光ループを形成
したリングレーザジャイロなどサンアック効果により角
速度を検出する光ジャイロは全て同様に考えられること
は言うまでもない、光フアイバジャイロの中でも位相変
調方式の光フアイバジャイロが最も精度が良く、望まし
い。
Although an optical fiber gyro is specifically shown here, it goes without saying that in addition to this optical fiber gyro, all optical gyros that detect angular velocity using the Sunac effect, such as a ring laser gyro that forms an optical loop with a reflecting mirror, can be considered in the same way. Of all the optical fiber gyros, the phase modulation type optical fiber gyro has the highest accuracy and is desirable.

以下、この実施例の動作を詳細に説明する。The operation of this embodiment will be explained in detail below.

第4図は自転角速度(Ω)の方向と光フアイバループ2
1 (第2図の光フアイバループ21A、21Bの一方
と考えることができる)のループ面(X軸とY軸とで定
まる平面)との関係を示す図である。光フアイバループ
21のループ面(X−Y平面)が鉛直面内(水平面Hに
対して垂直な面内)にあり、水平面Hに垂直に立てられ
たY軸は光フアイバループ21の回転軸であり、光フア
イバループ21のループ面の水平面内の方向(X方向)
と水平面内の南北方向(N−3方向)とが角度θをなし
ている。
Figure 4 shows the direction of rotational angular velocity (Ω) and optical fiber loop 2.
1 (which can be considered as one of the optical fiber loops 21A and 21B in FIG. 2) and a loop plane (a plane defined by the X-axis and Y-axis). The loop plane (X-Y plane) of the optical fiber loop 21 is in a vertical plane (in a plane perpendicular to the horizontal plane H), and the Y axis perpendicular to the horizontal plane H is the rotation axis of the optical fiber loop 21. Yes, direction in the horizontal plane of the loop surface of the optical fiber loop 21 (X direction)
and the north-south direction (N-3 direction) in the horizontal plane form an angle θ.

このとき、光フアイバループ21によって検出する地球
の自転角速度はΩsinθであり、光フアイバループ2
1をY軸の回りに回転させることにより、その出力(第
2図のディテクタ6Aもしくは6B)から角度θ、すな
わち方位を求めることができる。
At this time, the rotational angular velocity of the earth detected by the optical fiber loop 21 is Ωsinθ, and the optical fiber loop 21
By rotating the detector 1 around the Y axis, the angle θ, that is, the orientation can be determined from its output (detector 6A or 6B in FIG. 2).

ここでΩは地球上のある緯度上での回転角速度であり、
その緯度をλとすると、Ω。を赤道上での地球の角速度
、すなわち15度/時間であるとすると、Ωは、 Ω=Ω。cos  λ となる。
Here, Ω is the rotational angular velocity at a certain latitude on the earth,
If its latitude is λ, then Ω. If Ω is the angular velocity of the earth at the equator, i.e. 15 degrees/hour, then Ω=Ω. cos λ.

従って、検波器32Aから得られる信号をS。Therefore, the signal obtained from the detector 32A is S.

、検波器32Bから得られる信号を32とすれば、Sl
 =Kl(Ωsin’(θ+φ、)+ψ、)  ・ (
1)Sz=Kx(Ωcos (θ+φ、)+ψり  ・
 (2)となる。
, if the signal obtained from the detector 32B is 32, then Sl
=Kl(Ωsin'(θ+φ,)+ψ,) ・(
1) Sz=Kx(Ωcos (θ+φ,)+ψri・
(2) becomes.

但し、Kl、Kz・・・・・・定数 ψ1、ψ8・・・・・・ノイズ、ドリフト等の誤差項φ
、・・・・・・θ=0(エンコーダゼロ点)から真北ま
での角度 従って、検波器32A、32Bの差動信号を出力する差
動増幅器34の出力信号Sは(1)式、(2)式から、 s=s、−5z −f1区下冒(、” ・5ln(θ+φt  12)+
 (Kl ψ1−に2ψt)・・・・・・(3)となる
However, Kl, Kz... Constant ψ1, ψ8... Error term φ such as noise, drift, etc.
, . . . The angle from θ=0 (encoder zero point) to true north. Therefore, the output signal S of the differential amplifier 34 that outputs the differential signals of the detectors 32A and 32B is expressed by equation (1), ( 2) From the formula, s=s, -5z -f1 ward lower (," ・5ln(θ+φt 12)+
(Kl ψ1- to 2ψt) (3).

K1、K2は変調素子4A、4Bの駆動電圧等を含む定
数なので(3)式より明らかなように、ノイズ、ドリフ
ト等が、第1の光フアイバループ21Aと第2の光フア
イバループ21Bとに同じに生ずるように駆動電圧を調
節することにより、K1ψ1−に2ψ2=0とすること
が可能である。
Since K1 and K2 are constants that include the drive voltage of the modulation elements 4A and 4B, as is clear from equation (3), noise, drift, etc. are caused by the first optical fiber loop 21A and the second optical fiber loop 21B. By adjusting the drive voltages so that the same occurs, it is possible to have K1ψ1− and 2ψ2=0.

従って、このとき(3)式は S、−S。Therefore, in this case, equation (3) is S, -S.

=! ・5in(θ+ φt  rx )α−taミロ
−□       ・・・・・・ (3゛)となる。
=!・5in(θ+φt rx )α−tamilo−□・・・・・・(3゛).

ところで、第1の光フアイバループ21Aを考えると、
θ#π−φ2.2π−φ、のとき、KΩsinθ=0で
あり、ファイバループの面は南北方向(N−3方向)を
向いていることになる。θ=π−φえ、2π−φ、のい
ずれを北にするかは、信号が負から正に変わるときの零
点か、正から負に変わるときの零点かに着目して適当に
決定され一方、式(1)のにΩsinθに対して式(3
”)のSl Stは位相がαだけ遅れていることになる
。すなわち、θ=π−φ2.2π−φEのとき、式(3
’)(DS+  St はfマフ” +Kz ”  5
in(−α)の値を有することになる。
By the way, considering the first optical fiber loop 21A,
When θ#π-φ2.2π-φ, KΩ sin θ=0, and the plane of the fiber loop faces the north-south direction (N-3 direction). Which of θ=π−φ and 2π−φ should be north is determined appropriately by focusing on the zero point when the signal changes from negative to positive, or the zero point when the signal changes from positive to negative. , equation (3) for Ωsinθ in equation (1)
”) is delayed by α in phase. In other words, when θ=π−φ2.2π−φE, equation (3
') (DS+St is f muff "+Kz" 5
It has a value of in(-α).

従って実際の真北測定を行う前に天体観測等によりオフ
セットの調整を行う必要がある。
Therefore, it is necessary to adjust the offset through astronomical observation, etc. before actually measuring true north.

例えばあらかじめ真北がわかっている地点で測定を行い
、St  5t=Oとなるθの値−φ2+αをオフセッ
トとして差し引くように処理系に記憶させる。
For example, the measurement is performed at a point where the true north is known in advance, and the processing system is stored so as to subtract the value of θ such that St 5t=O -φ2+α as an offset.

すなわち、式(3゛)のSt  Stの信号は、その周
期が第1のファイバループ21AのY軸まわりの1回転
に相当し、その信号の位相は第1のファイバループ21
Aの回転角度、すなわち方位を表わすことになる(角度
αは定数である)。
That is, the signal St St in equation (3) has a period corresponding to one rotation around the Y axis of the first fiber loop 21A, and a phase of the signal corresponds to one rotation of the first fiber loop 21A around the Y axis.
It represents the rotation angle of A, that is, the orientation (the angle α is a constant).

なお、S、−Oになる第1の光フアイバループ21Aの
ループ面は南北方向にあるから、真北を第1の光フアイ
バループの信号S、が零になるループ面の向きから求め
ても構わない。
Note that since the loop plane of the first optical fiber loop 21A that becomes S, -O is in the north-south direction, true north can also be found from the direction of the loop plane where the signal S of the first optical fiber loop becomes zero. I do not care.

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1図
、第2図で示した光フア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52aには、不
図示の配線によって、光学系ブロック51の差動増幅器
34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、差動増幅器34の出力信
号がブラシを介して枠体50の外部に取り出せるように
な9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
目盛を読み取るための角度検出器が固設されており、後
述の演算処理装置の一部と共に、いわゆるロークリエン
コーダが構成されている。さらに、枠体50の上面には
、規準用の望遠鏡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設けられている。
FIG. 5 is a perspective partial cutaway view showing an example of the orientation sensor using the present invention, and inside the cylindrical frame 50 is the optical system of the optical fiber gyro shown in FIGS. 1 and 2. An optical system block 51 housing the same, a slip ring 52, and a scale disc 53 for detecting rotation angle are fixedly aligned with the rotation axis of a motor 54 fixed to the frame 50. The output terminal of the differential amplifier 34 of the optical system block 51 is connected to the conductor portion 52a provided in a ring shape on the slip ring 52 through wiring (not shown), and a brush (not shown) fixed to the frame 50 is connected to the conductor portion 52a. As a result, even if the optical system block 51 is rotated, the output signal of the differential amplifier 34 can be extracted to the outside of the frame 50 via the brush 9. If necessary, power can be supplied to the optical system block 51 from outside the frame 50 via the slip ring 52. Further, an angle detector for reading the scale of the scale disc 53 is fixed to the frame 50, and together with a part of the arithmetic processing device to be described later, constitutes a so-called low-return encoder. Further, a reference telescope 55 is fixedly provided on the upper surface of the frame 50, and a fixing portion for fixing to a tripod 56 is provided on the lower surface.

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。
The telescope 55 is rotatable in a vertical plane relative to the frame 50, and the frame 50 is rotatable around a vertical axis relative to the tripod 56.

さらに、枠体50の外部に取り出された信号、すなわち
、差動増幅器34の出力信号と不図示の角度検出器から
の回転角度信号とは、演算処理装置に入力され、所定の
演算処理が行なわれ、規準望遠鏡55で規準した目標物
の方位が表示装置に表示される。
Furthermore, the signals extracted to the outside of the frame 50, that is, the output signal of the differential amplifier 34 and the rotation angle signal from the angle detector (not shown), are input to an arithmetic processing device and subjected to predetermined arithmetic processing. Then, the direction of the target as determined by the reference telescope 55 is displayed on the display device.

これらの演算処理装置と表示装置とは、枠体50の側面
や上面に配設することができる。
These arithmetic processing units and display devices can be arranged on the side or top surface of the frame 50.

以下、演算処理装置の動作を中心に、第5図の方位セン
サーの動作を説明する。
The operation of the orientation sensor shown in FIG. 5 will be described below, focusing on the operation of the arithmetic processing unit.

測定者はまず、方位を測定したい目標物を望遠鏡55で
規準し、不図示の演算処理装置の測定開始スイッチをオ
ンすると、モータ54が回転を始める、演算処理装置は
、角度検出器からの角度を望遠鏡55の規準方向からの
回転角度として読み取るため、測定開始スイッチのオン
信号によって、初期測定を行う。
First, the measurer uses the telescope 55 to aim at the target whose direction he or she wants to measure, and then turns on the measurement start switch of the arithmetic processing unit (not shown).The motor 54 starts rotating.The arithmetic processing unit measures the angle from the angle detector. In order to read the angle of rotation of the telescope 55 from the reference direction, an initial measurement is performed by the ON signal of the measurement start switch.

モータ54が回転すると、光学系ブロック51内の検波
器32A(第2図参照)からは、第6図(a)の信号S
、が出力される。この信号は、本来の測定信号にノイズ
成分に1ψ1が加算された信号である。ノイズ成分に1
 ψ1ば、定常的なオフセット(図示せず)と、モータ
の回転むら等による瞬間的なノイズψ1゛とを含む。ま
た、検波器32B(第2図参照)からは、第6図(b)
の信号Stが出力される。この信号も、本来の測定信号
にノイズ成分にχψ2が加算された信号である。ノイズ
成分に1 ψ1と同様に、ノイズ成分に2ψ8もまた、
定常的なオフセット(図示せず)と、モータの回転むら
等に伴う瞬間的なノイズψ2゛ とを含む。
When the motor 54 rotates, the signal S shown in FIG. 6(a) is output from the detector 32A (see FIG. 2) in the optical system block 51.
, is output. This signal is a signal obtained by adding 1ψ1 to the noise component to the original measurement signal. 1 for noise component
ψ1 includes a steady offset (not shown) and instantaneous noise ψ1' due to uneven rotation of the motor or the like. Also, from the detector 32B (see Fig. 2), as shown in Fig. 6(b)
A signal St is output. This signal is also a signal obtained by adding χψ2 to the noise component to the original measurement signal. Similar to 1 ψ1 in the noise component, 2ψ8 in the noise component is also
This includes a steady offset (not shown) and instantaneous noise ψ2' due to uneven rotation of the motor, etc.

差動増幅器34(第3図参照)は、検波器32Aと検波
器32Bとの差信号を出力するから、差動増幅器34は
、信号SAとS、の差信号に応じた第6図(c)の信号
を出力する。すなわち、信号SAと信号S、のノイズ成
分ψ1°とψ8°とがほぼ等しければ、第6図(c)の
信号は(3)式に示したような正弦波5A−1となる。
Since the differential amplifier 34 (see FIG. 3) outputs the difference signal between the detectors 32A and 32B, the differential amplifier 34 outputs the difference signal between the signals SA and S, as shown in FIG. ) outputs the signal. That is, if the noise components ψ1° and ψ8° of the signals SA and S are approximately equal, the signal in FIG. 6(c) becomes a sine wave 5A-1 as shown in equation (3).

ここで(3)式の位相αと望遠鏡55の光軸とエンコー
ダゼロ点とのなす角(光軸を真北にセットしたときの5
1=0となるθ=−φ、がこれに相当する。)は前述の
補正手段によりオフセットとして取り除かれる。
Here, the angle between the phase α in equation (3) and the optical axis of the telescope 55 and the encoder zero point (5 when the optical axis is set to true north)
This corresponds to θ=−φ, where 1=0. ) is removed as an offset by the above-mentioned correction means.

従って、測定開始スイッチがオンされたときが第6図(
c)の位置、エンコーダの零点の位置が第6図(c)の
Poであったとすれば、信号5a−1が負から正の方向
へ零点を横切る位置pt  (これが真北に相当する)
までの回転角度θ、が角度検出器からの信号により求め
られる。(ちなみに、信号5a−Sが正から負の方向へ
零点を横切る位置P、は、真南に相当するように調整さ
れている)。
Therefore, the time when the measurement start switch is turned on is shown in Figure 6 (
If the position c) and the position of the zero point of the encoder are Po in FIG. 6(c), then the position pt where the signal 5a-1 crosses the zero point from negative to positive direction (this corresponds to true north)
The rotation angle θ up to is determined by the signal from the angle detector. (Incidentally, the position P where the signal 5a-S crosses the zero point from positive to negative direction is adjusted to correspond to due south).

演算処理装置は、上述の回転角度θ、からオフセント−
φ工+α(θαとおく)を差し引いた値θ、−θαを最
終結果として出力する。すなわち、θ、−θαは望遠鏡
55で規準した目標物の方位に相当した角度となる。
The arithmetic processing unit calculates the offset from the rotation angle θ mentioned above.
The values θ and -θα obtained by subtracting φ + α (denoted as θα) are output as the final results. That is, θ and −θα are angles corresponding to the direction of the target object as determined by the telescope 55.

(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、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
信号出力装置、を得ることができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an azimuth signal output device that is not affected by noise signals caused by uneven rotation during rotation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は光フアイバループを巻回するボビンの構造を主
として示す斜視図、第2図は光フアイバジャイロの光学
系を主として示すブロック図、第3図は方位角を求める
電気処理系のブロック図、第4図は地球の自転角速度(
Ω)の方向と光フアイバループ21のループ面との関係
を示す図、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、第6図(a)、(b)、(c)は
本発明の一実施例におけるノイズを除去する原理説明の
ための波形図、である。 (主要部分の符号の説明) 2・・・光源、  6A、6B・・・ディテクタ、21
A・・・第1の光フアイバループ、21B・・・第2の
光フアイバループ、32A、32B・・・検波器、34
・・・差動増幅器。 出願人  日本光学工業株式会社
Figure 1 is a perspective view mainly showing the structure of the bobbin around which the optical fiber loop is wound, Figure 2 is a block diagram mainly showing the optical system of the optical fiber gyro, and Figure 3 is a block diagram of the electrical processing system for determining the azimuth angle. , Figure 4 shows the rotational angular velocity of the earth (
Ω) and the loop surface of the optical fiber loop 21, FIG. 5 is a perspective partial cutaway view showing an example of the orientation sensor using the present invention, and FIGS. 6(a), (b), (c) is a waveform diagram for explaining the principle of removing noise in an embodiment of the present invention. (Explanation of symbols of main parts) 2...Light source, 6A, 6B...Detector, 21
A... First optical fiber loop, 21B... Second optical fiber loop, 32A, 32B... Detector, 34
...Differential amplifier. Applicant Nippon Kogaku Kogyo Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光ジャイロを用いた方位信号出力装置において、 2つの光ループを、共通の回転軸を有しかつ所定の角度
θ(0度<θ<180度)をなすように配設し、前記2
つの光ループのそれぞれに、その両端から逆方向へ光源
からの測定光を入射せしめると共に、前記2つの光ルー
プのそれぞれの両端からの射出光を、それぞれの光ルー
プに対応した別々の受光素子で光電変換する一対の光ジ
ャイロを設け、該一対の光ジャイロの出力信号の差信号
に基づいて方位信号を求めることを特徴とする方位信号
出力装置。
(1) In an azimuth signal output device using an optical gyro, two optical loops are arranged so as to have a common rotation axis and form a predetermined angle θ (0 degrees < θ < 180 degrees), and the 2
Measurement light from a light source is made to enter each of the two optical loops in opposite directions from both ends thereof, and the light emitted from both ends of each of the two optical loops is transmitted to a separate light receiving element corresponding to each optical loop. An azimuth signal output device comprising: a pair of optical gyros that perform photoelectric conversion; and obtaining an azimuth signal based on a difference signal between output signals of the pair of optical gyros.
(2)前記所定の角度θは、ほぼ90度であることを特
徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の方位信号出力
装置。
(2) The azimuth signal output device according to claim (1), wherein the predetermined angle θ is approximately 90 degrees.
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