JPH02297013A - 光干渉角速度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、零位法セロダイン変調方式の光干渉角速度
計に関する。

「従来の技術」 広ダイナミツクレンジおよび低ドリフトの光干渉角速度
計として、光ファイバコイルの一端側および他端側に、
それぞれ光導波路に対して一対の電極が形成されて構成
されたバイアシング位相変調部およびランプ位相変調部
を設け、そのバイアシング位相変調部およびランプ位相
変調部にバイアシング電圧およびランプ電圧を印加して
、それぞれ光ファイバコイルを伝搬する二つの光の間に
位相差を与えるとともに、光検出器の出力から光ファイ
バコイルを伝搬して干渉する二つの光の間の位相差を検
出し、その検出出力によって、その位相差が所定値にな
るようにランプ電圧の極性と周波数を制御するものが考
えられている。

第８図は、従来の、このような零位法セロダイン変調方
式の光干渉角速度計の一例で、リニア位相ランプ方式の
場合である。

光源１１からの光１が光結合器１３および偏光子１４を
通じて光分岐結合器１５に供給されて二つの光５ａ、５
ｂに分岐され、その二つの光５ａ。

５ｂが、一方の光５ａは光ファイバコイル１７の一端１
７ａから、他方の光５ｂは光ファイバコイル１７の他端
１７ｂから、それぞれ光ファイバコイル１７に供給され
て、一方の光５ａは左回り光として、他方の光５ｂは右
回り光として、それぞれ光ファイバコイル１７を伝搬し
、この光ファイバコイル１７を伝搬した二つの光７ａ、
７ｂが、一方の光７ａは光ファイバコイル１７の他端１
７ｂから、他方の光７ｂは光ファイバコイル１７の一＃
Ａ１７　ａから、それぞれ光分岐結合器１５に供給され
て互いに干渉し、その得られた干渉光９が偏光子１４お
よび光結合器１３を通じて光検出器１９に供給されて電
気信号に変換される点は、−般の光干渉角速度計と同じ
である。

そして、並行して形成された光導波路９２および９６に
対して、それぞれ一対の電極９３．９４および９７．９
８が形成されて２個の位相変調部９１および９５が構成
された位相変調器９０が設けられて、その光導波路９２
が光分岐結合器１５と光ファイバコイル１７の一端１７
ａとの間に接続されるとともに、光導波路９６が光分岐
結合器１５と光ファイバコイル１７の他端１７ｂとの間
に接続され、位相変調部９１の電極９３．９４間にバイ
アシング電圧発生回路５１からバイアシング電圧Ｂｉが
印加されて位相変調部９１において光ファイバコイル１
７の一端１７ａから光ファイバコイル１７に供給される
光５ａおよび光ファイバコイル１７の他端１７ｂから光
ファイバコイル１７を伝搬して光ファイバコイル１７の
一端１７ａから光分岐結合器１５に供給される光７ｂの
位相が偏移されるとともに、位相変調部９５の電極９７
．９８間にランプ電圧発生回路６１からランプ電圧Ｒａ
が印加されて位相変調部９５において光ファイバコイル
１７の他端１７ｂから光ファイバコイル１７に供給され
る光５ｂおよび光ファイバコイル１７の一端１７ａから
光ファイバコイル１７を伝搬して光ファイバコイル１７
の他端１７ｂから光分岐結合器１５に供給される光７ａ
の位相が偏移され、光検出器１９の出力電圧Ｖａが同期
検波回路７１に供給されてバイアシング電圧発生回路５
１からのバイアシング電圧Ｂｉにより同期検波されて光
分岐結合器１５において干渉する二つの光７ａ、７ｂの
間の位相差Δφが検出され、同期検波回路７１の出力電
圧ＶｃがＰＩＤフィルタ（比例積分微分フィルタ）７２
に供給され、ＰＩＤフィルタ７２の出力電圧Ｖｅがラン
プ電圧発生回路６１に供給されて、上記の位相差Δφが
所定値になるように、すなわち、位相差Δφから位相変
調部９１にバイアシング電圧Ｂｉが印加されることによ
って生じる位相差を除いた、光ファイバコイル１７に入
力角速度Ωが加えられることによって生じるサニヤック
位相差ΔφＳと位相変調部９５にランプ電圧Ｒａが印加
されることによって生じる位相差Δφｒの和の位相差Δ
φｓｒがゼロまたは２πラジアンの整数倍になるように
、般にはゼロになるように、ランプ電圧Ｒａの極性と周
波数が制御される。

バイアシング電圧Ｂｉは、光が光ファイバコイル１７を
伝搬するのに要する時間τを半周期とする第２図に示す
ような正弦波電圧で、これによる位相変調部９１におけ
る位相変調は、光ファイバコイル１７を伝搬して干渉す
る二つの光７ａ、７ｂの間にπ／２ラジアンの位相差を
与えて光干渉角速度計の動作点を設定するものである。

ランプ電圧Ｒａは、第２図の実線または破線で示すよう
な正または負の鋸歯状波電圧で、これによる位相変調部
９５における位相変調は、光ファイバコイル１７を伝搬
して干渉する二つの光７ａ。

７ｂの間に最大で２πラジアンの整数倍になる、一般に
は２πラジアンになる位相差Δφｒを与えて上記のよう
にサニヤック位相差ΔφＳを打ち消すものである。

すなわち、光分岐結合器１５において干渉する二つの光
７ａ、７ｂの間の位相差Δφから位相変調部９１にバイ
アシング電圧Ｂｉが印加されることによって生じるもの
を除いたものは、上述したように Δφｓｒ＝ΔφＳ＋Δφｒ　　　　　・・・・・・　（
１）で表されるが、そのサニヤック位相差ΔφＳは、周
知のように で表される。ただし、Ｒは光ファイバコイル１７の半径
、Ｌは光ファイバコイル１７における光ファイバ長、λ
は光ファイバコイル１７を伝搬する光の波長、Ｃは真空
中における光速である。

そして、位相変調部９５においては、光ファイバコイル
１７の他端１７ｂから光ファイバコイル１７に供給され
る光５ｂが、その時のランプ電圧ＲａＯ値に応じた位相
偏移を受け、さらにｒの時間を経て、光ファイバコイル
１７の一端１７ａから光ファイバコイル１７を伝搬して
光ファイバコイル１７の他端１７ｂから光分岐結合器Ｉ
５に供給される光７ａが、その時のランプ電圧Ｒａの値
に応じた位相偏移を受けるが、入力角速度Ωが右回り方
向に加えられてサニヤック位相差ΔφＳが負になるとき
には、ＰＩＤフィルタ７２の出力電圧Ｖｅによってラン
プ電圧Ｒａが正の鋸歯状波電圧にされて、位相変調部９
５にランプ電圧Ｒａが印加されることによって生じる上
述した位相差Δφｒが第９図の左側に示すように正にな
り、入力角速度Ωが左回り方向に加えられてサニヤック
位相差ΔφＳが正になるときには、ＰＩＤフィルタ７２
の出力電圧Ｖｓによってランプ電圧Ｒａが負の鋸歯状波
電圧にされて、上述した位相差Δφ「が第９図の右側に
示すように負になる。

したがって、ランプ電圧Ｒａの周期をＴ１周波数をｆと
すると、第９図から明らかなようにΔφｒ＝２ｋｇ　　
−＝２にπ−ｒ　ｆ　　−（３）となり、光ファイバコ
イル１７における光の屈折率をｎとすると、 の関係があるので、 となる、したがって、（１）式で表される位相差Δφｓ
ｒがゼロになるように、すなわち Δφｒ−−ΔφＳ　　　　　　　　　・・・　（６）き
なるようにランプ電圧Ｒａの極性と周波数ｆが制御され
ることによって、 ２にπ・ｎＬ ＝−ΔφＳ ２にπ　・　ｎＬ ２にπ　・　ｎＬ　　　　　　　λＣ ｋｎ　λ となり、 Ｒ で表される。ただし、入力角速度Ωが負方向である右回
り方向に加えられてランプ電圧Ｒａが正の鋸歯状波電圧
になるときにはｋが１）になり、入力角速度Ωが正方向
である左回り方向に加えられてランプ電圧Ｒａが負の鋸
歯状波電圧になるときにはｋが−１になる。

したがって、ランプ電圧Ｒａの極性と周波数ｒから入力
角速度Ωの方向と大きさを計測することができる。

ディジタル位相ランプ方式の場合には、系統図を省略す
るが、基準クロックによってバイアシング電圧Ｂｉとし
て上述した時間τを半周期とする第４図に示すような矩
形波電圧が得られ、このバイアシング電圧Ｂｊが上述し
た位相変調部９１の電極９３．９４間に印加されるとと
もに、基準クロックによって制御される制御発生回路か
らディジタル信号が得られ、そのディジタル信号がアナ
ログ電圧に変換されてランプ電圧Ｒａとして上述した時
間τごとに電圧値が階段状に変化する第４図の実線また
は破線で示すような正または負の階段波電圧が得られ、
このランプ電圧Ｒａが上述した位相変調部９５の電極９
７．９８間に印加され、また、上述した光検出器１９の
出力電圧Ｖａが基準クロックによって同期検波ないしサ
ンプリングホールドされ、その得られた電圧がディジタ
ル信号に変換され、そのディジタル信号が上記の制御発
生回路に供給されて、上述した光ファイバコイル１７を
伝搬して干渉する二つの光？ａ、７ｂの間の位相差Δφ
が所定値になるように制御発生回路からのディジタル信
号の発生が制御される。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した零位法セロゲイン変調方式の光干渉
角速度計においては、例えば第８図に示したリニア位相
ランプ方式の場合において、ランプ電圧Ｒａが正の鋸歯
状波電圧であるときのランプ電圧Ｒａの立ち下がり時間
およびランプ電圧Ｒａが負の鋸歯状波電圧であるときの
ランプ電圧Ｒａの立ち上がり時間がゼロでないときには
、第９図から明らかなように厳密には上述した（３）式
が成立せず、入力角速度Ωとランプ電圧Ｒａの周波数ｆ
との関係が（７）式ないしく８）式の関係からずれて、
光干渉角速度計の出力にスケールファクタエラーを生じ
るように、鋸歯状波電圧または階段波電圧であるランプ
電圧Ｒａの立ち上がり時間および立ち下がり時間が光干
渉角速度計の性能に大きく影響し、ランプ電圧Ｒａの立
ち上がり時間および立ち下がり時間が長いほど光干渉角
速度計の性能が劣化する。

しかしながら、リニア位相ランプ方式の場合を第８図に
示した上述した従来の零位法セロゲイン変調方式の光干
渉角速度計においては、光ファイバコイル１７の片側の
位相変調部９５にランプ電圧Ｒａを印加するので、ラン
プ電圧Ｒａとして波高値（ピーク・トウ・ピーク値）の
大きなものを必要とし、それに伴って鋸歯状波電圧また
は階段波電圧であるランプ電圧Ｒａの立ち上がり時間お
よび立ち下がり時間が長くなって、光干渉角速度計の性
能が劣化する不都合がある。

すなわち、上述した位相変調器９０のような位相変調器
は、−ａに、ニオブ酸リチウムなどからなる電気光学結
晶にチタンの拡散などによって光導波路を形成し、その
先導波路に対して一対の電極を形成して構成するが、こ
のような位相変調器における光の位相偏移量φは、一対
の電極の長さｌと、これに印加される電圧の値Ｖｐに比
例し、単位長さ・単位電圧当たりの位相偏移量をＫとす
れば、 φ±に−ｆｆｉ・Ｖｐ　　　　　　　　　　・・・　（
９）で表される。そして、上述した従来の光干渉角速度
計においては、光ファイバコイル１７の片側の位相変調
部９５の電極９７．９８間にランプ電圧Ｒａが印加され
ることによって光ファイバコイル１７を伝搬して干渉す
る二つの光７ａ、７ｂの間に最大で２πラジアンになる
位相差Δφｒが与えられるので、位相変調部９５の電極
９７．９８の長さを２０とすると、ランプ電圧Ｒａの波
高値■ｒとしては、（９）弐に φ＝２ｚ　（ｒａｄ）　、　　１．＝！！、ｏ、　　Ｖ
ｐ＝Ｖｒ　　＝・ＧＯ）を代入した ２π（ｒａｄ）　＝に−ｇｏ・Ｖｒ　　　　　　・＝（
Ｉｎから、 Ｖｒ＝２＋ｚ　（ｒａｄ）／に−ｆｆｏ　　　　　　−
（Ｊ７Ｊで表される値を必要とし、例えば、 Ｋ　−５０ｒａｄ／　Ｖ　＝ｒｎ　　　　　　　　　　
−Ｑ’りｆｆｉｏ＝１０ｍｍ＝１０Ｘ１０−３ｍ　　　
　　−ｏ４とすると、波高値Ｖｒは、 Ｖ　ｒ＝４　ｘ　（Ｖ）　”ｉ１２．６　（Ｖ）　　　
　　　−（１５）という大きな値になり、鋸歯状波電圧
または階段波電圧であるランプ電圧Ｒａの立ち上がり時
間および立ち下がり時間が長くなって、光干渉角速度計
の性能が劣化する。

ちなみに、バイアシング電圧Ｂｉの波高値ｖｂについて
はミ位相変調部９１の電極９３．９４間にバイアシング
電圧Ｂｉが印加されることによって光ファイバコイル１
７を伝搬して干渉する二つの光７ａ、７ｂの間にπ／２
ラジアンの位相差が与えられるので、位相変調部９１の
電極９３，９４の長さを位相変調部９５の電極９７．９
８の長さｉｏと等しくすれば、上記のランプ電圧Ｒａの
波高値Ｖｒの１／４になる。

もっとも、００式ないし０２）式から明らかなように、
電［９７，９Ｂの長さ２０を大きくすれば、ランプ電圧
Ｒａの波高値■「を小さ（することができ、鋸歯状波電
圧または階段波電圧であるランプ電圧Ｒａの立ち上がり
時間および立ち下がり時間を短くすることができる。し
かしながら、このように電極９７．９８の長さｉｏを大
きくすると、位相変調器９０の寸法が大きくなり、位相
変調器９０を光ファイバコイル１７の内側に配する場合
には光ファイバコイル１７のループ径を大きくしなけれ
ばならないというように、光干渉角速度計が大型になる
不都合がある。

そこで、この発明は、零位法セロダイン変調方式の光干
渉角速度計において、位相変調器の寸法を大きくしなく
ても、したがって光干渉角速度計の大型化をきたすこと
なく、ランプ電圧の波高値を小さくすることができ、鋸
歯状波電圧または階段波電圧であるランプ電圧の立ち上
がり時間および立ち下がり時間を短くすることができ、
光干渉角速度計の性能を高めることができるようにした
ものである。

「課題を解決するための手段」 この発明においては、位相変調器として、一端側光導波
路および他端側光導波路と定義する二つの先導波路が並
行して形成され、その一端側光導波路に対して、それぞ
れ一対の電極が形成されて一端側バイアシング位相変調
部および一端側ランプ位相変調部が構成され、その他端
側光導波路に対して一対の電極が形成されて他端側ラン
プ位相変調部が構成されたものを設けて、その一端側光
導波路を光ファイバコイルの一端と光分岐結合器との間
に接続するとともに、その他端側光導波路を光ファイバ
コイルの他端と光分岐結合器との間に接続し、バイアシ
ング電圧を一端側バイアシング位相変調部に印加すると
ともに、ランプ電圧を一端側ランプ位相変調部および他
端側ランプ位相変調部に、同一時点において−＃ｌ側ラ
ンプ位相変調部を通過する光と他端側ランプ位相変調部
を通過する光が互いに逆方向の位相偏移を受けるように
印加する。

「作　用」 上記のように構成された、この発明の光干渉角速度計に
おいては、光分岐結合器において分岐されて光ファイバ
コイルの一端および他端から光フプイバコイルに供給さ
れる光が、それぞれ一端側ランプ位相変調部および他端
側ランプ位相変調部において互いに逆方向の位相偏移を
受け、さらに光ファイバコイルの一端および他端から光
ファイバコイルを伝搬して光ファイバコイルの他端およ
び一端から光分岐結合器に供給される光が、それぞれ他
端側ランプ位相変調部および一端側ランプ位相変調部に
おいて互いに逆方向の位相偏移を受けて、一端側ランプ
位相変調部と他端側ランプ位相変調部が、ランプ電圧に
よる位相変調によって光ファイバコイルを伝搬して干渉
する二つの光の間に与えられる最大で２πラジアンにな
る位相差Δφｒを分担する。

したがって、それぞれの位相変調部における単位長さ・
単位電圧当たりの位相偏移量をＫとし、一端側ランプ位
相変調部の長さをｌ１ａ−α、一端側バイアシング位相
変調部の長さをｊ！ｏ−（ｊ！ａ−α）、他端側ランプ
位相変調部の長さを１．ａ＋α、したがって一端側ラン
プ位相変調部の長さと一端側バイアシング位相変調部の
長さの和を２０、一端側ランプ位相変調部の長さと他端
側ランプ位相変調部の長さの和を２ｆｆｉａとすると、
ランプ電圧の波高値Ｖｒは、上述した（９）式にφ−２
π（ｒａｄ）　、　　４２　＝２４２ａ、　　Ｖｐ＝Ｖ
ｒ・・・０ω を代入した ２ｒｔ　（ｒａｄ）　＝Ｋ・２１．ａ　・Ｖｒ　　　　
　　−Ｑηすなわち ｒｔ　（ｒａｄ）　＝に−１，ａ−Ｖｒ　　　　　　　
　−０８）から、 Ｖｒ＝ｘ　（ｒａｄ）／に−ｆａ　　　　　　　　−（
１９）で表され、この０９式を上述した０２）式で割る
と、となるので、 ｌ　ａ　＞ｅ　ｏ／　２　　　　　　　　　　　−　（
２１）とすることによって、■式で表される割合Ｇは１
より小さくなり、位相変調器の寸法を大きくしなくても
、したがって光干渉角速度計の大型化をきたすことなく
、ランプ電圧の波高値Ｖｒを小さくすることができ、鋸
歯状波電圧または階段波電圧であるランプ電圧の立ち上
がり時間および立ち下がり時間を短くすることができ、
光干渉角速度計の性能を高めることができる。

「実施例」 第１図は、この発明の光干渉角速度計の一例で、ランプ
電圧が鋸歯状波電圧であるリニア位相ランプ方式の場合
である。

光ａ１１、光結合器１３、偏光子１４、光分岐結合器１
５、光ファイバコイル１７、光検出器１９、バイアシン
グ電圧発生印加部５０を構成するバイアシング電圧発生
回路５１、ランプ電圧発生印加部６０を構成するランプ
電圧発生回路６１、および同期検波回路７１とＰＩＤフ
ィルタ７２を有する位相差検出制御部７０からなる系が
設けられることは、第８図に示した従来の光干渉角速度
計と同じである。

そして、この発明の、この例においては、位相変調器２
０として、一端側光導波路２１および他端側光導波路２
５が並行して形成され、その一端側光導波路２１に対し
て、それぞれ一対の電極３２．３３および４２．４３が
形成されて一端側バイアシング位相変調部３１および一
端側ランプ位相変調部４１が構成され、その他端側光導
波路２５に対して、それぞれ一対の電極３６．３７およ
び４６．４７が形成されて他端側バイアシング位相変調
部３５および他端側ランプ位相変調部４５が構成された
ものが設けられて、その一端側光導波路２１が光ファイ
バコイル１７の一端１７　ａと光分岐結合器１５との間
に接続されるとともに、その他端側光導波路２５が光フ
ァイバコイル１７の他端１７ｂと光分岐結合器１５との
間に接続され、バイアシング電圧発生回路５１から得ら
れる、光が光ファイバコイル１７を伝搬するのに要する
時間τを半周期とする第２図に示すような正弦波電圧で
あるバイアシング電圧Ｂｉが一端側バイアシング位相変
調部３１および他端側バイアシング位相変調部３５に、
同一時点において一端側バイアシング位相変調部３１を
通過する光と他端側バイアシング位相変調部３５を通過
する光が互いに逆方向の位相偏移を受けるように印加さ
れるとともに、ランプ電圧発生回路６１から得られる、
第２図の実線または破線で示すような正または負の鋸歯
状波電圧であるランプ電圧Ｒａが一端側ランプ位相変調
部４１および他端側ランプ位相変調部４５に、同一時点
において一端側ランプ位相変調部４１を通過する光と他
端側ランプ位相変調部４５を通過する光が互いに逆方向
の位相偏移を受けるように印加される。

ただし、この例は、上述したαがゼロにされる場合で、
すなわち、この例においては、第５図にも示すように、
一端側ランプ位相変調部４１および他端側ランプ位相変
調部４５の長さが、すなわち電極４２．４３および４６
．４７の長さが、それぞれｌ・ａにされ、一端側バイア
シング位相変調部３１および他端側′バイアシング位相
変調部３５の長さが、すなわち電極３２．３３および３
６゜３７の長さが、それぞれ１ｏ−１ａにされる。もち
ろん、一端側ランプ位相変調部４１の長さと他端側ラン
プ位相変調部４５の長さの和は２１ａであり、また、一
端側バイアシング位相変調部３１の長さと他端側バイア
シング位相変調部３５の長さの和は２　（Ｉｌｏ−／！
ａ）である。

したがって、この例においては、ランプ電圧Ｒａによる
一端側うンプ位相変調部４１および他端側ランプ位相変
調部４５における位相変調については、光分岐結合器１
５において分岐されて光ファイバコイル１７の一端１７
ａから光ファイバコイル１７に供給される光５ａおよび
光ファイバコイル１７の他端１７ｂから光ファイバコイ
ル１７に供給される光５ｂが、それぞれ一端側ランプ位
相変調部４１および他端側ランプ位相変調部４５におい
て、その時のランプ電圧Ｒａの値に応じた互いに等量の
、かつ互いに逆方向の位相偏移を受け、さらにτの時間
を経て、光ファイバコイル１７の一端１７ａから光ファ
イバコイル１７を伝搬して光ファイバコイル１７の他端
１７ｂから光分岐結合器１５に供給される光７ａおよび
光ファイバコイル１７の他端１７ｂから光ファイバコイ
ル１７を伝搬して光ファイバコイル１７の一端１７ａか
ら光分岐結合器１５に供給される光７ｂが、それぞれ他
端側ランプ位相変調部４５および一端側うンプ位相変調
部４１において、その時のランプ電圧ＲａＯ値に応じた
互いに等量の、かつ互いに逆方向の位相偏移を受けて、
一端側ランプ位相変調部４１と他端側ランプ位相変調部
４５が、ランプ電圧Ｒａによる位相変調によって光ファ
イバコイル１７を伝搬して干渉する二つの光７ａ、７ｂ
の間に与えられる最大で２πラジアンになる位相差Δφ
ｒを均等に分担する。

また、バイアシング電圧Ｂｉによる一端側バイアシング
位相変調部３１および他端側バイアシング位相変調部３
５における位相変調については、光分岐結合器１５にお
いて分岐されて光ファイバコイル１７の一端１７ａから
光ファイバコイル１７に供給される光５ａおよび光ファ
イバコイル１７の他端１７ｂから光ファイバコイル１７
に供給される光５ｂが、それぞれ一端側バイアシング位
相変調部３ｊおよび他端側バイアシング位相変調部３５
において、その時のバイアシング電圧Ｂｊの値に応じた
互いに等量の、かつ互いに逆方向の位相偏移を受け、さ
らにτの時間を経て、光ファイバコイル１７の一端１７
ａから光ファイバコイル１７を伝搬して光ファイバコイ
ル１７の他端１７ｂから光分岐結合器１５に供給される
光７ａおよび光ファイバコイル１７の他端１７ｂから光
ファイバコイル１７を伝搬して光ファイバコイル１７の
一端１７ａから光分岐結合器１５に供給される光７ｂが
、それぞれ他端側バイアシング位相変調部３５および一
端側バイアシング位相変調部３】において、その時のバ
イアシング電圧ＢｉＯ値に応じた互いに等量の、かつ互
いに逆方向の位相偏移を受けて、一端側バイアシング位
相変調部３１と他端側バイアシング位相変調部３５が、
バイアシング電圧Ｂｉによる位相変調によって光ファイ
バコイル１７を伝搬して干渉する二つの光７ａ。

７ｂの間に与えられるπ／２ラジアンの位相差を均等に
分担する。

したがって、位相変調器２０のそれぞれの位相変調部３
１，３５，４１．４５における単位長さ・単位電圧当た
りの位相偏移量をＫとすると、上述したようにランプ電
圧Ｒａの波高値Ｖｒは０弐で表され、（２１）式の条件
が満たされることによって［相］式で表される割合Ｇが
１より小さくなり、位相変調器２０の寸法を大きくしな
くても、したがって光干渉角速度計の大型化をきたすこ
となく、ランプ電圧Ｒａの波高値Ｖｒを小さくすること
ができ、ランプ電圧Ｒａが正の鋸歯状波電圧であるとき
のランプ電圧Ｒａの立ち下がり時間およびランプ電圧Ｒ
ａが負の鋸歯状波電圧であるときのランプ電圧Ｒａの立
ち上がり時間を短くすることができ、光干渉角速度計の
性能を高めることができる。なお、バイアシング電圧Ｂ
ｉの波高値ｖｂは、（９）式に φ＝ｘ／２　（ｒａｄ）　、　　Ｑ＝２　（ｆｆｏ−ｆ
ｆｉａ）。

Ｖｐ−Ｖｂ　　　　　　　　　　　　　　・・・（２２
）を代入した π／２　（ｒａｄ）　＝Ｋ”２　（ｊ２ｏ−１ａ＞　　
・Ｖｂ・・・　（２３） から、 で表される。

具体例として、ＫおよびＩｌｏが上述したα■式および
０４１式で示される値として、 ２ａミ８　ｍｍ　−８Ｘ　１０−’ｍ　　　　　・・・
（２５）ｉ　ｏ−１，ａ−２ｍｍ−２Ｘ　１０弓ｍ　　
・”　（２６）にされる。したがって、このとき、ラン
プ電圧Ｒａの波高値Ｖｒは、１００式から、 Ｖ　ｒ　ｗ２．５π〔■〕−７．９　　（Ｖ）　　　・
・・（２７）となり、ＱＩ弐で表される割合Ｇが０．６
２５になることからも明らかなように、第８図に示した
電極９３．９４および９７．９８の長さが（ロ）式で示
され、かつＫが０３）弐で示される従来の光干渉角速度
計のそれの約６３％になるとともに、バイアシング電圧
Ｂｔの波高値ｖｂは、（２４）式から、Ｖｂ＝２．５ｇ
（Ｖ）’ｉ７．９（Ｖ）　　　−（２８）となりで、ラ
ンプ電圧Ｒａの波高値Ｖｒと等しくなる。

なお、バイアシング電圧Ｂｉとしては正弦波電圧の代わ
りに矩形波電圧が用いられてもよい、また、ＰＩＤフィ
ルタ７２０代わりに同様の機能を有する電気フィルタが
用いられてもよい。

第３図は、この発明の光干渉角速度計の他の例で、ラン
プ電圧が階段波電圧であるディジタル位相ランプ方式の
場合である。

ディジタル位相ランプ方式の場合には、クロック発生回
路８１から得られる上述した時間τを一周期とする第４
図に示すような基準クロックＣＯによってバイアシング
電圧発生回路５１からバイアシング電圧Ｂｉとして時間
τを半周期とする第４図に示すような矩形波電圧が得ら
れ、このバイアシング電圧Ｂｉが一端側バイアシング位
相変調部３１および他端側バイアシング位相変調部３５
に第１図に示した例と同様の１！１様で印加されるとと
もに、基準クロックＣｏによって制御される制御発生回
路８２からディジタル信号Ｄｒが得られ、そのディジタ
ル信号ＤｒがＤ／Ａコンバータ６５によってアナログ電
圧に変換されてＤ／Ａコンバータ６５からランプ電圧Ｒ
ａとして時間τごとに電圧値が階段状に変化する第４図
の実線または破線で示すような正または負の階段波電圧
が得られ、このランプ電圧Ｒａが一端側うンプ位相変調
部４１および他端側ランプ位相変調部４５に第１図に示
した例と同様の態様で印加され、また、光検出器１９の
出力電圧Ｖａが同期検波回路を兼ねたサンプリングホー
ルド回路７４に供給されて基準クロックＣｏによってサ
ンプリングホールドされ、その得られた電圧ＶｓがＡ／
Ｄコンバータ７５によってディジタル信号Ｄｃに変換さ
れ、そのディジタル信号Ｄｃが制御発生回路８２に供給
されて、光ファイバコイル１７を伝搬して干渉する二つ
の光？ａ、７ｂの間の位相差Δφが所定値になるように
制御発生口８８２からのディジタル信号Ｄｒの発生が制
御される。

したがって、この例においても、第１図に示した例と同
様の作用によって、位相変調器２０の寸法を大きくしな
くても、したがって光干渉角速度計の大型化をきたすこ
となく、ランプ電圧Ｒａの波高値Ｖｒを小さくすること
ができ、階段波電圧であるランプ電圧Ｒａの立ち上がり
時間および立ち下がり時間を短くすることができ、光干
渉角速度計の性能を高めることができる。

なお、バイアシング電圧Ｂｉとして矩形波電圧が用いら
れる場合には、そのバイアシング電圧Ｂｉの立ち上がり
時間および立ち下がり時間が光干渉角速度計の性能に影
響し、バイアシング電圧Ｂｉの立ち上がり時間および立
ち下がり時間が長いと光干渉角速度計の性能が劣化する
が、一端側バイアシング位相変調部３１の長さと他端側
バイアシング位相変調部３５の長さの和を上述した具体
例の程度に大きくすれば、バイアシング電圧Ｂｉの波高
値ｖｂも（２８）式で示される程度に小さくすることが
でき、矩形波電圧であるバイアシング電圧Ｂｉの立ち上
がり時間および立ち下がり時間を光干渉角速度計の性能
を損ねない程度に短くすることができる。

第６図に示す例のように、上述したαがゼロにされずに
、一端側バイアシング位相変調部３１および他端側バイ
アシング位相変調部３５の長さが互いに変えられ、かつ
一端側ランプ位相変調部４１および他端側ランプ位相変
調部４５の長さが互いに変えられてもよく、この場合も
、一端側ランプ位相変調部４１の長さと他端側ランプ位
相変調部４５の長さの和が２１ａになり、一端側バイア
シング位相変調部３１の長さと他端側バイアシング位相
変調部３５の長さの和が２　（ｊ！ｏ−ｊ！ａ）になる
ので、ランプ電圧Ｒａの波高値■「は０式で表され、バ
イアシング電圧Ｂｉの波高値ｖｂは（２４）式で表され
る。

さらに、第７図に示すように、上述した他端側バイアシ
ング位相変調部３５の長さがゼロにされても、すなわち
他端側光導波路２５に対してはバイアシング位相変調部
が設けられなくてもよい。

なお、光分岐結合器１５が第１図および第３図に示す例
のように先導波路によって構成される場合には光分岐結
合器１５を位相変調器２０と一体に形成することができ
るが、光分岐結合器１５としては光フアイバカブラが用
いられてもよい。

「発明の効果」 上述したように、この発明によれば、位相変調器の寸法
を大きくしなくても、したがって光干渉角速度計の大型
化をきたすことなく、ランプ電圧の波高値を小さくする
ことができ、鋸歯状波電圧または階段波電圧であるラン
プ電圧の立ち上がり時間および立ち下がり時間を短くす
ることができ、光干渉角速度計の性能を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の光干渉角速度針の一例を示す系統
図、第２図は、そのバイアシング電圧およびランプ電圧
の例を示す波形図、第３図は、この発明の光干渉角速度
計の他の例を示す系統図、第４図は、その基準クロック
、バイアシング電圧およびランプ電圧の例を示す波形図
、第５図、第６・図および第７図は、それぞれ、この発
明の光干渉角速度計における位相変調器の例を示す図、
第８図は、従来の光干渉角速度計の一例を示す系統図、
第９図は、そのランプ電圧による位相変調の態様を示す
図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、 光ファイバコイルと、 上記光源からの光を二つに分岐して上記光ファイバコイ
   ルの一端および他端から上記光ファイバコイルに供給す
   るとともに、上記光ファイバコイルを伝搬した二つの光
   を干渉させる光分岐結合器と、 この光分岐結合器から得られる干渉光を検出する光検出
   器と、 上記光ファイバコイルの一端と上記光分岐結合器との間
   に接続された一端側光導波路に対して一対の電極が形成
   されて構成された一端側バイアシング位相変調部、上記
   一端側光導波路に対して一対の電極が形成されて構成さ
   れた一端側ランプ位相変調部および上記光ファイバコイ
   ルの他端と上記光分岐結合器との間に接続された他端側
   光導波路に対して一対の電極が形成されて構成された他
   端側ランプ位相変調部を有する位相変調器と、 バイアシング電圧を発生し、そのバイアシング電圧を上
   記一端側バイアシング位相変調部に印加するバイアシン
   グ電圧発生印加部と、 ランプ電圧を発生し、そのランプ電圧を上記一端側ラン
   プ位相変調部および上記他端側ランプ位相変調部に、同
   一時点において上記一端側ランプ位相変調部を通過する
   光と上記他端側ランプ位相変調部を通過する光が互いに
   逆方向の位相偏移を受けるように印加するランプ電圧発
   生印加部と、 上記光検出器の出力から上記光分岐結合器において干渉
   する二つの光の間の位相差を検出し、その検出出力によ
   って、その位相差が所定値になるように上記ランプ電圧
   発生印加部を制御する位相差検出制御部と、 を備える光干渉角速度計。