JPH0352004B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0352004B2 JPH0352004B2 JP60151796A JP15179685A JPH0352004B2 JP H0352004 B2 JPH0352004 B2 JP H0352004B2 JP 60151796 A JP60151796 A JP 60151796A JP 15179685 A JP15179685 A JP 15179685A JP H0352004 B2 JPH0352004 B2 JP H0352004B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- angular velocity
- optical path
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 105
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 22
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 14
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 13
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は各種の移動体に装着されてその移動
体の姿勢変化等によつて発生する角速度を検出す
る光干渉角速度計に関する。
体の姿勢変化等によつて発生する角速度を検出す
る光干渉角速度計に関する。
「先行技術」
入力角速度の計測範囲を拡大する目的で昭和59
年特願第70452号によりその方法を提案した。
年特願第70452号によりその方法を提案した。
この先願の概要を第７図により述べる。
光学路１６の片端に配置された位相変調器２２
によつて互に逆方向に伝搬する両光１４，１５の
位相が変調される。
によつて互に逆方向に伝搬する両光１４，１５の
位相が変調される。
この場合の干渉光１９の強度I0は
Io＝Ｃ｛１＋cos＋△φ（J0（ｘ）＋2J2（ｘ）cos2ωt
′＋…＋2J2m（ｘ）cos2mωt′＋…） ＋sin△φ（2J1（ｘ）sinωt′＋2J3（ｘ）sin3ωt′＋
…＋2J2m−１（ｘ）sin（2m−１）ωt′＋…）｝……(1
) となる。
′＋…＋2J2m（ｘ）cos2mωt′＋…） ＋sin△φ（2J1（ｘ）sinωt′＋2J3（ｘ）sin3ωt′＋
…＋2J2m−１（ｘ）sin（2m−１）ωt′＋…）｝……(1
) となる。
ここで
Ｃ：定数
Jn：ｎ次のベツセル関数（ｎ＝０、１、２、３
…） ｘ：2Asinπfoτ Ａ：変調指数 τ：光学路１６を通る光の伝搬時間 f0：位相変調器２２の駆動周波数 t′：ｔ−τ／２ △φ：光学路１６を互に逆方向に伝搬した両光１
７′，１８′間の位相差 △φ＝4πRL／CλΩ Ｒ：光学路１６の半径 Ｌ：ループ状に構成された光学路１６の長さ Ｃ：光速 λ：光の波長 (1)式から明らかなように干渉光１９の強度I0に
は、cos△φに比例する項と、sin△φに比例する
項が含まれている。
…） ｘ：2Asinπfoτ Ａ：変調指数 τ：光学路１６を通る光の伝搬時間 f0：位相変調器２２の駆動周波数 t′：ｔ−τ／２ △φ：光学路１６を互に逆方向に伝搬した両光１
７′，１８′間の位相差 △φ＝4πRL／CλΩ Ｒ：光学路１６の半径 Ｌ：ループ状に構成された光学路１６の長さ Ｃ：光速 λ：光の波長 (1)式から明らかなように干渉光１９の強度I0に
は、cos△φに比例する項と、sin△φに比例する
項が含まれている。
干渉光１９は受光器２１により光電変換され
る。光電変換された信号は、sin△φに比例した
信号V1を端子２８に取り出すべく同期検波器２
３において位相変調器２２の駆動周波数f0で同期
検波され、かつωs△φに比例した信号V2を端子
２９に取り出すべく同期検波器２４において前記
f0の２倍の周波数で同期検波される。位相差△φ
が０±π／４の範囲にあれば、スイツチ３０，３
２は第７図に示した状態にあつて、端子２８より
のsin△φに比例した出力がジヤイロ出力端子３
８に出力される。
る。光電変換された信号は、sin△φに比例した
信号V1を端子２８に取り出すべく同期検波器２
３において位相変調器２２の駆動周波数f0で同期
検波され、かつωs△φに比例した信号V2を端子
２９に取り出すべく同期検波器２４において前記
f0の２倍の周波数で同期検波される。位相差△φ
が０±π／４の範囲にあれば、スイツチ３０，３
２は第７図に示した状態にあつて、端子２８より
のsin△φに比例した出力がジヤイロ出力端子３
８に出力される。
比較器３３においては、その入力、つまりジヤ
イロ出力端子３８の出力が基準電圧Vrを越える
と第８図Ｂに示すようなパルスが発生する。この
パルスは可逆カウンタ３７によつて加算カウント
される。一方ジヤイロ出力端子３８の出力が−
Vrよりも負方向に大きくなると比較器３４より
第８図Ｃに示すようなパルスが発生し、これは可
逆カウンタ３７で減算カウントされる。
イロ出力端子３８の出力が基準電圧Vrを越える
と第８図Ｂに示すようなパルスが発生する。この
パルスは可逆カウンタ３７によつて加算カウント
される。一方ジヤイロ出力端子３８の出力が−
Vrよりも負方向に大きくなると比較器３４より
第８図Ｃに示すようなパルスが発生し、これは可
逆カウンタ３７で減算カウントされる。
可逆カウンタ３７の重みが20の出力は、第８図
Ｄに示すように変化し、重みが21の出力は、第８
図Ｅに示すように変化する。今ジヤイロ出力端子
３８からの出力が基準電圧＋Vrより大きくなつ
たとすると比較器３３よりパルスが得られ可逆カ
ウンタ３７が加算カウントされ、それにより可逆
カウンタの20の出力が高レベル（理論“１”）に
なり、スイツチ３０が切替えられ端子２９の信
号、即ちcos△φに比例した出力がジヤイロ出力
端子３８に出力される。
Ｄに示すように変化し、重みが21の出力は、第８
図Ｅに示すように変化する。今ジヤイロ出力端子
３８からの出力が基準電圧＋Vrより大きくなつ
たとすると比較器３３よりパルスが得られ可逆カ
ウンタ３７が加算カウントされ、それにより可逆
カウンタの20の出力が高レベル（理論“１”）に
なり、スイツチ３０が切替えられ端子２９の信
号、即ちcos△φに比例した出力がジヤイロ出力
端子３８に出力される。
逆にジヤイロ出力端子３８からの出力が基準電
圧−Vrより負の方向に大きくなると比較器３４
よりパルスが得られ可逆カウンタ３７が減算カウ
ントされて、それにより20の出力が高レベルとな
りスイツチが作動し、先の場合と同様に端子２９
の信号、即ちcos△φに比例した出力がジヤイロ
出力端子３８に出力される。
圧−Vrより負の方向に大きくなると比較器３４
よりパルスが得られ可逆カウンタ３７が減算カウ
ントされて、それにより20の出力が高レベルとな
りスイツチが作動し、先の場合と同様に端子２９
の信号、即ちcos△φに比例した出力がジヤイロ
出力端子３８に出力される。
以上の状態から更に位相差△φが絶対量として
増加し、cos△φに比例した出力が基準電圧＋Vr
又は−Vrよりも絶対値で大きくなると比較器３
３又は３４よりパルスが得られて可逆カウンタ３
７が加算或は減算し、スイツチ３０が復帰して端
子２８の出力がジヤイロ出力端子３８に得られる
ようになる。
増加し、cos△φに比例した出力が基準電圧＋Vr
又は−Vrよりも絶対値で大きくなると比較器３
３又は３４よりパルスが得られて可逆カウンタ３
７が加算或は減算し、スイツチ３０が復帰して端
子２８の出力がジヤイロ出力端子３８に得られる
ようになる。
これとともにsin△φとcos△φに比例する出力
が位相△φに対し正の特性となるように可逆カウ
ンタ３７の21の出力によつて信号極性反転指令が
出力され、スイツチ３２が切替えられる。これに
よりインバータ３１により極性反転された端子２
８又は端子２９の出力がジヤイロ出力端子３８に
出力される。
が位相△φに対し正の特性となるように可逆カウ
ンタ３７の21の出力によつて信号極性反転指令が
出力され、スイツチ３２が切替えられる。これに
よりインバータ３１により極性反転された端子２
８又は端子２９の出力がジヤイロ出力端子３８に
出力される。
このようにして位相差△φが±mπに対し約±
π／４の範囲にある場合は、sin△φ成分をジヤ
イロ出力として取り出され、±（2m＋１）・π／２に 対し約±π／４の範囲にある場合は、cos△φ成
分がジヤイロ出力として取り出され、全範囲にわ
たつて直線性のよい状態で出力が得られる。この
出力より角速度は次式で求めることができる。
π／４の範囲にある場合は、sin△φ成分をジヤ
イロ出力として取り出され、±（2m＋１）・π／２に 対し約±π／４の範囲にある場合は、cos△φ成
分がジヤイロ出力として取り出され、全範囲にわ
たつて直線性のよい状態で出力が得られる。この
出力より角速度は次式で求めることができる。
Ω＝Cλ／4πRL・（mπ／２＋KV0）
ｍ＝０、±１、±２ ……(2)
Ｋは比例定数（rad／Ｖ）、V0はジヤイロ出力
端子３８の電圧、ｍは角度加算パルスの総数と角
度減算パルスの総数との差、つまり可逆カウンタ
３７の計数値の内容であつて、これは端子３９か
ら取り出される。
端子３８の電圧、ｍは角度加算パルスの総数と角
度減算パルスの総数との差、つまり可逆カウンタ
３７の計数値の内容であつて、これは端子３９か
ら取り出される。
以上のようにして先に提案した出願では、入力
角速度の計測範囲を拡大することができる光干渉
角速度計を実現した。
角速度の計測範囲を拡大することができる光干渉
角速度計を実現した。
「発明が解決しようとする問題点」
しかし、上記構成の光干渉角速度計の場合、
sin△φの出力の取り出しからcos△φの出力の取
り出しに最初に切替わる角速度よりも大きな入力
角速度が与えられた状態で、作動が開始させられ
ると、つまりこの光干渉角速度計に対する電源が
オンにされると入力角速度が例えば△φ＝πと対
応したものの場合、本来は可逆カウンタ３７はｍ
＝２から動作すべき所であるが電源オンにもとず
く初期設定で可逆カウンタ３７はゼロにリセツト
されるため、ｍ＝０となり正しい測定を行うこと
ができない。
sin△φの出力の取り出しからcos△φの出力の取
り出しに最初に切替わる角速度よりも大きな入力
角速度が与えられた状態で、作動が開始させられ
ると、つまりこの光干渉角速度計に対する電源が
オンにされると入力角速度が例えば△φ＝πと対
応したものの場合、本来は可逆カウンタ３７はｍ
＝２から動作すべき所であるが電源オンにもとず
く初期設定で可逆カウンタ３７はゼロにリセツト
されるため、ｍ＝０となり正しい測定を行うこと
ができない。
「問題点を解決するための手段」
この発明では先に提案した第１光干渉角速度計
に対し、この第１光干渉角速度計より感度が低
い、つまり第１光干渉角速度計の最大入力角速度
に対して右回り光と左回り光の位相差が±π／４に 相当する角速度情報を出力する第２光干渉角速度
計を設け、この第２光干渉角速度計の角速度情報
により第１光干渉角速度計の角速度情報として得
られる角速度情報Ω＝Cλ／4πRL・（mπ／２＋KV0）の ｍの値を規定する手段を設けたものである。
に対し、この第１光干渉角速度計より感度が低
い、つまり第１光干渉角速度計の最大入力角速度
に対して右回り光と左回り光の位相差が±π／４に 相当する角速度情報を出力する第２光干渉角速度
計を設け、この第２光干渉角速度計の角速度情報
により第１光干渉角速度計の角速度情報として得
られる角速度情報Ω＝Cλ／4πRL・（mπ／２＋KV0）の ｍの値を規定する手段を設けたものである。
この発明の構成によれば第２光干渉角速度計の
角速度情報により第１光干渉角速度計で得られる
角速度情報のｍ値を規定することができる。よつ
て動作開始時にすでに入力角速度が与えられてい
たとしても、与えられた入力角速度の値を絶対量
として計測することのできる光干渉角速度計を提
供することができる。
角速度情報により第１光干渉角速度計で得られる
角速度情報のｍ値を規定することができる。よつ
て動作開始時にすでに入力角速度が与えられてい
たとしても、与えられた入力角速度の値を絶対量
として計測することのできる光干渉角速度計を提
供することができる。
「実施例」
第１図はこの発明の実施例を示す。
光源５８からの光は、光分配結合器５９によつ
て二方向の光４０，４１に分けられる。光４０は
光分配結合器６０により２分され光フアイバによ
り構成された光学路６４をそれぞれ反対方向に伝
搬する。
て二方向の光４０，４１に分けられる。光４０は
光分配結合器６０により２分され光フアイバによ
り構成された光学路６４をそれぞれ反対方向に伝
搬する。
上記第１光学路６４の伝搬光は、第１光学路６
４の片端に置かれた位相変調器６２により位相変
調され光分配結合器６０によつて結合される。そ
の結合された光４６は、光分配結合器５９によつ
て受光器６６に導びかれここで光電変換される。
一方光４１は、光分配結合器６１により２分され
光フアイバにより構成された第２光学路６５をそ
れぞれ反対方向に伝搬する。第２光学路６５は入
力軸を実質的に第１光学路６４の入力軸に一致さ
せた構造である。第２光学路６５の伝搬光は第２
光学路６５の片端に置かれた位相変調器６３によ
り位相変調され光分配結合器６１で結合される。
その結合された光５２は光分配結合器５９により
その一部が受光器６６へ導びかれる。
４の片端に置かれた位相変調器６２により位相変
調され光分配結合器６０によつて結合される。そ
の結合された光４６は、光分配結合器５９によつ
て受光器６６に導びかれここで光電変換される。
一方光４１は、光分配結合器６１により２分され
光フアイバにより構成された第２光学路６５をそ
れぞれ反対方向に伝搬する。第２光学路６５は入
力軸を実質的に第１光学路６４の入力軸に一致さ
せた構造である。第２光学路６５の伝搬光は第２
光学路６５の片端に置かれた位相変調器６３によ
り位相変調され光分配結合器６１で結合される。
その結合された光５２は光分配結合器５９により
その一部が受光器６６へ導びかれる。
受光器６６からの出力は、同期検波器６７，６
８，６９で同期検波され、同期検波出力信号V1，
V2，V3として出力される。
８，６９で同期検波され、同期検波出力信号V1，
V2，V3として出力される。
信号V1は位相変調器６２の駆動周波数、即ち
変調周波数f0で同期検波されたもので、光学路６
４の右回り光と左回り光の位相差△φの正弦関数
sin△φに比例する信号として端子７３に出力さ
れる。
変調周波数f0で同期検波されたもので、光学路６
４の右回り光と左回り光の位相差△φの正弦関数
sin△φに比例する信号として端子７３に出力さ
れる。
信号V2は変調周波数f0の２倍の周波数で同期検
波されたものでcos△φに比例する信号として端
子７４に出力される。
波されたものでcos△φに比例する信号として端
子７４に出力される。
信号V3は位相変調器６３の駆動周波数、即ち
変調周波数fnで同期検波されたもので、光学路６
５の右回り光と左回り光の位相差△φの正弦関数
であるsin△φに比例する信号として端子７５に
出力される。尚f0とfnは互に干渉しない周波数、
つまり互に高調波関係にならない周波数に選定す
る。
変調周波数fnで同期検波されたもので、光学路６
５の右回り光と左回り光の位相差△φの正弦関数
であるsin△φに比例する信号として端子７５に
出力される。尚f0とfnは互に干渉しない周波数、
つまり互に高調波関係にならない周波数に選定す
る。
第１光学路６４は高感度に入力角速度を検知す
るために配置したもので、その特性に以下の通り
設定した。
るために配置したもので、その特性に以下の通り
設定した。
（光学路６４の具体例）
光学路６４の半径R1＝0.05ｍ
光学路６４の長さL1＝3000ｍ
光源波長λ＝1.3μｍ
最大入力角速度Ωmax＝240°／sec
最大入力角速度における位相差△φmax
△φmax＝4πRL／Cλ・Ω＝20.2〔rad〕
この実施例の場合、上記に述べたように最大入
力角速度を印加した場合、光学路６４を伝搬する
左右両光間の位相差として20.2（rad）が生じる。
力角速度を印加した場合、光学路６４を伝搬する
左右両光間の位相差として20.2（rad）が生じる。
この3.2フリンジに相当する位相差を直線性よ
く検知するため、sin△φに比例する信号V1と
cos△φに比例する信号V2をスイツチ７６におい
てデイジタル変換器８２からのＤ出力によつて切
替え、さらにスイツチ７７において位相差△φに
対する出力変化の傾きが正となるようデイジタル
変換器８２からのＥ出力によつて切替えられ、ロ
ーパスフイルタ８３を通過し角速度信号としてジ
ヤイロ出力端子８４に出力する。
く検知するため、sin△φに比例する信号V1と
cos△φに比例する信号V2をスイツチ７６におい
てデイジタル変換器８２からのＤ出力によつて切
替え、さらにスイツチ７７において位相差△φに
対する出力変化の傾きが正となるようデイジタル
変換器８２からのＥ出力によつて切替えられ、ロ
ーパスフイルタ８３を通過し角速度信号としてジ
ヤイロ出力端子８４に出力する。
第２光学路６５は入力軸を実質的に第１光学路
６４の入力軸に一致させた構造で信号V1とV2を
切替え制御するために使用するもので、最大入力
角速度（Ωnax＝240°／sec）の時、第２光学路６
５を伝搬する左右両光間の位相差を光学路６４の
感度より低い△φnax＝約π／４に設定する。（最
大入力範囲に渡つて直線性のよい連続する出力を
得るため）最大入力角速度（Ωnax＝240°／sec）
の時位相差△φnaxが約π／４になるための光学路
６５の長さL2は第１光学路６５の半径R2が第１
光学路６４の半径R1と同様0.05ｍとするとL2＝
116ｍとなる。
６４の入力軸に一致させた構造で信号V1とV2を
切替え制御するために使用するもので、最大入力
角速度（Ωnax＝240°／sec）の時、第２光学路６
５を伝搬する左右両光間の位相差を光学路６４の
感度より低い△φnax＝約π／４に設定する。（最
大入力範囲に渡つて直線性のよい連続する出力を
得るため）最大入力角速度（Ωnax＝240°／sec）
の時位相差△φnaxが約π／４になるための光学路
６５の長さL2は第１光学路６５の半径R2が第１
光学路６４の半径R1と同様0.05ｍとするとL2＝
116ｍとなる。
ここで△φに関し±mπ（ｍ＝０、１、２、…
…）に対し約±π／４の範囲で直線性の良いsin
△φに比例する出力V1と±（2m＋１）・π／２
（ｍ＝０、１、２）に対し約±π／４の範囲で直
線性の良いcos△φに比例するV2とを切替える方
法について具体的に述べる。
…）に対し約±π／４の範囲で直線性の良いsin
△φに比例する出力V1と±（2m＋１）・π／２
（ｍ＝０、１、２）に対し約±π／４の範囲で直
線性の良いcos△φに比例するV2とを切替える方
法について具体的に述べる。
極性判定器８１は信号V3の負の電圧でスイツ
チ７８を端子７５の出力＋V3を選択するように
作動させる信号を出力する機能を有し、その作動
については安定なスイツチ作動を達成するため第
３図Ｃに示すようなヒステリシス特性を持たせて
ある。
チ７８を端子７５の出力＋V3を選択するように
作動させる信号を出力する機能を有し、その作動
については安定なスイツチ作動を達成するため第
３図Ｃに示すようなヒステリシス特性を持たせて
ある。
スイツチ７８はデイジタル変換器８２のアナロ
グ入力端子８２Ａに印加される信号を、信号V3
が負にかかわらず正の電圧に反転するため信号
V3が負の電圧の時インバータ８０で反転された
信号−V3を極性判定器８１の信号を受けてデイ
ジタル変換器８２のアナログ入力端子８２Ａに供
給する。
グ入力端子８２Ａに印加される信号を、信号V3
が負にかかわらず正の電圧に反転するため信号
V3が負の電圧の時インバータ８０で反転された
信号−V3を極性判定器８１の信号を受けてデイ
ジタル変換器８２のアナログ入力端子８２Ａに供
給する。
デイジタル変換器８２はアナログ入力端子８２
Ａに供給された電圧に応じデイジタル変換器８２
の内部コンパレータ（ヒステリシス特性を持つて
いる）列８２Ｂを作動させROM８２Ｃのアドレ
ス入力端子A0〜A12に供給される。このデイジタ
ル変換器８２の内部に設けたROM８２Ｃは正又
は負の最大入力角速度範囲においてsin△φに比
例する信号V1と、cos△φに比例する信号V2を第
３図Ｆのようにπ／４の位置からπ／２間隔に12
回切替える必要があるためアドレス入力として
A0〜A11まで設けてあり、かつ入力角速度の極性
判定用としてA12のアドレス入力端子が設けてあ
る。
Ａに供給された電圧に応じデイジタル変換器８２
の内部コンパレータ（ヒステリシス特性を持つて
いる）列８２Ｂを作動させROM８２Ｃのアドレ
ス入力端子A0〜A12に供給される。このデイジタ
ル変換器８２の内部に設けたROM８２Ｃは正又
は負の最大入力角速度範囲においてsin△φに比
例する信号V1と、cos△φに比例する信号V2を第
３図Ｆのようにπ／４の位置からπ／２間隔に12
回切替える必要があるためアドレス入力として
A0〜A11まで設けてあり、かつ入力角速度の極性
判定用としてA12のアドレス入力端子が設けてあ
る。
このROM８２Ｃにはデイジタル変換器８２の
内部に設けたコンパレータ列８２Ｂの出力と、極
性判定器８１の出力に応じ、第２図に示すような
５ビツト（00〜04）のロジツクが組込まれてい
る。
内部に設けたコンパレータ列８２Ｂの出力と、極
性判定器８１の出力に応じ、第２図に示すような
５ビツト（00〜04）のロジツクが組込まれてい
る。
ここでデイジタル変換器８２のコンパレータ列
に入力される信号のコンパレートレベルを、△φ
のπ／４からπ／２間隔に対応する値に設定する
と、デイジタル変換器８２の出力Ｄ、Ｅは第３図
ＤとＥに示すようになる。
に入力される信号のコンパレートレベルを、△φ
のπ／４からπ／２間隔に対応する値に設定する
と、デイジタル変換器８２の出力Ｄ、Ｅは第３図
ＤとＥに示すようになる。
その結果、第１図に示す同期検波器６７，６８
の出力V1とV2を第３図Ｄに示す信号により切替
え、さらに第３図Ｅに示す信号によつて極性を反
転させ第３図Ｆに示す信号を出力する。
の出力V1とV2を第３図Ｄに示す信号により切替
え、さらに第３図Ｅに示す信号によつて極性を反
転させ第３図Ｆに示す信号を出力する。
この場合、入力角速度Ωioは次式で求めること
ができる。
ができる。
Ωio＝Cλ／4πRL（mπ／２＋KV0）、
ｍ＝０、±１、±２…
Ｋは比例定数（rad／Ｖ）、V0はジヤイロ出力
端子８４の電圧、即ち第３図Ｆに示す電圧、ｍは
デイジタル変換器８２の出力ロジツク（00〜04）
のカウント数、但し負入力に対してはこの出力ロ
ジツク（00〜04）をインバートし１を加えた数、
ｍの極性は出力ロジツクのMSB（04）が“０”の
時正を示し、“１”の時負を示す。
端子８４の電圧、即ち第３図Ｆに示す電圧、ｍは
デイジタル変換器８２の出力ロジツク（00〜04）
のカウント数、但し負入力に対してはこの出力ロ
ジツク（00〜04）をインバートし１を加えた数、
ｍの極性は出力ロジツクのMSB（04）が“０”の
時正を示し、“１”の時負を示す。
「発明の作用効果」
以上説明したようにこの発明によれば感度が低
い第２光学路６５を設け、この第２光学路６５と
位相変調器６３、同期検波器６９と、デイジタル
変換器８２によつて第２光干渉角速度計を構成
し、この第２光角速度計の角速度情報により第１
光干渉角速度計で得られるΩio＝Cλ／4πRL・（mπ／
２＋ KV0）のｍ値を規定することができる。
い第２光学路６５を設け、この第２光学路６５と
位相変調器６３、同期検波器６９と、デイジタル
変換器８２によつて第２光干渉角速度計を構成
し、この第２光角速度計の角速度情報により第１
光干渉角速度計で得られるΩio＝Cλ／4πRL・（mπ／
２＋ KV0）のｍ値を規定することができる。
よつて動作開始時点においてｍ≠０の状態の角
速度が与えられていてもｍの値を規定することが
できる。この点から例えば移動体上において運動
する物体の角速度或は運動にともなう角速度を常
に受ける母船、飛行機運搬車両等から発射される
飛しよう体などの角速度を、飛しよう体の作動時
に与えられた角速度に関係なく正確にかつ広い入
力角速度範囲について検知することができる。
速度が与えられていてもｍの値を規定することが
できる。この点から例えば移動体上において運動
する物体の角速度或は運動にともなう角速度を常
に受ける母船、飛行機運搬車両等から発射される
飛しよう体などの角速度を、飛しよう体の作動時
に与えられた角速度に関係なく正確にかつ広い入
力角速度範囲について検知することができる。
「発明の変形実施例」
この発明による光干渉角速度計を実現するため
の光学系の他の構造を第４図乃至第６図に示す。
の光学系の他の構造を第４図乃至第６図に示す。
第４図の例では二つの第１光学路６４と第２光
学路６５に対して二つの光源８７，８８を設け、
この二つの光源８７，８８の光をそれぞれ光分配
結合器８９と６０及び９０と６１を通じて二つの
光学路６４，６５に別々に供給し、二つの光学路
６４と６５の各端部に設けた位相変調器６２，６
３によりそれぞれの光学路６４，６５を右回り及
び左回りに伝搬する光に位相変調を加え、この位
相変調された光の干渉光を二つの受光器９１と９
２によつて受光し、二つの受光器９１と９２から
別々に第１光干渉信号M1と第２光干渉信号M2を
得るように構成した場合を示す。
学路６５に対して二つの光源８７，８８を設け、
この二つの光源８７，８８の光をそれぞれ光分配
結合器８９と６０及び９０と６１を通じて二つの
光学路６４，６５に別々に供給し、二つの光学路
６４と６５の各端部に設けた位相変調器６２，６
３によりそれぞれの光学路６４，６５を右回り及
び左回りに伝搬する光に位相変調を加え、この位
相変調された光の干渉光を二つの受光器９１と９
２によつて受光し、二つの受光器９１と９２から
別々に第１光干渉信号M1と第２光干渉信号M2を
得るように構成した場合を示す。
この実施例によれば第１光干渉角速度計と第２
光干渉角速度計を構成する光学系を完全に分離し
た構成としたから、二つの位相変調器６２と６３
の駆動周波数は同じ周波数の例えばf0に選定する
ことができる。
光干渉角速度計を構成する光学系を完全に分離し
た構成としたから、二つの位相変調器６２と６３
の駆動周波数は同じ周波数の例えばf0に選定する
ことができる。
第５図の実施例では一つの光源５８から出射さ
れた光を光分配結合器９４で第１光学路６４と第
２光学路６５に分配すると共に、第１光学路６４
の干渉光を光分配結合器９３で分配して受光器９
５で受光し、第２光学路６５の干渉光を光分配結
合器９４で分配して受光器９６で受光する構成と
した場合を示す。この場合には受光器９６に入射
する光には第１光学路６４の干渉光が混入するた
め位相変調器６２と６３の駆動周波数f0とfnは互
に干渉しない、つまり高調波関係にない周波数に
選定する。
れた光を光分配結合器９４で第１光学路６４と第
２光学路６５に分配すると共に、第１光学路６４
の干渉光を光分配結合器９３で分配して受光器９
５で受光し、第２光学路６５の干渉光を光分配結
合器９４で分配して受光器９６で受光する構成と
した場合を示す。この場合には受光器９６に入射
する光には第１光学路６４の干渉光が混入するた
め位相変調器６２と６３の駆動周波数f0とfnは互
に干渉しない、つまり高調波関係にない周波数に
選定する。
第６図の実施例では一つの光源５８の光を光分
配器９７で分配し、この分配した光を光分配結合
器８９と６０及び光分配結合器９０と６１を通じ
て第１光学路６４と第２光学路６５に与え、それ
ぞれの干渉光を光分配結合器８９と９０によつて
分配し、その分配した干渉光を二つの受光器９１
と９２で受光するようにした場合を示す。
配器９７で分配し、この分配した光を光分配結合
器８９と６０及び光分配結合器９０と６１を通じ
て第１光学路６４と第２光学路６５に与え、それ
ぞれの干渉光を光分配結合器８９と９０によつて
分配し、その分配した干渉光を二つの受光器９１
と９２で受光するようにした場合を示す。
この実施例の場合には二つの光学系は光分配器
９７によつて結合されているため位相変調器６２
の駆動周波数と位相変調器６３の駆動周波数は互
に干渉しない、つまり高調波関係にない周波数
f0、fnに選定する。
９７によつて結合されているため位相変調器６２
の駆動周波数と位相変調器６３の駆動周波数は互
に干渉しない、つまり高調波関係にない周波数
f0、fnに選定する。
尚上述では光干渉角速度計において第１同期検
波器６７では位相変調器６２の駆動周波数f0で同
期検波し、第２同期検波器６８では位相変調器６
２の駆動周波数f0の２倍の周波数2f0で同期検波
した場合を説明したが、第１同期検波器では駆動
周波数f0の奇数倍の任意の高調波で同期検波し、
第２同期検波器では位相変調器の駆動周波数f0の
任意の偶数倍の高調波で同期検波しても同様の作
用効果が得られる。
波器６７では位相変調器６２の駆動周波数f0で同
期検波し、第２同期検波器６８では位相変調器６
２の駆動周波数f0の２倍の周波数2f0で同期検波
した場合を説明したが、第１同期検波器では駆動
周波数f0の奇数倍の任意の高調波で同期検波し、
第２同期検波器では位相変調器の駆動周波数f0の
任意の偶数倍の高調波で同期検波しても同様の作
用効果が得られる。
また第２光干渉角速度計においても同期検波器
６９において位相変調器６３の駆動周波数fnの奇
数倍の周波数で同期検波してもよい。
６９において位相変調器６３の駆動周波数fnの奇
数倍の周波数で同期検波してもよい。
さらに出力V3の電圧値をデイジタル変換し△
φのπ／４からπ／２間隔に対応するポイントを
マイクロプロセツサ等で判断し、マイクロプロセ
ツサ等で取り込まれた出力V1とV2を切替えて直
線性の最適化を行うことも可能である。
φのπ／４からπ／２間隔に対応するポイントを
マイクロプロセツサ等で判断し、マイクロプロセ
ツサ等で取り込まれた出力V1とV2を切替えて直
線性の最適化を行うことも可能である。
また光干渉角速度計の最大入力レートをさらに
拡大するためには、上記信号V1とV2の切替制御
用出力として△φ＝±π／４の範囲のみ使用して
いたのでは、切替え精度が劣化してくる。
拡大するためには、上記信号V1とV2の切替制御
用出力として△φ＝±π／４の範囲のみ使用して
いたのでは、切替え精度が劣化してくる。
従つて入力レートが入つた状態で作動を開始さ
せても、入力された角速度の値が正確に指示でき
る範囲で切替制御用出力のレンジ拡大をはかる必
要がある。その方法として第２光学路６５を伝搬
する左右両光用の位相差△φの正弦関数sin△φ
と余弦関数cos△φを組み合わせることにより第
１光干渉計と同じようにレンジ拡大を実現するこ
ともできる。上述では第２光干渉角速度計は最大
入力角速度で最大入力範囲に渡つて直線性のよい
連続する出力を得るため△φmax≒π／４とした
が、要は±mπ±π／４の範囲と±（2m＋１）
π／２±π／４の範囲とを区別できればよいから
第８図から△φmax≒±π／２以内にすればよい
ことは明らかであろう。
せても、入力された角速度の値が正確に指示でき
る範囲で切替制御用出力のレンジ拡大をはかる必
要がある。その方法として第２光学路６５を伝搬
する左右両光用の位相差△φの正弦関数sin△φ
と余弦関数cos△φを組み合わせることにより第
１光干渉計と同じようにレンジ拡大を実現するこ
ともできる。上述では第２光干渉角速度計は最大
入力角速度で最大入力範囲に渡つて直線性のよい
連続する出力を得るため△φmax≒π／４とした
が、要は±mπ±π／４の範囲と±（2m＋１）
π／２±π／４の範囲とを区別できればよいから
第８図から△φmax≒±π／２以内にすればよい
ことは明らかであろう。
第１図はこの発明による光干渉角速度計の実施
例を示すブロツク図、第２図は第１図に示した実
施例に使用しているROMの内容を説明するため
の図、第３図はこの発明による光干渉角速度計の
動作を説明するための波形図、第４図、第５図及
び第６図は第１図に示した光干渉角速度計の光学
部の実施例を示す図、第７図は先に提案した光干
渉角速度計を説明するためのブロツク図、第８図
は第７図に示した光干渉角速度計の動作を説明す
るための波形図である。 １１，５８，８７，８８：光源、１３，５９，
６０，６１，８９，９０，９３，９４：光分配結
合器、２１，６６，９１，９２，９５，９６：受
光器、２２，６２，６３：位相変調器、２３，２
４，６７，６８，６９：同期検波回路、２５，７
０：1/2分周器、２６，７１，７２：変調信号源、
２８，２９，７３，７４，７５，３９，８５：端
子、３０，３２，７６，７７：スイツチ、３１，
７９，８０：インバータ、３３，３４：比較器、
３５，３６：基準電源、３７：可逆カウンタ、３
８，８４：ジヤイロ出力端子、１６，６４，６
５：光学路、８１：極性判定器、８２：デイジタ
ル変換器、８３：ローパスフイルタ。
例を示すブロツク図、第２図は第１図に示した実
施例に使用しているROMの内容を説明するため
の図、第３図はこの発明による光干渉角速度計の
動作を説明するための波形図、第４図、第５図及
び第６図は第１図に示した光干渉角速度計の光学
部の実施例を示す図、第７図は先に提案した光干
渉角速度計を説明するためのブロツク図、第８図
は第７図に示した光干渉角速度計の動作を説明す
るための波形図である。 １１，５８，８７，８８：光源、１３，５９，
６０，６１，８９，９０，９３，９４：光分配結
合器、２１，６６，９１，９２，９５，９６：受
光器、２２，６２，６３：位相変調器、２３，２
４，６７，６８，６９：同期検波回路、２５，７
０：1/2分周器、２６，７１，７２：変調信号源、
２８，２９，７３，７４，７５，３９，８５：端
子、３０，３２，７６，７７：スイツチ、３１，
７９，８０：インバータ、３３，３４：比較器、
３５，３６：基準電源、３７：可逆カウンタ、３
８，８４：ジヤイロ出力端子、１６，６４，６
５：光学路、８１：極性判定器、８２：デイジタ
ル変換器、８３：ローパスフイルタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ａ 少なくとも一周する第１光学路と、 Ｂ その第１光学路に対し右回り光及び左回り光
を通す手段と、 Ｃ その第１光学路を伝搬してきた右回り光と左
回り光を干渉させる干渉手段と、 Ｄ その干渉手段と上記第１光学路の一端との間
にこれらに縦続的に配されて右回り光と左回り
光に位相変化を与える位相変調器と、 Ｅ 上記干渉光の光強度を電気信号として検出す
る受光器と、 Ｆ その受光器の出力の内上記位相変調器の光変
調にともなう基本成分又は任意の奇数波成分を
同期検波する第１同期検波手段と、 Ｇ 上記受光器の出力の内上記基本成分の２倍の
周波数成分又は任意の偶数波成分を同期検波す
る第２同期検波手段と、 Ｈ 実質的に入力軸を上記第１光学路と一致させ
た少なくとも一周する第２光学路を有し、測定
可能最大入力角速度で右回り光と左回り光との
位相差が±π／２以下の第２光干渉角速度計
と、 Ｉ この第２光干渉角速度計からの角速度情報に
より上記第１光学路の右回り光と左回り光の位
相差が±mπ（ｍ＝０、１、２……）に対し約±
π／４の範囲であることを検出する第１範囲検
出手段と、 Ｊ 上記角速度情報により上記第１光学路の右回
り光と左回り光の位相差が±（2m＋１）π／２
（ｍ＝０、１、２……）に対し約±π／４の範
囲であることを検出する第２範囲検出手段と、 Ｋ 上記第１範囲検出手段の出力により上記第１
同期検波手段の出力を角速度出力とする手段
と、 Ｌ 上記第２範囲検出手段の出力により上記第２
同期検波手段の出力を上記角速度出力とする手
段と、 Ｍ 上記角速度情報から上記ｍの値を出力する手
段と、 を具備した光干渉角速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60151796A JPS6212812A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 光干渉角速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60151796A JPS6212812A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 光干渉角速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6212812A JPS6212812A (ja) | 1987-01-21 |
| JPH0352004B2 true JPH0352004B2 (ja) | 1991-08-08 |
Family
ID=15526484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60151796A Granted JPS6212812A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 光干渉角速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6212812A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03113116A (ja) * | 1989-09-25 | 1991-05-14 | Koyo Seiko Co Ltd | 直動形ガイド装置 |
| US5726215A (en) * | 1994-11-08 | 1998-03-10 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Styrene resin composition and shaped article thereof |
| JP5458194B2 (ja) * | 2013-02-18 | 2014-04-02 | 日本電信電話株式会社 | 半導体波長可変レーザ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6085313A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-14 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 光フアイバレ−ザジヤイロ |
-
1985
- 1985-07-10 JP JP60151796A patent/JPS6212812A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6085313A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-14 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 光フアイバレ−ザジヤイロ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6212812A (ja) | 1987-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2878441B2 (ja) | ファイバー光測定装置、ジャイロメータ、セントラルナビゲーション、及び安定化システム | |
| JPS6129715A (ja) | 閉ル−プ干渉計において生じる非可逆的位相シフトを測定するための装置 | |
| US9823076B2 (en) | Interferometric system with multiaxial optical fibre and method for processing an interferometric signal in such a system | |
| US5033854A (en) | Multiplexed fiberoptic gyro control | |
| US4662751A (en) | Closed loop fiber optic rotation sensor | |
| US4382681A (en) | Measurement of rotation rate using Sagnac effect | |
| US4432646A (en) | Angular velocity sensor based on a ring laser | |
| US5031988A (en) | Fiber optic gyro | |
| JPH0654236B2 (ja) | デジタルフェイズランプ方式光干渉角速度計 | |
| JPH05508221A (ja) | 変調切換えを伴なう干渉計信号解析 | |
| JPH0352004B2 (ja) | ||
| US4585347A (en) | Rotation rate measuring instrument | |
| US7187448B2 (en) | Nonreciprocal phase shift fiber-optic gyrometer | |
| US4573797A (en) | Analog fiber gyro with extended linear range | |
| JP3245796B2 (ja) | 光ファイバジャイロ | |
| JP3239237B2 (ja) | クローズドループ光干渉角速度計 | |
| JPS60135816A (ja) | 光フアイバジヤイロ | |
| EP0412468B1 (en) | Synthetic serrodyne controller for fiber optic gyroscope | |
| SU808836A1 (ru) | Устройство дл измерени малыхуглОВыХ пЕРЕМЕщЕНий | |
| JP3343766B2 (ja) | 光ファイバジャイロ | |
| SU1645818A1 (ru) | Фазовый светодальномер | |
| JPH02145911A (ja) | 光ファイバ・ジャイロ | |
| JPH0511763B2 (ja) | ||
| RU276U1 (ru) | Световодный датчик скорости вращения | |
| JPS60213815A (ja) | 光干渉角速度計 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |