JPH04109115A - 光ジャイロ - Google Patents
光ジャイロInfo
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- JPH04109115A JPH04109115A JP22689990A JP22689990A JPH04109115A JP H04109115 A JPH04109115 A JP H04109115A JP 22689990 A JP22689990 A JP 22689990A JP 22689990 A JP22689990 A JP 22689990A JP H04109115 A JPH04109115 A JP H04109115A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ａ、産業上の利用分野
本発明は、共振形光ジャイロに関し、特に共振点におけ
る波形整形により、変調器による影響を除去して、該共
振点を安定してロックするものに関する。
る波形整形により、変調器による影響を除去して、該共
振点を安定してロックするものに関する。
ｂ、従来の技術
従来、この種の光ジヤイロとしては、例えば第３図のブ
ロック図に示すようなものがある。同図において、光源
（例えば、レーザダイオード）１からの光を、導波路２
に配設された方向性結合器３により二分岐して、導波路
４．５に導く、導波路４の光は、変調器ドライバ３４の
出力に基づいて変調器６により周波数固定で変調され、
導波路７を経て、Ｐ／Ｕ位相変調器８によりＰ／Ｕ位相
変調を施されて、導波路９を経て方向性結合器ｌＯに至
る。そして、ここで二分岐され導波路１１．偏光子１２
．および導波路１３を通って、方向性結合器１４により
共振器１５に導かれる。この共振器１５は導波路１６と
位相シフタ１７とから構成されており、この共振器１５
からの出射光は、導波路１８、偏光子１９および導波路
２０を経て、方向性結合器２１により二分岐され、導波
路２２を通って受光素子２３で受光される。
ロック図に示すようなものがある。同図において、光源
（例えば、レーザダイオード）１からの光を、導波路２
に配設された方向性結合器３により二分岐して、導波路
４．５に導く、導波路４の光は、変調器ドライバ３４の
出力に基づいて変調器６により周波数固定で変調され、
導波路７を経て、Ｐ／Ｕ位相変調器８によりＰ／Ｕ位相
変調を施されて、導波路９を経て方向性結合器ｌＯに至
る。そして、ここで二分岐され導波路１１．偏光子１２
．および導波路１３を通って、方向性結合器１４により
共振器１５に導かれる。この共振器１５は導波路１６と
位相シフタ１７とから構成されており、この共振器１５
からの出射光は、導波路１８、偏光子１９および導波路
２０を経て、方向性結合器２１により二分岐され、導波
路２２を通って受光素子２３で受光される。
この光を該受光素子２３で電気信号に変換して、共振点
検出回路２４で共振点を共振器出射光強度として検出し
、共振点ロック制御回路２５の出力信号により、共振点
をロックするように、前記共振器１５の例えば位相シフ
タ１７のような位相が変えられるものにフィードバック
している。
検出回路２４で共振点を共振器出射光強度として検出し
、共振点ロック制御回路２５の出力信号により、共振点
をロックするように、前記共振器１５の例えば位相シフ
タ１７のような位相が変えられるものにフィードバック
している。
他方、前記光源１から二分岐され、導波路５に導かれた
光は、変調器２６および導波路２７を経てＰ／Ｕ位相変
調器２８（この周波数は前記Ｐ／Ｕ位相変調器８と同一
でも、異なってもよい）により位相変調を受ける。そし
て、導波路２９を通り方向性結合器２１により二分岐さ
れた後、導波路２０．偏光子１９および導波路１８を通
って、方向性結合器１４により共振器１５に導かれる。
光は、変調器２６および導波路２７を経てＰ／Ｕ位相変
調器２８（この周波数は前記Ｐ／Ｕ位相変調器８と同一
でも、異なってもよい）により位相変調を受ける。そし
て、導波路２９を通り方向性結合器２１により二分岐さ
れた後、導波路２０．偏光子１９および導波路１８を通
って、方向性結合器１４により共振器１５に導かれる。
この共振器１５からの出射光は、導波路１３．偏光子１
２および導波路１１を経て、方向性結合器１０により二
分岐され、導波路３０を通って受光素子３１で受光され
る。
２および導波路１１を経て、方向性結合器１０により二
分岐され、導波路３０を通って受光素子３１で受光され
る。
この光を該受光素子３１で電気信号に変換して、共振点
検出回路３２で共振点を共振器出射光強度として検出し
、変調器ドライバ３３の出力信号により、共振点をロッ
クするように、前記変調器２６にフィードバックする。
検出回路３２で共振点を共振器出射光強度として検出し
、変調器ドライバ３３の出力信号により、共振点をロッ
クするように、前記変調器２６にフィードバックする。
前記構成の光ジヤイロが共振点にロックされているとき
、該ジャイロに角速度入力があると、サニヤック効果に
より、共振点の位相が比例して変化することが知られて
いる。この変化を打ち消そうとして、変調器ドライバか
ら出力されるフィードバック信号の値により、その角速
度がわかる。
、該ジャイロに角速度入力があると、サニヤック効果に
より、共振点の位相が比例して変化することが知られて
いる。この変化を打ち消そうとして、変調器ドライバか
ら出力されるフィードバック信号の値により、その角速
度がわかる。
例えば、前記変調器２６に第４図で示すようなのこぎり
波状の電圧を印加しておく、導波１５に導かれた光は、
変調器２６を通る間に同図で与えられる電界中を逼る。
波状の電圧を印加しておく、導波１５に導かれた光は、
変調器２６を通る間に同図で与えられる電界中を逼る。
この電界が変調器２６の材質のもつ特性により、前記光
に周波数シフトを起こさせる。これは−船釣に電気光学
効果とよばれ、導波路５の入射光の周波数をωとすると
、変調器２６の出射光の周波数はω十ａとなっている（
ここでａ＝２π／Ｔ）。
に周波数シフトを起こさせる。これは−船釣に電気光学
効果とよばれ、導波路５の入射光の周波数をωとすると
、変調器２６の出射光の周波数はω十ａとなっている（
ここでａ＝２π／Ｔ）。
この光が共振器１５を経て受光素子３１で検出される。
この出射光強度■は、
ここで、ｋｌ：方向性結合器１４の分岐比に２：損失
τ：リング状導波路共振器を光が１周するのに要する時
間 であり、その共振条件は、 より、 となって、共振点の位相は変調器２６によってサニヤッ
ク効果で動いた共振点の位相が元にもどるようにＴで制
御し、二〇Ｔをジャイロ信号とする。
間 であり、その共振条件は、 より、 となって、共振点の位相は変調器２６によってサニヤッ
ク効果で動いた共振点の位相が元にもどるようにＴで制
御し、二〇Ｔをジャイロ信号とする。
二〇ＴはＩ／Ｔより周波数に換算することができる。
Ｃ０発明が解決しようとする課題
しかしながら、このような従来の光ジヤイロにあっては
、前記変調器２６に印加される駆動電圧は第４図で示さ
れたのこぎり波形とはならず、実際には第５図に示すよ
うな波形となる。
、前記変調器２６に印加される駆動電圧は第４図で示さ
れたのこぎり波形とはならず、実際には第５図に示すよ
うな波形となる。
すなわち、第４図との違いは、Ｔ′で示される立下りに
要する時間で、数１０ｎｓ （周波数帯域にして１００
ＭＢ２程度）かかる、この立下り時間Ｔ′の間で位相が
２πから零まで変化することから、共振条件からはずれ
てしまうという問題点があった。
要する時間で、数１０ｎｓ （周波数帯域にして１００
ＭＢ２程度）かかる、この立下り時間Ｔ′の間で位相が
２πから零まで変化することから、共振条件からはずれ
てしまうという問題点があった。
特に、第６図および第７図の立下り時間の影響を示す図
のように、前記立下り時間Ｔ′における位相が共振点と
同位相となった場合、受光素子２３．３１で受光してい
る光を用いて共振点にロックすることができず、このた
め本来のジャイロ機能を失うという問題点があった。な
お、第７図は第６図のＡ部拡大図である。
のように、前記立下り時間Ｔ′における位相が共振点と
同位相となった場合、受光素子２３．３１で受光してい
る光を用いて共振点にロックすることができず、このた
め本来のジャイロ機能を失うという問題点があった。な
お、第７図は第６図のＡ部拡大図である。
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前
記問題点を解消し、前記変調器に印加するのこぎり波形
電圧の立下りが、共振点のロックに悪影響されない光ジ
ヤイロを提供することにある。
記問題点を解消し、前記変調器に印加するのこぎり波形
電圧の立下りが、共振点のロックに悪影響されない光ジ
ヤイロを提供することにある。
６０課題を解決するための手段
前記目的を達成するための本発明の構成は、一方向に進
む光と、その逆方向に進む光とを導波する光共振器を備
え、両共振光間の共振点の位相変化を検出して、入力さ
れる角速度を求める光ジヤイロにおいて、前記両共振光
の共振点をロックするためのそれぞれの制御回路系に、
高域周波数帯を遮断するフィルタを挿設し、前記各光の
それぞれの共振点を安定してロックすることを特徴とす
る。
む光と、その逆方向に進む光とを導波する光共振器を備
え、両共振光間の共振点の位相変化を検出して、入力さ
れる角速度を求める光ジヤイロにおいて、前記両共振光
の共振点をロックするためのそれぞれの制御回路系に、
高域周波数帯を遮断するフィルタを挿設し、前記各光の
それぞれの共振点を安定してロックすることを特徴とす
る。
ｅ、 作用
本発明は以上のように構成されているので、前記それぞ
れの制御回路系に前記フィルタを挿設して、同回路系中
の変調器に印加するのこぎり波形電圧の立下りの影響に
よる共振点はずれの高域周波数帯（１００ＭＨ２程度）
成分（以下、立下りによる周波数帯という）を取り除き
、共振点を検出するための位相変調周波数（数１０ｋＨ
ｚ程度）成分のみを該制御回路系に適用するようにした
。
れの制御回路系に前記フィルタを挿設して、同回路系中
の変調器に印加するのこぎり波形電圧の立下りの影響に
よる共振点はずれの高域周波数帯（１００ＭＨ２程度）
成分（以下、立下りによる周波数帯という）を取り除き
、共振点を検出するための位相変調周波数（数１０ｋＨ
ｚ程度）成分のみを該制御回路系に適用するようにした
。
ｆ、実施例
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。
詳しく説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す光ジヤイロのブロック
図であり、第３図と同一部分には同一符号を付して、そ
の説明を省略する。
図であり、第３図と同一部分には同一符号を付して、そ
の説明を省略する。
第１図において、低域通過フィルタ４１は共振点検出回
路２４と共振点ロック制御回路２５との間に挿設され、
低域通過フィルタ４２は共振点検出回路３２と変調器ド
ライバ３３との間に挿設される。前記低域通過フィルタ
４１の伝達関数は１ ／ （１＋ Ｔ＋ｓ） 、前記低
域通過フィルタ４２の伝達関数は１ ／ （１＋ Ｔ
ｚｓ）で表わされる。ここでＴ ｔ 、 Ｔ ｔはそれ
ぞれのフィルタ時定数、Ｓはラプラス演算子である。
路２４と共振点ロック制御回路２５との間に挿設され、
低域通過フィルタ４２は共振点検出回路３２と変調器ド
ライバ３３との間に挿設される。前記低域通過フィルタ
４１の伝達関数は１ ／ （１＋ Ｔ＋ｓ） 、前記低
域通過フィルタ４２の伝達関数は１ ／ （１＋ Ｔ
ｚｓ）で表わされる。ここでＴ ｔ 、 Ｔ ｔはそれ
ぞれのフィルタ時定数、Ｓはラプラス演算子である。
今、受光素子２３．３１で受光した光強度が第６図に示
されるように、共振点の位相と、前記変調器６゜２６に
印加するのこぎり波形電圧の立下りの位相とが同位相の
ときでも、のこぎり波形電圧の立下りにより発生するパ
ルス状ノイズの周波数帯域は１００ＭＨｚ程度であるか
ら、前記フィルタ時定数Ｔ、、 Ｔ、がそれぞれ１０−
’ｓｅｃ程度（１５９ｋＨｚ）の前記低域通過フィルタ
４１、４２を通過させると、第２図に示すようなフィル
タ４１．４２の出力が得られ、これにより、前記立下り
の影響が完全に除去されたことがわかる。
されるように、共振点の位相と、前記変調器６゜２６に
印加するのこぎり波形電圧の立下りの位相とが同位相の
ときでも、のこぎり波形電圧の立下りにより発生するパ
ルス状ノイズの周波数帯域は１００ＭＨｚ程度であるか
ら、前記フィルタ時定数Ｔ、、 Ｔ、がそれぞれ１０−
’ｓｅｃ程度（１５９ｋＨｚ）の前記低域通過フィルタ
４１、４２を通過させると、第２図に示すようなフィル
タ４１．４２の出力が得られ、これにより、前記立下り
の影響が完全に除去されたことがわかる。
これらの低域フィルタ４１．４２の出力を用いて、共振
点ロック制御回路２５および変調器ドライバ３３により
、共振点を確実にロックして光ジヤイロとしての機能を
安定して確保することができる。
点ロック制御回路２５および変調器ドライバ３３により
、共振点を確実にロックして光ジヤイロとしての機能を
安定して確保することができる。
次に、本発明の他の実施例としては、前記低域通過フィ
ルタ４１．４２に代って帯域通過フィルタを挿設したも
のである。該帯域通過フィルタの伝達関数は２ Ｋ （
Ｔｓ／（Ｔ”ｓ”＋２ζＴｓ＋１）で表わされる。ここ
でＫはゲイン、ζは常数、Ｔはフィルタ時定数、Ｓはラ
プラス演算子である。これは特定の周波数帯の成分のみ
を通過するもので、特定の周波数帯の成分に前記立下り
による周波数帯を含まないように設定することで、立下
りの影響を除去するものである。
ルタ４１．４２に代って帯域通過フィルタを挿設したも
のである。該帯域通過フィルタの伝達関数は２ Ｋ （
Ｔｓ／（Ｔ”ｓ”＋２ζＴｓ＋１）で表わされる。ここ
でＫはゲイン、ζは常数、Ｔはフィルタ時定数、Ｓはラ
プラス演算子である。これは特定の周波数帯の成分のみ
を通過するもので、特定の周波数帯の成分に前記立下り
による周波数帯を含まないように設定することで、立下
りの影響を除去するものである。
本発明のさらに他の実施例としては、前記低域通過フィ
ルタ４１．４２に代って、ノツチフィルタを挿設したも
のがあり、特定の周波数成分のみを消去するもので、特
定の周波数成分を周波数（１００ＭＨｚ程度）帯に設定
することで、立下りの影響を除去するものである。
ルタ４１．４２に代って、ノツチフィルタを挿設したも
のがあり、特定の周波数成分のみを消去するもので、特
定の周波数成分を周波数（１００ＭＨｚ程度）帯に設定
することで、立下りの影響を除去するものである。
以上、各実施例において、いずれも電気光学素子を用い
ることで、光が空間を通る距離が小さくでき、しかもオ
ール光フアイバー化あるいはオール光導波路化できるた
め、外乱に対して強い、また、共振点の位相変化を変調
器２６の周波数で出力できるので、デジタル化が容易で
ある。
ることで、光が空間を通る距離が小さくでき、しかもオ
ール光フアイバー化あるいはオール光導波路化できるた
め、外乱に対して強い、また、共振点の位相変化を変調
器２６の周波数で出力できるので、デジタル化が容易で
ある。
なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定さ
れるものではなく、同様な機能を果す他の態様の手段に
よってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内に
おいて種々の変更、付加が可能である。
れるものではなく、同様な機能を果す他の態様の手段に
よってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内に
おいて種々の変更、付加が可能である。
ｇ０発明の効果
以上の説明から明らかなように本発明の光ジヤイロによ
れば、共振光の共振点ロック制御回路系に、高域周波数
帯を遮断するフィルタを挿設するので、変調器に印加す
るのこぎり波形電圧の立下りによる共振点ロックへの悪
影響をな（すことができる、特に、共振点の位相と、前
記波形の立下りの位相とが同位相でも共振点を安定して
ロックすることができると共に、ジャイロ機能が安定し
て確保される。
れば、共振光の共振点ロック制御回路系に、高域周波数
帯を遮断するフィルタを挿設するので、変調器に印加す
るのこぎり波形電圧の立下りによる共振点ロックへの悪
影響をな（すことができる、特に、共振点の位相と、前
記波形の立下りの位相とが同位相でも共振点を安定して
ロックすることができると共に、ジャイロ機能が安定し
て確保される。
第１図は本発明の一実施例を示す光ジヤイロのブロック
図、第２図は低域通過フィルタの出力波形図、第３図は
従来の光ジヤイロのブロック図、第４図は変調器駆動電
圧の理想的なのこぎり波形図、第５図は変調器駆動電圧
の実際の波形図、第６図は従来の光ジヤイロにおける共
振器の出射光強度波形図、第７図は第６図のＡ部拡大図
である。 ３、１０．１４．２１・・・方向性結合器、２３、３１
・・・受光素子、 ２４、３２・・・共振点検出回路、 ２５・・・共振点ロック制御回路、 ３３・・・変調器ドライバ、 ４１、４２・・・低域通過フィルタ。 特許出願人 株式会社東京計器 （ばか２名）
図、第２図は低域通過フィルタの出力波形図、第３図は
従来の光ジヤイロのブロック図、第４図は変調器駆動電
圧の理想的なのこぎり波形図、第５図は変調器駆動電圧
の実際の波形図、第６図は従来の光ジヤイロにおける共
振器の出射光強度波形図、第７図は第６図のＡ部拡大図
である。 ３、１０．１４．２１・・・方向性結合器、２３、３１
・・・受光素子、 ２４、３２・・・共振点検出回路、 ２５・・・共振点ロック制御回路、 ３３・・・変調器ドライバ、 ４１、４２・・・低域通過フィルタ。 特許出願人 株式会社東京計器 （ばか２名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一方向に進む光と、その逆方向に進む光とを導波する光
共振器を備え、両共振光間の共振点の位相変化を検出し
て、入力される角速度を求めるものにおいて、 前記両共振光の共振点をロックするためのそれぞれの制
御回路系に、高域周波数帯を遮断するフィルタを挿設し
、前記各光のそれぞれの共振点を安定してロックするこ
とを特徴とする光ジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22689990A JPH04109115A (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 光ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22689990A JPH04109115A (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 光ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04109115A true JPH04109115A (ja) | 1992-04-10 |
Family
ID=16852338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22689990A Pending JPH04109115A (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 光ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04109115A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59134887A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-08-02 | ザ・ボ−ド・オブ・トラステイ−ズ・オブ・ザ・レランド・スタンフオ−ド・ジユニア・ユニバ−シテイ | ブリュアンリングレーザ回転センサおよび回転検知方法 |
| WO1990002921A1 (en) * | 1988-09-15 | 1990-03-22 | Honeywell Inc. | Passive ring resonator gyro with polarization rotating ring path |
| JPH02162991A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-06-22 | Canon Inc | 画像信号記録装置 |
-
1990
- 1990-08-29 JP JP22689990A patent/JPH04109115A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59134887A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-08-02 | ザ・ボ−ド・オブ・トラステイ−ズ・オブ・ザ・レランド・スタンフオ−ド・ジユニア・ユニバ−シテイ | ブリュアンリングレーザ回転センサおよび回転検知方法 |
| WO1990002921A1 (en) * | 1988-09-15 | 1990-03-22 | Honeywell Inc. | Passive ring resonator gyro with polarization rotating ring path |
| JPH02162991A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-06-22 | Canon Inc | 画像信号記録装置 |
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