JPH04270913A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はループ状光伝送路に右
回り光と左回り光とを伝搬させ、その光伝送路を出射し
た両光の位相差が、その光伝送路に入力される角速度に
応じて発生する両光の位相差を打ち消すような傾きを持
つ鋸歯状のランプ位相を両光に与えるランプ信号と、上
記出射した両光に＋π／２ラジアンと−π／２ラジアン
との位相差を交互に与えるバイアシング信号とを作成し
、そのランプ信号の周波数から入力角速度を求めるリニ
アフェイズランプ方式光干渉角速度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に従来のリニアフェイズランプ方式
光干渉角速度計を示す。レーザなどの光源１１からの光
はビームスプリッタ１２で２分され、その２つの光は例
えば偏波面保存光ファイバのコイルよりなるループ状光
伝送路１３にその両端から右回り光１４と左回り光１５
として入射される。光伝送路１３を伝搬し、これよりで
た両光はビームスプリッタ１２で再結合して干渉する。 その干渉光は光電変換器１６でその強度に応じた電気信
号に変換され、その電気信号はＡＣ増幅器１７により交
流増幅され、かつ直流遮断される。ビームスプリッタ１
２と光伝送路１３の一端との間に第１光位相変調器１８
が挿入され、他端との間に第２光位相変調器１９が挿入
される。バイアシング信号発生器２１は右回り光１４と
左回り光１５とが干渉したときの両光の位相差が、光源
１１からの光が光伝送路１３を伝搬するのに要する時間
τごとに交互に＋π／２ラジアン、−π／２ラジアンと
なるような周期２τ、デューティ５０％の矩形波デジタ
ルバイアシング信号を発生して第１光位相変調器１８に
変調信号として供給する。この位相シフト、つまりバイ
アシング信号と同期してτごとにＡＣ増幅器１７の出力
が同期検波器２２で同期検波される。

【０００３】光伝送路１３から出射した右回り光と左回
り光とが干渉したときの両光の位相差φと、ＡＣ増幅器
１７の出力Ｉとの関係は図５の曲線２３のようになる。 つまり位相差φがゼロで、両光が強め合って強度は最大
となり、位相差φがπラジアンで互いに打消し合って強
度は最小となる。光伝送路１３に角速度が入力されてい
ない状態では、第１光位相変調器１８による変調により
、右回り光と左回り光との位相差は図５の曲線２４のよ
うに零位相を中心に正、負に同量ずつ時間τごとに変化
し、ＡＣ増幅器１７の出力は線２５のように一定となり
、同期検波器２２の出力は零になる。しかし、光伝送路
１３に角速度が入力されると、サニャック効果によりそ
の角速度の方向と大きさに応じて右回り光と左回り光と
の間に位相差φＲ　が生じる。この位相差φＲ　の影響
により右回り光と左回り光との位相差は図５の曲線２６
に示すように零位相からφＲ　だけずれた位相を中心に
正、負に同量ずつ時間τごとに変化する。従ってそのと
きのＡＣ増幅器１７の出力は曲線２７のように時間τご
とに位相差φＲ　に応じた正レベルと負レベルをとり、
かつバイアシング信号発生器２１のバイアシング信号に
対し正相か逆相かであり、同期検波器２２からＡＣ増幅
器１７の出力のレベルとバイアシング信号に対する位相
とが検出される。

【０００４】この同期検波器２２の検出出力をもとにそ
の出力が零になるような負帰還信号（位相相殺信号）を
位相相殺信号発生器２８で発生させる。この位相相殺信
号は同期検波器２２の検出レベルに応じた傾きをもって
おり、この位相相殺信号を第２光位相変調器１９に変調
信号として印加する。光伝送路１３を出てビームスプリ
ッタ１２に達する両光は右回り光が例えば図６Ａの実線
で示される位相偏位を受けるのに対して、左回り光が図
６Ａの波線で示される位相偏位を受ける。従って、第２
光位相変調器１９に位相変調にもとずくビームスプリッ
タ１２で生じる両光間の位相差は図６Ｂに示すように、
位相相殺信号にもとずく時間τあたりの位相変化量δφ
と等しくなり、前述のバイアシング信号による位相変調
を加えた出射光のビームスプリッタ１２における両光間
の総合位相差は図６Ｃに示すようになる。従って同期検
波器２２の出力が零となるように位相相殺信号による時
間τあたりの位相変化量δφを制御すると、このδφは
入力角速度Ωで生じるサニャック位相差φＲ　と等しく
なる。

【０００５】入力角速度Ωとサニャック位相差φＲ　と
は以下に示す（１）式によって表わされる。 φＲ　＝４πＲＬΩ／（λＣ）　　　　　　　　　　　
　　　（１）Ｒ：光伝送路１３の半径 Ｌ：光伝送路（光ファイバ）１３の長さλ：光源１１か
ら出射される光の波長 Ｃ：真空中の光速 Ω：入力角速度 従って、 Ω＝λＣδφ／（４πＲＬ）　　　　　　　　　　　　
　　（２）となり、入力角速度Ωと位相相殺信号にもと
ずく時間τあたりの位相変化量δφとは線形関係にある
。

【０００６】この位相相殺信号発生器２８は、その出力
の位相相殺信号があらかじめ決めた±２ｍπラジアン（
ｍ＝１、２、３…）に対応するしきい値ＶＰ，ＶＮ　に
達すると、リセット回路２９からのリセット信号により
リセットされる。つまり位相相殺信号は鋸歯状波信号と
なる。従って、あるリセットから次のリセットまでの時
間をＴとすると、 Ｔ・δφ／τ＝２ｍπ という関係があるから、 δφ＝２ｍπτ／Ｔ＝２ｍπτｆ　　　　　　　　　　
（３）となる。この（３）式を（２）式に代入すると、
Ω＝λＣｍτｆ／（２ＲＬ）　　　　　　　　　　　　
　　（４）となる。τ＝ｎＬ／Ｃ　　（ｎ：光伝送路（
光ファイバ）１３の屈折率）であるからこれを（４）式
に代入すると、 Ω＝λｎｍｆ／（２Ｒ）　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（５）となり、位相相殺信号の周波数ｆを計測
すれば入力角速度Ωを求めることができる。

【０００７】位相相殺信号がリセットされたときのビー
ムスプリッタ１２での両光間の位相差は±（２ｍπ±π
／２）＋δφとなる。安定状態において、δφの項はサ
ニャック位相シフト量φＲ　との間で相殺されるため、
光電変換器１６で観測される干渉光強度は、図７におけ
る通常の観測点Ａ又はＢでの強度から両光間の位相差が
±（２ｍπ±π／２）ラジアン、図７はｍ＝１の場合で
点Ｃ，Ｊ又はＤ，Ｉでの強度となる。すなわち、安定状
態では通常時、リセット時にかかわらず、光電変換器１
６で観測される干渉光強度は一定となる。

【０００８】前述したように第１、第２しきい値ＶＰ　
，ＶＮ　はそれぞれ、第２光位相変調器１９での位相シ
フト量が±２ｍπラジアンである値に対応するように初
期設定されているが完全に一致させるのは難しく、また
第２光位相変調器１９の変換利得は温度等の外因により
変化する。このしきい値ＶＰ　，ＶＮ　が、光位相変調
器１９での位相シフト量が±２ｍπラジアンである値か
らずれるということは、すなわちｍの値が変わることで
あるから例えば（５）式からわかるように、正確な入力
角速度Ωが測定できなくなる。

【０００９】今、位相相殺信号が正の傾きをもち、第２
光位相変調器１９の変換利得が初期設定時よりも小さく
なった場合（ケース１）を考えると、リセット時の両光
間の位相差は、サニャック位相シフト量φＲ　との間で
相殺されるδφの項を差し引くと−（２ｍπ±π／２）
ラジアンよりも絶対値がΔφだけ小さくなり、リセット
時に光電変換器１６で観測される干渉光強度は、図７の
点Ｅ，Ｌでの強度となり、同期検波後の干渉光強度は図
８（ケース１）に示すように点Ａ，Ｂにおける同期検波
出力より小さくなる。同様に、位相相殺信号が正の傾き
をもち、光位相変調器１９の変換利得が初期設定時より
も大きくなった場合（ケース２）を考えると、リセット
時の両光間の位相差は、サニャック位相シフト量φＲ　
との間で相殺されるδφの項を差し引くと−（２ｍπ±
π／２）ラジアンよりも絶対値がΔφだけ大きくなり、
光電変換器１６で観測される干渉光強度は、図７の点Ｇ
，Ｎでの強度となり、同期検波後の干渉光強度は図８（
ケース２）に示すように点Ａ，Ｂにおける同期検波出力
より大きくなる。

【００１０】また、位相相殺信号が負の傾きをもち、光
位相変調器１９の変換利得が初期設定時よりも小さくな
った場合（ケース３）を考えると、リセット時の両光間
の位相差は、サニャック位相シフト量φＲ　との間で相
殺されるδφの項を差し引くと＋（２ｍπ±π／２）ラ
ジアンよりも絶対値がΔφだけ小さくなり、光電変換器
１６で観測される干渉光強度は、図７の点Ｆ，Ｋでの強
度となり、同期検波後の干渉光強度は図９（ケース３）
に示すように点Ａ，Ｂにおける同期検波出力より大きく
なる。同様に、位相相殺信号が負の傾きをもち、光位相
変調器１９の変換利得が初期設定時よりも大きくなった
場合（ケース４）を考えると、リセット時の両光間の位
相差は、サニャック位相シフト量φＲ　との間で相殺さ
れるδφの項を差し引くと＋（２ｍπ±π／２）ラジア
ンよりも絶対値がΔφだけ大きくなり、光電変換器１６
で観測される干渉光強度は、図７の点Ｈ，Ｍでの強度と
なり、同期検波後の干渉光強度は図９（ケース４）に示
すように点Ａ，Ｂにおける同期検波出力より小さくなる
。

【００１１】上述では光位相変調器１９の変換利得の変
動にもとずく問題を示したが、その場合のケース１はし
きい値ＶＰ　が設定値より小さい場合、ケース２はしき
い値ＶＰ　が設定値より大きい場合、ケース３はしきい
値ＶＮ　が設定値より小さい場合ケース４はしきい値Ｖ
Ｎが設定値より大きい場合もそれぞれ同様な結果となる
。従ってこれらの問題を従来では、正のしきい値ＶＰ　
、負のしきい値ＶＮ　に図１０に示すしきい値補正手段
３１により以下のように補正して解決していた。

【００１２】すなわち同期検波器２２の出力は第１、第
２低域通過フィルタ３２，３３にもそれぞれ供給され、
第１、第２低域通過フィルタ３２，３３の出力はそれぞ
れ比較器３４の反転入力端、非反転入力端へ供給される
。第１低域通過フィルタ３２の遮断周波数は第２低域通
過フィルタ３３の遮断周波数より高く設定してある。 アップダウンカウンタ３５は比較器３４の出力によりア
ップカウントかダウンカウントかを決定され、リセット
回路２９からのリセット信号（パルス）を計数する。ア
ップダウンカウンタ３５の計数値はＤ／Ａ変換器３６へ
供給され、これよりアナログ信号の補正値δＶが出力さ
れる。第２低域通過フィルタ３３からは同期検波器２２
の出力の平均レベルが出力され、第１低域通過フィルタ
３２からはリセット時に生じるパルスが出力され、ケー
ス１、４、つまり同期検波器２２の出力パルスが負であ
った場合比較器３４の出力が正となってアップダウンカ
ウンタ３５はアップカウント状態になり、δＶは大きく
なり、ケース２、３で同期検波器２２の出力パルスが正
であった場合比較器３４の出力が負となってアップダウ
ンカウンタ３５はダウンカウント状態になり、δＶは小
さくなる。

【００１３】Ｄ／Ａ変換器３６の出力δＶは加算器３７
により基準値発生器３８よりの基準値ＶＲ　と加算され
、第１しきい値ＶＰ　としてリセット回路２９に出力さ
れる。またＤ／Ａ変換器３６の出力δＶは加算器３９に
より、反転器４１で基準値発生器３８よりの基準値ＶＲ
　を反転したものと加算され、第２しきい値ＶＮ　とし
て出力される。従って ＶＰ　＝ＶＲ　＋δＶ　　　　　　　　　　　　　　（
６）ＶＮ　＝−ＶＲ　＋δＶ　　　　　　　　　　　　
（７）となり、同期検波器２２の出力パルスが負であっ
た場合（ケース１、ケース４）ＶＰ　は大きくなり、Ｖ
Ｎ　の絶対値は小さくなる。逆に、同期検波器２２の出
力パルスが正であった場合（ケース２、ケース３）ＶＰ
　は小さくなり、ＶＮ　の絶対値は大きくなる。

【００１４】このようにして入力角速度の回転方向が一
定の場合は、位相相殺信号のリセット値が第２光位相変
調器１９での位相シフト量が±２ｍπラジアンである値
（±ＶＳ　）に対応するように補正される。しきい値補
正手段３１として図１１に示すものも提案されている。 すなわち同期検波器２２の出力はバイアシング信号が切
り替わる直前にサンプリングを行なうサンプルホールド
器４３と差動増幅器４４とに入力され、この差動増幅器
４３からは現在のバイアス状態での同期検波器２２の出
力と一つ前のバイアス状態での同期検波器２２の出力と
の差が誤差信号として出力される。差動増幅器４３から
の誤差信号はアナログ積分器４５に入力され、その積分
結果が補正値δＶとして出力される。この場合位相相殺
信号のリセット後の出力がリセット前より小さかった場
合補正値δＶは大きくなり、リセット後の出力がリセッ
ト前より大きかった場合δＶは小さくなるようにされて
いる。

【００１５】アナログ積分器４５の出力補正値δＶは加
算器３７により、基準値発生器３８よりの基準値ＶＲ　
と加算され、第１しきい値ＶＰ　としてリセット回路２
９に出力される。またアナログ積分器４５の出力補正値
δＶは加算器３９により、反転器４１で基準値発生器３
８よりの基準値ＶＲを反転したものと加算され、第２し
きい値ＶＮ　として出力される。従って、 ＶＰ　＝ＶＲ　＋δＶ　　　　　　　　　　　　　　（
６）ＶＮ　＝−ＶＲ　＋δＶ　　　　　　　　　　　　
（７）となり、リセット後の出力がリセット前より小さ
かった場合（ケース１、ケース４）ＶＰ　の絶対値は大
きくなり、ＶＮ　の絶対値は小さくなる。逆に、リセッ
ト後の出力がリセット前より大きかった場合（ケース２
、ケース３）ＶＰ　の絶対値は小さくなり、ＶＮ　の絶
対値は大きくなる。

【００１６】このようにして入力角速度の回転方向が一
定の場合は位相相殺信号のリセット値が光位相変調器１
９での位相シフト量が±２ｍπラジアンである値（±Ｖ
Ｓ　）に対応するように補正される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のリニアフェイズランプ方式光干渉角速度計において
はそのしきい値補正手段３１が図８に示す構成であるた
め、前記（６），（７）式で表わされる。従って例えば
真のしきい値±ＶＳ　に対して基準値ＶＲ　がεＶの偏
差をもち、ＶＲ　＝ＶＳ　＋εＶである場合に、位相相
殺信号の傾きが正（順方向回転）であれば、同期検波器
２２からリセット時に正の出力パルスが生じ（ケース２
）、しきい値補正手段３１の働きによりδＶは小さくな
るように制御され、δＶ＝−εＶとなったところで安定
する。このときＶＮ　は（７）式によって決定されるの
で、ＶＮ　＝−ＶＲ　＋δＶ ＝−ＶＲ　−εＶ　　　　　　　　　　　　（８）とな
る。しかしながら、先にＶＲ　＝ＶＳ　＋εＶと仮定し
ているので、これを（８）式に代入するとＶＮ　＝−Ｖ
Ｓ　−２εＶとなり、真のしきい値−ＶＳ　に対し−２
εＶの偏差を持つようになる。

【００１８】また、基準値ＶＲ　が同上の偏差εＶを持
ち、位相相殺信号の傾きが負（逆方向回転）であった場
合（ケース４）は、δＶ＝＋εＶとなったところで安定
し、ＶＮ　＝−ＶＳ　となるが、他方のしきい値ＶＰ　
はＶＰ　＝ＶＳ　＋２εＶとなり、真のしきい値ＶＳ　
に対し２εＶの偏差を持つようになる。以上要約すると
、位相相殺信号の傾きが正（順方向回転）の場合は、正
のしきい値ＶＰ　のみが真のしきい値ＶＳ　に、位相相
殺信号の傾きが負（逆方向回転）の場合は、負のしきい
値ＶＮ　のみが真のしきい値−ＶＳ　になり、他方のし
きい値はそれぞれ±２εＶの偏差を持つようになる。

【００１９】従って、入力角速度の回転方向が反転して
位相相殺信号の傾きが逆となると、δＶは＋εＶから−
εＶへ、または−εＶから＋εＶへと変化する必要があ
り、この過渡期の入力角速度の測定結果は不正確となる
。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれば
リセット回路から、位相相殺信号が、どちらのしきい値
（ＶＰ　またはＶＮ　）に達したことによりリセットが
行なわれたのかを表わすリセット符号信号を出力するよ
うにし、このリセット符号信号と同期検波器からリセッ
ト時に生じるパルスの極性とに応じて、リセット信号を
計数するアップダウンカウンタをアップカウントかダウ
ンカウントかに制御し、そのカウンタの計数値をアナロ
グ信号に変換して補正値δＶを得、この補正値により第
１、第２しきい値ＶＰ　，ＶＮ　を、その絶対値が同時
に大、または小になるように補正する。

【００２１】このようにして位相相殺信号の傾きが逆（
回転方向が反転）になる過渡期にも入力角速度を正確に
測定できる。請求項２の発明によれば、リセット回路か
ら、位相相殺信号が、どちらのしきい値（ＶＰ　または
ＶＮ）に達したことによりリセットが行なわれたのかを
表わすリセット符号信号を出力するようにし、このリセ
ット符号信号に対応する符号を有する信号値を誤差信号
に乗じてしきい値補正信号を発生し、その補正信号によ
りしきい値ＶＰ　，ＶＮ　をその絶対値が同時に大また
は小となるように補正することにより、位相相殺信号の
傾きが逆（回転方向が反転）になった過渡期にも入力角
速度を正確に測定できる。

【００２２】

【実施例】請求項１の発明による実施例を図４と対応す
る部分に同一符号を付けて示し、またその要部であるし
きい値補正手段３１の具体例を図２に示し、図１０と対
応する部分には同一符号を付けてある。フォトダイオー
ドなどの光電変換器１６の出力は、ＡＣ増幅器１７で増
幅されて、平衡復調型の同期検波器２２に供給され、バ
イアシング信号に同期して＋π／２ラジアンを示すとき
は＋１倍、−π／２ラジアンを示すときは−１倍される
。位相相殺信号発生器２８は同期検波器２２の出力を基
に、サニャック効果により入力角速度の方向と大きさに
応じて右回り光と左回り光との間に生じる位相差を相殺
する傾きを有する位相相殺信号を第２光位相変調器１９
に印加する。

【００２３】バイアシング信号発生器２１から出力され
る±π／２ラジアンの位相シフトに相当するバイアシン
グ信号は第１光位相変調器１８に入力される。リセット
回路２９は位相相殺信号があらかじめ決めた±２ｍπ（
ｍ＝１、２、３…）に対応するしきい値（ＶＰ　，ＶＮ
　）に達した場合は位相相殺信号発生器２８をリセット
し、またリセットが生じた時にはリセットが生じたこと
を示すリセット信号と、その時どちらのしきい値（ＶＰ
　またはＶＮ　）に達したことによりリセットが行なわ
れたのかを表わすリセット符号信号とを出力するもので
ある。

【００２４】同期検波器２２の出力は第１、第２低域通
過フィルタ３２，３３にも供給され、第１、第２低域通
過フィルタ３２，３３の出力は比較器３４の反転入力端
、非反転入力端へそれぞれ供給される。第１低域通過フ
ィルタ３２の遮断周波数は第２低域通過フィルタ３３の
遮断周波数より高く設定してある。比較器３４の出力は
アップダウン制御回路４２へ供給される。リセット回路
２９からのリセット符号信号もまたアップダウン制御回
路４２へ供給される。アップダウンカウンタ３５はアッ
プダウン制御回路４２の出力によりアップカウントかダ
ウンカウントかを決定され、リセット回路２９からのリ
セット信号（パルス）を計数する。アップダウンカウン
タ３５の計数値はＤ／Ａ変換器３６へ供給されてアナロ
グ信号の補正値δＶに変換される。同期検波器２２の出
力パルスが負であった場合比較器３４の出力は正となり
、同期検波器２２の出力パルスが正であった場合比較器
３４の出力が負となり、しきい値ＶＰ　に達してリセッ
トされた場合にリセット符号信号が正となり、しきい値
ＶＮ　に達してリセットされた場合にリセット符号信号
が負となるとされていると、ケース１、３では比較器３
４の出力とリセット符号信号の出力との積が正となり、
アップダウンカウンタ３５はアップカウント状態となり
、δＶは大きくなり、ケース２、４では比較器３４の出
力とリセット符号信号の出力との積が負となり、アップ
ダウンカウンタ３５はダウンカウント状態となり、δＶ
は小さくなる。第１、第２低域通過フィルタ３２，３３
及び比較器３４はリセット時に同期検波器２２の出力が
生じるパルスの極性を検出する手段を構成している。Ｄ
／Ａ変換器３７の出力δＶは加算器３７により基準値発
生器３８よりの基準値ＶＲ　と加算され、ＶＰ　として
リセット回路２９へ出力される。またそのＶＰ　を反転
器で反転したものはＶＮ　として出力される。従って、
ＶＰ　＝ＶＲ　＋δＶ　　　　　　　　　　　　　　　
　（９）ＶＮ　＝−（ＶＲ　＋δＶ）　　　　　　　　
　　（１０）となり、正のリセットが発生し同期検波器
２２の出力パルスが負であった場合（ケース１）、また
は、負のリセットが発生し同期検波器２２の出力パルス
が正であった場合（ケース３）はＶＰ　，ＶＮ　の絶対
値は大きくなる。 逆に、正のリセットが発生し、同期検波器２２の出力パ
ルスが正であった場合（ケース２）、または、負のリセ
ットが発生し同期検波器２２の出力パルスが負であった
場合（ケース４）はＶＰ　，ＶＮ　の絶対値は小さくな
る。 真のしきい値±ＶＳ　に対して基準値ＶＲ　がεＶの偏
差を持つ場合（ＶＲ　＝ＶＳ　＋εＶ）δＶは常に−ε
Ｖとなる。

【００２５】従って入力角速度の回転方向が反転して位
相相殺信号の傾きが逆になった過渡期に、従来のごとき
δＶの変動がないため入力角速度を正確に測定できる。 アップダウン制御回路４２は乗算回路に限らず、排他的
論理和回路とし、前記正を“１”、負を“０”として入
力し、出力“０”でアップカウント、“１”でダウンカ
ウントに制御するように構成してもよい。

【００２６】請求項２の発明の実施例の要部を図３に示
し、図１１と対応する部分に同符号を付けてある。つま
り同期検波器２２の出力はまた、しきい値補正手段３１
中のバイアシング信号が切り替わる直前にサンプリング
を行なうサンプルホールド器４３と差動増幅器４４とに
入力され、この差動増幅器４４からはそのときのバイア
ス状態での同期検波器２２の出力と一つ前のバイアス状
態での同期検波器２２の出力との差が誤差信号として出
力され乗算器４６に供給される。被乗算信号発生器４７
ではリセット回路２９からのリセット信号とリセット符
号信号とに基ずいてリセットがない場合は０が、正のリ
セット、つまりＶＰ　に達してリセットが発生した場合
は＋１が、負のリセット、つまりＶＮ　に達してリセッ
トが発生した場合は−１が出力され、乗算器４１に供給
される。乗算器４６では、その２つの入力信号を乗算し
て出力する。

【００２７】乗算器４６の出力はアナログ積分器４５で
積分され、その積分結果を補正値δＶとして加算器３７
に供給する。正のリセットが発生し、リセット後の出力
がリセット前より小さかった場合（ケース１）、または
、負のリセットが発生し、リセット後の出力がリセット
前より大きかった場合（ケース３）、δＶは大きくなり
、正のリセットが発生し、リセット後の出力がリセット
前より大きかった場合（ケース２）、または、負のリセ
ットが発生し、リセット後の出力がリセット前より小さ
かった場合（ケース４）、δＶは小さくなるようにされ
る。

【００２８】アナログ積分器４５の出力補正値δＶは加
算器３７により基準値発生器３８よりの基準値ＶＲ　と
加算され、ＶＰ　としてリセット回路２９へ出力される
。またそのＶＰ　を反転器３８で反転したものはＶＮ　
としてリセット回路２９へ出力される。従って、ＶＰ　
＝ＶＲ　＋δＶ　　　　　　　　　　　　　　　　（９
）ＶＮ　＝−（ＶＲ　＋δＶ）　　　　　　　　　　（
１０）となり、正のリセットが発生し、リセット後の出
力がリセット前より小さかった場合（ケース１）、また
は、負のリセットが発生し、リセット後の出力がリセッ
ト前より大きかった場合（ケース３）、ＶＰ　，ＶＮ　
の絶対値は共に大きくなる。逆に、正のリセットが発生
し、リセット後の出力がリセット前より大きかった場合
（ケース２）、または、負のリセットが発生しリセット
後の出力がリセット前より小さかった場合（ケース４）
、ＶＰ　，ＶＮ　の絶対値は共に小さくなる。真のしき
い値±ＶＳ　に対してＶＲ　がεＶの偏差を持つ場合（
Ｖ＝ＶＳ　＋εＶ）、δＶは常に−εＶとなる。

【００２９】従って入力角速度の回転方向が反転して位
相相殺信号の傾きが逆になった過渡期に、従来のごとき
δＶの変動がないため入力角速度を正確に測定できる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば位相相殺信号が、どちらのしきい値（ＶＰ　また
はＶＮ　）に達したことによりリセットが行なわれたの
かを表わすリセット符号信号を出力し、これと、同期検
波器２２の出力が正パルスか、負パルスかに応じてアッ
プダウンカウンタ３５のアップカウントとダウンカウン
トとの切替えを行い、かつ補正値δＶでＶＰ，ＶＮ　の
絶対値が同時に大、または小となるようにしきい値ＶＰ
　，ＶＮ　の補正を行なうことにより、入力角速度が反
転して位相相殺信号の傾きが逆になった過渡期にも入力
角速度を正確に測定できる。

【００３１】また請求項２の発明によれば位相相殺信号
が、どちらのしきい値（ＶＰ　またはＶＮ　）に達した
ことによりリセットが行なわれたのかを表わすリセット
符号信号を出力し、これとリセットの前後の同期検波器
２２の出力の誤差信号とを乗算してその乗算出力を積分
して補正値として一方のしきい値ＶＰ　を加算補正し、
他方のしきい値ＶＮ　をしきい値ＶＰ　の極性を反転し
て出力することにより、入力角速度の回転方向が反転し
て位相相殺信号の傾きが逆になった過渡期にも入力角速
度を正確に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施例を示すブロック図。

【図２】そのしきい値補正手段３１の具体例を示すブロ
ック図。

【図３】請求項２の発明の要部を示すブロック図。

【図４】従来のリニアフェイズランプ方式光干渉角速度
計を示すブロック図。

【図５】右回り光と左回り光との位相差φに対する光電
変換器１６の出力特性２３と、位相差φのバイアシング
による変化（サニャック位相シフトによる位相シフト量
が完全に相殺されている場合と相殺されていない場合）
に対する光電変換器１６の出力変化の例を示す図。

【図６】Ａの実線は位相相殺信号により右回り光が受け
る位相偏位を、波線は位相相殺信号により左回り光が受
ける位相偏位を表わし、Ｂは位相相殺信号による両光間
の位相差を、Ｃは両光間の総合位相差を示す図。

【図７】右回り光と左回り光との位相差φと光電変換器
１６で観測される干渉縞の位置を示す図。

【図８】発明の詳細な説明の項中のケース１、２におけ
る位相相殺信号、バイアシング信号、総合位相差、干渉
光強度、同期検波器の出力の状態をそれぞれ示す図。

【図９】ケース３、４における図７と対応する図。

【図１０】従来のしきい値補正手段３１を示すブロック
図。

【図１１】従来の他のしきい値補正手段３１を示すブロ
ック図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光源と、その光源よりの光を２分配す
   るビームスプリッターと、そのビームスプリッターより
   の２つの光が右回り光及び左回り光として入射されるル
   ープ状の光伝送路と、その光伝送路から出射される右回
   り光と左回り光を干渉させる干渉手段と、その干渉手段
   で干渉された光が供給され、その強度に応じた電気信号
   を出力する光電変換器と、上記光伝送路の一端と上記ビ
   ームスプリッターとの間に挿入され、電気的に制御され
   て光の位相を偏位する第１、第２光位相変調器と、上記
   光伝送路の光伝搬時間τの２倍の周期を持ち、デューテ
   ィが５０％の矩形波であって上記干渉手段に入射される
   上記右回り光と左回り光との間にτごとに＋π／２ラジ
   アンと−π／２ラジアンとの位相差を交互に与えるため
   に上記第１光位相変調器へ供給されるバイアシング信号
   を発生するバイアシング信号発生器と、上記光電変換器
   の出力を交流増幅するＡＣ増幅器と、そのＡＣ増幅器の
   出力を上記バイアシング信号に従って同期検波する同期
   検波器と、その同期検波器の出力をもとに、上記光伝送
   路に入力される角速度により生じる上記右回り光と左回
   り光とのサニャック位相差を打ち消す傾きを有し、上記
   第２光位相変調器に供給される位相相殺信号を発生する
   位相相殺信号発生器と、その位相相殺信号があらかじめ
   決めた互いに逆極性の第１、第２しきい値ＶＰ　，ＶＮ
   　に達した時点で上記位相相殺信号をリセットするリセ
   ット信号を出力し、その時第１または第２しきい値ＶＰ
   　またはＶＮ　のどちらに達したのかを表わすリセット
   符号信号を出力するリセット回路と、上記リセット時に
   生じる上記同期検波器の出力パルス極性を検出する手段
   と、その検出したパルス極性と上記リセット符号信号と
   に応じてアップカウントまたはダウンカウント指令を出
   力するアップダウン制御回路と、その指令に応じて上記
   リセット信号をアップカウントまたはダウンカウントす
   るアップダウンカウンタと、そのアップダウンカウンタ
   の計数値をアナログ信号に変換し補正値δＶを出力する
   Ｄ／Ａ変換器と、その補正値に基ずき上記第１、第２し
   きい値をその絶対値が同時に大または小となるように補
   正する手段とを有する光干渉角速度計。
2. 【請求項２】　　光源と、その光源よりの光を２分配す
   るビームスプリッターと、そのビームスプリッターより
   の２つの光が右回り光及び左回り光として入射されるル
   ープ状の光伝送路と、その光伝送路から出射される右回
   り光と左回り光を干渉させる干渉手段と、その干渉手段
   で干渉された光が供給され、その強度に応じた電気信号
   を出力する光電変換器と、上記光伝送路の一端と上記ビ
   ームスプリッターとの間に挿入され、電気的に制御され
   て光の位相を偏位する第１、第２光位相変調器と、上記
   光伝送路の光伝搬時間τの２倍の周期を持ち、デューテ
   ィが５０％の矩形波であって上記干渉手段に入射される
   上記右回り光と左回り光との間にτごとに＋π／２ラジ
   アンと−π／２ラジアンとの位相差を交互に与えるため
   に上記第１光位相変調器へ供給されるバイアシング信号
   を発生するバイアシング信号発生器と、上記光電変換器
   の出力を交流増幅するＡＣ増幅器と、そのＡＣ増幅器の
   出力を上記バイアシング信号に従って同期検波する同期
   検波器と、その同期検波器の出力をもとに、上記光伝送
   路に入力される角速度により生じる上記右回り光と左回
   り光とのサニャック位相差を打ち消す傾きを有し、上記
   第２光位相変調器に供給される位相相殺信号を発生する
   位相相殺信号発生器と、その位相相殺信号があらかじめ
   決めた互いに逆極性のしきい値ＶＰ　，ＶＮ　に達した
   時点で上記位相相殺信号をリセットするリセット信号を
   出力し、その時第１または第２しきい値ＶＰ　またはＶ
   Ｎ　のどちらに達したのかを表わすリセット符号信号を
   出力するリセット回路と、上記バイアシング信号が上記
   時間τごとに切り替わる前後の上記同期検波器の出力の
   レベル差を誤差信号として検出する誤差信号検出手段と
   、上記リセット信号が出力された場合、上記誤差信号に
   上記リセット符号信号に対応する符号を有する信号値を
   乗じた補正信号を発生する補正信号発生手段と、その補
   正信号に基ずいて上記第１、第２しきい値をその絶対値
   が同時に大または小となるように補正する手段とを有す
   る光干渉角速度計。