JPH04503108A - 光フアイバジヤイロスコープが組合わせた信号の位相差制御装置 - 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】 光７アイバジヤイロスコープが組 合わせた信号の位相差制御装置 本発明は回転検出のために用いられる光７アイパジヤイロスコープに関するもの であり、更に詳しくいえば、帰還ループ中で作動させられる光フアイバジャイロ スコープに関するものである。

光フアイバジャイロスコープは回転検出のための魅力的な手段である。それらは 非常に小型に製造でき、しかもかなりの機械的な衝撃、温度変化およびその他の 厳しい環境に耐えるように製作できる。動く部分がないから、それらはほとんど 保守不要であシ、ます壕す安価になる可能性を秘めている。また、それらは、他 の種類の光学的ジャイロスコープにおいて問題になシ得る低回転速度を検出でき る。

光フアイバジャイロスコープは、回転の中心となる軸線を中心としてコアに巻か れた光ファイバのコイルを有する。光ファイバは典型的には１００〜２０００メ ートル等の長さであって、電磁波、または光波、が入射させられ、一対のそのよ うな波に分割されて、コイルを通って両方向に伝わシ、最終的には光検出器に入 射する。コアの軸線、またはコイル状に巻かれた光ファイバの軸線、を中心とす る回転によシ、それらの波の１つに対する実効光路長が１つの回転の向きに長く なり、他の回転の向きでは光路長が短くなる。波の間のそのような光路長の違い のために、いずれの回転の向きに対してもそれらの波の間に位相差が生ずる。こ れが周知のサグナック効果である。

回転による位相差の推移の量、したがって出力信号、が逆向きの２つの電磁波が 伝わるコイルの全光路長の長さに依存し、したがって長い光ファイバにおいて大 きな位相差推移を、コイル状に巻かれて比較的小さい容量で得ることができるか ら、コイル状に巻かれた光ファイバを使用することは望ましい。

コイル状の光ファイバを過つ九後に光検出器のシステム光ダイオードに入射した 、逆向きに伝わる電磁波に応答して、光ダイオードから発生される出力電流は余 弦関数に追従する。すなわち、出力電流はそれら２つの波の間の位相差の余弦に 依存する。余弦関数は偶関数であるから、そのような出力関数は位相差推移の相 対的な向きについての指示を与えず、したがって軸線を中心とする回転の向きに ついての指示を与えない。また、零附近の余弦関数の変化率が非常に小さいから 、その出力関数は低い回転速度に対する感度が非常に低い。

そのような満足できない特性のために、コイル状の光ファイバの一方の側に光位 相変調器を置くことにより、２つの電磁波の間の位相差が通常変調される。その 結果として、互いに逆向きに伝わる波の−方が変調器を通ってコイルに入シ、他 方の波はコイルを逆向きに伝わって、コイルを出た時に変調器を通る。また、光 検出器の出力電流を受けるために位相検出復調器が設けられる。光位相変調器と 位相検出復調器は、いわゆる「適正な」周波数を有する正弦波信号発生器によっ て動作させられるのが普通であるが、基本周波数が同じであるが、波形の種類が 異なるものを使用できる。他の周波数も使用できる。

この「適正な」周波数は、波の一方の変調が他方の波の変調と位相が１８０度異 なる結果となるような周波数であるように選択される。２つの波の間で位相差を １８０度にするこの変調によシ、結果として得られる光検出器信号が変調器によ シ振幅変調されることが無くされる効果が得られる。変調のこの周波数は、装置 の後の部分で検出され、用いられる第１周波を最高にする。この「適正な」周波 数の値は光ファイバの長さと、それのための等側屈折率とから決定できる。

位相検出復調器の結果としての信号出力は正弦関数に従う、すなわち、出力信号 は光ダイオードに入射する２つの電磁波の間の位相差、主としてコイルの軸線を 中心とする回転による位相推移、の正弦に依存する。正弦関数は奇関数であづて 、零において変化率が最大であるから、零の両側で代数符号が変化する。したが って、位相変数復調器信号は、コイルの軸線を中心としてどの向きに回転が起き ているかの指示を与えることができ、かつ零回転速度附近における回転速度の関 数としての信号値の最大変化率を与えることができる。すなわち、それの最高感 度は零位相推移近くである。したがって、それの出力信号は低い回転速度に対す る感度が非常に高い。

もちろん、他の移送源、すなわち誤差、による位相が十分に小さい時だけそれは 可能である。また、それらの環境におけるこの出力信号は、比較的低い回転速度 においては直線に非常に近い。位相検出復調器の出力信号に対するそのような特 性は、光検出器の出力電流の特性に対する大きな改善である。

しかし、正弦関数に従う位相検出復調器の出力は、零から更に遠い回転速度にお いて、ますます非直線的になる出力となる。正弦関数の極大の１つを通るほど十 分な振幅の回転速度に対しては、出力応答値は、周期的であるために、回転速度 が生じているものに関しては不明確である。したがって、位相検出復調器の出力 信号が、零回転速度値の近くの領域に留まるようにジャイロスコープを動作させ たいという強い希望がある。

これは、コイル状の光ファイバを通って光検出器に達する、互向きに伝わる電磁 波により用いられる光路部分においてコイルの近くに、別の位相変調器、または 別の周波数偏移器を付加することによシそれを行うことができる。この位相変調 器、または周波数偏移器は光検出器装置からの帰還ループ内で動作させられ、位 相変調器がひき起す位相変化が、コイル状に巻かれた光ファイバの軸線を中心と する回転の結果としての逆向きに進む電磁波の間の位相推移の差を打消すために ちょうど十分であるように十分な負帰還を行う。その結果として、過渡的な回転 速度の変化によるものを除いて光検出器には位相推移の差はほとんど起らず、し たがって推移位相を位相検出復調器で検出する必要はほとんどない。したがって 、この位相検出復調器の出力信号は零に近いか、零である。この付加位相変調器 を動作するために位相検出復調器へ接続されている発生器からの信号は、回転に よる位相を打消すために十分な特定の移送を行うことを変調器に指示する信号を 供給することによシ、それの中に、または関連する信号中に、回転速度の大きさ と向きについての情報を含む。

帰還ループ内の位相検出復調器へ接続されている発生器からの出力信号のための いくつかの形式が、この付加光学的位相変調器を動作させるために提案されてい る。

１つの共通な良い選択は、鋸歯状信号を光位相変調器へ加えるセロゲイン発生器 を用いることである。

鋸歯信号または鋸歯状信号が選択される理由は、鋸歯信号が変調された電磁波に 対する純粋な周波数変換に達するものを供給できる、単側波帯変調器、ことを示 すことができるから、鋸歯信号または鋸歯状信号を選択するものである。その結 果、そのような鋸歯状信号で動作させられている位相変調器を通る光は、それの 周波数が鋸歯状信号の周波数に等しい量だけ変換されて変調器を出る。鋸歯状信 号は純粋な周波数変換を受けず、その代シに付加調波が発生される。それらの付 加調波は、鋸歯状波形に非常に近くシ、変調器を良く設計することによりそれら の付加調波を小さく保つことができる。

そのように動作させられる光位相変調器はコイル状の光ファイバの一方の側に設 けられるから、一方の電磁波の周波数はコイルに入った時に変換され、他方はコ イルを出るまでその周波数を変換されない。

したがって、一方の波は他方よシ高い周波数を持って（もつとも、光検出器に達 した時は両方とも同じ周波数を有する）ループを伝わシ、その結果として、周波 数が固定されている変調器（ｔたはセロダイン発生器）の場合には、光検出器に おいては一方の位相が他方に対して、鋸歯の周波数と２πτΔｆの光７アイパの 性質によりセットされる量だけ移相される。

ここに、Δｆは変調器または発生器の周波数、τは光波がコイルを通る進行時間 である。この移相は回転によシひき起される光波の間の移相に対抗するように作 用する。その理由は、変調器が設け１られて埴る負帰還ループのためである。し たがって、鋸歯発生器、または鋸歯状発生器の出力信号の周波数は回転速度を示 し、鋸歯の極性は回転の向きを示す。

しかし、回転速度が低いと問題が起る。回転速度が低くなると鋸歯波形の周波数 を低くせねばならない。その結果、波形の「傾斜部分」、すなわち、波形の一定 に増大または減少する振幅部分の比較的長い（波形の対応する比較的短い減少す る部分または増大部分すなわち「フライバック部分」に対して）持続時間が非常 に長くなる。この状況の結果として、電子回路で発生することが困難となる波形 となる。

また、それらの状況においてはジャイロスコープは、零速度附近での回転速度の 急な変化のような、鋸歯波形の長い増大部分または減少部分の間に起ることがあ る回転速度の変化に追従する能力が非常に制約８される。それらの問題の結果と して回転速度の変化に対する応答が遅くなり、かつ回転速度を出力信号に関連さ せる非直線的すなわち不正確な換算係数と、直線的であることが望ましい換算係 数が得られることになる。

１つの解決策は、上記関連出願に述べられているように帰還ループ内の光位相変 調器をおのおの駆動する２つのセロダイン発生器を用いることであった。

この構成では、帰還ループによシ周波数差が制御される２つの逆極性の鋸歯状波 形が光位相変調器へ加見られて、コイル状光ファイバを通って光検出器に達する 電磁波の位相差を推移させる。回転が行われない時は発生器は等しい周波数の信 号を発生する妙−回転が生ずると、サグナック効果のために、その位相推移を打 消すのにちょうど十分な位相差を電磁波中に生ずる周波数差を生じさせる。ｂず れの発生器も低い周波数で動作する必要はないから、長い傾斜部分を有する低周 波の鋸歯状波形を発生する際の困難が屏消される。また、発生器は十分な周波数 で動作できるから、回転速度の変化に対する応答には大きな遅れはない。

しかし、このやシ方では多数の光位相変調器を必要とし、それによシ、ジャイロ スコープで実現できる超小型化が制限される。更に、１つの集積回路に２つ以上 の光位相変調器を組込むことは困難で、費用がかかる。また、発生器の出力部か ら信号を光位相変調器へ伝えるために多数の伝送線を必要とし、゛かつ多数の伝 送線のために多数の整合回路網を必要とする。したがって、光位相変調器が多数 あることによる諸欠点が無い、二重セロダイン発生器の利点を用いることが望ま しい。

発明の概要 本発明は電磁波が逆向きに内部を伝って、帰還ループ内で動作させられる１つの 周波数変換器を通った後で光検出器に達するような、コイル状光ファイバを基に した回転センサ用の位相差制御装置を提供するものである。光検出器へ接続され ている位相検出器は、光検出器に入射する電磁波の間の相対的な位相差を指示し 、一対の出力信号を生ずる二重出力発生器を動作させる。逆向きに伝わる電磁波 の間の位相差と、差の向きとを示す信号を発生する検出器は、適切な周波数と適 切な極性を有する一対の鋸歯状信号を発生器が発生できるようにする。それらの 鋸歯状信号は第１の信号組合わせ器で組合わされる。

その信号組合わせ器の出力は２つの鋸歯状信号を合成したものであって、周波数 変換器を動作させて、光フアイバコイルの軸線を中心とする回転による電磁波間 の位相差を打消位相推移を電磁波に生じさせるために供給される。ループ誤差を 表すものを格納させることにより定常状態においてループ誤差を零にすることが できるようにするために積分器を発生器に設けることができる。

第１図は本発明の実施例を線図的に示し、第２Ａ図、第２Ｂ図、第２Ｃ図および 第２Ｄ図は本発明に含まれる波形を示し、第３図は第１図に示されている本発明 の一部の別の面を示し、第４図は本発明の更に別の面を示す。

とを基にしたコイル状光フアイバ内を逆向きに進行する電磁波のセロダイン位相 変調を制御するために帰還ループを用いる光フアイバジャイロスコープ装置のシ ステム線図を示す。そのような組合わせによシ光位相変調器を１つというように 少く使用できるようになる。しかも、装置はその光フアイバコイルの軸線を中心 として低い回転速度で良く動作でき、かつそのように低い回転速度において回転 速度の変化に速やかに応答できる。

装置が可逆的である、すなわち、下に説明するように非可逆的位相差推移の導入 を除き、逆向きに伝わる各電磁波に対してほぼ同一の光路が生ずるようにするた めに、装置の光学部分は光路に沿っていくつかの構成を含む。コイル状光ファイ バは、検出すべき回転の中心を成す軸線の周囲に巻かれる単一モード光ファイバ を用いてコアすなわち巻枠の周囲にコイル１０を形成する。単一モード光ファイ バを使用することによシミ磁波または光波の光路を独特に定めることができ、更 にそのような導かれる波の位相前面も独特に定めることができる。それによシ可 逆性と、下記に示すように非可逆的位相推移の導入を維持することが大きく助け られる。

更ニ、光ファイバというのはいわゆる偏光を維持するファイバであって（もつと も、偏光除去装置を有する通常の光ファイバも良く機能する）、機械的な応力、 または避けることができない偏光器内の欠点によシ、または磁界中のファラデー 効果によシ、あるいはその他の原因でひき起されて、位相差推移をランダムに変 化させることがある複屈折が比較的大きくならないように、非常に大きい複屈折 がファイバ中に形成される。したがって、装置内の他の光学部品に応じて電磁波 を伝わらせるために、高い屈折率の軸線、遅い伝播軸線、または低い屈折率の軸 線が選択される。この装置においては、そこに用いられている光学部品にかんが みて遅い軸線が選択されている。

コイル中の類似して配置されている点が互いに接近するように、コイルは「四極 」技術を用いて巻枠に巻かれる。これによシ、温度勾配のような時間的に変化す る現象の効果が逆向きに伝わる電磁波に互いに異る影響を及ぼすことが減少させ られる。コイル内の巻枠を中心とする光ファイバの典型的な長さはｉｏｏ　ｍ　 〜２０００　ｍのオーダーである。

電磁波源、または光源、１１から供給される。この源は、８３０ｎｍの典型的な 波長（もつとも１３００ｎｍまたは１５００ｎｍ　のような他の波長を使用でき る）の典型的にはスペクトラムの近赤外線部分にある電磁波を供給する典型的に はレーザダイオードである。コイル１０における散乱場所におけるレイレーおよ び７レネル散乱に起因する、それらの波の間の移相差誤差を減少させるために、 源１１は放出された光に対して短いコヒーレンス長を持たねばならない。コイル １０中の非直線的なカー効果のために、逆向きに伝わる２つの電磁波の強さが異 なることによシ、それらの電磁波の間の位相が異なるようになることがある。こ の状況は源１１のために短いコヒーレンス長の源を使用することによっても克服 できる。これによシモード移相が打消されることになる。

レーザダイオード１１と光フアイバコイル１０の間に、全体の光路をいくつかの 光路部分に分離させるいくつかの光結合部品まで、コイル１０を構成する光ファ イバの端部を延長させることによシ形成される光路装置が第１図に示されている 。コイル１０におけるのと同じ種類の偏光−維持光ファイバの一部が、それから の最適光放出の点においてレーザダイオード１１に向き合って位置させられる。

その点は、それがその点から第１の光方向性結合器１２まで延びるような点であ る。

光方向性結合器１２は内部に光透過媒体を有する。

その光透過媒体は４つのポートの間で延長する。それらの４つのポートのうち２ つがその媒体の各端部にアシ、第１図における結合器１２の各端部に設けられる 。それらのポートのうちの１つは、それに対して位置させられているレーザダイ オード１１から延長する光ファイバを有する。光方向性結合器１２の同じ端部に ある同じ端部にある他のポートには、光検出装置、１４、へ電気的に接続される 光ダイオード、１３、に対して位置させられるために延長しそれに対して位置さ せられる別の光ファイバが示されている。

光ダイオード１３はそれに対して位置させられている光ファイバの部分からそれ に入射する電磁波または光波を検出し、応答して光電流を供給する。上記のよう に、この光電流は、それに入射するほぼコヒーレントな光波の場合には、余弦関 数に従って、そのような一対の電磁波の間の位相差の余弦に依存する光電流出力 を供給する。この充電圧装置は非常に低いインピーダンスで動作して、入射する 放射の直線関数である光電流を供給するものであって、典型的にはｐ　−ｉ　− ｎ光ダイオードとすることができる。

光方向性結合器１２はそれの他端部におけるポートに対して、偏光器、１５、ま で延長する別の光ファイバを有する。結合器１２の同じ側の他のポートには、光 ファイバの別の部分を含む非反射性端末器、１６、が設けられる。

任意のポートに電磁波、または光を受けている方向性光結合器１２は、その光の 約半分が、結合器１２の、入来ポートを有する端部に向き合う端部における２つ のポートのおのおのに現われるように、その光を送る。

単一モード光ファイバにおいても、光ファイバを通る光において２つの偏光モー ドが可能であるから偏光器が用いられる。したがって、それらの偏光の１つを、 上記のようにその光ファイバの遅い軸線に沿って送シ、他方を阻止する目的で偏 光器１５が設けられる。しかし、偏光器１５は阻止することを意図する偏光の１ つの状態において光を完全に阻止することはない。また、このために、逆向きに 伝わる２つの波の間に小さい非可逆性がもたらされるから、それらの電磁波の間 に、偏光器が設けられている環境の条件に応じて変化することがある小さい非可 逆的位相差が生じさせられる。これに関して、用いられる光フアイバ中の高い複 屈折が、上記のように結果としての位相差誤差を減少させることを助ける。

偏光器１５の両端にポートが設けられる。光を伝える媒体が偏光器１５の内部で 端部の間に含まれる。

偏光器の光方向性結合器１２へ接続されている端部とは反対側の端部のポートに 向き合って別の光フアイバ部分が位置させられる。その別の光フアイバ部分は別 の光方向性結合器１７まで延長する。この光方向性結合器１７は結合器１２と同 じ光透過特性を有する。

そこからポートが偏光器１５へ結合される結合器１Ｔの同じ端部におけるボート が、別の光フアイバ部分を用いて非反射性端末器へ再び接続される。結合器１Ｔ の他端部におけるボートについて考えると、コイル１０の光ファイバの一端から それまで延長する光路部分内の別の光部品へ一方が接続される。結合器１７の他 のボートは光フアイバコイル１０の残シの端部へ直結される。

コイル１０と結合器１Ｔの間では、コイル１ｏの直結されている側とは反対側に ２つの光位相検出器１９と２０が設けられる。それらの各光位相変調器は、それ に含まれている伝送媒体の両端に２つのボートを有する。それらは第１図では各 変調器の両端に起る。コイル１０からの光ファイバは変調器１９のボートに向き 合って位置させられる。変調器１７から延長している光ファイバは変調器２０の ボートに向き合って位置させられる。各変調器の１つのボートに向き合って位置 させられている変調器１９と２０の間に光フアイバ部分が示され、それによりコ イル１０からその側の結合器１Ｔまでの光路を完成する。ある種の光集積回路に おいては、この変調器対を代りに共通の光集積回路内に設けて、光路を完結する 目的のためにそれの対の間に光フアイバ部分を使用することを避けることができ る。あるいは、下に説明するように、ちょうど１つの光位相変調器がコイル１０ と結合器１７の間に残るように、光位相変調器１９を全くなくすことができる。

変調器１９と２０内の伝送媒体の屈折率を変えることにより光路長を変えること によって、それらの変調器を通される光に位相差を生じさせる電気信号を各光位 相変調器１９と２０は受けることができる。

光集積回路の態様で製造された光位相変調器は広い帯域幅を有する、すなわち、 光位相変調器は十分に高い周波数内容を有する波形に位相変化を生じさせること ができる。

これで、源１１によシ放出された電磁波、または光波が伝わる光路に沿って形成 され之第１図の装置の光学的部分についての説明を終る。その光はその源から光 フアイバ部分を通って光方向性結合器１２へ結合される。源１１から結合器１２ へ入るその光のいくらかは、それの反対側にある非反射端末器１６において失わ れるが、その光の残シは偏光器１５を通って光方向性結合器１７へ送られる。

結合器１７はビーム分割器として機能する。すなわち、偏光器１５から受けて、 結合器のボートに入る光は約半分に分割され、それの一方の部分それの両端部に おける２つの各ボートから出る。結合器１７のその反対側の端部の１つのボート から光波は光ファイバ；イル１０と、変調器１９．２０とを通って結合器１γへ 戻る。そこでその戻る光の一部が結合器１７の接続端部における偏光器１５の他 のボートへ接続されている非反射性装置１８において失われるが、その光の残り は結合器１７の他のボートを通って偏光器１５と結合器１２へ達し、そこでその 光の一部が光ダイオード１３へ送られる。偏光器１５からコイル１０へ送られて 、コイル１０と結合器１γとの他のボートを出る光の他の部分は変調器１９゜２ ０と光フアイバコイル１０を通って結合器１７に再び入シ、また、他の部分が通 るのと同じ光路を通るその光の一部が光ダイオード１３に最終的に入射する。

上記のように、光ダイオード１３はそれに入射した２つの電磁波または光波の強 さに比例する出力光電流を供給する。その出力光電流は、そのダイオードに入射 するそれら２つの波の間の位相差の余弦を基にして余弦関数に追従する。その理 由は、電流が光ダイオード１３に入射する２つの波の結果としての光学的な強さ に依存するからである。その強さは２つの波の間にどれだけの建設的妨害または 破壊的妨害が起るかに応じて変化する。波のこの妨害はコイル１０の軸線を中心 としてコイル１０を形成するコイル状光ファイバの回転により変化する。という のは、その回転が２つの波の間に位相差推移を導入するからでちる。更に、第１ 図の残りの部分に示されている電気装置に関連して説明するように、位相変調器 １９と２０により付加位相差推移を導入できる。

第１図の電気装置部分は、光ダイオード１３を含めた光検出器１４から、光が光 位相変調器２０を通る時の光路までの帰還ループを形成する。光位相変調器１９ は上記のような種類のものであって、光検出器１４の、余弦関数に従う、出力信 号を、正弦関数に従う信号へ変換するために位相検出復調器、または位相検出器 とともに使用される。その正弦関数に従うと、その出力信号中に、コイル１０の 軸線を中心とする回転の速度と、その回転の向きとについての情報が供給される 。変調器１９はバイアス変調信号発生器、２１、によシ駆動される。そのバイア ス変調信号発生器は、上記のように位相検出復調器である位相検出器を駆動する 信号も供給する。

したがって、光ダイオード１３を含む光検出器１４からの出力信号は増幅器２２ へ供給され、そこで増幅されてからフィルタ２３を通ってそのような位相検出器 ２４へ供給される。位相検出器２４として機能する位相検出復調器は周知の装置 である。その位相検出復調器は発生器２１の第１の調波、すなわち基本周波数の 変化を検出して、光検出器１４に入射する光波の相対的な位相の指示を供給する 。この情報は正弦関数に従う出力信号で位相検出器２４により提供される。その 出力信号は光ダイオード１３に入射する２つの光波の間の位相差の正弦に従う。

バイアス変調信号発生器２２は、上記「適切な」周波数で光路内の光を変調する 際に、光検出器１４において強い第２の調波成分も発生する。フィルタ２３は第 ２の調波成分を除去するためのノツチフィルタである。発生器２１からの正弦信 号をそのような別の成分に組合わせて、それから複合信号を得ることができるよ うにするために、バイアス変調器２１からの破線が、別の接続として、他の装置 部品へ接続されているのが第１図に示されている。その複合信号は光位相変調器 ２０を動作させるために使用できる。この構成によシ変調器１９を無くすことが できる。

動作時には、以下に説明する光路中のコイル１゜を逆向きに伝わる２つの波の位 相差の、変調器２゜による、変化によって波の間で非常に小さい正味の位相差変 化が生じさせられる。その位相差変化は、変調器１９による位相差変化と比較し て比較的ゆっくりと変化する。変調器２０、またはサグナック効果によるどの位 相差も、復調時に変調器１９に基づく波の変調によシセットされるこの位相差の 正弦対する換算係数を有する波の間の位相差を単に推移させるだけである。した がって、同期復調により、発生器２１と変調器１９に基づく正弦変調の影響を除 去する。

もちろん、電気装置部分に第１図に示されている種類の帰還に負帰還を使用する と、変調器１１と発生器２１による光波の間の位相差は別にして、光波の間に零 の正味位相差が存在し、または一定の回転速度が存在する。バイアス変調器の位 相差の外側の正味の位相差はこの帰還系における誤差信号を表すから、これは、 定常状態誤差が零に駆動されると述べることと同じでおる。それは帰還ループが 積分制御則に従うことをめる。したがって、光ダイオ−・ド１３に入射する光波 に起る、バイアス変調器が起した位相差の外側の、正味だけの位相差は、回転速 度の変化によシ表される過渡状態中に起る位相差であるム。

したがって、光ダイオード１３に入射する光波の間に回転によりひき起される定 常状態誤差、または位相差は、コイル１０の軸線を中心とする一定の回転速度の 定常状態中に、この帰還ループ内に積分器、２５、が存在することによシ、零に させられる。積分器２５は位相検出器２４の出力端子における全ての誤差信号の 移動を格納し、それらの誤差の時間積分を基にして対抗する出力信号を供給する 。この積分器２５の出力信号は変調器２０を通る光路において十分な移相をひき 起して、一定回転速度の結果としての定常状態中に、バイアス変調位相差は別に して、誤差を零にし、または位相差を零にする。

積分器２５の出力信号は正のセロダイン発生器、２６、の入力端子と、負のセロ ダイン発生器、２７、の入力端子へ加えられる。発生器２６と２７は、典型的に は７５．０ｋＨｚの同一の初期周波数で動作させられる。それらの周波数は初期 周波数制御発生器、２８、からの出力信号によシセットされる。この周波数にお いては、正発生器２６はそれの出力端部に正のピークを有する鋸歯電圧、または 少くとも鋸歯状電圧を有する。その鋸歯状電圧の基本波形部分は、電圧を十分に 増大させる比較的長い持続時間と、それに続く電圧を十分に低くする非常に短い 持続時間とを有する。同様に、負発生器２７はそれの出力端子に鋸歯電圧、また は鋸歯状電圧を有する。しかし、一方は負電圧ピークを有する。

正発生器２６と負発生器２Ｔからのそれらの各波形の電圧は信号組合わせ器、２ ９、へ加えられる。

信号組合わせ器２９はそれに加えられた波形を加え合わせ、または代数的に組合 わせて複合波形を形成する。また、変調器１９を無くすものとすると、信号組合 わせ器２９はバイアス変調器２１の出力信号の組合わせも行って、３つの入力信 号を基にして複合出力波形を供給し、変調器２０を動作させる。あるいは、バイ アス変調器発生器２１の出力信号を、発生器２６に関連して設けられている加算 手段において、正のセロゲイン発生器の鋸歯出力電圧または鋸歯状出力電圧と早 く組合わせることができた。その場合には、信号組合わせ器２９は正発生器２６ からの複合信号を発生器２Ｔからの鋸歯波形または鋸歯状波形に組合わせて複合 出力信号を供給して変調器２０を動作させる。

維持されているセンサの零回転速度のために積分器２５からの出力信号が無いと 、信号組合わせ器２９に設けられている発生器２６と２７からの各鋸歯出力信号 または各鋸歯状出力信号組合は初期周波数、すなわち、７５．０ｋＨｚにあるが 、逆極性の信号ピークがあるから、それらの出力信号は互いに打消し合って変調 器２０へは信号は供給されない。周波数が低くて、傾斜部分が長い鋸歯状波形を 零近くの回転速度で発生する必要がないように、初期周波数は十分な周波数であ ることに注目されたい。それよりも、それらの回転速度によって発生器２６と２ ７の出力信号の間の周波数の差が小さくなるが、それらの差は発生器２８によシ セットされた初期周波数を中心として生ずる。したがって、各発生器２６．２７ は低い回転速度に対しては、電子回路が発生に困難でないそれの初期周波数の近 くで動作する。

他方、コイル１Ｇの軸線を中心とする回転速度が変化すると、逆向きに回転する それら２つの光波の間にサグナック効果位相推移が生ずる。（この位相推移差の 値は値２πＬＤＤ／λＣを有する。ここに、Ｌは７アイパの長さ、Ｄはコイルの 直径、Ωは角回転速度、λは源１１０波長、Ｃは自由空間内の光速度である。） そのような位相推移によ多位相検出器２４から初期出力を生じさせる。その初期 出力は積分器２５により積分される。積分器２５の出力は変化し、それに従って 正のセロダイン発生器２６と負のセロダイン発生器２７の周波数を変化させる。

回転速度が正の角度の向きであるとすると、積分器２５の出力は正であって、正 のセロダイン発生器２６の周波数を高くさせ、負のセロゲイン発生器２７の周波 数を低くする。逆向きの回転の場合には、積分器２６の出力が負になってセロゲ イン発生器２６と２７の周波数を逆の結果にする。いずれにしても、発生器２６ と２７からの出力信号は、変調器２０を動作させて、それを通ってコイル１０に 入る電磁波の間に正味の位相推移を起させるために信号組合わせ器２９によシ一 層複雑な波形にし、逆向きの波はコイル１０を出た後でそれを通る。それらの電 磁波の間のこの正味の位相差推移は、回転速度が逆向きの正味の位相差推移であ ることにより定常状態を保っているとすると、サグナック効果位相差推移を打消 すのにちょうど十分である。

任意に選択した速度で正の角度の向きにおける定常回転に対して含まれる波形の 波形図を第２Ａ〜第２Ｄ図に示す。それらのグラフにおいて反射されるように選 択された任意の回転速度は、負のセロダイン発生器２Ｔからのよシ低い周波数の 電圧出力中に起る３サイクルと同時に、正のセロダイン発生器２６からの出力電 圧波形中に４サイクルを起させるようにしてとられている。それらの波形のピー クは光位相変調器２０に２πラジアンに等しい位相変化を個々に行わせる電圧で あるように選択されることに注目されたい。

第２Ａ図におけるそれら２つの波形の和は信号組合わせ器２９の出力である。そ の出力は光位相変調器２０へ加えられる。第２Ａ図に示されている波形は、変調 器２０により光路中でひき起される位相変化の波形に対してほぼ正確な対応を有 するから、第２Ａ図のそれら２つの波形の和がその波形を生じ、それに、光変調 器２ｏにょυはぼ一定の換算係数以内に導入される位相変化が続く。その結果を 、光位相変調器２０によ多構成される光路中の複合位相変化に対して第２Ｂ図に 示されている。その電磁波、または光波は結合器１７を出て、変調器２ｏを通り 、それからコイル１０に入る。結合器１７を出て、コイル１０に入シ、最後に変 調器２０へ入る他の伝わる波に対する結果が、変調器２０によりその波が経験さ せられる正味の位相変化として第２Ｃ図に示されている。

第２Ｂ図と第２Ｃ図に示されている波形の間の差は、それら２つの波の間に維持 される正味の位相推移差を表し、それは第２Ｄ図に示されている。この位相差は その図ではほとんどの時間中は正であると見ることができるが、正の値より２π ラジアン小さい値も定期的にとる。いずれかの変調器に対する正味の位相差推移 は２πτ７ｆに等しい一定の位相推移とみなすことができる。ここに、Δｆは前 と同様にその発生器に対するセロゲイン波形の基本周波数である。光ダイオード １３の出力応答の周期的な性質によシ２πラジアン離れている第２Ｄ図の正の値 と負の値を持ち、同じ光電流出力を生ずるようにさへそれによシ、変調器２０に よシ設定された正味の位相差を表し、かつサグナック効果位相推移に抗する一定 信号を供給する。積分器２５により設定された周波数で動作して、変調器２０を 制御する信号組合わせ器へ出力信号を供給する発生器２６と２１によるその正味 の位相差推移は、帰還ループによって、り効果位相推移に等しくさせられる。

第１図におけるセロダイン発生器２６と２Ｔは、上記のように積分器２５の出力 信号によシ駆動されて、出力信号を侶号組合わせ器２９へおのおの供給する。し かし、セロダイア発生器２６と２７の一方を積分器２５によシ動作させることが でき、他方をそれの初期周波数に維持できる。積分器２５により動作させられる ものはそれの初期周波数から両方向へ再び推移するが、その推移量はより大きい 。

正のセロダイン発生器２６と負のセロダイン発生器２Ｔの周波数の差は、コイル １０を両方向に伝わる光波中に光位相変調器２０により加えられる位相差推移を 決定し、かつ電気的帰還ループがこの位相差推移を、回転によるサグナック効果 位相差推移をちょうど打消すのに十分な値まで駆動するから、それら２つの発生 器の間の周波数差は回転速度を表す。

それら２つの周波数の相対的な値はどの向きに回転が起るかを示す。したがって 、正のセロダイン発生器２６の出力と負のセロダイン発生器２７の出力は周波数 差検出器、３０、へおのおの加えられる。そうすると、検出された差はジャイロ スコープの出力信号を表し、回転速度と回転の向きに関する情報を含む。

第３図は、正のセロダイン発生器２６と負のセロダイン発生器２７を多少詳しく 、かつ第１図の光位相変調器１９を無くシ、その代シに、バイアスされた変調器 ２１の出力信号が信号組合わせ器２９と位相検出器２４へ加えられるように変更 して、第１図の電気的ＲＲルーズの実施例を示す。第１図と第３図における類似 の要素にはおのおの同じ番号がつけられている。

各セロダイン発生器２６と２１は破線内に示されている。発生器２６の入力端子 へ電圧制御発振器、３１、が接続されて、積分器２５の出力信号が増大すると発 生器２６の周波数が高くなるようにする。

発生器２Ｔは別の電圧制御発振器３２を有する。積分器２５の出力信号が増大す ると発生器２８の周波数が低くなるように、電圧制御発振器３２０入力端子に極 性反転器３２′が接続される。発生器２６の電圧制御発振器３１の出力端子はア ップデジタルカウンタ３３のクロック入力端子へ接続される。同様に、電圧制御 発振器３２の出力端子はデジタルカウンタ、３４、のクロック入力端子へ接続さ れる。発生器２６のアップカウンタ３３の出力端子が、６ビツト長のデジタル信 号を変換できるデジタル−アナログ変換器３５へ接続される。また、発生器２７ のアップカウンタ３４の出力端子が、変換器３５に類似するデジタル−アナログ 変換器、３６、へ接続される。カウンタ３３と３４は６デジタルビツトの出力を 供給し、変換器３５と３６は同数のデジタルビットの入力を受ける。

変換器３５の出力端子へ供給されたアナログ信号は信号組合わせ器２９へ加えら れ、変換器３６のアナログ信号も信号組合わせ器２９へ供給される。それら２つ の信号は減算回路、３７、において互いに代数的に組合わされる。組合わせ回路 ３Ｔは、１つのアナログ信号を別のアナログ信号から差し引くための周知の演算 増幅器である。回路３Ｔの出力端子に供給される複合信号は別の代数加算、また は減素回路、３＆、へ更に加えられる。組合わせ回路３８は回路３７に非常に類 しておシ、また周知である。

バイアス発生器２１からの信号は回路３８へも供給されて、組合わせ回路３７の 出力端子に供給された複合信号に組合わされる。この構成によシ、変調器２０だ けを用いて、光路において望まれる正弦バイアス変調を行え、したがって光位相 変調器１９をなくすことができる。

組合わせ回路３８からの複合出力信号が光位相変調器２０へ加えられる。それは 、それの等両回路の主な部品を示すためにコンデンサに類似の接続で第３図に示 されている。その結果、変調器２０は光路内の変調器だけである必要があシ、そ の光路においてバイアス変調と二重セロダイン発生器ペース変調を行う。

上記のように、初期周波数制御発生器２８は、光位相変調器２０へ加えられる信 号が、光検出器装置１４からの回転信号がない時に、したがって積分器２５から 信号が加えられない時に、零であるように電圧制御発振器３１と３２へ制御信号 を供給する。

両方の発振器が典型的には７５．０ｋＨｚの初期周波数で発振していても、その 零信号は組合わせ器２９における打消しで生ずる。はぼその周波数の波形が発生 器２Ｇのためのデジタル−アナログ変換器３５の下に示され、別の波形が発生器 ２７のための変換器３６の下に示されている。

それらの波形かられかるように、おのおのの長い持続時間の傾斜、またはランプ 、部分にいくつかの小さい電圧増分がある。それらの段は、変換器３５と３６の 対応する１つの入力端子へ接続されている対応するカウンタからの各増加カウン トに対する、デジタル−アナログ変換器３５と３６の電圧出力を表す。したがっ て、鋸歯波形を良く近似する鋸歯状波形が供給される。波形中には各発生器２６ と２７に対応する正のピークがある。それらの各ピークは信号組合わせ器２９へ 供給される。

カウンタ３３と３４の出力端子における１カウントの増分または減分をそれぞれ 表すセロダイン波形を近似するために６４個のカウントステップが用いられるか ら、電圧制御発振器３１と３２は、信号組合わせ器２９に加えられる波形で起る 基本周波数の６４倍の周波数で動作する。電圧制御発振器３１と３２の実際の動 作周波数は上記の通りである。

第３図かられかるように、電圧制御発振器３１と３２の出力端子へ周波数差検出 器３０が接続される。

したがって、検出器３０により検出された周波数差は、信号組合わせ器２９へ加 えられた波形の実際の周波数差の６４倍である。しかし、周波数差検出器３０の 出力は、コイル１０の軸線を中心とするジャイロスコープの回転速度と、その回 転の向きとに関する情報を含む。

鋸歯波形の小さい電圧増分、または階段状近似によって、装置のための換算係数 にいくらかの可変性を持たせることができる。ある状況においてはそれを大きく できる。それらの状況においては、別のやシ方は各発生器２６と２７のためにア ナログセロゲイン発生器を設けることである。第４図はそのような装置のブロッ ク線図表現を示す。

電圧−電流変換器４０の入力端子４１が積分器２５の出力端子へ電気的に接続さ れる。アナログ・セロダイン発生器を用いることによシ、初期周波数制御発生器 ２Ｂをなくすことができる。これは、電圧−電流変換器４０に、それの入力端子 ４１における零ポルトに対して電流出力を供給させることによシ行われる。その 電流の値は、第４図の発生器を７５．０ｋＨｚで動作させるのにちょうど十分な 値である。あるいは、電圧−電流変換器４０が、入力端子４１に零入力が加えら れると零出力電流が流れるようなものであ′る。出力端子が入力端子４１へ接続 され、それの出力電圧信号を受けるために別の入力端子が積分器２５の出力端子 へ接続されているような加算ネットワークへ加えられる電圧を発生するために初 期周波数制御発生器２８が用いられる。

電圧−電流変換器４０はタイミングコンデンサ４２、を充電するために出力電流 を供給する。供給される電流はセロダイン発生器の任意のサイクルの持続時間に 対して一定であシ、この電流によシコンデンサ４２を充電することによシ、コン デンサ４２の端子間で電圧がほぼ直線的に増大する。その増大率は電流の値に依 存する。コンデンサ４２の電圧は利得が１の増幅器４３により検出される。この 増幅器はコンデンサ４２を回路の以後部分から分離するように機能する。

増幅器４３からの出力は、比較器として機能する増幅器４４の非反転入力端子へ 加えられる。増幅器４４の反転入力端子は基準電圧源４５へ接続される。

基準源４５の電圧値は、セロダイン発生器によシ供給された鋸歯波のピークが、 他のセロゲイン発生器からの信号がない時に、変調器２０によシ２πラジアン移 相させられるような値にセットされる。

増幅器４３の出力端子における電圧が、基準４５によシ供給される電圧よシ十分 に越えると、比較器４４の出力端子において電圧状態が低い値から高い値へ変化 する。比較器４４の出力端子における出力電圧状態のこの変化は、パルス発生器 ４６の入力端子へ加えられる。パルス発生器４６は非常に短い長方形パルスをそ れの出力端子に生ずる。その各電圧状態の立上シミ圧は比較器４４の出力端子で 生ずる。

パルス発生器４６からの出力パルスは２つのスイッチ、４７と４８、へ加えられ てそれらのスイッチを閉じる。それらのスイッチが閉じるとコンデンサ４２と、 増幅器４３の入力端子における寄生容量が放電させられ、増幅器４３の出力端子 と、比較器４４０入力端子と、出力増幅器として機能する別の増幅器４９、の入 力端子とにおける寄生容量も放電する。

したがって、基準源４５によシ設定された値への電圧の直線的な上昇に続いて、 増幅器４９０入力端子における電圧が非常に速く降下する。その理由は、発生器 ４６の出力端子における非常に短い長方形パルスのために、スイッチ４７と４８ が閉じられている時間が非常に短いためである。その後で、コンデンサ４２上で 電圧はほぼ直線的に再び上昇し、これを繰返えす。

増幅器４３の出力を基準源４５の電圧に到達゛させるためのコンデンサ４２にお ける電圧の上昇率は、電圧−電流変換器４０によシ供給される電流の量によシ定 められる。変換器４０からのその電流はそれの入力端子４１における電圧レベル によりセットされるから、変換器４００Å力端子４１における電圧レベルは、セ ロダイン発生器の出力端子における鋸歯波形の周波数を制御する。

出力増幅器４９の出力端子、５０、から電圧−電流変換器４０まで帰還ループが 設けられる。この帰還ループはセロダイン発生器の直線性を改善するために用い られる。出力端子５０も信号組合わせ器２９へ接続される。パルス発生器４６の 別の出力端子、５１、が周波数差検出器３０へ接続される。

好適な実施例について本発明を説明したが、本発明の要旨を逸脱することなしに 態様と細部を変更できることを当業者は認めるであろう。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．一対の電磁波がコイル状光フアイバを逆向きに伝わり、ある位相差関係を互 いに持って光検出器へ入射することを基にして前記コイル状光フアイバの軸線を 中心とする回転を検出てきる回転センサ用の位相差制御装置において、この位相 差制御装置は、前記光検出器に入射する一対の電磁波中に生ずる位相差を表す出 力信号をその光検出器から受けるために前記光検出器へ入力端子が電気的に接続 され、前記光検出器の出力信号により示された前記位相差の大きさと向きを表す 出力信号を出力端子に供給てきる位相検出器手段と、 第１の出力端子と第２の出力端子を有し、この位相検出器手段の前記出力信号を 受けるために前記位相検出器手段の出力端子へ電気的に接続され、十分に増大す る振幅の比較的長い持続時間、およびそれに続く十分に減少する振幅のはるかに 短い持続時間で構成された選択されて、前記位相検出器手段の出力信号により決 定される周波数で繰返えされる基本的な波形部分を有するそれの第１の出力信号 と、十分に減少する振幅の比較的長い持続時間、およびそれに続く十分に減少す る振幅のはるかに短い持続時間で構成されて、前記位相検出器手段の前記出力信 号により決定される選択された周波数で繰返えされるき本的な波形部分を有する それの第２の出力信号とを含む一対の出力信号を供給できる二重出力発生器手段 と、 出力端子と、前記二重出力発生器手段の第１の出力端子と第２の出力端子の一方 へ接続される一対の入力端子とを有し、それの一対の入力端子のおのおので信号 を受けることがてき、かつそれの入力端子に受けたそれらの信号の組合わせを表 す出力信号をそれの出力端子に供給することがてきる第１の組合わせ手段と、 前記コイル状光ファイバに達したり、前記コイル状光フアイバから出るために電 磁波がとる光路部分のうちから選択された対応する光路部分内に位置させられ、 前記第１の組合わせ手段の出力端子へ電気的に接続されて、ある光路をたどつて 前記回転センサ内の前記光検出器へ進み、前記光路に沿って伝わってそれを通る 任意のそのような電磁波の周波数を変換できる周波数変換手段と、 を備える回転センサ用の位相差制御装置。
2. ２．請求項１記載の装置において、前記コイル状光フアイバを逆向きに伝わるそ のような電磁波の間で変化する位相差を持たせるように、前記光路に沿って伝わ ってそれを通る任意のそのような電磁波を位相変調できるバイアス光位相変調器 も前記光路部分中に位置される装置。
3. ３．請求項１記載の装置において、ある周波数で変化する信号を前記位相検出器 手段へ供給し、かつある周波数で変化する信号を第２の組合わせ手段へ供給する バイアス変調信号発生器を更に備え、前記周波数変換手段は、上記のように、前 記第２の組合わせ手段を介して前記第１の組合わせ手段の出力端子へ接続され、 前記第２の組合わせ手段の入力端子が前記第１の組合わせ手段の出力端子へ接続 され、別の入力端子が前記バイアス変調信号発生器の前記出力端子へ接続され、 出力端子が前記周波数変換手段へ接続される装置。
4. ４．請求項１記載の装置において、前記コイル状光ファイバの前記軸線を中心と する回転がほとんど起き左ければ、前記二重出力発生器手段の第１の出力信号と 第２の出力信号は選択された初期周波数をおのおのとり、前記コイル状光フアイ バの前記軸線を中心とする回転が起きる左らば、前記二重出力発生器手段の第１ の出力信号は他の周波数をとる装置。
5. ５．請求項１記載の装置において、前記周波数変換手段を含む前記光路部分任意 のものがおのおのビーム分割手段まで延表する装置。
6. ６．請求項１記載の装置において、前記周波数変換手段は光位相変調器である装 置。
7. ７．請求項２記載の装置において、前記バイアス変調信号発生器はある周波数で 変化する信号をバイアス変調信号発生器から受け、前記位相検出器手段はある周 波数で変化する信号も前記バイアス変調信号発生器から受ける装置。
8. ８．請求項３記載の装置において、前記バイアス変調信号発生器は正弦出力信号 を供給し、前記二重出力発生器手段により受けられた前記信号は、前記位相検出 器手段により受けられた信号中に生ずる周波数にほぼ等しい周波数を有する装置 。
9. ９．請求項４記載の装置において、前記二重出力発生器手段は積分手段を含み、 その積分手段の入力端子は前記二重出力信号発生器手段の入力端子へ接続される 装置。
10. １０．請求項４記載の装置において、前記二重出力信号発生器手段は一対の電圧 制御発振器手段を含み、一方の電圧制御発振器手段の入力端子は前記二重出力発 生器手段の入力端子へ接続され、その一方の二重出力発生器手段の入力端子は極 性反転器を介して前記二重出力信号発生器手段の入力端子へ電気的に接続された ままであり、前記一対の電圧制御発振器手段のおのおのの出力端子は対応するデ ジタルカウンタ手段の入力端子へ電気的に接続され、各前記デジタルカウンタ手 段の出力端子が対応するデジタルーアナログ変換器の入力端子へ電気的に接続さ れ、前記各デジタルーアナログカウンタ手段の出力端子は前記二重出力信号発生 器手段の第１の出力端子と第２の出力端子の対応する電気的に接続される装置。
11. １１．請求項４記載の装置において、前記コイル状光フアイバの前記軸線を中心 とする回転が起きたとすると、前記二重出力発生器手段の第１の出力信号と第２ の出力信号は前記初期周波数とは異なる別の周波数である装置。
12. １２．請求項５記載の装置において、前記ビーム分割手段は伝送媒体の向き合う 端部のおのおのに一対のポートを有する第１の光方向性結合器手段であり、上記 のように、そこへ延表する前記光路部分は前記伝送媒体の一端における前記ポー ト対へ延長し、前記第１の光方向柱結合器手段の第１の１つの光路部分はそれの 反対側の端部から偏光器内のポートまで延長し、前記偏光器の前記第１の１つの 光路部分と第２の１つの前記光路部分はそれに含まれている伝送媒体の両端部の ポートから延長し、前記第１の１つの光路部分は前記第１の光方向性結合器に類 似する第２の光方向性結合器のポートまて延長し、伝送媒体の両端部における一 対のポートがそれに含まれ、前記第２の光方向性結合器の反対側の端子における ポートから前記光検出器へ延長する第３の１つの前記光路部分が設けられる装置 。
13. １３．請求項７記載の装置において、前記バイアス変調信号発生器は正弦出力信 号を供給し、前記バイアス光位相変調器の周波数は、前記位相検出器手段により 受けられる前記信号中に生ずる周波数とほぼ同一である装置。
14. １４．請求項９記載の装置において、前記二重出力発生器手段は一対の電圧制御 発振器手段を含み、一方の電圧制御発振器手段の入力端子は前記積分器手段の出 力端子へ接続され、他方の前記電圧制御発振器手段の入力端子が極性反転器を介 して前記積分器手段の出力端子へ接続され、前記一対の電圧制御発振器手段のお のおのの出力端子が対応するデジタルカウンタ手段の入力端子へ電気的に接続さ れ、各前記デジタルカウンタ手段の出力端子が対応するデジタルーアナログ変換 器の入力端子へ電気的に接続され、前記各デジタルーアナログカウンタ手段の出 力端子は前記二重出力信号発生器手段の第１の出力端子と第２の出力端子の対応 する電気的に接続される装置。
15. １５．請求項１０記載の装置において、各前記デジタルーアナログ変換器の前記 出力端子における信号は逆の大きさの向きに値を変化する装置。
16. １６．請求項１２記載の装置において、前記第２の光方向性結合器のポートと電 磁放射線の間に第４の１つの光路部分が設けられる装置。
17. １７．請求項１４記載の装置において、前記デジタルーアナログ変換器の前記出 力端子における信号は逆の大きさの向きに値を変化する装置。
18. １８．請求項１５記載の装置において、前記二重出力発生器手段は、前記二重出 力発生器手段の入力端子と両方の前記極性反転器の前記入力端子および前記電圧 制御発振器の１つとの間に電気的に接続される装置。
19. １９．コイル状光フアイバを逆向きに伝わって、周波数変換手段を通った後で光 検出器に入射する、光路をたどる一対の電磁波を供給する過程と、前記光検出器 に入射した前記電磁波の間の任意の位相差を表す信号を供給する過程と、 一対の合成信号を加算手段へ供給する過程と、前記合成信号を組合わせて周波数 変換制御信号を形成し、この周波数変換制御信号を前記周波数変換手段へ供給し てそれの動作を指令する過程と、前記光路中の前記周波数変換手段により前記一 対の電磁波の間に起るその位相差を前記周波数変換制御信号に従って変化させ、 前記一対の電磁波の周波数を偏移させる過程と を備え、前記加算手段の１つの入力端子へ供給された前記合成信号は、十分に増 大する振幅の比較的長い持続時間、およびそれに続く十分に減少する振幅のはる かに短い持続時間で構成された選択されて、前記位相検出器手段の出力信号によ り決定される周波数で繰返えされる基本的な波形部分を有し、それの前記一対中 の残りの前記合成信号は十分に減少する振幅の比較的長い持続時間、およびそれ に続く十分に減少する振幅のはるかに短い持続時間で構成されて、選択された周 波数で繰返えされる基本的な波形部分を有し、前記一対の周波数変換制御信号の 前記周波数は信号を示す前記位相差により決定される、コイル状光フアイバの軸 線を中心とする回転を検出する方法。
20. ２０．請求項１９記載の方法において、前記周波数変換手段は光位相変調器であ る方法。
21. ２１．請求項１９記載の方法において、位相を表す信号を供給する前記過程は、 前記一対の電磁波を別の光位相変調器を通させる過程を有し、その間にその光位 相変調器を選択された周波数で動作させるために正弦信号を供給する方法。
22. ２２．請求項１９記載の方法において、位相を表す信号を供給する前記過程は正 弦信号を前記合成制御信号に組合わせることにより行う方法。