JPH0477844B2 - - Google Patents
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- JPH0477844B2 JPH0477844B2 JP58192494A JP19249483A JPH0477844B2 JP H0477844 B2 JPH0477844 B2 JP H0477844B2 JP 58192494 A JP58192494 A JP 58192494A JP 19249483 A JP19249483 A JP 19249483A JP H0477844 B2 JPH0477844 B2 JP H0477844B2
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Classifications
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- G—PHYSICS
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B9/02—Interferometers
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- G—PHYSICS
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G—PHYSICS
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- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
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-
- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、光フアイバを光路とした干渉計に係
り、特に光フアイバ以外による光路部分を固体化
し、角速度など各種の物理量の検出に役立つよう
にした固体化干渉計に関する。
り、特に光フアイバ以外による光路部分を固体化
し、角速度など各種の物理量の検出に役立つよう
にした固体化干渉計に関する。
〔発明の背景〕
干渉計は、光の干渉を観測する装置で、そのう
ち１つの光源から出た光を２つに分け、それぞれ
異なつた条件の光路を経て再び１つの光にし、そ
のときの光の干渉により光路中での物理的変化を
計測するようにした、いわゆる二光線干渉計は、
種々の物理量の精密な測定に古くから利用されて
いるが、近年に到り、光フアイバを光路として用
いることにより干渉計全体の小形化が可能にな
り、計測分野でさらに広く利用されるようになつ
てきた。
ち１つの光源から出た光を２つに分け、それぞれ
異なつた条件の光路を経て再び１つの光にし、そ
のときの光の干渉により光路中での物理的変化を
計測するようにした、いわゆる二光線干渉計は、
種々の物理量の精密な測定に古くから利用されて
いるが、近年に到り、光フアイバを光路として用
いることにより干渉計全体の小形化が可能にな
り、計測分野でさらに広く利用されるようになつ
てきた。
第１図ないし第３図はこのような光フアイバを
用いた干渉計のいくつかの方式について示したも
のである。
用いた干渉計のいくつかの方式について示したも
のである。
まず、第１図はいわゆるリング干渉計で、光フ
アイバ（以下、OFという）をループ状に巻いて
作られたOFリングＲを用い、レーザＬからの出
射光をハーフミラーなどからなるビームスプリツ
タBS１で２つに分割し、それぞれの光をリング
ＲのOFの両端から入射させ、リングＲのOFを通
過した光を再びビームスプリツタBS１で合波さ
せ、これをビームスプリツタBS２で分路して検
出器Ｄで検出するように構成してある。なお、検
出器Ｄとしては例えばフオトダイオードなどが用
いられる。
アイバ（以下、OFという）をループ状に巻いて
作られたOFリングＲを用い、レーザＬからの出
射光をハーフミラーなどからなるビームスプリツ
タBS１で２つに分割し、それぞれの光をリング
ＲのOFの両端から入射させ、リングＲのOFを通
過した光を再びビームスプリツタBS１で合波さ
せ、これをビームスプリツタBS２で分路して検
出器Ｄで検出するように構成してある。なお、検
出器Ｄとしては例えばフオトダイオードなどが用
いられる。
いま、OFリングＲを含む全体が停止していた
とすれば、このリングＲのOFの両端から入射し
た２つの光は、それぞれ全く同じOFからなる光
路を通過してから合波され検出器Ｄに導入される
ことになり、これらの光の間には位相差を生じな
いから干渉を生じない。
とすれば、このリングＲのOFの両端から入射し
た２つの光は、それぞれ全く同じOFからなる光
路を通過してから合波され検出器Ｄに導入される
ことになり、これらの光の間には位相差を生じな
いから干渉を生じない。
一方、OFリングＲが角速度Ωで回転していた
とすれば、OFの両端から入射した光のうち、角
速度Ωの方向と一致する方向でリングＲを通過し
た光は、見掛上、リングＲのOFによる光路が伸
びたことになり、反対の方向で通過した光は光路
が縮んだことになるため、ビームスプリツタBS
１で合波された２つの光の間に位相差が現われ、
干渉を生じる。
とすれば、OFの両端から入射した光のうち、角
速度Ωの方向と一致する方向でリングＲを通過し
た光は、見掛上、リングＲのOFによる光路が伸
びたことになり、反対の方向で通過した光は光路
が縮んだことになるため、ビームスプリツタBS
１で合波された２つの光の間に位相差が現われ、
干渉を生じる。
従つて、この干渉による光量変化を検出器Ｄで
検出することにより角速度Ωを検出することがで
き、例えばジヤイロなどとして利用することがで
きる。なお、Ｐは偏光子である。
検出することにより角速度Ωを検出することがで
き、例えばジヤイロなどとして利用することがで
きる。なお、Ｐは偏光子である。
次に、第２図は、マツハの干渉計（マツハツエ
ンダ干渉計とも呼ばれる）で、同じ長さのOFか
らなる２つのOFリングＲ１，Ｒ２を用い、これ
らのOFリングＲ１，Ｒ２にレーザＬの出射光を
ビームスプリツタBS１で分割してそれぞれ入射
させ、これらのOFリングＲ１，Ｒ２を通過した
光をビームスプリツタBS２で合波して検出器Ｄ
に入射するようにしたものである。
ンダ干渉計とも呼ばれる）で、同じ長さのOFか
らなる２つのOFリングＲ１，Ｒ２を用い、これ
らのOFリングＲ１，Ｒ２にレーザＬの出射光を
ビームスプリツタBS１で分割してそれぞれ入射
させ、これらのOFリングＲ１，Ｒ２を通過した
光をビームスプリツタBS２で合波して検出器Ｄ
に入射するようにしたものである。
この結果、OFリングＲ１とＲ２に対する物理
的条件が全く同じに保たれている間は、光がそれ
ぞれのリングＲ１，Ｒ２を通過する時間がいずれ
も全く同じになるため、ビームスプリツタBS２
で合波された２つの光の間での位相差は発生せ
ず、従つて干渉も生じない。
的条件が全く同じに保たれている間は、光がそれ
ぞれのリングＲ１，Ｒ２を通過する時間がいずれ
も全く同じになるため、ビームスプリツタBS２
で合波された２つの光の間での位相差は発生せ
ず、従つて干渉も生じない。
しかして、これらのOFリングＲ１とＲ２の間
で物理的条件に差を生じると、これらのリング間
で光の通過時間に差が生じ、位相差が発生して干
渉が現われ、検出器Ｄで検出されるようになる。
で物理的条件に差を生じると、これらのリング間
で光の通過時間に差が生じ、位相差が発生して干
渉が現われ、検出器Ｄで検出されるようになる。
そこで、一方のOFリング、例えばリングＲ２
を参照用とし、これを一定の物理的条件に保つよ
うにし、他方のOFリングＲ１を検出用としてこ
れに測定しようとする物理量を与えるようにすれ
ば、干渉により物理量の検出を行なうことができ
る。
を参照用とし、これを一定の物理的条件に保つよ
うにし、他方のOFリングＲ１を検出用としてこ
れに測定しようとする物理量を与えるようにすれ
ば、干渉により物理量の検出を行なうことができ
る。
このときの測定しようとする物理量が、例えば
電流や磁界ならフアラデー効果によりOFリング
Ｒ１の屈折率が変化して干渉を生じ、水中音響な
どの振動や温度なら応力一屈折率変化により干渉
を生じ、それぞれ検出が可能になる。
電流や磁界ならフアラデー効果によりOFリング
Ｒ１の屈折率が変化して干渉を生じ、水中音響な
どの振動や温度なら応力一屈折率変化により干渉
を生じ、それぞれ検出が可能になる。
さらに、第３図はマイケルソンの干渉計で、２
つのOFリングＲ１，Ｒ２の終端からの反射光を
ビームスプリツタBSで合波し、干渉を生じさせ
るようにしたもので、この場合は、一方のOFリ
ングＲ１を検出用のプローブとし、その終端での
反射対象物を流体にすればドツプラー効果により
その流体の流速の測定が行なえ、他の振動物体と
すればその振幅変位や振動のモードの検出が可能
になる。なお、OFリングＲ１もミラーで終端し
てやれば、マツハの干渉計と同様に使用すること
ができ、温度の計測なども可能になる。
つのOFリングＲ１，Ｒ２の終端からの反射光を
ビームスプリツタBSで合波し、干渉を生じさせ
るようにしたもので、この場合は、一方のOFリ
ングＲ１を検出用のプローブとし、その終端での
反射対象物を流体にすればドツプラー効果により
その流体の流速の測定が行なえ、他の振動物体と
すればその振幅変位や振動のモードの検出が可能
になる。なお、OFリングＲ１もミラーで終端し
てやれば、マツハの干渉計と同様に使用すること
ができ、温度の計測なども可能になる。
従つて、これらの干渉計によれば各種の物理量
の計測が可能になり、各種のセンサとして利用で
きることになる。
の計測が可能になり、各種のセンサとして利用で
きることになる。
しかしながら、従来の干渉計は、第１図ないし
第３図から明らかなように、ハーフミラーなどか
らなるビームスプリツタを用いてOF以外の光路
の形成が行なわれており、このため光学実験用の
オプチカルベンチの概念をそのまま適用したよう
な構成になつてしまい、小型化が困難で組立調整
に熟練を要し、しかも、組立調整後においても僅
かな振動や温度変化などにより光学系に狂いが発
生し易く、精度を保つのが困難であるという問題
点があり、各種のセンサとしてモジユール化され
たものを提供することが極めて困難であるという
欠点があつた。
第３図から明らかなように、ハーフミラーなどか
らなるビームスプリツタを用いてOF以外の光路
の形成が行なわれており、このため光学実験用の
オプチカルベンチの概念をそのまま適用したよう
な構成になつてしまい、小型化が困難で組立調整
に熟練を要し、しかも、組立調整後においても僅
かな振動や温度変化などにより光学系に狂いが発
生し易く、精度を保つのが困難であるという問題
点があり、各種のセンサとしてモジユール化され
たものを提供することが極めて困難であるという
欠点があつた。
また、上記のリング干渉計は例えば、特開昭56
−94687号公報、特開昭57−113297号公報などに
開示されているように、角速度の検出が可能で、
このためジヤイロとしての利用が考えられ、特に
近年、自動車用ナビゲーシヨン・システムに対す
る関心が高まるにつれ、これに対する適用が大き
な課題となつてきているが、このリング干渉計に
よる角速度の検出は、OFリング内におけるサグ
ナツク（Sagnac）効果をその基礎原理としたも
のであり、このため、リング干渉計による検出器
での出力は角速度に対して自乗余弦（raised
cosin）型の特性となり、これはダイナミツクレ
ンジを広くしたい場合、極めて好ましくない特性
となる。
−94687号公報、特開昭57−113297号公報などに
開示されているように、角速度の検出が可能で、
このためジヤイロとしての利用が考えられ、特に
近年、自動車用ナビゲーシヨン・システムに対す
る関心が高まるにつれ、これに対する適用が大き
な課題となつてきているが、このリング干渉計に
よる角速度の検出は、OFリング内におけるサグ
ナツク（Sagnac）効果をその基礎原理としたも
のであり、このため、リング干渉計による検出器
での出力は角速度に対して自乗余弦（raised
cosin）型の特性となり、これはダイナミツクレ
ンジを広くしたい場合、極めて好ましくない特性
となる。
例えば、自動車用ナビゲーシヨン・システムで
必要なジヤイロの特性は、６桁にも及ぶ広いダイ
ナミツクレンジとなり、このため、リング干渉計
によるジヤイロ（以下、これを光フアイバジヤイ
ロ、つまりOFジヤイロという）においては、干
渉計に光変調器を用い、その出力を零位法によつ
て制御し、これによるダイナミツクレンジの拡大
を適用する必要がある。なおこのような零位法に
ついては、例えば特開昭55−93010号公報に開示
がある。
必要なジヤイロの特性は、６桁にも及ぶ広いダイ
ナミツクレンジとなり、このため、リング干渉計
によるジヤイロ（以下、これを光フアイバジヤイ
ロ、つまりOFジヤイロという）においては、干
渉計に光変調器を用い、その出力を零位法によつ
て制御し、これによるダイナミツクレンジの拡大
を適用する必要がある。なおこのような零位法に
ついては、例えば特開昭55−93010号公報に開示
がある。
しかして、この結果、OFジヤイロ用の干渉計
では、OFによる光路以外の光路部分に光変調器
を必要とし、このことはリング干渉計以外の干渉
計でも同じであり、このため、OF以外の光路部
分の構成がさらに複雑になつて上記した欠点がま
すます顕著に現われてしまうことになる。
では、OFによる光路以外の光路部分に光変調器
を必要とし、このことはリング干渉計以外の干渉
計でも同じであり、このため、OF以外の光路部
分の構成がさらに複雑になつて上記した欠点がま
すます顕著に現われてしまうことになる。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除
き、干渉光学系の組立調整が容易で、かつ、組立
調整後の光学系にほとんど狂いを発生せず、全体
のモジユール化が極めて容易な干渉計を提供する
にある。
き、干渉光学系の組立調整が容易で、かつ、組立
調整後の光学系にほとんど狂いを発生せず、全体
のモジユール化が極めて容易な干渉計を提供する
にある。
この目的を達成するため、本発明は、OFを光
路の一部に用いた干渉計において、OFによる光
路を除く光学系の少くとも一部に固体光導波路を
用い、この固体光導波路と基板を共通にして光変
調器を集積化した点を特徴とする。
路の一部に用いた干渉計において、OFによる光
路を除く光学系の少くとも一部に固体光導波路を
用い、この固体光導波路と基板を共通にして光変
調器を集積化した点を特徴とする。
以下、本発明による固体化干渉計を図示の実施
例によつて説明する。
例によつて説明する。
第４図は本発明の一実施例で、第１図に示した
リング干渉計に本発明を適用したものであり、図
において、１はレーザ、２はアイソレータ、３は
固体光導波路基板、４はループ状OFリング、５
は表面音響波素子、６は光検出器、７はバツフア
増幅器、８は位相変調制御回路、９は組立用基
板、１０は結合部である。なお、３０は基板３に
形成されている固体光導波路、３０ａ，３０ｂ，
３０ｃは固体光導波路３０に形成された光分割
部、３０ｄは同じく光合波部であり、さらに４
ａ，４ｂはOFリング４のOFの各端部で固体光導
波路３０との結合部分を表わす。
リング干渉計に本発明を適用したものであり、図
において、１はレーザ、２はアイソレータ、３は
固体光導波路基板、４はループ状OFリング、５
は表面音響波素子、６は光検出器、７はバツフア
増幅器、８は位相変調制御回路、９は組立用基
板、１０は結合部である。なお、３０は基板３に
形成されている固体光導波路、３０ａ，３０ｂ，
３０ｃは固体光導波路３０に形成された光分割
部、３０ｄは同じく光合波部であり、さらに４
ａ，４ｂはOFリング４のOFの各端部で固体光導
波路３０との結合部分を表わす。
レーザ１は半導体レーザが用いられ、単色光で
集束性の良い光を供給する働きをする。
集束性の良い光を供給する働きをする。
アイソレータ２はフアラデー効果を利用したも
のなどが用いられ、OFリング４から戻つた光が
レーザ１に入射しないようにする働きをする。
のなどが用いられ、OFリング４から戻つた光が
レーザ１に入射しないようにする働きをする。
固体光導波路基板３はリチウムナイプレート
（Li，Nb，O2）などの強誘電体からなり、その
表面に固体光導波路３０と表面音響波素子５を形
成するためのもので、詳細については後述する。
（Li，Nb，O2）などの強誘電体からなり、その
表面に固体光導波路３０と表面音響波素子５を形
成するためのもので、詳細については後述する。
OFリング４は第１図の従来例におけるOFリン
グＲと同じ働きをするものである。
グＲと同じ働きをするものである。
表面音響波素子５は表面弾性波素子とも呼ば
れ、固体光導波路基板３の固体光導波路３０が形
成されている面に表面音響波を伝ぱんさせ、プラ
ツグ回折による光変調器を構成する働きをする。
なお、これについても詳細は後述する。
れ、固体光導波路基板３の固体光導波路３０が形
成されている面に表面音響波を伝ぱんさせ、プラ
ツグ回折による光変調器を構成する働きをする。
なお、これについても詳細は後述する。
光検出器６はフオトダイオードなどの光電変換
素子で、固体光導波路基板３に設けられた凹部又
は孔６ａに取付けられ、固体光導波路３０から射
出される光を検出する働きをする。
素子で、固体光導波路基板３に設けられた凹部又
は孔６ａに取付けられ、固体光導波路３０から射
出される光を検出する働きをする。
バツフア増幅器７は光検出器６による電流信号
を電圧信号に変換する働きをする。
を電圧信号に変換する働きをする。
位相変調制御回路８は光検出器６からの信号に
応じて表面音響波素子５に供給している駆動信号
の位相を制御し、零位法によるセンサ出力を発生
する働きをするもので、これも詳細は後述する。
応じて表面音響波素子５に供給している駆動信号
の位相を制御し、零位法によるセンサ出力を発生
する働きをするもので、これも詳細は後述する。
組立用の基板９はアルミナ磁器などのセラミツ
クで作られ、OFリング４を除く光学系をユニツ
ト化する働きをし、結合部１０と共に詳細は後述
する。
クで作られ、OFリング４を除く光学系をユニツ
ト化する働きをし、結合部１０と共に詳細は後述
する。
第５図は固体光導波路基板３と、その表面に形
成されている固体光導波路３０、それに光分割部
３０ａの一実施例を詳細に示したものである。
成されている固体光導波路３０、それに光分割部
３０ａの一実施例を詳細に示したものである。
この第５図の実施例は、Ti拡散LiNbO3光導波
路と呼ばれるもので、基板３はＺカツトに切り出
されたLiNbO3結晶が用いられ、その表面にTi
（チタン）を拡散して光導波路３０を形成したも
ので、まずスパツタリングなどの手段で基板３の
表面に、作成すべき光導波路と同じ表面形状のチ
タン膜を形成し、これを熱拡散処理してチタンを
基板の中に拡散させ、チタン膜が設けてある部分
から所定の深さまでの基板の一部を、それ自身の
屈折率より僅かに異なつた屈折率のものに変え、
これを光導波路３０とするものである。なお、こ
のとき、光分割部３０ａも、チタン膜をそれに合
わせて形成するだけで作ることができる。また、
光合波部３０ｂ〜３０ｄも光分割部３０ａと全く
同様に作られる。
路と呼ばれるもので、基板３はＺカツトに切り出
されたLiNbO3結晶が用いられ、その表面にTi
（チタン）を拡散して光導波路３０を形成したも
ので、まずスパツタリングなどの手段で基板３の
表面に、作成すべき光導波路と同じ表面形状のチ
タン膜を形成し、これを熱拡散処理してチタンを
基板の中に拡散させ、チタン膜が設けてある部分
から所定の深さまでの基板の一部を、それ自身の
屈折率より僅かに異なつた屈折率のものに変え、
これを光導波路３０とするものである。なお、こ
のとき、光分割部３０ａも、チタン膜をそれに合
わせて形成するだけで作ることができる。また、
光合波部３０ｂ〜３０ｄも光分割部３０ａと全く
同様に作られる。
こうして形成された固体光導波路３０は、その
幅Ｗが例えば5μｍ、深さＤは数百Åで、この固
体光導波路３０とOFのコア４０との関係は第６
図に示すようになる。
幅Ｗが例えば5μｍ、深さＤは数百Åで、この固
体光導波路３０とOFのコア４０との関係は第６
図に示すようになる。
この第６図は第４図におけるOFリング４の端
部４ａ及び４ｂにおけるOFと固体光導波路３０
との結合状態を表わしたもので、OFはクラツド
径125μｍ、コア径5μｍのものが用いられている
ものとしてあり、同図ａは側面図、同図ｂは上面
図、そして同図ｃは正面図であり、OFのコア４
０の端面と固体光導波路３０の端部とを突き合わ
せて接触させることにより、連続して光を伝ぱん
させることができることが判る。
部４ａ及び４ｂにおけるOFと固体光導波路３０
との結合状態を表わしたもので、OFはクラツド
径125μｍ、コア径5μｍのものが用いられている
ものとしてあり、同図ａは側面図、同図ｂは上面
図、そして同図ｃは正面図であり、OFのコア４
０の端面と固体光導波路３０の端部とを突き合わ
せて接触させることにより、連続して光を伝ぱん
させることができることが判る。
第７図は固体光導波路３０の他の一実施例で、
リツジ型、或いはウエツジ型などと呼ばれ、基板
３の表面の光導波路となるべき部分を残して所定
の厚さだけその周囲をイオンミリングなどの手段
で除去し、この除去した部分に適当な屈折率の材
料、例えばポリイミド樹脂などからなる充填層３
１を設けて光導波路３０を形成したものである。
なお、この第７図の固体光導波路では、第６図ａ
に示すような厚み方向での反射による光の伝ぱん
は得られない。
リツジ型、或いはウエツジ型などと呼ばれ、基板
３の表面の光導波路となるべき部分を残して所定
の厚さだけその周囲をイオンミリングなどの手段
で除去し、この除去した部分に適当な屈折率の材
料、例えばポリイミド樹脂などからなる充填層３
１を設けて光導波路３０を形成したものである。
なお、この第７図の固体光導波路では、第６図ａ
に示すような厚み方向での反射による光の伝ぱん
は得られない。
OFリング４は例えば上述のようなクラツド径
125μｍ、コア径5μｍのOFを直径30cm程度のリン
グに約500ｍ程の長さだけ巻いたもので、その中
を双方向から伝ぱんする光に対してサグナツク効
果を与える働きをする。
125μｍ、コア径5μｍのOFを直径30cm程度のリン
グに約500ｍ程の長さだけ巻いたもので、その中
を双方向から伝ぱんする光に対してサグナツク効
果を与える働きをする。
第８図は表面音響波素子（以下、SAW素子と
いう）５の一実施例を詳細に示したもので、第４
図の基板３の一部を抜き出して描いてあり、この
図において、５０は回折部、５１Ａ，５１Ｂはく
し型電極である。
いう）５の一実施例を詳細に示したもので、第４
図の基板３の一部を抜き出して描いてあり、この
図において、５０は回折部、５１Ａ，５１Ｂはく
し型電極である。
回折部５０は固体光導波路３０と同様に、基板
３の表面にチタン拡散或いはリツジとして形成さ
れている。
３の表面にチタン拡散或いはリツジとして形成さ
れている。
くし型電極５１Ａ，５１Ｂは互に入り組んだ形
で形成されたくし歯状の電極で、蒸着やスパツタ
などにより基板３の表面に形成されており、位相
変調制御回路８に含まれている基準発振器８０か
ら高周波の駆動信号が与えられ、表面音響波
（SAWという）を発生させ、それを回折部５０が
含まれている領域に伝ぱんさせる働きをする。
で形成されたくし歯状の電極で、蒸着やスパツタ
などにより基板３の表面に形成されており、位相
変調制御回路８に含まれている基準発振器８０か
ら高周波の駆動信号が与えられ、表面音響波
（SAWという）を発生させ、それを回折部５０が
含まれている領域に伝ぱんさせる働きをする。
次に、このSAW素子５の動作を第９図により
さらに詳しく説明する。
さらに詳しく説明する。
基準発振器８０から高周波信号が電極５１Ａ，
５１Ｂに供給されると、これらのくし型部分の電
極相互間に高周波電界が発生し、これによるピエ
ゾ効果により基板３の表面が局部的に伸縮して
SAWが発生され、回折部５０を通つて伝ぱんさ
れるようになる。
５１Ｂに供給されると、これらのくし型部分の電
極相互間に高周波電界が発生し、これによるピエ
ゾ効果により基板３の表面が局部的に伸縮して
SAWが発生され、回折部５０を通つて伝ぱんさ
れるようになる。
この状態で光ビームLB１を第９図のように回
折部５０内に入射させると、この光ビームLB１
の一部はSAWによつて基板３の表面近傍に発生
する応力によりプラツグ回折を受け、回折を受け
ないでそのまま直進する光ビームLB１′に対して
所定の角度2θBの方向に向うプラツグ回折光LB
１″が現われる。
折部５０内に入射させると、この光ビームLB１
の一部はSAWによつて基板３の表面近傍に発生
する応力によりプラツグ回折を受け、回折を受け
ないでそのまま直進する光ビームLB１′に対して
所定の角度2θBの方向に向うプラツグ回折光LB
１″が現われる。
このときの角度2θBは次のようにして決まる。
SinθB＝１／２・Ｋ／ｋ＝１／２・λ／Λ …(1)
ここで、Ｋ：SAWの波数
ｋ：SAWの波長
Λ：光の波数
λ：光の波長
また、回折光LB１″の周波数をω2とすれば、
このω2は元の光ビームLB１の周波数ω1に対して
SAWの周波数ΩEだけずれる。すなわち、 ω2＝ω1±ΩE …(2) そして、SAWの周波数ΩEは基準発振器８０か
ら電極５１Ａ，５１Ｂに供給される駆動信号の周
波数と同じであるから、結局、このSAW素子５
によれば、光ビームLB１を基準発振器８０の信
号によつて周波数変調することができ、光変調器
としての機能を得ることができる。なお、(2)式に
おける±の符号は、SAWの伝ぱん方向とLB１の
入射方向で決まり、上記の例では＋となる。
このω2は元の光ビームLB１の周波数ω1に対して
SAWの周波数ΩEだけずれる。すなわち、 ω2＝ω1±ΩE …(2) そして、SAWの周波数ΩEは基準発振器８０か
ら電極５１Ａ，５１Ｂに供給される駆動信号の周
波数と同じであるから、結局、このSAW素子５
によれば、光ビームLB１を基準発振器８０の信
号によつて周波数変調することができ、光変調器
としての機能を得ることができる。なお、(2)式に
おける±の符号は、SAWの伝ぱん方向とLB１の
入射方向で決まり、上記の例では＋となる。
これと並行して、この回折部５０内には他の光
ビームLB２が光ビームLB１に対して所定の角度
で入射されている。そこで、この光ビームLB２
の光ビームLB１に対する入射方向を2θBとなるよ
うにしておけば、回折光LB１″と光ビームLB２
とを合波させて回折部５０の外に取り出すことが
でき、これにより光合波部３０ｄとしての機能が
得られることになる。なお、この実施例では光ビ
ームLB１′及び、図示してないが光ビームLB２
による回折光はそのまま棄て去られ、特に利用し
ていない。
ビームLB２が光ビームLB１に対して所定の角度
で入射されている。そこで、この光ビームLB２
の光ビームLB１に対する入射方向を2θBとなるよ
うにしておけば、回折光LB１″と光ビームLB２
とを合波させて回折部５０の外に取り出すことが
でき、これにより光合波部３０ｄとしての機能が
得られることになる。なお、この実施例では光ビ
ームLB１′及び、図示してないが光ビームLB２
による回折光はそのまま棄て去られ、特に利用し
ていない。
第１０図は位相変調制御回路８の一実施例で、
８０は既に説明したとおり、SAW素子５の電極
５０Ａと５１Ｂに駆動信号Ｆを与える高周波の基
準発振器である。
８０は既に説明したとおり、SAW素子５の電極
５０Ａと５１Ｂに駆動信号Ｆを与える高周波の基
準発振器である。
８１は位相比較回路で、光検出器６からバツフ
ア増幅器７を介して入力される検出信号Ｓと、基
準発振器８０の出力Ｆとを位相比較し、これらの
位相差を表わす信号Ｐを発生する働きをする。
ア増幅器７を介して入力される検出信号Ｓと、基
準発振器８０の出力Ｆとを位相比較し、これらの
位相差を表わす信号Ｐを発生する働きをする。
８２は電圧制御発振器（VCOという）で、位
相比較信号Ｐに対応した周波数の出力信号Ｑを発
生する働きをする。
相比較信号Ｐに対応した周波数の出力信号Ｑを発
生する働きをする。
８３はシフトレジスタで、信号Ｆをシフト入
力、信号F′をシフト出力とし、さらに信号Ｑをシ
フトクロツク信号として動作する。従つて、この
シフトレジスタ８３は信号Ｆに対して所定の遅れ
時間、つまり遅れ位相をもつた信号F′を出力する
働きをし、このときの位相遅れ量は信号Ｑの周波
数によつて任意に制御されることになり、結局、
可変移相器（バリアブルシフタ）として動作する
ことになる。
力、信号F′をシフト出力とし、さらに信号Ｑをシ
フトクロツク信号として動作する。従つて、この
シフトレジスタ８３は信号Ｆに対して所定の遅れ
時間、つまり遅れ位相をもつた信号F′を出力する
働きをし、このときの位相遅れ量は信号Ｑの周波
数によつて任意に制御されることになり、結局、
可変移相器（バリアブルシフタ）として動作する
ことになる。
ここで、第４図の実施例による角速度検出動作
について説明する。
について説明する。
レーザ１からの光ビーム（以下、単にLBと記
す）はアイソレータ２を通つて固体光導波路基板
３に形成された固体光導波路（以下、SLGと記
す）３０に入射し、このSLG３０に形成されて
いる光分割部３０ａで２分割されてLB１，LB２
となる。このうち、LB１は光分割部３０ｂをそ
のまま通過し、結合部１０でOFリング４のOFの
一方の端部４ａからこのリング４を構成するOF
の中に入射し、OFリング４を右回り（第４図に
おいて）に通過してから他方の端部４ｂで再び
SLG基板３に入り、光分割部３０ｃを通つて
SAW素子５の回折部５０（第８図，第９図）に
入射し、SAWによりプラツグ回折光となつたLB
１″が光検出器６に達する。他方、LB２は光分割
部３０ｃを通過して端部４ｂからOFリング４に
入射し、左回り方向でこのリング４のOFを通過
した上で端部４ａからSLG３０に戻り、光分割
部３０ｂで分割されてSAW素子５の回折部５０
に入射し、そのままLB２′となつてLB１″と合波
され、光検出器６に達する。なお、光分割部３０
ｂ，３０ｃで分割され、光分割部３０ａに向つた
LB１，LB２の一部は、アイソレータ２によつて
阻止され、レーザ１には戻らないようになつてい
ることは既に説明したとおりである。
す）はアイソレータ２を通つて固体光導波路基板
３に形成された固体光導波路（以下、SLGと記
す）３０に入射し、このSLG３０に形成されて
いる光分割部３０ａで２分割されてLB１，LB２
となる。このうち、LB１は光分割部３０ｂをそ
のまま通過し、結合部１０でOFリング４のOFの
一方の端部４ａからこのリング４を構成するOF
の中に入射し、OFリング４を右回り（第４図に
おいて）に通過してから他方の端部４ｂで再び
SLG基板３に入り、光分割部３０ｃを通つて
SAW素子５の回折部５０（第８図，第９図）に
入射し、SAWによりプラツグ回折光となつたLB
１″が光検出器６に達する。他方、LB２は光分割
部３０ｃを通過して端部４ｂからOFリング４に
入射し、左回り方向でこのリング４のOFを通過
した上で端部４ａからSLG３０に戻り、光分割
部３０ｂで分割されてSAW素子５の回折部５０
に入射し、そのままLB２′となつてLB１″と合波
され、光検出器６に達する。なお、光分割部３０
ｂ，３０ｃで分割され、光分割部３０ａに向つた
LB１，LB２の一部は、アイソレータ２によつて
阻止され、レーザ１には戻らないようになつてい
ることは既に説明したとおりである。
さて、このようにして光検出器６に入射する
LB１″とLB２′のうち、LB１″はSAW素子５に
よつて前述のように周波数変調を受け、その周波
数ω2は(2)式に示すように、元のLB１，LB２の
周波数ω1に対してΩEだけずれている。この結
果、LB１″とLB２′との間にはΩEだけ周波数差
を生じ、これらの間で周波数がΩEのビート信号
を発生し、これにより光検出器６から得られる信
号Ｓ（第１０図）は周波数ΩEの信号となり、この
信号Ｓと基準発生器８０の出力信号Ｆとが位相比
較されるようになる。
LB１″とLB２′のうち、LB１″はSAW素子５に
よつて前述のように周波数変調を受け、その周波
数ω2は(2)式に示すように、元のLB１，LB２の
周波数ω1に対してΩEだけずれている。この結
果、LB１″とLB２′との間にはΩEだけ周波数差
を生じ、これらの間で周波数がΩEのビート信号
を発生し、これにより光検出器６から得られる信
号Ｓ（第１０図）は周波数ΩEの信号となり、この
信号Ｓと基準発生器８０の出力信号Ｆとが位相比
較されるようになる。
そこで、いま、OFリング４が静止状態にあり、
このリング４に対する回転角速度Ωがゼロであつ
たとすれば、この中を相互に反対の方向に通過す
るLB１とLB２の間にはサグナツク効果による位
相の差は発生しないから、SAW素子５に入射し
たときのLB１とLB２との間の位相差は、このシ
ステムにおける定数で定まり、実用上はこれをゼ
ロとみなすことができる状態にある。
このリング４に対する回転角速度Ωがゼロであつ
たとすれば、この中を相互に反対の方向に通過す
るLB１とLB２の間にはサグナツク効果による位
相の差は発生しないから、SAW素子５に入射し
たときのLB１とLB２との間の位相差は、このシ
ステムにおける定数で定まり、実用上はこれをゼ
ロとみなすことができる状態にある。
次に、OFリング４に運動が与えられ、角速度
Ω1〔rad／Ｓ〕を生じたとすると、サグナツク効
果によつてOFリング４を相互に反対方向に伝ぱ
んするLB１とLB２との間に次式で示す値の位相
差Δθを生じる。
Ω1〔rad／Ｓ〕を生じたとすると、サグナツク効
果によつてOFリング４を相互に反対方向に伝ぱ
んするLB１とLB２との間に次式で示す値の位相
差Δθを生じる。
Δθ＝4AN／λCΩ1＝2LR／λCΩ1〔rad〕…(3)
ここで、
Ａ：OFリング４が囲む面積〔m2〕
Ｎ：OFリング４の巻数
Ｌ：OFリング４のOFの長さ〔ｍ〕
Ｒ：OFリング４の半径〔ｍ〕
λ：レーザ光の波長〔ｍ〕
Ｃ：光速度（＝３×108〔ｍ／Ｓ〕）
例えば、一例として、Ｌ＝103ｍ、Ｒ＝0.3ｍ、
λ＝0.83×10-6ｍを与えた場合、 Δθ1.2Ω1 …(4) となる。
λ＝0.83×10-6ｍを与えた場合、 Δθ1.2Ω1 …(4) となる。
一方、このようなLB１とLB２の位相の状態
は、SAW素子５を通過したあとのLB１″とLB
２′の間にもそのまま保存され、さらに、この結
果、これらの間に生じる周波数ΩEのビート信号
中にもそのまま保存されている。
は、SAW素子５を通過したあとのLB１″とLB
２′の間にもそのまま保存され、さらに、この結
果、これらの間に生じる周波数ΩEのビート信号
中にもそのまま保存されている。
そこで、まず、SAW素子５に入射したLB１と
LB２の間の位相差がゼロであつたとすれば、光
検出器６で検出したビート信号Ｓの位相は、
SAW素子５で与えられた周波数ΩEの信号F′（第
１０図）による周波数変化の位相に一致し、結
局、くし型電極５１Ａ，５１Ｂに供給される信号
F′の位相に対して、このシステムで決まる定数と
なり、従つて、このときのビート信号Ｓと基準発
振器８０の出力信号Ｆとの位相差も或る定数とな
り、これはゼロとみることができる。
LB２の間の位相差がゼロであつたとすれば、光
検出器６で検出したビート信号Ｓの位相は、
SAW素子５で与えられた周波数ΩEの信号F′（第
１０図）による周波数変化の位相に一致し、結
局、くし型電極５１Ａ，５１Ｂに供給される信号
F′の位相に対して、このシステムで決まる定数と
なり、従つて、このときのビート信号Ｓと基準発
振器８０の出力信号Ｆとの位相差も或る定数とな
り、これはゼロとみることができる。
次に、OFリング４に回転角速度Ω1が与えら
れ、LB１とLB２との間にΔθの位相差を生じた
とする。そうすると、光検出器６によるビート信
号Ｓと基準発生器８０の出力信号Ｆとの間の位相
差もこのΔθだけ変化し、この結果、位相比較回
路８１の比較信号ＰがΔθに対応して変化する。
れ、LB１とLB２との間にΔθの位相差を生じた
とする。そうすると、光検出器６によるビート信
号Ｓと基準発生器８０の出力信号Ｆとの間の位相
差もこのΔθだけ変化し、この結果、位相比較回
路８１の比較信号ＰがΔθに対応して変化する。
そこで、VCO８２の出力信号Ｑの周波数が変
化し、これによりシフトレジスタ８３のシフト時
間が制御され、信号ＦとF′との間の位相を変化さ
せてSAW素子５によるSAWの位相を変え、ビー
ト信号Ｓの位相変化Δθを打消す方向の制御が行
なわれるように動作する。
化し、これによりシフトレジスタ８３のシフト時
間が制御され、信号ＦとF′との間の位相を変化さ
せてSAW素子５によるSAWの位相を変え、ビー
ト信号Ｓの位相変化Δθを打消す方向の制御が行
なわれるように動作する。
この結果、LB１とLB２との間に発生する位相
差Δθに応じて信号F′の位相が変化され、位相比
較回路８１における信号ＳとＰとの間の位相差が
ゼロに収斂する方向の制御が遂行され、いわゆる
零位法による位相検出動作が得られ、VCO８２
の出力信号Ｑの周波数によりLB１とLB２の間の
位相差、つまり回転角速度Ω1が所定の精度を保
つて充分に広いダイナミツクレンジのもとで測定
することができる。
差Δθに応じて信号F′の位相が変化され、位相比
較回路８１における信号ＳとＰとの間の位相差が
ゼロに収斂する方向の制御が遂行され、いわゆる
零位法による位相検出動作が得られ、VCO８２
の出力信号Ｑの周波数によりLB１とLB２の間の
位相差、つまり回転角速度Ω1が所定の精度を保
つて充分に広いダイナミツクレンジのもとで測定
することができる。
そして、この実施例によれば、OFリング４以
外の光学系のほとんどが固体光導波路基板３で構
成されているため、リング干渉計の構成に必要な
光学系の組立が、この基板３の製造工程でほとん
ど完了し、組立調整が極めて簡単に済む上、使用
開始後の光軸の狂いなどをほとんど発生しないよ
うにすることができる。
外の光学系のほとんどが固体光導波路基板３で構
成されているため、リング干渉計の構成に必要な
光学系の組立が、この基板３の製造工程でほとん
ど完了し、組立調整が極めて簡単に済む上、使用
開始後の光軸の狂いなどをほとんど発生しないよ
うにすることができる。
ここで、組立用の基板９（第４図）と結合部１
０について説明する。
０について説明する。
第１１図は本発明の一実施例の斜視図で、１１
はOF保持部材、１２は押え部材、そして１３は
集積回路である。なお、これらの部材１１と１２
によつて結合部１０が形成されている。
はOF保持部材、１２は押え部材、そして１３は
集積回路である。なお、これらの部材１１と１２
によつて結合部１０が形成されている。
既に説明したように、組立用の基板９はアルミ
ナ・セラミツクなどで作られ、その一方の面にバ
ツフア増幅器７や位相変調制御回路８を集積化し
た集積回路１３を形成してある。そして、その面
に、所定の形状の光導波路３０とSAW素子５、
それに光電検出器６などリング干渉計に必要な光
学系を備えた固体光導波路基板３とレーザ１、ア
イソレタ２などが取付けられてユニツト化され
る。
ナ・セラミツクなどで作られ、その一方の面にバ
ツフア増幅器７や位相変調制御回路８を集積化し
た集積回路１３を形成してある。そして、その面
に、所定の形状の光導波路３０とSAW素子５、
それに光電検出器６などリング干渉計に必要な光
学系を備えた固体光導波路基板３とレーザ１、ア
イソレタ２などが取付けられてユニツト化され
る。
一方、固体光導波路基板３には、基板９に取付
けられる前に（後でもよい）、結合部１０によつ
てOFリング４の端部４ａと４ｂが結合されてい
るが、この部分の詳細を第１２図に示す。
けられる前に（後でもよい）、結合部１０によつ
てOFリング４の端部４ａと４ｂが結合されてい
るが、この部分の詳細を第１２図に示す。
OF保持部材１１はシリコン板で作られ、その
一部に、固体光導波路基板３に形成されている光
導波路３０の入射端に合わせてＶ字形の溝１１
Ａ，１１Ｂを形成し、この部分にジヤケツト層を
除去したOFの端部４ａ，４ｂを収容し、ハンダ
ガラスなどにより接着保持させるようになつてい
る。このとき、これらの溝１１Ａと１１Ｂの作成
には高い寸法精度が与えられるようにし、OFを
それぞれの溝１１Ａ，１１Ｂに収容したとき、こ
れら２本のOFのコア中心間の距離が所定の精度
で固体光導波路基板３に形成されている光導波路
３０間の距離と一致するようにし、かつ、このと
き、OFのコア中心が所定の精度で部材１１の固
体光導波路基板３に貼り付けられる面と一致する
ようにする。なお、このための部材１１の加工方
法としては、例えばシリコンの異方性エツチング
などが用いられ、これらのＶ溝１１Ａ，１１Ｂに
対する高精度な加工が行ない得るようにしてい
る。
一部に、固体光導波路基板３に形成されている光
導波路３０の入射端に合わせてＶ字形の溝１１
Ａ，１１Ｂを形成し、この部分にジヤケツト層を
除去したOFの端部４ａ，４ｂを収容し、ハンダ
ガラスなどにより接着保持させるようになつてい
る。このとき、これらの溝１１Ａと１１Ｂの作成
には高い寸法精度が与えられるようにし、OFを
それぞれの溝１１Ａ，１１Ｂに収容したとき、こ
れら２本のOFのコア中心間の距離が所定の精度
で固体光導波路基板３に形成されている光導波路
３０間の距離と一致するようにし、かつ、このと
き、OFのコア中心が所定の精度で部材１１の固
体光導波路基板３に貼り付けられる面と一致する
ようにする。なお、このための部材１１の加工方
法としては、例えばシリコンの異方性エツチング
などが用いられ、これらのＶ溝１１Ａ，１１Ｂに
対する高精度な加工が行ない得るようにしてい
る。
押え部材１２は適当なガラスで作られ、第１２
図ｃに示すようにコの字形に形成されており、そ
の両端部を保持部材１１に接着させたとき、この
保持部材１１のＶ溝１１Ａ，１１Ｂに収容保持さ
れている２本のOFの端部４ａ，４ｂをＶ溝１１
Ａ，１１Ｂの方に押え付け、これらのOFが部材
１１のＶ溝１１Ａ，１１Ｂと部材１２によつて挟
みこまれるようにし、これによりさらに安定確実
な保持が得られるようにしている。なお、このと
きの部材１１と１２との接着には、例えば静電接
着法（アノード・ボンデイング）などが用いら
れ、安定、かつ高精度で低熱歪みの接着を行なう
ことができる。
図ｃに示すようにコの字形に形成されており、そ
の両端部を保持部材１１に接着させたとき、この
保持部材１１のＶ溝１１Ａ，１１Ｂに収容保持さ
れている２本のOFの端部４ａ，４ｂをＶ溝１１
Ａ，１１Ｂの方に押え付け、これらのOFが部材
１１のＶ溝１１Ａ，１１Ｂと部材１２によつて挟
みこまれるようにし、これによりさらに安定確実
な保持が得られるようにしている。なお、このと
きの部材１１と１２との接着には、例えば静電接
着法（アノード・ボンデイング）などが用いら
れ、安定、かつ高精度で低熱歪みの接着を行なう
ことができる。
従つて、この実施例によれば、保持部材１１に
OFの端部４ａ，４ｂを取り付け、さらに押え部
材１２を接着したあと、この保持部材１１を
SGL基板３の端面に押え部材１２の端面が向い
合うようにして、この基板３のSGL３０が形成
されている面の上に置き、SGL基板３の端面と
押え部材１２の端面とを密着させ（この密着部分
を第１１図及び第１２図ｂではＰで表わす）、か
つ保持部材１１の下面とSGL基板３の上面とを
密着させた状態（この密着部分を同じくＱで表わ
す）に保つたまま、保持部材１１をSGL基板３
に対して摺動させるだけでSGL基板３に形成さ
れている２本のSGL３０と、保持部材１１に取
り付けられているOFの端部４ａ，４ｂとの間の
光軸位置合わせを行なうことができ、簡単な作業
で容易に高精度の光軸調整が可能になる。なお、
このように保持部材１１と押え部材１２とをガイ
ドとして光軸合わせを完了したら、適当な手段に
より密着部分Ｐ，Ｑで接着を行ない、これらの部
材１１，１２をSGL基板３に固着させ、組立調
整を終了させればよい。
OFの端部４ａ，４ｂを取り付け、さらに押え部
材１２を接着したあと、この保持部材１１を
SGL基板３の端面に押え部材１２の端面が向い
合うようにして、この基板３のSGL３０が形成
されている面の上に置き、SGL基板３の端面と
押え部材１２の端面とを密着させ（この密着部分
を第１１図及び第１２図ｂではＰで表わす）、か
つ保持部材１１の下面とSGL基板３の上面とを
密着させた状態（この密着部分を同じくＱで表わ
す）に保つたまま、保持部材１１をSGL基板３
に対して摺動させるだけでSGL基板３に形成さ
れている２本のSGL３０と、保持部材１１に取
り付けられているOFの端部４ａ，４ｂとの間の
光軸位置合わせを行なうことができ、簡単な作業
で容易に高精度の光軸調整が可能になる。なお、
このように保持部材１１と押え部材１２とをガイ
ドとして光軸合わせを完了したら、適当な手段に
より密着部分Ｐ，Ｑで接着を行ない、これらの部
材１１，１２をSGL基板３に固着させ、組立調
整を終了させればよい。
ところで、以上の実施例は、OFジヤイロなど
に好適なリング干渉計に本発明を適用した場合の
ものであるが、本発明は他の干渉計にも適用可能
なことはいうまでもない。
に好適なリング干渉計に本発明を適用した場合の
ものであるが、本発明は他の干渉計にも適用可能
なことはいうまでもない。
例えば、第１３図は本発明を第２図に示したマ
ツハの干渉計に適用した実施例で、同じく第１４
図は第３図に示したマイケルソンの干渉計に適用
した実施例である。
ツハの干渉計に適用した実施例で、同じく第１４
図は第３図に示したマイケルソンの干渉計に適用
した実施例である。
これら第１３図及び第１４図の実施例で、４
Ａ，４ＢはそれぞれOFリングで、それぞれ第２
図及び第３図におけるOFリングＲ１，Ｒ２に対
応したものであり、さらにその他の部分は第４図
の実施例と同じである。
Ａ，４ＢはそれぞれOFリングで、それぞれ第２
図及び第３図におけるOFリングＲ１，Ｒ２に対
応したものであり、さらにその他の部分は第４図
の実施例と同じである。
そして、これらの動作については、干渉計とし
てのものはそれぞれ第２図及び第３図で説明した
とおりであり、零位法による測定については第４
図の実施例で説明した場合と同じであるから、こ
れ以上の説明は省略する。
てのものはそれぞれ第２図及び第３図で説明した
とおりであり、零位法による測定については第４
図の実施例で説明した場合と同じであるから、こ
れ以上の説明は省略する。
なお、以上の実施例では、SGL基板３に形成
されている光分割部３０ａや光合波部３０ｃなど
を、単なる分岐路形のものについてだけ説明した
が、２本のSLGを互に接近させ、所定の間隔で
所定の長さだけ平行させることによつて形成され
る光方向性結合器によつて光分割部や光合波部を
形成し、本発明の実施例を得るようにしてもよ
い。
されている光分割部３０ａや光合波部３０ｃなど
を、単なる分岐路形のものについてだけ説明した
が、２本のSLGを互に接近させ、所定の間隔で
所定の長さだけ平行させることによつて形成され
る光方向性結合器によつて光分割部や光合波部を
形成し、本発明の実施例を得るようにしてもよ
い。
ところで、以上の説明から明らかなように、リ
ング干渉計によるOFジヤイロにおいては、それ
に使用する光として充分な単色性と集束性が要求
されるため、主としてレーザが光源に使用され
る。
ング干渉計によるOFジヤイロにおいては、それ
に使用する光として充分な単色性と集束性が要求
されるため、主としてレーザが光源に使用され
る。
一方、レーザによる光はコヒーレンシーが極め
て良いため、レーザからの光学系内に少しでも反
射があると、この反射が存在する部分とレーザと
の間に反射光と入射光の干渉による定在波が現わ
れ、レーザの発振モードに影響を与え、レーザの
動作が不安定になつてジヤイロの出力誤差の原因
となる。
て良いため、レーザからの光学系内に少しでも反
射があると、この反射が存在する部分とレーザと
の間に反射光と入射光の干渉による定在波が現わ
れ、レーザの発振モードに影響を与え、レーザの
動作が不安定になつてジヤイロの出力誤差の原因
となる。
そこで、第４図に示した本発明の実施例や、第
１図に示したリング干渉計によるOFジヤイロに
おいては、このような定在波の発生による問題点
に対して何らかの方策を講じる必要があり、その
ため、例えばレーザ内の共振系に損失を与え、レ
ーザビームそのもののコヒーレンシーを低下させ
る方法などが従来から提案されている。
１図に示したリング干渉計によるOFジヤイロに
おいては、このような定在波の発生による問題点
に対して何らかの方策を講じる必要があり、その
ため、例えばレーザ内の共振系に損失を与え、レ
ーザビームそのもののコヒーレンシーを低下させ
る方法などが従来から提案されている。
しかしながら、この従来の方法では、レージそ
のものに変更を加える必要があり、コストアツプ
をもたらしやすい。
のものに変更を加える必要があり、コストアツプ
をもたらしやすい。
そこで、このような場合に適用し、定在波によ
るジヤイロ検出の誤差発生を防止する方法の一例
について以下に説明する。
るジヤイロ検出の誤差発生を防止する方法の一例
について以下に説明する。
第１５図は定在波の発生を説明する図で、レー
ザダイオードLDから送出された波長λのレーザ
光PtはレンズL1，L2、ビームスプリツタBSなど
を有する干渉計の光学系内に入射され、測定に利
用される。なお、第４図の実施例では、この光学
系がSLGやOFで構成されている。
ザダイオードLDから送出された波長λのレーザ
光PtはレンズL1，L2、ビームスプリツタBSなど
を有する干渉計の光学系内に入射され、測定に利
用される。なお、第４図の実施例では、この光学
系がSLGやOFで構成されている。
しかして、このとき、光学系内のいずれかの部
分に屈折率の不連続面があると反射光Prを生じ、
上記した定在波を生じる。
分に屈折率の不連続面があると反射光Prを生じ、
上記した定在波を生じる。
一方、このとき、レーザダイオードLDは、そ
の駆動電圧VFを変化させると第１６図に示すよ
うに、レーザ光Ptの波長λを変化させることが
できる。
の駆動電圧VFを変化させると第１６図に示すよ
うに、レーザ光Ptの波長λを変化させることが
できる。
そこで、この方法では、第１６図に示すような
レーザダイオードLDの特性を利用し、このダイ
オードLDによるレーザ光Ptの波長λを僅かだけ
常に変化させ、定在波を発生しないようにしたも
のであり、その一実施例を第１７図に示す。
レーザダイオードLDの特性を利用し、このダイ
オードLDによるレーザ光Ptの波長λを僅かだけ
常に変化させ、定在波を発生しないようにしたも
のであり、その一実施例を第１７図に示す。
トランジスタTr1はレーザダイオードLDに供給
する電圧VFを、そのベース電圧に応じて変化さ
せる働きをする。なお、コンデンサC1はノイズ
防止用である。
する電圧VFを、そのベース電圧に応じて変化さ
せる働きをする。なお、コンデンサC1はノイズ
防止用である。
オペアンプOPはコンデンサC2と抵抗R7により
積分回路を構成し、その出力によりトランジスタ
Tr1を制御する働きをする。
積分回路を構成し、その出力によりトランジスタ
Tr1を制御する働きをする。
インバータIV1，IV2はコンデンサC5と抵抗R8
によつて無安定バイブレータを構成し、コンデン
サC4を介してオペアンプOPに矩形波を供給する
働きをする。
によつて無安定バイブレータを構成し、コンデン
サC4を介してオペアンプOPに矩形波を供給する
働きをする。
そこで、この回路が動作状態にされると、イン
バータIV1，IV2で発生された矩形波がオペアン
プOPで積分されて三角波になり、この三角波で
トランジスタTr1が制御されることになるため、
レーザダイオードLDに供給される電圧VFが三角
波状に変化し、レーザ光Ptの波長λは常に所定
の範囲にわたつて変化するため、反射波Prを生
じても定在波は発生せず、レーザダイオードLD
に何らの細工を施こすことなくジヤイロ検出誤差
の発生を防止することができる。
バータIV1，IV2で発生された矩形波がオペアン
プOPで積分されて三角波になり、この三角波で
トランジスタTr1が制御されることになるため、
レーザダイオードLDに供給される電圧VFが三角
波状に変化し、レーザ光Ptの波長λは常に所定
の範囲にわたつて変化するため、反射波Prを生
じても定在波は発生せず、レーザダイオードLD
に何らの細工を施こすことなくジヤイロ検出誤差
の発生を防止することができる。
また、この第１７図の実施例では、レーザダイ
オードLDに設けられているモニタダイオード
MDの出力を抵抗R2，R3とコンデンサC3で平滑
化し、オペアンプOPの＋入力に供給するように
なつており、これによりレーザダイオードLDの
出力レーザ光Ptの強度に応じて駆動電圧VFを制
御し、出力レーザ光の強度を一定に保つように構
成してあり、レーザ光出力の安定化を図るように
なつている。
オードLDに設けられているモニタダイオード
MDの出力を抵抗R2，R3とコンデンサC3で平滑
化し、オペアンプOPの＋入力に供給するように
なつており、これによりレーザダイオードLDの
出力レーザ光Ptの強度に応じて駆動電圧VFを制
御し、出力レーザ光の強度を一定に保つように構
成してあり、レーザ光出力の安定化を図るように
なつている。
なお、モニタダイオードMDはフオトダイオー
ドの一種であり、抵抗R1はその負荷抵抗である。
ドの一種であり、抵抗R1はその負荷抵抗である。
また、電圧E2はレーザダイオードLDに対する
直流バイアス設定用であり、抵抗R4，R5，R6は
レベル設定用に設けたものである。
直流バイアス設定用であり、抵抗R4，R5，R6は
レベル設定用に設けたものである。
次に、このようなリング干渉計によるOFジヤ
イロでは、検出すべき回転角速度が零であつても
その出力は完全に零にはならず、常に零レベル近
傍で僅かにドリフトしているという性質がある。
イロでは、検出すべき回転角速度が零であつても
その出力は完全に零にはならず、常に零レベル近
傍で僅かにドリフトしているという性質がある。
そこで、このようなOFジヤイロを自動車のナ
ビゲーシヨン・システムに適用した場合には、第
１８図ａに示すように、自動車が停車してジヤイ
ロに与えられる回転角速度Ωが零になつている期
間STにおいても、ジヤイロの出力ΩGYは零になら
ず、同図ｂに拡大して示すように、その平均値は
零以外の値となつている。そして、この平均値の
零からのずれは停車期間STが永くなるにつれて
大きくなる可能性がある。
ビゲーシヨン・システムに適用した場合には、第
１８図ａに示すように、自動車が停車してジヤイ
ロに与えられる回転角速度Ωが零になつている期
間STにおいても、ジヤイロの出力ΩGYは零になら
ず、同図ｂに拡大して示すように、その平均値は
零以外の値となつている。そして、この平均値の
零からのずれは停車期間STが永くなるにつれて
大きくなる可能性がある。
しかして、このナビゲーシヨン・システムで
は、自動車が停止後、再び走行を開始したときの
出発時での方向設定もジヤイロの出力に依存して
いるから、停車時で上記のような平均値のずれが
生じていると出発時の方向設定が狂つて大きな位
置誤差を生じてしまう。
は、自動車が停止後、再び走行を開始したときの
出発時での方向設定もジヤイロの出力に依存して
いるから、停車時で上記のような平均値のずれが
生じていると出発時の方向設定が狂つて大きな位
置誤差を生じてしまう。
そこで、本発明に適用して好ましい結果が期待
できる回路の一例を第１９図に示す。
できる回路の一例を第１９図に示す。
この第１９図において、１５は車速センサ、１
６はコンパレータ、１７は再トリガ可能な単安定
マルチバイブレータ（RMMという）、１８はデ
イジタルアンドゲート、１９はハンドブレーキラ
ンプ、２０はハンドブレーキスイツチ、２１は
OFジヤイロ、２２はジヤイロ・レフアレンス信
号発生器（GYRという）、２３，２４はアンドゲ
ート、２５はインバータ、２６はオアゲートであ
る。
６はコンパレータ、１７は再トリガ可能な単安定
マルチバイブレータ（RMMという）、１８はデ
イジタルアンドゲート、１９はハンドブレーキラ
ンプ、２０はハンドブレーキスイツチ、２１は
OFジヤイロ、２２はジヤイロ・レフアレンス信
号発生器（GYRという）、２３，２４はアンドゲ
ート、２５はインバータ、２６はオアゲートであ
る。
車速センサ１５は自動車の車速を測定し、自動
車が停車したことを検出する働きをするもので、
例えば、自動車の推進軸に取付けた複数個のマグ
ネツトと磁束検出コイルからなる周知のものでよ
い。
車が停車したことを検出する働きをするもので、
例えば、自動車の推進軸に取付けた複数個のマグ
ネツトと磁束検出コイルからなる周知のものでよ
い。
コンパレータ１６は車速センサ１５の出力をパ
ルスに変換する働きをする。従つて、自動車が走
行中はその車速に応じた周期でこのコンパレータ
１６の出力にパルスが現われていることになる。
ルスに変換する働きをする。従つて、自動車が走
行中はその車速に応じた周期でこのコンパレータ
１６の出力にパルスが現われていることになる。
RMM１７はコンデンサＣと抵抗Ｒによつて定
まる所定の時定数で動作し、この時定数で定まる
所定の周期以内でコンパレータ１６からパルスが
入力されている限りは、その出力Ｑを“１”に保
つように動作する。
まる所定の時定数で動作し、この時定数で定まる
所定の周期以内でコンパレータ１６からパルスが
入力されている限りは、その出力Ｑを“１”に保
つように動作する。
ハンドブレーキランプ１９はその一方の端子が
電池BATに接続され、ハンドブレーキが引かれ
ると閉じられるスイツチ２０に他方の端子が接続
されている。
電池BATに接続され、ハンドブレーキが引かれ
ると閉じられるスイツチ２０に他方の端子が接続
されている。
GYR２２は角速度Ωが零であることを表わす
基準信号を発生する働きをする。
基準信号を発生する働きをする。
次に動作について説明する。
自動車が走行中は、車速センサ１５が出力を発
生しており、このためコンパレータ１６の出力パ
ルスによつてRMM１７はトリガされ続けている
ため、その出力Ｑは“１”に保たれている。
生しており、このためコンパレータ１６の出力パ
ルスによつてRMM１７はトリガされ続けている
ため、その出力Ｑは“１”に保たれている。
一方、自動車が走行中は、ハンドブレーキも緩
められているため、ハンドブレーキスイツチ２０
も開かれたままになつており、従つて、このスイ
ツチ２０の上側の端子は電源電圧に保たれ、“１”
の状態になつている。
められているため、ハンドブレーキスイツチ２０
も開かれたままになつており、従つて、このスイ
ツチ２０の上側の端子は電源電圧に保たれ、“１”
の状態になつている。
このため、アンドゲート１８の出力は“１”に
なり、これによりアンドゲート２３は能動化さ
れ、他方、アンドゲート２４はインバータ２５が
あるため閉じられたままになつている。
なり、これによりアンドゲート２３は能動化さ
れ、他方、アンドゲート２４はインバータ２５が
あるため閉じられたままになつている。
従つて、自動車が走行中は、OFジヤイロ２１
による回転角速度信号がアンドゲート２３とオア
ゲート２６を介してそのままジヤイロ出力GYO
となり、これによつてナビゲーシヨン・システム
が作動するようになつている。
による回転角速度信号がアンドゲート２３とオア
ゲート２６を介してそのままジヤイロ出力GYO
となり、これによつてナビゲーシヨン・システム
が作動するようになつている。
次に、自動車が停止すると、車速センサ１５の
出力は消滅し、コンパレータ１６を介して供給さ
れていたパルスも消滅するため、CR時定数で決
まる所定の時間経過後、RMM１７のＱ出力は
“０”になり、これによりアンドゲート１８の出
力も“０”になる。
出力は消滅し、コンパレータ１６を介して供給さ
れていたパルスも消滅するため、CR時定数で決
まる所定の時間経過後、RMM１７のＱ出力は
“０”になり、これによりアンドゲート１８の出
力も“０”になる。
また、ハンドブレーキが引かれるとハンドブレ
ーキスイツチ２０が閉じ、これによりハンドブレ
ーキランプ１９が点灯すると共に、このスイツチ
２０からアンドゲート１８に与えられている入力
もアースされてそれまでの“１”から“０”に変
り、これによつてもアンドゲート１８の出力は
“０”になる。
ーキスイツチ２０が閉じ、これによりハンドブレ
ーキランプ１９が点灯すると共に、このスイツチ
２０からアンドゲート１８に与えられている入力
もアースされてそれまでの“１”から“０”に変
り、これによつてもアンドゲート１８の出力は
“０”になる。
従つて、このときには、アンドゲート２３が閉
じられ、他方、アンドゲート２４はインバータ２
５の出力により能動化されるため、GYR２２に
よる角速度零を表わす基準信号がジヤイロ出力
GYOとなり、ナビゲーシヨン・システムがこれ
により作動される状態となる。
じられ、他方、アンドゲート２４はインバータ２
５の出力により能動化されるため、GYR２２に
よる角速度零を表わす基準信号がジヤイロ出力
GYOとなり、ナビゲーシヨン・システムがこれ
により作動される状態となる。
従つて、この回路によれば、自動車が走行中は
OFジヤイロ２１の検出信号がそのままナビゲー
シヨン・システムに送られ、位置の検出などが行
なわれると共に、自動車が停止して回転角速度Ω
が零になつたときには、それを表わす基準信号が
ナビゲーシヨン・システムに送られるようにな
り、OFジヤイロ２１の出力のドリフトによる自
動車出発時での方向設定の狂いの発生を確実に防
止し、常に正しい位置測定を可能にすることがで
きる。
OFジヤイロ２１の検出信号がそのままナビゲー
シヨン・システムに送られ、位置の検出などが行
なわれると共に、自動車が停止して回転角速度Ω
が零になつたときには、それを表わす基準信号が
ナビゲーシヨン・システムに送られるようにな
り、OFジヤイロ２１の出力のドリフトによる自
動車出発時での方向設定の狂いの発生を確実に防
止し、常に正しい位置測定を可能にすることがで
きる。
次に、第２０図は、第１９図と同じ目的を達成
することができる別の一例の回路で、自動車が停
止したとき、第１９図の回路では、その停止期間
中はジヤイロの出力を基準値に切換えるようにし
て目的を達成しているのに対して、この第２０図
の回路では自動車が停止するごとに、この停止中
のOFジヤイロの出力を次に自動車が走行開始し
たときの新たな回転角速度の零レベルとなるよう
にし、ナビゲーシヨン・システムの誤差の発生を
防止するようにしたもので、車速センサ１５、コ
ンパレータ１６、RMM１７、ハンドブレーキラ
ンプ１９、ハンドブレーキスイツチ２０、それに
OFジヤイロ２１は第１９図の回路の場合と同じ
であり、従つて、ナンドゲート３１の出力は、自
動車が走行中だけ“０”になり、自動車が停止し
て車速センサ１５の出力が消滅するか、ハンドブ
レーキが引かれてスイツチ２０が閉じられるかの
少くとも一方の条件が成立したときには“１”に
なり、これを角速度検出信号として利用すること
ができる。
することができる別の一例の回路で、自動車が停
止したとき、第１９図の回路では、その停止期間
中はジヤイロの出力を基準値に切換えるようにし
て目的を達成しているのに対して、この第２０図
の回路では自動車が停止するごとに、この停止中
のOFジヤイロの出力を次に自動車が走行開始し
たときの新たな回転角速度の零レベルとなるよう
にし、ナビゲーシヨン・システムの誤差の発生を
防止するようにしたもので、車速センサ１５、コ
ンパレータ１６、RMM１７、ハンドブレーキラ
ンプ１９、ハンドブレーキスイツチ２０、それに
OFジヤイロ２１は第１９図の回路の場合と同じ
であり、従つて、ナンドゲート３１の出力は、自
動車が走行中だけ“０”になり、自動車が停止し
て車速センサ１５の出力が消滅するか、ハンドブ
レーキが引かれてスイツチ２０が閉じられるかの
少くとも一方の条件が成立したときには“１”に
なり、これを角速度検出信号として利用すること
ができる。
さて、この第２０図において、３２，３３はオ
ペアンプ、３４はアナログスイツチ、３５と３６
は積分用の抵抗とコンデンサ、３７はデータ保持
用のコンデンサである。
ペアンプ、３４はアナログスイツチ、３５と３６
は積分用の抵抗とコンデンサ、３７はデータ保持
用のコンデンサである。
オペアンプ３２はバツフア増幅器として動作
し、アナログスイツチ３４がオンしたとき、コン
デンサ３６に現われている電圧をコンデンサ３７
に移す働きをする。
し、アナログスイツチ３４がオンしたとき、コン
デンサ３６に現われている電圧をコンデンサ３７
に移す働きをする。
オペアンプ３３はその負入力に供給されている
コンデンサ３７の電圧を中心にしてOFジヤイロ
２１の出力を増幅し、OFジヤイロ２１の出力の
零レベルをコンデンサ３７の電圧に設定する働き
をする。
コンデンサ３７の電圧を中心にしてOFジヤイロ
２１の出力を増幅し、OFジヤイロ２１の出力の
零レベルをコンデンサ３７の電圧に設定する働き
をする。
アナログスイツチ３４はナンドゲート３１の出
力が“１”のときにオンし、“０”のときにオフ
するように動作する。
力が“１”のときにオンし、“０”のときにオフ
するように動作する。
一方、これに組合わされたナビゲーシヨン・シ
ステムは、ナンドゲート３１の出力を角速度零信
号として取り込み、これが“１”になつたときの
ジヤイロ出力GYOを回転角速度Ωが零のときの
信号として動作するようになつている。
ステムは、ナンドゲート３１の出力を角速度零信
号として取り込み、これが“１”になつたときの
ジヤイロ出力GYOを回転角速度Ωが零のときの
信号として動作するようになつている。
次に、この第２０図の回路の動作について説明
する。
する。
抵抗３５とコンデンサ３６からなる積分回路
（ローパスフイルタと考えてもよい）は、常にOF
ジヤイロ２１の出力を平滑化し、それをバツフア
増幅器として動作するオペアンプ３２に入力して
いる。従つて、自動車が停止し、回転角速度Ωが
零のときには、このオペアンプ３２の出力には第
１８図ｂに示すOFジヤイロ２１のドリフトによ
る変化の平均値が常に現われていることになる。
（ローパスフイルタと考えてもよい）は、常にOF
ジヤイロ２１の出力を平滑化し、それをバツフア
増幅器として動作するオペアンプ３２に入力して
いる。従つて、自動車が停止し、回転角速度Ωが
零のときには、このオペアンプ３２の出力には第
１８図ｂに示すOFジヤイロ２１のドリフトによ
る変化の平均値が常に現われていることになる。
この結果、自動車が停止し、ナンドゲート３１
の出力が“１”になつてアナログスイツチ３４が
オンするごとに、コンデンサ３７の端子電圧は
次々とOFジヤイロ２１の新たなドリフトによる
平均値によつて更新されてゆくことになり、これ
がオペアンプ３３によつてジヤイロ出力GYOの
零レベルとなつてゆく。
の出力が“１”になつてアナログスイツチ３４が
オンするごとに、コンデンサ３７の端子電圧は
次々とOFジヤイロ２１の新たなドリフトによる
平均値によつて更新されてゆくことになり、これ
がオペアンプ３３によつてジヤイロ出力GYOの
零レベルとなつてゆく。
従つて、この回路によれば、自動車が停止して
OFジヤイロの出力の平均レベルがドリフトによ
つて変化しても、この変化した平均レベルによつ
てジヤイロ出力の零レベルが常に自動的に補正さ
れてゆくため、ナビゲーシヨン・システムによる
検出動作に誤差を生じるが防止できる。なお、こ
の第２０図の回路では、OFジヤイロ２１の出力
がアナログ信号の場合に適用したものであり、こ
のため、第４図の実施例に適用するためには、そ
の周波数出力を周波数弁別回路などによりアナロ
グ信号に変換してやる必要があるのはいうまでも
ない。
OFジヤイロの出力の平均レベルがドリフトによ
つて変化しても、この変化した平均レベルによつ
てジヤイロ出力の零レベルが常に自動的に補正さ
れてゆくため、ナビゲーシヨン・システムによる
検出動作に誤差を生じるが防止できる。なお、こ
の第２０図の回路では、OFジヤイロ２１の出力
がアナログ信号の場合に適用したものであり、こ
のため、第４図の実施例に適用するためには、そ
の周波数出力を周波数弁別回路などによりアナロ
グ信号に変換してやる必要があるのはいうまでも
ない。
ところで、このようなOFジヤイロを用いたナ
ビゲーシヨン・システムでは、その信号処理にマ
イクロコンピユータを用いるのが一般的であり、
一方、第４図に示した実施例では、ジヤイロ出力
が周波数で角速度を表わしたものとなつている。
ビゲーシヨン・システムでは、その信号処理にマ
イクロコンピユータを用いるのが一般的であり、
一方、第４図に示した実施例では、ジヤイロ出力
が周波数で角速度を表わしたものとなつている。
そこで、このような場合での第１８図ｂにおけ
るドリフトの平均値の算出方法の一例を次に説明
する。
るドリフトの平均値の算出方法の一例を次に説明
する。
第２１図はマイクロコンピユータによる信号処
理部分の概略ブロツク図で、４１は周波数カウン
タ、４２は入出力装置（Ｉ／Ｏ）、４３はマイク
ロコンピユータのMPU、４４はメモリである。
なお、OFジヤイロ２１は例えば第４図に示す本
発明の一実施例によるもので、回転角速度検出出
力Ｑが周波数信号となつているもの、ナンドゲー
ト３１は第２０図の回路におけるものである。
理部分の概略ブロツク図で、４１は周波数カウン
タ、４２は入出力装置（Ｉ／Ｏ）、４３はマイク
ロコンピユータのMPU、４４はメモリである。
なお、OFジヤイロ２１は例えば第４図に示す本
発明の一実施例によるもので、回転角速度検出出
力Ｑが周波数信号となつているもの、ナンドゲー
ト３１は第２０図の回路におけるものである。
周波数カウンタ４１は常時、OFジヤイロ２１
の出力Ｑをカウントし、その周波数データを出力
している。
の出力Ｑをカウントし、その周波数データを出力
している。
一方、MPU４３はＩ／Ｏ４２を介してナンド
ゲート３１の出力を監視し、それが“０”から
“１”に変るごとに、つまり自動車の停止が検出
されるごとに第２２図のフローチヤートに示す一
連の処理の実行を開始する。
ゲート３１の出力を監視し、それが“０”から
“１”に変るごとに、つまり自動車の停止が検出
されるごとに第２２図のフローチヤートに示す一
連の処理の実行を開始する。
こうして第２２図の処理がスタートすると、ま
ずでメモリ４４のRAM内に予め用意してある
所定のメモリ領域Ａとタイマ用カウンタ(T)をクリ
アする。なお、このタイマ用カウンタ(T)もRAM
の所定のメモリ領域を用いたソフトカウンタであ
る。
ずでメモリ４４のRAM内に予め用意してある
所定のメモリ領域Ａとタイマ用カウンタ(T)をクリ
アする。なお、このタイマ用カウンタ(T)もRAM
の所定のメモリ領域を用いたソフトカウンタであ
る。
では周波数カウンタ４１の出力データを取り
込み、それをで上記したメモリ領域Ａに加算
し、でタイマ用カウンタ(T)をインクリメントす
る。
込み、それをで上記したメモリ領域Ａに加算
し、でタイマ用カウンタ(T)をインクリメントす
る。
では自動車が走行開始したか否かを判断し、
結果がNOのときにはに戻つて再び〜の処
理を繰り返す。一方、での結果がYESになつ
たらに進み、メモリＡのデータをタイマ用カウ
ンタのカウント値Ｔで除算して平均値を算出し、
それをで零基準データとしてRAMに格納して
この第２２図に示した処理を終了する。なお、こ
のときのでの判断は、ナンドゲート３１の出力
を調べ、それが“０”になつていたら自動車が走
行を開始したものとすればよい。
結果がNOのときにはに戻つて再び〜の処
理を繰り返す。一方、での結果がYESになつ
たらに進み、メモリＡのデータをタイマ用カウ
ンタのカウント値Ｔで除算して平均値を算出し、
それをで零基準データとしてRAMに格納して
この第２２図に示した処理を終了する。なお、こ
のときのでの判断は、ナンドゲート３１の出力
を調べ、それが“０”になつていたら自動車が走
行を開始したものとすればよい。
そこで、ここでの〜までの処理が一定時間
で繰り返えされるようにしておけば、自動車が停
止している期間で平均化したドリフト値が得ら
れ、零基準データを求めることができる。
で繰り返えされるようにしておけば、自動車が停
止している期間で平均化したドリフト値が得ら
れ、零基準データを求めることができる。
ここで、このようなマイクロコンピユータを用
いたナビゲーシヨン・システムなどにおけるOF
ジヤイロからの回転角速度データの一般的な取り
込み方法について説明する。
いたナビゲーシヨン・システムなどにおけるOF
ジヤイロからの回転角速度データの一般的な取り
込み方法について説明する。
まず、OFジヤイロが回転角速度信号をアナロ
グデータとして出力するものであつた場合には、
第２３図に示すように単にアナログ・デイジタル
変換器（Ａ／Ｄ）４５を介してデータGYOを
MPU４３に取り込むようにすればよい。
グデータとして出力するものであつた場合には、
第２３図に示すように単にアナログ・デイジタル
変換器（Ａ／Ｄ）４５を介してデータGYOを
MPU４３に取り込むようにすればよい。
次に、OFジヤイロが第４図に示す本発明の実
施例のように、回転角速度信号を周波数データＱ
として出力するものであつたときには、第２４図
に示すように、周波数カウンタ４６を用い、この
周波数データＱをデイジタルデータDDに変換し
てからMPU４３に取り込むようにする必要があ
る。なお、このとき、周波数データＱをそのまま
MPU４３が取り込み、ソフトカウントして処理
する方法も考えられるが、このようにすると
MPU４３による処理時間の大きな部分がこのソ
フトカウント処理に取られてしまうことになるた
め、第２４図に示すように周波数カウンタ４６を
外付けする方法の方が望ましいといえる。
施例のように、回転角速度信号を周波数データＱ
として出力するものであつたときには、第２４図
に示すように、周波数カウンタ４６を用い、この
周波数データＱをデイジタルデータDDに変換し
てからMPU４３に取り込むようにする必要があ
る。なお、このとき、周波数データＱをそのまま
MPU４３が取り込み、ソフトカウントして処理
する方法も考えられるが、このようにすると
MPU４３による処理時間の大きな部分がこのソ
フトカウント処理に取られてしまうことになるた
め、第２４図に示すように周波数カウンタ４６を
外付けする方法の方が望ましいといえる。
ところで、これら第２３図，第２４図では、
Ａ／Ｄ４５や周波数カウンタ４６が12ビツトのも
のとなつており、デイジタルデータDDとして12
ビツト用いるようになつているが、この理由を以
下に説明する。
Ａ／Ｄ４５や周波数カウンタ４６が12ビツトのも
のとなつており、デイジタルデータDDとして12
ビツト用いるようになつているが、この理由を以
下に説明する。
自動車が走行中、スキツドせずに安全に旋回し
得る最大速度は、次式が成立する場合となる。
得る最大速度は、次式が成立する場合となる。
ｍv2／ｒ＝ｍgcf …(5)
ここで ｍ：自動車の質量
ｖ：自動車の速度
ｒ：自動車の旋回半径
ｇ：重力加速度
cf：自動車のタイヤと路面との間の摩擦
係数 そこで、摩擦係数cfを0.8とし、(5)式が成立す
る速度において可能な自動車の最大回角速度
Ωnaxと旋回半径ｒとの関係をグラフにすると第
２５図のようになり、これからナビゲーシヨン・
システムなどにおけるOFジヤイロによつて検出
しなければならない回転角速度Ωの最大値は、自
動車の最小旋回可能半径rnioを５〔ｍ〕とすれば、
約70〔deg／Ｓ〕となる。
係数 そこで、摩擦係数cfを0.8とし、(5)式が成立す
る速度において可能な自動車の最大回角速度
Ωnaxと旋回半径ｒとの関係をグラフにすると第
２５図のようになり、これからナビゲーシヨン・
システムなどにおけるOFジヤイロによつて検出
しなければならない回転角速度Ωの最大値は、自
動車の最小旋回可能半径rnioを５〔ｍ〕とすれば、
約70〔deg／Ｓ〕となる。
一方、このようなOFジヤイロによつて検出を
必要とする回転角速度の最小値は、ナビゲーシヨ
ン・システム側から見た場合には現在までのとこ
ろ、まだはつきりしていないが、OFジヤイロの
最小検出精度がだいたい0.05〔deg／Ｓ〕程度なの
で、これを最少値とする。
必要とする回転角速度の最小値は、ナビゲーシヨ
ン・システム側から見た場合には現在までのとこ
ろ、まだはつきりしていないが、OFジヤイロの
最小検出精度がだいたい0.05〔deg／Ｓ〕程度なの
で、これを最少値とする。
そうすると、ナビゲーシヨン・システムに必要
な回転角速度データのダイナミツクレンジは1400
となり、これをバイナリーデータで表わせば11桁
を要し、これに回転方向を判別するためのデータ
として１ビツトが必要になり、結局、OFジヤイ
ロのデータとしては12ビツトのデータとなり、こ
れが第２３図，第２４図で12ビツトのデジタルデ
ータDDが用いられている理由である。
な回転角速度データのダイナミツクレンジは1400
となり、これをバイナリーデータで表わせば11桁
を要し、これに回転方向を判別するためのデータ
として１ビツトが必要になり、結局、OFジヤイ
ロのデータとしては12ビツトのデータとなり、こ
れが第２３図，第２４図で12ビツトのデジタルデ
ータDDが用いられている理由である。
次に、このようなOFジヤイロの実装方法につ
いて説明する。
いて説明する。
本発明による固体化干渉計はOFジヤイロとし
て好適であり、従つて自動車用ナビゲーシヨン・
システムに適用される場合が多いと考えられる。
そこで、このような場合には、当然、OFジヤイ
ロを自動車に搭載しなければならない。
て好適であり、従つて自動車用ナビゲーシヨン・
システムに適用される場合が多いと考えられる。
そこで、このような場合には、当然、OFジヤイ
ロを自動車に搭載しなければならない。
しかして、OFジヤイロは温度変化や応力変化
に敏感なため、自動車のエンジン・ルーム内への
実装はかなり困難で、実用上は第２６図に示すよ
うな実装方法が考えられる。
に敏感なため、自動車のエンジン・ルーム内への
実装はかなり困難で、実用上は第２６図に示すよ
うな実装方法が考えられる。
この第２６図において、６０は自動車全体を表
わし、６１はシートの一つを表わしている。
わし、６１はシートの一つを表わしている。
Ａは第１の取付位置で、自動車６０のルーフに
取付けたものであり、ここに取付けたOFジヤイ
ロをGY1で表わしてある。この場合にはOFリン
グを大きくすることができるため、OFジヤイロ
の感度を上げるという点では有利になるが、夏期
におけるルーフの温度上昇を考えるとかなりの問
題が予想される。
取付けたものであり、ここに取付けたOFジヤイ
ロをGY1で表わしてある。この場合にはOFリン
グを大きくすることができるため、OFジヤイロ
の感度を上げるという点では有利になるが、夏期
におけるルーフの温度上昇を考えるとかなりの問
題が予想される。
Ｂは第２の取付位置で、シート６１の下に収め
たものであり、ここに取付けたOFジヤイロは
GY2で表わしてある。
たものであり、ここに取付けたOFジヤイロは
GY2で表わしてある。
Ｃは第３の取付位置で、自動車６０のトランク
ルーム内に格納したもので、このときのOFジヤ
イロはGY3で表わしてある。
ルーム内に格納したもので、このときのOFジヤ
イロはGY3で表わしてある。
これらＢとＣの場合は特に甲乙つけ難いが、い
ずれを採用したらより効果的であるかは、今後の
課題となるであろう。
ずれを採用したらより効果的であるかは、今後の
課題となるであろう。
なお、以上の説明では、本発明による固体化干
渉計をOFジヤイロとして用い、これを自動車用
ナビゲーシヨン・システムに適用した場合につい
て主として説明したが、このOFジヤイロは運動
物体の位置検出、姿勢検出に有効であるから、自
動車用ナビゲーシヨン・システムに限らず、例え
ば産業用ロボツトや各種のマニブレータなどの制
御に適用して大きな効果を得ることも可能なこと
はいうまでもない。
渉計をOFジヤイロとして用い、これを自動車用
ナビゲーシヨン・システムに適用した場合につい
て主として説明したが、このOFジヤイロは運動
物体の位置検出、姿勢検出に有効であるから、自
動車用ナビゲーシヨン・システムに限らず、例え
ば産業用ロボツトや各種のマニブレータなどの制
御に適用して大きな効果を得ることも可能なこと
はいうまでもない。
以上説明したように、本発明によれば、OFリ
ング以外の光学系を光変調器も含めて１枚の基板
による固体化が可能なため、従来技術の欠点を除
き、小型化、モジユール化が容易な上、組立調整
も極めて簡単で、かつ使用中での特性変化の虞れ
がほとんどなく、OFジヤイロなどに適用して高
精度で常に確実な動作を期待することができる固
体化干渉計をローコストで提供することができ
る。
ング以外の光学系を光変調器も含めて１枚の基板
による固体化が可能なため、従来技術の欠点を除
き、小型化、モジユール化が容易な上、組立調整
も極めて簡単で、かつ使用中での特性変化の虞れ
がほとんどなく、OFジヤイロなどに適用して高
精度で常に確実な動作を期待することができる固
体化干渉計をローコストで提供することができ
る。
第１図は光フアイバを用いたリング干渉計の従
来例を示す原理構成図、第２図は同じくマツハ干
渉計の従来例を示す原理構成図、第３図は同じく
マイケルソン干渉計の従来例を示す原理構成図、
第４図は本発明をリング干渉計に適用した一実施
例の構成図、第５図は光導波路の一実施を示す説
明図、第６図は光フアイバと光導波路の結合部の
状態を示す説明図、第７図は光導波路の他の実施
例を示す説明図、第８図は光変調器の一実施例を
示す説明図、第９図は光変調器の動作説明図、第
１０図は位相変調制御回路の一実施例を示すブロ
ツク図、第１１図は本発明による固体化干渉計の
一実施例を示す斜視図、第１２図は結合部の一実
施例を示す説明図、第１３図は本発明をマツハ干
渉計に適用した一実施例を示す構成図、第１４図
は同じくマイケルソン干渉計に適用した一実施例
の構成図、第１５図はレーザのコヒーレンシーに
よる定在波の説明図、第１６図は半導体レーザの
動作特性図、第１７図は定在波を生じないように
したレーザの動作回路の一例を示す回路図、第１
８図は光フアイバジヤイロにおけるドリフトの説
明図、第１９図はドリフトの影響を除く方法の一
例を示す回路図、第２０図はドリフトの影響を除
く方法の他の例を示す回路図、第２１図はドリフ
トの平均値をマイクロコンピユータで検出する場
合の一例を示すブロツク図、第２２図は同じくフ
ローチヤート、第２３図はジヤイロの出力がアナ
ログデータの場合の読み取り方法の一例を示すブ
ロツク図、第２４図は同じくデイジタルデータの
場合の一例を示すブロツク図、第２５図は自動車
の旋回半径と回転角速度の関係を示す曲線図、第
２６図は光フアイバジヤイロの実施位置の説明図
である。 １…レーザ、２…アイソレータ、３…光導波路
基板、４…光フアイバリング、５…表面音響波素
子、６…光電検出器、７…バツフア増幅器、９…
組立用基板、１０…結合部。
来例を示す原理構成図、第２図は同じくマツハ干
渉計の従来例を示す原理構成図、第３図は同じく
マイケルソン干渉計の従来例を示す原理構成図、
第４図は本発明をリング干渉計に適用した一実施
例の構成図、第５図は光導波路の一実施を示す説
明図、第６図は光フアイバと光導波路の結合部の
状態を示す説明図、第７図は光導波路の他の実施
例を示す説明図、第８図は光変調器の一実施例を
示す説明図、第９図は光変調器の動作説明図、第
１０図は位相変調制御回路の一実施例を示すブロ
ツク図、第１１図は本発明による固体化干渉計の
一実施例を示す斜視図、第１２図は結合部の一実
施例を示す説明図、第１３図は本発明をマツハ干
渉計に適用した一実施例を示す構成図、第１４図
は同じくマイケルソン干渉計に適用した一実施例
の構成図、第１５図はレーザのコヒーレンシーに
よる定在波の説明図、第１６図は半導体レーザの
動作特性図、第１７図は定在波を生じないように
したレーザの動作回路の一例を示す回路図、第１
８図は光フアイバジヤイロにおけるドリフトの説
明図、第１９図はドリフトの影響を除く方法の一
例を示す回路図、第２０図はドリフトの影響を除
く方法の他の例を示す回路図、第２１図はドリフ
トの平均値をマイクロコンピユータで検出する場
合の一例を示すブロツク図、第２２図は同じくフ
ローチヤート、第２３図はジヤイロの出力がアナ
ログデータの場合の読み取り方法の一例を示すブ
ロツク図、第２４図は同じくデイジタルデータの
場合の一例を示すブロツク図、第２５図は自動車
の旋回半径と回転角速度の関係を示す曲線図、第
２６図は光フアイバジヤイロの実施位置の説明図
である。 １…レーザ、２…アイソレータ、３…光導波路
基板、４…光フアイバリング、５…表面音響波素
子、６…光電検出器、７…バツフア増幅器、９…
組立用基板、１０…結合部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光路を光フアイバと固体光導波路で形成した
干渉計において、光源から導かれる光を第１と第
２の光路に分岐して出力する第１の固体導波路型
光分割部と、これら第１と第２の光路に各々の端
部が結合された光フアイバループと、上記第１と
第２の光路のそれぞれに形成され上記光フアイバ
ループから戻つてくる光を分岐して取り出す第２
と第３の固体導波路型光分割部と、これら第２と
第３の固体導波路型光分割部により分岐された光
を合波する固体導波路型光合波部と、この固体導
波路型光合波部と一体に形成された光変調器とを
設け、上記固体導波路型光合波部で合波された光
により干渉光出力を得るように構成したことを特
徴とする固体化干渉計。 ２ 特許請求の範囲第１項において、上記第１と
第２と第３の固体導波路型光分割部及び上記固体
導波路型光合波部とが共通の固体導波路基板に形
成され、上記光変調器が、この固体導波路基板を
表面音響波の発生媒体と伝達媒体として形成され
ていることを特徴とする固体化干渉計。 ３ 特許請求の範囲第１項において、上記光変調
器を上記干渉光出力により制御するように構成し
たことを特徴とする固体化干渉計。 ４ 特許請求の範囲第２項において、上記光フア
イバループの端部と上記固体導波路基板の光路と
が、シリコン板に異方性エツチングにより形成し
たＶ溝を用いて固定されていることを特徴とする
固体化干渉計。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58192494A JPS6085312A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 固体化干渉計 |
| EP84112405A EP0141331B1 (en) | 1983-10-17 | 1984-10-15 | Solid-state optical interferometer |
| DE8484112405T DE3484642D1 (de) | 1983-10-17 | 1984-10-15 | Optisches festkoerper-interferometer. |
| KR1019840006393A KR900008266B1 (ko) | 1983-10-17 | 1984-10-16 | 고체화 광간섭계 |
| US06/661,454 US4708480A (en) | 1983-10-17 | 1984-10-16 | Solid-state optical interferometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58192494A JPS6085312A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 固体化干渉計 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4149603A Division JP2625608B2 (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | ナビゲーション・システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6085312A JPS6085312A (ja) | 1985-05-14 |
| JPH0477844B2 true JPH0477844B2 (ja) | 1992-12-09 |
Family
ID=16292236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58192494A Granted JPS6085312A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 固体化干渉計 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4708480A (ja) |
| EP (1) | EP0141331B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6085312A (ja) |
| KR (1) | KR900008266B1 (ja) |
| DE (1) | DE3484642D1 (ja) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61296223A (ja) * | 1985-06-24 | 1986-12-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光周波数計 |
| JPS625104A (ja) * | 1985-07-01 | 1987-01-12 | Omron Tateisi Electronics Co | 導波型光変位センサ |
| DE3527274A1 (de) * | 1985-08-01 | 1987-02-05 | Northrop Corp | Passives duennfilm-ringresonator-lasergyroskop |
| FR2590015B1 (fr) * | 1985-11-08 | 1988-12-09 | Thomson Csf | Dispositif interferometrique en anneau reciproque a fibre optique monomode |
| JP2655647B2 (ja) * | 1987-07-07 | 1997-09-24 | 株式会社トプコン | 光集積回路型干渉計 |
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