JPH05172574A - 光ファイバジャイロシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ナビゲーション・システムに適用して、高い
精度を容易に得ることができるようにした光ファイバジ
ャイロシステムを提供すること 【構成】 車速センサ１５の出力によりゲート１８を働
かせ、自動車が停止したときには、光ファイバジャイロ
２１の出力に代えてジャイロ・レファレンス信号発生器
２２からの出力をジャイロ出力ＧＹＯとして取り出すよ
うにしたもの。 【効果】 車両が停止中、光ファイバジャイロからの出
力平均値のずれによる誤差の発生を押えることができる
ので、常に高精度の検出動作を得ることができ

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを用い、光
ファ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係
り、特にナビゲーション・システムに好適な光ファイバ
ジャイロシステム関する。 【０００２】 【従来の技術】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
異なっ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偏かを計測するよう
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
ァ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
になってきた。 【０００３】図１０ないし図１２は、このような光ファ
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。まず、図１０はいわゆるリング干渉計で、光
ファイバ(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ッタ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ッ
タＢＳ１で合波させ、これをビームスプリッタＢＳ２で
分路して検出器Ｄで検出するように構成したものであ
る。なお、検出器Ｄとしては、例えばフォトダイオード
などが用いられる。 【０００４】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が生じないから干渉を生じな
い。 【０００５】一方、ＯＦリンク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による光路が延びたことにな
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、ビームスプリッタＢＳ１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。 【０００６】従って、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、例えばジャイロなどして利用することができる。な
お、Ｐは偏光子である。 【０００７】次に、図１１はマッハの干渉計(マッハツ
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ッタ
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ッタ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。 【０００８】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、ビームスプリッタＢＳ２で合波された２
つの光の間での位相差は発生せず、従って干渉も生じな
い。 【０００９】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。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。 【００１０】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ァラデー効果によりＯＦリングＲ
１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。 【００１１】さらに、図１２はマイケルソンの干渉計
で、２つのＯＦリングＲ１、４２の終端からの反射光を
ビームスプリッタ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
すればトッ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、マッ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。従って、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。 【００１２】しかしながら、従来の干渉計は、図１０な
いし図１２から明らかなように、ハーフミラーなどから
なるビームスプリッタを用いて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ってしま
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ュール化され
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
あった。 【００１３】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５７−１１３２９
７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、このためジャ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ョン・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
ってきているが、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ック(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(rai
sed cosin)型の特性となり、これはダイナミックレンジ
を広くしたい場合、極めて好ましくない特性となる。 【００１４】例えば、自動車用ナビゲーション・システ
ムで必要なジャイロの特性は、６桁にも及ぶ広いダイナ
ミックレンジとなり、このため、リング干渉計によるジ
ャイロ(以下、これを光ファイバジャイロ、つまりＯＦ
ジャイロという)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って制御し、これによるダイ
ナミッ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５５−９３０１
０号公報に開示がある。 【００１５】しかして、この結果、ＯＦジャイロ用の干
渉計では、ＯＦによる光路以外の光路部分に光変調器わ
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
に複雑になっ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。そこで、上記した従来技術の欠点を
除き、干渉光学系のほとんど狂いを発生せず、全体のモ
ジュール化が極めて容易な固体化干渉計について種々の
提案がなされており、以下、その幾つかについて説明す
る。 【００１６】まず、図１３は、図１０に示したリング干
渉計を対象として固体化したものであり、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はバッファ増幅器、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、３０
ｂ、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４ａ、４ｂはＯ
Ｆ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。 【００１７】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。アイソレー
タ２はファラデー効果を利用したものなどが用いられ、
ＯＦリング４から戻った光がレーザ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
ブレート(Ｌｉ・Ｎｂ・Ｏ₃ )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。 【００１８】ＯＦリング４は図１０の干渉計におけるＯ
Ｆリング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、ブラッ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はフォ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。 【００１９】バッファ増幅器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。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。組立用の基板９はアルミナ磁器などのセラミ
ックで作られ、ＯＦリング４を除く光学系をユニット化
する働きをし、結合部１０と共に、詳細は後述する。 【００２０】図１４は固体光導波路基板３と、その表面
に形成してある固体光導波路３０、それに光分割部３０
ａの一例を詳細に示したもので、この図の例は、Ｔｉ拡
散ＬｉＮｂＯ₃ 光導波路と呼ばれるものであり、基板３
はＺカットに切り出された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、まず基板３の表面に、スパッタリング
などの手段により、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
に異なっ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。 【００２１】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、図１５に示
すようになる。この図１５は、図１３の例における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はクラッド
径１２５μｍ、コア径５μｍのものが用いられており、
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４０の端面と固体光導波路３
０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。 【００２２】図１６は固体光導波路３０の他の一例で、
リッジ型、或いはウエッジ型などと呼ばれ、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３１を設けて光導波路３０を形成し
たものである。なお、この図１６の固体光導波路では、
図１５(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。 【００２３】ＯＦリング４は、例えば上述のようなクラ
ッド径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ばんする光に対してサグナック効
果を与える働きをする。 【００２４】図１７は表面音響波素子(以下、ＳＡＷ素
子という)５の一例を詳細に示したもので、図１３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ッジとして形成されている。 【００２５】くし型電極５１Ａ、５１Ｂは相互に入り込
んだ形で形成されたくし歯状の電極で、蒸着やスパッタ
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。 【００２６】次に、このＳＡＷ素子５の動作を、図１８
により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を通って伝ぱんされるよ
うになる。 【００２７】この状態で光ビームＬＢ１を図１８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によって基板３の表面近傍に発生する応力
によりブラッグ回折を受け、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２θ_B の
方向に向うブラッグ回折光ＬＢ１”が現われる。 【００２８】このときの角度２θ_B は次のようにして決
まる。 【００２９】 【数１】 【００３０】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ω
₂ 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、 【００３１】 【数２】 【００３２】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の信号によって周
波数を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、Ｓ
ＡＷ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。 【００３３】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２θ_B 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、この例では光ビームＬＢ１’及び、図示していない
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。 【００３４】図１９は位相変調制御回路８の一例で、８
０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からバッファ増
幅器７を介して入力される検出信号Ｓと、基準発振器８
０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(Ｖ
ＣＯ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。 【００３５】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
トクロック信号とした動作する。従って、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
れ位相をもった信号Ｆ’を出力する働きをし、このとき
の位相遅れ量は信号Ｑの周波数によって任意に制御され
ることになり、結局、可変位相器(バリアブルシフタ)と
して動作することになる。 【００３６】ここで、図１３の例による角速度検出動作
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を通って固体光導波
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(図１３において)に通過してから他方の端部４
ｂで再びＳＬＧ基板３に入り、光分割部３０ｃを通って
ＳＡＷ素子５の回折部５０(図１７、図１８)に入射し、
ＳＡＷによりブラッグ回折光となったＬＢ１”が光検出
器６に達する。 【００３７】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ＳＬＧ３
０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’となってＬＢ
１”と合波され、光検出器６に達する。なお、光分割部
３０ｂ、３０ｃで分割され、光分割部３０ａに向ったＬ
Ｂ１、ＬＢ２の一部は、アイソレータ２によって阻止さ
れ、レーザ１には戻らないようになっていることは、既
に説明したとおりである。 【００３８】このようにして光検出器６に入射するＬＢ
１”とＬＢ２’のうち、ＬＢ１”はＳＡＷ素子５によっ
て前述のように周波数変調を受け、従って、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、ＬＢ
１”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と基準発振器８０の出力
信号Ｆとが位相比較されるようになる。 【００３９】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がゼロであっ
たとすれば、この中を相互に反対の方向に通過するＬＢ
１とＬＢ２の間にはサグナッ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。 【００４０】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、サグナック
効果によって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。 【００４１】 【数３】 【００４２】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＝０．８３×１
０~⁶ｍを与えた場合、 【００４３】 【数４】 【００４４】となる。 【００４５】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のビート信号中にそのまま
保存されている。 【００４６】そこで、まず、ＳＡＷ素子５に入射したＬ
Ｂ１とＬＢ２の間の位相差がゼロであったとすれば、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’(図１９)による周
波数変化の位相に一致し、結局、くし型電極５１Ａ、５
１Ｂ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、従って、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。 【００４７】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
基準発振器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。 【００４８】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Ｓ
ＡＷ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。 【００４９】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、所定の精度を保って充分に広いダイナミッ
クレンジのもとで測定できることになる。 【００５０】そして、この例によれば、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。 【００５１】ここで、組立用の基板９(図１３)と結合部
１０について説明する。図２０は、固体化された干渉計
の一例で、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１
２によって結合部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・セラミックなどで
作られ、その一方の面にバッファ増幅器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
ータ２などが取付けられてユニット化される。 【００５２】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によってＯ
Ｆリング４の端部４ａと４ｂが結合されているが、この
部分の詳細を図２１に示す。 【００５３】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１１Ａ、１１Ｂ
を形成し、この部分にジャケット層を除去したＯＦの端
部４ａ、４ｂを収容し、ハンダガラスなどにより接着保
持させるようになっている。このとき、これらの溝１１
Ａ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
方性エッ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。 【００５４】押え部材１２は適当なガラスで作られ、図
２１(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１１Ａ、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によっ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・ボンディング)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。 【００５５】従って、この図２１の例によれば、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(この密着部分を図２０及び図２１(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)
に保ったまま、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Ｓ
ＧＬ３０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。 【００５６】そして、このようにして保持部材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。 【００５７】ところで、以上の例は、ＯＦジャイロなど
に好適なリング干渉計に固体化を適用した場合のもので
あるが、このような固体化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、図２２は、図１１に示
したマッハの干渉計に適用した例で、同じく図２３は、
図１２に示したマイケルソンの干渉計に適用した例であ
る。 【００５８】これら図２２及び図２３の例で、４Ａ、４
ＢはそれぞれＯＦリングで、それぞれ図１１及び図１２
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図１３の例と同じである。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
れぞれ図１１及び図１２で説明したとおりであり、零位
法による測定については図１３の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。 【００５９】なお、以上の例では、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Ｓ
ＬＧを互に接近させ、所定の間隔で所定の長さだけ平行
させることによって形成される光方向性結合器によって
光分割部や光合波部を形成し、固体化された装置得るよ
うにしてもよい。 【００６０】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ジャイロにおいては、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ってジャイロの出力誤差の原
因となる。 【００６１】そこで、図１３に示した施例や、図１０に
示したリング干渉計によるＯＦジャイロにおいては、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、レーザそのも
のに変更を加える必要があり、コストアップをもたらし
やすい。 【００６２】そこで、このような場合に適用し、定在波
によるジャ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。図２４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、ビームスプリッタ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、図１３の例では、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Ｐ
ｒを生じ、上記した定在波を生じる。 【００６３】一方、このとき、レーザダイオードＬＤ
は、その駆動電圧Ｖ_F を変化させると図２５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、このようなレーザダイオードＬ
Ｄ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、その一例を図２６に示す。 【００６４】トランジスタＴ_r1はレーザダイオードＬＤ
に供給する電圧Ｖ_F 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Ｔ
_r1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 によっ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。 【００６５】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ＯＯＰで積分されて三角波になり、この三角波でトラ
ンジスタＴ_r1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Ｖ_F 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って変化
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に何らの細工を施すことなくジャイ
ロ検出誤差の発生を防止することができる。 【００６６】また、この図２６の例では、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っており、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Ｖ_F 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
るようになっている。 【００６７】なお、モニタダイオードＭＤはフォトダイ
オードの一種であり、抵抗Ｒ₁ はその負荷抵抗である。
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。 【００６８】 【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
リング干渉計によるＯＦジャイロでは、検出すべき回転
角速度が零であっ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。 【００６９】そこで、このようなＯＦジャイロを自動車
のナビゲーション・システムに適用した場合には、図２
(a)に示すように、自動車が停車してジャイロに与えら
れる回転角速度Ωが零になっている期間ＳＴにおいて
も、ジャイロの出力Ω_GYは零にならず、同図(b)に拡大
して示したように、その平均値は零以外の値となってい
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。 【００７０】しかして、このナビゲーション・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ャ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って大きな位置誤差を生じてしまう
という問題があった。 【００７１】本発明は、ナビゲーション・システムに適
用して、高い精度を容易に得ることができるようにした
光ファイバジャイロシステムを提供することにある。 【００７２】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、光ファイバジャイロが搭載されている車両の走行状
態を検出し、車両が停止状態になったとき光ファイバジ
ャイロから検出されてくる回転角速度に対する補正処理
を実行する手段を設けたものである。 【００７３】 【作用】補正処理を実行する手段は、車両が停止中、光
ファイバジャイロからの出力を所定値に保つように働
く。従って、平均値のずれによる誤差の発生を押えるこ
とができ、高精度の検出動作を得ることができる。 【００７４】 【実施例】以下、本発明による光ファイバジャイロシス
テムについて、図示の実施例により詳細に説明する。図
１は、本発明の一実施例で、この図において、１５は車
速センサ、１６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はディ
ジタルアンドゲート、１９はハンドブレーキランプ、２
０はハンドブレーキスイッチ、２１はＯＦジャイロ、２
２はジャイロ・レファレンス信号発生器(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。 【００７５】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ットと
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。従って、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。 【００７６】ＲＭＭ１７はコンデンサＣと抵抗Ｒによっ
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。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、他方の端子は、ハンドブレーキが
引かれると閉じられるスイッチ２０に接続されている。
ＧＹＲ２２は角速度Ωが零であることを表わす、所定の
基準信号を発生する働きをする。なお、ＯＦジャイロ２
１は、例えば図１３で説明した固体化ジャイロを用いれ
ばよい。 【００７７】次に、この実施例の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の出力パルスによっ
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
イッチ２０も開かれたままになっており、従って、この
スイッチ２０の上側の端子は電源電圧に保たれ、“１”
の状態になっている。 【００７８】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っている。従って、自動車が走行
中は、ＯＦジャイロ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ャイロ
出力ＧＹＯとなり、これによってナビゲーション・シス
テムが作動するようになっている。 【００７９】次に、自動車が停止すると、車速センサ１
５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。ま
た、ハンドブレーキが引かれるとハンドブレーキスイッ
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、このスイッチ２０からアンドゲート１
８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、これによってもアンドゲート
１８の出力は“０”になる。 【００８０】そこで、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２５
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ャイロ出力ＧＹＯとなり、ナ
ビゲーション・システムがこれにより作動される状態と
なる。 【００８１】従って、この実施例によれば、自動車が走
行中はＯＦジャイロ２１の検出信号がそのままナビゲー
ション・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が零になった
ときには、それを表わす基準信号がナビゲーション・シ
ステムに送られるようになり、ＯＦジャイロ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。 【００８２】次に、図３は、本発明の別の一実施例で、
自動車が停止したとき、図１の実施例では、その停止期
間中はジャ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、この図３の実施例では、
自動車が停止するごとに、この停止中のＯＦジャイロの
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、ナビゲーション・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ッチ２０、それにＯ
Ｆジャイロ２１は図１の実施例と同じであり、従って、
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ッチ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、これは角速度検出信号として利用するこ
とができる。 【００８３】この図３の実施例において、３２、３３は
オペアンプ、３４はアナログスイッチ、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はバッファ増幅器として動
作し、アナログスイッチ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ジャイロ２１の
出力を増幅し、ＯＦジャイロ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
イッチ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。 【００８４】一方、これに組合わされたナビゲーション
・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”になったときのジャイロ
出力ＧＹＯを回転角速度Ωが零のときの信号として動作
するようになっている。 【００８５】次に、この図３の実施例の動作について説
明する。抵抗３５とコンデンサ３６からなる積分回路
(ローパスフィルタと考えてもよい)は、常にＯＦジャイ
ロの出力を平滑化し、それをバッファ増幅器として動作
するオペアンプ３２に入力している。従って、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の出力には図２(b)に示すＯＦジャイロ２１のドリ
フトによる変化に平均値が常に現われていることにな
る。 【００８６】この結果、自動車が停止し、ナンドゲート
３１の出力が“１”になってアナログスイッチ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
ジャイロ２１の新たなドリフトによる平均値によって更
新されてゆくことになり、これがオペアンプ３３によっ
てジャイロ出力ＧＹＯの零レベルとなってゆく。 【００８７】従って、この回路によれば、自動車が停止
してＯＦジャイロの出力の平均レベルがドリフトによっ
て変化しても、この変化した平均レベルによってジャイ
ロ出力の零レベルが常に自動的に補正されてゆくため、
ナビゲーション・システムによる検出動作に誤差を生じ
るが防止できる。 【００８８】なお、この図３の実施例は、ＯＦジャイロ
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、図１３で説明したジャイロを用いて構成
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。 【００８９】ところで、このようなＯＦジャイロを用い
たナビゲーション・システムでは、その信号処理にマイ
クロコンピュータを用いるのが一般的であり、一方、図
１３に示したジャイロでは、ジャイロ出力が周波数で角
速度を表わしたものとなっている。そこで、このような
場合に好適な本発明の一実施例について、次に説明す
る。図４はマイクロコンピュータによる信号処理部分の
一実施例を示す概略ブロック図で、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
ュータのＭＰＵ、４４はメモリである。なお、ＯＦジャ
イロ２１は、例えば図１３に示した例によるもので、回
転角速度検出出力Ｑが周波数信号となっているもの、ナ
ンドゲート３１は図３の実施例におけるものである。 【００９０】周波数カウンタ４１は常時、ＯＦジャイロ
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。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図
５のフローチャートに示す一連の処理の実行を開始す
る。 【００９１】こうして図５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。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。 【００９２】では自動車が走行開始したか否かを判断
し、結果がＮＯのときにはに戻って再び〜の処理
を繰り返す。一方、での結果がＹＥＳになったらに
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”になっていたら自動
車が走行を開始したものとすればよい。 【００９３】そこで、ここでの〜までの処理が一定
時間で繰り返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。 【００９４】次に、このようなマイクロコンピュータを
用いたナビゲーション・システムなどにおけるＯＦジャ
イロからの回転角速度データの取り込み方法の実施例に
ついて説明する。まず、ＯＦジャ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った場合に
は、図６の実施例に示すように、単にアナログ・ディジ
タル変換器(Ａ／Ｄ)４５を介してデータＧＹＯをＭＰＵ
４３に取り込むようにすればよい。 【００９５】次に、ＯＦジャイロが図１３に示す例のよ
うに、回転角速度信号を周波数データＱとして出力する
ものであったときには、図７の実施例に示すように、周
波数カウンタ４６を用い、この周波数データＱをディジ
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ＭＰＵ
４３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、この図７の実施
例の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。 【００９６】ところで、これら図６、図７の実施例で
は、Ａ／Ｄ４５や周波数カウンタ４６が１２ビットのも
のとなっており、ディジタルデータＤＤとして１２ビッ
ト用いるようになっているが、この理由を以下に説明す
る。自動車が走行中、スキッ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。 【００９７】 【数５】 【００９８】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 ｃ_f ：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ｃ_f 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転角速度Ω_max と、
旋回半径ｒとの関係をグラフにすると、図８のようにな
り、これからナビゲーション・システムなどにおけるＯ
Ｆジャイロによっ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ｒ_min を５
［ｍ］とすれば、約７０［ｄｅｇ／Ｓ］となる。 【００９９】一方、このようなＯＦジャイロによって検
出を必要とする回転角速度の最小値は、ナビゲーション
・システム側から見た場合には現在までのところ、まだ
はっきりしていないが、ＯＦジャ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
小値とする。 【０１００】そうすると、ナビゲーション・システムに
必要な回転角速度データのダイナミックレンジは１４０
０となるが、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、さらに１ビットが必要になり、結局、ＯＦジャイロ
のデータとしては１２ビットのデータとなり、これが図
６と図７の実施例で１２ビットのデジタルデータＤＤが
用いられている理由である。 【０１０１】次に、このようなＯＦジャイロの実装方法
について説明する。以上の実施例による固体化されたＯ
Ｆジャイロシステムは、自動車用のナビゲーション・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ジャイロを自動車に搭
載しなければならない。しかして、ＯＦジャイロは温度
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、実用上は図９に示すよう
な実装方法が考えられる。 【０１０２】この図９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。まず、Ａは
第１の実施例における取付位置で、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ジャイロを
ＧＹ₁ で表わしてある。このＡの実施例の場合にはＯＦ
リングを大きくすることができるため、ＯＦジャイロの
感度を上げるという点では有利になるが、夏期における
ルーフの温度上昇による影響が問題になるかもしれな
い。 【０１０３】次に、Ｂは第２の実施例における取付位置
で、シート６１の下に収めたものであり、ここに取付け
たＯＦジャイロは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ジャイロはＧＹ₃ で表わしてあ
る。これらＢとＣの実施例の場合は特に甲乙つけ難いの
で、必要に応じて何れを採用したらより効果的であるか
を決めれば良い。 【０１０４】 【発明の効果】本発明によれば、車両が停止中、光ファ
イバジャイロからの出力平均値のずれによる誤差の発生
を押えることができるので、常に高精度の検出動作を得
ることができ、ナビゲーション・システムに適用して、
高い精度を容易に得ることができるようにした光ファイ
バジャイロシステムを容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による光ファイバジャイロシステムの一
実施例を示すブロック回路図である。 【図２】光ファイバジャイロにおけるドリフトの説明図
である。 【図３】本発明の他の一実施例を示すブロック回路図で
ある。 【図４】ドリフトの平均値をマイクロコンピュータで検
出する場合の一実施例を示すブロック図である。 【図５】ドリフトの平均値をマイクロコンピュータで検
出する場合の一実施例の動作を説明するためのフローチ
ャートである。 【図６】ジャイロの出力がアナログデータの場合の読み
取り方法の一実施例を示すブロック図である。 【図７】ジャイロの出力がディジタルデータの場合の読
み取り方法の一実施例を示すブロック図である。 【図８】自動車の旋回半径と回転角速度の関係を示す特
性曲線図である。 【図９】光ファイバジャイロの実装位置の各種の実施例
についての説明図である。 【図１０】光ファイバを用いたリング干渉計の従来例を
示す原理構成図である。 【図１１】光ファイバを用いたマッハ干渉計の従来例を
示す原理構成図である。 【図１２】光ファイバを用いたマイケルソン干渉計の従
来例を示す原理構成図である。 【図１３】固体化されたリング干渉計の一例を示す構成
図である。 【図１４】光導波路の一例を示す説明図である。 【図１５】光ファイバと光導波路の結合部の状態を示す
説明図である。 【図１６】光導波路の他の一例を示す説明図である。 【図１７】固体化された光変調器の一例を示す説明図で
ある。 【図１８】固体化された光変調器の動作説明図である。 【図１９】光変調器における位相変調制御回路の一例を
示すブロック図である。 【図２０】固体化干渉計の一例を示す斜視図である。 【図２１】固体化干渉計における結合部の一例を示す説
明図である。 【図２２】固体化されたマッハ干渉計の一例を示す構成
図である。 【図２３】固体化されたマイケルソン干渉計の一例を示
す構成図である。 【図２４】レーザのコヒーレンシーによる定在波の説明
図である。 【図２５】半導体レーザの動作特性図である。 【図２６】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である。 【符号の説明】 １ レーザ ２ アイソレータ ３ 光導波路基板 ４ 光ファィバリング ５ 表面音響波素子 ６ 光電検出器 ７ バッファ増幅器 ９ 組立用基板 １０ 結合部 １５ 車速センサ １６ コンパレータ １７ 再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ １８、２３、２４ アンドゲート ２０ ハンドブレーキスイッチ ２１ 光ファイバジャイロ ２２ ジャイロ・レファレンス信号発生器 ２５ インバータ ２６ オアゲート ＧＹＯ ジャイロ出力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 孝則 茨城県勝田市大字高場2520番 株式会社日 立製作所佐和工場内 (72)発明者 遠藤 晃 茨城県勝田市大字高場2520番 株式会社日 立製作所佐和工場内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光源からの光を光ファイバループに入力し、該光フ
   ァイバループ内を互いに逆方向に伝ぱんする光の干渉状
   態を光電変換し、この光電変換信号から回転角速度を検
   出する光ファイバジャイロと、 前記光ファイバジャイロが搭載されている車両の走行状
   態を検出して速度信号を発生するセンサ手段と、 前記光電変換信号と速度信号とを入力し、前記車両が停
   止状態になったとき前記回転角速度に対する補正処理を
   実行する信号処理手段とで構成されていることを特徴と
   する光ファイバジャイロシステム。 ２．特許請求の範囲第１項の発明において、前記光ファ
   イバジャイロは回転角速度を周波数信号として出力する
   ものであり、 前記信号処理手段は、前記光ファイバジャイロから出力
   される周波数信号をカウント入力とする周波数カウンタ
   と、この周波数カウンタによるカウント信号を入力して
   前記補正処理を実行して補正済の角速度信号を発生する
   マイクロコンピュータで構成されているものであること
   を特徴とする光ファイバジャイロシステム。 ３．特許請求の範囲第１項の発明において、前記光ファ
   イバジャイロは回転角速度を電圧信号として出力するも
   のであり、 前記信号処理手段は、前記光ファイバジャイロから出力
   される電圧信号をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変
   換器と、このＡ／Ｄ変換器から出力されるデータデータ
   を取込んで前記補正処理を実行することにより補正済み
   の角速度信号を発生するマイクロコンピュータで構成さ
   れているものであることを特徴とする光ファイバジャイ
   ロシステム。 ４．特許請求の範囲第１項の発明において、前記光ファ
   イバジャイロが自動車の車室内に取付けられているもの
   でることを特徴とする光ファイバジャイロシステム。 ５．特許請求の範囲第１項の発明において、前記光ファ
   イバジャイロが自動車のトランクルーム内に取付られて
   いるものでることを特徴とする光ファイバジャイロシス
   テム。 ６．特許請求の範囲第１項の発明において、前記光ファ
   イバジャイロは、その角速度検出範囲が０．０５〜７０
   ｄｅｇ／ｓであることを特徴とする光ファイバジャイロ
   システム。 ７．特許請求の範囲第１項の発明において、前記Ａ／Ｄ
   変換器は、そのビット数が１２であることを特徴とする
   光ファイバジャイロシステム。 ８．特許請求の範囲第１項の発明において、前記光源
   は、その注入電流を変化させてコヒーレントが抑制され
   るようにした半導体レーザで構成されていることを特徴
   とする光ファイバジャイロシステム。 ９．特許請求の範囲第１項の発明において、前記光ファ
   イバジャイロが、ナビゲーション・システムにおける角
   速度センサであることを特徴とする光ファイバジャイロ
   システム。