JPH06129861A - 光ファイバジャイロ - Google Patents
光ファイバジャイロInfo
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- JPH06129861A JPH06129861A JP28322392A JP28322392A JPH06129861A JP H06129861 A JPH06129861 A JP H06129861A JP 28322392 A JP28322392 A JP 28322392A JP 28322392 A JP28322392 A JP 28322392A JP H06129861 A JPH06129861 A JP H06129861A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 より高い精度にて位相差Δθを求め、正確な
角速度Ωを求めることができる光ファイバジャイロを提
供することを目的とする。 【構成】 光ファイバループ内を伝播する第１の伝播光
を第１の位相変調度φ(t) にて位相変調し第２の伝播光
を第２の位相変調度φ(t−τ) にて位相変調する位相変
調器８を有するディジタルデモジュレーション方式の光
ファイバジャイロおいて、第１の伝播光と第２の伝播光
の間に発生する位相差、φ＝φ(t) −φ(t−τ)それに
よって位相差φが異なる４つのディジタル値ＩP が生成
され、次の２つの減算式、 ＩP （Δθ−π／２）−ＩP （Δθ＋π／２）＝４Ｅ2
ｓｉｎ（Δθ） ＩP （Δθ−０）−ＩP （Δθ±π）＝４Ｅ2 ｃｏｓ
（Δθ） 但し、Ｅは定数、によって位相差Δθを求め、それによ
って角速度を求めるように構成されている。
角速度Ωを求めることができる光ファイバジャイロを提
供することを目的とする。 【構成】 光ファイバループ内を伝播する第１の伝播光
を第１の位相変調度φ(t) にて位相変調し第２の伝播光
を第２の位相変調度φ(t−τ) にて位相変調する位相変
調器８を有するディジタルデモジュレーション方式の光
ファイバジャイロおいて、第１の伝播光と第２の伝播光
の間に発生する位相差、φ＝φ(t) −φ(t−τ)それに
よって位相差φが異なる４つのディジタル値ＩP が生成
され、次の２つの減算式、 ＩP （Δθ−π／２）−ＩP （Δθ＋π／２）＝４Ｅ2
ｓｉｎ（Δθ） ＩP （Δθ−０）−ＩP （Δθ±π）＝４Ｅ2 ｃｏｓ
（Δθ） 但し、Ｅは定数、によって位相差Δθを求め、それによ
って角速度を求めるように構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば航空機、船舶、
自動車等の角速度計として使用して好適な光ファイバジ
ャイロに関し、特に、ディジタルデモジュレーション方
式の光ファイバジャイロに関する。
自動車等の角速度計として使用して好適な光ファイバジ
ャイロに関し、特に、ディジタルデモジュレーション方
式の光ファイバジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバジャイロは光のサグナック効
果（サニャック効果ともいう。）を利用して角速度を計
測するように構成されており、高い信頼性を有し装置を
小型化することができる利点がある。光ファイバジャイ
ロのうち、干渉型光ファイバジャイロと称する形式のも
のがあり、これは複数回巻回された光ファイバループよ
りなる１本の長い光路を互いに反対方向に光を伝播させ
斯かる２つの伝播光の位相差より角速度を求めるように
構成されている。
果（サニャック効果ともいう。）を利用して角速度を計
測するように構成されており、高い信頼性を有し装置を
小型化することができる利点がある。光ファイバジャイ
ロのうち、干渉型光ファイバジャイロと称する形式のも
のがあり、これは複数回巻回された光ファイバループよ
りなる１本の長い光路を互いに反対方向に光を伝播させ
斯かる２つの伝播光の位相差より角速度を求めるように
構成されている。
【０００３】図１６は光ファイバジャイロの従来例を示
す。尚、図１６で参照符号１００が付された点線部分は
後に説明するディジタルデモジュレーション方式の構成
例である。光ファイバジャイロは、半導体レーザ、発光
ダイオード等の光源１と入射光を電流に変換する受光器
２と１本の光ファイバを複数回巻回して形成された光フ
ァイバループ３と偏光子４と光ファイバを伝播する光を
合成し又は分岐するカプラ５、６とを有する。
す。尚、図１６で参照符号１００が付された点線部分は
後に説明するディジタルデモジュレーション方式の構成
例である。光ファイバジャイロは、半導体レーザ、発光
ダイオード等の光源１と入射光を電流に変換する受光器
２と１本の光ファイバを複数回巻回して形成された光フ
ァイバループ３と偏光子４と光ファイバを伝播する光を
合成し又は分岐するカプラ５、６とを有する。
【０００４】光源１より出力された光線は第１のカプラ
５及び偏光子４を経由して第２のカプラ６に導かれる。
第２のカプラ６で光線は分岐され、斯くして分岐された
２つの光線は光ファイバループ３を互いに反対方向に伝
播する。即ち、一方は光ファイバループ３を右周りに伝
播し、他方は左周りに伝播する。
５及び偏光子４を経由して第２のカプラ６に導かれる。
第２のカプラ６で光線は分岐され、斯くして分岐された
２つの光線は光ファイバループ３を互いに反対方向に伝
播する。即ち、一方は光ファイバループ３を右周りに伝
播し、他方は左周りに伝播する。
【０００５】光ファイバループ３に外力として角速度Ω
が加わると、サグナック効果（サニャック効果）によっ
て、光ファイバループ３内を互いに反対方向に伝播する
光の間に位相差Δθが生じる。斯かる位相差Δθは角速
度Ωに比例し、次の式で表される。
が加わると、サグナック効果（サニャック効果）によっ
て、光ファイバループ３内を互いに反対方向に伝播する
光の間に位相差Δθが生じる。斯かる位相差Δθは角速
度Ωに比例し、次の式で表される。
【０００６】
【数１】
【０００７】ここに、Ｄは光ファイバループ３のループ
径、Ｌは光ファイバループ３の長さ、λは光源１から出
力される光の波長、Ｃは光速を表す。
径、Ｌは光ファイバループ３の長さ、λは光源１から出
力される光の波長、Ｃは光速を表す。
【０００８】位相差Δθを求める方法として、従来、位
相変調方式及び斯かる位相変調方式を改良したセロダイ
ン方式が知られており、斯かる方法の詳細については例
えば本願出願人と同一の出願人による特願平4-26756 を
参照されたい。
相変調方式及び斯かる位相変調方式を改良したセロダイ
ン方式が知られており、斯かる方法の詳細については例
えば本願出願人と同一の出願人による特願平4-26756 を
参照されたい。
【０００９】位相変調方式によると、光ファイバループ
３の一端に位相変調器８が設けられ、斯かる位相変調器
８によって光ファイバループ３を右周りに伝播する光と
左周りに伝播する光はそれぞれ位相変調される。
３の一端に位相変調器８が設けられ、斯かる位相変調器
８によって光ファイバループ３を右周りに伝播する光と
左周りに伝播する光はそれぞれ位相変調される。
【００１０】位相変調器８によって位相変調された２つ
の光は合成されて受光器２によって受光され、電流信号
に変換されて出力される。受光器２より出力された電流
信号は電流電圧変換器７によって電圧信号に変換され、
それより位相差Δθが求められる。
の光は合成されて受光器２によって受光され、電流信号
に変換されて出力される。受光器２より出力された電流
信号は電流電圧変換器７によって電圧信号に変換され、
それより位相差Δθが求められる。
【００１１】位相変調器８によって位相変調された右周
りに伝播する光と左周りに伝播する光は、電磁波として
それぞれ次の数２の式のＥcw、Ｅccw として表される。
りに伝播する光と左周りに伝播する光は、電磁波として
それぞれ次の数２の式のＥcw、Ｅccw として表される。
【００１２】
【数２】
【００１３】ここに、ωは光の角周波数、φ(t) は右周
りに伝播する光Ｅcwが位相変調器８によって変調された
位相変化分、φ(t−τ) は左周りに伝播する光Ｅccw が
位相変調器８によって変調された位相変化分、τは光が
光ファイバループ３を伝播する時間、またＥは光源１の
光の強さに関係する定数である。
りに伝播する光Ｅcwが位相変調器８によって変調された
位相変化分、φ(t−τ) は左周りに伝播する光Ｅccw が
位相変調器８によって変調された位相変化分、τは光が
光ファイバループ３を伝播する時間、またＥは光源１の
光の強さに関係する定数である。
【００１４】右周りの光Ｅcwと左周りの光Ｅccw の位相
をそれぞれψcw、ψccw とすると、数２の式は、
をそれぞれψcw、ψccw とすると、数２の式は、
【００１５】
【数３】
【００１６】ここに、ψcw、ψccw は、
【００１７】
【数４】
【００１８】受光器２は位相変調された右周りの光Ｅcw
と左周りの光Ｅccw の両者が合成された光を受光するか
ら、受光器２が受光する光の強さＩP は、
と左周りの光Ｅccw の両者が合成された光を受光するか
ら、受光器２が受光する光の強さＩP は、
【００１９】
【数５】
【００２０】この数５の式に数４の式のψcw、ψccw を
代入すると、次の数６の式が得られる。
代入すると、次の数６の式が得られる。
【００２１】
【数６】
【００２２】この式の右辺のｃｏｓの中のφ(t) −φ(t
−τ) は位相変調器８によって生成された位相差であ
り、これをφとおくと数６の式は、
−τ) は位相変調器８によって生成された位相差であ
り、これをφとおくと数６の式は、
【００２３】
【数７】
【００２４】となる。但し、
【００２５】
【数８】
【００２６】である。数７の式で更に、Δθ−φ＝ｘと
置くと、光の強さＩP は変数ｘの関数となり、次の数９
の式が得られる。
置くと、光の強さＩP は変数ｘの関数となり、次の数９
の式が得られる。
【００２７】
【数９】
【００２８】上述の如く、記号Δθ、φ(t) 、φ(t−
τ) 、φ、ｘはいずれも位相差を表すが、記号Δθは角
速度によって発生する位相差、記号φ(t) 及びφ(t−
τ) は位相変調器８によって生成された位相変化分、記
号φは位相変調器８によって生成される位相差、記号ｘ
は角速度による位相差と位相変調器８による位相差の両
者が合成されて生成された位相差である。
τ) 、φ、ｘはいずれも位相差を表すが、記号Δθは角
速度によって発生する位相差、記号φ(t) 及びφ(t−
τ) は位相変調器８によって生成された位相変化分、記
号φは位相変調器８によって生成される位相差、記号ｘ
は角速度による位相差と位相変調器８による位相差の両
者が合成されて生成された位相差である。
【００２９】数７の式において、光の強さＩP は受光器
２の出力として得られ、位相差φは位相変調器８によっ
て適当な値に定められるから、位相差Δθを求めること
ができ、更に数１の式によって角速度Ωが求められる。
２の出力として得られ、位相差φは位相変調器８によっ
て適当な値に定められるから、位相差Δθを求めること
ができ、更に数１の式によって角速度Ωが求められる。
【００３０】フランスのＨ．Ｃ．ルフェーブル等によっ
て提案されたディジタルデモジュレーション方式は、
(1) バイアス特性が良い、(2) ディジタル式の処理系や
制御系との相性が良い等、の特徴を有するためディジタ
ル式の光ファイバジャイロに好適である。
て提案されたディジタルデモジュレーション方式は、
(1) バイアス特性が良い、(2) ディジタル式の処理系や
制御系との相性が良い等、の特徴を有するためディジタ
ル式の光ファイバジャイロに好適である。
【００３１】図１６の点線１００はディジタルデモジュ
レーション方式の構成例を示し、図１７にその詳細を示
す。位相変調器８には接続端子１０Ａを経由して位相変
調信号発生部１０が接続されており、斯かる位相変調信
号発生部１０はタイミング信号発生器９からの基準信号
によって生成された矩形波信号を供給する。位相変調器
８において、光ファイバループ３を右周りに伝播する光
と左周りに伝播する光は矩形波信号によってそれぞれ位
相変調される。即ち、数２の式の位相変化分φ(t) 、φ
(t−τ) は矩形波信号となる。
レーション方式の構成例を示し、図１７にその詳細を示
す。位相変調器８には接続端子１０Ａを経由して位相変
調信号発生部１０が接続されており、斯かる位相変調信
号発生部１０はタイミング信号発生器９からの基準信号
によって生成された矩形波信号を供給する。位相変調器
８において、光ファイバループ３を右周りに伝播する光
と左周りに伝播する光は矩形波信号によってそれぞれ位
相変調される。即ち、数２の式の位相変化分φ(t) 、φ
(t−τ) は矩形波信号となる。
【００３２】ディジタルデモジュレーション方式では、
位相変調器８によって右周りの光Ｅcwと左周りの光Ｅcc
w はその位相差φがφ＝＋π／２とφ＝−π／２に交互
に変化するように位相変調される。
位相変調器８によって右周りの光Ｅcwと左周りの光Ｅcc
w はその位相差φがφ＝＋π／２とφ＝−π／２に交互
に変化するように位相変調される。
【００３３】このときの光の強さＩP は、数７の式にΔ
θ−（±π／２）を代入して、
θ−（±π／２）を代入して、
【００３４】
【数１０】
【００３５】これより、位相差がφ＝＋π／２のときと
φ＝−π／２のときの光の強さＩPの差を求めると、
φ＝−π／２のときの光の強さＩPの差を求めると、
【００３６】
【数１１】
【００３７】この式の右辺は位相変調器８によって生成
された位相差φを含まないから、これより角速度による
位相差Δθを求めることができる。
された位相差φを含まないから、これより角速度による
位相差Δθを求めることができる。
【００３８】こうして、ディジタルデモジュレーション
方式によると、位相変調器８によって右周りの光Ｅcwは
位相差変化分φ(t) だけ位相変調され、左周りの光Ｅcc
w は位相差変化分φ(t−τ) だけ位相変調され、２つの
位相差変化分の差φ（＝φ(t) −φ(t−τ) ）が＋π／
２及び−π／２になるように構成されている。次に、位
相差がφ＝＋π／２のときの光の強さＩP とφ＝−π／
２のときの光の強さＩ P の差を求め、これよりΔθの値
を求めることができる。
方式によると、位相変調器８によって右周りの光Ｅcwは
位相差変化分φ(t) だけ位相変調され、左周りの光Ｅcc
w は位相差変化分φ(t−τ) だけ位相変調され、２つの
位相差変化分の差φ（＝φ(t) −φ(t−τ) ）が＋π／
２及び−π／２になるように構成されている。次に、位
相差がφ＝＋π／２のときの光の強さＩP とφ＝−π／
２のときの光の強さＩ P の差を求め、これよりΔθの値
を求めることができる。
【００３９】図１８〜図１９を参照してディジタルデモ
ジュレーション方式を具体的に説明する。ディジタルデ
モジュレーション方式によると、位相変調器８によって
右周りの光Ｅcwはその位相差φcw＝φ(t) が例えば図１
８Ａに示す矩形波となるように位相変調され、左周りの
光Ｅccw はその位相差φccw ＝φ(t−τ) が例えば図１
８Ｂに示す矩形波となるように位相変調される。斯かる
矩形波の周期は一般に２τである。
ジュレーション方式を具体的に説明する。ディジタルデ
モジュレーション方式によると、位相変調器８によって
右周りの光Ｅcwはその位相差φcw＝φ(t) が例えば図１
８Ａに示す矩形波となるように位相変調され、左周りの
光Ｅccw はその位相差φccw ＝φ(t−τ) が例えば図１
８Ｂに示す矩形波となるように位相変調される。斯かる
矩形波の周期は一般に２τである。
【００４０】即ち、右周りの光Ｅcwの位相差φ(t) は周
期２τ且つ振幅π／４の周期的な矩形波であり、従って
時間τ毎に交互に＋π／４と−π／４に変化する。左周
りの光Ｅccw の位相差φ(t−τ) は右周りの光Ｅcwの位
相差の波形と同一の矩形波を有するが、右周りの光Ｅcw
の位相差に対して時間τだけ遅れている。
期２τ且つ振幅π／４の周期的な矩形波であり、従って
時間τ毎に交互に＋π／４と−π／４に変化する。左周
りの光Ｅccw の位相差φ(t−τ) は右周りの光Ｅcwの位
相差の波形と同一の矩形波を有するが、右周りの光Ｅcw
の位相差に対して時間τだけ遅れている。
【００４１】従って、左周りの光Ｅccw の位相差も周期
２τ且つ振幅π／４の周期的な矩形波であるが、右周り
の光Ｅcwの位相差の変化に時間τだけ遅れて時間τ毎に
交互に＋π／４と−π／４に変化する。
２τ且つ振幅π／４の周期的な矩形波であるが、右周り
の光Ｅcwの位相差の変化に時間τだけ遅れて時間τ毎に
交互に＋π／４と−π／４に変化する。
【００４２】こうして、右周りの光Ｅcwの位相差φ(t)
と左周りの光Ｅccw の位相差φ(t−τ) との差、即ち位
相差φ(t) −φ(t−τ) （＝φ）を求めると、図１８Ｃ
に示すように時間τ毎に交互に＋π／２と−π／２に変
化する矩形波となる。
と左周りの光Ｅccw の位相差φ(t−τ) との差、即ち位
相差φ(t) −φ(t−τ) （＝φ）を求めると、図１８Ｃ
に示すように時間τ毎に交互に＋π／２と−π／２に変
化する矩形波となる。
【００４３】図１８Ｄは数７の式又は数９の式の変数ｘ
＝Δθ−φの波形を表す。光ファイバジャイロに角速度
Ωが働かないときは、Δθ＝０だから図１８Ｄの変数ｘ
の波形は図１８Ｃのφの波形に一致する（但し符号は反
対）。
＝Δθ−φの波形を表す。光ファイバジャイロに角速度
Ωが働かないときは、Δθ＝０だから図１８Ｄの変数ｘ
の波形は図１８Ｃのφの波形に一致する（但し符号は反
対）。
【００４４】次に、図１９を参照して、数７の式又は数
９の式を使用して、位相差φがφ＝±π／２のときの光
の強さＩP （Δθ±π／２）を求める方法を示す。
９の式を使用して、位相差φがφ＝±π／２のときの光
の強さＩP （Δθ±π／２）を求める方法を示す。
【００４５】図１９Ａは数７の式又は数９の式のグラフ
であり、位相差ｘと光の強さＩP の関係を表すのによく
用いられる。斯かるグラフにて、横軸はｘ（＝Δθ−
φ）、縦軸は光の強さＩP （ｘ）即ちＩP （Δθ−φ）
である。図１９Ａの下側に示された図１９Ｂ及び図１９
Ｃは横軸（図１９Ａの縦軸方向）が時間、縦軸（図１９
Ａの横軸方向）がｘ（＝Δθ−φ）である。図１９Ａの
右側に示された図１９Ｄ及び図１９Ｅは横軸（図１９Ａ
の横軸方向）が時間、縦軸（図１９Ａの縦軸方向）が光
の強さＩP である。
であり、位相差ｘと光の強さＩP の関係を表すのによく
用いられる。斯かるグラフにて、横軸はｘ（＝Δθ−
φ）、縦軸は光の強さＩP （ｘ）即ちＩP （Δθ−φ）
である。図１９Ａの下側に示された図１９Ｂ及び図１９
Ｃは横軸（図１９Ａの縦軸方向）が時間、縦軸（図１９
Ａの横軸方向）がｘ（＝Δθ−φ）である。図１９Ａの
右側に示された図１９Ｄ及び図１９Ｅは横軸（図１９Ａ
の横軸方向）が時間、縦軸（図１９Ａの縦軸方向）が光
の強さＩP である。
【００４６】図１９Ｂは図１８ＤにおいてΔθ＝０の場
合のｘ（＝Δθ−φ）の波形を示し、図１９Ｄは斯かる
場合の光の強さＩP を表す。同様に、図１９Ｃは図１８
ＤにおいてΔθ≠０の場合のｘ（＝Δθ−φ）の波形を
示し、図１９Ｅは斯かる場合の光の強さＩP を表す。
合のｘ（＝Δθ−φ）の波形を示し、図１９Ｄは斯かる
場合の光の強さＩP を表す。同様に、図１９Ｃは図１８
ＤにおいてΔθ≠０の場合のｘ（＝Δθ−φ）の波形を
示し、図１９Ｅは斯かる場合の光の強さＩP を表す。
【００４７】図１９Ｂのｘ（＝Δθ−φ）は時間τ毎に
交互に＋π／２と−π／２に変化する矩形波だから、光
の強さＩP の値はＩP （−π／２）とＩP （＋π／２）
とが交互に得られる。
交互に＋π／２と−π／２に変化する矩形波だから、光
の強さＩP の値はＩP （−π／２）とＩP （＋π／２）
とが交互に得られる。
【００４８】図１９Ｄにて光の強さＩP の値が時間τ毎
にスポーク状の突起部を有するのは、図１９Ｂの波形に
て示すｘの値が−π／２と＋π／２との間を変化すると
きに、図１９Ａの正弦波の光の強さＩP が増加するから
である。
にスポーク状の突起部を有するのは、図１９Ｂの波形に
て示すｘの値が−π／２と＋π／２との間を変化すると
きに、図１９Ａの正弦波の光の強さＩP が増加するから
である。
【００４９】Δθ＝０の場合には、図１９Ｂに示すよう
にｘの値が＋π／２と−π／２とに交互に変化しても、
光の強さＩP は図１９Ｄに示すように（スポーク状の突
起部を除いて）一定値となる。しかしながら、Δθ≠０
の場合には、図１９Ｃに示すようにｘの値は時間τ毎に
交互にΔθ−π／２とΔθ＋π／２に変化し、このとき
光の強さＩP は図１９Ｅに示すように（スポーク状の突
起部を除いて）時間τ毎に交互に変化する。
にｘの値が＋π／２と−π／２とに交互に変化しても、
光の強さＩP は図１９Ｄに示すように（スポーク状の突
起部を除いて）一定値となる。しかしながら、Δθ≠０
の場合には、図１９Ｃに示すようにｘの値は時間τ毎に
交互にΔθ−π／２とΔθ＋π／２に変化し、このとき
光の強さＩP は図１９Ｅに示すように（スポーク状の突
起部を除いて）時間τ毎に交互に変化する。
【００５０】図１９Ｅの矩形波がハイレベルにあるのは
ｘ＝Δθ−π／２のときの光の強さＩP （Δθ−π／
２）を表し、矩形波がロウレベルにあるのはｘ＝Δθ＋
π／２のときの光の強さＩP （Δθ＋π／２）を表す。
従って、図１９Ｅの矩形波のハイレベルとロウレベルの
差は、ＩP （Δθ−π／２）−ＩP （Δθ＋π／２）に
対応している。
ｘ＝Δθ−π／２のときの光の強さＩP （Δθ−π／
２）を表し、矩形波がロウレベルにあるのはｘ＝Δθ＋
π／２のときの光の強さＩP （Δθ＋π／２）を表す。
従って、図１９Ｅの矩形波のハイレベルとロウレベルの
差は、ＩP （Δθ−π／２）−ＩP （Δθ＋π／２）に
対応している。
【００５１】即ち、図１９Ｅの矩形波のハイレベルとロ
ウレベルの差の大きさは数１１の式の右辺を表す。こう
して、ディジタルデモジュレーション方式では、図１９
Ａの光の強さＩP を示す正弦波より、図１９Ｅの光の強
さＩP の矩形波を生成し、斯かる矩形波のハイレベルと
ロウレベルの差より数１１の式によってΔθが求められ
る。
ウレベルの差の大きさは数１１の式の右辺を表す。こう
して、ディジタルデモジュレーション方式では、図１９
Ａの光の強さＩP を示す正弦波より、図１９Ｅの光の強
さＩP の矩形波を生成し、斯かる矩形波のハイレベルと
ロウレベルの差より数１１の式によってΔθが求められ
る。
【００５２】再び図１７を参照して説明すると、Ａ／Ｄ
変換器１１によって光の強さＩP を示す（図１９Ｄ及び
図１９Ｅに示す）ディジタル信号が生成され、その値Ｉ
P （Δθ−π／２）及びＩP （Δθ＋π／２）はゲート
回路２０を経由して２つのレジスタ２１Ａ、２１Ｂにそ
れぞれ供給される。ゲート回路２０はタイミング信号発
生器９からのタイミング信号に基づいて作動し、それに
よって斯かる２つの値は２つのレジスタ２１Ａ、２１Ｂ
に交互に記憶される。次に、減算部２３にて数１１の式
の引き算がなされ、続く演算部２５にて数１の式より角
速度Ωが計算される。こうして得られた角速度Ωは出力
端子１２Ａより外部に供給される。
変換器１１によって光の強さＩP を示す（図１９Ｄ及び
図１９Ｅに示す）ディジタル信号が生成され、その値Ｉ
P （Δθ−π／２）及びＩP （Δθ＋π／２）はゲート
回路２０を経由して２つのレジスタ２１Ａ、２１Ｂにそ
れぞれ供給される。ゲート回路２０はタイミング信号発
生器９からのタイミング信号に基づいて作動し、それに
よって斯かる２つの値は２つのレジスタ２１Ａ、２１Ｂ
に交互に記憶される。次に、減算部２３にて数１１の式
の引き算がなされ、続く演算部２５にて数１の式より角
速度Ωが計算される。こうして得られた角速度Ωは出力
端子１２Ａより外部に供給される。
【００５３】
【発明が解決しようとする課題】従来のディジタルデモ
ジュレーション方式を利用した光ファイバジャイロで
は、数１１の式を使用してΔθを求め、それによって数
１の式より角速度Ωを求めていた。
ジュレーション方式を利用した光ファイバジャイロで
は、数１１の式を使用してΔθを求め、それによって数
１の式より角速度Ωを求めていた。
【００５４】しかしながら、数１１の式の右辺はｓｉｎ
Δθを含んでおり、正弦曲線の山部と谷部の間の傾斜が
大きい範囲では高い精度でΔθを求めることができる
が、正弦曲線の山部と谷部では傾斜が小さいから高い精
度でΔθを求めることができない欠点があった。
Δθを含んでおり、正弦曲線の山部と谷部の間の傾斜が
大きい範囲では高い精度でΔθを求めることができる
が、正弦曲線の山部と谷部では傾斜が小さいから高い精
度でΔθを求めることができない欠点があった。
【００５５】更に、ｓｉｎΔθの値からΔθの値を一義
的に求められるのはΔθが−π／２から＋π／２の範囲
であり、従って数１の式より求められる角速度Ωの測定
値に限界があった。
的に求められるのはΔθが−π／２から＋π／２の範囲
であり、従って数１の式より求められる角速度Ωの測定
値に限界があった。
【００５６】また、数１１の式の右辺は４Ｅ2 を含んで
おり、斯かる４Ｅ2 はスケールファクタとしてその大き
さが時間とともに変化することがあり、それによってΔ
θの正確な値を求めることができない欠点があった。
おり、斯かる４Ｅ2 はスケールファクタとしてその大き
さが時間とともに変化することがあり、それによってΔ
θの正確な値を求めることができない欠点があった。
【００５７】本発明は斯かる点に鑑み、より高い精度に
て位相差Δθを求め、正確な角速度Ωを求めることがで
きる光ファイバジャイロを提供することを目的とする。
て位相差Δθを求め、正確な角速度Ωを求めることがで
きる光ファイバジャイロを提供することを目的とする。
【００５８】
【課題を解決するための手段】本発明によると、光源
と、光ファイバループと、上記光源からの光を第１の伝
播光と第２の伝播光とに分岐し両者を上記光ファイバル
ープにそれぞれ互いに反対方向に伝播させるカプラと、
上記第１の伝播光及び第２の伝播光を位相変調する位相
変調器と、上記第１の伝播光及び第２の伝播光を受光し
て電気信号に変換する受光器と、該受光器から供給され
た電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換器と、該
電流電圧変換器から供給されたアナログ信号をディジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、上記Ａ／Ｄ変
換器から供給されたディジタル信号より角速度を求める
ように構成された光ファイバジャイロおいて、上記位相
変調器によって上記第１の伝播光は第１の位相差φ(t)
にて位相変調され上記第２の伝播光は光が上記光ファイ
バループを伝播する時間をτとすると第２の位相差φ(t
−τ) にて位相変調され、上記受光器によって次の式で
表される光の強さＩP を有する光が受光され、 ＩP （Δθ−φ）＝２Ｅ2 ｛１＋ｃｏｓ（Δθ−φ）｝ 但し、Δθは角速度によって上記第１の伝播光と第２の
伝播光の間に発生する位相差、φ＝φ(t) −φ(t−τ)
は位相差、上記Ａ／Ｄ変換器によって上記位相差φが異
なる４つのディジタル値ＩP （Δθ−π／２）、Ｉ
P （Δθ＋π／２）、ＩP （Δθ−０）、ＩP （Δθ±
π）が生成され、次の第１の及び第２の減算式、 ＩP （Δθ−π／２）−ＩP （Δθ＋π／２）＝４Ｅ2
ｓｉｎ（Δθ） ＩP （Δθ−０）−ＩP （Δθ±π）＝４Ｅ2 ｃｏｓ
（Δθ） 但し、Ｅは定数、によって位相差Δθを求め、それによ
って角速度を求めるように構成されている。
と、光ファイバループと、上記光源からの光を第１の伝
播光と第２の伝播光とに分岐し両者を上記光ファイバル
ープにそれぞれ互いに反対方向に伝播させるカプラと、
上記第１の伝播光及び第２の伝播光を位相変調する位相
変調器と、上記第１の伝播光及び第２の伝播光を受光し
て電気信号に変換する受光器と、該受光器から供給され
た電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換器と、該
電流電圧変換器から供給されたアナログ信号をディジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、上記Ａ／Ｄ変
換器から供給されたディジタル信号より角速度を求める
ように構成された光ファイバジャイロおいて、上記位相
変調器によって上記第１の伝播光は第１の位相差φ(t)
にて位相変調され上記第２の伝播光は光が上記光ファイ
バループを伝播する時間をτとすると第２の位相差φ(t
−τ) にて位相変調され、上記受光器によって次の式で
表される光の強さＩP を有する光が受光され、 ＩP （Δθ−φ）＝２Ｅ2 ｛１＋ｃｏｓ（Δθ−φ）｝ 但し、Δθは角速度によって上記第１の伝播光と第２の
伝播光の間に発生する位相差、φ＝φ(t) −φ(t−τ)
は位相差、上記Ａ／Ｄ変換器によって上記位相差φが異
なる４つのディジタル値ＩP （Δθ−π／２）、Ｉ
P （Δθ＋π／２）、ＩP （Δθ−０）、ＩP （Δθ±
π）が生成され、次の第１の及び第２の減算式、 ＩP （Δθ−π／２）−ＩP （Δθ＋π／２）＝４Ｅ2
ｓｉｎ（Δθ） ＩP （Δθ−０）−ＩP （Δθ±π）＝４Ｅ2 ｃｏｓ
（Δθ） 但し、Ｅは定数、によって位相差Δθを求め、それによ
って角速度を求めるように構成されている。
【００５９】本発明によると、光ファイバジャイロおい
て、タイミング信号を発生するタイミング信号発生器１
０９と、上記タイミング信号を入力し上記位相変調器８
に位相変調信号を出力する位相変調信号発生部１１０
と、上記タイミング信号をゲート制御信号として入力し
且つ上記Ａ／Ｄ変換器１１１からのディジタル信号を入
力するゲート回路１２０と、上記ゲート制御信号に基づ
いて上記ゲート回路から供給された上記４つのディジタ
ル値ＩP （Δθ−π／２）、ＩP （Δθ＋π／２）、Ｉ
P （Δθ−０）、ＩP （Δθ±π）をそれぞれ記憶する
４つのレジスタ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１
Ｄと、該４つのレジスタより供給された上記４つのディ
ジタル値より角速度を演算する角速度演算部１３１と、
を有するように構成されている。
て、タイミング信号を発生するタイミング信号発生器１
０９と、上記タイミング信号を入力し上記位相変調器８
に位相変調信号を出力する位相変調信号発生部１１０
と、上記タイミング信号をゲート制御信号として入力し
且つ上記Ａ／Ｄ変換器１１１からのディジタル信号を入
力するゲート回路１２０と、上記ゲート制御信号に基づ
いて上記ゲート回路から供給された上記４つのディジタ
ル値ＩP （Δθ−π／２）、ＩP （Δθ＋π／２）、Ｉ
P （Δθ−０）、ＩP （Δθ±π）をそれぞれ記憶する
４つのレジスタ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１
Ｄと、該４つのレジスタより供給された上記４つのディ
ジタル値より角速度を演算する角速度演算部１３１と、
を有するように構成されている。
【００６０】本発明によると、光ファイバジャイロおい
て、上記４つのレジスタより供給された上記４つのディ
ジタル値より利得誤差を演算し誤差訂正信号を発生する
変調度制御演算部１４１を有し、上記位相変調信号発生
部１１０は上記変調度制御演算部１４１より出力された
上記誤差訂正信号をＤ／Ａ変換器１５１を経由して入力
しそれによって訂正された位相変調信号を上記位相変調
器８に出力するように構成されている。
て、上記４つのレジスタより供給された上記４つのディ
ジタル値より利得誤差を演算し誤差訂正信号を発生する
変調度制御演算部１４１を有し、上記位相変調信号発生
部１１０は上記変調度制御演算部１４１より出力された
上記誤差訂正信号をＤ／Ａ変換器１５１を経由して入力
しそれによって訂正された位相変調信号を上記位相変調
器８に出力するように構成されている。
【００６１】本発明によると、光ファイバジャイロにお
いて、上記角速度演算部１４１は、上記第１のレジスタ
１２１Ａより供給されたディジタル値ＩP （Δθ−π／
２）と上記第２のレジスタ１２１Ｂより供給されたディ
ジタル値ＩP （Δθ＋π／２）とより上記第１の減算式
を演算する第１の減算器１３１−１Ａと、上記第３のレ
ジスタ１２１Ｃより供給されたディジタル値ＩP （Δθ
−０）と上記第４のレジスタ１２１Ｄより供給されたデ
ィジタル値ＩP （Δθ±π）とより上記第２の減算式を
演算する第２の減算器１３１−１Ｂと、上記第１及び第
２の減算器の出力信号を入力して角速度を演算する角速
度演算器１３１−２と、を有する。
いて、上記角速度演算部１４１は、上記第１のレジスタ
１２１Ａより供給されたディジタル値ＩP （Δθ−π／
２）と上記第２のレジスタ１２１Ｂより供給されたディ
ジタル値ＩP （Δθ＋π／２）とより上記第１の減算式
を演算する第１の減算器１３１−１Ａと、上記第３のレ
ジスタ１２１Ｃより供給されたディジタル値ＩP （Δθ
−０）と上記第４のレジスタ１２１Ｄより供給されたデ
ィジタル値ＩP （Δθ±π）とより上記第２の減算式を
演算する第２の減算器１３１−１Ｂと、上記第１及び第
２の減算器の出力信号を入力して角速度を演算する角速
度演算器１３１−２と、を有する。
【００６２】本発明によると、光ファイバジャイロにお
いて、上記位相変調信号発生部１１０は上記タイミング
信号を入力する変調信号発生器１１０−１と、該変調信
号発生器１１０−１からの出力信号をＤ／Ａ変換器１１
０−２を経由して入力し上記位相変調器８に位相変調信
号を出力する可変利得増幅器１１０−３とを有し、上記
可変利得増幅器１１０−３によって位相変調度の利得制
御がされるように構成されている。
いて、上記位相変調信号発生部１１０は上記タイミング
信号を入力する変調信号発生器１１０−１と、該変調信
号発生器１１０−１からの出力信号をＤ／Ａ変換器１１
０−２を経由して入力し上記位相変調器８に位相変調信
号を出力する可変利得増幅器１１０−３とを有し、上記
可変利得増幅器１１０−３によって位相変調度の利得制
御がされるように構成されている。
【００６３】
【作用】本発明によると、位相変調器８によって光ファ
イバループを右周りに伝播する光は位相φ(t) にて位相
変調され左周りを伝播する光は位相φ(t−τ) にて位相
変調され、斯かる２つの光は受光器２によって受光され
る。
イバループを右周りに伝播する光は位相φ(t) にて位相
変調され左周りを伝播する光は位相φ(t−τ) にて位相
変調され、斯かる２つの光は受光器２によって受光され
る。
【００６４】受光器２によって受光される光の強さＩP
は、 ＩP （Δθ−φ）＝２Ｅ2 ｛１＋ｃｏｓ（Δθ−φ）｝ である。受光器２からのアナログ信号はＡ／Ｄ変換器１
１１によってディジタル信号に変換される。
は、 ＩP （Δθ−φ）＝２Ｅ2 ｛１＋ｃｏｓ（Δθ−φ）｝ である。受光器２からのアナログ信号はＡ／Ｄ変換器１
１１によってディジタル信号に変換される。
【００６５】信号処理装置又はＣＰＵ１１２は４つの異
なる位相差φの値に対して４つのディジタル値ＩP （Δ
θ−π／２）、ＩP （Δθ＋π／２）、ＩP （Δθ−
０）、ＩP （Δθ±π）を記憶し、数１１の式及び数１
２の式を計算する。数１１の式よりｓｉｎ（Δθ）の値
を計算し、数１２の式よりｃｏｓ（Δθ）の値を計算
し、両者より位相差Δθが求められるから正確な位相差
Δθを得ることができる。また変調度制御演算部１４１
を設けることによって位相変調器８の誤差も補償するこ
とができる。
なる位相差φの値に対して４つのディジタル値ＩP （Δ
θ−π／２）、ＩP （Δθ＋π／２）、ＩP （Δθ−
０）、ＩP （Δθ±π）を記憶し、数１１の式及び数１
２の式を計算する。数１１の式よりｓｉｎ（Δθ）の値
を計算し、数１２の式よりｃｏｓ（Δθ）の値を計算
し、両者より位相差Δθが求められるから正確な位相差
Δθを得ることができる。また変調度制御演算部１４１
を設けることによって位相変調器８の誤差も補償するこ
とができる。
【００６６】
【実施例】以下に図１〜図１５を参照して本発明の実施
例について説明する。尚図１〜図１５において図１６〜
図１９の対応する部分には同一の参照符号を付してその
詳細な説明は省略する。
例について説明する。尚図１〜図１５において図１６〜
図１９の対応する部分には同一の参照符号を付してその
詳細な説明は省略する。
【００６７】位相差Δθを求めるための数１１の式の右
辺は４Ｅ2 ｓｉｎΔθを含むから、それに対応して右辺
が４Ｅ2 ｃｏｓΔθとなる式を得ることを考える。その
ために数７の式にてφ＝０とφ＝±πとの場合の変数ｘ
を代入し得られた式の差を求める。
辺は４Ｅ2 ｓｉｎΔθを含むから、それに対応して右辺
が４Ｅ2 ｃｏｓΔθとなる式を得ることを考える。その
ために数７の式にてφ＝０とφ＝±πとの場合の変数ｘ
を代入し得られた式の差を求める。
【００６８】
【数１２】
【００６９】従って、図１８Ｃに対応して位相差φとし
てφ＝０とφ＝±πとを有する波形を生成すればよい。
斯かる変調波形の例は後に説明する。こうして、数１１
の式のほかに数１２の式を使用して位相差Δθを求める
ことができるから、より正確な測定値を得ることができ
る。
てφ＝０とφ＝±πとを有する波形を生成すればよい。
斯かる変調波形の例は後に説明する。こうして、数１１
の式のほかに数１２の式を使用して位相差Δθを求める
ことができるから、より正確な測定値を得ることができ
る。
【００７０】図１に本発明のディジタルデモジュレーシ
ョン方式の光ファイバジャイロの構成例を示す。光ファ
イバジャイロは光源１と入射光を電流に変換する受光器
２と１本の光ファイバを複数回巻回して形成された光フ
ァイバループ３と偏光子４と光ファイバを伝播する光を
合成し又は分岐するカプラ５、６と受光器２より出力さ
れた電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換器７と
光ファイバループ３の一端に配置された位相変調器８と
を有する。
ョン方式の光ファイバジャイロの構成例を示す。光ファ
イバジャイロは光源１と入射光を電流に変換する受光器
２と１本の光ファイバを複数回巻回して形成された光フ
ァイバループ３と偏光子４と光ファイバを伝播する光を
合成し又は分岐するカプラ５、６と受光器２より出力さ
れた電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換器７と
光ファイバループ３の一端に配置された位相変調器８と
を有する。
【００７１】更に、本発明の光ファイバジャイロはタイ
ミング信号発生器１０９と位相変調信号発生部１１０と
Ａ／Ｄ変換器１１１と信号処理装置又はＣＰＵ１１２と
を有し、これらはディジタルデモジュレーション部１０
０を構成している。
ミング信号発生器１０９と位相変調信号発生部１１０と
Ａ／Ｄ変換器１１１と信号処理装置又はＣＰＵ１１２と
を有し、これらはディジタルデモジュレーション部１０
０を構成している。
【００７２】ＣＰＵ１１２はゲート回路１２０と４つの
レジスタ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄと角
速度演算部１３１と変調度制御演算部１４１とを含むよ
うに構成してよい。
レジスタ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄと角
速度演算部１３１と変調度制御演算部１４１とを含むよ
うに構成してよい。
【００７３】タイミング信号発生器１０９は位相変調信
号発生部１１０に位相変調の順序とタイミングを指示す
るタイミング信号を供給するように構成されており、位
相変調信号発生部１１０は斯かるタイミング信号は基づ
いて所定の電圧信号を位相変調器８に供給する。斯くし
て、光ファイバループ３を伝播する光は所定の順序及び
タイミングにしたがって位相変調される。
号発生部１１０に位相変調の順序とタイミングを指示す
るタイミング信号を供給するように構成されており、位
相変調信号発生部１１０は斯かるタイミング信号は基づ
いて所定の電圧信号を位相変調器８に供給する。斯くし
て、光ファイバループ３を伝播する光は所定の順序及び
タイミングにしたがって位相変調される。
【００７４】図２に位相変調信号発生部１１０の構成例
を示す。位相変調信号発生部１１０は変調信号発生器１
１０−１と第２のＤ／Ａ変換器１１０−２と可変利得増
幅器１１０−３とを有するように構成してよい。可変利
得増幅器１１０−３は第１のＤ／Ａ変換器１５１を経由
して変調度制御演算部１４１からの誤差訂正信号を受入
れ、斯かる誤差訂正信号によって利得の制御がなされる
ように構成されている。変調度制御演算部１４１によっ
て供給される誤差訂正信号の詳細は後に説明する。
を示す。位相変調信号発生部１１０は変調信号発生器１
１０−１と第２のＤ／Ａ変換器１１０−２と可変利得増
幅器１１０−３とを有するように構成してよい。可変利
得増幅器１１０−３は第１のＤ／Ａ変換器１５１を経由
して変調度制御演算部１４１からの誤差訂正信号を受入
れ、斯かる誤差訂正信号によって利得の制御がなされる
ように構成されている。変調度制御演算部１４１によっ
て供給される誤差訂正信号の詳細は後に説明する。
【００７５】図１に示すように、タイミング信号発生器
１０９は更にゲート回路１２０にもタイミング信号を供
給するように構成されており、ゲート回路１２０は斯か
るタイミング信号に基づいて所定の順序及びタイミング
にてＡ／Ｄ変換器１１１からの出力電圧を４つのレジス
タ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄのいずれか
に供給するように構成されている。
１０９は更にゲート回路１２０にもタイミング信号を供
給するように構成されており、ゲート回路１２０は斯か
るタイミング信号に基づいて所定の順序及びタイミング
にてＡ／Ｄ変換器１１１からの出力電圧を４つのレジス
タ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄのいずれか
に供給するように構成されている。
【００７６】例えば、第１のレジスタ１２１ＡにはＩP
（Δθ−π／２）の値が記憶され、第２のレジスタ１２
１ＢにはＩP （Δθ＋π／２）の値が記憶され、第３の
レジスタ１２１ＣにはＩP （Δθ−０）の値が記憶さ
れ、第４のレジスタ１２１ＤにはＩP （Δθ±π）の値
が記憶される。４つのレジスタ１２１Ａ、１２１Ｂ、１
２１Ｃ、１２１Ｄに記憶された光の強さＩP の値は角速
度演算部１３１に供給される。
（Δθ−π／２）の値が記憶され、第２のレジスタ１２
１ＢにはＩP （Δθ＋π／２）の値が記憶され、第３の
レジスタ１２１ＣにはＩP （Δθ−０）の値が記憶さ
れ、第４のレジスタ１２１ＤにはＩP （Δθ±π）の値
が記憶される。４つのレジスタ１２１Ａ、１２１Ｂ、１
２１Ｃ、１２１Ｄに記憶された光の強さＩP の値は角速
度演算部１３１に供給される。
【００７７】図３に角速度演算部１３１の構成例を示
す。角速度演算部１３１は２つの減算器１３１−１Ａ、
１３１−１Ｂと第１の角速度演算器１３１−２と第２の
角速度演算器１３１−３と象限判定器１３１−４とを有
するように構成してよい。
す。角速度演算部１３１は２つの減算器１３１−１Ａ、
１３１−１Ｂと第１の角速度演算器１３１−２と第２の
角速度演算器１３１−３と象限判定器１３１−４とを有
するように構成してよい。
【００７８】第１の減算器１３１−１Ａでは数１１の式
の左辺の減算ＩP （Δθ−π／２）−ＩP （Δθ＋π／
２）が実行され、第２の減算器１３１−１Ｂでは数１２
の式の左辺の減算ＩP （Δθ−０）−ＩP （Δθ±π）
が実行される。従って、第１の減算器１３１−１Ａから
は数１１の式の右辺の値４Ｅ2 ｓｉｎΔθを示す信号が
出力され、第２の減算器１３１−１Ｂからは数１２の式
の右辺の値４Ｅ2 ｃｏｓΔθを示す信号が出力される。
の左辺の減算ＩP （Δθ−π／２）−ＩP （Δθ＋π／
２）が実行され、第２の減算器１３１−１Ｂでは数１２
の式の左辺の減算ＩP （Δθ−０）−ＩP （Δθ±π）
が実行される。従って、第１の減算器１３１−１Ａから
は数１１の式の右辺の値４Ｅ2 ｓｉｎΔθを示す信号が
出力され、第２の減算器１３１−１Ｂからは数１２の式
の右辺の値４Ｅ2 ｃｏｓΔθを示す信号が出力される。
【００７９】係数４Ｅ2 は次の数１３の式によって求め
られる。
られる。
【００８０】
【数１３】
【００８１】こうしてｓｉｎΔθの値とｃｏｓΔθの値
が求められる。ここで、ｓｉｎΔθの値をＹ／Ｒと置
き、ｃｏｓΔθの値をＸ／Ｒと置く。即ち、
が求められる。ここで、ｓｉｎΔθの値をＹ／Ｒと置
き、ｃｏｓΔθの値をＸ／Ｒと置く。即ち、
【００８２】
【数１４】
【００８３】これより、ΔθとＲとを求めると、
【００８４】
【数１５】
【００８５】位相差Δθは数１５の式の第１式と第２式
を用いてより精度が高い値が求められる。次に、両式を
用いて位相差Δθを高精度にて求める方法を示す。
を用いてより精度が高い値が求められる。次に、両式を
用いて位相差Δθを高精度にて求める方法を示す。
【００８６】先ず位相差Δθの値が±πの範囲にある場
合について説明する。図４Ａに示すようにＸＹ平面に半
径Ｒの円を描き斯かる円上の点Ｐの座標を（Ｘ，Ｙ）と
すると∠ＰＯＸ＝Δθである。図４Ｂに示すように斯か
る円を５つの領域即ち象限に分割する。
合について説明する。図４Ａに示すようにＸＹ平面に半
径Ｒの円を描き斯かる円上の点Ｐの座標を（Ｘ，Ｙ）と
すると∠ＰＯＸ＝Δθである。図４Ｂに示すように斯か
る円を５つの領域即ち象限に分割する。
【００８７】即ち、第１象限は＋π≦Δθ＜＋３π／４
であり、第２象限は＋３π／４≦Δθ＜＋π／４であ
り、第３象限は＋π／４≦Δθ＜−π／４であり、第４
象限は−π／４≦Δθ＜−３π／４であり、更に第５象
限は−３π／４≦Δθ＜−πである。
であり、第２象限は＋３π／４≦Δθ＜＋π／４であ
り、第３象限は＋π／４≦Δθ＜−π／４であり、第４
象限は−π／４≦Δθ＜−３π／４であり、更に第５象
限は−３π／４≦Δθ＜−πである。
【００８８】先ず、点Ｐ（Ｘ，Ｙ）が斯かる５つの象限
のうちどの象限にあるかを判定する、即ち、位相差Δθ
がいかなる値にあるかを判定する。こうして象限判定が
行われると、次に、その結果によってΔθを求める式が
選択され、斯かる選択された式によって位相差Δθが計
算される。
のうちどの象限にあるかを判定する、即ち、位相差Δθ
がいかなる値にあるかを判定する。こうして象限判定が
行われると、次に、その結果によってΔθを求める式が
選択され、斯かる選択された式によって位相差Δθが計
算される。
【００８９】図５に斯かる象限判定と位相差Δθを計算
する手順を流れ図にて示す。斯かる方法によると、Ｘと
Ｙの絶対値を比較しＸとＹの符号を判定することによっ
て点Ｐ（Ｘ，Ｙ）がどの象限にあるかが判定され、点Ｐ
（Ｘ，Ｙ）が第１象限〜第５象限のいずれにあるかが判
定されると次の５つの式より選択された１つの式によっ
て位相差Δθが求められる。
する手順を流れ図にて示す。斯かる方法によると、Ｘと
Ｙの絶対値を比較しＸとＹの符号を判定することによっ
て点Ｐ（Ｘ，Ｙ）がどの象限にあるかが判定され、点Ｐ
（Ｘ，Ｙ）が第１象限〜第５象限のいずれにあるかが判
定されると次の５つの式より選択された１つの式によっ
て位相差Δθが求められる。
【００９０】
【数１６】
【００９１】ここに、記号ａｔｎはａｒｃｔａｎを表
す。図５の流れ図の象限判定ステップ２０１〜２０９は
象限判定器１３１−４によって実行され、位相差Δθ演
算ステップ２１１〜２１９は第１の角速度演算器１３１
−２によって実行される。
す。図５の流れ図の象限判定ステップ２０１〜２０９は
象限判定器１３１−４によって実行され、位相差Δθ演
算ステップ２１１〜２１９は第１の角速度演算器１３１
−２によって実行される。
【００９２】次に位相差Δθの値が＋π以上又は−π以
下の範囲にある場合について説明する。ｓｉｎΔθとｃ
ｏｓΔθは周期関数なので、＋π以上又は−π以下の値
を直接求めることはできない。しかしながら、既に求め
た位相差Δθに対する変化量を求めることは可能であ
り、したがって、斯かる変化量を既に求めた位相差Δθ
に加算することによって＋π以上又は−π以下の値の位
相差Δθを求めることができる。
下の範囲にある場合について説明する。ｓｉｎΔθとｃ
ｏｓΔθは周期関数なので、＋π以上又は−π以下の値
を直接求めることはできない。しかしながら、既に求め
た位相差Δθに対する変化量を求めることは可能であ
り、したがって、斯かる変化量を既に求めた位相差Δθ
に加算することによって＋π以上又は−π以下の値の位
相差Δθを求めることができる。
【００９３】＋π以上又は−π以下の値の位相差Δθを
計算するために、第２の角速度演算器１３１−３が設け
られており、斯かる第２の角速度演算器１３１−３は第
１の角速度演算器１３１−２の出力側に配置されてい
る。
計算するために、第２の角速度演算器１３１−３が設け
られており、斯かる第２の角速度演算器１３１−３は第
１の角速度演算器１３１−２の出力側に配置されてい
る。
【００９４】図６に第２の角速度演算器１３１−３の構
成例を示す。第２の角速度演算器１３１−３は位相差Δ
θの変化分を計算する変化分演算器１６１と斯かる前回
の位相差Δθを記憶する第５のレジスタ１６５と前回の
位相差Δθに今回の位相差Δθの変化分を加算する加算
器１６３と斯かる加算器１６３から出力された現在の位
相差Δθの値を記憶する第６のレジスタ１６７とを有す
るように構成してよい。
成例を示す。第２の角速度演算器１３１−３は位相差Δ
θの変化分を計算する変化分演算器１６１と斯かる前回
の位相差Δθを記憶する第５のレジスタ１６５と前回の
位相差Δθに今回の位相差Δθの変化分を加算する加算
器１６３と斯かる加算器１６３から出力された現在の位
相差Δθの値を記憶する第６のレジスタ１６７とを有す
るように構成してよい。
【００９５】変化分演算器１６１では、第５のレジスタ
１６５に記憶された前回の位相差Δθと第１の角速度演
算器１３１−２から供給された今回の位相差Δθとが比
較されて位相差Δθの変化分が計算される。
１６５に記憶された前回の位相差Δθと第１の角速度演
算器１３１−２から供給された今回の位相差Δθとが比
較されて位相差Δθの変化分が計算される。
【００９６】斯かる位相差Δθの変化分の絶対値がπよ
り大きくなければ、斯かる位相差Δθの変化分の値はそ
のまま加算器１６３に供給され、もし斯かる位相差Δθ
の変化分がπ以上であればその値より２πだけ減算され
て加算器１６３に供給され、もし斯かる位相差Δθの変
化分が−π以下であればその値に＋２πが加算されて加
算器１６３に供給される。今回の位相差Δθの値は第５
のレジスタ１６５に記憶されて次回の位相差Δθの変化
分の計算に使用される。
り大きくなければ、斯かる位相差Δθの変化分の値はそ
のまま加算器１６３に供給され、もし斯かる位相差Δθ
の変化分がπ以上であればその値より２πだけ減算され
て加算器１６３に供給され、もし斯かる位相差Δθの変
化分が−π以下であればその値に＋２πが加算されて加
算器１６３に供給される。今回の位相差Δθの値は第５
のレジスタ１６５に記憶されて次回の位相差Δθの変化
分の計算に使用される。
【００９７】加算器１６３では現在の位相差Δθに今回
の位相差Δθの変化分が加算されて新たな位相差Δθが
計算され、その値は第６のレジスタ１６７に記憶され
る。位相差Δθの変化分を加算することによって位相差
Δθを求めるように構成されているため、位相差Δθの
絶対値がπより大きくなっても必要な位相差Δθの値を
得ることができる。こうして、第２の角速度演算器１３
１−３によって＋π以上又は−π以下の値の位相差Δθ
の値が求められることができる。
の位相差Δθの変化分が加算されて新たな位相差Δθが
計算され、その値は第６のレジスタ１６７に記憶され
る。位相差Δθの変化分を加算することによって位相差
Δθを求めるように構成されているため、位相差Δθの
絶対値がπより大きくなっても必要な位相差Δθの値を
得ることができる。こうして、第２の角速度演算器１３
１−３によって＋π以上又は−π以下の値の位相差Δθ
の値が求められることができる。
【００９８】次に、変調度制御演算部１４１の動作を説
明する。変調度制御演算部１４１は位相変調器８での位
相変調において温度変化に起因する誤差を除去するよう
構成されている。一般に変調利得は温度に対する感度を
有しており、温度が変化すると変調利得も変化する。位
相変調器８の変調利得が温度により変化すると、ジャイ
ロの性能が低下する。
明する。変調度制御演算部１４１は位相変調器８での位
相変調において温度変化に起因する誤差を除去するよう
構成されている。一般に変調利得は温度に対する感度を
有しており、温度が変化すると変調利得も変化する。位
相変調器８の変調利得が温度により変化すると、ジャイ
ロの性能が低下する。
【００９９】変調信号発生器１１０−１の本来の変調利
得を１とし、変調利得の誤差をεｖとすると、実際の変
調利得は１−εｖとなる。数７の式において、位相差φ
の代わりに（１−εｖ）φを代入すると次の数１７の式
を得る。
得を１とし、変調利得の誤差をεｖとすると、実際の変
調利得は１−εｖとなる。数７の式において、位相差φ
の代わりに（１−εｖ）φを代入すると次の数１７の式
を得る。
【０１００】
【数１７】
【０１０１】このとき、４つのレジスタ１２１Ａ、１２
１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄから出力信号は次の数１８の
式によって表される。
１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄから出力信号は次の数１８の
式によって表される。
【０１０２】
【数１８】
【０１０３】これらの式よりΔθとＥを消去し、εｖが
充分小さいとすると、次の数１９の式を得る。
充分小さいとすると、次の数１９の式を得る。
【０１０４】
【数１９】
【０１０５】この式より明らかなように、変調利得誤差
εｖは４つのレジスタ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、
１２１Ｄからの出力信号のみから求めることができる。
εｖは４つのレジスタ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、
１２１Ｄからの出力信号のみから求めることができる。
【０１０６】本発明では、温度変化に起因する変調利得
の誤差を除去するために、変調度制御演算部１４１が設
けられており、変調度制御演算部１４１からの誤差訂正
信号は図２にて示すように、Ｄ／Ａ変換器１５１を経由
して位相変調信号発生部１１０の可変利得増幅器１１０
−３に入力される。こうして、可変利得増幅器１１０−
３では、変調度制御演算部１４１からの誤差訂正信号に
基づいて変調利得が調整されるから、温度変動に起因す
る変調利得の誤差が排除される。
の誤差を除去するために、変調度制御演算部１４１が設
けられており、変調度制御演算部１４１からの誤差訂正
信号は図２にて示すように、Ｄ／Ａ変換器１５１を経由
して位相変調信号発生部１１０の可変利得増幅器１１０
−３に入力される。こうして、可変利得増幅器１１０−
３では、変調度制御演算部１４１からの誤差訂正信号に
基づいて変調利得が調整されるから、温度変動に起因す
る変調利得の誤差が排除される。
【０１０７】次に、図７を参照して位相変調信号発生部
１１０の第２の例を説明する。この例の位相変調信号発
生部１１０は変調信号発生器１１０−１と利得調整器１
１０−５と第３のＤ／Ａ変換器１１０−６とを含むよう
に構成されている。この例では、第１のＤ／Ａ変換器１
５１を除去することができる利点がある。即ち、利得調
整器１１０−５は、変調度制御演算部１４１からの誤差
訂正信号を直接入力し、ディジタル演算によって直接利
得を制御するように構成されている。第３のＤ／Ａ変換
器１１０−６は利得調整器１１０−５の出力側に接続さ
れている。
１１０の第２の例を説明する。この例の位相変調信号発
生部１１０は変調信号発生器１１０−１と利得調整器１
１０−５と第３のＤ／Ａ変換器１１０−６とを含むよう
に構成されている。この例では、第１のＤ／Ａ変換器１
５１を除去することができる利点がある。即ち、利得調
整器１１０−５は、変調度制御演算部１４１からの誤差
訂正信号を直接入力し、ディジタル演算によって直接利
得を制御するように構成されている。第３のＤ／Ａ変換
器１１０−６は利得調整器１１０−５の出力側に接続さ
れている。
【０１０８】この例は図２に示した位相変調信号発生部
１１０の第１の例を改良したものである。図２の第１の
例によると、ディジタルデモジュレーション部１００は
第１のＤ／Ａ変換器１５１と第２のＤ／Ａ変換器１１０
−２の２つのＤ／Ａ変換器を含む。第１のＤ／Ａ変換器
１５１は高速度が要求され第２のＤ／Ａ変換器１１０−
２は高精度が要求される。図７に示す如く、位相変調信
号発生部１１０の第２の例では、２つのＤ／Ａ変換器の
代わりに、高速度と高精度を備えた１つのＤ／Ａ変換器
１１０−６が配置されている。
１１０の第１の例を改良したものである。図２の第１の
例によると、ディジタルデモジュレーション部１００は
第１のＤ／Ａ変換器１５１と第２のＤ／Ａ変換器１１０
−２の２つのＤ／Ａ変換器を含む。第１のＤ／Ａ変換器
１５１は高速度が要求され第２のＤ／Ａ変換器１１０−
２は高精度が要求される。図７に示す如く、位相変調信
号発生部１１０の第２の例では、２つのＤ／Ａ変換器の
代わりに、高速度と高精度を備えた１つのＤ／Ａ変換器
１１０−６が配置されている。
【０１０９】図８〜図１３を参照して本発明のディジタ
ルデモジュレーション方式の光ファイバジャイロにて使
用する位相差φの例を説明する。数１１の式を得るため
には位相差φ＝＋π／２とφ＝−π／２とが必要であ
り、数１２の式を得るためには位相差φ＝０とφ＝＋π
又は−πとが必要である。従って、数１１の式と数１２
の式の両者を得るためには、図１８Ｃに対応して、位相
差φ＝＋π／２とφ＝−π／２、φ＝０とφ＝＋π又は
−πを含む波形信号が必要である。
ルデモジュレーション方式の光ファイバジャイロにて使
用する位相差φの例を説明する。数１１の式を得るため
には位相差φ＝＋π／２とφ＝−π／２とが必要であ
り、数１２の式を得るためには位相差φ＝０とφ＝＋π
又は−πとが必要である。従って、数１１の式と数１２
の式の両者を得るためには、図１８Ｃに対応して、位相
差φ＝＋π／２とφ＝−π／２、φ＝０とφ＝＋π又は
−πを含む波形信号が必要である。
【０１１０】先ず、図８及び図９を参照して位相差信号
φの第１の例を説明する。図８Ａは右周りの光Ｅcwの位
相φ(t) の波形信号を示し、図８Ｂは左周りの光Ｅccw
の位相φ(t−τ) の波形信号を示し、図８Ｃは位相差φ
＝φ(t) −φ(t−τ) の波形信号を示し、図８Ｄは数７
の式又は数９の式の変数ｘ＝Δθ−φの波形信号を示
す。図８Ｃに示すように位相差φ信号は時間τ内に４つ
値±π／２、０、＋π（又は−π）を有し、変数ｘ＝Δ
θ−φもそれに対応して４つ値Δθ−（±π／２）、Δ
θ−０、Δθ−π（又はΔθ＋π）を有する。
φの第１の例を説明する。図８Ａは右周りの光Ｅcwの位
相φ(t) の波形信号を示し、図８Ｂは左周りの光Ｅccw
の位相φ(t−τ) の波形信号を示し、図８Ｃは位相差φ
＝φ(t) −φ(t−τ) の波形信号を示し、図８Ｄは数７
の式又は数９の式の変数ｘ＝Δθ−φの波形信号を示
す。図８Ｃに示すように位相差φ信号は時間τ内に４つ
値±π／２、０、＋π（又は−π）を有し、変数ｘ＝Δ
θ−φもそれに対応して４つ値Δθ−（±π／２）、Δ
θ−０、Δθ−π（又はΔθ＋π）を有する。
【０１１１】図９は図１９と同様に数７の式又は数９の
式を使用して、位相差φがφ＝±π／２のとき、φ＝０
のとき及びφ＝±πのときに、光の強さＩP （Δθ−±
π／２）、ＩP （Δθ−０）及びＩP （Δθ−±π）を
求める方法を示す。
式を使用して、位相差φがφ＝±π／２のとき、φ＝０
のとき及びφ＝±πのときに、光の強さＩP （Δθ−±
π／２）、ＩP （Δθ−０）及びＩP （Δθ−±π）を
求める方法を示す。
【０１１２】図９Ａは数７の式又は数９の式のグラフで
あり、横軸は位相差ｘ（＝Δθ−φ）、縦軸は光の強さ
ＩP である。
あり、横軸は位相差ｘ（＝Δθ−φ）、縦軸は光の強さ
ＩP である。
【０１１３】図９ＢはΔθ＝０の場合の位相差ｘ（＝Δ
θ−φ）の波形を表し、図９Ｄは図９Ｂに示す位相差ｘ
に対する光の強さＩP を表す。図９Ｂに示すように変数
ｘ（＝Δθ−φ）が時間τ内に順に−π、−π／２、
０、＋π／２に変化すると、図９Ｄに示すように光の強
さＩP はそれに対応して順にＩP （０−π）、ＩP （０
−π／２）、ＩP （０−０）、ＩP （０＋π／２）とな
る。
θ−φ）の波形を表し、図９Ｄは図９Ｂに示す位相差ｘ
に対する光の強さＩP を表す。図９Ｂに示すように変数
ｘ（＝Δθ−φ）が時間τ内に順に−π、−π／２、
０、＋π／２に変化すると、図９Ｄに示すように光の強
さＩP はそれに対応して順にＩP （０−π）、ＩP （０
−π／２）、ＩP （０−０）、ＩP （０＋π／２）とな
る。
【０１１４】同様に、図９ＣはΔθ≠０の場合の位相差
ｘ（＝Δθ−φ）の波形を表し、図９Ｅは図９Ｃに示す
位相差ｘに対する光の強さＩP を表す。図９Ｃに示すよ
うに変数ｘ（＝Δθ−φ）が時間τ内に順にｘ＝Δθ−
π、Δθ−π／２、Δθ−０、Δθ＋π／２に変化する
と、図９Ｅに示すように光の強さＩP はそれに対応して
順にＩP （Δθ−π）＝Ｉ1 、ＩP （Δθ−π／２）＝
Ｉ2 、ＩP （Δθ−０）＝Ｉ3 、ＩP （Δθ＋π／２）
＝Ｉ4 となる。
ｘ（＝Δθ−φ）の波形を表し、図９Ｅは図９Ｃに示す
位相差ｘに対する光の強さＩP を表す。図９Ｃに示すよ
うに変数ｘ（＝Δθ−φ）が時間τ内に順にｘ＝Δθ−
π、Δθ−π／２、Δθ−０、Δθ＋π／２に変化する
と、図９Ｅに示すように光の強さＩP はそれに対応して
順にＩP （Δθ−π）＝Ｉ1 、ＩP （Δθ−π／２）＝
Ｉ2 、ＩP （Δθ−０）＝Ｉ3 、ＩP （Δθ＋π／２）
＝Ｉ4 となる。
【０１１５】図９Ｅに示すように、ＩP （Δθ−０）の
値Ｉ3 とＩP （Δθ−π）の値Ｉ1との差より数１２の
式の左辺が求められ、ＩP （Δθ−π／２）の値Ｉ2 と
ＩP（Δθ＋π／２）の値Ｉ4 との差より数１１の式の
左辺が求められる。
値Ｉ3 とＩP （Δθ−π）の値Ｉ1との差より数１２の
式の左辺が求められ、ＩP （Δθ−π／２）の値Ｉ2 と
ＩP（Δθ＋π／２）の値Ｉ4 との差より数１１の式の
左辺が求められる。
【０１１６】次に、図１０及び図１１を参照して位相差
信号φの第２の例を説明する。図１０Ａは右周りの光Ｅ
cwの位相φ(t) の波形信号を示し、図１０Ｂは左周りの
光Ｅccw の位相φ(t−τ) の波形信号を示し、図１０Ｃ
は位相差φ＝φ(t) −φ(t−τ) の波形信号を示し、図
１０Ｄは数７の式又は数９の式の変数ｘ＝Δθ−φの波
形信号を示す。図１０Ｃに示すように位相差φは時間４
τ内に４つ値±π／２、０、＋π（又は−π）を有し、
変数ｘ＝Δθ−φもそれに対応して４つ値Δθ−（±π
／２）、Δθ−０、Δθ−π（又はΔθ＋π）を有す
る。
信号φの第２の例を説明する。図１０Ａは右周りの光Ｅ
cwの位相φ(t) の波形信号を示し、図１０Ｂは左周りの
光Ｅccw の位相φ(t−τ) の波形信号を示し、図１０Ｃ
は位相差φ＝φ(t) −φ(t−τ) の波形信号を示し、図
１０Ｄは数７の式又は数９の式の変数ｘ＝Δθ−φの波
形信号を示す。図１０Ｃに示すように位相差φは時間４
τ内に４つ値±π／２、０、＋π（又は−π）を有し、
変数ｘ＝Δθ−φもそれに対応して４つ値Δθ−（±π
／２）、Δθ−０、Δθ−π（又はΔθ＋π）を有す
る。
【０１１７】図１１は図１９と同様に数７の式又は数９
の式を使用して、位相差φがφ＝±π／２のときφ＝０
のとき及びφ＝±πのときに、光の強さＩP （Δθ−±
π／２）、ＩP （Δθ−０）及びＩP （Δθ−±π）を
求める方法を示す。
の式を使用して、位相差φがφ＝±π／２のときφ＝０
のとき及びφ＝±πのときに、光の強さＩP （Δθ−±
π／２）、ＩP （Δθ−０）及びＩP （Δθ−±π）を
求める方法を示す。
【０１１８】図１１Ａは数７の式又は数９の式のグラフ
であり、横軸は位相差ｘ（＝Δθ−φ）、縦軸は光の強
さＩP である。
であり、横軸は位相差ｘ（＝Δθ−φ）、縦軸は光の強
さＩP である。
【０１１９】図１１ＢはΔθ＝０の場合の位相差ｘ（＝
Δθ−φ）の波形を表し、図１１Ｄは図１１Ｂに示す位
相差ｘに対する光の強さＩP を表す。図１１Ｂに示すよ
うに変数ｘ（＝Δθ−φ）が時間４τ内に順に−π、＋
π／２、０、−π／２に変化すると、図１１Ｄに示すよ
うに光の強さＩP はそれに対応して順にＩP （０−
π）、ＩP （０＋π／２）、ＩP （０−０）、ＩP （０
−π／２）となる。
Δθ−φ）の波形を表し、図１１Ｄは図１１Ｂに示す位
相差ｘに対する光の強さＩP を表す。図１１Ｂに示すよ
うに変数ｘ（＝Δθ−φ）が時間４τ内に順に−π、＋
π／２、０、−π／２に変化すると、図１１Ｄに示すよ
うに光の強さＩP はそれに対応して順にＩP （０−
π）、ＩP （０＋π／２）、ＩP （０−０）、ＩP （０
−π／２）となる。
【０１２０】同様に、図１１ＣはΔθ≠０の場合の位相
差ｘ（＝Δθ−φ）の波形を表し、図１１Ｅは図１１Ｃ
に示す位相差ｘに対する光の強さＩP を表す。図１１Ｃ
に示すように変数ｘ（＝Δθ−φ）が時間４τ内に順に
ｘ＝Δθ−π、Δθ＋π／２、Δθ−０、Δθ−π／２
に変化すると、図１１Ｅに示すように光の強さＩP はそ
れに対応して順にＩP （Δθ−π）＝Ｉ1 、ＩP （Δθ
＋π／２）＝Ｉ2 、ＩP （Δθ−０）＝Ｉ3 、ＩP （Δ
θ−π／２）＝Ｉ4 となる。
差ｘ（＝Δθ−φ）の波形を表し、図１１Ｅは図１１Ｃ
に示す位相差ｘに対する光の強さＩP を表す。図１１Ｃ
に示すように変数ｘ（＝Δθ−φ）が時間４τ内に順に
ｘ＝Δθ−π、Δθ＋π／２、Δθ−０、Δθ−π／２
に変化すると、図１１Ｅに示すように光の強さＩP はそ
れに対応して順にＩP （Δθ−π）＝Ｉ1 、ＩP （Δθ
＋π／２）＝Ｉ2 、ＩP （Δθ−０）＝Ｉ3 、ＩP （Δ
θ−π／２）＝Ｉ4 となる。
【０１２１】図１１Ｅに示すように、時間４τ内にて、
ＩP （Δθ−０）の値Ｉ3 とＩP （Δθ−π）の値Ｉ1
の差より数１２の式の左辺が求められ、ＩP （Δθ−π
／２）の値Ｉ4 とＩP （Δθ＋π／２）の値Ｉ2 との差
より数１１の式の左辺が求められる。
ＩP （Δθ−０）の値Ｉ3 とＩP （Δθ−π）の値Ｉ1
の差より数１２の式の左辺が求められ、ＩP （Δθ−π
／２）の値Ｉ4 とＩP （Δθ＋π／２）の値Ｉ2 との差
より数１１の式の左辺が求められる。
【０１２２】次に、図１２及び図１３を参照して位相差
信号φの第３の例を説明する。図１２Ａは右周りの光Ｅ
cwの位相φ(t) の波形信号を示し、図１２Ｂは左周りの
光Ｅccw の位相φ(t−τ) の波形信号を示し、図１２Ｃ
は位相差φ＝φ(t) −φ(t−τ) の波形信号を示し、図
１２Ｄは数７の式又は数９の式の変数ｘ＝Δθ−φの波
形信号を示す。図１２Ｃに示すように位相差φ信号は時
間τ内に４つ値＋π（又は−π）、＋π／２、０、−π
／２を有し、変数ｘ＝Δθ−φもそれに対応して４つ値
Δθ−π（又はΔθ＋π）、Δθ−π／２）、Δθ−
０、Δθ＋π／２を有する。
信号φの第３の例を説明する。図１２Ａは右周りの光Ｅ
cwの位相φ(t) の波形信号を示し、図１２Ｂは左周りの
光Ｅccw の位相φ(t−τ) の波形信号を示し、図１２Ｃ
は位相差φ＝φ(t) −φ(t−τ) の波形信号を示し、図
１２Ｄは数７の式又は数９の式の変数ｘ＝Δθ−φの波
形信号を示す。図１２Ｃに示すように位相差φ信号は時
間τ内に４つ値＋π（又は−π）、＋π／２、０、−π
／２を有し、変数ｘ＝Δθ−φもそれに対応して４つ値
Δθ−π（又はΔθ＋π）、Δθ−π／２）、Δθ−
０、Δθ＋π／２を有する。
【０１２３】図１３は図１９と同様に数７の式又は数９
の式を使用して、位相差φがφ＝±π／２のときφ＝０
のとき及びφ＝±πのときに、光の強さＩP （Δθ−±
π／２）、ＩP （Δθ−０）及びＩP （Δθ−±π）を
求める方法を示す。
の式を使用して、位相差φがφ＝±π／２のときφ＝０
のとき及びφ＝±πのときに、光の強さＩP （Δθ−±
π／２）、ＩP （Δθ−０）及びＩP （Δθ−±π）を
求める方法を示す。
【０１２４】図１３Ａは数７の式又は数９の式のグラフ
であり、横軸は位相差ｘ（＝Δθ−φ）、縦軸は光の強
さＩP である。
であり、横軸は位相差ｘ（＝Δθ−φ）、縦軸は光の強
さＩP である。
【０１２５】図１３ＢはΔθ＝０の場合の位相差ｘ（＝
Δθ−φ）の波形を表し、図１３Ｄは図１３Ｂに示す位
相差ｘに対する光の強さＩP を表す。図１３Ｂに示すよ
うに変数ｘ（＝Δθ−φ）が時間τ内に順に−π、−π
／２、０、＋π／２に変化すると、図１３Ｄに示すよう
に光の強さＩP はそれに対応して順にＩP （０−π）、
ＩP （０−π／２）、ＩP （０−０）、ＩP （０＋π／
２）となる。
Δθ−φ）の波形を表し、図１３Ｄは図１３Ｂに示す位
相差ｘに対する光の強さＩP を表す。図１３Ｂに示すよ
うに変数ｘ（＝Δθ−φ）が時間τ内に順に−π、−π
／２、０、＋π／２に変化すると、図１３Ｄに示すよう
に光の強さＩP はそれに対応して順にＩP （０−π）、
ＩP （０−π／２）、ＩP （０−０）、ＩP （０＋π／
２）となる。
【０１２６】同様に、図１３ＣはΔθ≠０の場合の位相
差ｘ（＝Δθ−φ）の波形を表し、図１３Ｅは図１３Ｃ
に示す位相差ｘに対する光の強さＩP を表す。図１３Ｃ
に示すように変数ｘ（＝Δθ−φ）が時間τ内に順にｘ
＝Δθ−π、Δθ−π／２、Δθ−０、Δθ＋π／２に
変化すると、図１３Ｅに示すように光の強さＩP はそれ
に対応して順にＩP （Δθ−π）＝Ｉ1 、ＩP （Δθ−
π／２）＝Ｉ2 、ＩP （Δθ−０）＝Ｉ3 、ＩP （Δθ
−π／２）＝Ｉ4 となる。
差ｘ（＝Δθ−φ）の波形を表し、図１３Ｅは図１３Ｃ
に示す位相差ｘに対する光の強さＩP を表す。図１３Ｃ
に示すように変数ｘ（＝Δθ−φ）が時間τ内に順にｘ
＝Δθ−π、Δθ−π／２、Δθ−０、Δθ＋π／２に
変化すると、図１３Ｅに示すように光の強さＩP はそれ
に対応して順にＩP （Δθ−π）＝Ｉ1 、ＩP （Δθ−
π／２）＝Ｉ2 、ＩP （Δθ−０）＝Ｉ3 、ＩP （Δθ
−π／２）＝Ｉ4 となる。
【０１２７】図１３Ｅに示すように、時間τ内にて、Ｉ
P （Δθ−０）の値Ｉ3 とＩP （Δθ−π）の値Ｉ1 の
差より数１２の式の左辺が求められ、ＩP （Δθ−π／
２）の値Ｉ2 とＩP （Δθ＋π／２）の値Ｉ4 との差よ
り数１１の式の左辺が求められる。
P （Δθ−０）の値Ｉ3 とＩP （Δθ−π）の値Ｉ1 の
差より数１２の式の左辺が求められ、ＩP （Δθ−π／
２）の値Ｉ2 とＩP （Δθ＋π／２）の値Ｉ4 との差よ
り数１１の式の左辺が求められる。
【０１２８】最後に、図１４及び図１５を参照して位相
差信号φの第４の例を説明する。図１４Ａは右周りの光
Ｅcwの位相φ(t) の波形信号を示し、図１４Ｂは左周り
の光Ｅccw の位相φ(t−τ) の波形信号を示し、図１４
Ｃは位相差φ＝φ(t) −φ(t−τ) の波形信号を示し、
図１４Ｄは数７の式又は数９の式の変数ｘ＝Δθ−φの
波形信号を示す。図１４Ｃに示すように位相差φ信号は
時間２τ内に４つ値＋π（又は−π）、＋π／２、０、
−π／２を有し、変数ｘ＝Δθ−φもそれに対応して４
つ値Δθ−π（又はΔθ＋π）、Δθ−π／２）、Δθ
−０、Δθ＋π／２を有する。
差信号φの第４の例を説明する。図１４Ａは右周りの光
Ｅcwの位相φ(t) の波形信号を示し、図１４Ｂは左周り
の光Ｅccw の位相φ(t−τ) の波形信号を示し、図１４
Ｃは位相差φ＝φ(t) −φ(t−τ) の波形信号を示し、
図１４Ｄは数７の式又は数９の式の変数ｘ＝Δθ−φの
波形信号を示す。図１４Ｃに示すように位相差φ信号は
時間２τ内に４つ値＋π（又は−π）、＋π／２、０、
−π／２を有し、変数ｘ＝Δθ−φもそれに対応して４
つ値Δθ−π（又はΔθ＋π）、Δθ−π／２）、Δθ
−０、Δθ＋π／２を有する。
【０１２９】図１５は図１９と同様に数７の式又は数９
の式を使用して、位相差φがφ＝±π／２のときφ＝０
のとき及びφ＝±πのときに、光の強さＩP （Δθ−±
π／２）、ＩP （Δθ−０）及びＩP （Δθ−±π）を
求める方法を示す。
の式を使用して、位相差φがφ＝±π／２のときφ＝０
のとき及びφ＝±πのときに、光の強さＩP （Δθ−±
π／２）、ＩP （Δθ−０）及びＩP （Δθ−±π）を
求める方法を示す。
【０１３０】図１５Ａは数７の式又は数９の式のグラフ
であり、横軸は位相差ｘ（＝Δθ−φ）、縦軸は光の強
さＩP である。
であり、横軸は位相差ｘ（＝Δθ−φ）、縦軸は光の強
さＩP である。
【０１３１】図１５ＢはΔθ＝０の場合の位相差ｘ（＝
Δθ−φ）の波形を表し、図１５Ｄは図１５Ｂに示す位
相差ｘに対する光の強さＩP を表す。図１５Ｂに示すよ
うに変数ｘ（＝Δθ−φ）が時間２τ内に順に−π、−
π／２、０、＋π／２に変化すると、図１５Ｄに示すよ
うに光の強さＩP はそれに対応して順にＩP （０−
π）、ＩP （０−π／２）、ＩP （０−０）、ＩP （０
＋π／２）となる。
Δθ−φ）の波形を表し、図１５Ｄは図１５Ｂに示す位
相差ｘに対する光の強さＩP を表す。図１５Ｂに示すよ
うに変数ｘ（＝Δθ−φ）が時間２τ内に順に−π、−
π／２、０、＋π／２に変化すると、図１５Ｄに示すよ
うに光の強さＩP はそれに対応して順にＩP （０−
π）、ＩP （０−π／２）、ＩP （０−０）、ＩP （０
＋π／２）となる。
【０１３２】同様に、図１５ＣはΔθ≠０の場合の位相
差ｘ（＝Δθ−φ）の波形を表し、図１５Ｅは図１５Ｃ
に示す位相差ｘに対する光の強さＩP を表す。図１５Ｃ
に示すように変数ｘ（＝Δθ−φ）が時間２τ内に順に
ｘ＝Δθ−π、Δθ−π／２、Δθ−０、Δθ＋π／２
に変化すると、図１５Ｅに示すように光の強さＩP はそ
れに対応して順にＩP （Δθ−π）＝Ｉ1 、ＩP （Δθ
−π／２）＝Ｉ2 、ＩP （Δθ−０）＝Ｉ3 、ＩP （Δ
θ−π／２）＝Ｉ4 となる。
差ｘ（＝Δθ−φ）の波形を表し、図１５Ｅは図１５Ｃ
に示す位相差ｘに対する光の強さＩP を表す。図１５Ｃ
に示すように変数ｘ（＝Δθ−φ）が時間２τ内に順に
ｘ＝Δθ−π、Δθ−π／２、Δθ−０、Δθ＋π／２
に変化すると、図１５Ｅに示すように光の強さＩP はそ
れに対応して順にＩP （Δθ−π）＝Ｉ1 、ＩP （Δθ
−π／２）＝Ｉ2 、ＩP （Δθ−０）＝Ｉ3 、ＩP （Δ
θ−π／２）＝Ｉ4 となる。
【０１３３】図１５Ｅに示すように、時間２τ内にて、
ＩP （Δθ−０）の値Ｉ3 とＩP （Δθ−π）の値Ｉ1
の差より数１２の式の左辺が求められ、ＩP （Δθ−π
／２）の値Ｉ2 とＩP （Δθ＋π／２）の値Ｉ4 との差
より数１１の式の左辺が求められる。
ＩP （Δθ−０）の値Ｉ3 とＩP （Δθ−π）の値Ｉ1
の差より数１２の式の左辺が求められ、ＩP （Δθ−π
／２）の値Ｉ2 とＩP （Δθ＋π／２）の値Ｉ4 との差
より数１１の式の左辺が求められる。
【０１３４】第１の例では、位相差φ(t) 又はφ(t−
τ) の最大値は±π／２でよく、その波形は比較的簡単
である。しかし、図９に示すように位相変調はτ／４時
間毎にしなければならない。
τ) の最大値は±π／２でよく、その波形は比較的簡単
である。しかし、図９に示すように位相変調はτ／４時
間毎にしなければならない。
【０１３５】第２の例では、位相差φ(t) 又はφ(t−
τ) の最大値は±π／２でよいが、その波形は比較的複
雑である。図１１に示すように位相変調はτ時間毎であ
る。
τ) の最大値は±π／２でよいが、その波形は比較的複
雑である。図１１に示すように位相変調はτ時間毎であ
る。
【０１３６】第３の例では、位相差φ(t) 又はφ(t−
τ) の最大値は±π／２でよく、３つのレベル＋π／
２、０、−π／２しか使用しない。またその波形は比較
的簡単である。しかし、図１３に示すように位相変調は
τ／４時間毎にしなければならない。
τ) の最大値は±π／２でよく、３つのレベル＋π／
２、０、−π／２しか使用しない。またその波形は比較
的簡単である。しかし、図１３に示すように位相変調は
τ／４時間毎にしなければならない。
【０１３７】第４の例では、位相差φ(t) 又はφ(t−
τ) の最大値は±π／２でよく、３つのレベル＋π／
２、０、−π／２しか使用しない。また図１５に示すよ
うに、位相変調はτ／２時間毎である。
τ) の最大値は±π／２でよく、３つのレベル＋π／
２、０、−π／２しか使用しない。また図１５に示すよ
うに、位相変調はτ／２時間毎である。
【０１３８】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
【０１３９】
【発明の効果】本発明によれば、ｓｉｎΔθの値ばかり
でなく、ｃｏｓΔθの値も得られるから、位相差Δθを
ｓｉｎΔθによって求めることもｃｏｓΔθによって求
めることもできる利点がある。
でなく、ｃｏｓΔθの値も得られるから、位相差Δθを
ｓｉｎΔθによって求めることもｃｏｓΔθによって求
めることもできる利点がある。
【０１４０】本発明によれば、位相差ΔθはｓｉｎΔθ
及びｃｏｓΔθの両者によって求めることができるか
ら、位相差ΔθをｓｉｎΔθだけから求める場合に比べ
てより精度の高い位相差Δθを求めることができ、従っ
てより精度が高い角速度Ωを測定することができる利点
がある。
及びｃｏｓΔθの両者によって求めることができるか
ら、位相差ΔθをｓｉｎΔθだけから求める場合に比べ
てより精度の高い位相差Δθを求めることができ、従っ
てより精度が高い角速度Ωを測定することができる利点
がある。
【０１４１】本発明によれば、位相差Δθの関数として
ｓｉｎΔθとｃｏｓΔθの値が得られるから、位相差Δ
θを±πの範囲で得ることができる利点がある。
ｓｉｎΔθとｃｏｓΔθの値が得られるから、位相差Δ
θを±πの範囲で得ることができる利点がある。
【０１４２】本発明によれば、前回の位相差Δθに位相
差Δθの変化分を加算するように構成されているから、
位相差Δθを±πの範囲より大きい範囲で得ることがで
きる利点がある。
差Δθの変化分を加算するように構成されているから、
位相差Δθを±πの範囲より大きい範囲で得ることがで
きる利点がある。
【０１４３】本発明によれば、変調度制御演算部を設
け、それによって温度変化に起因する変調利得の偏差を
補正しているから、温度変化に起因する測定値誤差を除
去することができる利点がある。
け、それによって温度変化に起因する変調利得の偏差を
補正しているから、温度変化に起因する測定値誤差を除
去することができる利点がある。
【図１】本発明の光ファイバジャイロの例を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明による位相変調信号発生部の構成例を示
す図である。
す図である。
【図３】本発明による角速度演算部の構成例を示す図で
ある。
ある。
【図４】位相差Δθの範囲を５つの象限に分割したこと
を示す図である。
を示す図である。
【図５】位相差の象限判別と計算手順を示す流れ図であ
る。
る。
【図６】本発明による第２の角速度演算器の構成例を示
す図である。
す図である。
【図７】本発明による位相変調信号発生部の他の構成例
を示す図である。
を示す図である。
【図８】本発明の光ファイバジャイロにて使用される位
相差信号の第１の例を示す説明図である。
相差信号の第１の例を示す説明図である。
【図９】図８の位相差と光の強さの関係を説明する説明
図である。
図である。
【図１０】本発明の光ファイバジャイロにて使用される
位相差の第２の例を示す説明図である。
位相差の第２の例を示す説明図である。
【図１１】図１０の位相差と光の強さの関係を説明する
説明図である。
説明図である。
【図１２】本発明の光ファイバジャイロにて使用される
位相差の第３の例を示す説明図である。
位相差の第３の例を示す説明図である。
【図１３】図１２の位相差と光の強さの関係を説明する
説明図である。
説明図である。
【図１４】本発明の光ファイバジャイロにて使用される
位相差の第４の例を示す説明図である。
位相差の第４の例を示す説明図である。
【図１５】図１４の位相差と光の強さの関係を説明する
説明図である。
説明図である。
【図１６】従来の光ファイバジャイロの構成例を示す図
である。
である。
【図１７】図１６の光ファイバジャイロの主要部の構成
例を示す図である。
例を示す図である。
【図１８】従来の位相差の例を示す説明図である。
【図１９】図１８の位相差と光の強さの関係を説明する
説明図である。
説明図である。
１ 光源 ２ 受光器 ３ 光ファイバループ ４ 偏光子 ５、６ カプラ ７ 電流電圧変換器 ７Ａ 接続端子 ８ 位相変調器 ９ タイミング信号発生器 １０ 位相変調信号発生部 １０Ａ 接続端子 １１ Ａ／Ｄ変換器 １２ ＣＰＵ １２Ａ 接続端子 ２０ ゲート回路 ２１Ａ、２１Ｂ レジスタ ２３ 減算部 ２５ 演算部 １００ ディジタルデモジュレーション部 １０９ タイミング信号発生器 １１０ 位相変調信号発生部 １１０−１ 変調信号発生器 １１０−２ Ｄ／Ａ変換器 １１０−３ 可変利得増幅器 １１０−５ 利得調整器 １１０−６ Ｄ／Ａ変換器 １１１ Ａ／Ｄ変換器 １１２ ＣＰＵ １２０ ゲート回路 １２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄ レジスタ １３１ 角速度演算部 １３１Ａ 接続端子 １３１−１Ａ、１３１−１Ｂ 減算器 １３１−２、１３１−３ 角速度演算器 １３１−４ 象限判別器 １５１ Ｄ／Ａ変換器 １６１ 変化分演算器 １６３ 加算器 １６５、１６７ レジスタ
Claims (5)
- 【請求項１】 光源と、光ファイバループと、上記光源
からの光を第１の伝播光と第２の伝播光とに分岐し両者
を上記光ファイバループにそれぞれ互いに反対方向に伝
播させるカプラと、上記第１の伝播光及び第２の伝播光
を位相変調する位相変調器と、上記第１の伝播光及び第
２の伝播光を受光して電気信号に変換する受光器と、該
受光器から供給された電流信号を電圧信号に変換する電
流電圧変換器と、該電流電圧変換器から供給されたアナ
ログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを
有し、上記Ａ／Ｄ変換器から供給されたディジタル信号
より角速度を求めるように構成された光ファイバジャイ
ロおいて、 上記位相変調器によって上記第１の伝播光は第１の位相
差φ(t) にて位相変調され上記第２の伝播光は光が上記
光ファイバループを伝播する時間をτとして第２の位相
差φ(t−τ) にて位相変調され、上記受光器によって次
の式で表される光の強さＩP を有する光が受光され、 ＩP （Δθ−φ）＝２Ｅ2 ｛１＋ｃｏｓ（Δθ−φ）｝ 但し、 Δθは角速度によって上記第１の伝播光と第２の伝播光
の間に発生する位相差、φ＝φ(t) −φ(t−τ) は位相
差、 上記Ａ／Ｄ変換器によって上記位相差φが異なる４つの
ディジタル値ＩP （Δθ−π／２）、ＩP （Δθ＋π／
２）、ＩP （Δθ−０）、ＩP （Δθ±π）が生成さ
れ、 次の第１の及び第２の減算式、 ＩP （Δθ−π／２）−ＩP （Δθ＋π／２）＝４Ｅ2
ｓｉｎ（Δθ） ＩP （Δθ−０）−ＩP （Δθ±π）＝４Ｅ2 ｃｏｓ
（Δθ） 但し、Ｅは定数、によって位相差Δθを求め、それによ
って角速度を求めるように構成されたことを特徴とする
光ファイバジャイロ。 - 【請求項２】 請求項１記載の光ファイバジャイロおい
て、 タイミング信号を発生するタイミング信号発生器と、上
記タイミング信号を入力し上記位相変調器に位相変調信
号を出力する位相変調信号発生部と、上記タイミング信
号をゲート制御信号として入力し且つ上記Ａ／Ｄ変換器
からのディジタル信号を入力するゲート回路と、上記ゲ
ート制御信号に基づいて上記ゲート回路から供給された
上記４つのディジタル値ＩP （Δθ−π／２）、Ｉ
P （Δθ＋π／２）、ＩP （Δθ−０）、ＩP （Δθ±
π）をそれぞれ記憶する４つのレジスタと、該４つのレ
ジスタより供給された上記４つのディジタル値より角速
度を演算する角速度演算部と、を有するように構成され
たことを特徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項３】 請求項２記載の光ファイバジャイロおい
て、 上記４つのレジスタより供給された上記４つのディジタ
ル値より変調利得誤差を演算し誤差訂正信号を発生する
変調度制御演算部を有し、上記位相変調信号発生部は上
記変調度制御演算部より出力された上記誤差訂正信号を
Ｄ／Ａ変換器を経由して入力しそれによって訂正された
位相変調信号を上記位相変調器に出力するように構成さ
れたことを特徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項４】 請求項２又は３記載の光ファイバジャイ
ロにおいて、上記角速度演算部は、上記第１のレジスタ
より供給されたディジタル値ＩP （Δθ−π／２）と上
記第２のレジスタより供給されたディジタル値ＩP （Δ
θ＋π／２）とより上記第１の減算式を演算する第１の
減算器と、上記第３のレジスタより供給されたディジタ
ル値ＩP （Δθ−０）と上記第４のレジスタより供給さ
れたディジタル値ＩP （Δθ±π）とより上記第２の減
算式を演算する第２の減算器と、上記第１及び第２の減
算器の出力信号を入力して角速度を演算する角速度演算
器と、を有することを特徴とする光ファイバジャイロ。 - 【請求項５】 請求項２、３又は４記載の光ファイバジ
ャイロにおいて、上記位相変調信号発生部は上記タイミ
ング信号を入力する変調信号発生器と、該変調信号発生
器からの出力信号をＤ／Ａ変換器を経由して入力し上記
位相変調器に位相変調信号を出力する可変利得増幅器と
を有し、上記可変利得増幅器によって位相変調度の利得
制御がされるように構成されていることを特徴とする光
ファイバジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28322392A JP3245796B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 光ファイバジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28322392A JP3245796B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 光ファイバジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06129861A true JPH06129861A (ja) | 1994-05-13 |
| JP3245796B2 JP3245796B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=17662691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28322392A Expired - Fee Related JP3245796B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3245796B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999056080A1 (fr) * | 1998-04-27 | 1999-11-04 | Tokimec Inc. | Gyroscope a fibres optiques |
| JP2010038917A (ja) * | 2008-08-04 | 2010-02-18 | Honeywell Internatl Inc | 閉ループ光ファイバセンサのためのセグメント化された光回路駆動装置 |
| JP2011022145A (ja) * | 2009-07-20 | 2011-02-03 | Honeywell Internatl Inc | 干渉型光ファイバジャイロスコープの交互変調方式 |
-
1992
- 1992-10-21 JP JP28322392A patent/JP3245796B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999056080A1 (fr) * | 1998-04-27 | 1999-11-04 | Tokimec Inc. | Gyroscope a fibres optiques |
| JP2010038917A (ja) * | 2008-08-04 | 2010-02-18 | Honeywell Internatl Inc | 閉ループ光ファイバセンサのためのセグメント化された光回路駆動装置 |
| JP2011022145A (ja) * | 2009-07-20 | 2011-02-03 | Honeywell Internatl Inc | 干渉型光ファイバジャイロスコープの交互変調方式 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3245796B2 (ja) | 2002-01-15 |
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