JPH06510123A - 回転運動に対する光学的センサ - Google Patents

回転運動に対する光学的センサ

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JPH06510123A
JPH06510123A JP5504820A JP50482093A JPH06510123A JP H06510123 A JPH06510123 A JP H06510123A JP 5504820 A JP5504820 A JP 5504820A JP 50482093 A JP50482093 A JP 50482093A JP H06510123 A JPH06510123 A JP H06510123A
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ドラバレク,パーヴェル
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ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング
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    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/58Turn-sensitive devices without moving masses
    • G01C19/64Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
    • G01C19/72Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 回転運動に対する光学的センサ 従来技術 本発明は、請求項1,2および3の上位概念に示された回転運動に対する光学的 センサに関する。刊行物に、 HOTATE und S、 SAMUKAY^ 、 ” Drift reductionin an optical het erodyne fiber gyro” 、^ppliedOptics、  Vol、29. No、9. 20. 3. 1990゜S、1345−134 9にこの種の光学的センサが示されている。この公知のセンサは、ジャイロスコ ープにおいて現われるサニヤック(Sagnac)効果にもとづく。レーザダイ オードにより発生されるビームは格子およびビームスプリッタにより2つの部分 ビームに分割され、続いてリング状に設けられた光ファイバーへ入力結合される 。一方の部分ビームはファイバーを時計方向へ走行し、他方の部分ビームは反時 計方向へ走行する。ファイバーから出力結合されたビームはビームスブリ、夕を 案内されて音響的光学的変調器へ入射する。変調器はこれらのビームを重畳する 。格子および音響的光学的変調器−それらの回折角は同一である−はビームスプ リッタに対称的に配置されている。光検出器は、ファイバーの中を時計方向に回 転するビームの回折されない部分を受信する。この場合、ビームの周波数は半導 体レーザビームの周波数に等しい。さらに光検出器は、ファイバーを反時計方向 に回転するビームの回折された部分を受信する。このビームの周波数は、半導体 レーザにより発生されたビームから、音響的光学的変調器により発生された周波 数だけ変化されている。光検出器は出力信号として、変化された周波数−ヘテロ ゲイン周波数と称される−を送出する。光ファイバーの旋回が、光検出器から送 出された信号と、音響的光学的変調器を制御する信号との間の位相偏移ずれを生 ぜさせる。
前記の刊行物の著者の認めていることは、この従来の上述の、回転運動に対する 光学的センサは、音響的光学的変調器の温度ドリフトに起因するゼロ点の安定性 に関して、欠点を有することである。そのためこの公知の装置の実施例において 、リング状に設けられた光ファイバーに対して光学的短絡路を形成する基準路が 設けられる。この短絡路は測定効果に対して影響を与えない。測定シーケンスは 2つの時間間隔に分割されている。第1の間隔はリング状に設けられた光ファイ バーを通る光ビームの走行時間よりも短か(する必要がある。この第1の間隔に おいて光検出器の出力信号の位相が記憶される。この場合、光学的短絡路を通る 両方の部分ビームは実質的に時間の遅延な(走行する。第2の間隔において、リ ング状の光ファイバーから出力結合された部分ビーム−これはこのファイバーを 走行してしまったーは、光検出器により受信される。第2の間隔において得られ た光検出器信号の位相と、第1の間隔において得られた光検出器信号の位相とを 比較することにより、測定結果がめられる。
本発明の課題は、簡単な手段で実現できる、回転運動に対する光学的センサを提 供することである。
この課題は請求の範囲1,2および3の特徴部分に示された構成により解決され ている。
発明の効果 本発明によるセンサの第1の実施例によれば第1のビームカプラーが、リング状 の光ファイバーを走行する第2の部分ビームを出力結合するために、およびこの ファイバーの中へ人力結合されるべき部分ビームを案内するために設けられてお り、ならびに第2のカプラーが、リング状の光ファイバーを走行する第1の部分 ビームを出力結合するために、およびファイバーの中へ入力結合されるべき第2 の部分ビームを案内するために設けられている。出力結合されたこれらの部分ビ ームは重畳されて光検出器へ導ひかれる。簡単に評価される、光検出器から送出 された信号は、両方の出力結合されたビームが次のような周波数差を有する時に 、得られる。この周波数差は、両方の出力結合されたビームが重畳される場合に 例えばK I(z−またはM Hz範囲に存在する差周波数を形成させる。この 周波数差はレーザビーム源の周波数の変調によりおよび、両方の部分ビームの一 方における光学的遅延素子の使用により得られる。位相比較器は、レーザビーム 源の変調信号に相応する信号と、光検出器から送出される信号との間の位相差を める。この位相差からセンサ全体の旋回速度がめられる。
本発明によるセンサの重要な利点は、市販の光フアイバ一部品で間に合う簡単な 構成にある。これによりセンサ全体が著しく小型にかつコスト的に有利に構成で きる。さらに著しく有利に、発生される光ビームが光ファイバーの中だけを案内 できる。この構成により自由空間を走行するビームへ作用することのある障害の 影響を回避できる。
前述の利点は本発明のセンサの別の実施例に対しても同様に当てはまる。
本発明による回転運動に対する光学的センサはファイバージャイロスコープとし て各種の使用に適する。
特に適しているのはこのセンサは、例えば車両において運転用油圧装置の調整の ための回転レートセンサとして適している。一体化された光学装置の部材を有す る構成ならびに機械的に可動な構成を用いることのないコンパクトな構成が、本 発明による光学的センサを、部分的には乱暴な周囲条件にさらされることのある あらゆる種類の機種の車両の中に組み込むために適している。
本発明のセンサの第2の実施例においては、第1のカプラーと第2のカプラーと の間にビーム路が設けられており、このビーム路が第1の部分ビームを第2のカ プラーを介して、および第2の部分ビームを第1のカプラーを介して光検出器へ 導ひく。このビーム路は冒頭に述べた公知技術において設けられている基準路に 相応する。しかしこの別の構成ならびにビーム案内は互いに著しく異なる。この 実施例の場合は、レーザのビーム周波数を変調する変調器ならびに光学的遅延素 子が、両方の部分ビームの一方の中に設けられている。周波数変調のほかにレー ザの別の作動形式が設けられている。この場合レーザは第1の所定の時間中は没 入接続されており、さらに第2の所定の時間中は遮断されている。設けられてい る位相比較器は、第1の時間中に光検出器から送出される信号と、第2の時間中 に送出される信号との間の位相差をめる。
この実施例が第1の実施例よりも優れている点は、位相差の検出の場合、光検出 器から送出される信号だけが使用されることにある。光の区間へ作用することの ある障害の影響は結果に影響を与えない。
本発明によるセンサの第3の実施例によれば、第1のカプラーから第1の部分ビ ームの一部が第1の基準ビームとして出力結合され、第2のカプラーから第2の 部分ビームの一部が第2の基準ビームとして出力結合される。両方の基準ビーム は基準−光検出器へ導ひかれる。位相比較器が設けられる。この位相比較器は、 光検出器から送出される信号と、基準−光検出器から送出される信号との間の位 相差をめる。
この実施例の利点は、両方の光検出器から連続的に信号が取り出せて、その位相 差を位相比較器によりめられる点にある。レーザの間欠的な作動は行なわれない 。
本発明による光学的センサの有利な発展形態および改善は従属形式の請求の範囲 に示されている。
全体の光学的構成は有利に光フアイバー技術で実施できる。そのため周囲の影響 による種々の光線の障害が実質的に回避される。さらにこの構成によりセンサの 構造が広い範囲において任意に設定可能となる。
両方の出力結合される部分ビームを統合するために第3のビームカプラーが有利 に用いられる。そのため両方の部分ビームの重畳により直接、光検出器において 必要とされることのある調整作業は省略される。この第3の実施例において同じ 理由により、両方の基準ビームを重畳する第4のカプラーの使用は有利であるレ ーザの投入接続されている時間と遮断されている時間を等しく設定することによ り、著しく高い測定速度が得られる。
本発明による回転運動に対する光学的センサの別の有fllな発展形態および改 善が、以下の説明と別の従属形式の請求項により示されている。
図面 第1図は回転運動のための本発明による光学的センサの実施例、第2図および第 3図は、光ビームの周波数を時間に対して示したダイヤグラム図を示す。第4図 は回転運動に対する本発明による光学的センサの別の実施例を示す。第5図は、 その上側部分にレーザの投入接続持続時間と休止時間との関係を示し、その下側 部分に光ビームの周波数と時間との関係を示す。第6図は回転運動に対する本発 明による別の実施例を示す。
第1図はレーザビーム源1oを示す。レーザビーム源はこのビームを手段12へ 送出する。この手段はこのビーム11を第1の部分ビーム13と第2の部分ビー ム14へ分割する。
第1の部分ビーム13は光学的遅延素子15を介して第1のカプラー16へ達す る。この第1のカプラーを第1の部分ビームは、リング状の光フアイバー装置1 7の中へ入力結合されるべき第1のビーム13′として出てゆ(。装置17を通 過した後は第1の部分ビーム13.13’ は第1の出力結合されるべきビーム 13′として第2のカプラー18へ導ひかれる。このカプラー18をビーム13 ′は、第1の出力結合されたビーム13 ’として出てゆく。第1の出力結合さ れたビーム13″′は第3のカプラー19を通過した後に出力ビーム20として 光検出器21へ達する。
第2の部分ビーム14は第2のカプラー18を通過後に第2の、リング状の光フ アイバー装置17の中へ入力結合されるべきビーム14′になる。第2の入力結 合されるべきビーム14′は、第1の入力結合されるべきビーム13′とは異な り、装!17の逆の方向へ入力結合される。入力結合されるべき第2のビーム1 4′は通過後に装置を第2の出力結合されるべきビーム14′として出て行き、 第1のカプラー16へ達する。第1のカプラー16は第2の出力結合されるべき ビーム14 ”’として第3のカプラー19へ導ひかれる。第3のカプラーはビ ーム14 ’を第1の出力結合されたビーム13 ”’として出力ビーム20と なるように重畳する。
レーザ10は変調器22により変調信号23で制御される。さらに変調器22は 、変調信号23に相応する信号24を位相比較器25へ送出する。位相比較器へ さらに光検出器21の出力信号26が導びかれる。
位相比較器25の出力側27から、センサの回転レートに対する尺度である信号 が取り出される。センサの旋回は、第1図には図示されていない中心点に関する 。両方の旋回方向は数字28で記入されている。
図2は、レーザ10から送出されるビーム11の周波数30と時間31との間の 関数関係を示す。変調信号23により前もって与えられている最大周波数差32 は時間間隔33の以内で生ずる。
第3図は、第1の入力結合されるべきビーム13′および第2の入力結合される べき14′が有する周波数40と時間41との間の関数関係を示す。第1の入力 結合曲線経過42は第2の入力結合されるべきビーム14′の曲線経過に相応し 、曲線経過43は第1の入力結合されるべきビーム13′の曲線経過に相応する 。曲線経過42.43は時間間隔44だけ互いに偏移されており、そのため周波 数のずれ45を有する。
第3図に示されている時間間隔46は、第2図に示されている間隔33に相応す る。
第1図に示されている、回転運動用の光学的センサの動作を、第2図および第3 図に示されている関数関係を用いて説明する。
本発明による回転運動のための光学的センサはリング状の光フアイバー装置17 の回転レートを測定する、したがってセンサ全体の、両方の旋回方向28のうち の一方への回転レートを測定する。基準角度からの角□□□位置の絶対値ならび に角加速度または他の特性値は回転レートから構成される装置17における光ビ ームの走行時間の変化−これは旋回運動にもとづいて進行路伸長の結果として現 われる−が利用される。装置17の例えば時計方向への旋回の際に実効的な走行 路は、即ち装置17において入力結合されるべきビーム13′により経過される べき走行路は、短縮される。他方、同時に、入力結合されるべきビーム14′の 走行路は伸長される。両方の出力結合されたビーム13”’ 、14″’の重畳 後に、合成ビームはゼロと最大値との間で変化できる。光検出器21がら送出さ れる出力信号26のレベルの絶対値を評価しなければならなくなる。そのため、 入力結合されるべきビーム13′、14′が所定の周波数差を有する場合のヘテ ロダイン測定法が用いられる。この手段により次のことが達成される。即ち装置 17の休止の際も光検出器21に、ヘテロダイン周波数に相応する周波数を有す る出力信号26が得られる。この場合、回転レートを測定する目的で、この出力 信号26と変調信号23に相応する信号24との間の位相差だけが、位相比較器 25において評価される。
変調器22から送出される変調信号23は、レーザ10から送出されるビーム1 1の周波数を変調する。
レーザ10は例えば電流により変調可能な半導体レーザである。時間に依存する 、ビーム11の周波数経過は第2図に示されている。周波数の変調の幅は、時間 間隔33−変調周期に相応する−の間中に生ずる最大周波数差32に相応する。
前もって与えられるべき周波数差32は、第1の部分ビーム13のビーム路の中 にまたは第2の部分ビーム14のビーム路の中に設けられている光学的遅延素子 15に関連づけて定められる。遅延時間素子15は光フアイバー技術で例えば光 学的迂回路として実現されている。迂回路15は、第3図に示されている部分ビ ーム13.13’、13’、13”’ :14,14’ 、14’、14″’の 間の周波数偏移を生ぜさせる。時間間隔44は、迂回路15における光学的ビー ムの走行時間に相応する。各々の時間において与えられている、生ずる周波数差 は第3図に周波数偏移45により記入されている。間隔44は間隔33.46に 比較して、誇張して長く記入されている。間隔44は例えばナノ秒の範囲にあり 、これはメー範囲にある迂回路15に相応する。他方、間隔33.46は例えば ミリ秒の範囲にある。周波数偏移45は、最大の変調周波数幅32を時間間隔3 3.46で除算しさらに迂回路15の走行時間を乗算することにより得られる。
周波数偏移45は例えばKHz範囲またはMHz範囲におかれる。
装置17の旋回は出力信号26の位相の変化を生ぜさせる。出力信号26の位相 と、基準信号の位相との比較により回転レートが測定できる。基準信号は変調器 22から導出される。変調器は、変調信号23に相応する信号24を送出する。
この信号24は例えば、時間間隔33.46に相応する周期を有する。変調信号 23に相応する信号24は、装置17の休止の際は出力信号26に対して固定の 位相関係を有する。信号24.26の位相の直接の比較は一般的にはできない。
比較器25は、理論的にまたは経験的にめられる所定の補正係数を用いて、差を める。その出力側27に信号が送出される。この信号はリング状の光フアイバー 装置117の回転レートに対する、したがってセンサ全体の回転レートに対する 尺度である。
第4図は回転運動のための本発明による光学的センサの別の実施例を示す。第1 図に示された部分と一致する部分は、第1図と同じ参照数字を有する。第4図に 示されているセンサの機能と第1図に示されているセンサの機能との第1の重要 な相違点は、レーザ10が連続的なビームを送出しない点にある。そのためレー ザ10から送出されるビームは第4図に参照数字50で示されている。ビーム5 0は第1のおよび第2の部分ビーム51.52へ分割される。第1の部分ビーム 51は迂回路15および第1のカプラー16を通過後に、入力結合されるべきビ ーム51′として装置17の中へ達する。第2の部分ビーム52はカプラー18 を通過後に、第2の入力結合されるべきビーム52′になる。両方の入力結合さ れるべきビーム51’、52′は互いに逆方向に装置17の中を走行する。第1 の入力結合されるべきビーム51′は装置17を通過後に第1の出力結合される べきビーム51″として第2のカプラー18へ導ひかれる。第2の出力結合され るべきビーム52′ も装置17を通過後に、第2の入力結合されるべきビーム 52′として第1のカプラー16へ導ひかれる。
両方のカプラー16.18の間に光学的な短絡路53が設けられている。第1の カプラー16は第1の部分ビーム51の一部を第1の基準ビーム51 ”’とし て出力結合する。この第1の基準ビームは第2のカプラー18へ導びかれる。第 2のカプラー18は第2の部分ビーム52から一部を第2の基準ビーム52 ’ として出力結合し、これを第1のカプラー16へ導び(。
第1のカプラー16から第1のビーム51〜が出力結合され、第2のカプラー1 8から第2のビーム52#が出力結合される。出力結合されたビーム51′、5 2〜は、時間順序においてそれぞれ第1の出力結合されたビーム51′と第2の 出力結合されたビーム52′に、ならびに第1の基準ビーム51 ”’と第2の 基準ビーム52 ”’に相応する。時間的な関係を次に第5図に示された関数関 係を用いて説明する。レーザ10のビーム50は変調信号54により、投入接続 も遮断もされて周波数変調される。変調信号54は変調器55により準備処理さ れる。変調器はもう1つの制御信号56を位相比較器57へ送出する。位相比較 器57は制御信号56に依存して、時間順序において現われる出力信号58−こ れは光検出器21において現われる−の間の位相関係をめる。
第5図の上側部分にレーザ10の作動時間59と作動体止60との間の関数関係 が時間61に依存して示されている。第5図の下側部分に、レーザ10から送出 されたビーム50の周波数62と時間との関係が記入されている。第5図の上側 および下側部分は同じ時間目盛にもとづく。最大の周波数差65が記入されてお り、その値は第2図に示されている周波数差32に相応させることができる。周 波数変調は、レーザ1゜の作動時間59に相応する第1の時間間隔63の間中に 行なわれる。第1の時間間隔63の後に存在する、周波数変化の別の経過は問題 とはならない、何故ならばこれに続く時間間隔64においてはレーザ10の作動 体止60が存在するからである。
第4図に示されたセンサを第5図に示された関数関係と関連づけて説明する。
変調器55は変調信号54をレーザ10へ送出する。この変調信号はレーザを、 作動体止60が後続する作動時間59の間、投入接続する。作動時間の間中、変 調信号54を介して、レーザ10から送出されたビーム50の周波数は変化され る。この場合、最大の周波数差65は、光検出器21において所定のヘテロゲイ ン周波数を得る目的で、迂回路15と関連づけて設定される。第5図の下側部分 に示された、少なくとも近似的に直線的な、周波数62の上昇が、この時間中に 一定のヘテロゲイン周波数を光検出器21に生ぜさせる。直線的な上昇ではなく 、任意の別の経過を前もって与えることも可能であり、この場合はヘテロゲイン 周波数が時間的に変化される。第1の時間間隔63は第2図に示されている間隔 33に比較して著しく短かい。第1の時間間隔63は好適に次のように設定され ている。即ち第1の間隔63の間中に、出力結合されるべきビーム51″、52 ″がリング状の光フアイバー装置117の中のその都度の走行時間に起因してま だ達しないように、設定されている。第1の時間間隔63は、リング状の光フア イバー装置117のために数百メートルが設けられている時は、例えばマイクロ 秒範囲におかれる。しかし、第1の時間間隔63の間中に既に、短絡路63を介 して導ひかれた基準ビーム51″′、52″’が、出力結合されたビーム51〜 ,52〜として光検出器21に達する。出力結合されたビーム51”、52−は 直接、光検出器21においてまたは第3のカプラー19において重畳できる。光 検出器21により第1の時間間隔63の間中に送出される信号58−これはヘテ ロゲイン周波数を有するーは位相比較器57においてその位相に関して評価され る。第1の時間間隔63の間中に信号58の位相は、続いて第2の時間間隔64 において光検出器21から送出された信号58と比較される。この信号は、出力 結合されるべきビーム51’、52’により生ずる。このビームは、装置17を 通過後にその都度に、第1の時間間隔63が持続する限り供給される。出力結合 されるべき信号51″、52′は、出力結合された信号51#。
52′#とじて第3のカプラー19において重畳されて光検出器21へ導びかれ る。第2の間隔64の間中に光検出器21から送出された信号の位相の差の検出 から、第1の間隔63において送出される信号により、回転レートがめられて位 相比較器57の出力側27に準備処理される。第2の時間間隔64−その長さは 好適に時間間隔63に等しく選定される−の経過後に再び第1の時間間隔63が 後続する。この構成により最大の測定速度が中断なく得られる。
第1図および第4図に示された本発明によるセンサの実施例において、光学的遅 延素子15を、出力結合されたビーム13”’ 、14″’ (第1図)の1つ の中に、または出力結合されたビーム51′、52〜(第4図)の中に配置でき る。この構成により、光フアイバー装置17におけるビームが各々の時点におい て同じ周波数を有することが達せられる。そのため異なる周波数の場合に異なる ように作用する位相障害は補償される。
第6図に回転運動用の本発明によるセンサのもう1つの実施例が示されている。
第1図に示されている部分と一致する同じ部分には、第1図におけるのと同じ参 照番号が付されている。第6図に示されたセンサは、構成および機能において、 第1図に示されたセンサに実質的に相応する。基本的な相違は、比較信号70− これと光検出器21の出力信号26が比較される−が光学的装置から得られる点 にある。この目的で第1のカプラー16により第1の部分ビーム13から第1の 基準ビーム13′″が出力結合され、第2のカプラー18により第2の部分ビー ム14から第2の基準ビーム14″″が出力結合される。両方の基準ビーム13 ”、14〜は第4のカプラー71において重畳されて、基準信号70を送出する 第2の光検出器72へ導びかれる。レーザ10のビーム11の周波数変調のため に、変調器22から送出される変調信号23が形成される。この信号はビーム1 1を変調させる。その時間経過は第2図に示されている経過に相応する。変調器 22は変調信号23のほかに別の信号は形成する必要はない。位相比較器25は 別の制御信号を用いずに、光検出器21から送出される信号26から、および別 の光検出器72から送出される基準信号から位相差をめて、旋回速度を表わす尺 度として出力側27に送出する。
第6図に示された第4のカプラー71は基本的な作用のためには必要とされない 。第4のカプラーは省略することもできる。この場合、両方の基準ビーム13′ ″、14”は直接、別の光検出器72において重畳される。
全部の実施例に共通な点は、種々異なる光学的ビームが完全に光ファイバーの中 へ導びかれることである。レーザから送出されたビーム11.50を分割する手 段12として、例えば第5のカプラー12が設けられている。このカプラーは構 造が、第1のおよび第2のカプラー16.18に、および必要に応じて設けられ ている第3および第4のカプラー19.71に相応する。カプラー12.16. 18.19.71は例えばそれぞれ端面に2つの端子を有する。この場合、結合 はビームの方向に依存することなく行なわれる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.回転運動に対する光学的センサであって、該センサは、 レーザビーム源(10)を有し、 レーザ(10)から送出されるビーム(11)を第1および第2部分ビーム(1 3,14)に分割する手段(12)を有し、 リング状の光ファイバー装置(17)を有し、該装置において第1の部分ビーム (13′)が第1の方向へ入力結合され、さらに第2の部分ビーム(14′)が 第1の方向とは逆の方向へ入力結合され、さらに光検出器(21)を有し、該光 検出器に、前記の装置(17)から出力結合された部分ビーム(13′′′,1 4′′′)が導びかれる形式の光学的センサにおいて、 第1のビームカプラー(16)が第1の部分ビーム(13)のビーム路に設けら れており、第2のカプラー(18)が第2の部分ビーム(14)のビーム路に設 けられており、 第1のカプラー(16)が、前記の装置(17)を走行する第2の出力結合され るべき部分ビーム(14′′)を出力結合するために設けられており、さらに第 2のカプラー(18)が、前記の装置(17)を走行する第1の出力結合される べき部分ビーム(13′′)を出力結合するために設けられており、第1のまた は第2の部分ビーム(13,14,13′′′,14′′′;51,52)に対 して光学的遅延素子(15)が設けられており、 レーザ(10)のビーム(11)の周波数を変調するための変調器(22)が設 けられており、さらに位相比較器(25)が設けられており該位相比較器は、変 調信号(33)に相応する信号(24)と光検出器(21)から送出された信号 との間の位相差を求め、さらに該位相差から前記の装置(17)の回転レートを 求めることを特徴とする、回転運動に対する光学的センサ。 2.回転運動に対する光学的センサであって、該センサは、 レーザビーム源(10)を有し、 レーザ(10)から送出されるビーム(11)を第1および第2部分ビーム(5 1,52)に分割する手段(12)を有し、 リング状の光ファイバー装置(17)を有し、該装置において第1の部分ビーム (51′)が第1の方向へ入力結合され、さらに第2の部分ビーム(52′)が 第1の方向とは逆の方向へ入力結合され、さらに光検出器(21)を有し、該光 検出器に、前記の装置(17)から出力結合された部分ビーム(51′′′′, 52′′′′)が導びかれる形式の光学的センサにおいて、 第1のビームカプラー(16)が第1の部分ビーム(51)のビーム路に設けら れており、第2のビームカプラー(18)が第2の部分ビーム(52)のビーム 路に設けられており、 第1のカプラー(16)が、前記の装置(17)を走行する第2の出力結合され るべき部分ビーム(52′′)を出力結合するために設けられており、さらに第 2のカプラー(18)が、前記の装置(17)を走行する第1の出力結合される べき部分ビーム(52′′)を出力結合するために設けられており、第1または 第2の部分ビーム(51,52,51′′′′52′′′′)に対して光学的遅 延素子(15)を設けられており、 第1および第2のカプラー(16,18)の間に光学的短絡路(53)が設けら れており、該短絡路は第1の部分ビーム(51)の一部を第1の基準ビーム(5 1′′′)として第2のカプラー(18)を介して光検出器(21)へ導びき、 さらに前記の短絡路は第2の部分ビーム(52)の一部を第2の基準ビーム(5 2′′′)として第1のカプラー(16)を介して光検出器(21)へ導びき、 変調器(55)が、レーザ(10)から送出されたビーム(50)の周波を変調 するために設けられており、 レーザ(10)は第1の所定の時間間隔の間は投入接続されており、さらに第2 の所定の時間間隔(64)の間は遮断されており、 位相比較器(57)が設けられており、該位相比較器は、第1の時間間隔(63 )の間中に光検出器(21)から送出される信号(58)と、第2の時間間隔( 64)の間中に送出された信号(58)との間の位相差を求め、該位相差から回 転レートを測定することを特徴とする、回転運動のための光学的センサ。 3.回転運動に対する光学的センサであって、該センサは、 レーザビーム源(10)を有し、 レーザ(10)から送出されるビーム(11)を第1および第2部分ビーム(1 3,14)に分割する手段(12)を有し、 リング状の光ファイバー装置(17)を有し、該装置において第1の部分ビーム (13′)が第1の方向へ入力結合され、さらに第2の部分ビーム(14′)が 第1の方向とは逆の方向へ入力結合され、さらに光検出器(21)を有し、該光 検出器に、前記の装置(17)から出力結合された部分ビーム(13′′′,1 4′′′)が導びかれる形式の光学的センサにおいて、 第1のビームカプラー(16)が第1の部分ビーム(13)のビーム路に設けら れており、第2のカプラー(18)が第2の部分ビーム(14)のビーム路に設 けられており、 第1のカプラー(16)が、装置(17)を走行する第2の出力結合されるべき 部分ビーム(14′′)を出力結合するために設けられており、第2のカプラー (18)が装置(17)を走行する第1の出力結合されるべき部分ビーム(13 ′′)を出力結合するために設けられており、 さらに第1のまたは第2の部分ビーム(13,14)が光学的遅延素子(15) を有しており、さらに第1のカプラー(16)から第1の部分ビーム(13)の 一部を第1の基準ビーム(13′′′′)として出力結合し、第2の部分ビーム (14)の一部を第2の基準ビーム(14′′′′)として出力結合し、基準ビ ーム(13′′′′,14′′′′)が基準−光検出器(72)へ導びかれ、 位相比較器(73)が設けられており、該位相比較器は、光検出器(21)から および基準−光検出器(72)から送出される信号(26,70)との間の位相 を求めて、この差から装置(17)の回転レートを測定することを特徴とする、 回転運動に対する光学的センサ。 4.光学的ビーム(13,13′,13′′,13′′′,13′′′′,14 ,14′,14′′,14′′′,14′′′′,51,51′,51′′,5 1′′′,51′′′′,52,52′,52′′,52′′′,52′′′′ ,11,50)を光ファイバーで案内する、前記請求の範囲各項記載のうちいず れか1に記載のセンサ。 5.第3のカプラー(19)が、出力結合されたビーム(13′′′,14′′ ′;51′′′′,52′′′′)を重畳するために設けられている、前記請求 の範囲各項記載のうちいずれか1に記載のセンサ。 6.第4のカプラー(71)が、第1の基準ビーム(13′′′′)と第2の基 準ビーム(14′′′′)とを重畳するために設けられている、請求の範囲3か ら5までのいずれか1項記載のセンサ。 7.第1の時間間隔(63)と第2の時間間隔(64)とが少なくとも近似的に 等しい長さである、請求の範囲1および4から6までのいずれか1項記載の装置 。 8.手段(12)として第4のカプラーが設けられている、前記請求の範囲各項 記載のうちいずれか1に記載のセンサ。 9.レーザビーム源(10)が半導体レーザである、前記請求の範囲各項記載の うちいずれか1に記載のセンサ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004132963A (ja) * 2002-08-20 2004-04-30 Univ Leland Stanford Jr 光センサ、感知するための方法、光学装置、回転を感知するための方法、光学システム、および干渉計
US7619743B2 (en) 2006-06-29 2009-11-17 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optical sensor utilizing hollow-core photonic bandgap fiber with low phase thermal constant
US7738109B2 (en) 2002-08-20 2010-06-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic sensor using a Bragg fiber

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19638203C2 (de) * 1996-09-19 1998-07-02 Bosch Gmbh Robert Optischer Sensor für Rotationsbewegungen
US20040215387A1 (en) 2002-02-14 2004-10-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for transmitting location information on a digital map, apparatus for implementing the method, and traffic information provision/reception system
JP3481168B2 (ja) 1999-08-27 2003-12-22 松下電器産業株式会社 デジタル地図の位置情報伝達方法
US6792688B2 (en) * 2000-08-09 2004-09-21 Prüftechnik Dieter Busch AG Process and device for determining the alignment of a body with regard to a reference direction
JP5041638B2 (ja) 2000-12-08 2012-10-03 パナソニック株式会社 デジタル地図の位置情報伝達方法とそれに使用する装置
JP4663136B2 (ja) 2001-01-29 2011-03-30 パナソニック株式会社 デジタル地図の位置情報伝達方法と装置
JP4749594B2 (ja) * 2001-04-27 2011-08-17 パナソニック株式会社 デジタル地図の位置情報伝達方法
JP4230132B2 (ja) 2001-05-01 2009-02-25 パナソニック株式会社 デジタル地図の形状ベクトルの符号化方法と位置情報伝達方法とそれを実施する装置
FR3050025B1 (fr) * 2016-04-06 2018-07-20 Thales Gyrometre optique resonant compact a trois frequences

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4291984A (en) * 1979-11-19 1981-09-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optical amplification for the fiber interferometer gyro
GB2119083A (en) * 1982-03-08 1983-11-09 Univ London Optical fibre gyroscope
DE3330660A1 (de) * 1983-08-25 1985-03-14 Bodenseewerk Gerätetechnik GmbH, 7770 Überlingen Einrichtung zur messung von unterschieden der eigenresonanzfrequenzen optischer resonatoren
GB2202325B (en) * 1987-03-19 1992-02-05 Stc Plc Fibre optic gyro
FR2632732B1 (fr) * 1988-06-10 1990-11-02 Thomson Csf Dispositif de mesure, dans une gamme etendue, d'un dephasage non reciproque engendre dans un interferometre en anneau et procede de mesure
JPH04340416A (ja) * 1991-05-16 1992-11-26 Nikon Corp 光ファイバジャイロ

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004132963A (ja) * 2002-08-20 2004-04-30 Univ Leland Stanford Jr 光センサ、感知するための方法、光学装置、回転を感知するための方法、光学システム、および干渉計
US7738109B2 (en) 2002-08-20 2010-06-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic sensor using a Bragg fiber
JP4568817B2 (ja) * 2002-08-20 2010-10-27 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ リランド スタンフォード ジュニア ユニヴァーシティ 光センサ、感知するための方法、光学装置、回転を感知するための方法、光学システム、および干渉計
US8068231B2 (en) 2002-08-20 2011-11-29 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic sensor using a Bragg fiber
US8233151B2 (en) 2002-08-20 2012-07-31 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic sensor using a hollow core fiber
US8427651B2 (en) 2002-08-20 2013-04-23 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optical sensor using a hollow core waveguide
US7619743B2 (en) 2006-06-29 2009-11-17 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optical sensor utilizing hollow-core photonic bandgap fiber with low phase thermal constant
US7911620B2 (en) 2006-06-29 2011-03-22 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optical sensor utilizing hollow-core photonic bandgap fiber with low phase thermal constant

Also Published As

Publication number Publication date
EP0602075B1 (de) 1995-11-02
EP0602075A1 (de) 1994-06-22
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US5440389A (en) 1995-08-08
DE4129085A1 (de) 1993-03-04
WO1993005364A1 (de) 1993-03-18
DE59204208D1 (de) 1995-12-07

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