JPH0654236B2 - デジタルフェイズランプ方式光干渉角速度計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明はループ状光伝送路に右回り光と左回り光とを
伝搬させ、その光伝送路に印加される角速度に応じて発
生する両光の位相差を打消すようなステップのランプ位
相を与えるランプ信号と、両光に＋π／２ラジアンと−
π／２ラジアンとの位相差を交互に与えるバイアシング
信号とをデジタル処理で作成し、そのランプ信号のステ
ップの大きさ、又はランプ信号の周波数から入力角速度
を求めるデジタルフェイズランプ方式光干渉角速度計に
関する。

「従来の技術」 第１図に従来の零位法光干渉角速度計を簡略に示す。レ
ーザなどの光源１１からの光はビームスプリッタ１２で
２分され、その二つの光は例えば単一モード光ファイバ
のコイルよりなるループ状光伝送路１３にその両端から
右回り光１４と左回り光１５として入射される。光伝送
路１３を伝搬し、これより出た両光はビームスプリッタ
１２で再結合して干渉する。その干渉光は光電変換器１
６でその強度に応じた電気信号に変換される。ビームス
プリッタ１２と光伝送路１３の一端との間に光位相変調
器１７が挿入され、制御器１８からの方形波の変調信号
（バイアシング信号）により光位相変調器１７が制御さ
れ、光伝送路１３の光の伝搬時間τごとに、＋π／４ラ
ジアン位相シフトと−π／４ラジアン位相シフトが交互
に、光伝送路１３の一端へ入射される光と、光伝送路１
３のその一端から出射される光とに対して行われる。こ
の位相シフトと同期してτごとに光電変換器１６の出力
が同期検波器１９で同期検波される。

右回り光と左回り光が干渉した時の両光の位相差と、光
電変換器１６の出力との関係は第２図の曲線２１のよう
になる。光伝送路１３にその軸心まわりの角速度が入力
されていない状態では、光位相変調器１７による変調に
より、右回り光と左回り光との位相差は第２図の曲線２
２のように０位相を中心に正、負に同量づつτごとに変
化し、光電変換器１６の出力は線２３のように一定とな
り、同期検波器１９の出力はゼロになる。しかし、光伝
送路１３にその軸心まわりの角速度が入力されると、サ
ニヤック効果によりその角速度の方向と大きさに応じて
右回り光と左回り光との間に位相差φ_Ｒが生じる。この
位相差φ_Ｒに光位相変調器１７による位相シフトが重畳
され、右回り光と左回り光との位相差は曲線２４に示す
ように位相差０からφ_Ｒだけ変位した状態で変化する。
よってその時の光電変換器１６の出力は曲線２５のよう
にτごとに変化したものとなる。これが同期検波器１９
でτごとのレベル差と、光位相変調器１７の変調信号に
対する位相（円相か逆相か）とが検出され、その検出出
力により、同期検波器１９の出力がゼロになるように光
位相変調器１７が負帰還制御される。この負帰還量とそ
の極性とから入力角速度の大きさと方向とを知ることが
できる。なお一般に光位相変調器１７での変調信号（バ
イアシング信号）による位相シフトは、前述したように
τごとに＋π／４ラジアンと、＋π／４ラジアンとさ
れ、従って＋π／４ラジアンのシフトを受けて入射した
右回り光１４がτ時間後に出射する時は、他端から出射
して−π／４ラジアンのシフトを受けた左回り光１５と
干渉され、その両光の位相差は＋π／２ラジアンとな
り、次のτの期間では出射する右回り光１４は−π／４
ラジアンで左回り光は＋π／４ラジアンとなり、両者の
位相者は−π／２ラジアンとなり、曲線２１の傾斜が強
い、つまり感度が大きい点を中心に、入力角速度に応じ
て位相差が変化するようにされる。

第３図Ａに示すように光位相変調器１７で、１段の継続
時間(幅)がτで、１段の高さが位相φ_Ｓとなるような階
段状に光の位相をシフトすると、τだけ遅れた右回り光
の位相（点線）と左回り光の位相（実線）との位相差φ
は第３図Ｂに示すように位相シフト段階の１段の高さφ
_Ｓと等しくなる。従って同期検波器１９の出力がゼロに
なるように段階状位相シフト（デジタルフェイズランプ
と呼ぶ）の１段の高さφ_Sを制御すると、このφ_Sは入力
角速度で生じるサニャック位相差φ_Ｒと等しくなる。

Ｒ：光伝送路１３の半径、 Ｌ：光伝送路（光ファイバ）１３の長さ、 λ：光源１１の波長、 Ｃ：真空中の光速、 Ω：入力角速度 となり、光位相変調器１７の電気信号と位相シフト量と
の関係から、光位相変調器１７の階段状変調信号の１段
の大きさのφ_Ｓを求め、これを(2)式に代入して入力角
速度を求めることができる。

また段階状位相シフトの１段φ_Ｓは入力角速度φ_Ｒと等
しいから、段階状位相シフト（デジタルフェイズラン
プ）の周波数ｆを計数しても入力角速度を求めることが
できる。第３図Ａに示すようにデジタルフェイズランプ
の最大位相を２Ｐπ（Ｐ：整数）、デジタルフェイズラ
ンプの一周期Ｔにおける階段の段数をｍとすると、 ｍφ_Ｓ＝２Ｐπ，ｍτ＝Ｔ という関係があるから、 φ_Ｓ＝２Ｐπ τ／Ｔ＝２Ｐπτｆ (3) となる。この(3)式を(2)式に代入すると、 となる。

ｎ：光伝送路（光ファイバ）１３の屈折率 であるから、これを(4)式に代入すると、 となり、デジタルフェイズランプの周波数ｆを計測すれ
ば入力角速度Ωを求めることができる。

このデジタルフェイズランプ方式においても、微小入力
に対する感度を上げるために、＋π／４ラジアンと−π
／４ラジアンとのバイアシングを交互に階段状位相シフ
ト（デジタルフェイズランプ）に重畳する。従って光位
相変調器１７で光が受ける総合の位相シフトは例えば第
４図に示すように階段状位相シフトに−π／４ラジアン
のバイアシングが加わった区間Ｉと、＋π／４ラジアン
のバイアシングが加わった区間IIとが交互に生じる。階
段状位相シフトと対応したデジタル値のランプ信号と、
±π／４ラジアンバイアシングと対応したデジタル値の
バイアシング信号とがデジタル加算器で加算され、その
加算値がアナログ信号に変換され、その変換されたアナ
ログ信号が光位相変調器１７へ変調信号として供給され
る。この場合前記デジタル加算器でオーバフローする
と、デジタル加算器からはオーバフローした分だけが出
力され、このオーバフローは前記総合位相シフトで２π
ラジアンに対応する値に選ばれている。従って第４図に
示すように時点ｔ_１のτ区間IVに＋π／４ラジアンバイ
アシングのデジタル信号加算時にオーバフローすると、
総合位相シフトは小さい値となり、次のτ区間IIIでは
−π／４ラジアンバイアシングのデジタル信号の加算で
はオーバフローは生じない。つまりオーバフローした区
間IVと、オーバフローしない区間IIIとが交互に現れ、
右回り光と左回り光との位相差φは第５図に示すよう
に、区間Ｉでは−π／２ラジアン＋Δφとなり、区間II
では−π／２ラジアン＋Δφとなり、区間IVでは−３π
／２ラジアン＋Δφとなり、区間IIIでは＋３π／２ラ
ジアン＋Δφとなる。光電変換器１６の出力特性は第６
図の曲線２１のようになるから、区間Ｉの出力はＩ点、
区間IIの出力はII点、区間IV、IIIの各出力はそれぞれI
V点、III点となり、理想的には、Ｉ点の出力値とIII点
の出力値とが一致し、II点の出力値とIV点の出力値とが
一致し、オーバフローの有無にかかわらず、Δφと対応
した信号をとり出すことができる。しかしＩ点の出力値
とIII点の出力値とが一致せず、II点の出力値とIV値の
出力値とが一致しないことがあり、このための補正が行
われる。以上の説明とは入力角速度の方向が逆の場合
は、デジタルフェイズランプは負の値で負方向に変化さ
せられ、この場合も同様にオーバフローの問題がある。

これらのため従来のデジタルフェイズランプ方式は第７
図に示すように構成されていた。第７図においては光源
１１、ビームスプリッタ１２、光伝送路１３を省略して
示している。フォトダイオードなどの光電変換器１６の
出力は必要に応じて増幅器２６で増幅されて、第１〜第
４サンプルホールド回路２７〜３０へ供給され、τごと
に何れかのサンプルホールド回路にサンプルホールドさ
れる。つまり第４図、第５図のＩ区間では第１サンプル
ホールド回路２７に、II区間では第２サンプルホールド
回路２８に、III区間では第３サンプルホールド回路２
９に、IV区間では第４サンプルホールド回路３０にそれ
ぞれサンプルホールドされる。第１サンプルホールド回
路２７の出力と第２サンプルホールド回路２８の出力と
の差が第１差動増幅器３１でとり出され、第３サンプル
ホールド回路２９の出力と第４サンプルホールド回路３
０の出力との差が第２差動増幅器３２でとり出される。

第１、第２差動増幅器３１，３２の各出力はアナログの
切替スイッチ３３で切替えられて何れかが取出され、切
替スイッチ３３の出力はＰＩＤ（比例積分微分）機能を
もつ増幅器３４を通じてＡＤ変換器３５へ供給され、τ
ごとにデジタル信号に変換され、その変換されたデジタ
ル信号はステップ値発生器３６へ供給され、ステップ値
発生器３６でデジタルランプ信号のステップ値（階段の
１段の高さの値）が作られる。

ステップ値発生器３６は例えばＡＤ変換器３５の出力デ
ジタル信号とレジスタ３７の出力とを加算器３８で加算
し、その加算結果をレジスタ３７に格納することをτご
とに行う累積加算器として構成される。定常状態ではＡ
Ｄ変換器３５の出力は０又は＋１と−１とが繰返される
ような値となり、ステップ値発生器３６の出力値はほぼ
一定値であるが、入力角速度が変化するとこれに応じて
ＡＤ変換器３５の出力デジタル信号が正又は負方向に大
となってステップ値発生器３６の出力値が変化する。

ステップ値発生器３６の出力はランプ信号発生器３９へ
供給され、ランプ信号発生器３９はステップ値発生器３
６の出力を１ステップの高さとし、１ステップの幅（継
続時間）がτのデジタルランプ信号を発光する。つまり
ステップ値発生器３６の出力とレジスタ４１の出力とが
加算器４２で加算され、その加算結果がレジスタ４１に
格納されることがτ毎に行われる。従って加算器４２の
出力はτごとにステップ値発生器３６の出力ずつその符
号（正、負）に応じて正方向又は負方向に増加するデジ
タルランプ信号となる。このデジタルランプ信号は、バ
イアシング信号発生器４３からの＋π／４ラジアン位相
シフトに対応したデジタルバイアシング信号と、−π／
４ラジアン位相シフトに対応したデジタルバイアシング
信号と、τごとに交互に加算器４４で加算される。加算
器44の加算出力はＤＡ変換器４５でアナログ信号に変換
され、そのアナログ信号は光位相変調器１７に変調信号
として供給される。

制御部４６は周波数ｆ＝１／τの発振器４７の出力を入
力して、ＡＤ変換器３５のτごとの変換制御、ステップ
値発生器３６のτごとのステップ値発生制御、ランプ信
号発生器３９のτごとのステップ値の加算制御、バイア
シング信号発生器４３のτごとに異なる値のデジタルバ
イアシング信号の出力制御を同期的に行うと共に、加算
器４４からのオーバフローの有無を示す信号ＯＶＦと、
バイアシング信号発生器４３からの＋π／４ラジアンに
対応したバイアシング信号を出しているか、−π／４ラ
ジアンに対応したバイアシング信号を出しているかを示
す信号ＢＳＶとを入力して、現在のオーバフローの有無
と、前回（τ前）のオーバフローの有無と、出力してい
るバイアシング信号とに応じて第８図に示す条件で第１
〜第４サンプルホールド回路２７〜３０の１つを選択し
てτごとのサンプルホールド制御を行い、更に、第１、
第２サンプルホールド回路２７，２８に対してサンプル
ホールドを行っている状態では第１差動増幅器３１を増
幅器３４に接続し、第３、第４サンプルホールド回路２
９，３０に対してサンプルホールドを行っている状態で
は第２差動増幅器３２を増幅器３４に接続するように切
替スイッチ３３を制御する。

この場合ランプ信号発生器３９の出力デジタルランプ信
号による光位相変調器１７における階段状光位相シフト
の１段の位相量φ_Ｓが入力角速度Ωにもとずくサニャッ
ク位相量φ_Ｒを打消すようにステップ値発生器３６の出
力の大きさ及びその極性が決定され、零位法が達成され
る。

更に、第１、第３サンプルホールド回路２７，２９の両
出力の差が差動増幅器４８で取出され、第２、第４サン
プルホールド回路２８，３０の両出力の差が差動増幅器
４９で取出され、差動増幅器４８，４９の各出力はアナ
ログの切替スイッチ５１で切替えられてアナログ積分器
５２へ供給される。第３サンプルホールド回路２９が選
択されている時に、差動増幅器４８がアナログ積分器５
２に接続され、第４サンプルホールド回路３０が選択さ
れている時に、差動増幅器４９がアナログ積分器５２に
接続され、その他の時は前の接続状態を保持するように
切替スイッチ５１は制御部４６により制御される。アナ
ログ積分器５２の出力によりＤＡ変換器４５の変換利得
が制御され、第６図におけるＩ点の出力値とIII点の出
力値とが一致し、かつII点の出力値とIV点の出力値とが
一致するようにされる。

以上説明した従来のデジタルフェイズランプ方式光干渉
角速度計は例えば特開昭61-29715号公報に示されてい
る。

「発明が解決しようとする課題」 以上述べたように従来のデジタルフェイズランプ方式に
おいてはオーバフローが生じた時の右回りと左回り光と
の総合的位相差φを、常に±３π／２ラジアンのどちら
かであるとして扱っていた。つまりオーバフローは正の
デジタルフェイズランプ信号に対しては＋π／４ラジア
ンのデジタルバイアシング信号の時であり、負のデジタ
ルフェイズランプ信号に対しては＋π／４ラジアンのデ
ジタルバイアシング信号の時であるとしていた。

しかし±π／２ラジアン以上のサニャック位相シフトφ
_Ｒが生じるような角速度が入力されると、例えば第９図
に示すように、同図Ａに示すデジタルバイアシング信号
に対し、正のデジタルフェイズランプ信号にデジタルバ
イアシング信号を重畳した信号が同図Ｂの区間Ｖに示す
ように、−π／４ラジアンのデジタルバイアシング信号
の時にオーバフローが生じることがあり、この時は右回
り光と左回り光との総合位相差φは同図Ｃの区間Ｖに示
すように＋５π／２ラジアンとなる。この場合、従来に
おいては第８図に示すように、オーバフローになったこ
とと、−π／４ラジアンのバイアシング信号の時と云う
ことから、右回り光と左回り光との総合位相差φが＋π
／２ラジアンであると判定され、第３サンプルホールド
回路29にサンプルホールド指令が出され、かつ負のラン
プ信号の時にオーバフローになったと判断されるため、
本来負期間として動作するはずの閉ループが正帰還とし
て動作してしまうため、測定不能になる。このため従来
のデジタルフェイズランプ方式光干渉角速度計では±π
／２ラジアン以上のサニャック位相シフトφ_Ｒが生じる
ような高速の角速度が入力されることは許されず、測定
可能な入力角速度のダイナミックレンジを広げる上で大
きな障害となっていた。

更にランプ信号発生器３９からのデジタルランプ信号を
アナログ信号に変換したものと、バイアシング信号発生
器４３からのデジタルバイアシング信号をアナログ信号
に変換したものとを独立に光位相変調器へ供給すると、
例えば第１０図Ａに示すデジタルランプ信号による位相
シフトと、同図Ｂに示すバイアシング信号による位相シ
フトとの関係のように入力角速度とは無関係に同図Ｃに
示すように右回り光と左回り光との位相差が±５π／２
ラジアンとなることがある。このため従来においてはデ
ジタルランプ信号と、バイアシング信号とを独立に光位
相変調器へ供給することはできなかった。

この発明の目的は右回り光と左回り光との位相差が±５
π／２ラジアンであってもサニャック位相シフトを検出
して零位法を達成し、高速の角速度入力も測定でき、入
力ダイナミックレンジを広げることができ、またデジタ
ルランプ信号とバイアシング信号とをそれぞれ独立に光
位相変調器へ供給することを可能とするデジタルフェイ
ズランプ方式光干渉角速度計を提供することにある。

「課題を解決するための手段」 この発明によれば従来のデジタルフェイズランプ方式光
干渉角速度計において、干渉光を電気信号に変換する光
電変換器の出力をサンプリングホールドする回路とし
て、更に右回り光と左回り光との位相差が−５π／２ラ
ジアンの状態でサンプルホールドする第５サンプルホー
ルド回路と、位相差が＋５π／２ラジアンの状態でサン
プルホールドする第６サンプルホールド回路とが設けら
れ、これら第５、第６サンプルホールド回路の両出力の
差が第３差動増幅器で取出され、この第３差動増幅器の
出力と、従来より設けられている第１差動増幅器の出力
と、第２差動増幅器の出力とが切替スイッチで切替えら
れてＡＤ変換器へ供給される。制御部ではデジタルラン
プ信号とデジタルバイアシング信号との加算時にオーバ
フローがあるか否かを示す情報と、そのオーバフローが
ある場合は正側でのオーバフローか、負側でのオーバフ
ローかを示すオーバフロー符号情報と、デジタルバイア
シング信号の状態を示す情報とから第１〜第６サンプル
ホールド回路の何れでサンプルホールドするかを制御
し、かつ第５、第６サンプルホールド回路でサンプルホ
ールドを行っている状態では第３差動増幅器の出力をＡ
Ｄ変換器へ供給するように切替スイッチを制御する。

「実施例」 第１１図にこの発明の実施例を示し、第７図と対応する
部分に同一符号を付けてある。第１１図においても光源
１１、ビームスプリッタ１２、光伝送路１３を省略して
示している。この発明においては増幅器２６の出力が第
５、第６サンプルホールド回路５３，５４にも供給さ
れ、右回り光と左回り光と位相差φが−５π／２ラジア
ンの状態で第５サンプルホールド回路５３がサンプルホ
ールドを行い、位相差φが＋５π／２ラジアンの状態で
第６サンプルホールド回路５４がサンプルホールドを行
うように制御部４６により第５、第６サンプルホールド
回路５３，５４が制御される。第５、第６サンプルホー
ルド回路５３，５４の両出力の差が第３差動増幅器５５
で取出され、第５、第６サンプルホールド回路５３，５
４でサンプルホールドしている状態では、第３差動増幅
器５５の出力側が増幅器３４の入力側に接続されるよう
に切替スイッチ３３が制御部４６により制御される。ま
たこの例ではバイアシング信号発生器４３より光の位相
を＋π／２ラジアンシフトするデジタルバイアシング信
号と、−π／２ラジアシンシフトするデジタルバイアシ
ング信号とをτごとに交互に発生し、このバイアシング
信号とステップ値発生器３６の出力とを加算器５６で加
算し、この加算値をランプ信号発生器３９へ供給するよ
うにした場合である。従ってランプ信号発生器３９の出
力はデジタルランプ信号とバイアシング信号が加算され
たものとなり、その出力は直接ＤＡ変換器４５へ供給さ
れる。入力角速度Ωがゼロであるとすると、ステップ値
発生器３６の出力がゼロとなり、＋π／２ラジアンのバ
イアシング信号と、−π／２ラジアンのバイアシング信
号とがτごとにランプ信号発生器３９で累積加算される
ことになり、ランプ信号発生器３９の出力は光位相を＋
π／２ラジアンシフトするデジタル値と、ゼロとをτご
とに交互にとり、従って右回り光と左回り光との位相差
φはτごとに＋π／２ラジアンと、−π／２ラジアンと
に変化する。これより角速度が入力された場合はこれに
応じてステップ値発生器３６からステップ値出力が生
じ、これを１段の高さとするデジタルランプ信号と＋π
／４ラジアンバイアシング信号と−π／４ラジアンバイ
アシング信号とを重畳したものがランプ信号発生器３９
の出力から得られることは容易に理解されよう。

制御部４６はランプ信号発生器３９からのオーバフロー
の有無を示す情報ＯＶＦと、オーバフローがあった場合
に正の最大値を越えたオーバフロー（オーバフローの符
号を正とする）か、負の最大値を負方向に越えたオーバ
フロー（オーバフローの符号を負とする）かを示すオー
バフロー符号情報ＰＮＣと、バイアシング信号発生器４
３が出力しているバイアシング信号を示す情報ＢＳＮと
を入力し、これらから第１２図に示す条件に従って第１
〜第６サンプルホールド回路２７〜３０，５３，５４の
何れかをτごとにサンプルホールドする。オーバフロー
符号情報はオーバフローした時にランプ信号発生器３９
の符号ビットが０から１になったか、１から０になった
かを検出して得られる。

従って例えば第９図において区間ＩとIIとを交互に繰返
し、つまり第１、第２サンプルホールド回路２７，２８
で第６図のＩ点とII点とを交互にサンプルホールドして
いる状態からその区間IIの次に−π／２ラジアンのバイ
アシング信号で正の最大値を越えるオーバフローが発生
すると、この区間Ｖにおいては第５サンプルホールド回
路５３でサンプルホールドが行われ、第６図においてＶ
点がサンプルホールドされる。従来においては第９図の
区間IIで第６図のII点をサンプルホールドし、次の第９
図の区間Ｖでは第６図のIII点をサンプルホールドし、
かつ負のランプ信号でオーバフローしたと判断され、誤
った制御が行われるが、この発明では第９図の区間IIで
第６図のII点をサンプルホールドし、次の第９図の区間
Ｖでは第６図のＶ点をサンプルホールドし正しい制御が
行われる。

第１１図に示すように第１サンプルホールド回路２７の
出力と、第５サンプルホールド回路５３の出力を反転回
路５７で極性反転したものとの差が差動増幅器５８で取
出され、また第２サンプルホールド回路２８の出力と、
第６サンプルホールド回路５４の出力を反転回路５９で
反転したものとの差が差動増幅器６１で取出される。第
５サンプルホールド回路５３がサンプルホールドされて
いる状態で差動増幅器５８がアナログ積分器５２に接続
され、第６サンプルホールド回路５４がサンプルホール
ドされている状態で差動増幅器６１がアナログ積分器５
２に接続されるように切替スイッチ５１が制御部４６に
より制御される。従って第６図のＶ点の出力がＩ点の出
力と一致するようにＤＡ変換器４５の変換利得が制御さ
れ、またIV点の出力がII点の出力と一致するようにＤＡ
変換器４５の変換利得が制御される。ここで反転回路５
７が使用されているのは、第６図でIV点がＩ点に近ずく
とIII点の出力は減少するが、Ｖ点がＩ点に近ずくとＶ
点の出力が増加するという逆の現象となるためであり、
反転回路５９も同様の理由で使用される。

第１３図に一部を示すようにステップ値発生器３６の出
力をアンプ信号発生器３９へ直接供給し、ランプ信号発
生器３９の出力デジタルランプ信号をＤＡ変換器４５へ
供給し、その出力で光位相変調器１７を変調し、バイア
シング信号発生器４３から＋π／４ラジアンの位相シフ
トを与えるデジタルバイアシング信号と、＋π／４ラジ
アンの位相シフトを与えるデジタルバイアシング信号と
をτごとに発生し、その出力をＤＡ変換器６２でアナロ
グ信号に変換し、そのアナログ信号で光位相変調器１７
と縦続的設けられた光位相変調器63を変調する。つまり
デジタルランプ信号による光位相変調と、バイアシング
信号による光位相変調とを独立に行ってもよい。この場
合もランプ信号発生器３９のオーバフロー情報ＯＶＦ
と、その符号情報ＰＮＣと、バイアシング信号発生器４
３の出力状態を示す情報ＢＳＮとから第１２図に示した
制御を行うことにより、例えば第１０図において区間II
から区間Ｖとなると第５サンプルホールド回路５３でサ
ンプルホールドされ、正しい制御動作が行われる。

上述ではτを周期として制御を行ったが、τの奇数倍つ
まりｎτ（ｎ＝１，３，５，…）を周期として制御を行
ってもよい。

「発明の効果」 以上述べたようにこの発明によれば、右回り光と左回り
光との位相差が±５π／２ラジアンとなる状態も検出し
て対応する制御をするようにしたから、サニャック位相
がπ／２ラジアンを越えるような入力角速度をも正しく
測定することができ、入力ダイナミックレンジを大きく
することができる。またデジタルランプ信号とバイアシ
ング信号とを独立に光位相変調器へ供給することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は零位法光干渉角速度計を簡略に示す図、第２図
は右回り光と左回り光との位相差φに対する光電変換器
１６の出力特性２１と、位相差φのバイアシングによる
変化及びサニャック位相シフトによる変化に対する光電
変換器１６の出力変化例を示す図、第３図Ａはデジタル
フェイズランプを示す図、第３図Ｂはデジタルフェイズ
ランプに対する右回り光と左回り光との位相差φを示す
図、第４図はデジタルフェイズランプにバイアシングを
重畳した図、第５図は第４図の各区間における右回り光
と左回り光との位相差φを示す図、第６図は右回り光と
左回り光との位相差に対する光電変換器１６の出力変化
と第５図の各区間に対する出力を示す図、第７図は従来
のデジタルフェイズランプ方式光干渉角速度計の要部を
示すブロック図、第８図は第１〜第４サンプルホールド
回路に対する制御条件を示す図、第９図は過大入力角速
度で右回り光と左回り光との位相差φが−５π／２ラジ
アンとなる例を示す図、第１０図はデジタルランプ信号
とバイアシング信号とを独立に光位相変調器へ供給する
場合に、右回り光と左回り光との位相差が−５π／２ラ
ジアンとなる場合があることを示す図、第１１図はこの
発明の実施例の要部を示すブロック図、第１２図は第１
〜第６サンプルホールド回路に対する制御条件を示す
図、第１３図はこの発明の他の実施の要部を示すブロッ
ク図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、 その光源よりの光を２分配するビームスプリッタと、 そのビームスプリッタよりの二つの光が右回り光及び左
   回り光として入射されるループ状の光伝送路と、 その光伝送路から出射される右回り光と左回り光を干渉
   させる干渉手段と、 その干渉手段で干渉された光が供給され、その強度に応
   じた電気信号を出力する光電変換器と、 上記光伝送路の一端と上記ビームスプリッタとの間に挿
   入され、電気的に制御されて光の位相を偏位する光位相
   変調器と、 上記光伝送路の伝般時間τの奇数倍の時間ｎτ（ｎ＝
   １，３，５…）の２倍の周期をもち、デユテイが５０％
   の方形波であって上記光位相変調器により上記右回り光
   と左回り光との間にｎτごとに＋π／２ラジアンと−π
   ／２ラジアンとの位相差を交互に与えるためのデジタル
   バイアシング信号を発生するバイアシング信号発生器
   と、 上記光伝送路に入力される角速度により生じる上記右回
   り光と左回り光との位相差と比例した大きさのステップ
   をもち、上記光位相変調器へ供給されて上記位相差を打
   消す方向の符号でｎτごとに変化するデジタルランプ信
   号を発生するランプ信号発生器と、 上記デジタルバイアシング信号と上記デジタルランプ信
   号とを加算した信号をアナログ信号に変換して上記光位
   相変調器へ供給するＤＡ変換器と、 上記光電変換器の出力が、上記角速度による位相差を除
   いた右回り光と左回り光との位相差が−π／２ラジアン
   の状態でサンプルホールドされる第１サンプルホールド
   回路、位相差が＋π／２ラジアンの状態でサンプルホー
   ルドされる第２サンプルホールド回路、位相差が＋３π
   ／２ラジアンの状態でサンプルホールドされる第３サン
   プルホールド回路、位相差が−３π／２ラジアンの状態
   でサンプルホールドされる第４サンプルホールド回路、
   位相差が−５π／２ラジアンの状態でサンプルホールド
   される第５サンプルホールド回路、位相差が＋５π／２
   ラジアンの状態でサンプルホールドされる第６サンプル
   ホールド回路と、 上記第１，第２サンプルホールド回路の両出力の差を出
   力する第１差動増幅器、上記第３，第４サンプルホール
   ド回路の両出力の差を出力する第２差動増幅器、上記第
   ５，第６サンプルホールド回路の両出力の差を出力する
   第３差動増幅器と、 これら第１，第２，第３差動増幅器の１つの出力を取出
   す切替スイッチと、 その切換スイッチの出力をデジタル信号に変換するＡＤ
   変換器と、 そのＡＤ変換器の出力デジタル信号が供給され、上記デ
   ジタルランプ信号のステップ値を作って上記ランプ信号
   発生器へ供給するステップ値発生器と、 上記デジタルランプ信号とデジタルバイアシング信号と
   の加算時にオーバフローがあるか否かの情報と、そのオ
   ーバフローがある場合はオーバフローの符号情報と、上
   記デジタルバイアシング信号の状態情報とから判定して
   上記第１〜第６サンプルホールト回路の何れかに周期ｎ
   τごとにサンプルホールドさせ、かつ上記三つの情報か
   ら上記切替スイッチの切替制御を行う制御部とを有する
   デジタルフェイズランプ方式光干渉角速度計。