JPH08105749A - 光ファイバ・ジャイロスコープ用の回転センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバ・ジャイロスコープのバイアスエ
ラーを除去する。 【構成】 光ファイバセンサコイルを収容するスプール
は、１個の実質的に平坦な取付用フランジと中心ハブと
を含む。コイルはハブに直接巻くことができる。コイル
は、取付用フランジの平面に対して横方向に取り付けら
れるが、ハブの表面がコイルの内層に対して実質的に非
接着性になっているのでその方向に制限を受けない。こ
れは、ジャイロスコープのバイアスエラーを発生させる
ことなく、温度増加にしたがって軸方向のコイル膨張を
許す。また、本装置は、一体的なスプールプラスコイル
構造の（環境振動と比較して）比較的高い共振周波数に
より、振動誘導バイアスエラーを実質的に除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ・ジャイ
ロスコープ用センサコイルに関し、特に、ファイバ応力
による温度誘導シュープ(Shupe) 効果をできるだけ少な
くする、ポット化された部を有するセンサコイルに関す
る。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】光ファイ
バ・ジャイロスコープは以下の主要構成要素からなる。
すなわち、（１）光源と、（２）ビームスプリッタ（光
ファイバ方向性結合器かまたは集積光学Ｙ分岐のいずれ
か）と、（３）光ファイバコイルと、（４）偏光器（及
び時には１つ以上の偏光消滅器）と、（５）検出器であ
る。光源からの光は、ビームスプリッタによって、検知
コイルを伝わって互いに逆方向に伝播する波に分離され
る。関連エレクトロニクスは、コイルの両端から発生す
る、２つの干渉する逆伝播光ビーム間の位相関係を測定
する。２つのビームで経験される位相シフトの差は、計
器が固定される作業台の回転速度の割合を提供する。

【０００３】環境要因は、測定される逆伝播ビーム間の
位相シフト差に影響を与え、それによりバイアスエラー
を持ち込むことがある。前記環境要因は、温度、振動
（音響的なものや機械的なもの）及び磁界のような変量
を含む。これらは、時間と共に変化し、コイルのいたる
ところに一様でなく分布され、各々の逆伝播波がコイル
中を進むにつれて遭遇する、屈折率や長さの変化を引き
起こす。前記環境要因に起因して２つの波により引き起
こされる位相シフトは等しくなく、回転誘導信号から区
別がつかない、正味の好ましくない位相シフトを生じ
る。

【０００４】環境要因から生じる感度を減少させるため
の１つの方法は、対称型コイル巻線形態の使用を必要と
した。前記コイルにおいては、巻線は、該巻線の構造上
の中心が最内層に位置すると共に、該コイルの両端が最
外層に位置するように配置される。

【０００５】エヌ・フリゴ(N.Frigo) は、“Compensati
on of Linear Sources of Non-reciprocity in Sagnac
Interferometers ”, Fiber Optics and Laser Sensors
Ｉ, Procs. SPIE, v.412, p.261 (1989)において、非
相反性を補償するための特定の巻線パターンの使用を提
唱した。さらに、“光ファイバ検知コイル”と題するベ
ドナルツ(Bednarz) の米国特許第4,793,708 号は、２極
または４極巻線で形成された対称型光ファイバ検知コイ
ルを教示している。この特許に開示されたコイルは、従
来のらせん型巻線に勝る増強された性能を示している。

【０００６】“４極巻線型光ファイバ検知コイル及びそ
の製造方法”と題するイバンセビク(Ivancevic) の米国
特許第4,856,900 号は、端部フランジに隣接するポップ
アップファイバセグメントの存在に起因するファイバ締
付と微小屈曲が、前記ポップアップセグメントを、接続
層間を上っていく同軸的に巻かれるターン壁に置き換え
ることにより克服される、改良された４極巻線型コイル
を教示している。上述した両米国特許は本件出願の譲受
人の所有権である。

【０００７】“光ファイバ・ジャイロスコープにおける
磁界誘導バイアスエラーを減少させるための装置”と題
するフアング(Huang) 等の係属中の特許出願第08/017,6
78号は、磁界にさらされたセンサコイルにおけるファラ
デー効果によって生じるバイアスエラーの抑圧に取り組
んでいる。この出願（本件出願の譲受人の所有権）に開
示された発明は、半径方向と軸方向の両方に向けられる
磁界の影響を相殺する補償ループの使用とデザインを教
示している。いずれの場合も、予め選択されたファイバ
捻れモードの予め決められた度合いの捻れが、相殺用の
矯正的ファラデー効果を作り出すために補償ループに付
加される。

【０００８】“低バイアス光ファイバ・ジャイロスコー
プ用センサコイル”と題するコルドバ(Cordova) 等の係
属中の米国特許出願第07/938,294号、これも本件出願の
譲受人の所有権である、は環境要因に関連したさらなる
問題に取り組んでいる。センサコイルのデザインは、ジ
ャイロのランダムな歩み、バイアス安定性、バイアス温
度感度、バイアス温度勾配感度、バイアス振動感度、バ
イアス磁気感度、スケールファクタ温度感度、スケール
ファクタ直線性、及び入力軸温度感度に強い影響を与え
得ることは認めるが、この出願に開示された装置は、巻
線が予め決められた組成からなる接着剤でポット化され
ているコイルを開示している。（特に弾性率の関して）
ポット化材料の注意深い選択は、結果的に、振動誘導バ
イアス、コイル亀裂、ｈパラメータの劣化、及び温度勾
配バイアス感度の減少を生じる。コイルは、熱膨張係数
がその上に置かれるファイバ巻線の熱膨張係数に近いカ
ーボン組成材料からなるスプール上に形成されている。
さらに、この出願には、コイルポット化材料の適正な選
択のみならず、スプールとファイバ巻線の熱膨張特性が
ほぼ釣り合っていることが、さもなければ標準的な金属
製スプールによって加えられるだろう熱応力で引き起こ
されるシュープのようなバイアスをできるだけ少なくす
ることが開示されている。

【０００９】適切なポット化材料とスプール材料の使用
はバイアス環境感度をできるだけ少なくするのに役立つ
が、一対の端部フランジ間にサンドイッチされた実質的
に円筒形のハブを特徴とする、従来の支柱及びスプール
のデザインは、ポット化コイルに“合わせる”のが難し
い。これは、温度変化に応じた前記コイルの膨張の不釣
り合いに起因している。軸方向におけるポット化コイル
の熱膨張係数は、半径方向の熱膨張係数の１００倍のオ
ーダーになることがある。不幸にして、対応する不釣り
合いは支持用スプールに関しては存在しない。むしろ、
従来のデザイン及び材料組成からなるスプールは等方性
の熱膨張特性を示す。この相対的な不均衡は、コイル応
力によるバイアスエラーを持ち込み、接合及び亀裂問題
を作り出す。例えば、スプールのハブの材料がポット化
コイルの半径方向の熱膨張係数にほぼ近い、スプール及
びコイル配置では、コイルの軸方向の膨張はハブのそれ
を越えるだろう。その結果、ポット化コイルの軸方向の
膨張は、スプールの端部フランジ間の比較的“変わらな
い”分離間隔で制限されるので、温度が上昇した時に、
コイルの軸方向の相当な圧縮が起こることがある。さら
に、コイル−ハブ界面における熱膨張係数の差に起因す
る応力により、破裂またはコイル亀裂のどちらかが生じ
ることがある。一方、ポット化コイルの軸方向の熱膨張
係数にほぼ匹敵する材料で作られたスプールでは、温度
変化に応じてハブの比較的大きな半径方向の膨張が予想
され、半径方向の寸法が比較的変わらないコイルのファ
イバを圧迫して性能を劣化させることがある。

【００１０】“フランジで支持された光ファイバ・ジャ
イロスコープ用センサコイル”と題するパターソン(Pat
terson) の係属中の米国特許出願第08/116,376号、これ
も本件出願の譲受人の所有権である、には、上述した、
従来のスプールデザインと、ポット化センサコイルの不
釣り合いな半径方向及び軸方向の熱膨張係数との熱的相
反性から生じる熱誘導シュープバイアスに取り組むよう
にデザインされたスプールが開示されている。この出願
には、１個の取付用フランジと内部ハブとからなるスプ
ールが開示されている。コイルは、フランジの平面に対
して横方向の軸に取り付けられている。他の実施例で
は、コイルは、フランジの頂上及び底部にある部分に分
離されている。コイルの内部は限定された間隔だけハブ
から分離されているので、コイルは軸方向に膨張するこ
とができる。コイルの半径方向の熱膨張係数が非常に小
さければ、ハブからの分離を過大にする必要がなく、か
つコイル−フランジ界面における応力は過大にならな
い。上記装置は良好な熱性能特性を示すが、スプールに
対するコイルの自立配置から生じる振動誘導バイアス効
果にさらされる。前記バイアス効果は、ポット化コイル
の共振周波数における振動を含む環境において特に激し
くなることがある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転軸がフラ
ンジの平面に直交する、中心に位置する円筒形のハブを
備え、実質的に平坦な取付用フランジを含む光ファイバ
・ジャイロスコープ用回転センサを提供することによ
り、センサコイルの取り付けに起因したバイアスエラー
を除去するものである。

【００１２】連続した光ファイバが、複数の同軸ターン
層からなるコイル状にハブに巻かれる。ハブは、コイル
に対して実質的に非接着性の外面を有する。

【００１３】第２の態様では、実質的に円筒形のコイル
は、ポット化材料に埋め込まれた光ファイバの複数の同
軸ターン層からなる。スプールは、コイルを取り付ける
ために提供され、回転軸がフランジの平面に直交する、
中心に位置する円筒形のハブを有する実質的に平坦な取
付用フランジからなる。コイルの内部はハブの外面に接
しており、ハブの外面はコイルに対して実質的に非接着
性になっている。

【００１４】第３の態様では、本発明は、ポット化材料
でカプセル化された光ファイバの複数のターン層で形成
され、少なくとも１つのフランジを含むタイプのスプー
ルの中心ハブに巻かれたコイルを含むタイプの回転セン
サの改良を提供する。前記改良は、ハブの外面がポット
化材料に対して非接着性になっていることにある。

【００１５】本発明の上記及びさらなる特徴と利点は以
下の詳細な説明から更に明らかになるだろう。前記説明
は一組の図面を伴う。図面の数字は、説明文の数字に対
応し、本発明の種々の特徴部分を表わす。図面及び説明
文の両方を通じて同じ数字は同じ部分を指す。

【００１６】

【本発明の実施の形態】図１は、コイル１０の軸が単一
の取付用フランジ１４の平面に直交しているタイプの従
来技術のセンサコイルにしたがってスプールに係合され
た光ファイバ１２の複数の同軸ターンからなるセンサコ
イル１０の斜視図である。スプールは、取付用フランジ
１４と中心の円筒形ハブ１６との組み合わせからなる。
コイル１０は、単一のフランジ１４にのみ接合され、中
心のハブ１６からは限定された間隔“ｄ”だけ分離され
ている。自立センサコイル１０は、普通の接着層１８に
よりスプールの円盤状取付用フランジ１４に接合されて
いる。上記に説明した構成は、まず連続的な光ファイバ
１２を従来構成の他のスプールに予め決められた形状に
巻き付けることによって達成される。巻き付け工程中ま
たはその後、コイル１０には好適にはポット化材料がし
み込まされる。前記ポット化材料が硬化した後、巻線コ
イル１０は、巻き付けスプールから取りはずされ、図１
のスプールに固着するための自立形状が得られる。

【００１７】図１に示される構成は、ファイバ１２の温
度誘導応力から生じるシュープ効果バイアスを減少させ
る。前記バイアスは、対向する端部フランジで終端する
中心の円筒形心棒からなる従来構成のスプールと結合し
た場合のポット化コイルの異方性の熱膨張特性に一部起
因すると考えられる。コイルは、その軸方向及び半径方
向の熱膨張に対して異方性になっているが、スプールは
等方性になっている。コイルの異方性はよく知られてお
り、軸方向及び半径方向のコイル外形寸法の剛性の差に
なる。コイルは一連の同心リングとして分析することが
できる。加熱された場合、体積不変の法則は、コイル膨
張の大部分をコイル回転軸に沿わせる。

【００１８】図１の構成は、スプールとコイルがハブ１
６からの間隔ｄにより軸方向で接していないので、コイ
ル１０の半径方向の熱膨張係数と等方性の取付用フラン
ジ１４の熱膨張係数との関係を考慮して熱膨張を釣り合
わせるという設計者の仕事を制限する。それだけでは、
コイル１０は遠慮なく軸方向に膨張して、従来のスプー
ルに固定されたスプールにおいて生じ得る軸方向の圧縮
誘導応力をなくすことができる。前記応力は、（ハブす
なわち心棒の係数に対して）軸方向のコイル１０の実質
的により大きな膨張係数から生じる。さらに、ハブ１６
を最内コイル層から分離することによって、コイル１０
の軸方向の膨張は、ハブからのコイルの葉裂と、従来技
術のデザインのコイルの中を４５度の角度で広がる亀裂
の両方を生じ得る、コイル乃至ハブ“アンカーポイン
ト”における応力を生じさせることができない。前記亀
裂は、内部応力がファイバコイルの外被とポット化材料
間の接合の接着強度以上になった場合に認められる。
（従来のアルミ製スプールに取り付けられたファイバコ
イルの軸方向膨張によって、５００ｐ．ｓ．ｉ以上の応
力が生じることがある。）

【００１９】熱バイアス感度に関して、図１による取付
配置で実現される利点にかかわらず、バイアスエラー
は、他の環境的発生源、すなわち振動から図１のように
自立コイル１０において引き起こされる。この問題点
は、他の取付センサコイルの斜視図である図２に開示さ
れた論証による従来技術において取り組まれる。あいか
わらず、円筒状中心ハブ２０は、ポット化コイル２２の
内層から限定された間隔ｄだけ分離されている。この他
の実施例の取付用フランジ２４はハブ２０の長さに沿っ
た中ほどに位置しており、そのためコイル２２は、後方
半分２５と前方半分２６に配置することができ、半分２
５及び２６（コイルの２つの部分への分割は５０−５０
にする必要はないので、実際には誤称）は取付用フラン
ジ２４の対向面に取り付けられる。軸方向の支持がない
ことになる振動効果を軽減することは、図２の構成の概
念的利点である。（既知のポット化材料の特性に起因し
て多少フレキシブルになっている）コイル２２は、軸方
向が支持されない配置において、避けがたい環境振動に
応じる応力にさらされる。コイルと取付用フランジがカ
ンチレバー装置を形成する時、環境振動の効果は、振動
周波数がカンチレバーとなったコイルの固有周波数また
は共振周波数と一致する場合に最も著しくなる。

【００２０】図２の分割コイル配置は振動誘導バイアス
の問題に取り組んでいる。コイル２２を分割すると、各
半分の共振周波数が、環境外乱が最小になるスレショー
ルド（約２，０００Ｈｚ）以上に増加する。（一般に、
いくつかの用途では、環境振動のパワースペクトル密度
は１１００Ｈｚ以下の領域で最大になり、その後減少す
る。直列周期的パターンに巻かれ、従来の接着剤でポッ
ト化された、図１に示されるタイプの１ｋｍセンサコイ
ルは、１１００Ｈｚに近い固有周波数を持っていること
がわかっている。）上述の１ｋｍセンサコイルの場合に
は、（各々約５００メートルの光ファイバからなる）よ
り小さい長さの半分２４及び２６への前記分割により、
２つのコイル部分が作り出され、各々、環境的に誘導さ
れる機械的振動からの相当な応力からコイル２２を免れ
させる２４００Ｈｚ以上の共振周波数を持つ。

【００２１】図３は、作業用台座２８に係合された分割
コイル及び取付用フランジ装置の側断面図である。図に
見られるように、この装置は、台板３２と組み合うμ−
金属シールド３０内に入れられている。シールド３０と
台板３２で形成されたケーシング内で、好適にはステン
レススチールで作られた台座２８には、慣性航行システ
ム（ＩＮＳ）の一部を構成するボルト３４を入れる。ボ
ルト３４は、慣性測定装置の入力軸として役立つように
もくろまれた予め決められた軸とのアライメントを可能
にする。（種々の光学的及び電気的構成要素もシールド
３０で形成されたケーシング内に配置される。）

【００２２】分割センサコイル３６は前方半分３８と後
方半分４０に分割され、各々、連続的光ファイバの複数
のターンからなる。コイル３６は取付用フランジの円盤
状部材４２に取り付けられる。ステンレススチール製台
座２８の周辺段部４４はスプールの中心ハブ４６を支持
する。（ハブ４６の下側半分の壁厚を薄くすると、熱膨
張係数の異なる台座材料とスプール材料の突合せ領域の
たわみ性または“弾力性”が増し、装置がハブの前方半
分の壁に突き合わせるためのステンレススチール製台座
の“過大な”熱的に引き起こされる半径方向の膨張にさ
らされた場合に、円盤状部材４２の角度的ミスアライメ
ントから保護する。）

【００２３】保持板４８はコイル取付用スプールのハブ
４６の後方すなわち“厚い”半分の頂上に置かれてい
る。次いで、アセンブリ全体は第２のボルト５０で固定
され、保持板４８、台座２８及び台板３２を含む“サン
ドイッチ”配置が完成する。

【００２４】振動効果を克服するためにセンサコイルを
分割すると複雑になり、装置コストが増えて利益が減
る。取付用フランジの一方の側から他方の側への避けが
たいファイバ移動は、フランジデザインとコイル巻き付
け工程の両方を複雑にする。ファイバ“移動”（すなわ
ち、フランジの一方の側の巻線パターンの最後のターン
を出て、対向する側の巻線パターンの最初のターンを始
めるまでの工程）は、光学的バイアス効果を生じ得るコ
イルへの微小屈曲の導入をできるだけ少なくするために
徐々に行わなければならない。好適には、前記移動は、
分割コイルの一方の半分の巻線の終わりから他方の半分
の巻線の初めまでのファイバターンの３／４にわたって
行われる。

【００２５】図４（ａ）及び４（ｂ）は、それぞれ、分
割構成を支持するスプールの底面図及び側面図である。
図に見られるように、スプール５０は、一般に、その中
を貫通して伸びる中心ハブ５４に連結された円盤状取付
用フランジ５２からなる。上述したように、ハブ５４の
内壁厚さは、好適には、台座（図４（ａ）及び（（ｂ）
では示されていない）へのハブ５４の結合を考慮してそ
の軸長に沿って変化する。

【００２６】スロット５６、５８とこれらに通じている
弓形溝６０及び６２は、センサコイルの前面及び後面部
分間をファイバが段々移動できるように円盤状部材５２
の周囲に注意深く機械加工される。溝６０及び６２は、
分割コイルの第２の半分が部材の中心にファイバを案内
するように巻き付けられる部材５２の表面に設けられ
る。分割コイルは、まずハブ５４の外径と同軸かつそれ
より大きい直径の巻取スプールを用意することにより、
取付用フランジ５０上に作るすなわち巻き付けることが
できる。好適には、４極巻線パターンが用いられる。分
割コイルの一方の半分が円盤状部材５４の一方の側に巻
かれた後、分割コイルの他方の半分を巻くために他方の
側に進まなければならない。かけがえとして、分割コイ
ルは、円盤状部材５２の外周から内方へ巻いても良い。
エッジスロット５６、５８及び弓形溝６０、６２は、上
述の３／４ターン移動が生じ得るように、好適に配置さ
れ、寸法にされ、デザインされる。

【００２７】ハブすなわち心棒したがってコイルが一対
の端部フランジ間にサンドイッチされる従来配置よりむ
しろ、単一の取付用フランジを含むスプールは、コイル
の異方性の熱特性と関連するバイアスエラーに取り組ん
でいるが、付随する振動誘導バイアス問題の解決法は他
の問題が生じる。分割コイル概念は、取付用フランジの
周囲の溝の注意深い機械加工を必要とすることによりス
プール構造を複雑にするほかに、自動化に容易に適応す
ることができない巻き付け工程を必要とする。これは、
ファイバを取付用フランジの周囲溝内に置かなければな
らない苦心に起因する。その結果、分割コイル形態に関
連して利益が相当制限される。さらに、分割コイル概念
は、入力振動スペクトルが約２４００Ｈｚ以下にある用
途に限られる。

【００２８】本発明がここで上記従来技術の欠点に取り
組むことにより、デザインにおいて、容易に自動化し易
くそれにより付随する節約を享受する、軸方向に制約さ
れないコイルの熱性能上の利点が得られる。さらに、こ
の新規なデザインは、入力振動スペクトルが４０００Ｈ
ｚを越える（及び典型的に５０００Ｈｚ以下である）用
途に有効である。

【００２９】図５は本発明によるスプールに取り付けら
れたセンサコイルの斜視図であり、図６は図５の６−６
線断面図である。図５及び図６を参照すると、本発明の
スプールは、平坦な取付用フランジ６８と中心の円筒形
ハブの組み合わせからなる。適当な材料（例えば粘着性
のもの）からなる層６９は、コイル６４の一方の端部を
取付用フランジ６８の上面に保持する。自立コイル配置
と対照的に、コイル６４の最内層７０はハブ６６の外面
７２に接して巻かれている。その結果、センサコイル６
４は、本発明のスプールのハブすなわち心棒６６上に直
接形成することができる。これは、ハブ６６の外面７２
とセンサコイル６４の最内層７０の間の分離間隔ｄを含
むコイル巻線相対配置を簡単にする。さらに、コイル６
４は自立せず、スプールの中心ハブすなわち心棒６６で
完全に支持される。その結果、コイル６４は、本質的か
つ自然に、その共振周波数またはその近くにおける振動
にさらされる独立した構造を構成しない。むしろ、コイ
ル６４は、（密着により）軸方向にかつ半径方向に本発
明のスプールに“固着”され、自立したポット化コイル
の共振周波数より非常に高い共振周波数を有する結合し
た複合構造を形成する。この複合構造の共振周波数は、
前述の環境振動の範囲よりかなり上（すなわち４０００
Ｈｚよりかなり上）にある。

【００３０】本発明のスプールは、温度変化がある時に
ポット化センサコイルの半径方向及び軸方向の膨張の差
に起因するバイアス効果を招くことなく前述の利点が得
られる。これは、スプールの中心心棒すなわちハブ６６
の外面７２に非接着性の被覆を提供することによって達
成される。図７は、本発明によるスプール７４の一部破
断斜視図である。円筒形ハブすなわち心棒７６（及びそ
れに関するかぎりでは取付用フランジ７８）の内側は成
形カーボン組成材料で形成することができる。かけがえ
として、より高精度のジャイロデザインのためにチタン
を用いることができる。

【００３１】ハブ７６の外側は、好適には、その上に巻
かれたセンサコイルに対して非接着性の（すなわち低摩
擦係数で特徴づけられる）材料層８０で被覆される。前
記材料は、例えば、フッ素で処理されたエチレン ポロ
ピレン（“ＦＥＰ”）とエポキシの混合物（約０．１２
の摩擦係数）や、（約０．０８の摩擦係数を生じる）エ
ポキシまたは同等のレジンが混合された４フッ化エチレ
ン（“ＴＦＥ”）のようなポリマーからなる。適当な被
覆材料８０の選択は、技術上良く理解されているように
スプールの構造の特性に依存する。従来の被覆工程は焼
成を含み、センサコイル６４の最内層７０と中心ハブす
なわち心棒６６の外面７２の界面で応力を発生すること
なく、センサコイルの軸方向の膨張を可能にするのに十
分な非接着性の被覆を提供するために用いることができ
る。

【００３２】図８は、図５のポット化センサコイル６４
の最内層７０と、非接着性層８２からなるハブ６６の外
面との界面の一部の詳細断面図である。ハブ６６は、好
適には、チタンや適当なカーボン組成物のような低熱膨
張材料で形成される。図に見られるように、非接着性層
８２は、センサコイル６４の最内層が、加熱にさらされ
る時にその相当な軸方向の膨張に適応するべくスライド
することができる、比較的摩擦のない表面を提供する。
ポット化コイルの軸方向及び半径方向の熱膨張の不均衡
は、センサコイルが温度循環を受ける時に生じると予想
できる体積の膨張及び収縮をもたらす。スプールの低熱
膨張材料は、（３乃至５ｐｐｍ／℃のオーダーの）ポッ
ト化センサコイル６４の半径方向の熱誘導膨張にほぼ釣
り合っている。分離間隔を含むデザインと異なり、本発
明は、コイル乃至ハブ界面に非接着性の表面を提供する
ことにより、半径方向及び軸方向の熱膨張の非常に異な
る度合いを吸収する能力を犠牲にすることなく、振動入
力の範囲をかなり越えるコイル構造の共振振動周波数を
劇的に増加させる。

【００３３】このように、本発明は、大量生産に容易に
のり易い、製造し易い装置を提供することがわかる。本
発明にしたがってスプールに取り付けられたセンサコイ
ルは、温度変化や、周囲環境に存在する振動に起因する
バイアスエラーを実質的に免れる。スプールデザインの
簡明さは、コイル巻付工程の自動化を容易にするほか
に、製造が簡単になることにより完成装置の利益が増え
てコストが下がるスプールを生み出す。

【図面の簡単な説明】

【図１】コイルの軸が単一の取付用フランジの平面に直
交する、従来技術の単一フランジ型センサコイルの斜視
図である。

【図２】振動誘導バイアスエラー効果に取り組む他の配
置による、従来技術の上述した型のコイルの斜視図であ
る。

【図３】慣性航行システム（“ＩＮＳ”）に用いるよう
に取り付けられた図２の構成による従来技術のセンサコ
イルの側断面図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、図２及び図３に示された
ような分割センサコイルを支持する従来技術のスプール
の詳細を示す底面図である。

【図５】本発明にしたがってスプールに取り付けられた
センサコイルの斜視図である。

【図６】図５の６−６線からみた本発明によるスプール
及びコイルの断面図である。

【図７】本発明によるスプールの一部破断斜視図であ
る。

【図８】本発明によるセンサコイルとスプールのハブと
の界面からみた詳細断面図である。

フロントページの続き (72)発明者 ジーン エッチ．チン アメリカ合衆国，90034 カリフォルニア, ロサンゼルス，グレンドン アヴェニュー 3266 (72)発明者 アメイド コルドバ アメリカ合衆国，91307 カリフォルニア, ウエスト ヒルズ，ウッドランド アヴェ ニュー 6704 (72)発明者 サミュエル エヌ．ファーシト アメリカ合衆国，91604 カリフォルニア, ストゥディオ シティー，ブエナ パーク ドライヴ 3749

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバ・ジャイロスコープ用の回転
   センサであって、 ａ）実質的に平坦な取付用フランジと、回転軸が前記フ
   ランジの平面に直交する、中心に配置された実質的に円
   筒形のハブとからなるスプールと、 ｂ）複数の同軸ターン層からなるコイル状に前記ハブに
   巻かれている連続した光ファイバと、 ｃ）前記コイルに対して実質的に非接着性になっている
   前記ハブの外面とからなることを特徴とする回転セン
   サ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の回転センサにおいて、さ
   らに、前記コイルのターンは、予め選択された組成から
   なるポット化材料に埋め込まれていることを特徴とする
   回転センサ。
3. 【請求項３】 請求項２記載の回転センサにおいて、前
   記コイルの一方の端部は前記取付用フランジの表面に固
   定されている回転センサ。
4. 【請求項４】 請求項３記載の回転センサにおいて、前
   記ハブは、予め選択された低摩擦係数材料からなる被覆
   層を含む回転センサ。
5. 【請求項５】 請求項４記載の回転センサにおいて、さ
   らに、前記スプールは成形されたカーボン組成材料から
   なることを特徴とする回転センサ。
6. 【請求項６】 請求項４記載の回転センサにおいて、さ
   らに、前記スプールはチタンからなることを特徴とする
   回転センサ。
7. 【請求項７】 請求項４記載の回転センサにおいて、前
   記被覆層は、予め決められたポリマーからなる回転セン
   サ。
8. 【請求項８】 ａ）ポット化材料に埋め込まれた光ファ
   イバからなる複数の同軸ターン層からなる実質的に円筒
   形のコイルと、 ｂ）前記コイルを取り付けるためのスプールであって、
   回転軸がフランジの平面に直交する、中心に配置された
   円筒形のハブを有する実質的に平坦な取付用フランジか
   らなるスプールと、 ｃ）前記ハブの外面に接している前記コイルの内部と、 ｄ）前記コイルに対して実質的に非接着性になっている
   前記ハブの外面とからなることを特徴とする回転セン
   サ。
9. 【請求項９】 請求項８記載の回転センサにおいて、前
   記コイルの一方の端部は前記取付用フランジの表面に固
   定されている回転センサ。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の回転センサにおいて、
    前記ハブは、予め選択された低摩擦係数材料からなる被
    覆層を含む回転センサ。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の回転センサにおい
    て、さらに、前記スプールは、成形されたカーブン組成
    材料からなることを特徴とする回転センサ。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載の回転センサにおい
    て、さらに、前記スプールはチタンからなることを特徴
    とする回転センサ。
13. 【請求項１３】 請求項１０記載の回転センサにおい
    て、前記被覆層は予め決められたポリマーからなる回転
    センサ。
14. 【請求項１４】 ポット化材料でカプセル化された光フ
    ァイバからなる複数のターン層で形成され、少なくとも
    １つのフランジを含むタイプのスプールの中心ハブに巻
    かれたコイルを含むタイプの回転センサにおいて、前記
    ポット化されたコイルに対して非接着性になっている前
    記ハブの外面からなる改良。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載の回転センサにおい
    て、前記コイルの一方の端部は、前記取付用フランジの
    表面に固定されている回転センサ。
16. 【請求項１６】 請求項１５記載の回転センサにおい
    て、前記ハブは、予め選択された低摩擦係数材料からな
    る被覆層を含む回転センサ。
17. 【請求項１７】 請求項１６記載の回転センサにおい
    て、さらに、前記スプールは成形されたカーボン組成材
    料からなることを特徴とする回転センサ。
18. 【請求項１８】 請求項１６記載の回転センサにおい
    て、さらに、前記スプールはチタンからなることを特徴
    とする回転センサ。
19. 【請求項１９】 請求項１６記載の回転センサにおい
    て、前記被覆層は予め決められたポリマーからなる回転
    センサ。