JPH09304082A - 光干渉角速度計 - Google Patents
光干渉角速度計Info
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- JPH09304082A JPH09304082A JP11991496A JP11991496A JPH09304082A JP H09304082 A JPH09304082 A JP H09304082A JP 11991496 A JP11991496 A JP 11991496A JP 11991496 A JP11991496 A JP 11991496A JP H09304082 A JPH09304082 A JP H09304082A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光干渉角速度計に用いる光の位相を変調する
ための位相変調器の動作点或は光学路の状態が変化して
も、常に位相変調信号のレベルを一定に保ち、安定性の
高い光干渉角速度計を提供する。 【解決手段】 この発明では位相変調信号に振幅変調を
施し、この振幅変調信号を理想動作点付近では、第１種
ベッセル関数の正及び負の傾斜特性によりこの振幅変調
信号を偶数次の高調波成分に変換し、非検出状態に維持
させると共に、位相変調器の動作点が理想点から離れる
に従って第１種ベッセル関数の単一傾斜特性により振幅
変調信号成分が発生する現象を利用して位相変調器の動
作点の変化を検出し、位相変調信号のレベルを常に一定
値に維持させる。
ための位相変調器の動作点或は光学路の状態が変化して
も、常に位相変調信号のレベルを一定に保ち、安定性の
高い光干渉角速度計を提供する。 【解決手段】 この発明では位相変調信号に振幅変調を
施し、この振幅変調信号を理想動作点付近では、第１種
ベッセル関数の正及び負の傾斜特性によりこの振幅変調
信号を偶数次の高調波成分に変換し、非検出状態に維持
させると共に、位相変調器の動作点が理想点から離れる
に従って第１種ベッセル関数の単一傾斜特性により振幅
変調信号成分が発生する現象を利用して位相変調器の動
作点の変化を検出し、位相変調信号のレベルを常に一定
値に維持させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は例えば各種移動体
の姿勢の変化を検出すること等に利用することができる
光干渉角速度計に関する。
の姿勢の変化を検出すること等に利用することができる
光干渉角速度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４に示すようにレーザなどの光源１１
からの光１２が光分配結合器１３により右回り光１４と
左回り光１５とに分配され、これらの光１４，１５は少
くとも一周する光学路１６の両端に入射され、光学路１
６をそれぞれ右回り、左回りに通って光学路１６より出
射光１７，１８として出射され、これら出射光１７，１
８は、光分配結合器１３により結合されて互に干渉し、
干渉光１９として受光器２１に受光される。
からの光１２が光分配結合器１３により右回り光１４と
左回り光１５とに分配され、これらの光１４，１５は少
くとも一周する光学路１６の両端に入射され、光学路１
６をそれぞれ右回り、左回りに通って光学路１６より出
射光１７，１８として出射され、これら出射光１７，１
８は、光分配結合器１３により結合されて互に干渉し、
干渉光１９として受光器２１に受光される。
【０００３】光学路１６は例えば光ファイバを複数回ル
ープ状に巻いたもので構成される。光学路１６にその周
方向の角速度が印加されない状態においては出射光１７
および１８の位相差はほぼゼロであるが、光学路１６の
軸心回りに角速度Ωが印加されるとこの角速度Ωによっ
ていわゆるサニアック（ｓａｇｎａｃ）効果が生じ、光
学路１６を伝搬した出射光１７，１８の間に位相差Δφ
Ωが生じる。この位相差ΔφΩは、 ΔφΩ＝４πＲＬ／ｃλ・Ω …（１） で表わされる。ここでＲはループ状に構成された光学路
１６の半径、Ｌはループ状に構成された光学路１６の長
さ、λは光源１１の光の波長、ｃは光の速度を示す。さ
らに干渉光１９の光源強度Ｉ0 は、 Ｉ0 ∝１− cosΔφΩ …（２） となる。従って干渉光１９の強度Ｉ0 を測定することに
よって角速度Ωを検出することができる。
ープ状に巻いたもので構成される。光学路１６にその周
方向の角速度が印加されない状態においては出射光１７
および１８の位相差はほぼゼロであるが、光学路１６の
軸心回りに角速度Ωが印加されるとこの角速度Ωによっ
ていわゆるサニアック（ｓａｇｎａｃ）効果が生じ、光
学路１６を伝搬した出射光１７，１８の間に位相差Δφ
Ωが生じる。この位相差ΔφΩは、 ΔφΩ＝４πＲＬ／ｃλ・Ω …（１） で表わされる。ここでＲはループ状に構成された光学路
１６の半径、Ｌはループ状に構成された光学路１６の長
さ、λは光源１１の光の波長、ｃは光の速度を示す。さ
らに干渉光１９の光源強度Ｉ0 は、 Ｉ0 ∝１− cosΔφΩ …（２） となる。従って干渉光１９の強度Ｉ0 を測定することに
よって角速度Ωを検出することができる。
【０００４】しかしこの場合、入力角速度が小さな場合
においては位相差ΔφΩが小さく、ｃｏｓΔφΩの変化
が僅かであり、感度が極端に低くなる。このような点か
ら従来より入力感度を最適化するため図５に示すように
光学路１６の一端と光分配結合器２６との間に例えば電
歪振動子に光ファイバを巻回して構成した位相変調器２
２を直列に挿入し、位相変調器駆動回路２３からの駆動
信号により互に逆方向に伝搬する光２８，２９を位相変
調する方法がとられている。
においては位相差ΔφΩが小さく、ｃｏｓΔφΩの変化
が僅かであり、感度が極端に低くなる。このような点か
ら従来より入力感度を最適化するため図５に示すように
光学路１６の一端と光分配結合器２６との間に例えば電
歪振動子に光ファイバを巻回して構成した位相変調器２
２を直列に挿入し、位相変調器駆動回路２３からの駆動
信号により互に逆方向に伝搬する光２８，２９を位相変
調する方法がとられている。
【０００５】図５では、（１）式で述べたサニアック位
相差ΔφΩを精度よく検出するために、光源１１と光分
配結合器２６の間に光分配結合器２７と偏光子２５を挿
入し、光分配結合器２７のＡ′ポートに受光器２１を配
置している。この場合の受光器２１に到達する干渉光Ｉ
0 ′は、 Ｉ0 ′＝(P0 ／2)｛１＋ cosΔφΩ（Ｊo(x)−2J2(x)cos2ωJ ′＋ …＋2J2m(x)cos2mωt ′＋…）−sin ΔφΩ(2J1(x)sinωt ′ −2J3(x)sin3ωt ′＋…＋2J2m+1(x)sin(2m+1)ωt ′＋…）｝…(3) となる。ｍは０，１，２，３…の整数。
相差ΔφΩを精度よく検出するために、光源１１と光分
配結合器２６の間に光分配結合器２７と偏光子２５を挿
入し、光分配結合器２７のＡ′ポートに受光器２１を配
置している。この場合の受光器２１に到達する干渉光Ｉ
0 ′は、 Ｉ0 ′＝(P0 ／2)｛１＋ cosΔφΩ（Ｊo(x)−2J2(x)cos2ωJ ′＋ …＋2J2m(x)cos2mωt ′＋…）−sin ΔφΩ(2J1(x)sinωt ′ −2J3(x)sin3ωt ′＋…＋2J2m+1(x)sin(2m+1)ωt ′＋…）｝…(3) となる。ｍは０，１，２，３…の整数。
【０００６】ここでＰ0 ：受光器２１に到達する最大光
量 Ｊn ：ｎ次のベッセル関数（ｎ＝０，１，２，３…） ｘ ：２Ａ sinπｆ0 τ Ａ ：位相変調の振幅 τ ：光学路１６を通る光の伝搬時間 ｆ0 ：位相変調器２２の駆動周波数 ｔ′：ｔ−τ／２ （３）式から明らかなように干渉光の強度Ｉ0 ′には、
ｃｏｓΔφΩに比例する項と、ｓｉｎΔφΩに比例する
項とが含まれている。
量 Ｊn ：ｎ次のベッセル関数（ｎ＝０，１，２，３…） ｘ ：２Ａ sinπｆ0 τ Ａ ：位相変調の振幅 τ ：光学路１６を通る光の伝搬時間 ｆ0 ：位相変調器２２の駆動周波数 ｔ′：ｔ−τ／２ （３）式から明らかなように干渉光の強度Ｉ0 ′には、
ｃｏｓΔφΩに比例する項と、ｓｉｎΔφΩに比例する
項とが含まれている。
【０００７】図５において受光器２１によって光電変換
された電気信号の内、位相変調周波数の３倍波成分を同
期検波する同期検波回路３１の出力Ｖ3 は、増幅器３３
でＫ m 倍され、位相変調周波数の基本波成分を同期検波
する同期検波器３０の出力Ｖ 1 と加算器３６において加
算される。この時の出力ＶSIN は、 ＶSIN ＝Ｖ1 ＋Ｋm ・Ｖ3 ＝Ｋ1 ・Ｐ0 ・Ｊ1(x)・ sinΔφΩ ＋Ｋm ・Ｋ3 ・Ｐ0 ・Ｊ3(x)・ sinΔφΩ …（４） ここで、Ｋ1 ，Ｋ3 ：定数 となる。増幅器３３の利得を調整し、Ｋ1 ＝Ｋ3 ＝Ｋ
SIN とすると（４）式は、 ＶSIN ＝ＫSIN ・Ｐ0 ・（Ｊ1(x)＋Ｋm ・Ｊ3(x)）・ sinΔφΩ …（５） となる。Ｋm 〜２．２に設定すると（Ｊ1(x)＋Ｋm ・Ｊ
3(x)）は、図６に示すようにｘ〜３．０５で最大値とな
り、その近辺では、ｘに対し安定な特性を示すようにな
る。又そのポイントではＪ2(x)も最大値を示しｘに対し
安定な特性を示している。
された電気信号の内、位相変調周波数の３倍波成分を同
期検波する同期検波回路３１の出力Ｖ3 は、増幅器３３
でＫ m 倍され、位相変調周波数の基本波成分を同期検波
する同期検波器３０の出力Ｖ 1 と加算器３６において加
算される。この時の出力ＶSIN は、 ＶSIN ＝Ｖ1 ＋Ｋm ・Ｖ3 ＝Ｋ1 ・Ｐ0 ・Ｊ1(x)・ sinΔφΩ ＋Ｋm ・Ｋ3 ・Ｐ0 ・Ｊ3(x)・ sinΔφΩ …（４） ここで、Ｋ1 ，Ｋ3 ：定数 となる。増幅器３３の利得を調整し、Ｋ1 ＝Ｋ3 ＝Ｋ
SIN とすると（４）式は、 ＶSIN ＝ＫSIN ・Ｐ0 ・（Ｊ1(x)＋Ｋm ・Ｊ3(x)）・ sinΔφΩ …（５） となる。Ｋm 〜２．２に設定すると（Ｊ1(x)＋Ｋm ・Ｊ
3(x)）は、図６に示すようにｘ〜３．０５で最大値とな
り、その近辺では、ｘに対し安定な特性を示すようにな
る。又そのポイントではＪ2(x)も最大値を示しｘに対し
安定な特性を示している。
【０００８】出力Ｖout の振幅ＫSIN ・Ｐ0 ・（Ｊ1(x)
＋Ｋm ・Ｊ3(x)）を一定に保つため従来次の方法が提案
されている。受光器２１によって光電変換された電気信
号の内、位相変調周波数の２倍波を同期検波する同期検
波回路５１の出力Ｖ2 と上記ＶSIN をそれぞれ２乗回路
４０，４１において２乗し加算器４２で加算するとその
出力Ｖは、 Ｖ＝ＶSIN 2 ＋Ｖ2 2 ＝（ＫSIN ・Ｐ0 ・（Ｊ1(x)＋Ｋm ・Ｊ3(x))2・sin2ΔφΩ ＋（Ｋ2 ・Ｐ0 ・Ｊ2(x))2・cos2ΔφΩ …（６） ここでＫ2 ：定数（アンプゲイン、光電変換利得及び同
期検波利得など）となる。ＫSIN ・Ｐ0 ・（Ｊ1(x)＋Ｋ
m ・Ｊ3(x)）＝Ｋ2 ・Ｐ0 ・Ｊ2(x)＝Ｋとなるようにア
ンプゲインを調整すると出力電圧Ｖは、 Ｖ＝Ｋ2 ・（sin2ΔφΩ＋cos2ΔφΩ） ＝Ｋ2 …（７） となる。
＋Ｋm ・Ｊ3(x)）を一定に保つため従来次の方法が提案
されている。受光器２１によって光電変換された電気信
号の内、位相変調周波数の２倍波を同期検波する同期検
波回路５１の出力Ｖ2 と上記ＶSIN をそれぞれ２乗回路
４０，４１において２乗し加算器４２で加算するとその
出力Ｖは、 Ｖ＝ＶSIN 2 ＋Ｖ2 2 ＝（ＫSIN ・Ｐ0 ・（Ｊ1(x)＋Ｋm ・Ｊ3(x))2・sin2ΔφΩ ＋（Ｋ2 ・Ｐ0 ・Ｊ2(x))2・cos2ΔφΩ …（６） ここでＫ2 ：定数（アンプゲイン、光電変換利得及び同
期検波利得など）となる。ＫSIN ・Ｐ0 ・（Ｊ1(x)＋Ｋ
m ・Ｊ3(x)）＝Ｋ2 ・Ｐ0 ・Ｊ2(x)＝Ｋとなるようにア
ンプゲインを調整すると出力電圧Ｖは、 Ｖ＝Ｋ2 ・（sin2ΔφΩ＋cos2ΔφΩ） ＝Ｋ2 …（７） となる。
【０００９】出力電圧Ｖの初期値すなわち基準値をＫＲ
2 とし、出力電圧Ｖと差動増幅器４３で比較してやりそ
の差分を積分器４５を通して光源光量調整回路４７に負
帰還し、光源１１の出射光量を制御すると、光源１１の
出射効率、光源１１からの出射光が光学路１６を経て受
光器２１に到達するまでの間の光伝送損失及び光学系に
おける光の偏波状態が環境条件の変化で変わっても、出
力電圧Ｖを常に基準値ＫＲ2 に保つことができる。すな
わちＶout の振幅を一定に保つことができる。
2 とし、出力電圧Ｖと差動増幅器４３で比較してやりそ
の差分を積分器４５を通して光源光量調整回路４７に負
帰還し、光源１１の出射光量を制御すると、光源１１の
出射効率、光源１１からの出射光が光学路１６を経て受
光器２１に到達するまでの間の光伝送損失及び光学系に
おける光の偏波状態が環境条件の変化で変わっても、出
力電圧Ｖを常に基準値ＫＲ2 に保つことができる。すな
わちＶout の振幅を一定に保つことができる。
【００１０】（３）式で示したように第１種ベッセル関
数の変数ｘは、位相変調の振幅Ａと比例関係にある。
（５）式から解かれるように入力感度はｘ（＝２Ａｓｉ
ｎπｆ0 τ）の値に左右される。ｘの値は位相変調の振
幅Ａ、位相変調器２２の駆動周波数ｆ0 および光学路１
６を通る光の伝搬時間τによって決まる。駆動周波数ｆ
0 および伝搬時間τは温度による影響が比較的小さい
が、位相変調の振幅Ａは温度による影響を受けやすい。
数の変数ｘは、位相変調の振幅Ａと比例関係にある。
（５）式から解かれるように入力感度はｘ（＝２Ａｓｉ
ｎπｆ0 τ）の値に左右される。ｘの値は位相変調の振
幅Ａ、位相変調器２２の駆動周波数ｆ0 および光学路１
６を通る光の伝搬時間τによって決まる。駆動周波数ｆ
0 および伝搬時間τは温度による影響が比較的小さい
が、位相変調の振幅Ａは温度による影響を受けやすい。
【００１１】つまり位相変調器２２は、例えば電歪振動
子に光学路１６を構成する光ファイバを巻きつけ、その
電歪振動子に周波数ｆ0 の駆動電圧を印加して振動さ
せ、光学路１６を伸縮させ、そこを通る右回り光と左回
り光とを位相変調させるようにしたものである。駆動周
波数ｆ0 はその電歪振動子を効率よく伸縮させるため電
歪振動子の共振点に合わせるのが一般的である。この共
振周波数は、温度によって変化するため位相変調の振幅
Ａは、電歪振動子の機械的Ｑ（共振周波数における機械
的振動の“するどさ”をさす）の高い程温度の影響を受
ける。その結果ｘ値が変化し、入力感度が変動する不都
合が生じる。
子に光学路１６を構成する光ファイバを巻きつけ、その
電歪振動子に周波数ｆ0 の駆動電圧を印加して振動さ
せ、光学路１６を伸縮させ、そこを通る右回り光と左回
り光とを位相変調させるようにしたものである。駆動周
波数ｆ0 はその電歪振動子を効率よく伸縮させるため電
歪振動子の共振点に合わせるのが一般的である。この共
振周波数は、温度によって変化するため位相変調の振幅
Ａは、電歪振動子の機械的Ｑ（共振周波数における機械
的振動の“するどさ”をさす）の高い程温度の影響を受
ける。その結果ｘ値が変化し、入力感度が変動する不都
合が生じる。
【００１２】又光ファイバは、最適動作を行なうため適
切なテンションで巻かれている。しかしこのテンション
は、周囲温度が変わると電歪振動子と光ファイバの熱膨
張係数の差で初期設定値からずれてしまう。また光ファ
イバの緩衝層（シリコーン又はウレタンなど）によるダ
ンパ効果も温度によって変わり結果として受光器２１に
得られる位相変調の振幅Ａが変化し入力感度が変動す
る。
切なテンションで巻かれている。しかしこのテンション
は、周囲温度が変わると電歪振動子と光ファイバの熱膨
張係数の差で初期設定値からずれてしまう。また光ファ
イバの緩衝層（シリコーン又はウレタンなど）によるダ
ンパ効果も温度によって変わり結果として受光器２１に
得られる位相変調の振幅Ａが変化し入力感度が変動す
る。
【００１３】また、位相変調器２２をニオブ酸リチュー
ム（ＬｉＮｂＯ3 ）にプロトン変換法或はチタン拡散法
によって光導波路を構成し、その光導波路のまわりに電
極を配置した構造の位相変調器も存在する。このような
構造の位相変調器を使用し、更に、位相変調信号の振幅
Ａを一定に保ったとしても光導波路の電気光学係数等の
温度係数によって受光器２１に入射される光量Ｉ0 ′は
変動する。
ム（ＬｉＮｂＯ3 ）にプロトン変換法或はチタン拡散法
によって光導波路を構成し、その光導波路のまわりに電
極を配置した構造の位相変調器も存在する。このような
構造の位相変調器を使用し、更に、位相変調信号の振幅
Ａを一定に保ったとしても光導波路の電気光学係数等の
温度係数によって受光器２１に入射される光量Ｉ0 ′は
変動する。
【００１４】そこで従来次に示す方法がとられていた。
図５において同期検波回路５１，５２は、それぞれ
Ｖ2 ，Ｖ4 の信号を出力する。このＶ2 とＶ4 は、 Ｖ2 ＝Ｋ2 ・Ｐ0 ・Ｊ2(x)・ cosΔφΩ …（８） Ｖ4 ＝Ｋ4 ・Ｐ0 ・Ｊ4(x)・ cosΔφΩ …（９） で表わされる。
図５において同期検波回路５１，５２は、それぞれ
Ｖ2 ，Ｖ4 の信号を出力する。このＶ2 とＶ4 は、 Ｖ2 ＝Ｋ2 ・Ｐ0 ・Ｊ2(x)・ cosΔφΩ …（８） Ｖ4 ＝Ｋ4 ・Ｐ0 ・Ｊ4(x)・ cosΔφΩ …（９） で表わされる。
【００１５】つぎに除算器５３において信号Ｖ4 を信号
Ｖ2 で割ってやると Ｖd ＝Ｖ4 ／Ｖ2 ＝｛Ｋ4 ・Ｊ4(x)｝／｛Ｋ2 ・Ｊ2(x)｝ アンプゲインを調整しＫ2 ＝Ｋ4 としてやると Ｖd ＝Ｊ4(x)／Ｊ2(x) …（１０） となり、Ｊ2(x)とＪ4(x)との間には、入力角速度に関係
しない一定の関係ができあがる。
Ｖ2 で割ってやると Ｖd ＝Ｖ4 ／Ｖ2 ＝｛Ｋ4 ・Ｊ4(x)｝／｛Ｋ2 ・Ｊ2(x)｝ アンプゲインを調整しＫ2 ＝Ｋ4 としてやると Ｖd ＝Ｊ4(x)／Ｊ2(x) …（１０） となり、Ｊ2(x)とＪ4(x)との間には、入力角速度に関係
しない一定の関係ができあがる。
【００１６】図７は、ｘに対するＶd ＝Ｊ4(x)／Ｊ2(x)
の関係を示したグラフで動作点（ｘ＝３．０５）におけ
るＶd の値は約０．２８５になる。基準値を０．２８５
に設定しＶd と差動増幅器５４で比較してやりその差分
を積分器５５を通し、位相変調器駆動回路２３に負帰還
し位相変調器に印加する電圧を制御してやるとＶd の値
を常に０．２８５に設定することができる。即ちｘの値
を３．０５に保つことができる。
の関係を示したグラフで動作点（ｘ＝３．０５）におけ
るＶd の値は約０．２８５になる。基準値を０．２８５
に設定しＶd と差動増幅器５４で比較してやりその差分
を積分器５５を通し、位相変調器駆動回路２３に負帰還
し位相変調器に印加する電圧を制御してやるとＶd の値
を常に０．２８５に設定することができる。即ちｘの値
を３．０５に保つことができる。
【００１７】位相変調器駆動回路２３は、差動増幅器５
４の正の信号によって位相変調器２２に印加する駆動周
波数ｆ0 の信号の電圧を増加させ、差動増幅器５４の負
の信号によって位相変調器２２に印加する駆動周波数ｆ
0 の電圧を小さくするように構成し自動制御回路を構成
している。今たとえば何らかの原因で、例えば位相変調
の振幅Ａが増加しその結果ｘの値が増加したとすると図
７に示すグラフよりＶ d の値は、増加する。その結果と
して差動増幅器５４は、負の信号を積分器５５に印加す
る。積分器５５の出力は減少しその結果、位相変調器駆
動回路２３は、位相変調器２２への印加電圧を減少させ
位相変調の振幅Ａの値を減少させる。一方位相変調の振
幅Ａが減少しその結果としてｘの値が減少したとすると
図７に示すグラフよりＶd の値は、減少する。その結
果、差動増幅器５４は、正の信号を積分器５５に印加す
る。積分器５５の出力は、増加しその結果、位相変調器
駆動回路２３は、位相変調器２２への印加電圧を増加さ
せ位相変調の振幅Ａを増加させる。
４の正の信号によって位相変調器２２に印加する駆動周
波数ｆ0 の信号の電圧を増加させ、差動増幅器５４の負
の信号によって位相変調器２２に印加する駆動周波数ｆ
0 の電圧を小さくするように構成し自動制御回路を構成
している。今たとえば何らかの原因で、例えば位相変調
の振幅Ａが増加しその結果ｘの値が増加したとすると図
７に示すグラフよりＶ d の値は、増加する。その結果と
して差動増幅器５４は、負の信号を積分器５５に印加す
る。積分器５５の出力は減少しその結果、位相変調器駆
動回路２３は、位相変調器２２への印加電圧を減少させ
位相変調の振幅Ａの値を減少させる。一方位相変調の振
幅Ａが減少しその結果としてｘの値が減少したとすると
図７に示すグラフよりＶd の値は、減少する。その結
果、差動増幅器５４は、正の信号を積分器５５に印加す
る。積分器５５の出力は、増加しその結果、位相変調器
駆動回路２３は、位相変調器２２への印加電圧を増加さ
せ位相変調の振幅Ａを増加させる。
【００１８】このようにして、位相変調の振幅Ａの値を
変えるような外部作用（例えば温度・振動・衝撃など）
が働いてもｘの値を常に一定に保つことができジャイロ
出力としての感度を一定に保つことができる。この従来
例では、信号Ｖ4 を信号Ｖ2で割算したが、信号Ｖ2 を
信号Ｖd で割算しても同様にできる。この場合、動作点
（ｘ＝３．０５）におけるＶd の値は、約３．５とな
る。この場合、基準信号発生器５６における基準値は、
３．５となる。
変えるような外部作用（例えば温度・振動・衝撃など）
が働いてもｘの値を常に一定に保つことができジャイロ
出力としての感度を一定に保つことができる。この従来
例では、信号Ｖ4 を信号Ｖ2で割算したが、信号Ｖ2 を
信号Ｖd で割算しても同様にできる。この場合、動作点
（ｘ＝３．０５）におけるＶd の値は、約３．５とな
る。この場合、基準信号発生器５６における基準値は、
３．５となる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】図５に示したように、
従来は位相変調器２２の動作点の変動に起因して発生す
る干渉光強度Ｉ0 ′の変動を除去するために、第１同期
検波回路３０の他に３台の同期検波回路３１，５１，５
２を設け、それぞれの同期検波出力Ｖ3 ，Ｖ2 ，Ｖ4 を
利用して左右両光の位相変調の安定性を改善し、入出力
スケールファクタの安定性を改善している。
従来は位相変調器２２の動作点の変動に起因して発生す
る干渉光強度Ｉ0 ′の変動を除去するために、第１同期
検波回路３０の他に３台の同期検波回路３１，５１，５
２を設け、それぞれの同期検波出力Ｖ3 ，Ｖ2 ，Ｖ4 を
利用して左右両光の位相変調の安定性を改善し、入出力
スケールファクタの安定性を改善している。
【００２０】然し乍ら回路規模は大きく、複雑な構成で
あるため製造に手間が掛りコスト高になる欠点がある。
また、上述したように従来の安定化制御方法によれば位
相変調信号の高次の高調波を検出して制御信号として利
用するから、高次の高調波はわずかなレベルしか発生し
ないから、高次の高調波を検出するためには位相変調器
２２に与える位相変調信号の振幅Ａを大きく採らなけれ
ばならない。位相変調器２２に与える位相変調信号の振
幅Ａを大きくすると、位相変調器２２では位相変調の他
に、光量に振幅変化を与えてしまい、この振幅変化が、
入力角速度によるものか否かを判別できないため、誤差
信号として取り残される欠点もある。
あるため製造に手間が掛りコスト高になる欠点がある。
また、上述したように従来の安定化制御方法によれば位
相変調信号の高次の高調波を検出して制御信号として利
用するから、高次の高調波はわずかなレベルしか発生し
ないから、高次の高調波を検出するためには位相変調器
２２に与える位相変調信号の振幅Ａを大きく採らなけれ
ばならない。位相変調器２２に与える位相変調信号の振
幅Ａを大きくすると、位相変調器２２では位相変調の他
に、光量に振幅変化を与えてしまい、この振幅変化が、
入力角速度によるものか否かを判別できないため、誤差
信号として取り残される欠点もある。
【００２１】また、高次の高調波を取扱うためには回路
素子は高い周波数に応答する素子を用いる必要があり、
この点でもコスト高となり、消費電流の増加をまねく。
また高い周波数の回路は正常に動作させるための調整に
も手間が掛り、この点でもコスト高となる欠点がある。
この発明の第１の目的は、回路規模が小さく、従って簡
素な構造によって構成することができる光干渉角速度計
を提供しようとするものである。
素子は高い周波数に応答する素子を用いる必要があり、
この点でもコスト高となり、消費電流の増加をまねく。
また高い周波数の回路は正常に動作させるための調整に
も手間が掛り、この点でもコスト高となる欠点がある。
この発明の第１の目的は、回路規模が小さく、従って簡
素な構造によって構成することができる光干渉角速度計
を提供しようとするものである。
【００２２】この発明の第２の目的は、位相変調信号の
基本波成分を利用して位相変調器の動作点の移動を検出
できる構成とし、これにより位相変調器に与える位相変
調信号の振幅をことさら大きくしなくとも安定に動作さ
せることができ、従って位相変調器において、光量に振
幅変化を与えることがない光干渉角速度計を提供しよう
とするものである。
基本波成分を利用して位相変調器の動作点の移動を検出
できる構成とし、これにより位相変調器に与える位相変
調信号の振幅をことさら大きくしなくとも安定に動作さ
せることができ、従って位相変調器において、光量に振
幅変化を与えることがない光干渉角速度計を提供しよう
とするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】この発明では少なくとも
一周する光学路と、その光学路に対し光源からの光を右
回光及び左回光として入射する光分岐手段と、その光学
路を伝搬して来た左右両光を干渉させる光干渉手段と、
光分岐手段と光学路の一端との間にこれらと継続的に配
置されて左右両光に位相変化を与える位相変調手段と、
干渉光の光強度を電気信号として検出する受光器と、そ
の受光器からの出力の内、位相変調手段の変調周波数又
は、その高調波成分を同期検波し、角速度情報を含む信
号を出力する第１同期検波手段を有する光干渉角速度計
において、位相変調手段に与えられる位相変調信号の振
幅を変調させる振幅変調手段を設け、この振幅変調手段
によって変調された振幅変調信号の有無を検出して位相
変調手段の動作点のずれを検出する動作点検出手段と、
この動作点検出手段の検出信号を利用して位相変調手段
の動作点のずれを修正制御し、位相変調信号のレベルが
常に一定となるように制御する位相変調制御手段を設け
て構成したことを特徴とする光干渉角速度計を提案する
ものである。
一周する光学路と、その光学路に対し光源からの光を右
回光及び左回光として入射する光分岐手段と、その光学
路を伝搬して来た左右両光を干渉させる光干渉手段と、
光分岐手段と光学路の一端との間にこれらと継続的に配
置されて左右両光に位相変化を与える位相変調手段と、
干渉光の光強度を電気信号として検出する受光器と、そ
の受光器からの出力の内、位相変調手段の変調周波数又
は、その高調波成分を同期検波し、角速度情報を含む信
号を出力する第１同期検波手段を有する光干渉角速度計
において、位相変調手段に与えられる位相変調信号の振
幅を変調させる振幅変調手段を設け、この振幅変調手段
によって変調された振幅変調信号の有無を検出して位相
変調手段の動作点のずれを検出する動作点検出手段と、
この動作点検出手段の検出信号を利用して位相変調手段
の動作点のずれを修正制御し、位相変調信号のレベルが
常に一定となるように制御する位相変調制御手段を設け
て構成したことを特徴とする光干渉角速度計を提案する
ものである。
【００２４】位相変調手段の動作点のずれを検出する動
作点検出手段としては振幅変調周波数成分を抽出する第
２同期検波手段によって構成することができる。この発
明の構成によれば、左回光及び右回光に位相変化を与え
る位相変調信号にこの位相変調信号の周波数より低い周
波数で振幅変調を施こす。この振幅変調信号は位相変調
手段の動作点が予め設定した値（ｘ≒１．８４）に合致
している状態では第１種ベッセル関数Ｊ1(x)の特性曲線
の頂点の特性（正の傾斜と負の傾斜の双極傾斜特性）に
より２倍の高調波に変換される。このため振幅変調信号
成分を検出する動作点検出手段の検出出力信号はゼロで
ある。
作点検出手段としては振幅変調周波数成分を抽出する第
２同期検波手段によって構成することができる。この発
明の構成によれば、左回光及び右回光に位相変化を与え
る位相変調信号にこの位相変調信号の周波数より低い周
波数で振幅変調を施こす。この振幅変調信号は位相変調
手段の動作点が予め設定した値（ｘ≒１．８４）に合致
している状態では第１種ベッセル関数Ｊ1(x)の特性曲線
の頂点の特性（正の傾斜と負の傾斜の双極傾斜特性）に
より２倍の高調波に変換される。このため振幅変調信号
成分を検出する動作点検出手段の検出出力信号はゼロで
ある。
【００２５】これに対し、位相変調手段の動作点が温度
変化等によって移動すると、振幅変調信号はＪ1(x)特性
曲線の片側の単極傾斜特性に掛り、これにより光強度信
号には振幅変調の周波数成分が現われる。位相変調手段
の動作点がｘ≒１．８４を中心に増加方向に変化した場
合は、例えば動作点検出手段は例えば正極性の検出信号
を出力し、ｘの値が減少方向に変化した場合は動作点検
出手段は負極性の検出信号を出力する。従ってこの検出
信号を位相変調手段の振幅制御端子に供給することによ
り、位相変調信号の振幅を常に一定となるように制御す
ることができる。
変化等によって移動すると、振幅変調信号はＪ1(x)特性
曲線の片側の単極傾斜特性に掛り、これにより光強度信
号には振幅変調の周波数成分が現われる。位相変調手段
の動作点がｘ≒１．８４を中心に増加方向に変化した場
合は、例えば動作点検出手段は例えば正極性の検出信号
を出力し、ｘの値が減少方向に変化した場合は動作点検
出手段は負極性の検出信号を出力する。従ってこの検出
信号を位相変調手段の振幅制御端子に供給することによ
り、位相変調信号の振幅を常に一定となるように制御す
ることができる。
【００２６】この発明の特徴としては角速度情報を検出
するための第１同期検波回路の他に位相変調手段の動作
点のずれを検出するための第２同期検波回路を一台設け
れば済むため、回路規模は従来のものと比較して大幅に
縮小することができる。よって大幅なコストダウンが期
待できる。更に、第２同期検波回路は位相変調信号を振
幅変調した振幅変調信号成分を取り出せばよいから、位
相変調信号の周波数より低い周波数の信号を取扱うこと
になる。よって特別に高い周波数の信号を取扱うもので
ないから低消費電力の回路素子を使用できる。また安価
な素子を用いることができるため、この点でもコストダ
ウンが期待できる。また、位相変調信号の高次の高調波
を制御信号として検出するものでないから、位相変調信
号の振幅Ａを大きく採らなくてよい。このために位相変
調器では光の位相を変調するだけで、位相変調動作に伴
なう振幅変調成分を低減できることから、誤差信号の少
ない精度の高い角速度検出信号を得ることができる利点
が得られる。
するための第１同期検波回路の他に位相変調手段の動作
点のずれを検出するための第２同期検波回路を一台設け
れば済むため、回路規模は従来のものと比較して大幅に
縮小することができる。よって大幅なコストダウンが期
待できる。更に、第２同期検波回路は位相変調信号を振
幅変調した振幅変調信号成分を取り出せばよいから、位
相変調信号の周波数より低い周波数の信号を取扱うこと
になる。よって特別に高い周波数の信号を取扱うもので
ないから低消費電力の回路素子を使用できる。また安価
な素子を用いることができるため、この点でもコストダ
ウンが期待できる。また、位相変調信号の高次の高調波
を制御信号として検出するものでないから、位相変調信
号の振幅Ａを大きく採らなくてよい。このために位相変
調器では光の位相を変調するだけで、位相変調動作に伴
なう振幅変調成分を低減できることから、誤差信号の少
ない精度の高い角速度検出信号を得ることができる利点
が得られる。
【００２７】
【発明の実施の形態】図１にこの発明の一実施例を示
す。図４と対応する部分には同一符号を付して示す。受
光器２１の出力Ｖp は第１同期検波回路１８によって位
相変調信号の一次成分が同期検波され、ローパスフィル
タ６０で交流成分が濾波されて直流の角速度検出信号Ｖ
0 を出力端子４８に出力する。この角速度検出信号Ｖ0
は、 Ｖ0 ＝Ｋ1 ・Ｊ1(x)・ sinΔφΩ …（１１） Ｋ1 ＝Ｉ／２・Ｋop・Ｋpsd1 Ｋpsd1：第１同期検波回路３０及びローパスフィルタ６
０の総合利得 次に、この発明で提案する位相変調の安定化について説
明する。
す。図４と対応する部分には同一符号を付して示す。受
光器２１の出力Ｖp は第１同期検波回路１８によって位
相変調信号の一次成分が同期検波され、ローパスフィル
タ６０で交流成分が濾波されて直流の角速度検出信号Ｖ
0 を出力端子４８に出力する。この角速度検出信号Ｖ0
は、 Ｖ0 ＝Ｋ1 ・Ｊ1(x)・ sinΔφΩ …（１１） Ｋ1 ＝Ｉ／２・Ｋop・Ｋpsd1 Ｋpsd1：第１同期検波回路３０及びローパスフィルタ６
０の総合利得 次に、この発明で提案する位相変調の安定化について説
明する。
【００２８】位相変調器駆動回路２３は、発振器５８か
ら出力されるクロックＶc1b によって周波数をｆm とす
る正弦波の位相変調信号ＳＱを生成する。更に、この位
相変調器駆動回路２３は振幅制御端子２３Ａを具備し、
この振幅制御端子２３Ａに与えられる直流の制御電圧に
よって位相変調信号の振幅を制御できるように構成され
る。
ら出力されるクロックＶc1b によって周波数をｆm とす
る正弦波の位相変調信号ＳＱを生成する。更に、この位
相変調器駆動回路２３は振幅制御端子２３Ａを具備し、
この振幅制御端子２３Ａに与えられる直流の制御電圧に
よって位相変調信号の振幅を制御できるように構成され
る。
【００２９】振幅制御端子２３Ａに対し、振幅変調用信
号発生回路６９が設けられる。この振幅変調用信号発生
回路６９は位相変調信号の周波数ｆm より低い周波数ｆ
AMの例えば正弦波信号ＡＭを発生し、この正弦波信号Ａ
Ｍを加算器６８を通じて振幅制御端子２３Ａに与える。
従って位相変調信号ＳＱは振幅変調用信号ＡＭによって
振幅変調されて位相変調器２２に供給される。
号発生回路６９が設けられる。この振幅変調用信号発生
回路６９は位相変調信号の周波数ｆm より低い周波数ｆ
AMの例えば正弦波信号ＡＭを発生し、この正弦波信号Ａ
Ｍを加算器６８を通じて振幅制御端子２３Ａに与える。
従って位相変調信号ＳＱは振幅変調用信号ＡＭによって
振幅変調されて位相変調器２２に供給される。
【００３０】位相変調レベル設定回路６７は位相変調器
２２の動作点を設定する基準電圧ＶＲを発生する。この
実施例では位相変調器２２の動作点を第１種ベッセル関
数Ｊ 1(x)を対象とし、ｘの値をｘ≒１．８４の付近に設
定する場合について説明する。基準電圧ＶＲにより、位
相変調器駆動回路２３が出力する位相変調信号の振幅を
調整し、位相変調器２２の動作点をｘ≒１．８４の付近
に設定する。振幅変調周波数ｆAMで振幅変調された位相
変調信号ＳＱを位相変調器２２に印加すると、ｘの値は
ｘ≒１．８４を中心に周波数ｆAMで振幅変調される。図
２は振幅変調した場合に現われる第１種ベッセル関数Ｊ
1(x)の変動を示したもので、Ｉの領域はｘの値がｘ≒
１．８４の位置に設定されている状態を示す。IIの領域
はｘ≒１．８４の理想値から＋Δｘだけずれた場合、II
I の領域は理想値から−Δｘだけずれた場合を示す。
２２の動作点を設定する基準電圧ＶＲを発生する。この
実施例では位相変調器２２の動作点を第１種ベッセル関
数Ｊ 1(x)を対象とし、ｘの値をｘ≒１．８４の付近に設
定する場合について説明する。基準電圧ＶＲにより、位
相変調器駆動回路２３が出力する位相変調信号の振幅を
調整し、位相変調器２２の動作点をｘ≒１．８４の付近
に設定する。振幅変調周波数ｆAMで振幅変調された位相
変調信号ＳＱを位相変調器２２に印加すると、ｘの値は
ｘ≒１．８４を中心に周波数ｆAMで振幅変調される。図
２は振幅変調した場合に現われる第１種ベッセル関数Ｊ
1(x)の変動を示したもので、Ｉの領域はｘの値がｘ≒
１．８４の位置に設定されている状態を示す。IIの領域
はｘ≒１．８４の理想値から＋Δｘだけずれた場合、II
I の領域は理想値から−Δｘだけずれた場合を示す。
【００３１】Ｉの領域では第１種ベッセル関数Ｊ1(x)の
頂点を中心に正の傾斜と、負の傾斜を持つ双極傾斜特性
で振幅変調信号が振幅変調されるから、ｘの振幅変調の
一周期ＴAMの間にＪ1(x)の変化は図２にＡ′，Ｂ′，
Ｃ′，Ｄ′，Ｅ′に示すように、周期ＴAMの間に２周期
含まれ、振幅変調周波数ｆAM（＝１／ＴAM）の成分は含
まれていない。詳しくは２倍波が最も大きく現われる
が、厳密には２倍波を含む偶数次の高調波成分が含まれ
ている。
頂点を中心に正の傾斜と、負の傾斜を持つ双極傾斜特性
で振幅変調信号が振幅変調されるから、ｘの振幅変調の
一周期ＴAMの間にＪ1(x)の変化は図２にＡ′，Ｂ′，
Ｃ′，Ｄ′，Ｅ′に示すように、周期ＴAMの間に２周期
含まれ、振幅変調周波数ｆAM（＝１／ＴAM）の成分は含
まれていない。詳しくは２倍波が最も大きく現われる
が、厳密には２倍波を含む偶数次の高調波成分が含まれ
ている。
【００３２】一方、IIの領域では、Ｊ1(ｘ）特性曲線の
負の傾斜特性で振幅変調信号が振幅変調されるからｘの
振幅変調の一周期ＴAMの間にＪ1(x)の変化は図２に
Ｆ′，Ｇ′，Ｈ′，Ｉ′，Ｊ′に示すように、周期ＴAM
の間に振幅変調周波数ｆAM成分がそのまま現われる。こ
の振幅変調周波数ｆAM成分は第１同期検波回路１８の出
力側に位相変調信号の振幅変動成分として現われる。こ
の振幅変動成分はローパスフィルタ６０で濾波されて角
速度検出信号Ｖ0 から除去される。
負の傾斜特性で振幅変調信号が振幅変調されるからｘの
振幅変調の一周期ＴAMの間にＪ1(x)の変化は図２に
Ｆ′，Ｇ′，Ｈ′，Ｉ′，Ｊ′に示すように、周期ＴAM
の間に振幅変調周波数ｆAM成分がそのまま現われる。こ
の振幅変調周波数ｆAM成分は第１同期検波回路１８の出
力側に位相変調信号の振幅変動成分として現われる。こ
の振幅変動成分はローパスフィルタ６０で濾波されて角
速度検出信号Ｖ0 から除去される。
【００３３】これに対し、第２同期検波回路６２では第
１同期検波回路３０の出力信号を振幅変調信号ＡＭと同
じ周波数ｆAMの信号ＶC3を同期検波の参照信号として同
期検波を行なう。従って第２同期検波回路６２は領域Ｉ
では同期検波出力が“０”であるが領域IIでは位相変調
器２２の動作点のずれに対応した例えば負極性の同期検
波出力−ＥＤを出力する。領域III では第１同期検波回
路１８の出力側に現われる振幅変調信号成分が領域IIの
場合の逆位相で現われるため、第２同期検波回路６２の
同期検波出力は動作点のずれ量に対応した正極性の＋Ｅ
Ｄが出力される。第２同期検波回路６２の検波出力は例
えば積分器のようなローパス特性を持つ電気フィルタ６
３を通して取り出される。このように、第２同期検波回
路６２は位相変調器２２の動作点が正規の位置から移動
した場合に、そのずれ量に対応した量と、ずれの向に対
応した極性の検出信号を出力するから、主に第２同期検
波回路６２によって動作点検出手段を構成しているもの
と見ることができる。
１同期検波回路３０の出力信号を振幅変調信号ＡＭと同
じ周波数ｆAMの信号ＶC3を同期検波の参照信号として同
期検波を行なう。従って第２同期検波回路６２は領域Ｉ
では同期検波出力が“０”であるが領域IIでは位相変調
器２２の動作点のずれに対応した例えば負極性の同期検
波出力−ＥＤを出力する。領域III では第１同期検波回
路１８の出力側に現われる振幅変調信号成分が領域IIの
場合の逆位相で現われるため、第２同期検波回路６２の
同期検波出力は動作点のずれ量に対応した正極性の＋Ｅ
Ｄが出力される。第２同期検波回路６２の検波出力は例
えば積分器のようなローパス特性を持つ電気フィルタ６
３を通して取り出される。このように、第２同期検波回
路６２は位相変調器２２の動作点が正規の位置から移動
した場合に、そのずれ量に対応した量と、ずれの向に対
応した極性の検出信号を出力するから、主に第２同期検
波回路６２によって動作点検出手段を構成しているもの
と見ることができる。
【００３４】第２同期検波回路６２の同期検波出力は電
気フィルタ６３を通じて加算器６４に供給され、加算器
６４において位相変調レベル設定回路６７から与えられ
る基準電圧ＶＲに加算され、位相変調器駆動回路２３の
振幅制御端子２３Ａに供給される。位相変調器２２の動
作点がｘ≒１．８４の位置に合致している場合には第２
同期検波回路６２の同期検波出力は“０”であるから、
加算器６４には“０”が供給される。よってこの状態で
は位相変調器駆動回路２３の制御端子２３Ａには基準電
圧ＶＲと振幅変調信号ＡＭだけが供給される。一方、位
相変調器２２の動作点がｘ≒１．８４の位置から例えば
ｘが増加する方向に変化したとすると、位相変調器２２
の動作点が変化し、位相変調信号のレベルが増加方向に
変動する。ｘが増加する方向に変化した場合には、上記
したように第２同期検波回路６２はそのずれ量に対応し
た負極性の同期検波出力信号−ＥＤを出力する。
気フィルタ６３を通じて加算器６４に供給され、加算器
６４において位相変調レベル設定回路６７から与えられ
る基準電圧ＶＲに加算され、位相変調器駆動回路２３の
振幅制御端子２３Ａに供給される。位相変調器２２の動
作点がｘ≒１．８４の位置に合致している場合には第２
同期検波回路６２の同期検波出力は“０”であるから、
加算器６４には“０”が供給される。よってこの状態で
は位相変調器駆動回路２３の制御端子２３Ａには基準電
圧ＶＲと振幅変調信号ＡＭだけが供給される。一方、位
相変調器２２の動作点がｘ≒１．８４の位置から例えば
ｘが増加する方向に変化したとすると、位相変調器２２
の動作点が変化し、位相変調信号のレベルが増加方向に
変動する。ｘが増加する方向に変化した場合には、上記
したように第２同期検波回路６２はそのずれ量に対応し
た負極性の同期検波出力信号−ＥＤを出力する。
【００３５】この同期検波出力信号−ＥＤが出力される
と、基準電圧ＶＲからこの同期検波出力信号−ＥＤが減
算され、位相変調器駆動回路２３の制御端子２３Ａに供
給される制御電圧が減少方向に制御される。これにより
位相変調器駆動回路２３が出力する位相変調信号の振幅
は減少方向に制御され、位相変調器２２の動作点の移動
に伴なって受光器２１に検出される位相変調信号の振幅
の増加は修正されｘ≒１．８４の動作点に戻される。
と、基準電圧ＶＲからこの同期検波出力信号−ＥＤが減
算され、位相変調器駆動回路２３の制御端子２３Ａに供
給される制御電圧が減少方向に制御される。これにより
位相変調器駆動回路２３が出力する位相変調信号の振幅
は減少方向に制御され、位相変調器２２の動作点の移動
に伴なって受光器２１に検出される位相変調信号の振幅
の増加は修正されｘ≒１．８４の動作点に戻される。
【００３６】位相変調器２２の動作点ｘがｘ≒１．８４
より減少方向に変動し、受光器２１に検出される位相変
調信号の振幅が減少方向に変動した場合には領域III に
示すように振幅変調成分が第１同期検波回路３０の出力
側に現われる。この振幅変調成分を第２同期検波回路６
２で同期検波することにより、第２同期検波回路６２は
正極性の同期検波出力信号＋ＥＤを出力する。
より減少方向に変動し、受光器２１に検出される位相変
調信号の振幅が減少方向に変動した場合には領域III に
示すように振幅変調成分が第１同期検波回路３０の出力
側に現われる。この振幅変調成分を第２同期検波回路６
２で同期検波することにより、第２同期検波回路６２は
正極性の同期検波出力信号＋ＥＤを出力する。
【００３７】この同期検波出力信号＋ＥＤが加算器６４
で基準電圧ＶＲに加算されて位相変調器駆動回路２３の
制御端子２３Ａに供給されるから、位相変調器駆動回路
２３から位相変調器２２に供給される位相変調信号の振
幅は増加方向に制御される。この制御動作によって受光
器２１に検出される位相変調信号の振幅は増加方向に修
正され、ｘ≒１．８４の動作点に戻される。
で基準電圧ＶＲに加算されて位相変調器駆動回路２３の
制御端子２３Ａに供給されるから、位相変調器駆動回路
２３から位相変調器２２に供給される位相変調信号の振
幅は増加方向に制御される。この制御動作によって受光
器２１に検出される位相変調信号の振幅は増加方向に修
正され、ｘ≒１．８４の動作点に戻される。
【００３８】尚、第２同期検波回路６２に与える同期検
波のための参照信号ＶC3は出力端子４８に出力される角
速度検出信号Ｖ0 の極性に対応した極性が切替られる。
このために、振幅変調用信号発生回路６９と第２同期検
波回路６２との間に極性切替回路７０を設け、この極性
切替回路７０を出力端子４８に出力される角速度検出信
号Ｖ0 の極性を判別する電圧比較器７１の出力によって
切替制御する。
波のための参照信号ＶC3は出力端子４８に出力される角
速度検出信号Ｖ0 の極性に対応した極性が切替られる。
このために、振幅変調用信号発生回路６９と第２同期検
波回路６２との間に極性切替回路７０を設け、この極性
切替回路７０を出力端子４８に出力される角速度検出信
号Ｖ0 の極性を判別する電圧比較器７１の出力によって
切替制御する。
【００３９】また、上述の実施例では位相変調器２２の
動作点を第１種ベッセル関数Ｊ1(x)のｘ≒１．８４付近
に選定した場合を説明したが、図３に示した第１種ベッ
セル関数Ｊ2(x)，Ｊ3(x)，Ｊ4(x)等の頂点Ｂ，Ｃ，Ｄの
位置を利用することもできる。また、第２同期検波回路
６２の同期検波出力信号を積分器によって構成した電気
フィルタ６３で濾波して取出すと説明したが、単なる増
幅器で構成することも可能である。また、振幅変調用信
号ＡＭは正弦波であるものとして説明したが、三角波、
矩形波又は周期関数を持つものであれば特に正弦波にこ
だわるものでない。
動作点を第１種ベッセル関数Ｊ1(x)のｘ≒１．８４付近
に選定した場合を説明したが、図３に示した第１種ベッ
セル関数Ｊ2(x)，Ｊ3(x)，Ｊ4(x)等の頂点Ｂ，Ｃ，Ｄの
位置を利用することもできる。また、第２同期検波回路
６２の同期検波出力信号を積分器によって構成した電気
フィルタ６３で濾波して取出すと説明したが、単なる増
幅器で構成することも可能である。また、振幅変調用信
号ＡＭは正弦波であるものとして説明したが、三角波、
矩形波又は周期関数を持つものであれば特に正弦波にこ
だわるものでない。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明では第１種
ベッセル関数Ｊ1(x)又はＪ2(x)，Ｊ3(x)の各頂点Ａ又は
Ｂ，Ｃ（図３参照）の正及び負の傾斜を持つ双極傾斜特
性を利用して振幅変調信号の成分が理想動作点付近に存
在する場合には偶数次の高調波成分に変換され、理想動
作点からずれるに従って単極傾斜特性により振幅変調信
号の基本波成分が発生する現象を利用して位相変調器２
２の動作点のずれを検出する方式を採ったから、第１同
期検波回路３０の他に、振幅変調信号成分を検出するた
めの第２同期検波回路６２及び振幅変調用信号発生器６
９等を設けるだけでよい。従って図５に示した構成と比
較して構成を大幅に簡素化することができ、この点でコ
ストダウンが期待できる。また、第１同期検波回路３０
及び第２同期検波回路６２は位相変調信号の高調波のよ
うに高い周波数の信号を取扱うものでないから、特別に
高速動作する素子を用いる必要がない。よって低消費電
力化がはかられ、かつ安価な部品を用いることができる
ためこの点でもコストダウンが期待できる。
ベッセル関数Ｊ1(x)又はＪ2(x)，Ｊ3(x)の各頂点Ａ又は
Ｂ，Ｃ（図３参照）の正及び負の傾斜を持つ双極傾斜特
性を利用して振幅変調信号の成分が理想動作点付近に存
在する場合には偶数次の高調波成分に変換され、理想動
作点からずれるに従って単極傾斜特性により振幅変調信
号の基本波成分が発生する現象を利用して位相変調器２
２の動作点のずれを検出する方式を採ったから、第１同
期検波回路３０の他に、振幅変調信号成分を検出するた
めの第２同期検波回路６２及び振幅変調用信号発生器６
９等を設けるだけでよい。従って図５に示した構成と比
較して構成を大幅に簡素化することができ、この点でコ
ストダウンが期待できる。また、第１同期検波回路３０
及び第２同期検波回路６２は位相変調信号の高調波のよ
うに高い周波数の信号を取扱うものでないから、特別に
高速動作する素子を用いる必要がない。よって低消費電
力化がはかられ、かつ安価な部品を用いることができる
ためこの点でもコストダウンが期待できる。
【００４１】更に、受光器２１から出力される光電変換
信号から位相変調信号とこの位相変調信号を振幅変調し
て光学路１６に与えられた振幅変調信号とを取り出せば
よいから、これらの信号は周波数が低いため位相変調器
２２には特別に振幅が大きい位相変調信号を供給しなく
ても、これらの信号を充分に取り出すことができる。従
って位相変調器２２において位相変調動作に伴って光に
振幅変調を与えてしまうことを阻止することができる。
従って誤差信号の発生を抑えることができる。よって精
度の高い光干渉角速度計を提供できる利点も得られる。
信号から位相変調信号とこの位相変調信号を振幅変調し
て光学路１６に与えられた振幅変調信号とを取り出せば
よいから、これらの信号は周波数が低いため位相変調器
２２には特別に振幅が大きい位相変調信号を供給しなく
ても、これらの信号を充分に取り出すことができる。従
って位相変調器２２において位相変調動作に伴って光に
振幅変調を与えてしまうことを阻止することができる。
従って誤差信号の発生を抑えることができる。よって精
度の高い光干渉角速度計を提供できる利点も得られる。
【図１】この発明の一実施例を示すブロック図。
【図２】この発明の動作を説明するための波形図。
【図３】この発明の動作を説明するためのグラフ。
【図４】従来の技術を説明するための略線図。
【図５】従来の技術を説明するためのブロック図。
【図６】従来の技術で用いるベッセル関数の関係を説明
するためのグラフ。
するためのグラフ。
【図７】図６と同様のグラフ。
１１ 光源 １６ 光学路 ２１ 受光器 ２２ 位相変調器 ２３ 位相変調器駆動回路 ３０ 第１同期検波器 ６１ 動作点検出手段 ６２ 第２同期検波回路 ６３ 電気フィルタ ６９ 振幅変調用信号発生回路
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも一周する光学路と、その光学
路に対し光源からの光を右回光及び左回光として入射す
る光分岐手段と、その光学路を伝搬して来た左右両光を
干渉させる光干渉手段と、上記光分岐手段と上記光学路
の一端との間にこれらと継続的に配置されて左右両光に
位相変化を与える位相変調手段と、上記干渉光の光強度
を電気信号として検出する受光器と、その受光器からの
出力の内上記位相変調手段の変調周波数又は、その高調
波成分を同期検波し、角速度情報を含む信号を出力する
第１同期検波手段を有する光干渉角速度計において、上
記位相変調手段によって与えられる位相変調の振幅を変
調させる振幅変調手段を設け、この振幅変調手段によっ
て変調されて振幅変調信号の有無を検出して上記位相変
調手段の動作点のずれを検出する動作点検出手段と、こ
の動作点検出手段の検出信号を利用して上記位相変調手
段の動作点のずれを修正制御し、上記位相変調信号のレ
ベルが常に一定となるように制御する位相変調制御手段
を設けたことを特徴とする光干渉角速度計。 - 【請求項２】 上記請求項１記載の動作点検出手段は上
記振幅変調信号成分を抽出する第２同期検波手段によっ
て構成したことを特徴とする光干渉角速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11991496A JPH09304082A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 光干渉角速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11991496A JPH09304082A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 光干渉角速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304082A true JPH09304082A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14773321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11991496A Withdrawn JPH09304082A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 光干渉角速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09304082A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007500362A (ja) * | 2003-05-23 | 2007-01-11 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | サニャック干渉計用固有振動数検出器 |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP11991496A patent/JPH09304082A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007500362A (ja) * | 2003-05-23 | 2007-01-11 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | サニャック干渉計用固有振動数検出器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030805 |