JPH11351882A - 光干渉角速度計 - Google Patents
光干渉角速度計Info
- Publication number
- JPH11351882A JPH11351882A JP15736798A JP15736798A JPH11351882A JP H11351882 A JPH11351882 A JP H11351882A JP 15736798 A JP15736798 A JP 15736798A JP 15736798 A JP15736798 A JP 15736798A JP H11351882 A JPH11351882 A JP H11351882A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- gyro
- signal
- output
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 オープンループ型の光干渉角速度計におい
て、ジャイロ出力の直線性の向上と、位相変調誤差成分
の除去を実現する。 【解決手段】 サイン成分取得サイクルの期間のデータ
から光学路の周方向に入力された角速度Ωにより生じた
サニャック位相差Δφs のサイン成分を復調するサイン
成分取得サイクル用同期検波回路と、コサイン成分取得
サイクルの期間のデータからサニャック位相差Δφs の
コサイン成分を復調するコサイン成分取得サイクル用同
期検波回路と、サイン成分取得サイクル用同期検波回路
からのサイン成分信号Ｄsin と、コサイン成分取得サイ
クル用同期検波回路からのコサイン成分信号Ｄcos によ
りｔａｎ-1（Ｄsin ／Ｄcos ）を演算し、直線性のよい
ジャイロ出力を得ると共に、位相変調誤差検出サイクル
の期間のデータを復調し、その出力が０となるように時
系列位相変調信号の振幅を自動制御し、位相変調誤差を
除去した。
て、ジャイロ出力の直線性の向上と、位相変調誤差成分
の除去を実現する。 【解決手段】 サイン成分取得サイクルの期間のデータ
から光学路の周方向に入力された角速度Ωにより生じた
サニャック位相差Δφs のサイン成分を復調するサイン
成分取得サイクル用同期検波回路と、コサイン成分取得
サイクルの期間のデータからサニャック位相差Δφs の
コサイン成分を復調するコサイン成分取得サイクル用同
期検波回路と、サイン成分取得サイクル用同期検波回路
からのサイン成分信号Ｄsin と、コサイン成分取得サイ
クル用同期検波回路からのコサイン成分信号Ｄcos によ
りｔａｎ-1（Ｄsin ／Ｄcos ）を演算し、直線性のよい
ジャイロ出力を得ると共に、位相変調誤差検出サイクル
の期間のデータを復調し、その出力が０となるように時
系列位相変調信号の振幅を自動制御し、位相変調誤差を
除去した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光ファイバコイ
ルにおける光の伝搬時間をτとするとき、ｆ＝１／２τ
の矩形波状の±（ｎπ＋π／２）（ｎ＝０，１，２…）
の位相差を光ファイバコイルを伝搬する左廻り光及び右
廻り光間に与える開ループ（オープンループ）信号処理
方式の光干渉角速度計に関し、特にジャイロ信号の直線
性の向上と、位相変調誤差の除去を達することができる
光干渉角速度計を提供しようとするものである。
ルにおける光の伝搬時間をτとするとき、ｆ＝１／２τ
の矩形波状の±（ｎπ＋π／２）（ｎ＝０，１，２…）
の位相差を光ファイバコイルを伝搬する左廻り光及び右
廻り光間に与える開ループ（オープンループ）信号処理
方式の光干渉角速度計に関し、特にジャイロ信号の直線
性の向上と、位相変調誤差の除去を達することができる
光干渉角速度計を提供しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】図９に従来の開ループ信号処理方式を採
る光干渉角速度計の構成を示す。光源１１から出射され
たレーザ光Ｉi は光カプラ１４で右廻り光Ｉcwと左廻り
光Ｉccw に２分され、これら両光ＩcwとＩccw は光ファ
イバコイルによって構成され、少なくとも一周する光学
路１６の両端に入力される。尚、光カプラ１４と位相変
調器１５及び偏光子６０は光集積回路１３の内部に形成
される。光集積回路１３の内部には光源１１側に偏光子
６０が形成され、また光カプラ１４で分岐した一方の分
岐路に位相変調器１５が形成される。また光カプラ１２
も光集積回路１３の内部に形成する場合もある。
る光干渉角速度計の構成を示す。光源１１から出射され
たレーザ光Ｉi は光カプラ１４で右廻り光Ｉcwと左廻り
光Ｉccw に２分され、これら両光ＩcwとＩccw は光ファ
イバコイルによって構成され、少なくとも一周する光学
路１６の両端に入力される。尚、光カプラ１４と位相変
調器１５及び偏光子６０は光集積回路１３の内部に形成
される。光集積回路１３の内部には光源１１側に偏光子
６０が形成され、また光カプラ１４で分岐した一方の分
岐路に位相変調器１５が形成される。また光カプラ１２
も光集積回路１３の内部に形成する場合もある。
【０００３】このように光干渉角速度計は、従来より性
能向上及び小型軽量化をはかるため早くから光集積回路
１３が用いられてきた。この光集積回路１３は、例えば
ニオブ酸リチューム（ＬｉＮｂＯ3 ）の結晶基板にチタ
ンＴｉを蒸着し熱拡散させ導波路を形成するＴｉ拡散法
又はリチュームイオン（Ｌｉ+ ）と水素イオン（Ｈ+）
を交換し導波路を形成するプロトン交換法により作製さ
れたもので光カプラ１４、偏光子６０、位相変調器１５
を集積化することができ又光カプラ１２も含め集積化し
さらに小型化をはかることもできる。
能向上及び小型軽量化をはかるため早くから光集積回路
１３が用いられてきた。この光集積回路１３は、例えば
ニオブ酸リチューム（ＬｉＮｂＯ3 ）の結晶基板にチタ
ンＴｉを蒸着し熱拡散させ導波路を形成するＴｉ拡散法
又はリチュームイオン（Ｌｉ+ ）と水素イオン（Ｈ+）
を交換し導波路を形成するプロトン交換法により作製さ
れたもので光カプラ１４、偏光子６０、位相変調器１５
を集積化することができ又光カプラ１２も含め集積化し
さらに小型化をはかることもできる。
【０００４】又プロトン交換法による光集積化回路は、
導波路自体が偏光子としての機能を持っており性能的に
も消光比として−６５ｄｂ以下を示し、実用性を考慮す
ると他のどの方法よりも光学的性能がすぐれている（他
の方法は−２０〜−３０ｄｂ程度）。又光集積回路１３
に形成した位相変調器１５は、５００ＭＨｚ以上の周波
数特性を有し、例えば後述の矩形波位相変調を可能とす
る優れた特質を具備している。
導波路自体が偏光子としての機能を持っており性能的に
も消光比として−６５ｄｂ以下を示し、実用性を考慮す
ると他のどの方法よりも光学的性能がすぐれている（他
の方法は−２０〜−３０ｄｂ程度）。又光集積回路１３
に形成した位相変調器１５は、５００ＭＨｚ以上の周波
数特性を有し、例えば後述の矩形波位相変調を可能とす
る優れた特質を具備している。
【０００５】この発明は、上述した小型・軽量化がはか
れ高精度化がはかれる光集積回路１３を使用した光学部
を用いて高精度な信号処理を達成するとともに、受光器
１７からの電気信号をＡＤ変換しその後の処理を一チッ
プロジックにより処理可能な回路構成とすることで最終
的に光干渉角速度計として高精度、小型・軽量化を目的
とするものである。
れ高精度化がはかれる光集積回路１３を使用した光学部
を用いて高精度な信号処理を達成するとともに、受光器
１７からの電気信号をＡＤ変換しその後の処理を一チッ
プロジックにより処理可能な回路構成とすることで最終
的に光干渉角速度計として高精度、小型・軽量化を目的
とするものである。
【０００６】位相変調駆動回路４３によりｆ＝１／２τ
の矩形波状の位相変調信号が位相変調器１５に印加され
る。これにより両光ＩcwとＩccw 間には、理想的には±
（ｎπ＋π／２）（ｎ＝０，１，２…）の位相差が付与
される。実際には、正確に一致して付与されるものでな
く位相変調信号の振幅に誤差εが含まれる。ここで受光
器１７に到達する干渉光Ｉ0 は、 Ｉ0 ＝Ｐ0 ／２（１＋ｃｏｓΔφ） … （１） Ｐ0 ：受光器１７に到達する最大光量 Δφ：左右両光間の位相差 で表わされるのでまず＋極の位相変調時の干渉光の出力
Ｉ+ を求める。この出力Ｉ+ は次式で表わされる。但し
位相変調は、通常±π／２の位相差が付与されることか
ら、ここでは、ｎ＝０として説明する。
の矩形波状の位相変調信号が位相変調器１５に印加され
る。これにより両光ＩcwとＩccw 間には、理想的には±
（ｎπ＋π／２）（ｎ＝０，１，２…）の位相差が付与
される。実際には、正確に一致して付与されるものでな
く位相変調信号の振幅に誤差εが含まれる。ここで受光
器１７に到達する干渉光Ｉ0 は、 Ｉ0 ＝Ｐ0 ／２（１＋ｃｏｓΔφ） … （１） Ｐ0 ：受光器１７に到達する最大光量 Δφ：左右両光間の位相差 で表わされるのでまず＋極の位相変調時の干渉光の出力
Ｉ+ を求める。この出力Ｉ+ は次式で表わされる。但し
位相変調は、通常±π／２の位相差が付与されることか
ら、ここでは、ｎ＝０として説明する。
【０００７】 Ｉ+ ＝Ｐ0 ／２［１＋ｃｏｓ｛Δφs ＋π／２（１＋ε）｝］ ＝Ｐ0 ／２｛１−ｃｏｓ（πε／２）・ｓｉｎΔφs −ｓｉｎ（πε／２）・ｃｏｓΔφs ｝ … （２） Δφs ：入力角速度によるサニャック位相差 次に−極の位相変調時の干渉光の出力Ｉ- は次式で表わ
される。
される。
【０００８】 Ｉ- ＝Ｐ0 ／２［１＋ｃｏｓ｛Δφs ＋π／２（１＋ε）｝］ ＝Ｐ0 ／２｛１−ｃｏｓ（πε／２）・ｓｉｎΔφs −ｓｉｎ（πε／２）・ｃｏｓΔφs ｝ … （３） 図４は、光学路１６を伝搬する両光ＩcwとＩccw 間に矩
形波状の位相変調を付与した時に生じる受光器に到達す
る干渉光Ｉ0 の強度を示す図である。位相変調のＩの期
間は、入力角速度Ωによるサニャック位相差Δφs が
“０”の状態を示し、IIの期間は、角速度が印加されサ
ニャック位相差Δφs が生じた状態を示す。位相変調の
位相偏移Φ1 〜Φ4 に相当する干渉光強度Ｉ1 〜Ｉ
4 は、図４に示すように同レベルとなり干渉光の強度の
差異は生じないがIIの期間は位相変調の位相偏移Φ5 ，
Φ7 に対応する干渉光強度Ｉ5 ，Ｉ7 と、位相偏移
Φ6 ，Φ8 に対応する干渉光強度Ｉ6 ，Ｉ8 に差異ΔＩ
が生じる。その差異ΔＩは、上記（２），（３）式より ΔＩ＝Ｉ+ −Ｉ- ＝−Ｐ0 ｃｏｓ（πε／２）・ｓｉｎΔφs … （４） となる。
形波状の位相変調を付与した時に生じる受光器に到達す
る干渉光Ｉ0 の強度を示す図である。位相変調のＩの期
間は、入力角速度Ωによるサニャック位相差Δφs が
“０”の状態を示し、IIの期間は、角速度が印加されサ
ニャック位相差Δφs が生じた状態を示す。位相変調の
位相偏移Φ1 〜Φ4 に相当する干渉光強度Ｉ1 〜Ｉ
4 は、図４に示すように同レベルとなり干渉光の強度の
差異は生じないがIIの期間は位相変調の位相偏移Φ5 ，
Φ7 に対応する干渉光強度Ｉ5 ，Ｉ7 と、位相偏移
Φ6 ，Φ8 に対応する干渉光強度Ｉ6 ，Ｉ8 に差異ΔＩ
が生じる。その差異ΔＩは、上記（２），（３）式より ΔＩ＝Ｉ+ −Ｉ- ＝−Ｐ0 ｃｏｓ（πε／２）・ｓｉｎΔφs … （４） となる。
【０００９】よって位相偏移Φ5 ，Φ7 に対応する干渉
光強度Ｉ5 ，Ｉ7 と、位相偏移Φ6，Φ8 に対応する干
渉光強度Ｉ6 ，Ｉ8 の差異ΔＩを検出すればサニャック
位相差ΔΦs を知ることができる。続いて干渉光強度Ｉ
1 〜Ｉ8 は、受光器１７で光電変換された後、ＡＤ変換
器３９において周期τでＡＤ変換され同期検波回路４０
により（４）式にもとづく遂時減算処理が行なわれ入力
角速度Ωのｓｉｎに比例したデジタル量が求められる。
つまり、τ毎に得られるＡＤ変換値の差を求めることに
よりデジタル方式の同期検波が実行される。
光強度Ｉ5 ，Ｉ7 と、位相偏移Φ6，Φ8 に対応する干
渉光強度Ｉ6 ，Ｉ8 の差異ΔＩを検出すればサニャック
位相差ΔΦs を知ることができる。続いて干渉光強度Ｉ
1 〜Ｉ8 は、受光器１７で光電変換された後、ＡＤ変換
器３９において周期τでＡＤ変換され同期検波回路４０
により（４）式にもとづく遂時減算処理が行なわれ入力
角速度Ωのｓｉｎに比例したデジタル量が求められる。
つまり、τ毎に得られるＡＤ変換値の差を求めることに
よりデジタル方式の同期検波が実行される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
矩形波位相変調信号を使用した光干渉計の出力は、
（４）式で与えられた。この式からも解かる通り、ジャ
イロ出力は、受光器１７に到達する最大光量Ｐ0 、位相
変調レベルによってスケールファクタが影響を受け、ま
たジャイロ出力が入力角速度Ωの正弦関数で応答するた
め直線性が悪い欠点がある。
矩形波位相変調信号を使用した光干渉計の出力は、
（４）式で与えられた。この式からも解かる通り、ジャ
イロ出力は、受光器１７に到達する最大光量Ｐ0 、位相
変調レベルによってスケールファクタが影響を受け、ま
たジャイロ出力が入力角速度Ωの正弦関数で応答するた
め直線性が悪い欠点がある。
【００１１】受光器１７に到達する最大光量Ｐ0 につい
て言えば、光源１１の出射光量Ｉiや光源１１から出射
した光が光学路１６を通って受光器１７に到達するまで
の間の光学的損失が−２０℃〜＋７０℃程度の温度によ
って１０％以上は安易に変動する。又位相変調レベルも
例えば位相変調器１５にニオブ酸リチュームの光学結晶
に光導波路と電極を設けた導波路型位相変調器を使用し
たとするとたとえ位相変調器１５に印加する変調信号の
振幅を一定に抑えたとしても導波路型位相変調器の温度
特性により位相変調レベルが約６００ｐｐｍ／℃程度変
化する。従って上記した全温度範囲では、位相変調レベ
ルは５．４％変化し、この変動に伴なってジャイロスケ
ールファクタも同等に変化することになる。
て言えば、光源１１の出射光量Ｉiや光源１１から出射
した光が光学路１６を通って受光器１７に到達するまで
の間の光学的損失が−２０℃〜＋７０℃程度の温度によ
って１０％以上は安易に変動する。又位相変調レベルも
例えば位相変調器１５にニオブ酸リチュームの光学結晶
に光導波路と電極を設けた導波路型位相変調器を使用し
たとするとたとえ位相変調器１５に印加する変調信号の
振幅を一定に抑えたとしても導波路型位相変調器の温度
特性により位相変調レベルが約６００ｐｐｍ／℃程度変
化する。従って上記した全温度範囲では、位相変調レベ
ルは５．４％変化し、この変動に伴なってジャイロスケ
ールファクタも同等に変化することになる。
【００１２】以上のように従来方式は、ジャイロのスケ
ールファクタが温度で大幅に変動し、オープンループ信
号処理によるジャイロ性能の達成が不可能であった。こ
の発明は、以上で述べた従来の欠点を除去し、ジャイロ
信号の直線性の向上を第１の目的とし、ジャイロスケー
ルファクタの安定性の向上を第２の目的とした光干渉角
速度計を提供しようとするものである。
ールファクタが温度で大幅に変動し、オープンループ信
号処理によるジャイロ性能の達成が不可能であった。こ
の発明は、以上で述べた従来の欠点を除去し、ジャイロ
信号の直線性の向上を第１の目的とし、ジャイロスケー
ルファクタの安定性の向上を第２の目的とした光干渉角
速度計を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１で
は、τ時間毎に＋（ｎπ＋π／２）（ｎ＝０，１，２
…）と−（ｎπ＋π／２）の位相差を両光間に付与する
サイン成分取得サイクルと、τ時間毎に少なくとも（ｎ
π＋π／２）＋（π＋２）と（ｎπ＋π／２）＋（−π
／２）の位相差を与えるコサイン成分取得サイクルと、
サイン成分取得サイクルの期間のデータから光学路の周
方向に入力された角速度Ωにより生じたサニャック位相
差Δφs のサイン成分を復調するサイン成分取得サイク
ル用同期検波回路と、コサイン成分取得サイクルの期間
のデータからサニャック位相差Δφsのコサイン成分を
復調するコサイン成分取得サイクル用同期検波回路と、
サイン成分取得サイクル用同期検波回路からのサイン成
分信号Ｄsin と、コサイン成分取得サイクル用同期検波
回路からのコサイン成分信号Ｄcos よりｔａｎ-1（Ｄsi
n ／Ｄcos ）を演算させる構成とした光干渉角速度計を
提案するものである。
は、τ時間毎に＋（ｎπ＋π／２）（ｎ＝０，１，２
…）と−（ｎπ＋π／２）の位相差を両光間に付与する
サイン成分取得サイクルと、τ時間毎に少なくとも（ｎ
π＋π／２）＋（π＋２）と（ｎπ＋π／２）＋（−π
／２）の位相差を与えるコサイン成分取得サイクルと、
サイン成分取得サイクルの期間のデータから光学路の周
方向に入力された角速度Ωにより生じたサニャック位相
差Δφs のサイン成分を復調するサイン成分取得サイク
ル用同期検波回路と、コサイン成分取得サイクルの期間
のデータからサニャック位相差Δφsのコサイン成分を
復調するコサイン成分取得サイクル用同期検波回路と、
サイン成分取得サイクル用同期検波回路からのサイン成
分信号Ｄsin と、コサイン成分取得サイクル用同期検波
回路からのコサイン成分信号Ｄcos よりｔａｎ-1（Ｄsi
n ／Ｄcos ）を演算させる構成とした光干渉角速度計を
提案するものである。
【００１４】この請求項１で提案した光干渉角速度計に
よれば直線性のよいジャイロ信号を得ることができる。
この発明の請求項２では、τ時間毎に任意θ（ｒａｄ）
とθ＋２ｍπ（ｍ＝１，２，３…）の位相差を付与する
位相変調誤差検出サイクルを設け、この位相変調誤差検
出サイクルの期間のデータを復調し、その出力が実質的
に“０”となるよう時系列位相変調信号の振幅を自動調
整する構成とした光干渉角速度計を提案するものであ
る。
よれば直線性のよいジャイロ信号を得ることができる。
この発明の請求項２では、τ時間毎に任意θ（ｒａｄ）
とθ＋２ｍπ（ｍ＝１，２，３…）の位相差を付与する
位相変調誤差検出サイクルを設け、この位相変調誤差検
出サイクルの期間のデータを復調し、その出力が実質的
に“０”となるよう時系列位相変調信号の振幅を自動調
整する構成とした光干渉角速度計を提案するものであ
る。
【００１５】この請求項２で提案した光干渉角速度計に
よれば位相変調レベルを安定化することができ、位相変
調誤差の発生を除去することができる利点が得られる。
また、請求項３では請求項１と請求項２で提案した光干
渉角速度計の機能を合せ持つ光干渉角速度計を提案する
ものであり、これにより直線性のよいジャイロ出力と位
相変調誤差が除去された精度のよいジャイロ出力を得る
ことができる光干渉角速度計を得ることができる。
よれば位相変調レベルを安定化することができ、位相変
調誤差の発生を除去することができる利点が得られる。
また、請求項３では請求項１と請求項２で提案した光干
渉角速度計の機能を合せ持つ光干渉角速度計を提案する
ものであり、これにより直線性のよいジャイロ出力と位
相変調誤差が除去された精度のよいジャイロ出力を得る
ことができる光干渉角速度計を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の請求項１で提
案した光干渉角速度計の一実施例を示す。図９と対応す
る部分には同一符号を付して示している。また図３は、
この請求項１で提案する光干渉角速度計の位相変調シー
ケンスの実施例を示す（この実施例では、最も実用的な
ｎ＝０，ｍ＝１で説明されている）。時系列位相変調信
号発生回路２４は、時系列クロック発生回路からの時系
列クロックの入力を受けて時系列位相変調信号（デジタ
ルワード）Ｄpmを発生する。この時系列位相変調信号Ｄ
pmは、ＤＡ変換器３０でアナログ量を持つ変調信号Ｖpm
に変換され位相変調器１５に印加される。
案した光干渉角速度計の一実施例を示す。図９と対応す
る部分には同一符号を付して示している。また図３は、
この請求項１で提案する光干渉角速度計の位相変調シー
ケンスの実施例を示す（この実施例では、最も実用的な
ｎ＝０，ｍ＝１で説明されている）。時系列位相変調信
号発生回路２４は、時系列クロック発生回路からの時系
列クロックの入力を受けて時系列位相変調信号（デジタ
ルワード）Ｄpmを発生する。この時系列位相変調信号Ｄ
pmは、ＤＡ変換器３０でアナログ量を持つ変調信号Ｖpm
に変換され位相変調器１５に印加される。
【００１７】時系列位相変調信号Ｄpmは、図３のＡに示
すようにサイン成分取得サイクルとコサイン成分取得サ
イクルから成るジャイロ信号処理サイクルとにより成り
立っている。まずサイン成分取得サイクルは、図３のＡ
に示すようにｃｗ光及びｃｃｗ光のそれぞれの位相偏移
量が＋π／４（ｒａｄ）及び−π／４（ｒａｄ）となる
様変調信号Ｖpmの電圧が与えられ、その結果として両光
間の相対的な位相差は、図３の（Ｂ）に示すように＋π
／２（ｒａｄ）及び−π／２（ｒａｄ）となる。
すようにサイン成分取得サイクルとコサイン成分取得サ
イクルから成るジャイロ信号処理サイクルとにより成り
立っている。まずサイン成分取得サイクルは、図３のＡ
に示すようにｃｗ光及びｃｃｗ光のそれぞれの位相偏移
量が＋π／４（ｒａｄ）及び−π／４（ｒａｄ）となる
様変調信号Ｖpmの電圧が与えられ、その結果として両光
間の相対的な位相差は、図３の（Ｂ）に示すように＋π
／２（ｒａｄ）及び−π／２（ｒａｄ）となる。
【００１８】両光間に±π／２の位相差を付与された結
果、受光器１７に到達する干渉光Ｉ 0 の強度を、図４の
Ｉの期間に示す。受光器１７に到達した干渉光強度Ｉ0
は、受光器１７により電気信号に変換され、その後ＡＤ
変換器１８によりτ時間毎に１個又は複数個のデジタル
量に変換される。デジタル量に変換された信号は、サイ
ン成分取得サイクル用同期検波回路２１により同期検波
（復調）される。この時のサイン成分信号Ｄsin は、
（４）式より Ｄsin ＝Ｋsin ・Ｐ0 ・ｃｏｓ（πε／２）・ｓｉｎΔφs … （５） Ｋsin ：受光器１７からサイン成分取得サイクル用 同期検波回路２１までの利得 となる。
果、受光器１７に到達する干渉光Ｉ 0 の強度を、図４の
Ｉの期間に示す。受光器１７に到達した干渉光強度Ｉ0
は、受光器１７により電気信号に変換され、その後ＡＤ
変換器１８によりτ時間毎に１個又は複数個のデジタル
量に変換される。デジタル量に変換された信号は、サイ
ン成分取得サイクル用同期検波回路２１により同期検波
（復調）される。この時のサイン成分信号Ｄsin は、
（４）式より Ｄsin ＝Ｋsin ・Ｐ0 ・ｃｏｓ（πε／２）・ｓｉｎΔφs … （５） Ｋsin ：受光器１７からサイン成分取得サイクル用 同期検波回路２１までの利得 となる。
【００１９】次にコサイン成分取得サイクルは、Ｉcw光
及びＩccw 光の位相偏移が２τ期間に＋３π／４（ｒａ
ｄ）と、−π／４（ｒａｄ）となるように変調信号Ｖpm
の電圧が与えられ、その結果両光間の位相差は図３Ｂ及
び図５の期間Ｉに示すように＋π，０，−π，０（ｒａ
ｄ）となる。このサイクルにおける受光器１７に到達す
る光量Ｉ0 は、位相変調レベルの誤差εを考慮して解く
と各ステップにおける干渉光の強度は、以下の通りとな
る。
及びＩccw 光の位相偏移が２τ期間に＋３π／４（ｒａ
ｄ）と、−π／４（ｒａｄ）となるように変調信号Ｖpm
の電圧が与えられ、その結果両光間の位相差は図３Ｂ及
び図５の期間Ｉに示すように＋π，０，−π，０（ｒａ
ｄ）となる。このサイクルにおける受光器１７に到達す
る光量Ｉ0 は、位相変調レベルの誤差εを考慮して解く
と各ステップにおける干渉光の強度は、以下の通りとな
る。
【００２０】位相差が＋π（ｒａｄ）の時の干渉光強度
をＩ1 （図５）とすると Ｉ1 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋ｃｏｓ｛Δφs ＋π（１＋ε）｝］ ＝（Ｐ0 ／２）（１−ｃｏｓπε・ｃｏｓΔφs ＋ｓｉｎπε・ｓｉｎΔφs ） … （６） 位相差が０（ｒａｄ）の時の干渉光強度をＩ2 ，Ｉ
4 （図５）とすると Ｉ2 ＝Ｉ4 ＝（Ｐ0 ／２）（１＋ｃｏｓΔφs ） … （７） 位相差が−π（ｒａｄ）の時の干渉光強度をＩ3 とする
と Ｉ3 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋ｃｏｓ｛Δφs −π（１＋ε）｝］ ＝（Ｐ0 ／２）（１−ｃｏｓπε・ｃｏｓΔφs −ｓｉｎπε・ｓｉｎΔφs ） … （８） となる。
をＩ1 （図５）とすると Ｉ1 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋ｃｏｓ｛Δφs ＋π（１＋ε）｝］ ＝（Ｐ0 ／２）（１−ｃｏｓπε・ｃｏｓΔφs ＋ｓｉｎπε・ｓｉｎΔφs ） … （６） 位相差が０（ｒａｄ）の時の干渉光強度をＩ2 ，Ｉ
4 （図５）とすると Ｉ2 ＝Ｉ4 ＝（Ｐ0 ／２）（１＋ｃｏｓΔφs ） … （７） 位相差が−π（ｒａｄ）の時の干渉光強度をＩ3 とする
と Ｉ3 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋ｃｏｓ｛Δφs −π（１＋ε）｝］ ＝（Ｐ0 ／２）（１−ｃｏｓπε・ｃｏｓΔφs −ｓｉｎπε・ｓｉｎΔφs ） … （８） となる。
【００２１】ここで＋π，０及び−π，０（ｒａｄ）の
位相変調サイクルのデータの差を求める。＋π，０（ｒ
ａｄ）のサイクルの差をＩ+ とすると Ｉ+ ＝Ｉ1 −Ｉ2 ＝−（Ｐ0 ／２）（１＋ｃｏｓπε）ｃｏｓΔφs ＋ｓｉｎπε・ｓｉｎΔφs … （９） −π，０（ｒａｄ）のサイクルの差をＩ- とすると Ｉ- ＝Ｉ3 −Ｉ4 ＝−（Ｐ0 ／２）（１＋ｃｏｓπε）ｃｏｓΔφs −ｓｉｎπε・ｓｉｎΔφs … （１０） となる。ここで両方のサイクルの差を加算すると、その
時の出力をＩcos とすると Ｉcos ＝Ｉ+ ＋Ｉ- ＝−Ｐ0 （１＋ｃｏｓπε）ｃｏｓΔφs … （１１） となる。したがってコサイン成分取得サイクル用同期検
波回路２２の出力ＤCOSは、（１１）式より Ｄcos ＝Ｋcos ・Ｐ0 ・（１＋ｃｏｓπε）・ｃｏｓΔφｓ … （１２） Ｋcos ：受光器１７からコサイン成分取得サイクル用 同期検波回路２２までの利得 となり出力Ｄcos は、入力角速度Ωに比例するサニャッ
ク位相差Δφs に対しｃｏｓ関数で現われてくる。
位相変調サイクルのデータの差を求める。＋π，０（ｒ
ａｄ）のサイクルの差をＩ+ とすると Ｉ+ ＝Ｉ1 −Ｉ2 ＝−（Ｐ0 ／２）（１＋ｃｏｓπε）ｃｏｓΔφs ＋ｓｉｎπε・ｓｉｎΔφs … （９） −π，０（ｒａｄ）のサイクルの差をＩ- とすると Ｉ- ＝Ｉ3 −Ｉ4 ＝−（Ｐ0 ／２）（１＋ｃｏｓπε）ｃｏｓΔφs −ｓｉｎπε・ｓｉｎΔφs … （１０） となる。ここで両方のサイクルの差を加算すると、その
時の出力をＩcos とすると Ｉcos ＝Ｉ+ ＋Ｉ- ＝−Ｐ0 （１＋ｃｏｓπε）ｃｏｓΔφs … （１１） となる。したがってコサイン成分取得サイクル用同期検
波回路２２の出力ＤCOSは、（１１）式より Ｄcos ＝Ｋcos ・Ｐ0 ・（１＋ｃｏｓπε）・ｃｏｓΔφｓ … （１２） Ｋcos ：受光器１７からコサイン成分取得サイクル用 同期検波回路２２までの利得 となり出力Ｄcos は、入力角速度Ωに比例するサニャッ
ク位相差Δφs に対しｃｏｓ関数で現われてくる。
【００２２】以上説明したサイン成分取得サイクル用同
期検波回路２１とコサイン成分取得サイクル用同期検波
回路２２の各成分信号Ｄsin とＤcos を図１に示したジ
ャイロ出力演算回路２５に入力し、ジャイロ出力演算を
実行し、その演算結果ＤRATEをジャイロ出力信号発生回
路２７に入力し、ジャイロ信号に変換して出力端子２８
に出力する。
期検波回路２１とコサイン成分取得サイクル用同期検波
回路２２の各成分信号Ｄsin とＤcos を図１に示したジ
ャイロ出力演算回路２５に入力し、ジャイロ出力演算を
実行し、その演算結果ＤRATEをジャイロ出力信号発生回
路２７に入力し、ジャイロ信号に変換して出力端子２８
に出力する。
【００２３】ジャイロ出力演算回路２５では ＤRATE＝ｔａｎ-1Ｄsin ／Ｄcos ＝（Ｋsin ・Ｐ0 ・ｃｏｓ（πε／２）・ｓｉｎΔφs ） ／（Ｋcos ・Ｐ0 ・（１＋ｃｏｓπε）・ｃｏｓΔφs ） … （１３） ここでＫsin ＝Ｋcos とし、位相変調誤差εが後述する
位相変調誤差除去制御によりε＝０となるように自動制
御すると、（１３）式は ＤRATE＝ｔａｎ-1・ｓｉｎΔφs ／ｃｏｓΔφs ＝Δφs … （１４） に比例するものとなる。
位相変調誤差除去制御によりε＝０となるように自動制
御すると、（１３）式は ＤRATE＝ｔａｎ-1・ｓｉｎΔφs ／ｃｏｓΔφs ＝Δφs … （１４） に比例するものとなる。
【００２４】ジャイロ出力演算回路２５とジャイロ出力
発生回路２７の内部構成を図２に示す。図２Ａはジャイ
ロ出力演算回路２５の演算出力ＤRATE（ディジタル信
号）をインターフェース回路３１を通じて出力端子３３
に出力すると共にＤＡ変換器３２で演算出力ＤRATEをア
ナログ信号に変換し、アナログのジャイロ信号を出力端
子３４に出力するジャイロ出力信号発生回路２７をジャ
イロ演算出力回路２５の出力側に接続した構成とした場
合を示す。
発生回路２７の内部構成を図２に示す。図２Ａはジャイ
ロ出力演算回路２５の演算出力ＤRATE（ディジタル信
号）をインターフェース回路３１を通じて出力端子３３
に出力すると共にＤＡ変換器３２で演算出力ＤRATEをア
ナログ信号に変換し、アナログのジャイロ信号を出力端
子３４に出力するジャイロ出力信号発生回路２７をジャ
イロ演算出力回路２５の出力側に接続した構成とした場
合を示す。
【００２５】また、図２Ｂではランプジェネレータ形式
のジャイロ出力信号発生回路２７を接続した場合を示
す。ランプジェネレータ形式のジャイロ出力信号発生回
路とはジャイロ出力演算回路２５の演算出力ＤRATE（デ
ジタル信号）をその極性に応じて累積加算し、その加算
結果がしきい値発生回路３５に設定したしきい値に達す
る毎にしきい値と同じ量だけリセットし、ランプ信号の
繰返し周波数を出力端子３７と３８に出力する形式のジ
ャイロ出力信号発生回路を指す。出力端子３７には正極
性の累積値によって発生したランプ信号の繰返しに対応
した周波数を持つパルス列が出力され、出力端子３８に
は負極性の累積値によって発生したランプ信号の繰返し
に対応した周波数を持つパルス列が出力される。何れの
出力端子にパルス列が出力されるかによって入力角速度
Ωの向が規定され、そのパルスの周波数によって入力角
速度が規定される。
のジャイロ出力信号発生回路２７を接続した場合を示
す。ランプジェネレータ形式のジャイロ出力信号発生回
路とはジャイロ出力演算回路２５の演算出力ＤRATE（デ
ジタル信号）をその極性に応じて累積加算し、その加算
結果がしきい値発生回路３５に設定したしきい値に達す
る毎にしきい値と同じ量だけリセットし、ランプ信号の
繰返し周波数を出力端子３７と３８に出力する形式のジ
ャイロ出力信号発生回路を指す。出力端子３７には正極
性の累積値によって発生したランプ信号の繰返しに対応
した周波数を持つパルス列が出力され、出力端子３８に
は負極性の累積値によって発生したランプ信号の繰返し
に対応した周波数を持つパルス列が出力される。何れの
出力端子にパルス列が出力されるかによって入力角速度
Ωの向が規定され、そのパルスの周波数によって入力角
速度が規定される。
【００２６】図２に示したジャイロ出力演算回路２５及
びジャイロ出力信号発生回路２７を含めて、図１に示し
た時系列クロック発生回路２０、サイン成分取得サイク
ル用同期検波回路２１、コサイン成分取得サイクル用同
期検波回路２２、時系列位相変調信号発生回路２４は全
てデジタルのロジック回路１９で構成され、ワンチップ
のＩＣ化が可能である。
びジャイロ出力信号発生回路２７を含めて、図１に示し
た時系列クロック発生回路２０、サイン成分取得サイク
ル用同期検波回路２１、コサイン成分取得サイクル用同
期検波回路２２、時系列位相変調信号発生回路２４は全
てデジタルのロジック回路１９で構成され、ワンチップ
のＩＣ化が可能である。
【００２７】図６はサイン成分取得サイクル用同期検波
回路２１と、コサイン成分取得サイクル用同期検波回路
２２に加えて位相変調誤差検出用同期検波回路２３を設
けた実施例を示す。以下に位相変調誤差εの検出動作
と、その除去方法について説明する。位相変調誤差検出
サイクルは、図７Ａに示すようにｃｗ光及びｃｃｗ光の
位相偏移が最初のτの期間で−π／４から＋９π／４、
第２の期間で３π／４、第３の期間で＋９π／４、第４
の期間で−π／４（ｒａｄ）となるように変調信号Ｖ pm
の電圧が印加され、その結果両光間の位相差は、図７Ｂ
に示すように各τ毎に＋π／２＋２π、＋π／２−２
π、−π／２＋２π、−π／２−２π（ｒａｄ）とな
る。このサイクルにおける受光器１７に到達する光量Ｉ
0 は、位相変調誤差εを考慮して解くと各ステップにお
ける干渉光の強度は、以下の通りとなる。
回路２１と、コサイン成分取得サイクル用同期検波回路
２２に加えて位相変調誤差検出用同期検波回路２３を設
けた実施例を示す。以下に位相変調誤差εの検出動作
と、その除去方法について説明する。位相変調誤差検出
サイクルは、図７Ａに示すようにｃｗ光及びｃｃｗ光の
位相偏移が最初のτの期間で−π／４から＋９π／４、
第２の期間で３π／４、第３の期間で＋９π／４、第４
の期間で−π／４（ｒａｄ）となるように変調信号Ｖ pm
の電圧が印加され、その結果両光間の位相差は、図７Ｂ
に示すように各τ毎に＋π／２＋２π、＋π／２−２
π、−π／２＋２π、−π／２−２π（ｒａｄ）とな
る。このサイクルにおける受光器１７に到達する光量Ｉ
0 は、位相変調誤差εを考慮して解くと各ステップにお
ける干渉光の強度は、以下の通りとなる。
【００２８】位相差が＋π／２＋２π（ｒａｄ）の時の
干渉光強度をＩ1 （図８参照）とすると Ｉ1 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋ｃｏｓ｛Δφs ＋（π／２＋２π）（１＋ε）｝］ ＝−（Ｐ0 ／２）｛１−ｃｏｓ（５πε／２）・ｓｉｎΔφs −ｓｉｎ（５πε／２）・ｃｏｓΔφs ｝ … （１５） 位相差が＋π／２−２π（ｒａｄ）の時の干渉光強度を
Ｉ2 とすると Ｉ2 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋ｃｏｓ｛Δφs ＋（π／２−２π）（１＋ε）｝］ ＝−（Ｐ0 ／２）｛１−ｃｏｓ（３πε／２）・ｓｉｎΔφs ＋ｓｉｎ（３πε／２）・ｃｏｓΔφs ｝ … （１６） 位相差が−π／２＋２π（ｒａｄ）の時の干渉光強度を
Ｉ3 とすると Ｉ3 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋ｃｏｓ｛Δφs ＋（−π／２＋２π）（１＋ε）｝ ］ ＝（Ｐ0 ／２）｛１＋ｃｏｓ（３πε／２）・ｓｉｎΔφs ＋ｓｉｎ（３πε／２）・ｃｏｓΔφs ｝ … （１７） 位相差が−π／２−２π（ｒａｄ）の時の干渉光強度を
Ｉ4 とすると Ｉ4 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋ｃｏｓ｛Δφs ＋（−π／２−２π）（１＋ε）｝ ］ ＝（Ｐ0 ／２）｛１＋ｃｏｓ（５πε／２）・ｓｉｎΔφs −ｓｉｎ（５πε／２）・ｃｏｓΔφs ｝ … （１８） ここで＋π／２＋２πと−π／２−２π及び＋π／２−
２πと−π／２＋２πの位相変調サイクルのデータの差
を求める。
干渉光強度をＩ1 （図８参照）とすると Ｉ1 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋ｃｏｓ｛Δφs ＋（π／２＋２π）（１＋ε）｝］ ＝−（Ｐ0 ／２）｛１−ｃｏｓ（５πε／２）・ｓｉｎΔφs −ｓｉｎ（５πε／２）・ｃｏｓΔφs ｝ … （１５） 位相差が＋π／２−２π（ｒａｄ）の時の干渉光強度を
Ｉ2 とすると Ｉ2 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋ｃｏｓ｛Δφs ＋（π／２−２π）（１＋ε）｝］ ＝−（Ｐ0 ／２）｛１−ｃｏｓ（３πε／２）・ｓｉｎΔφs ＋ｓｉｎ（３πε／２）・ｃｏｓΔφs ｝ … （１６） 位相差が−π／２＋２π（ｒａｄ）の時の干渉光強度を
Ｉ3 とすると Ｉ3 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋ｃｏｓ｛Δφs ＋（−π／２＋２π）（１＋ε）｝ ］ ＝（Ｐ0 ／２）｛１＋ｃｏｓ（３πε／２）・ｓｉｎΔφs ＋ｓｉｎ（３πε／２）・ｃｏｓΔφs ｝ … （１７） 位相差が−π／２−２π（ｒａｄ）の時の干渉光強度を
Ｉ4 とすると Ｉ4 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋ｃｏｓ｛Δφs ＋（−π／２−２π）（１＋ε）｝ ］ ＝（Ｐ0 ／２）｛１＋ｃｏｓ（５πε／２）・ｓｉｎΔφs −ｓｉｎ（５πε／２）・ｃｏｓΔφs ｝ … （１８） ここで＋π／２＋２πと−π／２−２π及び＋π／２−
２πと−π／２＋２πの位相変調サイクルのデータの差
を求める。
【００２９】＋π／２＋２πと−π／２−２π（ｒａ
ｄ）サイクルの差をＩa とすると Ｉa ＝−Ｐ0 ＋Ｐ0 ｓｉｎ（５πε／２）ｃｏｓΔφs … （１９） ＋π／２−２πと−π／２＋２π（ｒａｄ）サイクルの
差をＩb とすると Ｉb ＝−Ｐ0 −Ｐ0 ｓｉｎ（３πε／２）ｃｏｓΔφs … （２０） Ｉa とＩb の差をＩ2mπεとすると Ｉ2mπε＝Ｐ0 ・cos Δφs ｛sin （５πε／２）＋sin （πε／２）｝ ＝２Ｐ0 ・cos Δφs ・cos （πε）・sin （３πε／２） … （２１） となる。
ｄ）サイクルの差をＩa とすると Ｉa ＝−Ｐ0 ＋Ｐ0 ｓｉｎ（５πε／２）ｃｏｓΔφs … （１９） ＋π／２−２πと−π／２＋２π（ｒａｄ）サイクルの
差をＩb とすると Ｉb ＝−Ｐ0 −Ｐ0 ｓｉｎ（３πε／２）ｃｏｓΔφs … （２０） Ｉa とＩb の差をＩ2mπεとすると Ｉ2mπε＝Ｐ0 ・cos Δφs ｛sin （５πε／２）＋sin （πε／２）｝ ＝２Ｐ0 ・cos Δφs ・cos （πε）・sin （３πε／２） … （２１） となる。
【００３０】位相誤差検出用同期検波回路２３の出力Ｄ
2mπεは、（２１）式より Ｄ2mπε＝Ｋ2 πc ・２Ｐ0 ・ｃｏｓΔφs ・ｃｏｓ（πε） ・ｓｉｎ（３πε／２） … （２２） Ｋ2 πc ：受光器１７から位相変調誤差検出用同期検波
回路２３までの利得 となり、位相変調誤差εが“０”となるとＤ2mπε＝０
となり、ε≠０となるとＫ2 πc ・２Ｐ0 ・ｃｏｓΔφ
s ・ｃｏｓ（πε）を振幅として、位相角が３π／２倍
されたｓｉｎ関数として出力される。
2mπεは、（２１）式より Ｄ2mπε＝Ｋ2 πc ・２Ｐ0 ・ｃｏｓΔφs ・ｃｏｓ（πε） ・ｓｉｎ（３πε／２） … （２２） Ｋ2 πc ：受光器１７から位相変調誤差検出用同期検波
回路２３までの利得 となり、位相変調誤差εが“０”となるとＤ2mπε＝０
となり、ε≠０となるとＫ2 πc ・２Ｐ0 ・ｃｏｓΔφ
s ・ｃｏｓ（πε）を振幅として、位相角が３π／２倍
されたｓｉｎ関数として出力される。
【００３１】次に位相変調誤差を除去する制御について
説明する。位相変調誤差検出用同期検波回路２３の誤差
検出信号Ｄ2mπεは、図６に示す積分器２６により累積
加算された後ＤＡ変換器２９でアナログ量に変換され、
その出力でＤＡ変換器３０の利得を調整する。この調整
により上記誤差検出信号Ｄ2mπεはループ内の利得を充
分大きく採ることにより常に“０”となるよう自動制御
される。
説明する。位相変調誤差検出用同期検波回路２３の誤差
検出信号Ｄ2mπεは、図６に示す積分器２６により累積
加算された後ＤＡ変換器２９でアナログ量に変換され、
その出力でＤＡ変換器３０の利得を調整する。この調整
により上記誤差検出信号Ｄ2mπεはループ内の利得を充
分大きく採ることにより常に“０”となるよう自動制御
される。
【００３２】この結果各サイクルにおける位相変調誤差
εがε＝０となり（５）式で示したサイン成分信号Ｄ
sin 及び（１２）式で示したコサイン成分Ｄcos は、 Ｄsin ＝Ｋsin ・Ｐ0 ・ｓｉｎΔφs … （２３） Ｄcos ＝Ｋcos ・Ｐ0 ・ｃｏｓΔφs … （２４） となり位相変調誤差εによる影響を無くすことができ
る。
εがε＝０となり（５）式で示したサイン成分信号Ｄ
sin 及び（１２）式で示したコサイン成分Ｄcos は、 Ｄsin ＝Ｋsin ・Ｐ0 ・ｓｉｎΔφs … （２３） Ｄcos ＝Ｋcos ・Ｐ0 ・ｃｏｓΔφs … （２４） となり位相変調誤差εによる影響を無くすことができ
る。
【００３３】［変形実施例］ 図６では位相変調誤差検出機能を請求項１で提案し
た光干渉角速度計に適用した例を示したが、位相変調誤
差検出機能を図７に示した従来の光干渉角速度計に適用
することもできる。請求項２はこの構成を含めて請求す
るものである。 図６ではＤＡ変換器２９の前段に積分器２６を配置
したが、ＤＡ変換器２９の後に積分器２６を配置しても
同様の機能が得られる。
た光干渉角速度計に適用した例を示したが、位相変調誤
差検出機能を図７に示した従来の光干渉角速度計に適用
することもできる。請求項２はこの構成を含めて請求す
るものである。 図６ではＤＡ変換器２９の前段に積分器２６を配置
したが、ＤＡ変換器２９の後に積分器２６を配置しても
同様の機能が得られる。
【００３４】 図６では、振幅調整手段としてＤＡ変
換器３０の利得を調整したが、ＤＡ変換器３０の後段に
利得調整回路等を配置し変調信号Ｖpmの振幅を調整する
ように構成しても良い。 （１１）式では、Ｉ+ ，Ｉ- を利用したが、Ｉ+ 又
はＩ- のみでも安定なジャイロ出力を得ることができ
る。
換器３０の利得を調整したが、ＤＡ変換器３０の後段に
利得調整回路等を配置し変調信号Ｖpmの振幅を調整する
ように構成しても良い。 （１１）式では、Ｉ+ ，Ｉ- を利用したが、Ｉ+ 又
はＩ- のみでも安定なジャイロ出力を得ることができ
る。
【００３５】即ち位相変調レベル誤差εがε＝０となる
よう制御されていると（９）式は、 Ｉ+ ＝Ｉ- ＝−Ｐ0 ／２・ｃｏｓΔφs となり（１１）式においてε＝０とした場合の出力と同
じになり同等の出力を得ることができる。 位相変調誤差検出サイクルについて図６及び（１
５）〜（２２）式では、＋π／２＋２π、＋π／２−２
π、−π／２＋２π、−π／２−２πのサイクルについ
て説明したが以下のように簡単に実現することもでき
る。
よう制御されていると（９）式は、 Ｉ+ ＝Ｉ- ＝−Ｐ0 ／２・ｃｏｓΔφs となり（１１）式においてε＝０とした場合の出力と同
じになり同等の出力を得ることができる。 位相変調誤差検出サイクルについて図６及び（１
５）〜（２２）式では、＋π／２＋２π、＋π／２−２
π、−π／２＋２π、−π／２−２πのサイクルについ
て説明したが以下のように簡単に実現することもでき
る。
【００３６】特許請求範囲２項のθをπ／２に設定し
て、π／２とπ／２＋２πの時の干渉光強度をＩ1 及び
Ｉ2 を求める。 Ｉ1 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋cos ｛Δφs ＋（π／２）（１＋ε）｝］ ＝（Ｐ0 ／２）｛１−sin Δφs cos （πε／２） ＋cos Δφs ）・sin （πε／２）｝ Ｉ2 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋cos ｛Δφs ＋（π／２＋２π）（１＋ε）｝］ ＝（Ｐ0 ／２）｛１−cos （５πε／２）sin Δφs −sin （５πε／２）・cos Δφs ｝ Ｉ′2mπε＝Ｉ1 −Ｉ2 ＝（P0／２）［｛cos(５πε／２）−cos(πε／２）｝sin Δφs ＋｛sin(πε／２）＋sin(５πε／２）｝・cos Δφs ］ ＝−Ｐ0 sin （３πε／２）sin （πε）sin Δφs ＋Ｐ0 sin （３πε／２）cos πε・cos Δφs ＝Ｐ0 （cos(πε）・cos Δφs −sin(πε）sin Δφs ） sin(３πε／２） 上記Ｉ′2mπεを（２１）式に示したＩ2mπεの代わり
に使用しても同様に位相変調誤差εを同等の性能で
“０”に集中させることができる。
て、π／２とπ／２＋２πの時の干渉光強度をＩ1 及び
Ｉ2 を求める。 Ｉ1 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋cos ｛Δφs ＋（π／２）（１＋ε）｝］ ＝（Ｐ0 ／２）｛１−sin Δφs cos （πε／２） ＋cos Δφs ）・sin （πε／２）｝ Ｉ2 ＝（Ｐ0 ／２）［１＋cos ｛Δφs ＋（π／２＋２π）（１＋ε）｝］ ＝（Ｐ0 ／２）｛１−cos （５πε／２）sin Δφs −sin （５πε／２）・cos Δφs ｝ Ｉ′2mπε＝Ｉ1 −Ｉ2 ＝（P0／２）［｛cos(５πε／２）−cos(πε／２）｝sin Δφs ＋｛sin(πε／２）＋sin(５πε／２）｝・cos Δφs ］ ＝−Ｐ0 sin （３πε／２）sin （πε）sin Δφs ＋Ｐ0 sin （３πε／２）cos πε・cos Δφs ＝Ｐ0 （cos(πε）・cos Δφs −sin(πε）sin Δφs ） sin(３πε／２） 上記Ｉ′2mπεを（２１）式に示したＩ2mπεの代わり
に使用しても同様に位相変調誤差εを同等の性能で
“０”に集中させることができる。
【００３７】尚上式の振幅の項Ｐ0 （cos(πε）・cos
Δφs −sin(πε）sin Δφs ）の内、第２項目は、
（２１）式に対し余分の成分であるがこの成分は、位相
変調誤差除去制御のバイアス誤差を生じさせるものでな
く無害の成分である。因みにεが制御されεが非常に小
さい状態では、（２１）式と要素的に等しくなる（レベ
ル的には、（２１）式の方法が利得で２倍大きくな
る）。
Δφs −sin(πε）sin Δφs ）の内、第２項目は、
（２１）式に対し余分の成分であるがこの成分は、位相
変調誤差除去制御のバイアス誤差を生じさせるものでな
く無害の成分である。因みにεが制御されεが非常に小
さい状態では、（２１）式と要素的に等しくなる（レベ
ル的には、（２１）式の方法が利得で２倍大きくな
る）。
【００３８】 図３Ａに示した位相変調による光位相
偏移の起点を０（ｒａｄ）の位置を設定しているが、特
に０（ｒａｄ）である必要はない。干渉計として見た場
合両廻り光ｃｗ光とｃｃｗ光の位相差が干渉光強度に影
響するため光位相偏移の起点は任意の値でも良い。 位相変調誤差除去の制御は、図６に示した実施例で
は振幅調整手段としてＤＡ変換器３０の利得又はそれ以
降のアナログ量の振幅を制御するように説明したが、積
分器２６の積分信号によって時系列位相変調信号発生回
路２４から出力される時系列位相変調信号Ｄpmの利得を
制御しても同様のことができる。
偏移の起点を０（ｒａｄ）の位置を設定しているが、特
に０（ｒａｄ）である必要はない。干渉計として見た場
合両廻り光ｃｗ光とｃｃｗ光の位相差が干渉光強度に影
響するため光位相偏移の起点は任意の値でも良い。 位相変調誤差除去の制御は、図６に示した実施例で
は振幅調整手段としてＤＡ変換器３０の利得又はそれ以
降のアナログ量の振幅を制御するように説明したが、積
分器２６の積分信号によって時系列位相変調信号発生回
路２４から出力される時系列位相変調信号Ｄpmの利得を
制御しても同様のことができる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１で提案した光干渉角速度計によればジャイロ出力の直
線性が向上し、微小入力から大入力までの角速度を精度
よく出力することができる。また、請求項２で提案した
光干渉角速度計によれば位相変調誤差εをε＝０の状態
に抑え込むことができる。この結果、ジャイロ出力が温
度の変化等によって変動することもなく、安定したジャ
イロ信号を出力することができる利点が得られる。
１で提案した光干渉角速度計によればジャイロ出力の直
線性が向上し、微小入力から大入力までの角速度を精度
よく出力することができる。また、請求項２で提案した
光干渉角速度計によれば位相変調誤差εをε＝０の状態
に抑え込むことができる。この結果、ジャイロ出力が温
度の変化等によって変動することもなく、安定したジャ
イロ信号を出力することができる利点が得られる。
【００４０】この結果、請求項３で提案した光干渉角速
度計によればジャイロ出力の直線性が良く、更にジャイ
ロ出力のドリフトがない安定した光干渉角速度計を得る
ことができる利点が得られる。
度計によればジャイロ出力の直線性が良く、更にジャイ
ロ出力のドリフトがない安定した光干渉角速度計を得る
ことができる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の請求項１で提案した光干渉角速度計
の実施例を示すブロック図。
の実施例を示すブロック図。
【図２】図１に示したジャイロ出力演算回路とジャイロ
出力信号発生回路の内部構成を説明するためのブロック
図。
出力信号発生回路の内部構成を説明するためのブロック
図。
【図３】図１の動作を説明するための波形図。
【図４】図３と同様に図１の動作を説明するための波形
図。
図。
【図５】図３と同様に図１の動作を説明するための波形
図。
図。
【図６】この出願の請求項２で提案した光干渉角速度計
の一実施例を説明するためのブロック図。
の一実施例を説明するためのブロック図。
【図７】図６に示した実施例の動作を説明するための波
形図。
形図。
【図８】図７と同様に図６に示した実施例の動作を説明
するための波形図。
するための波形図。
【図９】従来の技術を説明するためのブロック図。
１１ 光源 １２ 光カプラ １３ 光集積回路 １４ 光カプラ １５ 位相変調器 １６ 光学路 １８ ＡＤ変換器 １９ ロジック回路 ２０ 時系列クロック発生回路 ２１ サイン成分取得サイクル用同期検波回路 ２２ コサイン成分取得サイクル用同期検波回路 ２３ 位相変調誤差検出用同期検波回路 ２４ 時系列位相変調信号発生回路 ２５ ジャイロ出力演算回路 ２７ ジャイロ出力信号発生回路
Claims (5)
- 【請求項１】 Ａ．少なくとも一周する光学路と、 Ｂ．この光学路に対し右廻り光及び左廻り光を供給する
光源と、 Ｃ．上記光学路を伝搬してきた右廻り光と左廻り光を干
渉させる干渉手段と、 Ｄ．この干渉手段と上記光学路の一端との間にこれらと
縦続的に接続され右廻り光と左廻り光とに位相差を与え
る光位相変調器と、 Ｅ．上記干渉手段により得られる干渉光の光強度を電気
信号として検出する受光器と、 Ｆ．上記右廻り光及び左廻り光の両者間に上記光学路を
伝搬する光の伝搬時間τの２倍の周期の矩形波状の±
（ｎπ＋π／２）（ｎ＝０，１，２…）の位相差を与え
るサイン成分取得サイクルを生成する変調信号と、 上記両光間に上記τ時間毎に（ｎπ＋π／２）＋（π／
２）と（ｎπ＋π／２）＋（−π／２）及び−（ｎπ＋
π／２）＋（π／２）と−（ｎπ＋π／２）＋（−π／
２）の何れか一方の組合せ又は双方の組合せで位相差を
与えるコサイン成分取得サイクルを生成する変調信号と
を時系列方向に配列して上記光位相変調器に与える時系
列位相変調信号発生回路と、 Ｇ．上記受光器からのアナログ量を上記τ時間毎にデジ
タル量に変換するＡＤ変換器と、 Ｈ．上記サイン成分取得サイクルの期間のデータから上
記光学路の円周方向に入力された角速度により生じたサ
ニャック位相差Δφs のサイン成分を復調するサイン成
分取得サイクル用同期検波回路と、 Ｉ．上記コサイン成分取得サイクルの期間のデータから
上記サニャック位相差Δφs のコサイン成分を復調する
コサイン成分取得サイクル用同期検波回路と、 Ｊ．上記サイン成分取得サイクル用同期検波回路からの
サイン成分信号Ｄsinと上記コサイン成分取得サイクル
用同期検波回路からのコサイン成分信号Ｄcosより実質
的に入力角速度に比例したジャイロ出力を発生させるジ
ャイロ出力演算回路と、によって構成したことを特徴と
する光干渉角速度計。 - 【請求項２】 Ａ．少なくとも一周する光学路と、 Ｂ．この光学路に対して右廻り光及び左廻り光を供給す
る光源と、 Ｃ．上記光学路を伝搬してきた右廻り光と左廻り光を干
渉させる干渉手段と、 Ｄ．この干渉手段と上記光学路の一端との間にこれらと
縦続的に接続され、右廻り光及び左廻り光とに位相差を
与える光位相変調器と、 Ｅ．上記干渉手段により得られる干渉光の光強度を電気
信号として検出する受光器と、 Ｆ．上記右廻り光及び左廻り光が上記光学路を伝搬する
時間をτとしたとき、このτ時間毎に上記右廻り光及び
左廻り光間に任意のθ（ｒａｄ）とθ＋２ｍπ（ｍ＝
１，２，３…）の位相差を与え、位相変調誤差検出サイ
クルを生成するための変調信号を任意の時刻に上記光位
相変調器に与える時系列位相変調信号発生回路と、 Ｇ．上記受光器からのアナログ量を上記τ時間毎にデジ
タル量に変換するＡＤ変換器と、 Ｈ．上記位相変調誤差検出サイクル期間に上記ＡＤ変換
器から出力されるデータを同期検波する位相変調誤差検
出用同期検波回路と、 Ｉ．上記位相変調誤差検出サイクル以外の期間に上記Ａ
Ｄ変換器から出力されるデータを同期検波し、ジャイロ
信号を出力するジャイロ信号検出用同期検波回路と、 Ｊ．上記位相変調誤差検出用同期検波回路の復調出力に
より上記時系列位相変調信号発生回路から上記光位相変
調器に与えられる変調信号の振幅を制御し、上記位相変
調誤差検出用同期検波回路の復調出力をゼロの状態に収
束させる制御を行なう振幅調整手段と、によって構成し
たことを特徴とする光干渉角速度計。 - 【請求項３】 請求項１記載のサイン成分取得サイクル
と、コサイン成分取得サイクル及び請求項２記載の位相
変調誤差検出サイクルを実行する構成を具備しているこ
とを特徴とする光干渉角速度計。 - 【請求項４】 請求項１又は３記載の光干渉角速度計の
何れかにおいて、上記ジャイロ出力演算回路はｔａｎ-1
（Ｄsin ／Ｄcos ）を演算し、実質的に入力角速度に比
例したジャイロ信号を出力することを特徴とする光干渉
次速度計。 - 【請求項５】 請求項１又は３記載の光干渉角速度計の
何れかにおいて、上記ジャイロ出力演算回路の出力を累
積加算し、その累積加算値が予め設定されたしきい値を
越えた時点でそのしきい値と同じ量だけリセットされる
ランプジェネレータを具備し、このランプジェネレータ
が出力するランプ信号の繰返し周波数をジャイロ信号と
して出力する構成と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 |
|---|---|---|---|
| JP15736798A JPH11351882A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 光干渉角速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15736798A JPH11351882A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 光干渉角速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11351882A true JPH11351882A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=15648113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15736798A Withdrawn JPH11351882A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 光干渉角速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11351882A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100386601C (zh) * | 2006-05-17 | 2008-05-07 | 南京南瑞继保电气有限公司 | Sagnac干涉型光纤传感器的一种开环信号处理方法和电路 |
| WO2012122713A1 (zh) * | 2011-03-15 | 2012-09-20 | 北京大学 | 一种光纤陀螺仪的萨格奈克相移跟踪方法 |
-
1998
- 1998-06-05 JP JP15736798A patent/JPH11351882A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100386601C (zh) * | 2006-05-17 | 2008-05-07 | 南京南瑞继保电气有限公司 | Sagnac干涉型光纤传感器的一种开环信号处理方法和电路 |
| WO2012122713A1 (zh) * | 2011-03-15 | 2012-09-20 | 北京大学 | 一种光纤陀螺仪的萨格奈克相移跟踪方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9537283B2 (en) | Laser with transmission and reflection mode feedback control | |
| JP5362180B2 (ja) | 光ファイバ・ジャイロスコープの非同期復調 | |
| EP3173742B1 (en) | Resonator fiber optic gyroscope resonance detection demodulator reference phase corrector | |
| US7817284B2 (en) | Interferometric fiber optic gyroscope with off-frequency modulation signals | |
| US7505139B2 (en) | Signal processing for a Sagnac interferometer | |
| JP2002500376A (ja) | 光ファイバジャイロスコープ | |
| JPH0587580A (ja) | 回転速度の測定のための光フアイバサニヤツク干渉計 | |
| CN107430002B (zh) | 用于光纤陀螺仪的零均值控制的相位调制器以及光纤陀螺仪 | |
| US9291458B2 (en) | Fiber-optic measurement device, gyrometer, and navigation and inertial-stabilization system | |
| JP7451558B2 (ja) | ループ又は直線光ファイバを有する干渉計 | |
| JPH11351882A (ja) | 光干渉角速度計 | |
| CN116184815A (zh) | 消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法及系统 | |
| JP4306843B2 (ja) | 共振点追従システムおよびこのシステムを用いたリング共振方式光ファイバジャイロ | |
| JP4520560B2 (ja) | 光ファイバジャイロの縞数を決定するための方法および装置 | |
| US5438411A (en) | Electronic phase-tracking open-loop fiber optic gyroscope | |
| JP3272333B2 (ja) | 光ファイバジャイロ | |
| RU2160885C1 (ru) | Способ стабилизации масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа | |
| JP2021081334A (ja) | 光ファイバジャイロ並びにその制御方法及び制御装置 | |
| JP3343767B2 (ja) | 光ファイバジャイロ | |
| JP3245796B2 (ja) | 光ファイバジャイロ | |
| JPH10132578A (ja) | 光ファイバジャイロ | |
| JP2548072B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| RU2671377C1 (ru) | Способ повышения стабильности масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа | |
| JP3211187B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
| JP2578045B2 (ja) | 光干渉角速度計 |
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: 20050906 |