JPS6125068A - Detector for speed, angular velocity and the like - Google Patents

Detector for speed, angular velocity and the like

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JPS6125068A
JPS6125068A JP14666384A JP14666384A JPS6125068A JP S6125068 A JPS6125068 A JP S6125068A JP 14666384 A JP14666384 A JP 14666384A JP 14666384 A JP14666384 A JP 14666384A JP S6125068 A JPS6125068 A JP S6125068A
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JP
Japan
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coil
light
optical
voltage
optical waveguide
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Pending
Application number
JP14666384A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Takagi
高木 潤一
Shiro Ogata
司郎 緒方
Naohisa Inoue
直久 井上
Masaharu Matano
俣野 正治
Maki Yamashita
山下 牧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
Priority to JP14666384A priority Critical patent/JPS6125068A/en
Publication of JPS6125068A publication Critical patent/JPS6125068A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable highly reliable measurement and a low-loss long-range transmission without deviation in the optical axis, by arrangin a magnetic flux generator section provided on a rotor, an element for generating multiple voltage different in the value and a Mach-Zehnder type lighwage guides. CONSTITUTION:A permanent magent 11 is fixed on a rotor 10 and a coil 30 is provided which generates multiple voltates different in the value as the magnet 11 passes near it. Light form a light source is introduced into inputting lightwave guide portions 21c-24c of four Mach-Zehnder type lightwave guides 21-24 through an optical fiber 80 and a Y-shaped lightwave guides 25, 26 and 27. A pair of electrodes 41a and 41b placed on branch lightwave guide portions 21a and 21b of the lightwave guide 21 is formed on a substrate 20 and a voltage induced in the coil 30 (coil portion 31) is applied between the electrodes 41a and 41b. In this manner, the light modulated in the intensity with the lightwave guides 21-24 is converted 51-54 to electricity through optical fibers 81-84 and then, inputted into a CPU91 through level discrimination circuits 61-64 (U, L), counters 71-74 (U, L) and an interface 90.

Description

【発明の詳細な説明】 発  明  の  背  景 〔発明の技術分野〕 この発明は、回転体の回転角速度、定まった恥 経澤上を周期的に移動する物体の速度、その他の物体の
速度などを光信号を利用して検出する装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] Background of the Invention [Technical Field of the Invention] This invention relates to the rotational angular velocity of a rotating body, the velocity of an object periodically moving on a fixed axis, the velocity of other objects, etc. The present invention relates to a device for detecting a substance using an optical signal.

〔従来技術の説明〕[Description of prior art]

光伝送は電磁気雑音の影響を受けないというすぐれた特
長をもっているので、電磁気雑音の多い環境下でのデー
タの伝送に適している。光ファイバを用いると低損失の
光データに伝送が可能であるから、比較的長距離のデー
タ伝送も行なえる。光伝送されるべきデータが何らかの
測定データ、たとえば回転角速度などの場合には、光の
形態で測定または検出を行ない、そのまま光ファイバを
通して測定データを光伝送することか好ましい。ここに
、光センサ、光ファイバ・センサといイつれるものの利
用価値かある。
Optical transmission has the excellent feature of not being affected by electromagnetic noise, so it is suitable for data transmission in environments with a lot of electromagnetic noise. Since optical fibers allow optical data to be transmitted with low loss, data can be transmitted over relatively long distances. If the data to be optically transmitted is some kind of measurement data, such as rotational angular velocity, it is preferable to measure or detect it in the form of light and then optically transmit the measurement data as it is through an optical fiber. Herein lies the value of using optical sensors and optical fiber sensors.

光センサによる検出と光フアイバ伝送とを組合わせるこ
とにより、電磁気雑音の多い環境下であっても信頼性の
高い測定と長距離伝送とが可能となり、光を利用した遠
隔計測システムができあがる。
Combining optical sensor detection and optical fiber transmission enables highly reliable measurement and long-distance transmission even in environments with a lot of electromagnetic noise, creating a remote measurement system that uses light.

さて、回転角速度等を測定するための代表的な光センサ
に、不透明回転板の周辺に複数の穴をあけておき、これ
らの穴の円運動軌跡上において不透明回転板を両側から
挾む位置に1対の光ファイバを対向させたものがある。
Now, in a typical optical sensor for measuring rotational angular velocity, etc., multiple holes are drilled around the opaque rotating plate, and these holes are placed at positions sandwiching the opaque rotating plate from both sides on the circular motion locus. There is one that has a pair of optical fibers facing each other.

光源からの光が一方の光ファイバから出射され、他方の
光ファイバに入射する。回転板が回転することにより穴
が光ファイバの位置に至ると光がこの穴を通過し、その
他の部分が光ファイバと対向しているときには光は遮断
される。したかって、上記他方の光ファイバには回転板
の回転角速度に応じたオン/オフ光信号が得られる。
Light from a light source is emitted from one optical fiber and enters the other optical fiber. As the rotating plate rotates, when the hole reaches the position of the optical fiber, light passes through this hole, and when the other portion faces the optical fiber, the light is blocked. Therefore, an on/off optical signal corresponding to the rotational angular velocity of the rotating plate is obtained in the other optical fiber.

しかしながら、このような光センサにおいては、上記一
方の光ファイバから出射される光は広がりをもっている
のでそのほんの一部のみが上記他方の光ファイバに入射
するにすぎず、得られる光検出信号の強度が低いという
欠点がある。この欠点を解消するためには、上記一方の
光ファイバから出射される光をレンズを用いて収束させ
ることが必要となる。レンズが必要であるからその分だ
け構成が複雑となり、また厳密な光軸合せが必要となる
。その上に、振動等によって光軸のずれが発生する可能
性が大きい。
However, in such an optical sensor, since the light emitted from one of the optical fibers is spread out, only a small portion of the light enters the other optical fiber, and the intensity of the resulting photodetection signal decreases. It has the disadvantage of being low. In order to eliminate this drawback, it is necessary to converge the light emitted from one of the optical fibers using a lens. Since a lens is required, the configuration becomes more complicated and strict optical axis alignment is required. In addition, there is a high possibility that the optical axis will shift due to vibration or the like.

発  明  の  概  要 〔発明の目的〕 この発明は、電磁気雑音下であっても信頼性の高い測定
と低損失長距離伝送が可能であるという光利用測定の特
長をそのまま活かし、しかも光軸合せというめんどうな
作業が不要であり、光軸ずれによる測定不能という事態
が発生することのない速度、角速度等の検出装置を提供
することを目的とする。
Summary of the Invention [Object of the Invention] This invention utilizes the features of optical measurement, which enable highly reliable measurement and low-loss long-distance transmission even under electromagnetic noise. It is an object of the present invention to provide a detection device for detecting speed, angular velocity, etc., which does not require such troublesome work and does not cause a situation in which measurement cannot be performed due to optical axis deviation.

〔発明の構成、作用および効果〕[Structure, operation, and effects of the invention]

この発明による速度、角速度等の検出装置は、相対的に
移動する一方の物体たとえば回転体に設けられた磁束発
生部、たとえは永久磁石、他方の物体たとえば固定部組
に固定され、磁束発生部か相対的にその近傍を通過する
ことにより異なる値の複数の電圧を発生する素子、たと
えはコイル、発生した複数の電圧がそれぞれ印加される
ことにより光源から導かれた複数の尤の強度をそれぞれ
異なる度合で変調する複数の素子、および変調された複
数の光の光強度変化から移動物体の速度に関する情報た
とえば回転角速度、速度データなどを作成する手段を備
えてとに、光源から導かれた複数の光の強度がそれぞれ
異なる度合で変調される、たとえば強度が増大または減
少させられる。強度変調された複数の光の間における強
度変調パターンは磁束発生部の通過速度に応じて変化す
る。したがって、この強度変調パターンを解析すること
により、移動物体の速度や角速度データを得ることがで
きる。
The speed, angular velocity, etc. detecting device according to the present invention is fixed to a magnetic flux generating part, such as a permanent magnet, provided on one relatively moving object, such as a rotating body, and fixed to the other object, such as a fixed part set. An element, for example a coil, that generates multiple voltages of different values by passing relatively close to it, and each of the multiple potential intensities derived from the light source by being applied to each of the generated multiple voltages. a plurality of light sources guided from a light source, comprising a plurality of elements modulating at different degrees and means for producing information regarding the velocity of a moving object from changes in the light intensity of the modulated plurality of lights, such as rotational angular velocity, velocity data, etc. The intensity of the light is modulated to different degrees, for example the intensity is increased or decreased. The intensity modulation pattern between the plurality of intensity-modulated lights changes depending on the passing speed of the magnetic flux generating section. Therefore, by analyzing this intensity modulation pattern, velocity and angular velocity data of a moving object can be obtained.

光源からの光は1または複数本の光ファイバにより光強
度変調素子に導かれ、これらの素子の出力光(強度変調
された光)は複数本の光ファイバにより情報作成手段に
送られる。光ファイバと光強度変調素子とは公知の元コ
ネクタ等により容易に接続されるから、従来のようにレ
ンズを用いた光軸合わせ等は不要であり、もちろん光軸
がずれるという心配もない。
Light from a light source is guided to a light intensity modulating element through one or more optical fibers, and output light (intensity-modulated light) from these elements is sent to an information creation means through a plurality of optical fibers. Since the optical fiber and the light intensity modulation element are easily connected using a known original connector or the like, there is no need to align the optical axis using a lens as in the past, and there is of course no fear that the optical axis will shift.

従来の磁気応用回転角速度センサには、永久゛磁石が周
辺に固定された回転板、またはそれ自体の周辺部が着磁
された回転板を有するものがある。この回転角速度セン
サは、回転板の磁気に応答する磁電変換素子を用いて回
転角速度を表わす電気的な信号を取出すものである。こ
の発明によると、このような従来の磁気応用回転角速度
センサの回転板をそのまま利用して光ファイバを用いた
光測定、伝送システムに容易に改造することができる。
Some conventional magnetic rotation angular velocity sensors include a rotary plate around which a permanent magnet is fixed, or a rotary plate whose peripheral portion is magnetized. This rotational angular velocity sensor extracts an electrical signal representing the rotational angular velocity using a magneto-electric conversion element that responds to the magnetism of a rotating plate. According to the present invention, the rotary plate of such a conventional magnetic rotation angular velocity sensor can be used as is and easily modified into an optical measurement and transmission system using an optical fiber.

実施例の説明 〔回転角速度検出装置の構成〕 第1図において、回転角速度を検出すべき軸、たとえば
モータの出力軸またはそれに連結された軸(図示路)に
円盤(10)がその中心において固定され、円盤(10
)はこの軸と一体に回転する。この円盤(10)の周辺
には1つの永久磁石(11)が埋込まれている。円盤(
10)の回転にともなって円運動する磁石(11)の軌
跡上の任意の点において、この点に至った磁石(鎖線(
na)で示す)にその近傍で対向するようにコイル(3
0)が配置され、かつ適当な固定部材によりその位置に
固定されている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS [Configuration of rotational angular velocity detection device] In FIG. 1, a disk (10) is fixed at the center of a shaft whose rotational angular velocity is to be detected, such as the output shaft of a motor or a shaft connected thereto (as shown in the diagram). and the disc (10
) rotates together with this axis. One permanent magnet (11) is embedded around this disk (10). disk(
At any point on the trajectory of the magnet (11) that moves circularly as the magnet (10) rotates, the magnet (dashed line (
A coil (3
0) and is fixed in that position by a suitable fixing member.

磁石(11)は円盤(10)の周面に設けることも可能
である。この場合にも、コイル(30)はこの磁石(1
1)から発生する磁束とできるだけ多く鎖交するような
配置で固定される。永久磁石(11)を円盤曲に設ける
代わりに、円盤(10)それ自体を強磁性体で形成しま
たは円盤(10)の周囲に強磁性リングをはめ込み、こ
の強磁性体に着磁するようにしてもよい。
The magnet (11) can also be provided on the circumferential surface of the disk (10). In this case as well, the coil (30) is connected to this magnet (1
1) It is fixed in such a way that it interlinks as much as possible with the magnetic flux generated from 1). Instead of providing the permanent magnet (11) in a disc curve, the disc (10) itself is made of a ferromagnetic material, or a ferromagnetic ring is fitted around the disc (10), and the ferromagnetic material is magnetized. It's okay.

第1図においては、コイル(301はその長さが長く図
示されているが、コイル(2))のすべての部分におい
て磁束の鎖交数は等しいものと仮定する。
Although the coil (301) is illustrated as having a long length in FIG. 1, it is assumed that the number of magnetic flux linkages is equal in all parts of the coil (2).

このコイル00)を4つの部分すなわち(31)、(3
2)、(33)および(至)に分けて考え、これらの部
分の巻回数をそれぞれn。、11o/ 2、n、 / 
4およびn。/8とする。コイル部分(31)はコイル
(30)の全体と同じである。
This coil 00) is divided into four parts, namely (31), (3
2), (33), and (to), and the number of turns for each of these parts is n. , 11o/ 2, n, /
4 and n. /8. The coil portion (31) is the same as the entire coil (30).

光強度変調素子は、電気光学効果を有する結晶、たとえ
ばL i N b Oa結晶基板(20)上に形成され
たマツハツエンダ型光導波路21102+ 031およ
び(2衝を含んでいる。マツハツエンダ型光導波路(2
j)は、入力用光導波路部分(210)、この光導波路
部分(2ic)から等しい角度で分岐した2つの分岐光
導波路部分(2xa) (2tb)およびこれらの光導
波路部分(21a)′C21b)が合流する出力用光導
波路部分(2xd)から構成されている。他のマツハツ
エンダ型光導波路(22)〜(財)もこれと全く同じ構
成である。第1図においては、入力用光導波路部分、2
つの分岐光導波路部分および出力用光導波路部分を示す
ために、符号02j〜[24+にそれぞれ添字(a)〜
(d)を付けて表わされている。
The light intensity modulation element includes a Matsuhatsuenda type optical waveguide (21102+031 and (2) formed on a crystal having an electro-optic effect, for example, a L i N b Oa crystal substrate (20).
j) is an input optical waveguide portion (210), two branched optical waveguide portions (2xa) (2tb) branched from this optical waveguide portion (2ic) at equal angles, and these optical waveguide portions (21a)'C21b). It consists of an output optical waveguide section (2xd) where the two converge. Other Matsuhatsu Enda type optical waveguides (22) to (Foundation) have exactly the same configuration. In FIG. 1, the input optical waveguide portion, 2
In order to indicate the two branching optical waveguide parts and the output optical waveguide part, suffixes (a) to 02j to [24+ are used, respectively.
(d) is added.

これら4つのマツハツエンダ型光導波路(211〜に、
基板■上には3つのY字型光導波路(251mおよび(
27)が形成されている。図示しない光源からの光は光
ファイバ(80)を通して送られ、適当な光結合器を介
してY字型光導波路価)に導かれ、かつ等しく分波させ
られる。分波した2つの光はそれぞれ7字型光導波路(
26)および(2力で再ひ等しイ強度の2つずつの光に
分かれ、4つのマツハツエンダ型光導波路(21)〜(
24)の入力用光導波路部分=て21c)〜(240)
に導かれる。このようにして、等しい強度の光が光導波
路(21)〜(24)に入力することとなる。
These four Matsuha Tsuenda type optical waveguides (211~,
There are three Y-shaped optical waveguides (251 m and (
27) is formed. Light from a light source (not shown) is sent through an optical fiber (80), guided to a Y-shaped optical waveguide via a suitable optical coupler, and equally split. The two demultiplexed lights are each passed through a figure-7 optical waveguide (
26) and (2 forces re-equalize each other into two beams of equal intensity, and four Matsuhatsu Enda type optical waveguides (21) to (
24) Input optical waveguide portion = 21c) to (240)
guided by. In this way, light of equal intensity is input to the optical waveguides (21) to (24).

光分波器としてはこのようなY字型先導波路防)〜(2
7)以外のものを用いることもできるし、4つの光を4
本の光ファイバで光導波路(2]1〜(24)に導くよ
うにしてもよい。いずれにしても、4つのマツハツエン
ダ型先導波路(211〜(24)に等しい強度の光が入
力すればよい。もつとも、後述するレベル弁別回路(6
1U) (61L)〜(64U) (64L)の弁別レ
ベルを適当に調整すれは、必ずしも等しい強度の光が先
導波路(2))〜04)に入力しなくてもよい。
As an optical demultiplexer, such a Y-shaped leading waveguide block) to (2
7) You can also use something other than 7), or use 4 lights as 4 lights.
It is also possible to guide the optical waveguides (2) 1 to (24) with a real optical fiber.In any case, it is sufficient that light of equal intensity is input to the four Matsuhatsu Enda type leading waveguides (211 to (24)). However, the level discrimination circuit (6
By appropriately adjusting the discrimination levels of 1U) (61L) to (64U) (64L), it is not necessary that light of equal intensity be input to the leading waveguides (2) to 04).

マツハツエンダ型光導波路(2])の分岐光導波路部分
(21a) (21b)上にそれらの一部がそれぞれか
かるように1対の電極(41a) (41b)が基板(
20)上に形成されている。他のマツハツエンダ型光導
波路(22)〜I24)の分岐先導波路部分上にもそれ
ぞれ対をなす電極が設けられている。これらの電極は、
(42a)(42b)、(43a) (431) )お
よび(44a)(44b)で示されている。これらの電
極の長さはすべて等しく設定されている。
A pair of electrodes (41a) and (41b) are connected to the substrate (
20) Formed on top. Pairs of electrodes are also provided on the branch leading waveguide portions of the other Matsuhatsu Enda type optical waveguides (22) to I24), respectively. These electrodes are
(42a) (42b), (43a) (431) ) and (44a) (44b). The lengths of these electrodes are all set equal.

コイル(30) (コイル部分(31) )の両端はこ
れらの電極(21a)(21b)にそれぞれ接続されて
おり、コイル(30)に誘起された電圧がこれらの電極
(21a)(21b)間に印加される。同様にコイル部
分盤、(33)および(34)の両端間の電圧は、電極
(42a) (42b)間、(43a) (43b)間
および(44a)(44b)間にそれぞれ印加される。
Both ends of the coil (30) (coil portion (31)) are connected to these electrodes (21a) (21b), respectively, and the voltage induced in the coil (30) is applied between these electrodes (21a) (21b). is applied to Similarly, the voltage across the coil panel (33) and (34) is applied between electrodes (42a) (42b), (43a) (43b) and (44a) (44b), respectively.

7字型光導波路(25)〜(2ηおよびマツハツエンダ
型光導波路011〜(24)は、たとえば基板(20)
内にTiを熱拡散することにより形成され、電極(41
a)〜(44b)はArを蒸着することによりつくられ
る。
The 7-shaped optical waveguides (25) to (2η) and the Matsuhatsu Enda type optical waveguides 011 to (24) are, for example, connected to the substrate (20).
The electrode (41
A) to (44b) are made by depositing Ar.

後述するようにマツハツエンダ型光導波路(21)〜(
24)によって強度変調された光は適当な光結合器を介
して光ファイバ(81)〜(84)にそれぞれ導かれる
。光ファイバ(81)〜(84)の光信号は光電変換素
子(51)〜(54)によってそれぞれ電気信号に変換
される。光電変換素子(51)の出力信号は2つのレベ
ル弁別回路(61U) (61L)に送られる。これら
のレベル弁別回路(61U) (61L)にはそれぞれ
弁別レベルSU、SLが設定されている。このような弁
別レベルで弁別されることによりパルス状ないしは方形
波状に変換された信号はそれぞれカウンタ(71U) 
(71L)に入力し、計数される。他の光電変換素子(
52)、(53)、(54)の出力信号も同じようにお
のおの2つのレベル弁別回路(62U) (62L)、
(63U) (63L)、(64U)(64L)に送ら
れ、さらにその後段のカウンタ(72U)(72L)、
(73U) (73L)、(74U) (74L)に入
力する。これらのカウンタ(71U)〜(74L)の計
数値は、円盤(10)の1回転ごとにインターフェイス
(90)を介してc P U (91)に入力する。カ
ウンタ(71U)〜(74L)は、円盤(10)の1回
転ごとに(磁石(11)がコイル(30)近傍を通過し
ている時間帯T以外の時間に)リセットされる。このリ
セット信号は、たとえば磁石(11)の通過によって起
電力を発生する他のコイル(図示路)から得ることがで
きる。
As will be described later, Matsuha Tsuenda type optical waveguides (21) to (
The light intensity modulated by 24) is guided to optical fibers (81) to (84), respectively, via appropriate optical couplers. Optical signals from the optical fibers (81) to (84) are converted into electrical signals by photoelectric conversion elements (51) to (54), respectively. The output signal of the photoelectric conversion element (51) is sent to two level discrimination circuits (61U) (61L). Discrimination levels SU and SL are set in these level discrimination circuits (61U) (61L), respectively. The signals converted into pulse-like or square-wave forms by being discriminated at such a discrimination level are sent to counters (71U).
(71L) and counted. Other photoelectric conversion elements (
The output signals of 52), (53), and (54) are similarly divided into two level discrimination circuits (62U) (62L),
(63U) (63L), (64U) (64L), and further counters (72U) (72L),
Input to (73U) (73L), (74U) (74L). The counts of these counters (71U) to (74L) are input to cPU (91) via the interface (90) every rotation of the disk (10). The counters (71U) to (74L) are reset every rotation of the disk (10) (at times other than the time period T when the magnet (11) is passing near the coil (30)). This reset signal can be obtained, for example, from another coil (the path shown) which generates an electromotive force by passing the magnet (11).

カウンタのリセットとカウンタの計数値の読込みとを同
期させることが好ましい。
Preferably, resetting the counter and reading the count value of the counter are synchronized.

〔コイルに発生する電圧〕[Voltage generated in the coil]

円盤叫が1回転すると磁石(11)はコイル(30)の
近傍を1回通過する。このとき、磁石(11)から発生
する磁束はコイル(30)と鎖交し、かつ鎖交する磁束
数(密度)は時間とともに変化するので、電磁誘導作用
によりコイル(30)には起電力Vが発生する。この起
電力Vは次式で与えられる。
When the disc rotates once, the magnet (11) passes near the coil (30) once. At this time, the magnetic flux generated from the magnet (11) interlinks with the coil (30), and the number (density) of the interlinked magnetic flux changes with time, so the electromotive force V is generated in the coil (30) due to electromagnetic induction. occurs. This electromotive force V is given by the following equation.

ここでΦはコイルと鎖交する磁束数である。Here, Φ is the number of magnetic fluxes interlinking with the coil.

」二連のようにコイル部分+311 (32+ +33
+および(34)の巻回数の比は1 : 1/2 : 
1/4 : 1/8に設定されているので、どの部分に
おいても鎖交磁束数Φが一定であるとすれば、これらの
コイル部分に誘起される電圧の比も上記の比に等しい。
” Coil part +311 (32+ +33
The ratio of the number of turns of + and (34) is 1:1/2:
Since it is set to 1/4:1/8, if the number of flux linkages Φ is constant in any part, the ratio of the voltages induced in these coil parts is also equal to the above ratio.

したがッテ、電極(41a)(41b)間、(42aX
4211)間、(43a)(43)〕)間および(44
a)(44b)間にはそれぞれ、V、V/2、V/4オ
ヨヒv/8ノ電圧カ印加されることになる。鎖交磁束数
がコイル(30)の部分において一様でない場合には、
各部分(31)〜(圓の巻数比を調整することにより上
記比率の電圧をそれぞれ発生させるようにすることがで
きる。
However, between the electrodes (41a) and (41b), (42aX
4211), (43a) (43)]) and (44
Voltages of V, V/2, and V/4 are applied between a) and (44b), respectively. If the number of flux linkages is not uniform in the coil (30),
By adjusting the turn ratio of each portion (31) to (circle), voltages having the above-mentioned ratios can be generated.

〔永久磁石とコイルとの関係〕[Relationship between permanent magnet and coil]

第2図および第3図に磁石(11)とコイル(30)の
大きさの関係が示されている。これらの図においては磁
石(11)のコイル(30)と対向する面(以下、磁石
の面という)およびコイル(30)がともに円形で示さ
れているが、これらが方形その他の形状の場合にも以下
の議論は同じようにあてはまる。
The relationship between the sizes of the magnet (11) and the coil (30) is shown in FIGS. 2 and 3. In these figures, both the surface of the magnet (11) facing the coil (30) (hereinafter referred to as the magnet surface) and the coil (30) are shown as circular, but if these are rectangular or other shapes, The following discussion equally applies.

第2 図(A)は磁石(11)の面の径がコイル(30
)の径よりも小さい場合、第2図中)は磁石(11)の
面の径がコイル(30)の径よりも大きい場合を示して
いる。第3図は磁石(11)の面の径とコイル軸の径と
がほぼ等しい場合である。
Figure 2 (A) shows that the diameter of the surface of the magnet (11) is
) in FIG. 2 indicates a case where the diameter of the surface of the magnet (11) is larger than the diameter of the coil (30). FIG. 3 shows a case where the diameter of the surface of the magnet (11) and the diameter of the coil axis are approximately equal.

第4図は、磁石(11)の面の径とコイル(30)の径
とが大巾に異なる場合(第2図)におけるコイルびコイ
ル霞に発生する起電力Vを示している。
FIG. 4 shows the electromotive force V generated in the coil and coil haze when the diameter of the surface of the magnet (11) and the diameter of the coil (30) are significantly different (FIG. 2).

磁石(11)とコイル軸が接近するときおよび遠ざがる
ときに鎖交磁束数Φが変化し、磁石(11jがコイル(
30)面内に含まれている間(第2図(A))およびコ
イル(30)が磁石(11)の面内に含まれている間(
第2図中))には、鎖交磁束数Φはほぼ一定に保たれる
。したがって、コイル(30)には、両者が接近すると
きおよび遠ざかるときの2回、正、負の起電力Vが時間
的にいくらか離れた位置で発生する。
When the magnet (11) and the coil axis approach and move away from each other, the flux linkage number Φ changes, and the magnet (11j) changes when the coil axis (
30) while the coil (30) is included in the plane of the magnet (11) (Fig. 2 (A)) and while the coil (30) is included in the plane of the magnet (11).
In FIG. 2)), the flux linkage number Φ is kept almost constant. Therefore, positive and negative electromotive forces V are generated in the coil (30) twice, at positions somewhat separated in time, when they approach each other and when they move away from each other.

第5図は、磁石(11)の面の径とコイル(3o)の径
とがほぼ等しい場合(第3図)における鎖交磁束d Φ 数Φ、その時間変化□および起電力Vを示しt ている。この場合には、磁石(11)とコイル(30)
とは鎖交磁〆Φが一定である時間はほぼ零であり、゛コ
イル(30)には正、負の起電力Vが時間的に続けて発
生する。
Fig. 5 shows the interlinkage magnetic flux d Φ number Φ, its time change □, and the electromotive force V when the diameter of the surface of the magnet (11) and the diameter of the coil (3o) are almost equal (Fig. 3). ing. In this case, the magnet (11) and the coil (30)
This means that the time during which the magnetic flux linkage Φ is constant is approximately zero, and positive and negative electromotive forces V are generated in the coil (30) continuously over time.

ことを前提として話を進める。というのは、この方が第
2図に示されるような磁石(11)とコイル+301と
の関係の場合よりも説明が簡単になるからである。しか
しながら、この発明は、第2図、第3図のいずれの場合
にも適用可能である。
I will proceed with the discussion based on this premise. This is because this is easier to explain than the relationship between the magnet (11) and the coil +301 as shown in FIG. However, the present invention is applicable to either the case of FIG. 2 or FIG. 3.

〔光強度変調素子における印加電圧と光強度との関係〕[Relationship between applied voltage and light intensity in the light intensity modulation element]

第1図において、4つのマツハツエンダ型光導波路(2
1]〜(24+は、電極対に印加される電圧が異なるの
みで、他の構成は全く同じであるから、これらの光導波
路の代表としてマツハツエンダ型光導波路211につい
て説明する。
In Figure 1, four Matsuhatsu Enda type optical waveguides (2
1] to (24+) have the same structure except for the voltage applied to the electrode pair, so the Matsuhatsu Enda type optical waveguide 211 will be described as a representative of these optical waveguides.

マツハツエンダ型先導波路(21)の入力用光導液分(
21d)において合波される。2つの分岐光導波路部分
(21a)(21b)の長さ11、l!2(破線で示す
ように分岐点から合流点までの長さ)が等しい場合には
、分岐先導波路部分(21a)(21b)を伝播する2
つの光は、1つの光から分岐されたものであるから、出
力用光導波路部分(21d)で合波するときに位相が一
致している。したがつて、伝播損失を考慮しなければ、
出力用光導波路部分(21d)で得られる光の強度は入
力用光導波路部分(21c)におけるそれに等しい。一
般的にいうと、分岐光導波路部分(21a) (21b
)を伝播してきた2つの光が出力用光導波路部分(21
d)で合波するときにそれらの位相差が2mπ(mはO
および整数)であれば、出力用光導波路(21d)から
はマツハツエンダ型光導波路011に入力した光と同じ
強度(これを最大強度Imaxという)の光が得られる
。2つの光の位相差が2mπということを、分岐光導波
路部分(21a) (21b)の長さの差Δl=11−
12で表わすと、次のように表現される。
The input optical guide liquid portion of the Matsuhatsu Enda type leading waveguide (21) (
21d). The length of the two branched optical waveguide sections (21a) (21b) is 11, l! 2 (the length from the branch point to the confluence point as shown by the broken line) is equal, the 2 waves propagating through the branch leading waveguide portions (21a) (21b)
Since the two lights are branched from one light, their phases match when they are combined in the output optical waveguide portion (21d). Therefore, without considering propagation loss,
The intensity of the light obtained at the output optical waveguide section (21d) is equal to that at the input optical waveguide section (21c). Generally speaking, branch optical waveguide portions (21a) (21b
), the two lights propagating through the output optical waveguide section (21
d), the phase difference between them is 2mπ (m is O
and an integer), the output optical waveguide (21d) obtains light with the same intensity as the light input to the Matsuhatsu Enda type optical waveguide 011 (this is referred to as maximum intensity Imax). The phase difference between the two lights is 2mπ, which means that the difference in length between the branched optical waveguide portions (21a) and (21b) is Δl=11−
12, it is expressed as follows.

λ0 Δjl’=m・−・・・(2) ここでnは光導波路の屈折率、λ0は真空中での光の波
長である。
λ0 Δjl'=m (2) where n is the refractive index of the optical waveguide, and λ0 is the wavelength of light in vacuum.

分岐光導波路部分(21a)(21b)の長さの差Δl
が次の関係にある場合には、これらの光導波路部分(2
1a ) (2]、b)を伝播してきた光は出力用先導
波路部分(21d)で合波するときにその位相差が(2
m−z)πとなる。
Difference in length Δl between the branched optical waveguide portions (21a) and (21b)
has the following relationship, these optical waveguide parts (2
When the light that has propagated through 1a) (2] and b) is combined at the output leading wavepath section (21d), the phase difference becomes (2).
m−z)π.

この場合には、逆位相の2つの光が重ね合わされること
になるから、出力用光導波路(21d)に得られる光の
強度はOになる。
In this case, since two lights of opposite phases are superimposed, the intensity of the light obtained in the output optical waveguide (21d) becomes O.

さて、L iN b Oaは電気光学効果をもつ結晶で
あるから、電界が印加されるとその屈折率が変化する。
Now, since L iN b Oa is a crystal with an electro-optic effect, its refractive index changes when an electric field is applied.

たとえば、2カツトL s N b Osの場合には、
電極(4xa) (、nb)への電圧印加によって光導
波路部分(2ta) (211))の屈折率は次のよう
に変化する。
For example, in the case of 2 cuts L s N b Os,
By applying a voltage to the electrodes (4xa) (, nb), the refractive index of the optical waveguide portion (2ta) (211) changes as follows.

n  = n  十−n、  * r33a E2] 
    2 2   e  2e  ” r33 ・Ez  ””(
41ここで、E2はZ方向の電界の強さ、n6は異常光
線屈折率、r33は電気光学定数である。
n = n 10-n, * r33a E2]
2 2 e 2e ” r33 ・Ez ””(
41 Here, E2 is the strength of the electric field in the Z direction, n6 is the extraordinary ray refractive index, and r33 is the electro-optical constant.

第(4)式からも明らかなように、電極(41a)(4
1b)間に電圧が印加されると、分岐先導波路部分(2
1a)(21b)の一方で屈折率が増大し、他方で屈折
率が減少する。屈折率が変化すると、光導波路部分(2
1a)(21b)を伝播する光の速度が変化するから、
これらの光が出力用光導波路部分(21d)で合波され
るときの位相差が変化する。たとえば、分岐光導波路部
分(21&) (21b)の長さが第(2)式を満足す
る場合には、分岐光導波路部分(2Xa)(21b)を
伝播する光が合波するときの位相差は、電極(41a)
 (41b)に電圧が印加されていなければ2mπであ
って強度I m a xの光が光導波路部分(21d)
に得られるが、電極(41m) (41b)への電圧印
加によって、もしこれらの光の位相差が(2m十i)π
になったとすれは、光導波路部分(21d)に得られる
光の強度はOとなる。分岐先導波路部分(21a、) 
(21b)を伝播する2つの光の位相差をπだけ変化さ
せるのに要する電圧を半波長電圧V1という。
As is clear from equation (4), the electrodes (41a) (4
1b), when a voltage is applied between the branch leading waveguide section (2
1a) (21b), the refractive index increases on the one hand, and the refractive index decreases on the other hand. When the refractive index changes, the optical waveguide portion (2
1a) Since the speed of light propagating through (21b) changes,
The phase difference when these lights are combined in the output optical waveguide portion (21d) changes. For example, if the length of the branched optical waveguide portions (21&) (21b) satisfies equation (2), the phase difference when the lights propagating through the branched optical waveguide portions (2Xa) (21b) are combined. is the electrode (41a)
If no voltage is applied to (41b), the light of 2mπ and the intensity Imax will be transmitted to the optical waveguide portion (21d).
However, by applying voltage to the electrodes (41m) (41b), if the phase difference of these lights becomes (2m + i)π
, the intensity of light obtained at the optical waveguide portion (21d) is O. Branch leading waveway part (21a,)
The voltage required to change the phase difference between the two lights propagating through (21b) by π is called a half-wavelength voltage V1.

第6図は、分岐光導波路部分(21a) (21b)の
長さの差Δlが第(2)式を満たす場合における電極(
41a)(41b)間への印加電圧と出力用光導波路(
21d)に得られる光の強度との関係を示している。印
加電圧が±2 m V 、のときに最大強度Imaxの
光が得られ、印加電圧が士(2m+1)V7Cのときに
光の強度は0となる。
FIG. 6 shows the electrode (
41a) (41b) and the output optical waveguide (
21d) shows the relationship with the intensity of light obtained. When the applied voltage is ±2 mV, light with the maximum intensity Imax is obtained, and when the applied voltage is +(2m+1)V7C, the light intensity becomes 0.

第7図は、分岐先導波路部分(21a)(21b)の長
さの差Δlが第(3)式を満足する場合における電極(
4za) (411))間への印加電圧と出力用光導波
路(21d)に得られる光の強度との関係を示している
。印加電圧が±(2m+1)V7tのときに最大強度I
maxの光が得られ、印加電圧が±2mV、のときに光
の強度はOとなる。
FIG. 7 shows the electrode (
4za) (411)) and the intensity of light obtained in the output optical waveguide (21d). The maximum intensity I when the applied voltage is ±(2m+1)V7t
When maximum light is obtained and the applied voltage is ±2 mV, the light intensity becomes O.

第1図のコイル(30)に発生する電圧Vは、第(1)
式からも分るように、磁石(11)の発生磁束数(磁石
(11)の強さ)、コイル(30)の巻回数n。、およ
ヒ鎖度に応じて変化する。鎖交磁束数Φおよび巻回数n
。を一定とすれば、電圧■は回転角速度によって変化し
、回転角速度が速いほど高い電圧が発生する。
The voltage V generated in the coil (30) in FIG.
As can be seen from the equation, the number of magnetic fluxes generated by the magnet (11) (strength of the magnet (11)) and the number of turns n of the coil (30). , and changes depending on the degree of chaining. Interlinkage flux number Φ and number of turns n
. Assuming that is constant, the voltage ■ changes depending on the rotational angular velocity, and the faster the rotational angular velocity, the higher the voltage generated.

また、マツハツエンダ型先導波路の分岐光導波路部分を
伝播する光の位相差は、電界が印加される光導波路部分
の長さすなわち電極の長さによっても変わる。
Furthermore, the phase difference of light propagating through the branched optical waveguide portion of the Matsuhatsu-Enda type leading waveguide also changes depending on the length of the optical waveguide portion to which the electric field is applied, that is, the length of the electrode.

第8図および第9図は、第1図の構成において円盤(1
0)が回転し磁石(11)がコイル(30)の近傍を通
過するときに出力用光導波路部分(21d)に得られる
光の強度を時間軸に関して示したものである。第8図は
、電極(ua) (41b)間への印加電圧0のときに
2つの分岐光導波路部分(2ta) (21b)を伝播
する光が合波するときの位相差が2mπとなる構成(第
(2)式、第6図に対応)、第9図は電極(41a) 
(41b)間への印加電圧Oのときに上記2つの光の位
相差が(2m+t )πとなる構成(第(3)式、第7
図に対応)の場合である。第8図の波形は、第9図の波
形を光強度0とI m a zとの間で反転したものと
同形であるから、第9図についてのみ説明する。
Figures 8 and 9 show the disk (1) in the configuration of Figure 1.
0) rotates and the magnet (11) passes near the coil (30), the intensity of light obtained in the output optical waveguide portion (21d) is shown on the time axis. Figure 8 shows a configuration in which the phase difference when the light propagating through the two branched optical waveguide sections (2ta) (21b) is combined when the voltage applied between the electrodes (ua) (41b) is 0 is 2mπ. (corresponds to equation (2) and Fig. 6), Fig. 9 shows the electrode (41a)
(41b) A configuration in which the phase difference between the two lights becomes (2m+t)π when the voltage applied between
(corresponding to the figure). Since the waveform in FIG. 8 is the same as the waveform in FIG. 9 inverted between light intensity 0 and I m a z, only FIG. 9 will be described.

上述のように磁石(11)がコイル(30)の近傍を通
過するときに、コイル(30)には正、負の電圧が続い
て発生し、これらの電圧の絶対値は等しい。また、第7
図に示されているように、光強度は印加電圧Oを中心と
して正、負電圧に対して対称であり、印加電圧■が±V
!cのとき光強度は最大値を示す。したがって、コイル
(30)の発生電圧Vのピーク値の絶対値がV□未満の
場合には、光強度には時間軸上でわずかにずれた2個の
ピークが現われ、かつこのピーク値は最大強度Imax
には達しない(第9図(A)、実線)。そして、電圧V
のピーク値の絶対値が■4のときに、光強度のピーク値
は最大強度I m a xとなる(第9図(4)、破線
)。
As described above, when the magnet (11) passes near the coil (30), positive and negative voltages are successively generated in the coil (30), and the absolute values of these voltages are equal. Also, the seventh
As shown in the figure, the light intensity is symmetrical with respect to positive and negative voltages with the applied voltage O as the center, and the applied voltage ■ is ±V
! At c, the light intensity shows the maximum value. Therefore, when the absolute value of the peak value of the voltage V generated by the coil (30) is less than V□, two peaks slightly shifted on the time axis appear in the light intensity, and this peak value is the maximum Strength Imax
(Fig. 9(A), solid line). And the voltage V
When the absolute value of the peak value of is 4, the peak value of the light intensity becomes the maximum intensity Imax (FIG. 9(4), broken line).

コイル(30)の発生電圧Vのピーク値の絶対値がVπ
を超えると、光強度波形のピーク部分にへこみが生じる
(第9図の))。これは電極(41a)(41b)への
印加電圧Vの絶対値がv9を超えると、光強度はIma
xより小さくなるからである(第7図参照)。
The absolute value of the peak value of the voltage V generated by the coil (30) is Vπ
If the value exceeds this value, a dent will occur at the peak portion of the light intensity waveform (see FIG. 9). This means that when the absolute value of the voltage V applied to the electrodes (41a) (41b) exceeds v9, the light intensity increases to Ima
This is because it is smaller than x (see Figure 7).

電圧Vのピーク値の絶対値が2v7cになると、上述の
へこみは強度0まで下降するので、光強度波形には実質
的に4個のピークが生じる(第9図(C) )。
When the absolute value of the peak value of the voltage V becomes 2v7c, the above-mentioned depression decreases to the intensity 0, so that the light intensity waveform substantially has four peaks (FIG. 9(C)).

電圧Vの絶対値がさらに高くなると、光強度にはさらに
多くのパルス状波形が生じるのは容易に理解できよう。
It is easy to understand that as the absolute value of the voltage V becomes higher, more pulse-like waveforms occur in the light intensity.

すなわち、電圧Vのピーク値の絶対値が3Vfになると
光強度波形には6個のピークが生じる。
That is, when the absolute value of the peak value of voltage V becomes 3Vf, six peaks occur in the light intensity waveform.

電圧Vのピーク値の絶対値が4V、になると光強度波形
には8個のピークが生じる(第9図(D) )。
When the absolute value of the peak value of voltage V becomes 4V, eight peaks occur in the light intensity waveform (FIG. 9(D)).

電圧Vのピーク値の絶対値が8v、になると光強度波形
には16個ピークが生じる(第9図(E) )。
When the absolute value of the peak value of voltage V becomes 8V, 16 peaks occur in the light intensity waveform (FIG. 9(E)).

マツハツエンダ型光導波路011〜(24)の電極対に
は異なる電圧が印加され、印加電圧の比は上述のように
8:4:2:1である。したがって、これらのマツハツ
エンダ型光導波路211〜(241の出力用光導波路部
分(21d)〜(24d)から出力される光の強度波形
もそれぞれ異なっている。たとえば、コイル(30)の
発生電圧Vのピーク値が8v。
Different voltages are applied to the electrode pairs of the Matsuhatsu Enda type optical waveguides 011 to (24), and the ratio of the applied voltages is 8:4:2:1 as described above. Therefore, the intensity waveforms of the light output from the output optical waveguide portions (21d) to (24d) of these Matsuhatsu Enda type optical waveguides 211 to 241 are also different. For example, the voltage V generated by the coil (30) Peak value is 8v.

のときに出力用光導波路部分(21d)から出力される
光信号の光強度波形には上述のように16個のピークが
生じているが、出力用光導波路部分(22d)(23d
)および(24d)の光の光強度波形にはそれぞれ8.
4および2個のピークしか現われない。
As mentioned above, 16 peaks occur in the optical intensity waveform of the optical signal output from the output optical waveguide section (21d) when the output optical waveguide section (22d) (23d)
) and (24d) have the light intensity waveforms of 8.
Only 4 and 2 peaks appear.

〔回転角速度検出装置の作用および効果〕第10図は、
光電変換素子(51)〜(54)の出力信号、レベル弁
別回路(61U)〜(64U)の出力信号およびレベル
弁別回路(61L)〜(64L)の出力信号を示してい
る。同図(A)は円盤(10)の回転数が小さい場合、
同図(B)は同図(A)よりも回転数が大きい場合、同
図(C)は回転数がさらに大きい場合である。これらの
図はいずれも、マツハツエンダ型光導波路2]1〜C4
1の分岐光導波路部分の長さの差が第(3)式を満足す
る条件下におけるものである(第7図、第9図に対応)
[Function and effect of rotational angular velocity detection device] Fig. 10 shows
The output signals of the photoelectric conversion elements (51) to (54), the output signals of the level discrimination circuits (61U) to (64U), and the output signals of the level discrimination circuits (61L) to (64L) are shown. In the same figure (A), when the rotation speed of the disk (10) is small,
The figure (B) shows a case where the rotational speed is higher than that in the figure (A), and the figure (C) shows a case where the rotational speed is even higher. These figures all show Matsuhatsu Enda type optical waveguides 2]1 to C4.
This is under the condition that the difference in length of the branched optical waveguide section 1 satisfies equation (3) (corresponds to Figures 7 and 9)
.

光電変換素子(51)〜(54)の出力信号の波形は、
マツハツエンダ型先導波路L21)〜(財)の出力用光
導波路部分に得られる光の強度と同形である。
The waveforms of the output signals of the photoelectric conversion elements (51) to (54) are as follows:
It has the same shape as the intensity of the light obtained in the output optical waveguide portion of the Matsuhatsu Enda type leading waveguide L21).

よく知られているように、光電変換素子の構成によって
は信号波形が反転する場合もある。上述したように、磁
石(11)の発生磁束、コイル00)の巻回数n。を一
定とすれば、コイル(30)に発生する電圧は円盤(1
0)の回転数に依存し、回転数が大きくなれば電圧も高
くなる。第10図(A)は発生電圧Vのピーク値の絶対
値がV、に等しい場合、同図ω)は2v5に等しい場合
、同図C)は4vいに等しい場合に対応している(第9
図参照)。
As is well known, the signal waveform may be inverted depending on the configuration of the photoelectric conversion element. As described above, the magnetic flux generated by the magnet (11) and the number of turns n of the coil 00). If constant, the voltage generated in the coil (30) is equal to the disc (1
0) depends on the number of rotations; the higher the number of rotations, the higher the voltage. Figure 10 (A) corresponds to the case where the absolute value of the peak value of the generated voltage V is equal to V, the figure ω) is equal to 2v5, and the figure C) is equal to 4v. 9
(see figure).

第10図(A)〜(C′)の信号における光電変換素子
の出力信号波形を比較しても分るように、円盤(10j
の回転数が大きくなると、磁石(1j)がコイル田の近
傍を通過する時間Tが短くなるとともに、1回の通過に
おいて発生するパルス状成分17)1が多くなる。した
がって、回転数が大きくなるほど光電変換素子の出力信
号には高次の高調波成分がより多く含まれるようになる
As can be seen by comparing the output signal waveforms of the photoelectric conversion elements in the signals of FIGS. 10(A) to (C'), the disk (10j
As the number of rotations increases, the time T during which the magnet (1j) passes near the coil field becomes shorter, and the number of pulse-like components 17) 1 generated in one pass increases. Therefore, as the rotation speed increases, the output signal of the photoelectric conversion element contains more high-order harmonic components.

また、上述したようにマツハツエンダ型光導波路(2I
)〜(2)の電極間に印加される電圧の比は8:4:2
:1であるから、光電変換素子(51)〜(54)の出
力信号に現われるパルス状成分(ピーク値が最大強度1
maxに対応する値V S rn a xに達したパル
ス状成分)の数の比もこの比に一致している。
In addition, as mentioned above, the Matsuha Tsuenda type optical waveguide (2I
) to (2), the voltage ratio applied between the electrodes is 8:4:2
: 1, the pulse-like components appearing in the output signals of the photoelectric conversion elements (51) to (54) (the peak value is the maximum intensity 1
The ratio of the number of pulse-like components reaching the value V Srn a x corresponding to max also corresponds to this ratio.

光電変換素子(51)〜(54)の出力信号は、一方に
おいて、それぞれレベル弁別回路(61U)〜(64U
)に設定された上部弁別レベルSUによりレベル弁別さ
れ、パルスないしは方形波信号に変換される。この実施
例では、上部弁別レベルSUは光電変換素子の出力信号
のピーク値V S m a xに非常に近い値、たとえ
ば7 VSmax 78以上に設定されている。
On the one hand, the output signals of the photoelectric conversion elements (51) to (54) are transmitted to level discrimination circuits (61U) to (64U), respectively.
) is level-discriminated by an upper discrimination level SU, and converted into a pulse or square wave signal. In this embodiment, the upper discrimination level SU is set to a value very close to the peak value VSmax of the output signal of the photoelectric conversion element, for example, 7 VSmax 78 or more.

光電変換素子(51)〜(54)の出力信号は、他方に
おいて、それぞれレベル弁別回路(61L)〜(64L
)に設定された下部弁別レベルSLによりレベル弁別さ
れ、同じようにパルスないし方形波信号に変換される。
On the other hand, the output signals of the photoelectric conversion elements (51) to (54) are transmitted to level discrimination circuits (61L) to (64L), respectively.
), and is similarly converted into a pulse or square wave signal.

下部弁別レベルSLは0に非常に近い値、たとえばVS
max78以下に設定されている。
The lower discrimination level SL is a value very close to 0, for example VS
It is set to max78 or less.

レベル弁別回路(61U)〜(64U)の出力パルス信
号は次にカウンタ(71U)〜(74U)により計数さ
れる。レベル弁別回路(61L)〜(64L)の出力パ
ルス信号はカウンタ(71L)〜(74L)により計数
される。レベル弁別回路の出力信号のパルス巾はそれぞ
れ異なっているので、たとえばモノステーブル・マルチ
バイブレータにより一定巾ノハルス信号に変換したのち
にカウンタに入力させるようにしてもよい。
The output pulse signals of the level discrimination circuits (61U) to (64U) are then counted by counters (71U) to (74U). The output pulse signals of the level discrimination circuits (61L) to (64L) are counted by counters (71L) to (74L). Since the pulse widths of the output signals of the level discrimination circuits are different from each other, the signals may be input into the counter after being converted into constant-width Norhals signals using, for example, a monostable multivibrator.

カウンタ(71U)〜(74L)ノ計数値ハ円盤(10
) ノ1回転ごとにc P U (91)に取込まれ、
そのメモリにストアされる。
Counter (71U) ~ (74L) count value disk (10
) is taken into c P U (91) every one rotation,
stored in that memory.

第11図は、コイル(3o)の発生電圧がピーク値を示
した特恵におけるマツハツエンダ型光導波路から出力さ
れる光の強度を、発生電圧を横軸に光強度を縦軸にして
示したものである。各光強度曲線は便宜的にコイル巻回
数をパラメータとして示されている。すなわち、noは
マツハツエンダ型光導波路2+1の出力光強度であり、
nc/2、po/4、no/8はそれぞれ光導波路(2
り、CI!31.(24+の出力光強度である。上述し
たように光電変換素子(51)〜(54)の出力信号曲
線もこの光強度曲線と同形となる。
Figure 11 shows the intensity of light output from the Matsuhatsu Enda type optical waveguide in the preferential condition where the voltage generated by the coil (3o) has reached its peak value, with the generated voltage on the horizontal axis and the light intensity on the vertical axis. be. For convenience, each light intensity curve is shown using the number of coil turns as a parameter. That is, no is the output light intensity of the Matsuhatsu Enda type optical waveguide 2+1,
nc/2, po/4, and no/8 are optical waveguides (2
R-CI! 31. (This is the output light intensity of 24+. As described above, the output signal curves of the photoelectric conversion elements (51) to (54) also have the same shape as this light intensity curve.

第11図にはまた、カウンタ(71U)〜(74L)の
計数値もコイル端子間電圧に対応して示されている。カ
ウンタ(71U)と(71L)とが対応をなし、これら
の計数値の対が1つの情報を表わしている。同様にカウ
ンタ(72U)と(72L)、(73U)と(73L)
、(74U)と(74L)がそれぞれ対をなし、対をな
すカウンタの計数値がそれぞれ1つの情報を表わしてい
る。
FIG. 11 also shows the counted values of the counters (71U) to (74L) in correspondence with the voltage between the coil terminals. The counters (71U) and (71L) correspond to each other, and a pair of these count values represents one piece of information. Similarly, counters (72U) and (72L), (73U) and (73L)
, (74U) and (74L) each form a pair, and the count values of the paired counters each represent one piece of information.

c P U (91)は、対をなすカウンタのうぢ下部
弁別レベルSLをもつカウンタの計数値が2,6゜10
、14.18.22.26.30.・・・であって、か
つ」二部弁別レベルSUをもつカウンタの計数値が上記
の計数値に等しいかまたは大きいか(一般に2だけ大き
い)場合に、対をなすカウンタの計数値が表わす情報を
2進数1とし、他の場合には2進数0とする、という演
算処理を行なう。第11図に示されたカウンタの計数値
の対のうち、楕円で囲まれた計数値対が2進数lと判定
される。
c P U (91) indicates that the count value of the counter with lower discrimination level SL of the pair of counters is 2.6°10
, 14.18.22.26.30. . . . and the count value of the counter with the two-part discrimination level SU is equal to or larger than the above count value (generally larger by 2), then the information represented by the count value of the paired counter An arithmetic operation is performed in which the value is set to a binary number 1, and the other cases are set to a binary number 0. Among the pairs of count values of the counter shown in FIG. 11, the pair of count values surrounded by an ellipse is determined to be a binary number l.

第11図にはさらに、このようにして判定さ第2.3.
4桁として、4桁の2進数がつくられる。これらの4桁
の2進数はコイル両端の発生電圧を表わしていることが
分る。たとえは、発生電圧かv9のとき2進数は000
1.2v。
FIG. 11 further shows 2.3.
As 4 digits, a 4-digit binary number is created. It can be seen that these four-digit binary numbers represent the voltage generated across the coil. For example, when the generated voltage is v9, the binary number is 000
1.2v.

のとき0010.4V、のとき0100、BV、のとき
1000といった具合にである。
0010.4V when , 0100 when BV, 1000 when BV, and so on.

上述したようにコイル発生電圧■は円盤(10)の回転
角速度に比例しているので、上記の4桁の2進数は円盤
(10)の回転角速度を表わしている。
As mentioned above, since the coil generated voltage (2) is proportional to the rotational angular velocity of the disc (10), the above four-digit binary number represents the rotational angular velocity of the disc (10).

このようにして、円盤(10)の回転角速度が、コイル
発生電圧で表わしてV3の精度でかつディジタル量とし
て検出できることが分る。
In this way, it can be seen that the rotational angular velocity of the disk (10) can be expressed as a coil-generated voltage and detected as a digital quantity with an accuracy of V3.

〔他の実施例〕[Other Examples]

第12図は他の実施例を示している。この図において第
1図に示すものと同一物には同−勾号を付し、説明を省
略する。
FIG. 12 shows another embodiment. In this figure, the same parts as shown in FIG. 1 are marked with the same sign, and their explanation will be omitted.

コイル部分(31)〜(34)の両端間には、抵抗(1
15)を介して整流素子としてのダイオード(01)〜
(114)がそれぞれ接続されている。上述のように、
コイル(30)には正、負の電圧が発生するが、そのう
ちの一方がこれらのダイオード(111)〜(114)
によりカットされる。したがって、マツハツエンダ型光
導波路(21)〜041の出力光の光強度波形における
パルス状成分の数は、上述の実施例の場合の半分になる
A resistor (1
Diode (01) as a rectifying element through 15)
(114) are connected to each other. As mentioned above,
Positive and negative voltages are generated in the coil (30), one of which is connected to these diodes (111) to (114).
is cut by. Therefore, the number of pulse-like components in the light intensity waveform of the output light of the Matsuhatsu Enda type optical waveguides (21) to 041 is half that of the above embodiment.

光電変換素子(51)〜(54)の出力側には信号処理
回路(101)〜(104)が接続されている。これら
の信号処理回路は全く同じ構成であるから、回路(10
1)について説明する。
Signal processing circuits (101) to (104) are connected to the output sides of the photoelectric conversion elements (51) to (54). Since these signal processing circuits have exactly the same configuration, the circuit (10
1) will be explained.

信号処理回路(101)の構成は第13図に示されてい
る。マツハツエンダ型先導波路011の出力光の強度波
形に現われるパルス状成分の数は第1図の実施例の半分
となるから、カウンタ(71U)(71L)の計数値も
半分となる。第11図において、カウンタ(71L)の
計数値のうち楕円で囲まれた値2.6.10.14.1
8.22.26.30・・・の半分の値は1.3.5.
7.9.11.13.15・・・であってこれらはいず
れも奇数の値である。2進カウンタ(106)はレベル
弁別回路(61L)の出力パルス数を計数してその計数
値か奇数の場合にHレベルの出力を発生する。2進カウ
ンタ(106)の出力はゲート回路(108)に送られ
る。比較回路(107)は、カウンタ(71U)と(7
1L)の計数値を比較してカウンタ(7iU)の計数値
がカウンタ(71L)の計数値に等しいかまたはこれよ
りも大きい場合に、ゲート回路(108)のゲートを開
く信号を出力する。したがって、ゲート回路(108)
からは、カウンタ(71U) (71L)の計数値の対
が第11図に楕円で囲まれた値の半分の値である場合に
、Hレベルの信号が出力される。このHレベル信号は上
記2進数の1に該当する。
The configuration of the signal processing circuit (101) is shown in FIG. Since the number of pulse-like components appearing in the intensity waveform of the output light of the Matsuhatsu Enda type leading waveguide 011 is half that of the embodiment shown in FIG. 1, the count values of the counters (71U) (71L) are also half. In FIG. 11, the value 2.6.10.14.1 surrounded by an ellipse among the count values of the counter (71L)
The half value of 8.22.26.30... is 1.3.5.
7.9.11.13.15... and these are all odd values. A binary counter (106) counts the number of output pulses from the level discrimination circuit (61L) and generates an H level output if the counted value is an odd number. The output of the binary counter (106) is sent to the gate circuit (108). The comparison circuit (107) has a counter (71U) and (7
When the count value of the counter (7iU) is equal to or larger than the count value of the counter (71L), a signal is output to open the gate of the gate circuit (108). Therefore, the gate circuit (108)
When the pair of count values of the counters (71U) and (71L) is half the value surrounded by an ellipse in FIG. 11, an H level signal is output. This H level signal corresponds to the binary number 1 mentioned above.

第12図において、ラッチ回路(105)は信号処理回
路(101)〜(104)の出力信号(ゲート回路(1
08)等の出力信号)を、磁石(11)がコイル(30
)近傍を通りすきたのちに一時的に記憶するものである
。ラッチ回路(105)の出力信号は、第11図に示さ
れる4桁の2進数を表わすことが容易に理解できよう。
In FIG. 12, the latch circuit (105) is connected to the output signals of the signal processing circuits (101) to (104) (the gate circuit (105)
08) etc.), the magnet (11) is connected to the coil (30
) is stored temporarily after passing through the vicinity. It will be easily understood that the output signal of the latch circuit (105) represents the four-digit binary number shown in FIG.

この実施例はCP U (91)による処理を必要とせ
ずに、ハード回路によって円盤叫の角速度をディジタル
量で表わす信号が得られるという利点がある。
This embodiment has the advantage that it is possible to obtain a signal representing the angular velocity of the disc in a digital quantity using a hard circuit without requiring processing by the CPU (91).

〔変形例〕[Modified example]

」二記実施例では、円盤(10)に1個の永久磁石(1
1)が設けられているが、複数個の永久磁石を等角角度
間隔で設けるようにしてもよい。また、巻回数の異なる
コイルを1または複数の磁石に対応させて設は各コイル
の両端を各マツハツエンダ型光導波路に設けられた電極
にそれぞれ接続するようにしてもよい。さらに、コイル
と永久磁石の数は任意でよい。
” In the second embodiment, one permanent magnet (1
1), but a plurality of permanent magnets may be provided at equal angular intervals. Alternatively, coils having different numbers of windings may be made to correspond to one or more magnets, and both ends of each coil may be connected to electrodes provided on each Matsuhatsu Enda type optical waveguide. Furthermore, the number of coils and permanent magnets may be arbitrary.

第14図は、8個の強さの等しい永久磁石(11)を円
盤(10)の周辺に等角度間隔で設けたものである。こ
れらの永久磁石(II)に対応して、巻回数かno、 
nc / 2、ne/4、n、/8、no/ 16、n
o/ 32、nc / 64、no/ 128  の8
個のコイル(30)が配置され、基板(支))上に形成
されたマツハツエンダ型先導波路の電極に接続されてい
る。
In FIG. 14, eight permanent magnets (11) of equal strength are provided around a disk (10) at equal angular intervals. Corresponding to these permanent magnets (II), the number of turns or no,
nc/2, ne/4, n, /8, no/ 16, n
o/32, nc/64, no/128 of 8
A number of coils (30) are arranged and connected to electrodes of a Matsuhatsu Enda type leading waveguide formed on the substrate (support).

コイルの巻回数を一定として、永久磁石の強さく発生磁
束数)を変えるようにすることもできる。
It is also possible to keep the number of turns of the coil constant and vary the strength of the permanent magnet (or the number of magnetic fluxes generated).

基板(20)は電界の印加によってその屈折率が変化す
る電気光学効果をもつものであればいかなるものでもよ
い0したがって、光導波路もTiの熱拡散以外の基板の
種類に応じた種々の技術、材料により作製できる。電極
は電圧印加によって光導波路部分の屈折率を変化させる
ものであるから、基板の性質に応じて種々の形状、配置
と 状態をとりうる。たとえば、電極マツハツエンダ型光導
波路の一方の分岐先導波路部分を挾むように配置しても
よい。また、電極の一方をアースすることも可能である
。電極はA/以外にたとえばTi等の材料で実現できる
The substrate (20) may be any material as long as it has an electro-optic effect in which the refractive index changes when an electric field is applied. Therefore, the optical waveguide may be formed using various techniques depending on the type of substrate other than thermal diffusion of Ti. It can be made depending on the material. Since the electrode changes the refractive index of the optical waveguide portion by applying a voltage, it can take various shapes, arrangements, and states depending on the properties of the substrate. For example, the electrodes may be arranged so as to sandwich one branch leading waveguide portion of the Matsuhatsu Enda type optical waveguide. It is also possible to ground one of the electrodes. The electrodes can be made of a material other than A/, such as Ti.

電界が印加されることにより光強度を変調する素子とし
ては、上述のマツハツエンダ型光導波路を利用したもの
以外に、たとえば光導波路間の方向性結合器を利用した
もの、特願昭57−86178号(特開昭58−202
406号公報)の導波形光ビーム・スプリッタを利用し
たものなどを挙げることができる。
As an element that modulates the light intensity by applying an electric field, in addition to the above-mentioned Matsuhatsu Enda type optical waveguide, for example, a device using a directional coupler between optical waveguides, Japanese Patent Application No. 57-86178 (Unexamined Japanese Patent Publication No. 58-202
For example, a method using a waveguide optical beam splitter disclosed in Japanese Patent Publication No. 406 can be cited.

この発明は、回転体の回転角速度のみならず、定まった
2次元または3次元経路上を移動する物体の移動速度の
測定にも適用できる。
The present invention can be applied not only to the measurement of the rotational angular velocity of a rotating body but also to the measurement of the moving velocity of an object moving on a fixed two-dimensional or three-dimensional path.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は回転角速度検出装置の一例を示す構成図、第2
図および第3図は永久磁石とコイルの大きさ、形状を示
す図、第4図および第5図は、コイルと鎖交する磁束数
、その変化およびコイルに発生する起電力を示すグラフ
であり、第4図は第2図に示された永久磁石とコイルに
よるもの、第5図は第3図に示された永久磁石とコイル
によるもの、第6図および第7図はマツハツエンダ型先
導波路に設けられた電極への印加電圧とこの光導波路か
ら得られる出力光の光強度との関係を示すグラフであり
、第6図は電圧印加が無い場合に光強度が最大となるよ
うに設定された構造におけるもの、第7図は印加電圧が
無い場合に光強度が零となるように設定された構造にお
けるもの、第8図および第9図は永久磁石がコイルの近
傍を通過するときにマツハツエンダ型光導波路から得ら
れる出力光の光強度を種々の印加電圧に応じて示す波形
図であり、第8図は電圧印加が無い場合に光強度が最大
となるように設定された構造におけるもの、第9図は電
圧印加が無い場合に光強度が零となるように設定された
構造におけるもの、第10図は第1図に示す各回路の出
力信号波形を示す図であり、同図(A)は回転数が比較
的小さい場合、同図串)は回転数が中間程度の場合、同
図(C)は回転数が比較的大きい場合をそれぞれ示して
おり、第11図はコイル両端間の発生電圧と光強度との
関係、同発生電圧におけるカウンタの計数値および同発
生電圧における最終的に得られる角速度を表わす2進数
を示す図、第12図は他の実施例を示す構成図、第13
図は第12図における信号処理回路の構成を示すブロッ
ク図、第14図は変形例を示す構成図である。 (10)・・・円盤、(11)・・・永久磁石、(20
)・・・電気光学結晶基板(光強度変調素子)、011
〜(24)・・・マツハツエンダ型光導波路、(叫・−
・コイル、+3])〜+34) −−−:Iイルの部分
、(41a) 〜(44b) −−−電極、(51)〜
(54)・・・光電変換素子、(61U)〜(64L)
・・・レベル弁別@路、(71U)〜(74L)−#0
カウンタ、(91)−―・CP U0 以  上 第6図 rphow圧 第8図 特開昭6l−25068(15) 甫’7 L’−、! @9図
Figure 1 is a configuration diagram showing an example of a rotational angular velocity detection device;
Figures 4 and 5 are graphs showing the size and shape of the permanent magnet and coil, and Figures 4 and 5 are graphs showing the number of magnetic fluxes interlinking with the coil, its changes, and the electromotive force generated in the coil. , Fig. 4 shows a model using the permanent magnet and coil shown in Fig. 2, Fig. 5 shows a model using the permanent magnet and coil shown in Fig. 3, and Figs. This is a graph showing the relationship between the voltage applied to the provided electrodes and the light intensity of the output light obtained from this optical waveguide, and Fig. 6 is a graph set so that the light intensity is maximum when no voltage is applied. Fig. 7 shows a structure in which the light intensity is set to zero when there is no applied voltage, and Figs. 8 and 9 show a structure in which the permanent magnet passes near the coil. FIG. 8 is a waveform chart showing the optical intensity of output light obtained from an optical waveguide according to various applied voltages; FIG. Figure 9 shows a structure in which the light intensity is set to zero when no voltage is applied, and Figure 10 shows the output signal waveforms of each circuit shown in Figure 1. Figure 11 shows the case where the rotation speed is relatively low, Figure 1 (C) shows the case where the rotation speed is intermediate, Figure 11 shows the case where the rotation speed is relatively high, and Figure 11 shows the generation between the coil ends. A diagram showing the relationship between voltage and light intensity, a counter count value at the same generated voltage, and a binary number representing the finally obtained angular velocity at the same generated voltage. FIG. 12 is a configuration diagram showing another embodiment.
This figure is a block diagram showing the configuration of the signal processing circuit in FIG. 12, and FIG. 14 is a configuration diagram showing a modified example. (10)...Disc, (11)...Permanent magnet, (20
)...Electro-optic crystal substrate (light intensity modulation element), 011
~(24)...Matsuha Tsuenda type optical waveguide, (scream・-
・Coil, +3]) ~ +34) ---: Iil part, (41a) ~ (44b) --- Electrode, (51) ~
(54)...Photoelectric conversion element, (61U) to (64L)
...Level discrimination@road, (71U) ~ (74L)-#0
Counter, (91) --- CPU U0 or more Fig. 6 rhow pressure Fig. 8 JP-A-6L-25068 (15) 甫'7 L'-,! @Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】 相対的に移動する物体の一方に設けられた磁束発生部、 他方の物体に設けられ、磁束発生部が相対的にその近傍
を通過することにより異なる値の複数の電圧を発生する
素子、 発生した複数の電圧がそれぞれ印加されることによりそ
れぞれ異なる度合で光強度を変調する複数の素子、 変調された複数の光の光強度変化から移動物体の速度に
関する情報を作成する手段、 を備えた速度、角速度等の検出装置。
[Claims] A magnetic flux generating section provided on one of the relatively moving objects, and a magnetic flux generating section provided on the other object that generates a plurality of voltages of different values by passing relatively near the magnetic flux generating section. A plurality of elements that modulate light intensity to different degrees by applying the plurality of generated voltages to each of them; A means for creating information regarding the speed of a moving object from changes in the light intensity of the plurality of modulated lights. A detection device for speed, angular velocity, etc., equipped with .
JP14666384A 1984-07-13 1984-07-13 Detector for speed, angular velocity and the like Pending JPS6125068A (en)

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