JPS6125069A - Detector for speed, angular velocity and the like - Google Patents

Detector for speed, angular velocity and the like

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Publication number
JPS6125069A
JPS6125069A JP14666484A JP14666484A JPS6125069A JP S6125069 A JPS6125069 A JP S6125069A JP 14666484 A JP14666484 A JP 14666484A JP 14666484 A JP14666484 A JP 14666484A JP S6125069 A JPS6125069 A JP S6125069A
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JP
Japan
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coil
light
optical waveguide
optical
intensity
Prior art date
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Pending
Application number
JP14666484A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Maki Yamashita
山下 牧
Junichi Takagi
高木 潤一
Shiro Ogata
司郎 緒方
Naohisa Inoue
直久 井上
Masaharu Matano
俣野 正治
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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Filing date
Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
Priority to JP14666484A priority Critical patent/JPS6125069A/en
Publication of JPS6125069A publication Critical patent/JPS6125069A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable a highly reliable measurement and a low-loss long range transmission without deviation in the optical axis, by arranging a magnetic flux generator section provided on a rotor, an element for generating an electromotive force and a Mach-Zehnder type lightwave guide. CONSTITUTION:A permanent magnet 11 is fixed on a rotor 10 and a coil 30 is provided which generates an electromotive force as the magnet 11 passes near it. Light from a light source is introduced into inputted lightwave guide portions 21c-24c of four mach-Zehnder type lightwave guides 21-24 through an optical fiber 80 and Y-shaped type lightwave guides 25, 26 and 27. Pairs of electrodes 41a, 41b-44a, 44b (witht the lengths L, L/2, L/4 and L/8) are formed on a substrate 20 in the lightwave guide portions 21c-24c. Then, the electromotive force induced in the coil 30 is applied between the electrodes. Then, light modulated in the intensity with the lightwave guides 21-24 is converted 51-54 to electricity through optical fibers 81-84 and inptted into a CPU91 through a 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、定まった路 経過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] The present invention uses optical signals to detect the rotational angular velocity of a rotating body, the velocity of an object periodically moving on a fixed path, the velocity of other objects, etc. The present invention relates to a detection device using

〔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が好ましい。ここに、
光センサ、光ファイバ・センサといわれるものの利用価
値がある。光センサによる検出と光フアイバ伝送とを組
合せることにより、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。
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 transmission with low loss, data transmission over relatively long distances can also be performed. When the data to be optically transmitted is some kind of measurement data, such as rotational angular velocity, it is preferable to perform the measurement or detection in the form of light and to optically transmit the measurement data as it is through an optical fiber. Here,
There is value in using what are called optical sensors and optical fiber sensors. 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。したがって、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
するにすきず、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た
け構成が複雑となり、また厳密な光軸合ぜが必要となる
。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, which reduces the intensity of the resulting photodetection signal. 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 alignment of the optical axes 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 advantages of optical measurement, which enable highly reliable measurement and low-loss long-distance transmission even under electromagnetic noise, while eliminating the hassle of optical axis alignment. It is an object of the present invention to provide a speed, angular velocity, etc. detection device that does not require additional work and does not cause a situation in which measurements cannot be made 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、たとえば永久磁石、他方の物体たとえば固定部材
に固定され、磁束発生部が相対的にその近傍を通過する
ことにより起電力を発生する素子、たとえばコイル、発
生、した起電力が印加されることにより光源から導かれ
た複数の光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いることを特徴とする
The speed, angular velocity, etc. detecting device according to the present invention is fixed to a relatively moving object, such as a rotating body, with a magnetic flux generating part, such as a permanent magnet, and the other object, such as a fixed member, so that the magnetic flux generating part is fixed to the relatively moving body, such as a rotating body. An element that generates an electromotive force by passing near it, such as a coil, and multiple elements that modulate the intensity of multiple lights guided from a light source to different degrees when the generated electromotive force is applied. , and means for creating information regarding the speed of a moving object, such as rotational angular velocity, speed data, etc., from changes in light intensity of a plurality of modulated lights.

磁束発生部が起電力発生素子の近傍を通過するごとに、
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。
Every time the magnetic flux generator passes near the electromotive force generating element,
The intensity of the plurality of lights directed from the light source is modulated to different degrees, eg, 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光コ
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 by a known optical 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Φ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 periphery 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、たとえは
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、円盤叫はこ
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(■1)の軌跡」二
の任意の点において、この点に至った磁石(鎖線(1t
a)で示す)にその近傍で対向するようにコイル+30
1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 rotation angular velocity detection device] In FIG. 1, a disk (10) is positioned at the center of the shaft for which rotation angular velocity is to be detected, for example, the output shaft of a motor or a shaft connected thereto (as shown in the diagram). It is fixed, and the disk scream rotates together with this axis. Around this disk (10) there are 1
Two permanent magnets (11) are embedded. Disc (10)
At an arbitrary point in the locus of the magnet (■1) that moves circularly with the rotation of the magnet (1t
Coil +30 so as to face the coil shown in a) near it.
1 is placed and fixed in that position by a suitable fixing member.

磁石(11)は円盤(10)の円面に設けることも可能
である。この場合にも、コイル(301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(10)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 circular surface of the disk (10). Also in this case, the coil (301 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 the disk (10), the disk (10) itself is made of a ferromagnetic material, or a ferromagnetic ring is fitted around the disk (10), and the ferromagnetic material is magnetized. You can do it like this.

光強度変調素子は、電気光学効果を有する結晶、たとえ
ばLiNbO3結晶基板C結晶基板C酸されたマツハツ
エンダ型光導波路(21+ (22123+および因)
を含んでいる。マツハツエンダ型光導波路(21)は、
入力用光導波路部分(21C)、この光導波路部分(2
1C)から等しい角度で分岐した2つの分岐光導波路部
分(21a)(21b)およびこれらの光導波路部分(
21a)(21b)が合流する出力用光導波路部分(2
1d)から構成されている。
The light intensity modulation element is made of a crystal having an electro-optic effect, for example, a LiNbO3 crystal substrate C crystal substrate C acidified Matsuhatsu Enda type optical waveguide (21+ (22123+ and factor)
Contains. The Matsuha Tsuenda type optical waveguide (21) is
Input optical waveguide part (21C), this optical waveguide part (21C)
Two branched optical waveguide parts (21a) (21b) branched from 1C) at equal angles and these optical waveguide parts (
21a) (21b) join the output optical waveguide part (2
1d).

他のマツハツエンダ型光導波路(22)〜c!勾もこれ
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(2)〜(24)にそれぞれ
添字(a)〜(d)をNoけて表わされている。
Other Matsuhatsu Enda type optical waveguides (22)~c! The slope has exactly the same structure. In FIG. 1, subscripts (a) to (d) are added to symbols (2) to (24) to indicate the input optical waveguide section, the two branching optical waveguide sections, and the output optical waveguide section. It is expressed as

これら4つのマツハツエンダ型光導波路21i〜(24
+に1本の光ファイバ(80)から光を供給するために
、基板(20)上には3つの7字型光導波路(25+ 
(26)および(資)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(801を通して送られ、適当
な光結合器を介して7字型光導波路(25)に導かれ、
かつ等しく分波さぜられる。分波した2つの光はそれぞ
れ7字型光導波路(ハ)および(イ)で再び等しい強度
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(2]1〜(24+の入力用光導波路部分(210
)〜(24e)に導かれる。このようにして、等しい強
度の光が光導波路(2+1〜例に入力することとなる。
These four Matsuhatsu Enda type optical waveguides 21i~(24
In order to supply light from one optical fiber (80) to +, three figure-7 optical waveguides (25+
(26) and (capital) are formed. Light from a light source (not shown) is sent through an optical fiber (801) and guided to a figure-7 optical waveguide (25) via a suitable optical coupler.
And the waves are divided equally. The two demultiplexed lights are split into two beams of equal intensity in the 7-shaped optical waveguides (C) and (A), respectively, and are then passed through the input optical guides of the four Matsuhatsu Enda type optical waveguides (2) 1 to (24+). Wave path part (210
) to (24e). In this way, light of equal intensity will be input into the optical waveguide (2+1~ example).

光分波器としてはこのようなY字型光導波路(25)〜
(5)以外のものを用いることもできるし、4つの光を
4木の光ファイバで光導波路(21)〜(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
ンダ型光導波路(21)〜因)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(61
U) (6xL)〜(64U) (64L)の弁別レベ
ルを適当に調整すれば、必ずしも等しい強度の光が光導
波路(21)〜t241に入力しなくてもよい。
As an optical demultiplexer, such a Y-shaped optical waveguide (25) ~
It is also possible to use something other than (5), or to guide the four lights to the optical waveguides (21) to (24+) using four optical fibers. It is sufficient that light having an intensity equal to (21) to factor) is input. However, the level discrimination circuit (61
U) If the discrimination levels of (6xL) to (64U) (64L) are adjusted appropriately, light of equal intensity does not necessarily have to be input to the optical waveguides (21) to t241.

マツハツエンダ型光導波路011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aO+上
に形成されている。他のマツハツエンダ型光導波路(支
)〜(24)の分岐光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、(4211
)(42b)、(43B) (43b)および(44a
)(44b)で示されている。電極(4xa)と(41
t+)の長さは等しく、この長さをLとする。他の電極
(42a)と(42b)の長さはL/2、(43a)と
(43b)の長さはL/4、(44a)と(44b)の
長さはL/8にそれぞれ設定されている。
Branch optical waveguide part of Matsuha Tsuenda type optical waveguide 011 (
A pair of electrodes (41a) (41b) are formed on the substrate aO+ so that a part of them overlaps 21a) (21b), respectively. Pairs of electrodes are also provided on the branched optical waveguide portions of the other Matsuhatsu Enda type optical waveguides (branches) to (24), respectively. These electrodes are (4211
) (42b), (43B) (43b) and (44a
) (44b). Electrodes (4xa) and (41
t+) have the same length, and let this length be L. The lengths of other electrodes (42a) and (42b) are set to L/2, the lengths of (43a) and (43b) are set to L/4, and the lengths of (44a) and (44b) are set to L/8. has been done.

コイル(30)の両端はこれらの電極(21a) (2
1b)にそれぞれ接続されており、コイル(301に誘
起された電圧がこれらの電極(21a)(2111)間
に印加される。同様にコイル田の両端間の電圧は、電極
(42a) (4211)間、(43a) (431+
)間および(44a)(44b )間にもそれぞれ印加
される。
Both ends of the coil (30) are connected to these electrodes (21a) (2
1b), and the voltage induced in the coil (301) is applied between these electrodes (21a) (2111).Similarly, the voltage between both ends of the coil field is applied to the electrodes (42a) (4211). ), (43a) (431+
) and between (44a) and (44b), respectively.

Y字型光導波路(25t〜(イ)およびマツハツエンダ
型光導波路II)〜C!勾は、たとえば基板10)内に
Tiを熱拡散することにより形成され、電極(41a)
〜(44b)はA/を蒸着することによりつくられる。
Y-shaped optical waveguide (25t~(a) and Matsuhatsuenda type optical waveguide II)~C! The gradient is formed, for example, by thermally diffusing Ti into the substrate 10), and the electrode (41a)
~(44b) is made by depositing A/.

後述するようにマツハツエンダ型光導波路(21)〜シ
由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)〜(圓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61)
〜(541によってそれぞれ電気信号に変換される。
As will be described later, the light intensity-modulated by the Matsuhatsu Enda type optical waveguides (21) to 4 is guided to the optical fibers (81) to (84) through appropriate optical couplers, respectively. ) is the photoelectric conversion element 61)
~(541 converts each into an electrical signal.

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(521,
+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)、(6
3U) (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回転ことにインターフェイス(
90)を介してCP U (91)に入力する。カウン
タ(71U)〜(74L)は、円盤(lαの1回転ごと
に(磁石(11)がコイル田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。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。
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 or square waves by being discriminated at such a discrimination level are sent to counters (71U) (71L).
) and counted. Other photoelectric conversion elements (521,
Similarly, the output signals of +53) and (54) are also output from two level discrimination circuits (62U), (62L) and (6
3U) (63L), (64U) (64L), and further counters (72U) (72L),
(73U) (73L) (74U) Input to (74L). The count values of these counters (71U) to (74L) are determined by one revolution of the disk (10) and the interface (
90) to the CPU (91). The counters (71U) to (74L) are reset every rotation of the disk (lα (at times other than the time period T when the magnet (11) is passing near the coil field).This reset signal is, for example, It can be obtained from another coil (the path shown) which generates an electromotive force by passing the magnet (11).It is preferable to synchronize the resetting of the counter and the reading of the count value of the counter.

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

円盤(10)が1回転すると磁石(11)はコイル00
)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■が発生する。こ
の起電力Vは次式で与えられる。
When the disk (10) rotates once, the magnet (11) turns into a coil 00.
) passes 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 in the coil (30) is due to electromagnetic induction. occurs. This electromotive force V is given by the following equation.

ここでn。はコイルの巻回数、Φはコイルと鎖交する磁
束数である。
Here n. is the number of turns of the coil, and Φ is the number of magnetic fluxes interlinking with the 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
の径がコイル団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(30)の径とが
ほぼ等しい場合である。
In Figure 2 (A), the diameter of the surface of the magnet (11) is the same as that of the coil (30).
2) indicates a case where the diameter of the surface of the magnet (11) is larger than the diameter of the coil group. FIG. 3 shows a case where the diameter of the surface of the magnet (11) and the diameter of the coil (30) 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)におけるコイルひコイ
ル(30)に発生ずる起電力Vを示している。
FIG. 4 shows the electromotive force V generated in the coil (30) 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(30)が接近するときおよび遠
さかるときに鎖交磁束数Φが変化し、磁石(11)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(B))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(3o)には、両者が接
近するときおよび遠さかるときの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。
The number of flux linkages Φ changes when the magnet (11) and the coil (30) approach and move away from each other, and while the magnet (11) is included in the plane of the coil (30) (Fig. A)) and the coil (30) are included in the plane of the magnet (11) (FIG. 2(B)), the flux linkage number Φ is kept approximately constant. Therefore, positive and negative electromotive forces V are generated in the coil (3o) 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)の面の径とコイル印)の径とが
ほぼ等しい場合(第3図)における鎖交磁束ている。こ
の場合には、磁石+Illとコイル(30)とは接近す
るとただちに離れていってしまうから、鎖交磁束数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 magnetic flux linkage when the diameter of the surface of the magnet (11) and the diameter of the coil mark (see FIG. 3) are approximately equal. In this case, since the magnet +Ill and the coil (30) immediately separate when they approach, the time during which the flux linkage number Φ is constant is almost zero, and the coil (30) has positive and negative The electromotive force V is generated continuously over time.

以下の説明では、第3図に示されるように磁石(11)
の面の径とコイル(至))の径とがほぼ等しいというこ
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(支)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。
In the following explanation, as shown in FIG.
The discussion will proceed on the assumption that the diameter of the surface of and the diameter of the coil (to) are approximately equal. This is because this is the second
This is because the explanation is easier than in the case of the relationship between the magnet (11) and the coil (support) as shown in the figure. 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および電極長と光強度との関係〕[Relationship between applied voltage and electrode length 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t2
11〜(至)は、電極対の長さが異なるのみで、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Gl+について説明する。
In Figure 1, four Matsuhatsu Enda type optical waveguides t2
Nos. 11 to 11 differ only in the length of the electrode pair and have the same other configurations, so the Matsuhatsu Enda type optical waveguide Gl+ will be described as a representative of these optical waveguides.

マツハツエンダ型光導波路(21)の入力用光導波路部
分(210)を伝播する光は2つの分岐光導波路部分(
21a) (211+)に等しく分波してこれらの光導
波路部分(21a)(21b)を進み、出力用光導波路
部分(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11.12(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、分岐光導波路部分(21a)(211>)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。
The light propagating through the input optical waveguide section (210) of the Matsuhatsu Enda type optical waveguide (21) is transmitted through the two branch optical waveguide sections (
21a) (211+), propagates through these optical waveguide sections (21a) and (21b), and is combined in the output optical waveguide section (21d). When the lengths 11.12 (lengths from the branch point to the confluence point as shown by the broken line) of the two branched optical waveguide parts (21a) (21b) are equal, the branched optical waveguide parts (21a) (211> ) are branched from one light, and therefore have the same phase when combined in the output optical waveguide portion (21d).

したがって、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刃用光導波路
部分(210)におけるそれに等しlJ)。
Therefore, if propagation loss is not considered, the intensity of the light obtained at the output optical waveguide section (21d) is equal to that at the cutting optical waveguide section (210).

一般的にいうと、分岐光導波路部分(21a)(211
))を伝播してきた2つの光が出力用光導波路部分(2
1d)で合波するときにそれらの位相差が2mπ(mは
0および整数)であれば、出力用光導波路(21d)か
らはマツノλツエンダ型光導波路(21)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Δ1=l
l−22で表わすと、次のように表現される。
Generally speaking, the branch optical waveguide portion (21a) (211
)) The two lights that have propagated through the output optical waveguide section (2
1d), if their phase difference is 2mπ (m is 0 or an integer), the output optical waveguide (21d) will have the same intensity as the light input to the Matsuno λ Zuender type optical waveguide (21). (This is called maximum intensity Imax) light can be obtained. The phase difference between the two lights is 2mπ, which means that the difference in length between the branching optical waveguide portions (21a) and (21b) is Δ1=l
When expressed as l-22, it is expressed as follows.

λ Δ/=m・−・・・(2) ここでnは光導波路の屈折率、λ。は真空中での光の波
長である。
λ Δ/=m (2) where n is the refractive index of the optical waveguide and λ. is the wavelength of light in a 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
]、a) (2111)を伝播してきた光は出力用光導
波路部分(21d )で合波するときにその位相差が(
2m+1)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
], a) When the light propagating through (2111) is combined in the output optical waveguide section (21d), the phase difference becomes (
2m+1)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)に得られる光強度
はOになる。
In this case, since two lights of opposite phases are superimposed, the light intensity obtained in the output optical waveguide (21d) becomes O.

さて、LiNbO3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か変化する。たとえ
ば、ZカットL i N b O3の場合には、電極(
41a) (41b)への電圧印加によって光導波路部
分(21a) (2111)の屈折率は次のように変化
する。
Now, since LiNbO3 is a crystal with an electro-optic effect, its refractive index changes when an electric field is applied. For example, in the case of Z-cut L i N b O3, the electrode (
By applying a voltage to 41a) (41b), the refractive index of the optical waveguide portion (21a) (2111) changes as follows.

ここで、E2はZ方向の電界の強さ、n8は異常光線屈
折率、r33は電気光学定数である。
Here, E2 is the strength of the electric field in the Z direction, n8 is the extraordinary ray refractive index, and r33 is the electro-optic constant.

第(4)式からも明らかなように、電極(41a)(4
111)間に電圧が印加されると、分岐光導波路部分(
21a) (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
(21a)(211,1)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。
As is clear from equation (4), the electrodes (41a) (4
111), when a voltage is applied between the branch optical waveguide portion (
21a) The refractive index of (21b) increases on the one hand and decreases on the other hand. When the refractive index changes, the speed of light propagating through the optical waveguide portions (21a) (211, 1) changes, so the phase difference when these lights are combined in the output optical waveguide portion (21d) changes. Change.

たとえば、分岐光導波路部分(21a)(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
(21a)(2111)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 rr+axの光
が光導波路部分(21d)に得られるが、電極(41a
)(41b)への電圧印加によって、もしこれらの光の
位相差が(2m+1)πになったとすれば、光導波路部
分(21d )に得られる光の強度は0となる。分岐光
導波路部分(21a) (2113)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V、という。
For example, if the lengths of the branched optical waveguide sections (21a) and (21b) satisfy equation (2), the phase difference when the lights propagating through the branched optical waveguide sections (21a) and (2111) are combined. If no voltage is applied to the electrodes (41a) (41b), the light is 2mπ and the intensity Irr+ax is obtained in the optical waveguide portion (21d);
) (41b), if the phase difference between these lights becomes (2m+1)π, the intensity of the light obtained at the optical waveguide portion (21d) becomes 0. The voltage required to change the phase difference of two lights propagating through the branched optical waveguide portions (21a) (2113) by π is called a half-wavelength voltage V.

第6図は、分岐光導波路部分(21a) (211))
の長さの差Δlが第(2)式を満たす場合における電極
(41a) (4,1b)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±2mV、のときに最大強度I max
の光が得られ、印加電圧か±(2m+1)■。
Figure 6 shows the branched optical waveguide section (21a) (211))
shows the relationship between the voltage applied between the electrodes (41a) (4, 1b) and the intensity of light obtained in the output optical waveguide (21d) when the difference in length Δl satisfies equation (2). There is. Maximum intensity I max when applied voltage is ±2mV
A light of 200 m is obtained, and the applied voltage is ±(2m+1)■.

のときに光の強度は0となる。When , the intensity of light becomes 0.

第7図は、分岐光導波路部分(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(
41a) (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)V□ 。ときに最大強度I
 maxの光が得られ、印加電圧が±2m V、  の
ときに光の強度はOとなる。
FIG. 7 shows the electrode (
41a) shows the relationship between the voltage applied between (411+) and the intensity of light obtained in the output optical waveguide (21d). The applied voltage is ±(2m+1)V□. sometimes maximum intensity I
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■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いおよび
銅皮に応じて変化する。鎖交磁束数Φおよび巻回数n。
The voltage ■ generated in the coil (30) in Figure 1 is the voltage (1)
As can be seen from the equation, it changes depending on the number of magnetic fluxes generated by the magnet (11) (strength of the magnet (11)), the number of turns of the coil (30), and the copper sheath. The number of flux linkages Φ and the number of turns n.

を一定とすれば、電圧V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。
If V is constant, the voltage V changes depending on the rotational angular velocity,
The higher the rotational angular velocity, the higher the voltage generated.

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(4,1a) (4,1b)間への印加電圧0の
ときに2つの分岐光導波路部分(21a) (21+)
)  を伝播する光が合波するときの位相差か2mπと
なる構成(第(2)式、第6図に対応)、第9図は電極
(41a) (4113)間への印加型rEOのときに
」−記2つの光の位相差が(2m+1)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 max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. FIG. 8 shows two branched optical waveguide sections (21a) (21+) when the voltage applied between the electrodes (4, 1a) (4, 1b) is 0.
), the phase difference when the light propagating through is combined is 2 mπ (corresponding to Equation (2) and Figure 6), and Figure 9 shows the configuration in which rEO is applied between the electrodes (41a) and (4113). When the phase difference between the two lights is (2m+1)π (
(corresponding to equation (3) and FIG. 7). Since the waveform of FIG. 8 is the same as the waveform of FIG. 9 inverted between light intensity 0 and I max, 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、光強度は印加型[EOを中
心として正、負電圧に対して対称であり、印加電圧Vが
±V、のとき光強度は最大値を示す。したがって、コイ
ル(兎の発生電圧Vのピーク値の絶対値がv3未満の場
合には、光強度には時間軸」−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EE
Vのピーク値の絶対値がv4 のときに、光強度のピー
ク値は最大強度I maxとなる(第9図(N、破線)
- As mentioned 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. Furthermore, as shown in Fig. 7, the light intensity is symmetrical with respect to positive and negative voltages with EO as the center, and the light intensity reaches its maximum value when the applied voltage V is ±V. . Therefore, when the absolute value of the peak value of the voltage V generated by the coil (rabbit) is less than v3, two peaks appear in the light intensity that are slightly shifted on the time axis, and this peak value is the maximum intensity Imax
(Fig. 9(A), solid line). And electric EE
When the absolute value of the peak value of V is v4, the peak value of the light intensity becomes the maximum intensity I max (Figure 9 (N, broken line)
.

コイル00)の発生型[EVのピーク値の絶対値が■、
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(B))。これは電極(41a)(41b)へ
の印加型EEVの絶対値がV□を超えると、光強度Im
axより小さくなるからである(第7図参照)。
Coil 00) generation type [absolute value of peak value of EV is ■,
If the value exceeds 1, a dent occurs in the peak portion of the light intensity waveform (FIG. 9(B)). This means that when the absolute value of the EEV applied to the electrodes (41a) (41b) exceeds V□, the light intensity Im
This is because it is smaller than ax (see FIG. 7).

電圧V、のピーク値の絶対値が2V、になると、上述の
へこみは強度O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 2V, the above-mentioned depression decreases to the intensity O, so that the light intensity waveform substantially has four peaks (FIG. 9(C)).

電圧■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 ■ becomes higher, more pulse-like waveforms occur in the light intensity.

すなわち、電[EVのピーク値の絶対値か3V。In other words, the absolute value of the peak value of electric current (EV) is 3V.

になると光強度波形には6個のピークが生じる。When this happens, six peaks appear in the light intensity waveform.

電[EV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 EV becomes 4V, eight peaks occur in the light intensity waveform (Fig. 9(D)).

電圧■のピーク値の絶対値か8V、になると光強度波形
には16個のピークが生じる(第9図(ト))。
When the absolute value of the peak value of the voltage (2) reaches 8V, 16 peaks occur in the light intensity waveform (FIG. 9 (g)).

マツハツエンダ型光導波路c21)〜(24)の電極の
長さが異なっているので、たとえ印加される電圧が等し
くても、出力光における光強度変調の度合いが異なる。
Since the lengths of the electrodes of the Matsuhatsu Enda type optical waveguides c21) to (24) are different, even if the applied voltages are the same, the degree of light intensity modulation in the output light is different.

」−述のように電極(4ta)(41b)、(42a)
 (42b)、(43a) (43b)、(44a) 
(4413) rD長さの比は8二4:2:1に設定さ
れている。
” - electrodes (4ta) (41b), (42a) as mentioned
(42b), (43a) (43b), (44a)
(4413) The rD length ratio is set to 824:2:1.

最も長い長さLの電極(41a) (4,1b)をもつ
マツハツエンダ先導波路(21)の半波長電圧を上述の
ように■、とすると、他のマツハツエンダ先導波路c2
2)、+231および(24)における半波長電圧はそ
れぞれ2 v、、4 V、、8vや となる。
Assuming that the half-wave voltage of the Matsuhatsu Ender leading waveguide (21) having the electrodes (41a) (4, 1b) with the longest length L is ▪ as described above, then the other Matsuhatsu Ender leading waveguide c2
The half-wave voltages at 2), +231, and (24) are 2 V, 4 V, and 8 V, respectively.

したがって、これらのマツハツエンダ型光導波路(2]
)〜041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■のピーク値が
8 V、  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。
Therefore, these Matsuhatsu Enda type optical waveguides (2)
) to 041 output optical waveguide portions (21d) to (24d
) The intensity waveform of the light output from each is also different. For example, when the peak value of the voltage generated by the coil (30) is 8 V, the output optical waveguide portion (21d)
As mentioned above, 16 peaks occur in the optical intensity waveform of the optical signal output from the output optical waveguide (
22d) Only 8.4 and 2 peaks appear in the light intensity waveforms of the lights in (23d) and (24d), respectively.

〔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。
[Function and effect of rotational angular velocity detection device] Fig. 10 shows
Output signals of photoelectric conversion elements (51) to (54).

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。
The output signals of the level discrimination circuits (61U) (64U) and the output signals of the level discrimination circuits (61L) to (64L) are shown. The figure (A) shows the case when the rotation speed of the disc (10) is small, the figure (B) shows the case when the rotation speed is higher than the figure (A), and the figure (C) shows the case when the rotation speed is even higher. .

これらの図はいずれも、マツハツエンダ型先導波路01
)〜圀)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)。
Both of these figures show the Matsuha Tsuenda type leading waveguide 01.
) to 圀) under the condition that the difference in length of the branched optical waveguide portions satisfies equation (3) (corresponding to FIGS. 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(21)〜(24jの出力用
先導波路部分に得られる光の強度と同形である。よ(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。」−述したように、磁石(
11)の発生磁束、コイル(30)の巻回数no  を
一定とすれば、コイル(30)に発生する電圧は円盤(
10)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■のピーク値の絶
対値が■、に等しい場合、同図ω)は2 V、  にほ
ぼ等しい場合、同図C)は4v。
The waveforms of the output signals of the photoelectric conversion elements (51) to (54) are as follows:
This has the same shape as the intensity of the light obtained in the output leading waveguide portions of the Matsuhatsu Enda type leading waveguides (21) to (24j).(As is known, the signal waveform may be reversed depending on the configuration of the photoelectric conversion element. - As mentioned above, there is a magnet (
If the magnetic flux generated in 11) and the number of turns no of the coil (30) are constant, the voltage generated in the coil (30) is
10) It depends on the number of rotations, and the higher the number of rotations, the higher the voltage. In Fig. 10 (A), when the absolute value of the peak value of the generated voltage (■) is equal to , ω) in the figure is 2 V, and when it is approximately equal to , C) in the figure is 4 V.

にほぼ等しい場合に対応している(第9図参照)。(See Figure 9).

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(10)の
回転数が大きくなると、磁石(11)がコイル(301
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の数が多くなる。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), as the rotation speed of the disk (10) increases, the magnet (11)
As the time T for passing through the vicinity of , becomes shorter, the number of pulse-like components 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c21
)〜(24)における電極の長さの比は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Ima
xに対応する値V S max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。
Moreover, as mentioned above, the Matsuhatsu Enda type optical waveguide c21
) to (24), the electrode length ratio is 8:4:2:1
Therefore, the pulse-like components (the peak value is the maximum intensity Ima) appearing in the output signals of the photoelectric conversion elements (51) to (54)
the pulse-like component that has reached the value V S max corresponding to x)
The ratio of numbers also agrees with 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」二部弁別レベル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 maxに非常に近い値、たとえば
7 V S max / 8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.
) and is 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 V S max of the output signal of the photoelectric conversion element, for example, 7 V S max / 8 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Oに非常に近い値、たとえばV 
S max 78  以下に設定されている。
The lower discrimination level SL is a value very close to O, for example V
S max is set to 78 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モル会マルチ
バイブレータにより一定巾のパ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 output signals of the level discrimination circuits have different pulse widths, they may be converted into pulse signals of a constant width using, for example, a monostatic multivibrator and then input to the counter.

カウンタ(71U)〜(74L)の計数値は円盤(10
)の1回転ごとにCP U (91)に取込まれ、その
メモリにストアされる。
The count values of counters (71U) to (74L) are disks (10
) is taken into the CPU (91) every rotation and stored in its memory.

第11図は、コイル(30)の発生電圧かピーク値を示
した時点におけるマツハツエンダ型先導波路から出力さ
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。光強度曲線は便宜的に電極長をパラ
メータとして示されている。すなわち、Lはマツハツエ
ンダ型光導波路(21)の出力光強度であり、L/2、
L/4、L/8はそれぞれ光導波路(22)、Q3)、
24+の出力光強度である。」−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 leading waveguide at the time when the voltage generated by the coil (30) reaches its peak value, with the generated voltage on the horizontal axis and the light intensity on the vertical axis. be. The light intensity curve is shown using the electrode length as a parameter for convenience. That is, L is the output light intensity of the Matsuhatsu Enda type optical waveguide (21), L/2,
L/4 and L/8 are optical waveguides (22) and Q3), respectively.
The output light intensity is 24+. - As mentioned 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(7tU)と(71L)とが対をなし、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(74−L)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 (7tU) and (71L) form a pair, and a pair of these count values represents one piece of information. Similarly, counters (72U) and (72L), (73U) and (73L),
(74U) and (74-L) each form a pair, and the count values of the paired counters each represent one piece of information.

CP U (91)は、対をなすカウンタの計数値が2
.6.10.14.18.22.26.30、・・拳・
であって、かつ上部弁別レベル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版(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O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1と判定される。
The CPU (91) has a pair of counters with a count value of 2.
.. 6.10.14.18.22.26.30,...fist...
, and if the count value of the counter with the upper 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 is set to binary 1. , and in other cases, the binary number O is used. 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 1.

第11図にはさらに、このようにして判定された2進数
値が示されている。電極長りの2進数値を第1桁、電極
長L/2、L/4、L/8の2進数値をそれぞれ第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。たとえば、発生電圧がvヶ  のとき2進数
は0001.2 V、 (Dとき0010.4V、)と
き0100、B v、のとき1000といった具合にで
ある。
FIG. 11 further shows the binary values determined in this way. The binary value of the electrode length is the first digit, and the binary values of the electrode lengths L/2, L/4, and L/8 are the second digit.
As 3 and 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 v, the binary number is 0001.2 V, (0010.4 V when D), 0100, and 1000 when Bv.

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vヶ  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 v.

〔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−符号を付し、説明を省
略する。
FIG. 12 shows another embodiment. In this figure, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and their explanation will be omitted.

コイル(30)の両端間には、抵抗(115)を介して
整流素子としてのダイオード(111)が接続されてい
る。上述のように、コイル00)には正、負の電圧が発
生するが、そのうちの一方がダイオード(111)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01)〜(24+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 diode (111) as a rectifying element is connected between both ends of the coil (30) via a resistor (115). As mentioned above, positive and negative voltages are generated in the coil 00), but one of them is cut off by the diode (111). Therefore, the number of pulse-like components in the light intensity waveform of the output light of the Matsuhatsu Enda type optical waveguides 01) to (24+) 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(1
01)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 (1
01) will be explained.

信号処理回路(101)の構成は第13図に示されてい
る。マツハツエンダ型光導波路(21)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.
18.22.26.30・・・の半分の値は1.3.5
.7.9.11.13.151111・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
の計数値が奇数の場合に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(71L)の計数値を比較してカウンタ(71U)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。
The configuration of the signal processing circuit (101) is shown in FIG. Since the number of pulse components appearing in the intensity waveform of the output light of the Matsuhatsu Enda type optical waveguide (21) 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 counter (71L)
Of the count values, the values surrounded by an ellipse are 2.6.10.14.
The half value of 18.22.26.30... is 1.3.5
.. 7.9.11.13.151111. 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 when the counted value is an odd number. 2
The output of the advance counter (106) is sent to the gate circuit (108). The comparison circuit (107) is a counter (71U)
and (71L) are compared, and if the count value of the counter (71U) is equal to or greater than the count value of the counter (71L), a signal to open the gate of the gate circuit (108) is output.

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。信号処理回路(101)〜(104)の出力信号
(ゲート回路(108)等の出力信号)を、磁石(11
)がコイル00)近傍を通りすぎ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。
Therefore, from the gate circuit (108), the counter (
When the pair of count values 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. The output signals of the signal processing circuits (101) to (104) (output signals of the gate circuit (108), etc.) are transferred to the magnet (11).
) is temporarily stored after passing near coil 00). The output signal of the latch circuit (105) is
It can be easily understood that it 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部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 a signal representing the angular velocity of the disk portion in digital quantity can be obtained by the hardware circuit without requiring processing by the CPU (91).

〔変形例〕[Modified example]

上記実施例では、円盤(10)に1個の永久磁石(11
)が設けられているが、複数個の永久磁石を等角度間隔
で設けるようにしてもよい。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。この図においては、マツハツ
エンダ型光導波路は8個設けられ、それぞれの光導波路
に設けられた電極の長さは、L、L/2、L/4、L/
8、L/16、L/32、L/64、L/128に設定
されている。
In the above embodiment, one permanent magnet (11
), but a plurality of permanent magnets may be provided at equal angular intervals. In FIG. 14, eight permanent magnets (11) of equal strength are provided around a disk (10) at equal angular intervals. In this figure, eight Matsuhatsu Enda type optical waveguides are provided, and the lengths of the electrodes provided in each optical waveguide are L, L/2, L/4, L/
8, L/16, L/32, L/64, L/128.

各マツハツエンダ光導波路の電極にそれぞれ接続される
複数(マツハツエンダ光導波路の数と同じ)のコイルを
設け、これらのコイルに対応して円盤(10)にも同数
の永久磁石を設けるようにしてもよい。この場合には、
電極長を異ならせることに加えて、コイルの巻回数や永
久磁石の強さなども異ならせてもよい。
A plurality of coils (same as the number of Matsuhatsu Enda optical waveguides) may be provided to be connected to the electrodes of each Matsuhatsu Enda optical waveguide, and the same number of permanent magnets may be provided in the disk (10) corresponding to these coils. . In this case,
In addition to varying the electrode length, the number of turns of the coil and the strength of the permanent magnet may also be varied.

基板CO)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
。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、配置状
態をとりうる。たとえば、電極をマツハツエンダ型光導
波路の一方の分岐光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Al以外にたとえばTi等の材料で実現できる
The substrate CO) may be any material as long as it has an electro-optical effect in which its refractive index changes upon application of an electric field. Therefore, the optical waveguide can also be fabricated using various techniques and materials depending on the type of substrate other than thermal diffusion of Ti. Since the electrode changes the refractive index of the optical waveguide portion by applying a voltage, it can take various shapes and arrangements depending on the properties of the substrate. For example, the electrodes may be arranged to sandwich one branched optical 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 Al, 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
たものなどを挙けることができる。
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す、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 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 the drawing]

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光
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(B)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、ヒー 第11図はコイル両端間の発生電圧を光強度との関係、
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、(lll・・・永久磁石、(20
)・・・電気光学結晶基板(光強度変調素子) 、(2
1〜CI!41・・・マツハツエンダ型光導波路、 +
30)・・・コイル、(41a)〜(44b)・・・電
極、(51)〜(54)・・・光電変換素子、L)・・
・カウンタ、(91)・・・CPU0以  上 特許出願人  立石電機株式会社 創(31 弗8図 特開昭G1−25069(14) 1−i< r7  l、、”、ノ1 第9埋コ
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. , Figure 4 shows the permanent magnet and coil shown in Figure 2, Figure 5 shows the permanent magnet and coil shown in Figure 3, and Figures 6 and 7 show the Matsuhatsu Enda type optical waveguide. 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. (B) shows when the rotation speed is relatively small, and (B) shows when the rotation speed is intermediate.
Figure 11 shows the relationship between the voltage generated between both ends of the coil and the light intensity.
A diagram showing the count value of the counter at the same generated voltage and a binary number representing the finally obtained angular velocity at the same generated voltage, FIG. 12 is a block diagram showing another embodiment, and FIG. 13 is the signal processing in FIG. 12. A block diagram showing the configuration of the circuit,
FIG. 14 is a configuration diagram showing a modified example. (10)... Disc, (lll... Permanent magnet, (20
)...Electro-optic crystal substrate (light intensity modulation element), (2
1~CI! 41...Matsuhatsu Enda type optical waveguide, +
30) Coil, (41a) to (44b) Electrode, (51) to (54) Photoelectric conversion element, L)...
・Counter, (91)...CPU 0 or more Patent applicant Tateishi Electric Co., Ltd.

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起電力を発生する素子、 発生した起電力が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 objects that move relatively; an element that generates an electromotive force when the magnetic flux generating section passes relatively close to the other object; a plurality of elements that modulate light intensity to different degrees by applying generated electromotive force, and means for creating information regarding the speed of a moving object from changes in the light intensity of the plurality of modulated lights; Detection device for angular velocity, etc.
JP14666484A 1984-07-13 1984-07-13 Detector for speed, angular velocity and the like Pending JPS6125069A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001060840A (en) * 1999-08-19 2001-03-06 Kyocera Corp Multiple connection type noise filter

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