JPS6212812A - 光干渉角速度計 - Google Patents
光干渉角速度計Info
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- JPS6212812A JPS6212812A JP60151796A JP15179685A JPS6212812A JP S6212812 A JPS6212812 A JP S6212812A JP 60151796 A JP60151796 A JP 60151796A JP 15179685 A JP15179685 A JP 15179685A JP S6212812 A JPS6212812 A JP S6212812A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は各種の移動体に装着されてその移動体の姿勢
変化等によって発生する角速度を検出する光干渉角速度
計に関する。
変化等によって発生する角速度を検出する光干渉角速度
計に関する。
「先行技術」
入力角速度の計測範囲を拡大する目的で昭和５９年特願
第７０４５２号によりその方法を提案した。
第７０４５２号によりその方法を提案した。
この先願のａ要を第７図により述べる。
光学路１６の片端に配置された位相変調器２２によって
互に逆方向に伝搬する両光１４．１５の位相が変調され
る。
互に逆方向に伝搬する両光１４．１５の位相が変調され
る。
この場合の干渉光１９の強度Ｉ０は
Ｉｏ ”Ｃ（１＋ａｏｓ△φ（Ｊｏ （ｘ）＋ ２ Ｊ
ｔ （ｘ）−２ωｔ′＋・・・・・・＋ ２ Ｊ２（Ｈ
００４１１３１２１ｎ ωｔ’＋ −） ＋ｍ△φ（２
Ｊ ｔ （ｘ）ａｉｎωｔ’＋ ２ Ｊ Ｂ （ｘ）ｓ
ｔｎ３ Ｑ）ｌ’十ｍ＋・・・−＋ ２ Ｊ２ｍ−１（
Ｘ）ｓｔｎ（２ｍ−１）ωｔｌ＋・・・・・・））
・・・・・・・・・・・・（１）となる。
ｔ （ｘ）−２ωｔ′＋・・・・・・＋ ２ Ｊ２（Ｈ
００４１１３１２１ｎ ωｔ’＋ −） ＋ｍ△φ（２
Ｊ ｔ （ｘ）ａｉｎωｔ’＋ ２ Ｊ Ｂ （ｘ）ｓ
ｔｎ３ Ｑ）ｌ’十ｍ＋・・・−＋ ２ Ｊ２ｍ−１（
Ｘ）ｓｔｎ（２ｍ−１）ωｔｌ＋・・・・・・））
・・・・・・・・・・・・（１）となる。
ここでＣ：定 数
Ｊ、：ｎ次のベッセル関数（ｎ＝ｏ ＃ Ｉｏ２．３・
・・・・・） ｘ ： ２人ｔｈπｆ０τ Ａ ：変調指数 τ ：光学路１６を通る光の伝搬時間 ｆｏ：位相変調器２２の駆動周波数 ｔ’：ｔ−τ／２ △φ：光学路１６を互に逆方向に伝搬した両光１７’
、 １８’間の位相差 Ｒ：光学路１６の半径 Ｌ ：ループ状に構成された光学路１６の長さ Ｃ：光 速 λ ：光の波長 （１）式から明らかなように干渉光１９の強度工。に
。
・・・・・） ｘ ： ２人ｔｈπｆ０τ Ａ ：変調指数 τ ：光学路１６を通る光の伝搬時間 ｆｏ：位相変調器２２の駆動周波数 ｔ’：ｔ−τ／２ △φ：光学路１６を互に逆方向に伝搬した両光１７’
、 １８’間の位相差 Ｒ：光学路１６の半径 Ｌ ：ループ状に構成された光学路１６の長さ Ｃ：光 速 λ ：光の波長 （１）式から明らかなように干渉光１９の強度工。に
。
は焦△φ叫比例する項と、ｉ△φに比例する項が
：含まれている。
：含まれている。
干渉光１９は受光器２１により光電変換される。
□充電変換された信号は、ｔｈ△φに比例した信号ｖ１
′を端子２８に暇り出すべく同期検波器２３において位
相変調器２２の駆動周波数ｆ０で同期検波され、かっ鴎
△φに比例した信号ｖ２を端子２９に取り出すべく同期
検波器２４において前記ｆ０の２倍の周波数で同期検波
される。位相差△φが０±π／４の範囲にあれば、スイ
ッチ３０．３２は第７図に示した状態にあって、端子２
８よりの癲Δφに比例した出力がジャイロ出力端子３８
に出力される。
□充電変換された信号は、ｔｈ△φに比例した信号ｖ１
′を端子２８に暇り出すべく同期検波器２３において位
相変調器２２の駆動周波数ｆ０で同期検波され、かっ鴎
△φに比例した信号ｖ２を端子２９に取り出すべく同期
検波器２４において前記ｆ０の２倍の周波数で同期検波
される。位相差△φが０±π／４の範囲にあれば、スイ
ッチ３０．３２は第７図に示した状態にあって、端子２
８よりの癲Δφに比例した出力がジャイロ出力端子３８
に出力される。
比較器３３においては、その入力、つまりジャイロ出力
端子３８の出力が基準電圧ｖｒを越えると第８図Ｂに示
すようなパルスが発生する。このパルスは可逆カウンタ
３７によって加算カウントされる。一方ジャイロ出力端
子３８の出力が−ｖｒよりも負方向に大きくなると比較
器３４より第８図Ｃに示すようなパルスが発生し、これ
は可逆カウンタ３７で減算カウントされる。
端子３８の出力が基準電圧ｖｒを越えると第８図Ｂに示
すようなパルスが発生する。このパルスは可逆カウンタ
３７によって加算カウントされる。一方ジャイロ出力端
子３８の出力が−ｖｒよりも負方向に大きくなると比較
器３４より第８図Ｃに示すようなパルスが発生し、これ
は可逆カウンタ３７で減算カウントされる。
可逆カウンタ３７の重みが２０の出力は、第８図りに示
すように変化し、重みが２１の出力は、第８図Ｅに示す
ように変化する。今ジャイロ出力端子３８からの出力が
基準電圧＋ｖｒより大きくなったとすると比較器３３よ
りパルスが得られ可逆カウンタ３７が加算カウントされ
、それにより可逆カウンタの２°の出力が高レベル（論
理″１”）になり、スインｆ３０が切替えられ端子２９
の信号、 “即ち焦△φに比例した出力がジャイ
ロ出力端子３８に出力される。
すように変化し、重みが２１の出力は、第８図Ｅに示す
ように変化する。今ジャイロ出力端子３８からの出力が
基準電圧＋ｖｒより大きくなったとすると比較器３３よ
りパルスが得られ可逆カウンタ３７が加算カウントされ
、それにより可逆カウンタの２°の出力が高レベル（論
理″１”）になり、スインｆ３０が切替えられ端子２９
の信号、 “即ち焦△φに比例した出力がジャイ
ロ出力端子３８に出力される。
逆にジャイロ出力端子３８からの出力が基準電圧−ｖｒ
より負の方向に大きくなると比較器３４よリパルプが得
られ可逆カウンタ３７が減算カラン □トされて
、それにより２°の出力が高レベルとなりスイッチが作
動し、先の場合と同様に端子２９の信号、即ち（２）△
φに比例した出力がジャイロ出力端子３８に出力される
。
より負の方向に大きくなると比較器３４よリパルプが得
られ可逆カウンタ３７が減算カラン □トされて
、それにより２°の出力が高レベルとなりスイッチが作
動し、先の場合と同様に端子２９の信号、即ち（２）△
φに比例した出力がジャイロ出力端子３８に出力される
。
以上の状態から更に位相差△φが絶対量として ”
増加し、（２）△φに比例した出力が基準電圧＋ｖｒ又
□は−ｖｒよりも絶対値で大きくなると比較器３
３又は３４よりパ、化スが得られて可逆カウンタ３７が
加算或は減算し、スイッチ３０が復帰して端子２８゛の
出力がジャイロ出力端子３８に得られるようになる。
増加し、（２）△φに比例した出力が基準電圧＋ｖｒ又
□は−ｖｒよりも絶対値で大きくなると比較器３
３又は３４よりパ、化スが得られて可逆カウンタ３７が
加算或は減算し、スイッチ３０が復帰して端子２８゛の
出力がジャイロ出力端子３８に得られるようになる。
これとともにｉ△φとｍ△φに比例する出力が位相△φ
に対し正の特性となるように可逆カウンタ３７の２１の
出力によって信号極性反転指令が出力され、スイッチ３
２が切替えられる。これによりインバータ３１により極
性反転された端子２８又は端子２９の出力がジャイロ出
力端子３８に出力される。
に対し正の特性となるように可逆カウンタ３７の２１の
出力によって信号極性反転指令が出力され、スイッチ３
２が切替えられる。これによりインバータ３１により極
性反転された端子２８又は端子２９の出力がジャイロ出
力端子３８に出力される。
このようにして位相差△φが±ｍπに対し釣上π／４の
範囲にある場合は、ｉ△φ成分をジャイロ出力として取
り出され、±（２ｍ＋ １ ）・Σに対し約±π／４の
範囲にある場合は、（２）△φ酸成分ジャ・１口出力と
して取り出され、全範囲にわたって直線性のよい状態で
出力が得られる。この出力より角速度は次式で求めるこ
とができる。
範囲にある場合は、ｉ△φ成分をジャイロ出力として取
り出され、±（２ｍ＋ １ ）・Σに対し約±π／４の
範囲にある場合は、（２）△φ酸成分ジャ・１口出力と
して取り出され、全範囲にわたって直線性のよい状態で
出力が得られる。この出力より角速度は次式で求めるこ
とができる。
±２・・・・ ・・・・・・・・・・・
・（２）Ｋは比例定数（ｒａｄ／ｖ）、ｖｏはジャイロ
出力端子３８の電圧、ｍは角度加算パルスの総数と角度
減算パルスの総数との差、つまり可逆カウンタ３７の計
数値の内容であって、これは端子３９から取り出される
。
・（２）Ｋは比例定数（ｒａｄ／ｖ）、ｖｏはジャイロ
出力端子３８の電圧、ｍは角度加算パルスの総数と角度
減算パルスの総数との差、つまり可逆カウンタ３７の計
数値の内容であって、これは端子３９から取り出される
。
以上のようにして先に提案した出願では、入力角速度の
計測範囲を拡大することができる光干渉角速度計を実現
した。
計測範囲を拡大することができる光干渉角速度計を実現
した。
「尾明が解決しようとする問題点」
しかし、上記構成の光干渉角速度計の場合、入力角速度
が基準電圧＋ｖｒ又は−Ｖ、を横切る角速度よりも大き
く与えられた状態で作動が開始させられると、七の状態
が可逆カウンタ３７にとって初期値となり、正確な指示
ができなくなる不都合が生じる。
が基準電圧＋ｖｒ又は−Ｖ、を横切る角速度よりも大き
く与えられた状態で作動が開始させられると、七の状態
が可逆カウンタ３７にとって初期値となり、正確な指示
ができなくなる不都合が生じる。
「問題点を解決するための手段」
この発明では先に提案した第１光干渉角速度計に対し、
この第１光干渉角速度計より感度が低い。
この第１光干渉角速度計より感度が低い。
つまり第１光干渉角速度計の最大入力角速度に対して右
回り光ζ左回り光の位相差が±１に相当する角速度情報
を出力する第２光干渉角速度計を設け、この第２光干渉
角速度計の角速度情報により第１光干渉角速度計の角速
度ｆｎ報として得られる定する手段を設けたものである
。
回り光ζ左回り光の位相差が±１に相当する角速度情報
を出力する第２光干渉角速度計を設け、この第２光干渉
角速度計の角速度情報により第１光干渉角速度計の角速
度ｆｎ報として得られる定する手段を設けたものである
。
この発明の構成によれば第２光干渉角速度計の角速度情
報により第１光干渉角速度計で得られる角速度情報のｍ
値を規定することができる。よって動作開始時にすでに
入力角速度が与えられていたとしても、与えられた入力
角速度の値を絶対量として計測することのできる光干渉
角速度計を提供することができる。
報により第１光干渉角速度計で得られる角速度情報のｍ
値を規定することができる。よって動作開始時にすでに
入力角速度が与えられていたとしても、与えられた入力
角速度の値を絶対量として計測することのできる光干渉
角速度計を提供することができる。
「実施例」
第１図はこの発明の実施例を示す。
光源５８からの光は、光分配結合器５９によって二方向
の光４０．４１に分けられる。光４０は光分配結合器６
０により２分され光ファイバにより構成された光学路６
４をそれぞれ反対方向に伝搬する。
の光４０．４１に分けられる。光４０は光分配結合器６
０により２分され光ファイバにより構成された光学路６
４をそれぞれ反対方向に伝搬する。
上記第１光学路６４の伝搬光は、第１光学路６４の片端
に置かれた位相変調器６２により位相変調され光分配結
合器６０によって結合される。その結合された光４６は
、光分配結合器５９によって受光器６６に導びかれここ
で光電変換される。一方光４１は、光分配結合器６１に
より２分され光ファイバにより構成された第２光学路６
５をそれぞれ反対方向に１云搬する。第２光学路６５は
入力軸を実質的に第１光学路６４の入力軸に一致させた
構造である。第２光学路６５の伝搬光は第２光学路６５
の片端に置かれた位相変調器６３により位相変調され光
分配結合器６１で結合される。その結合された光５２は
光分配結合器５９によりその一部が受光器６６へ導びか
れる。
に置かれた位相変調器６２により位相変調され光分配結
合器６０によって結合される。その結合された光４６は
、光分配結合器５９によって受光器６６に導びかれここ
で光電変換される。一方光４１は、光分配結合器６１に
より２分され光ファイバにより構成された第２光学路６
５をそれぞれ反対方向に１云搬する。第２光学路６５は
入力軸を実質的に第１光学路６４の入力軸に一致させた
構造である。第２光学路６５の伝搬光は第２光学路６５
の片端に置かれた位相変調器６３により位相変調され光
分配結合器６１で結合される。その結合された光５２は
光分配結合器５９によりその一部が受光器６６へ導びか
れる。
受光器６６からの出力は、同期検波器６７．６８゜６９
で同期検波され、同期検波出力信号Ｖ１１ Ｖ２゜ｖ８
として出力される。
で同期検波され、同期検波出力信号Ｖ１１ Ｖ２゜ｖ８
として出力される。
信号ｖ０は位相変調器６２の駆動周波数、即ち変調周波
数ｆ０で同期検波されたもので、光学路６４の右回り光
と一左回り光の位相差△φの正弦関数ｉ△φに比例する
信号として端子７３に出力される。
数ｆ０で同期検波されたもので、光学路６４の右回り光
と一左回り光の位相差△φの正弦関数ｉ△φに比例する
信号として端子７３に出力される。
信号ｖ２は変調周波数ｆ０の２倍の周波数で同期検波さ
れたもので（９）△φに比例する信号として端子７４に
出力される。
れたもので（９）△φに比例する信号として端子７４に
出力される。
信号ｖｓは位相変調器６３の駆動量波数、即ち変調間波
数ｆｍで同期検波されたもので、光学路６５の右回り光
と左回り光の位相差△φの正弦関数であるｉ△φに比例
する信号として端子７５に出力される。尚ｆ０とｆｍは
互に干渉しない周波数、−２まり互に高調波関係になら
ない周波数に選定する。
数ｆｍで同期検波されたもので、光学路６５の右回り光
と左回り光の位相差△φの正弦関数であるｉ△φに比例
する信号として端子７５に出力される。尚ｆ０とｆｍは
互に干渉しない周波数、−２まり互に高調波関係になら
ない周波数に選定する。
第１光学路６４は高感度に入力角速度を検知するために
配置したもので、その特性は以下の通り設定した。
配置したもので、その特性は以下の通り設定した。
（光学路６４の具体例）
光学路６４の半径Ｒｔ＝０．０５ｍ
〃 長さり、＝３０００ｍ
光源波長λ＝１．３μｍ
最大入力角速度Ωｍａｘ ＝ ２４０’／ ８ｅｃ最大
最大入力変速おける位相差△φｍａｘこの実施例の場合
、上記に述べたように最大入力角速度を印加した場合、
光学路６４を伝搬する左右両光間の位相差として２０．
２ （ｒａｄ ）が生じる。
最大入力変速おける位相差△φｍａｘこの実施例の場合
、上記に述べたように最大入力角速度を印加した場合、
光学路６４を伝搬する左右両光間の位相差として２０．
２ （ｒａｄ ）が生じる。
この３．２フリンジに相当する位相差を直線性よく検知
するため、ｉ△φに比例する信号ｖ０と（２）△φに比
例する信号ｖ２をスイッチ７６においてディジタル変換
器８２からのＤ出力によって切替え、さらにスイッチ７
７において位相差△φに対する出力変化の傾きが正とな
るようディジタル変換器８２からのＥ出力によって切替
えられ、ローパスフィルタ８３を通過し角速度信号とし
てジャイロ出力端子８４に出力する。
するため、ｉ△φに比例する信号ｖ０と（２）△φに比
例する信号ｖ２をスイッチ７６においてディジタル変換
器８２からのＤ出力によって切替え、さらにスイッチ７
７において位相差△φに対する出力変化の傾きが正とな
るようディジタル変換器８２からのＥ出力によって切替
えられ、ローパスフィルタ８３を通過し角速度信号とし
てジャイロ出力端子８４に出力する。
第２光学路６５は入力軸を実質的に第１光学路６４の入
力軸に一致させた構造で信号ｖＩとｖ２を切替え制御す
るために使用するもので、最大入力角速度（ΩｍａＸ＝
２４０γ素）の時、第２光学路６５を伝搬する左右両光
間の位相差を光学路６４の感度より低い△φｍａｘ＝約
πＡに設定する。（最大入力範囲に渡って直線性のよい
連続する出力を得る □ため）最大入力角速度（
Ωｍａｘ＝２４０°／５ｅａ）の時位相差△φｍａｘが
約π／４になるための光学路６５の長さＬ２は第１光学
路６５の半径Ｒ２が第１光学路６４の半径Ｒ，と同様ｏ
、 ｏ ｓ ｍとするとＬ２＝１１６ｍとなる。
力軸に一致させた構造で信号ｖＩとｖ２を切替え制御す
るために使用するもので、最大入力角速度（ΩｍａＸ＝
２４０γ素）の時、第２光学路６５を伝搬する左右両光
間の位相差を光学路６４の感度より低い△φｍａｘ＝約
πＡに設定する。（最大入力範囲に渡って直線性のよい
連続する出力を得る □ため）最大入力角速度（
Ωｍａｘ＝２４０°／５ｅａ）の時位相差△φｍａｘが
約π／４になるための光学路６５の長さＬ２は第１光学
路６５の半径Ｒ２が第１光学路６４の半径Ｒ，と同様ｏ
、 ｏ ｓ ｍとするとＬ２＝１１６ｍとなる。
ここでΔφに関し±ｍπ（ｍ ＝Ｏｒ １ ｅ ２・・
・・・・）に対し約±π／４の範囲で直線性の良い廊Δ
φに比例子る出力ｖ１と士（２ｍ＋１ ）・π力（ｍ＝
ｏｔ１．２）に対し約±π／４の範囲で直線性の良い一
△φに比例するＶ２とを切替える方法について具体的に
述べる。
・・・・）に対し約±π／４の範囲で直線性の良い廊Δ
φに比例子る出力ｖ１と士（２ｍ＋１ ）・π力（ｍ＝
ｏｔ１．２）に対し約±π／４の範囲で直線性の良い一
△φに比例するＶ２とを切替える方法について具体的に
述べる。
極性判定器８１は信号ｖ３の負の電圧でスイッチ７８を
端子７５の出力＋ｖ８を選択するように作動させる信号
を出力する機能を有し、その作動については安定なスイ
ッチ作動を達成するため第３図Ｃに示すようなヒステリ
シス特性を持たせである。
端子７５の出力＋ｖ８を選択するように作動させる信号
を出力する機能を有し、その作動については安定なスイ
ッチ作動を達成するため第３図Ｃに示すようなヒステリ
シス特性を持たせである。
スイッチ７８はディジタル変換器８２のアナログ入力端
子８２Ａに印加される信号を、信号ｖ３が負にかかわら
ず正の電圧に反転するため信号ｖ３が負の電圧の時イン
バータ８０で反転された信号−ｖ８を極性判定器８１の
信号を受けてディジタル変換器８２のアナログ入力端子
８２Ａに供給する。
子８２Ａに印加される信号を、信号ｖ３が負にかかわら
ず正の電圧に反転するため信号ｖ３が負の電圧の時イン
バータ８０で反転された信号−ｖ８を極性判定器８１の
信号を受けてディジタル変換器８２のアナログ入力端子
８２Ａに供給する。
ディジタル変換器８２はアナログ入力端子８２Ａに供給
された電圧に応じディジタル変換器８２の内部コンパレ
ータ（ヒステリシス特性を持っている）列８２Ｂを作動
させＲＯＭ８２Ｃのアドレス入力端子Ａ０〜Ａｌｌ＋に
供給される。このディジタル変換器８２の内部に設けた
ＲＯＭ８２Ｃは正又は負の最大入力角速度範囲において
癲△φに比例する信号ｖ１と、（２）△φに比例する信
号ｖ２を第３図Ｆのようにπ／４の位置からπ／２間隔
に１２回切替える必要があるためアドレス入力としてＡ
０〜Ａｌｌまで設けてあり、かつ入力角速度の極性判定
用としてＡ１□のアドレス入力端子が設けである。
された電圧に応じディジタル変換器８２の内部コンパレ
ータ（ヒステリシス特性を持っている）列８２Ｂを作動
させＲＯＭ８２Ｃのアドレス入力端子Ａ０〜Ａｌｌ＋に
供給される。このディジタル変換器８２の内部に設けた
ＲＯＭ８２Ｃは正又は負の最大入力角速度範囲において
癲△φに比例する信号ｖ１と、（２）△φに比例する信
号ｖ２を第３図Ｆのようにπ／４の位置からπ／２間隔
に１２回切替える必要があるためアドレス入力としてＡ
０〜Ａｌｌまで設けてあり、かつ入力角速度の極性判定
用としてＡ１□のアドレス入力端子が設けである。
このＲＯＭ８２Ｃにはディジタル変換器８２の内部に設
けたコンパレータ列８２Ｂの出力と、極性判定器８１の
出力に応じ、第２゛図に示すような５ピツ） （Ｏｏ−
０４）のロジックが組込まれている。
けたコンパレータ列８２Ｂの出力と、極性判定器８１の
出力に応じ、第２゛図に示すような５ピツ） （Ｏｏ−
０４）のロジックが組込まれている。
ここでディジタル変換器８２のコンパレータ列に入力さ
れる信号のコンパンートレベルを、△φのπ／４からπ
／２間隔に対応する値に設定すると、ディジタル変換器
８２の出力り、Ｅは第３図りとＥに示すようになる。
れる信号のコンパンートレベルを、△φのπ／４からπ
／２間隔に対応する値に設定すると、ディジタル変換器
８２の出力り、Ｅは第３図りとＥに示すようになる。
その結果、第１図に示す同期検波器６７ 、６８の出力
ｖ１とｖ２を第３図りに示す信号により切替え、さらに
第３図Ｅに示す信号によって極性を反転させ第３図Ｆに
示す信号を出力する。
ｖ１とｖ２を第３図りに示す信号により切替え、さらに
第３図Ｅに示す信号によって極性を反転させ第３図Ｆに
示す信号を出力する。
この場合、入力角速度Ωｉｎは次式で求めることができ
る。
る。
±２・・・・・・
Ｋは比例定数（ｒａｄ／Ｖ ）、ｖｏはジャイロ出力端
子８４の電圧、即ち第３図Ｆに示す電圧、ｍはディジタ
ル変換器８２の出力ロジック（０゜〜０４）のカウント
数、但し負入力に対してはこの出力ロジック（Ｏｏ〜０
４）をインバートし１を加えた数。
子８４の電圧、即ち第３図Ｆに示す電圧、ｍはディジタ
ル変換器８２の出力ロジック（０゜〜０４）のカウント
数、但し負入力に対してはこの出力ロジック（Ｏｏ〜０
４）をインバートし１を加えた数。
ｍの極性は出力ロジックのＭＳＢ（０４）が“θ′の端
正を示し、６１′の時負を示す。
正を示し、６１′の時負を示す。
「発明の作用効果」
以上説明したようにこの発明によれば感度が低い第２光
学路６５を設け、この第２光学路６５と位相変調器６３
、同期検波器６９と、ディジタル変換器８２によって第
２光干渉角速度計を構成し、この第２光角速度計の角速
度情報により第１光千ｍ値を規定することができる。
学路６５を設け、この第２光学路６５と位相変調器６３
、同期検波器６９と、ディジタル変換器８２によって第
２光干渉角速度計を構成し、この第２光角速度計の角速
度情報により第１光千ｍ値を規定することができる。
よって動作開始時点においてｍキ０の状態の角速度が与
えられていてもｍの値を規定することができる。この点
から例えば移動体上において運動する物体の角速度或は
運動にともなう角速度を常に受ける母船、飛行機運搬車
両等から発射される飛しよう体などの角速度を、飛しよ
う体の作動時に与えられた角速度に関係なく正確にかつ
広い入力角速度範囲について検知することができる。
えられていてもｍの値を規定することができる。この点
から例えば移動体上において運動する物体の角速度或は
運動にともなう角速度を常に受ける母船、飛行機運搬車
両等から発射される飛しよう体などの角速度を、飛しよ
う体の作動時に与えられた角速度に関係なく正確にかつ
広い入力角速度範囲について検知することができる。
「尾明の変形実施例」
この発明による光干渉角速度計を実現するための光学系
の池の構造を第２図乃至第６図に示す。
の池の構造を第２図乃至第６図に示す。
第２図の例では二つの第１光学路６４と第２光学路６５
に対して二つの光ｉ８７，８８を設け。
に対して二つの光ｉ８７，８８を設け。
この二つの光［８７，８８の光をそれぞれ光分配結合器
８９と６０及び９０と６１を通じて二つの光学路６４．
６５に別々に供給し、二つの光学路６４と６５の各端部
に設けた位相変調器６２ 、６３によりそれぞれの光学
路６４．６５を右回り及び左回りに伝搬する光に位相変
調を加え、この位相変調された光の干渉光を二つの受光
器９１と９２によって受光し、二つの受光器９１と９２
から別々に第１光干渉信号Ｍ１と第２光干渉信号Ｍ２を
得るように構成した場合な示す。
８９と６０及び９０と６１を通じて二つの光学路６４．
６５に別々に供給し、二つの光学路６４と６５の各端部
に設けた位相変調器６２ 、６３によりそれぞれの光学
路６４．６５を右回り及び左回りに伝搬する光に位相変
調を加え、この位相変調された光の干渉光を二つの受光
器９１と９２によって受光し、二つの受光器９１と９２
から別々に第１光干渉信号Ｍ１と第２光干渉信号Ｍ２を
得るように構成した場合な示す。
この実施例によれば第１光干渉角速度計と第２光干渉角
速度計を構成する光学系を完全に分離した構成としたか
ら、二つの位相変調器６２と６３の駆動周波数は同じ周
波数の例えばｆｏに選定することができる。
速度計を構成する光学系を完全に分離した構成としたか
ら、二つの位相変調器６２と６３の駆動周波数は同じ周
波数の例えばｆｏに選定することができる。
第５図の実施例では一つの光源５８から出射された光を
光分配結合器９４で第１光学路６４と第２光学路６５に
分配すると共に、第１光学路６４の干渉光を光分配結合
器９３で分配して受光器９５で受光し、第２光学路６５
の干渉光を光分配結合器９４で分配して受光器９６ア受
光する構成とした場合を示す。この場合には受光器９６
に入射する光には第１光学路６４の干渉光が混入するた
め位相変調器６２と６３の駆動川波数ｆ０とｆｍは互に
干渉しない、つまり高調波関係にない周波数に選定する
。
光分配結合器９４で第１光学路６４と第２光学路６５に
分配すると共に、第１光学路６４の干渉光を光分配結合
器９３で分配して受光器９５で受光し、第２光学路６５
の干渉光を光分配結合器９４で分配して受光器９６ア受
光する構成とした場合を示す。この場合には受光器９６
に入射する光には第１光学路６４の干渉光が混入するた
め位相変調器６２と６３の駆動川波数ｆ０とｆｍは互に
干渉しない、つまり高調波関係にない周波数に選定する
。
第６図の実施例では一つの光源５８の光を光分配器９７
で分配し、この分配した光を光分配結合器８９と６０．
及び光分配結合器９０と６１を通じて第１光学路６４と
第２光学路６５に与え、それぞれの干渉光を光分配結合
器８９と９０によって分配し、その分配した干渉光を二
つの受光器９１と９２で受光するようにした場合を示す
。
で分配し、この分配した光を光分配結合器８９と６０．
及び光分配結合器９０と６１を通じて第１光学路６４と
第２光学路６５に与え、それぞれの干渉光を光分配結合
器８９と９０によって分配し、その分配した干渉光を二
つの受光器９１と９２で受光するようにした場合を示す
。
この実施例の場合には二つの光学系は光分配器９７によ
って結合されているため位相変調器６２の駆動周波数と
位相変調器６３の駆動周波数は互に干渉しない、つまり
高調波関係にない周波数ｆ０゜ｆｍに選定する。
って結合されているため位相変調器６２の駆動周波数と
位相変調器６３の駆動周波数は互に干渉しない、つまり
高調波関係にない周波数ｆ０゜ｆｍに選定する。
尚上述では光干渉角速度計において第１同期検波器２３
では位相変調器２２の駆動周波数ｆ０で同期検波し、第
２同期検波器２４−では位相変調器２２の駆動周波数ｆ
０の２倍の周波数２１ｏで同期検波した場合を説明した
が、第１同期検波器では駆動周波数ｆ０の奇数倍の任意
の高調波で同期検波し、第２同期検波器では位相変調器
の駆動周波数ｆ０の任意の偶数倍の高調波で同期検波し
ても同様の作用効果が得られる。
では位相変調器２２の駆動周波数ｆ０で同期検波し、第
２同期検波器２４−では位相変調器２２の駆動周波数ｆ
０の２倍の周波数２１ｏで同期検波した場合を説明した
が、第１同期検波器では駆動周波数ｆ０の奇数倍の任意
の高調波で同期検波し、第２同期検波器では位相変調器
の駆動周波数ｆ０の任意の偶数倍の高調波で同期検波し
ても同様の作用効果が得られる。
また第２光干渉角速度計においても同期検波器６９にお
いて位相変調器６３の駆動周波数ｆｍの奇数倍の周波数
で同期検波してもよい。
いて位相変調器６３の駆動周波数ｆｍの奇数倍の周波数
で同期検波してもよい。
さらに出力ｖ３の電圧値をディジタル変換し△φのπ／
４からπ／２間隔に対応するポイントをマイクロプロセ
ッサ等で判断し、マイクロプロセッサ等で覗り込まれた
出力ｖ１とｖ２を切替えて直線性の最適化を行なうこと
も可能である。
４からπ／２間隔に対応するポイントをマイクロプロセ
ッサ等で判断し、マイクロプロセッサ等で覗り込まれた
出力ｖ１とｖ２を切替えて直線性の最適化を行なうこと
も可能である。
また光干渉角速度計の最大入力レートをさらに拡大する
ためには、上記信号ｖ１とｖ２の切替制御用出力として
△φ＝±π／４の範囲のみ使用していたのでは、切替え
精度が劣化してくる。
ためには、上記信号ｖ１とｖ２の切替制御用出力として
△φ＝±π／４の範囲のみ使用していたのでは、切替え
精度が劣化してくる。
従って入力レートが入った状態で作動を開始させても、
入力された角速度の値が正確に指示できる範囲で切替制
御用出力のレンジ拡大をはかる必要がある。その方法と
して第２光学路６５を伝搬する左右両光用の位相差△φ
の正弦関数ｓｉｎ△φと余弦関数（２）△φを組み合わ
せることにより第１光干渉計と同じようにレンジ拡大を
実現することもできる。
入力された角速度の値が正確に指示できる範囲で切替制
御用出力のレンジ拡大をはかる必要がある。その方法と
して第２光学路６５を伝搬する左右両光用の位相差△φ
の正弦関数ｓｉｎ△φと余弦関数（２）△φを組み合わ
せることにより第１光干渉計と同じようにレンジ拡大を
実現することもできる。
第１図はこの発明による光干渉角速度計の実施例を示す
ブロック図、第２図は第１図に示した実施例に使用して
いるＲＯＭの内容を説明するための図、第３図はこの発
明による光干渉角速度計の動作を説明するための波形図
、第２図、第５図及び第６図は第１図に示した光干渉角
速度計の光学部の実施例を示す図、第７図は先に提案し
た光干渉角速度計を、説明するためのブロック図、第８
図は第７図に示した光干渉角速度計の動作を説明するた
めの波形図である。 １１．５８．８７．８８：光源、１３，５９゜６０．６
１，８９，９０，９３．９４：光分配結合器、２１．６
６．９１，９２，９５，９６：受光器、−２２、６２、
６３：位相変調器、２３゜２４．６７．６８．６９：同
期検波回路、２５゜７０ ： １／２分周器、２６．７
１．７２：変調信号源、２８．２９，７３，７４，７５
．３９゜８５：端子、３０，３２．７６．７７：スイッ
チ、３１，７９．８０：インバータ、３３．３４：比較
器、３５．３６：基準電源、３７：可逆カクンタ、３８
．８４：ジャイロ出力端子、１６゜６４．６５：光学路
、８１：極性判定器、８２：ディジタル変換器、８３：
ローパスフィルタ。
ブロック図、第２図は第１図に示した実施例に使用して
いるＲＯＭの内容を説明するための図、第３図はこの発
明による光干渉角速度計の動作を説明するための波形図
、第２図、第５図及び第６図は第１図に示した光干渉角
速度計の光学部の実施例を示す図、第７図は先に提案し
た光干渉角速度計を、説明するためのブロック図、第８
図は第７図に示した光干渉角速度計の動作を説明するた
めの波形図である。 １１．５８．８７．８８：光源、１３，５９゜６０．６
１，８９，９０，９３．９４：光分配結合器、２１．６
６．９１，９２，９５，９６：受光器、−２２、６２、
６３：位相変調器、２３゜２４．６７．６８．６９：同
期検波回路、２５゜７０ ： １／２分周器、２６．７
１．７２：変調信号源、２８．２９，７３，７４，７５
．３９゜８５：端子、３０，３２．７６．７７：スイッ
チ、３１，７９．８０：インバータ、３３．３４：比較
器、３５．３６：基準電源、３７：可逆カクンタ、３８
．８４：ジャイロ出力端子、１６゜６４．６５：光学路
、８１：極性判定器、８２：ディジタル変換器、８３：
ローパスフィルタ。
Claims (1)
- （１）Ａ、少なくとも一周する第１光学路と、Ｂ、その
第１光学路に対し右回り光及び左回り光を通す手段と、 Ｃ、その第１光学路を伝搬してきた右回り光と左回り光
を干渉させる干渉手段と、 Ｄ、その干渉手段と上記第１光学路の一端との間にこれ
らに縦続的に配されて右回り光と左回り光に位相変化を
与える位相変調器と、 Ｅ、上記干渉光の光強度を電気信号として検出する受光
器と、 Ｆ、その受光器の出力の内上記位相変調器の光変調にと
もなう基本成分又は任意の奇数波成分を同期検波する第
１同期検波手段と、 Ｇ、上記受光器の出力の内上記基本成分の２倍の周波数
成分又は任意の偶数波成分を同期検波する第２同期検波
手段と、 Ｈ、実質的に入力軸を上記第１光学路と一致させた少な
くとも一周する第２光学路を有する第２光干渉角速度計
と、 Ｉ、この第２光干渉角速度計からの角速度情報により上
記第１光学路の右回り光と左回り光の位相差が±ｍπ（
ｍ＝０、１、２・・・・・・）に対し約±π／４の範囲
であることを検出する第１範囲検出手段と、 Ｊ、上記角速度情報により上記第１光学路の右回り光と
左回り光の位相差が±（２ｍ＋１）π／２（ｍ＝０、１
、２・・・・・・）に対し約±π／４の範囲であること
を検出する第２範囲検出手段と、 Ｋ、上記第１範囲検出手段の出力により上記第１同期検
波手段の出力を角速度出力とする手段と、 Ｌ、上記第２範囲検出手段の出力により上記第２同期検
波手段の出力を上記角速度出力とする手段と、 を具備した光干渉角速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60151796A JPS6212812A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 光干渉角速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60151796A JPS6212812A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 光干渉角速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6212812A true JPS6212812A (ja) | 1987-01-21 |
| JPH0352004B2 JPH0352004B2 (ja) | 1991-08-08 |
Family
ID=15526484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60151796A Granted JPS6212812A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 光干渉角速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6212812A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03113116A (ja) * | 1989-09-25 | 1991-05-14 | Koyo Seiko Co Ltd | 直動形ガイド装置 |
| US5726215A (en) * | 1994-11-08 | 1998-03-10 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Styrene resin composition and shaped article thereof |
| JP2013093627A (ja) * | 2013-02-18 | 2013-05-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体波長可変レーザ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6085313A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-14 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 光フアイバレ−ザジヤイロ |
-
1985
- 1985-07-10 JP JP60151796A patent/JPS6212812A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6085313A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-14 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 光フアイバレ−ザジヤイロ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03113116A (ja) * | 1989-09-25 | 1991-05-14 | Koyo Seiko Co Ltd | 直動形ガイド装置 |
| US5726215A (en) * | 1994-11-08 | 1998-03-10 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Styrene resin composition and shaped article thereof |
| JP2013093627A (ja) * | 2013-02-18 | 2013-05-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体波長可変レーザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0352004B2 (ja) | 1991-08-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |