JP3314318B2 - 光ファイバジャイロ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば航空機、船舶、
自動車等の角速度計として使用して好適な光ファイバジ
ャイロに関し、より詳細には、位相変調方式及びセロダ
イン方式の光ファイバジャイロに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバジャイロは角速度を計測する
装置として広く使用されており、小型で且つ高い信頼性
を有する長所がある。光ファイバジャイロは光のサグナ
ック効果（サニャック効果ともいう。）を利用して角速
度を計測する。干渉型の光ファイバジャイロでは、複数
回巻かれた光ファイバループよりなる１本の長い光路を
互いに反対方向に光を伝播させ、斯かる２つの伝播光の
干渉光に現れる位相差より角速度を求める。

【０００３】図９を参照して従来の光ファイバジャイロ
装置の例を説明する。この光ファイバジャイロ装置は干
渉型の光ファイバジャイロのうち位相変調方式のもので
ある。

【０００４】光ファイバジャイロ装置は、半導体レー
ザ、発光ダイオード等の発光器１と検出光を電流に変換
する受光器２と１本の光ファイバを複数回巻いて形成さ
れた光ファイバループ３と光集積回路４とを有する。光
集積回路４は光ファイバを伝播する光を合成し又は分岐
する第１及び第２のＹ分岐５、６と第２のＹ分岐６の分
岐枝に設けられた位相変調器８とを有する。

【０００５】発光器１及び受光器２は第１のＹ分岐５の
各分岐枝に接続されており、光ファイバループ３の両端
は第２のＹ分岐６の各分岐枝に接続されている。発光器
１より出力された光は第１のＹ分岐５を経由し、第２の
Ｙ分岐６によって２つの伝播光に分岐され、光ファイバ
ループ３を互いに反対方向に伝播する。即ち、一方は光
ファイバループ３を右周りに伝播し、他方は左周りに伝
播する。

【０００６】光ファイバループ３を互いに反対方向に伝
播した光は第２のＹ分岐６によって合成され干渉光が生
成される。斯かる干渉光は第１のＹ分岐５の他方の分岐
枝を経由して受光器２によって検出される。

【０００７】光ファイバループ３に外から角速度Ωが加
わると、サグナック効果によって、光ファイバループ３
内を互いに反対方向に伝播する光の間に位相差Δθが生
じる。斯かる位相差Δθは角速度Ωに比例し、次の式で
表される。

【０００８】

【数１】Δθ＝（２πＤＬ／λｃ）Ω

【０００９】ここに、Ｄは光ファイバループ３のループ
径、Ｌは光ファイバループ３の長さ、λは発光器１から
出力される光の波長、ｃは光速、Ωは光ファイバループ
３のループの中心軸線周りの角速度を表す。

【００１０】位相変調方式によると、光ファイバループ
３を右周りに伝播する光と左周りに伝播する光は位相変
調器８によってそれぞれ位相変調される。それによっ
て、入力角速度Ωが小さいときでも正確な位相差Δθを
得ることができる。位相変調をしない方式では、受光器
２によって検出される干渉光の強さＩは位相差Δθの余
弦値ｃｏｓΔθを含み、入力角速度Ωが小さいと、正確
な位相差Δθを得られない欠点があった。

【００１１】光ファイバループ３を右周りに伝播する光
Ｅ_C と左周りに伝播する光Ｅ_CCは光ファイバループ３の
両端にて次のように表される。

【００１２】

【数２】Ｅ_C ＝Ｅ₀ ｓｉｎ（ωｔ−Δθ／２＋β₀ ） Ｅ_CC＝Ｅ₀ ｓｉｎ（ωｔ＋Δθ／２＋β_T ）

【００１３】ここに、Ｅ₀ は振幅、ωは光の周波数に対
する角速度、ｔは時間、Δθ／２はサグナック効果によ
り生じた位相差、β₀ 及びβ_T は位相変調器８によって
生成された位相差である。右周りに伝播する光Ｅ_C の位
相差β₀ は光ファイバループ３を右周りに伝播してから
光ファイバループ３の出口にて位相変調された光の位相
差であり、左周りに伝播する光Ｅ_CCの位相差β_T は光フ
ァイバループ３の入口にて位相変調されてから光ファイ
バループ３を左周りに伝播した光の位相差である。

【００１４】斯かる２つの伝播光Ｅ_C 、Ｅ_CCは第２のＹ
分岐６によって合成され、干渉光は第１のＹ分岐５の他
方の分岐枝を経由して受光器２によって検出される。受
光器２によって検出される干渉光の強さＩは次の式によ
って表される。

【００１５】

【数３】 Ｉ＝２Ｅ₀ ² 〔１＋ｃｏｓ（Δθ＋β_T −β₀ ）〕

【００１６】位相変調は角速度ω_m の基準周波数の正弦
波を使用して行われる。斯かる場合、位相差β_T 及びβ
₀ は次の式によって表される。

【００１７】

【数４】β_T ＝βｓｉｎ（ω_m ｔ＋ω_m ・τ／２） β₀ ＝βｓｉｎ（ω_m ｔ−ω_m ・τ／２）

【００１８】ここに、βは定数、τは光が光ファイバル
ープ３を伝播するのに要する時間である。この式より位
相差β_T 及びβ₀ の差を求めると次のようになる。

【００１９】

【数５】Δβ＝β_T −β₀ ＝２βｓｉｎ（ω_m ・τ／
２）・ｃｏｓω_m ｔ

【００２０】これを数３の式に代入すると次の式が得ら
れる。

【００２１】

【数６】Ｉ＝２Ｅ₀ ²〔１＋ｃｏｓΔθ・｛Ｊ₀ （ｘ）＋
２Σ_k=1 Ｊ_2k（ｘ）ｃｏｓ２ｋ・ω_m ｔ｝−２ｓｉｎΔ
θ・Σ_k=0 Ｊ_2k+1（ｘ）ｓｉｎ（２ｋ＋１）ω_m ｔ〕

【００２２】Ｅ_O は光の強さに関係する定数、ω_m は位
相変調器８によって付与された角周波数、ｘは位相変調
度、Ｊ₀ 、Ｊ₁ 、Ｊ₂ 、・・・はベッセル関数、ｔは時
間である。位相変調度ｘは位相変調器８に供給される電
圧信号の大きさによって変化する。

【００２３】位相変調度ｘは次の式によって表される。

【００２４】

【数７】ｘ＝２βｓｉｎω_m τ／２

【００２５】数６の式は次の数８の式のように表され
る。

【００２６】

【数８】Ｉ＝Ｉ₀ −Ｉ₁ ｓｉｎω_m ｔ＋Ｉ₂ ｃｏｓ２ω
_m ｔ−Ｉ₃ ｓｉｎ３ω_m ｔ＋Ｉ₄ｃｏｓ４ω_m ｔ＋・・
・

【００２７】但し、Ｉ₀ 、Ｉ₁ 、Ｉ₂ 、Ｉ₃ 、Ｉ₄ は次
の数９の式によって表される。尚、Ｉ₀ は直流成分、Ｉ
₁ は１倍波成分、Ｉ₂ は２倍波成分、Ｉ₃ は３倍波成分
等と称される。

【００２８】

【数９】Ｉ₀ ＝２Ｅ₀ ² ｛１＋Ｊ₀ （ｘ）ｃｏｓΔθ｝ Ｉ₁ ＝４Ｅ₀ ² Ｊ₁ （ｘ）ｓｉｎΔθ Ｉ₂ ＝４Ｅ₀ ² Ｊ₂ （ｘ）ｃｏｓΔθ Ｉ₃ ＝４Ｅ₀ ² Ｊ₃ （ｘ）ｓｉｎΔθ Ｉ₄ ＝４Ｅ₀ ² Ｊ₄ （ｘ）ｃｏｓΔθ

【００２９】位相変調方式の光ファイバジャイロ装置で
は、受光器２が受光する干渉光の強さＩは数８の式に示
されるように、ｃｏｓΔθの項ばかりでなくｓｉｎΔθ
の項を含むから、入力角速度Ωが小さく位相差Δθの値
が小さいときには、ｓｉｎΔθの項を取り出して位相差
Δθを求めれば正確な値が得られる。

【００３０】再び図９を参照する。光ファイバジャイロ
装置は更に発光器１に駆動信号を供給する駆動器１１と
電流電圧変換器９と同期検波部５３と信号発生部５５と
位相変調信号発生部５７と角速度／角度演算部５９と変
調度演算部６１とを有する。尚、角速度／角度演算部５
９と変調度演算部６１は信号処理装置（ＣＰＵ）６５に
よって構成されてよい。

【００３１】駆動器１１は直流電源ＤＣを入力して発光
器１に駆動電流を供給する。電流電圧変換器９は受光器
２より出力された電流信号を電圧信号に変換し、それを
同期検波部５３に出力する。信号発生部５５は角周波数
ω_m の基準信号を発生する信号発生部と斯かる基準信号
を倍周して角周波数２ω_m 、３ω_m 、４ω_m のパルス信
号を生成する倍周器とを有する。

【００３２】同期検波部５３は信号発生部５５より供給
された角周波数ω_m 、２ω_m 、３ω _m 、４ω_m の信号と
電流電圧変換器９の電圧出力を入力する。先ず、数６の
式又は数８の式に示される光強度信号Ｉより直流成分Ｉ
_O を除去する。次に、角周波数ω_m 、２ω_m 、３ω_m 、
４ω_m の信号によって光強度信号Ｉを同期検波し、１倍
波成分、２倍波成分、３倍波成分及び４倍波成分を得
る。これらは次の式によって表される。

【００３３】

【数１０】Ｉ₁ ＝ＫＪ₁ （ｘ）ｓｉｎΔθ Ｉ₂ ＝ＫＪ₂ （ｘ）ｃｏｓΔθ Ｉ₃ ＝ＫＪ₃ （ｘ）ｓｉｎΔθ Ｉ₄ ＝ＫＪ₄ （ｘ）ｃｏｓΔθ

【００３４】Ｋは定数である。ここで変調度制御につい
て説明する。数１０の式は同期検波部５３の出力信号と
して得られる。従って、斯かる信号を使用して位相差Δ
θを求めるためには、これらの式よりＫ、Ｊ₁ （ｘ）、
Ｊ₂ （ｘ）、Ｊ₃ （ｘ）、Ｊ ₄ （ｘ）を消去すればよ
い。従って、例えば、Ｊ₁ （ｘ）＝Ｊ₂ （ｘ）又はＪ₃
（ｘ）＝Ｊ₄ （ｘ）であればよい。

【００３５】図１０にベッセル関数Ｊ₀ （ｘ）、Ｊ
₁ （ｘ）、Ｊ₂ （ｘ）、Ｊ₃ （ｘ）、Ｊ ₄ （ｘ）を示
す。Ｊ₁ （ｘ）＝Ｊ₂ （ｘ）を満たす変調度ｘのうち最
大値を最適な変調度ｘ₀ とすると、ｘ₀ ≒２．６３であ
る。

【００３６】

【数１１】ｘ₀ ≒２．６３

【００３７】従って、変調度ｘ≒２．６３となるように
位相変調器８によって位相変調すればよい。それによっ
て、数１０の式のうちの２式を使用して位相差Δθが求
められる。

【００３８】変調度制御は位相変調器８に引加する電圧
信号を変化させることによって変調度ｘを所望の値に変
化させるものである。変調度演算部６１は所望の変調度
ｘを指示する変調度信号を生成して変調信号発生部５７
に供給する。

【００３９】しかしながら、変調度ｘを一定値に固定す
るのは一般に困難であり、変調度ｘは変動する。変調度
制御において、変調度ｘを一定値に維持するために様々
な改良がなされている。変調度制御の例として本願出願
人と同一の出願人によって出願された特願昭６１−１８
２３５２号に開示されたものがある。以下にこれを説明
する。

【００４０】この例では変調度ｘを最適変調度ｘ₀ ＝
２．６３に固定するために、同期検波部５３の出力信号
比の偏差が使用され、それによって、位相変調器８に供
給される電圧が調節される。

【００４１】同期検波部５３からの出力信号Ｉ₁ 、
Ｉ₃ 、Ｉ₂ 、Ｉ₄ によって第１及び第２の比Ｄ
₁ （ｘ）、Ｄ₂ （ｘ）を求める。斯かる２つの比は数１
０の式より次のようになる。

【００４２】

【数１２】 Ｄ₁ （ｘ）＝Ｉ₁ ／Ｉ₃＝２ＫＪ₁ （ｘ）ｓｉｎΔθ／
２ＫＪ₃ （ｘ）ｓｉｎΔθ＝Ｊ₁ （ｘ）／Ｊ₃ （ｘ） Ｄ₂ （ｘ）＝Ｉ₂ ／Ｉ₄＝２ＫＪ₂ （ｘ）ｃｏｓΔθ／
２ＫＪ₄ （ｘ）ｃｏｓΔθ＝Ｊ₂ （ｘ）／Ｊ₄ （ｘ）

【００４３】Δθ＝２ｍ×π／２付近ではｓｉｎΔθ≒
０だから、第１の比Ｄ₁ （ｘ）の値の信頼性が小さくな
り、 Δθ＝（２ｍ＋１）×π／２付近ではｃｏｓΔθ
≒０だから、第２の比Ｄ₂ （ｘ）の値の信頼性が小さく
なる。従って、この例では、Δθ＝２ｍ×π／２付近で
は、即ち、Δθ＝２ｍ×π／２±π／４の範囲にあると
き、第２の比Ｄ₂ （ｘ）を使用し、Δθ＝（２ｍ＋１）
×π／２付近では、即ち、Δθ＝（２ｍ＋１）×π／２
±π／４の範囲にあるとき、第１の比Ｄ₁ （ｘ）を使用
する。

【００４４】位相差ΔθがΔθ＝２ｍ×π／２±π／４
の範囲にあるか否か又はΔθ＝（２ｍ＋１）×π／２±
π／４の範囲にあるか否かを判定するために使用する位
相差Δθは角速度／角度演算部５９より出力される位相
差信号Δθを使用する。

【００４５】数１２の式の各式に最適変調度ｘ₀ ＝２．
６３を代入して得られた比をそれぞれ第１の最適変調度
比Ｄ₁ （ｘ₀ ）、第２の最適変調度比Ｄ₂ （ｘ₀ ）と
し、斯かる最適変調度比に対する実際の変調度比Ｄ
₁ （ｘ）、Ｄ₂ （ｘ）の偏倚量をそれぞれΔＤ
₁ （ｘ）、ΔＤ₂ （ｘ）とする。

【００４６】

【数１３】ΔＤ₁ （ｘ）＝Ｄ₁ （ｘ₀ ）−Ｄ₁ （ｘ） ΔＤ₂ （ｘ）＝Ｄ₂ （ｘ₀ ）−Ｄ₂ （ｘ）

【００４７】こうして、変調度演算部６１は数１３の式
によって表される変調度比の偏倚量ΔＤ₁ （ｘ）、ΔＤ
₂ （ｘ）を演算してそれを変調度ｘの補正値Δｘとして
変調信号発生部５７に供給する。変調信号発生部５７
は、偏倚量ΔＤ₁ （ｘ）、ΔＤ ₂ （ｘ）に比例した分だ
け位相変調器８への駆動電圧を増減させる。変調度演算
部６１の出力を変調度信号発生部５７に供給することに
よって、閉ループが構成されている。偏倚量ΔＤ
₁ （ｘ）＝０又はΔＤ₂ （ｘ）＝０のとき、変調度ｘは
最適変調度に等しくなる、即ちｘ＝ｘ₀ である。

【００４８】角速度／角度演算部５９は、同期検波部５
３より出力された１倍波信号及び２倍波信号Ｎ_1A、Ｎ_1B
を使用して次の式によって位相差Δθを演算する。

【００４９】

【数１４】Δθ＝ｔａｎ^-1（Ｎ_1A／Ｎ_1B）

【００５０】こうして得られた位相差Δθを数１の式に
代入して角速度Ωが求められる。角速度／角度演算部５
９は、角速度Ωを積分して角度を演算する。

【００５１】図１１を参照して従来のセロダイン方式の
光ファイバジャイロを説明する。セロダイン方式の光フ
ァイバジャイロは位相変調方式の光ファイバジャイロを
改良したもので、位相変調方式の光ファイバジャイロよ
り広いダイナミックレンジを得ることができるように構
成されている。

【００５２】セロダイン方式の光ファイバジャイロでは
位相変調器８に加えて更にセロダイン変調器８’が設け
られている。光ファイバループ３を右周りに伝播する光
Ｅ_Cと左周りに伝播する光Ｅ_CCは位相変調器８による位
相変調に重畳して更にセロダイン変調される。光ファイ
バループ３を伝播した光は数２の式の代わりに次の数１
５の式によって表される。

【００５３】

【数１５】 Ｅ_C ＝Ｅ₀ ｓｉｎ（ωｔ−Δθ／２＋β₀ ＋α₀ ） Ｅ_CC＝Ｅ₀ ｓｉｎ（ωｔ＋Δθ／２＋β_T ＋α_T ）

【００５４】α₀ 、α_T は光ファイバループ３を右周り
に伝播する光と左周りに伝播する光において、セロダイ
ン変調器８’によって生成された位相差である。

【００５５】図１２に斯かるセロダイン変調によって生
成された位相差信号α₀ 、α_T を示す。図１２Ａに示す
ように、位相差信号α₀ 、α_T は振幅２π、周期Ｔ_S の
鋸波状波である。

【００５６】斯かる２つの伝播光Ｅ_C 、Ｅ_CCは第２のＹ
分岐６によって合成され、干渉光が生成される。受光器
２によって検出される干渉光の強さＩは次の式によって
表される。

【００５７】

【数１６】Ｉ＝２Ｅ₀ ² 〔１＋ｃｏｓ（Δθ＋β_T −β
₀ ＋α_T −α₀ ）〕＝２Ｅ₀ ² 〔１＋ｃｏｓ（Δθ＋Δ
β＋Δα）〕

【００５８】ここにΔβは位相変調器８によって生成さ
れた位相差、Δαは位相変調器８’によって生成された
位相差である。Δαはセロダイン位相差と称される。

【００５９】

【数１７】Δβ＝β_T −β₀ Δα＝α_T −α₀

【００６０】図１２Ｂにセロダイン位相差Δαの波形を
示す。セロダイン位相差Δαは交互に値がα_S とα_S −
２πに変化する矩形波である。α_S は次の式によって表
される。

【００６１】

【数１８】α_S ＝２πτ／Ｔ_S

【００６２】Ｔ_S は位相差信号α₀ の周期、τは光ファ
イバループ３を光が伝播するのに要する時間である。

【００６３】数３の式と数１６の式を比較すると明らか
なように、セロダイン方式では、干渉光の光の強さＩは
数６の式にてΔθの代わりにΔθ＋Δαを代入して得ら
れる。従って、受光器２によって出力される電流信号の
直流成分、１倍波成分、２倍波成分、３倍波成分等は数
９の式に対応して次の式によって表される。

【００６４】

【数１９】Ｉ₀ ＝２Ｅ₀ ² ｛１＋Ｊ₀ （ｘ）ｃｏｓ（Δ
θ＋Δα）｝ Ｉ₁ ＝４Ｅ₀ ² Ｊ₁ （ｘ）ｓｉｎ（Δθ＋Δα） Ｉ₂ ＝４Ｅ₀ ² Ｊ₂ （ｘ）ｃｏｓ（Δθ＋Δα） Ｉ₃ ＝４Ｅ₀ ² Ｊ₃ （ｘ）ｓｉｎ（Δθ＋Δα） Ｉ₄ ＝４Ｅ₀ ² Ｊ₄ （ｘ）ｃｏｓ（Δθ＋Δα）

【００６５】再び図１１を参照する。光ファイバジャイ
ロは更に同期検波部５３と信号発生部５５と変調信号発
生部５７とＣＰＵ６５とセロダイン変調信号発生部６７
とを有する。

【００６６】同期検波部５３は信号発生部５５より出力
された角速度ω_m の基準信号を入力して１倍波成分Ｉ₁
を検波する。従って、同期検波部５３よりセロダイン変
調信号発生部６７に１倍波信号Ｉ₁ が供給される。

【００６７】セロダイン変調信号発生部６７は、ｓｉｎ
（Δθ＋Δα）＝０となるように、即ち、Δα＝−Δθ
となるようにセロダイン変調信号を生成する。Δα＝α
_S ＝２πτ／Ｔ_S とすると、正負の符号を無視して、Δ
θ＝２πτ／Ｔ_S となる。これを数１の式に代入する
と、次の式が得られる。

【００６８】

【数２０】 Ω＝λｃτ／２ＬＲＴ_S ＝λｃτｆ_S ／２ＬＲ

【００６９】ここに、ｆ_S はセロダイン波の周波数ｆ_S
＝１／Ｔ_S である。

【００７０】斯かるセロダイン変調信号はセロダイン位
相変調器８’及びＣＰＵ６５に供給される。

【００７１】図１３にＣＰＵ６５の構成を示す。ＣＰＵ
６５はセロダイン変調信号を入力して角速度及び角度を
演算する角速度／角度演算部５９と変調度ｘを演算する
変調度演算部６１と２π制御をするための２π制御部６
３とを有する。

【００７２】角速度／角度演算部５９はｓｉｎ（Δθ＋
Δα）＝０となった時の図１２Ａに示すセロダイン波の
波の数を計数することによって周波数ｆ_S を求め、数２
０の式によって角速度Ωを求める。変調度演算部６１は
上述の如き数１２の式及び数１３の式を演算して変調度
信号又は変調度補正信号を生成し、変調信号発生部５７
に供給する。

【００７３】２π制御部６３はセロダイン方式の光ファ
イバジャイロにおいて、２π誤差を補正するために設け
られている。セロダイン波の振幅は図１２Ａに示す如き
２πであるが、実際には２πより僅かに偏倚する。２π
誤差はセロダイン波の振幅が２πより偏倚することによ
って生成される誤差である。尚、２π制御の詳細は例え
ば、本願出願人と同一の出願人によって出願された特願
平４−３０６９７５号を参照されたい。

【００７４】２π制御部６３によって生成された２π誤
差補正信号Δ２πはセロダイン変調信号発生部６７に供
給される。セロダイン変調信号発生部６７は、上述のよ
うにｓｉｎ（Δθ＋Δα）＝０、即ち、Δα＝−Δθと
なる条件にて生成したセロダイン変調信号を２π制御部
６３より供給された２π誤差補正信号によって補正す
る。

【００７５】

【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバジャ
イロ装置では、同期検波部５３において、光の強さ信号
Ｉより２倍波成分Ｉ₂ を除去するために、例えば２倍波
除去器を設けていた。そのために同期検波部５３の構成
が複雑になる欠点があった。

【００７６】従来の光ファイバジャイロ装置では、同期
検波部５３において、光の強さ信号Ｉより４倍波成分Ｉ
₄ を分離するために、基準信号の角周波数ω_m の４倍の
角周波数４ω_m の信号を使用して同期検波を行ってい
た。このような高周波を使用すると回路の雑音レベルが
大きくなり、正確な変調度制御を行うことが困難であっ
た。

【００７７】従来の光ファイバジャイロ装置では、入力
角速度Ωの絶対値が小さい場合、同期検波部５３による
同期検波は熱又は雑音又は暗電流によって、変調度制御
の精度が低下する欠点があった。

【００７８】また、入力角速度Ωの絶対値が大きい場
合、増幅器の利得を小さくする必要があり、それによっ
て誤差が大きくなり、正確な角速度Ωを得ることができ
ない欠点があった。

【００７９】本発明は斯かる点に鑑み、入力角速度Ωの
値が小さいときでも、正確に変調度制御を行うことがで
きる光ファイバジャイロを提供することを目的とする。

【００８０】

【課題を解決するための手段】本発明光ファイバジャイ
ロは、光源である発光器１と、この発光器１からの光を
振幅変調する振幅変調手段と、光ファイバループ３と、
この光ファイバループ３内を互いに反対方向に伝播する
第１の伝播光及び第２の伝播光を位相変調する位相変調
器８と、この第１の伝播光及び第２の伝播光の干渉光を
検出する受光器２と、この光ファイバループ３がループ
の中心軸線周りに角速度Ωにて回転するとき、この第１
の伝播光及び第２の伝播光の間に発生するサグナック位
相差Δθを求めるための同期検波部５３と、この同期検
波部５３によって得られた出力よりこの角速度Ωを演算
するための角速度／角度演算部５９とを有する光ファイ
バジャイロにおいて、この発光器１からの光の振幅変調
に使用する基準周波数ｆ_Qは複数の基準周波数ｆ_Q1、ｆ
_Q2、ｆ_Q3等を含み、この複数の基準周波数の信号とこの
位相変調のための基準周波数ｆ_m の信号とによってこの
干渉光の強さＩの信号に中間周波数ｍｆ_Qi−ｎｆ
_m （ｍ、ｎ、ｉは正の整数）の信号を発生するようにな
し、この同期検波部５３はこのｍｆ_Qi−ｎｆ_m の信号の
うち所望の周波数の信号のみを同期検波するようにした
ことを特徴とするものである。

【００８１】

【００８２】

【００８３】本発明によると、上述光ファイバジャイロ
において、この発光器１からの光の振幅変調は周期Ｔ＝
１／ｆ_Qiの矩形波を使用してなされる。

【００８４】本発明によると上述光ファイバジャイロに
おいて、この発光器１からの光の振幅変調は周期Ｔ＝１
／ｆ_Qiの正弦波を使用してなされる。

【００８５】

【００８６】

【００８７】

【００８８】本発明によると、上述光ファイバジャイロ
において、この光ファイバループ３内を互いに反対方向
に伝播する第１の伝播光と第２の伝播光をそれぞれセロ
ダイン位相変調するセロダイン位相変調器８’を設け、
セロダイン方式によってこのサグナック位相差Δθを演
算し更にこの角速度Ωを演算するように構成されてい
る。

【００８９】

【作用】本発明によると、発光器１からの光は基準周波
数ｆ_Q によって振幅変調されてから光ファイバループ３
に伝播される。この基準周波数ｆ_Q は複数の基準周波数
ｆ_Q1、ｆ_Q2、ｆ_Q3等を含み、位相変調方式の光ファイバ
ジャイロでは、斯かる光は位相変調器８において基準周
波数ｆ_m によって位相変調される。従って、受光器２に
よって受光される干渉光は多数の中間周波数ｍｆ_Qi−ｎ
ｆ_m （但しｉ、ｍ、ｎは正の整数。）を含む。こうし
て、スーパーヘテロダインと同様に、光の強さ信号Ｉよ
り所望の中間周波数成分を容易に分離することができ
る。それによって得られた所望の倍波成分Ｉ₁ 、Ｉ₂ 、
Ｉ₄ よりサグナック位相差Δθ、変調度補正値Δｘ等を
演算することができる。

【００９０】本例によると、同期検波部５３は、大きい
利得を有する第１の交流増幅器５３−２Ａによって増幅
された第１の１倍波成分信号Ｎ_1Aと小さい利得を有する
第２の交流増幅器５３−２Ｂによって増幅された第２の
１倍波成分信号Ｎ_1Bと２倍波成分信号Ｎ₂ とを出力す
る。

【００９１】角速度／角度演算部５９では、入力角速度
Ωの絶対値が小さいときには、第１の１倍波成分信号Ｎ
_1Aと２倍波成分信号Ｎ₂ とによって位相差Δθを演算
し、入力角速度Ωの絶対値が大きいときには、第２の１
倍波成分信号Ｎ_1Bと２倍波成分信号Ｎ₂ とによって位相
差Δθを演算する。

【００９２】角速度／角度演算部５９では、入力角速度
Ωの絶対値が小さいときに、第１の１倍波成分信号Ｎ_1A
と第２の１倍波成分信号Ｎ_1Bの偏差であるバイアス補正
値ΔＮ_1BD を演算する。斯かるバイアス補正値ΔＮ_1BD
によって、第２の１倍波成分信号Ｎ_1Bのバイアス補正を
行う。

【００９３】

【００９４】

【実施例】先ず本発明による光ファイバジャイロの概念
を説明する。本発明は発光器１からの光を振幅変調する
ように構成されている。本例では、光の振幅Ｅが周期Ｔ
_Qの矩形波となるように、変調される。

【００９５】図１Ａは振幅変調された光の振幅Ｅの波形
を示す。光の振幅Ｅは周期Ｔ_Q 、その値が交互にＥ
₀ （１＋ΔＢ）とＥ₀ （１−ΔＢ）に変化する矩形波で
ある。従って、図１Ｂに示すように、ｆ（ω_Q ）を周期
Ｔ_Q 、交互に０と１に変化する矩形波の関数とすれば、
光の振幅Ｅ（ｔ）は次の数２１の式によって表される。

【００９６】

【数２１】 Ｅ（ｔ）＝Ｅ₀ （１−ΔＢ）＋２Ｅ₀ ΔＢ・ｆ（ω_Q ） ＝Ｅ₀ 〔（１−ΔＢ）＋２ΔＢ・ｆ（ω_Q ）〕

【００９７】この式より光の振幅Ｅ（ｔ）の二乗を求め
ると次のようになる。

【００９８】

【数２２】 Ｅ（ｔ）² ＝Ｅ₀ ²〔（１−ΔＢ）＋２ΔＢ・ｆ
（ω_Q ）〕²＝Ｅ₀ ²〔（１−ΔＢ）² ＋４ΔＢ・ｆ（ω
_Q ）〕

【００９９】尚、ｆ（ω_Q ）² ＝ｆ（ω_Q ）である。上
述の従来の技術の説明にて導いた式のＥ₀ の代わりに数
２１の式のＥ（ｔ）を代入し、Ｅ₀ ²の代わりに数２２の
式のＥ（ｔ）² を代入することによって、同様の式が得
られる。例えば、数２の式のＥ₀ の代わりに数２１の式
のＥ（ｔ）の右辺を代入することによって数２の式と同
様な光ファイバループ３を右周りに伝播する光Ｅと左周
りに伝播する光Ｅが得られ、数３の式及び数６の式のＥ
₀ ²の代わりに数２２の式のＥ（ｔ）² の右辺を代入する
ことによって数３の式及び数６の式と同様な干渉光の強
さＩが得られる。

【０１００】また数８の式と同様に次の数２３の式が得
られる。

【０１０１】

【数２３】Ｉ＝Ｉ₀ −Ｉ₁ ｓｉｎω_m ｔ＋Ｉ₂ ｃｏｓ２
ω_m ｔ−Ｉ₃ ｓｉｎ３ω_m ｔ＋Ｉ₄ｃｏｓ４ω_m ｔ＋・
・・

【０１０２】但し、Ｉ₀ 、Ｉ₁ 、Ｉ₂ 、Ｉ₃ 、Ｉ₄ は数
９の式のＥ₀ ²の代わりに数２２の式のＥ（ｔ）² の右辺
を代入することによって得られる。

【０１０３】

【数２４】Ｉ₀ ＝２Ｅ₀ ²〔（１−ΔＢ）² ＋４ΔＢ・ｆ
（ω_Q ）〕｛１＋Ｊ₀ （ｘ）ｃｏｓΔθ｝ Ｉ₁ ＝４Ｅ₀ ²〔（１−ΔＢ）² ＋４ΔＢ・ｆ（ω_Q ）〕
Ｊ₁ （ｘ）ｓｉｎΔθ Ｉ₂ ＝４Ｅ₀ ²〔（１−ΔＢ）² ＋４ΔＢ・ｆ（ω_Q ）〕
Ｊ₂ （ｘ）ｃｏｓΔθ Ｉ₃ ＝４Ｅ₀ ²〔（１−ΔＢ）² ＋４ΔＢ・ｆ（ω_Q ）〕
Ｊ₃ （ｘ）ｓｉｎΔθ Ｉ₄ ＝４Ｅ₀ ²〔（１−ΔＢ）² ＋４ΔＢ・ｆ（ω_Q ）〕
Ｊ₄ （ｘ）ｃｏｓΔθ

【０１０４】ｆ（ω_Q ）は図１Ｂに示すように交互に１
と０を繰り返す周期関数だから、フーリエ展開をすると
次の式によって表される。

【０１０５】

【数２５】ｆ（ω_Q ）＝（１／２）＋（２／π）ｓｉｎ
ω_Q ｔ＋（２／３π）ｓｉｎ３ω _Q ｔ＋・・・・・・

【０１０６】これを数２４の式に代入して、それによっ
て得られたＩ₁ 、Ｉ₂ 、Ｉ₃ 、Ｉ₄等を数２３の式に代
入し、基本成分ｓｉｎω_Q ｔを含む項のみを取り出して
それぞれ、Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ 、Ｌ₄ と置くと次のように
なる。

【０１０７】

【数２６】Ｌ₁ ＝−（３２／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₁ （ｘ）
・ｓｉｎΔθ・ｓｉｎω_Q ｔ・ｓｉｎω_m ｔ Ｌ₂ ＝（３２／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₂ （ｘ）・ｃｏｓΔθ
・ｓｉｎω_Q ｔ・ｃｏｓ２ω_m ｔ Ｌ₃ ＝−（３２／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₃ （ｘ）・ｓｉｎΔ
θ・ｓｉｎω_Q ｔ・ｓｉｎ３ω_m ｔ Ｌ₄ ＝（３２／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₄ （ｘ）・ｃｏｓΔθ
・ｓｉｎω_Q ｔ・ｃｏｓ４ω_m ｔ

【０１０８】ここで三角関数の公式を使用して次のよう
に変形する。

【０１０９】

【数２７】２・ｓｉｎω_Q ｔ・ｓｉｎω_m ｔ＝ｃｏｓ
（ω_Q −ω_m ）ｔ−ｃｏｓ（ω_Q ＋ω_m ）ｔ ２・ｓｉｎω_Q ｔ・ｃｏｓ２ω_m ｔ＝ｓｉｎ（ω_Q −２
ω_m ）ｔ＋ｓｉｎ（ω _Q ＋２ω_m ）ｔ ２・ｓｉｎω_Q ｔ・ｓｉｎ３ω_m ｔ＝ｃｏｓ（ω_Q −３
ω_m ）ｔ−ｃｏｓ（ω _Q ＋３ω_m ）ｔ ２・ｓｉｎω_Q ｔ・ｃｏｓ４ω_m ｔ＝ｓｉｎ（ω_Q −４
ω_m ）ｔ＋ｓｉｎ（ω _Q ＋４ω_m ）ｔ

【０１１０】この式を数２６の式に代入して、それぞれ
ｃｏｓ（ω_Q −ω_m ）ｔ、ｓｉｎ（ω_Q −２ω_m ）ｔ、
ｃｏｓ（ω_Q −３ω_m ）ｔ、ｓｉｎ（ω_Q −４ω_m ）ｔ
を含む項を取り出して、Ｍ₁ 、Ｍ₂ 、Ｍ₃ 、Ｍ₄ と置く
と次のようになる。

【０１１１】

【数２８】 Ｍ₁ ＝−（１６／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₁ （ｘ）・ｓｉｎΔθ・ｃｏｓ（ω_Q −ω_m ）ｔ Ｍ₂ ＝（１６／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₂ （ｘ）・ｃｏｓΔθ・ｓｉｎ（ω_Q −２ω_m ）ｔ Ｍ₃ ＝−（１６／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₃ （ｘ）・ｓｉｎΔθ・ｃｏｓ（ω_Q −３ω_m ）ｔ Ｍ₄ ＝（１６／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₄ （ｘ）・ｃｏｓΔθ・ｓｉｎ（ω_Q −４ω_m ）ｔ

【０１１２】こうして、本例によると、光の振幅Ｅを図
１Ａの波形になるように変調することによって、数２３
の式によって表される干渉光の強さＩは数２８の式のＭ
₁ 、Ｍ₂ 、Ｍ₃ 、Ｍ₄ を含むこととなる。

【０１１３】角速度ω_Q 、ω_m は周波数を使用して次の
ように表すことができる。

【０１１４】

【数２９】ω_Q ＝２πｆ_Q ω_m ＝２πｆ_m

【０１１５】ｆ_Q は振幅変調に使用する図１Ｂのｆ（ω
_Q ）の周波数、ｆ_m は位相変調器８による位相変調に使
用する周波数である。数２８の式を周波数ｆ_Q 、ｆ_m に
よって表すと次のようになる。

【０１１６】

【数３０】Ｍ₁ ＝−（１６／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₁ （ｘ）
・ｓｉｎΔθ・ｃｏｓ２π（ｆ_Q −ｆ_m ）ｔ Ｍ₂ ＝（１６／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₂ （ｘ）・ｃｏｓΔθ
・ｓｉｎ２π（ｆ_Q −２ｆ_m ）ｔ Ｍ₃ ＝−（１６／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₃ （ｘ）・ｓｉｎΔ
θ・ｃｏｓ２π（ｆ_Q −３ｆ_m ）ｔ Ｍ₄ ＝（１６／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₄ （ｘ）・ｃｏｓΔθ
・ｓｉｎ２π（ｆ_Q −４ｆ_m ）ｔ

【０１１７】こうして、本例によれば、数３０の式に示
される如き、中間周波数（ｆ_Q −ｆ _m ）、（ｆ_Q −２ｆ
_m ）、（ｆ_Q −３ｆ_m ）、（ｆ_Q −４ｆ_m ）が得られ
る。従って、スーパーヘテロダインと同様に、斯かる中
間周波数成分を検波することによってその振幅が得られ
る。各中間周波数成分の振幅をＮ₁ 、Ｎ₂ 、Ｎ₃ 、Ｎ₄
とおくと、次の式によって表される。

【０１１８】

【数３１】Ｎ₁ ＝−（１６／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₁ （ｘ）
・ｓｉｎΔθ Ｎ₂ ＝（１６／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₂ （ｘ）・ｃｏｓΔθ Ｎ₃ ＝−（１６／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₃ （ｘ）・ｓｉｎΔ
θ Ｎ₄ ＝（１６／π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₄ （ｘ）・ｃｏｓΔθ

【０１１９】次に数３１の式よりサグナック位相差Δθ
を求める。例えば第１の振幅Ｎ₁ と第２の振幅Ｎ₂ の比
の絶対値を求める。

【０１２０】

【数３２】 Ｎ₁ ／Ｎ₂ ＝〔Ｊ₁ （ｘ）／Ｊ₂ （ｘ）〕・ｔａｎΔθ

【０１２１】Ｊ₁ （ｘ）／Ｊ₂ （ｘ）を消去するため
に、比Ｎ₁ ／Ｎ₂ に既知のＪ₂ （ｘ）／Ｊ₁ （ｘ）を掛
け算する。又は、従来例にて示したようにＪ₁ （ｘ）＝
Ｊ₂ （ｘ）となるように、変調度ｘ＝２．６３としても
よい。こうして、得られたｔａｎΔθの値より、サグナ
ック位相差Δθが求められる。

【０１２２】以上の説明では、数２５の式の基本成分ｓ
ｉｎω_Q ｔに着目して、中間周波数成分を得た。しかし
ながら、数２５の式は３倍波成分ｓｉｎ３ω_Q ｔ等も含
む。従って、数２５の式を数２４の式に代入して、それ
によって得られたＩ₁ 、Ｉ₂、Ｉ₃ 、Ｉ₄ 等を数２３の
式に代入すると、３倍波成分ｓｉｎ３ω_Q ｔを含む項も
得られる。３倍波成分ｓｉｎ３ω_Q ｔを含む項のみを取
り出してそれぞれ、Ｓ ₁ 、Ｓ₂ 、Ｓ₃ 、Ｓ₄ と置くと次
のようになる。

【０１２３】

【数３３】Ｓ₁ ＝−（３２／３π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ
₁ （ｘ）・ｓｉｎΔθ・ｓｉｎ３ω_Q ｔ・ｓｉｎω_m ｔ Ｓ₂ ＝（３２／３π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₂ （ｘ）・ｃｏｓΔ
θ・ｓｉｎ３ω_Q ｔ・ｃｏｓ２ω_m ｔ Ｓ₃ ＝−（３２／３π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₃ （ｘ）・ｓｉｎ
Δθ・ｓｉｎ３ω_Q ｔ・ｓｉｎ３ω_m ｔ Ｓ₄ ＝（３２／３π）Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₄ （ｘ）・ｃｏｓΔ
θ・ｓｉｎ３ω_Q ｔ・ｃｏｓ４ω_m ｔ

【０１２４】上述の計算と同様な計算によって中間周波
数（３ｆ_Q −ｆ_m ）、（３ｆ_Q −２ｆ_m ）、（３ｆ_Q −
３ｆ_m ）、（３ｆ_Q −４ｆ_m ）成分が得られる。また数
２５の式の他の項を考慮すれば、更に多数の中間周波数
成分が得られることは明らかである。

【０１２５】以上の例では、光の振幅変調に図１Ａに示
すように矩形波を使用した。しかしながら、矩形波の代
わりに正弦波を使用することもできる。斯かる場合、光
の振幅Ｅ（ｔ）及びその二乗は、例えば、数２１の式及
び数２２の式の代わりに次の式によって表される。

【０１２６】

【数３４】Ｅ（ｔ）＝Ｅ₀ （１＋ΔＢ・ｓｉｎω_Q ｔ） Ｅ（ｔ）² ＝Ｅ₀ ²（１＋２ΔＢ・ｓｉｎω_Q ｔ＋ΔＢ²
ｓｉｎ² ω_Q ｔ）

【０１２７】数２４の式と同様に、直流成分Ｉ₀ 、１倍
波成分Ｉ₁ 、２倍波成分Ｉ₂ 、３倍波成分Ｉ₃ 、４倍波
成分Ｉ₄ 等は次のように表される。

【０１２８】

【数３５】Ｉ₀ ＝２Ｅ₀ ²〔１＋２ΔＢ・ｓｉｎω_Q ｔ＋
ΔＢ² ｓｉｎ² ω_Q ｔ〕｛１＋Ｊ₀（ｘ）ｃｏｓΔθ｝ Ｉ₁ ＝４Ｅ₀ ²〔１＋２ΔＢ・ｓｉｎω_Q ｔ＋ΔＢ² ｓｉ
ｎ² ω_Q ｔ〕Ｊ₁ （ｘ）ｓｉｎΔθ Ｉ₂ ＝４Ｅ₀ ²〔１＋２ΔＢ・ｓｉｎω_Q ｔ＋ΔＢ² ｓｉ
ｎ² ω_Q ｔ〕Ｊ₂ （ｘ）ｃｏｓΔθ Ｉ₃ ＝４Ｅ₀ ²〔１＋２ΔＢ・ｓｉｎω_Q ｔ＋ΔＢ² ｓｉ
ｎ² ω_Q ｔ〕Ｊ₃ （ｘ）ｓｉｎΔθ Ｉ₄ ＝４Ｅ₀ ²〔１＋２ΔＢ・ｓｉｎω_Q ｔ＋ΔＢ² ｓｉ
ｎ² ω_Q ｔ〕Ｊ₄ （ｘ）ｃｏｓΔθ

【０１２９】こうして得られたＩ₀ 、Ｉ₁ 、Ｉ₂ 、
Ｉ₃ 、Ｉ₄ 等を数２３の式に代入して、基本成分ｓｉｎ
ω_Q ｔを含む項のみを取り出してそれぞれ、Ｌ₁ 、
Ｌ₂ 、Ｌ₃ 、Ｌ₄ と置くと次のようになる。

【０１３０】

【数３６】Ｌ₁ ＝−８Ｅ₀ ²ΔＢＪ₁ （ｘ）・ｓｉｎΔθ
・ｓｉｎω_Q ｔ・ｓｉｎω_m ｔ Ｌ₂ ＝８Ｅ₀ ²ΔＢＪ₂ （ｘ）・ｃｏｓΔθ・ｓｉｎω_Q
ｔ・ｃｏｓ２ω_m ｔ Ｌ₃ ＝−８Ｅ₀ ²ΔＢＪ₃ （ｘ）・ｓｉｎΔθ・ｓｉｎω
_Q ｔ・ｓｉｎ３ω_m ｔ Ｌ₄ ＝８Ｅ₀ ²ΔＢＪ₄ （ｘ）・ｃｏｓΔθ・ｓｉｎω_Q
ｔ・ｃｏｓ４ω_m ｔ

【０１３１】ここで三角関数の公式を使用した数２７の
式をこの数３６の式に代入して、それぞれｃｏｓ（ω_Q
−ω_m ）ｔ、ｓｉｎ（ω_Q −２ω_m ）ｔ、ｃｏｓ（ω_Q
−３ω_m ）ｔ、ｓｉｎ（ω_Q −４ω_m ）ｔを含む項を取
り出して、Ｍ₁ 、Ｍ₂ 、Ｍ₃、Ｍ₄ と置くと次のように
なる。

【０１３２】

【数３７】 Ｍ₁ ＝−４Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₁ （ｘ）・ｓｉｎΔθ・ｃｏｓ（ω_Q −ω_m ）ｔ Ｍ₂ ＝４Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₂ （ｘ）・ｃｏｓΔθ・ｓｉｎ（ω_Q −２ω_m ）ｔ Ｍ₃ ＝−４Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₃ （ｘ）・ｓｉｎΔθ・ｃｏｓ（ω_Q −３ω_m ）ｔ Ｍ₄ ＝４Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₄ （ｘ）・ｃｏｓΔθ・ｓｉｎ（ω_Q −４ω_m ）ｔ

【０１３３】以下同様に、中間周波数（ｆ_Q −ｆ_m ）、
（ｆ_Q −２ｆ_m ）、（ｆ_Q −３ｆ_m）、（ｆ_Q −４
ｆ_m ）成分が得られる。斯かる中間周波数成分を検波す
ることによってその振幅が得られる。各中間周波数成分
の振幅をＮ₁ 、Ｎ₂ 、Ｎ₃ 、Ｎ₄とおくと、次の式によ
って表される。

【０１３４】

【数３８】 Ｎ₁ ＝−４Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₁ （ｘ）・ｓｉｎΔθ Ｎ₂ ＝４Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₂ （ｘ）・ｃｏｓΔθ Ｎ₃ ＝−４Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₃ （ｘ）・ｓｉｎΔθ Ｎ₄ ＝４Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₄ （ｘ）・ｃｏｓΔθ

【０１３５】これらの式の例えば第１の振幅Ｎ₁ と第２
の振幅Ｎ₂ の比の絶対値を演算することによって、サグ
ナック位相差Δθが求められる。

【０１３６】尚、数３５の式にて、ｓｉｎ² ω_Q ｔ＝
（１／２）（１−ｃｏｓ２ω_Q ｔ）を代入すると、ｃｏ
ｓ２ω_Q ｔを含む項が得られる。斯かる項をＲ₁ 、
Ｒ₂ 、Ｒ₃、Ｒ₄ とおくと、次の式によって表される。

【０１３７】

【数３９】Ｒ₁ ＝２Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₁ （ｘ）・ｓｉｎΔθ
・ｃｏｓ２ω_Q ｔ・ｓｉｎω_m ｔ Ｒ₂ ＝−２Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₂ （ｘ）・ｃｏｓΔθ・ｃｏｓ
２ω_Q ｔ・ｃｏｓ２ω_mｔ Ｒ₃ ＝２Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₃ （ｘ）・ｓｉｎΔθ・ｃｏｓ２
ω_Q ｔ・ｓｉｎ３ω_m ｔ Ｒ₄ ＝−２Ｅ₀ ²ΔＢ・Ｊ₄ （ｘ）・ｃｏｓΔθ・ｃｏｓ
２ω_Q ｔ・ｃｏｓ４ω_mｔ

【０１３８】ここで三角関数の公式を使用して次のよう
に変形する。

【０１３９】

【数４０】２・ｃｏｓ２ω_Q ｔ・ｓｉｎω_m ｔ＝ｓｉｎ
（２ω_Q ＋ω_m ）ｔ−ｓｉｎ（２ω_Q −ω_m ）ｔ ２・ｃｏｓ２ω_Q ｔ・ｃｏｓ２ω_m ｔ＝ｃｏｓ（２ω_Q
−２ω_m ）ｔ＋ｃｏｓ（２ω_Q ＋２ω_m ）ｔ ２・ｃｏｓ２ω_Q ｔ・ｓｉｎ３ω_m ｔ＝ｓｉｎ（２ω_Q
＋３ω_m ）ｔ−ｓｉｎ（２ω_Q −３ω_m ）ｔ ２・ｃｏｓ２ω_Q ｔ・ｃｏｓ４ω_m ｔ＝ｃｏｓ（２ω_Q
−４ω_m ）ｔ＋ｃｏｓ（２ω_Q ＋４ω_m ）ｔ

【０１４０】従って、中間周波数（２ｆ_Q −ｆ_m ）、
（２ｆ_Q −２ｆ_m ）、（２ｆ_Q −３ｆ _m ）、（２ｆ_Q −
４ｆ_m ）等の成分が得られる。

【０１４１】以上の例では、数３４の式によって示され
る如き単一の正弦波を使用した。しかしながら、単一の
正弦波の代わりに２〜３種の正弦波を加算したものを使
用することもできる。斯かる場合、光の振幅Ｅ（ｔ）例
えば、数２１の式及び数３４の式の代わりに次の式によ
って表される。

【０１４２】

【数４１】Ｅ（ｔ）＝Ｅ₀ （１＋ΔＢ₁ ・ｓｉｎω_Q1ｔ
＋ΔＢ₂ ・ｓｉｎω_Q2ｔ＋ΔＢ₃ ・ｓｉｎω_Q3ｔ）

【０１４３】以下、同様な計算によって、中間周波数
（ｆ_Q1−ｆ_m ）、（ｆ_Q2−２ｆ_m ）、（ｆ_Q3−４ｆ_m ）
等の成分が得られる。

【０１４４】こうして本例によれば、多数の中間周波数
ｍｆ_Q −ｎｆ_m （但し、ｍ、ｎは正の整数。）が得られ
る。更に、振幅変調に使用する基準周波数ｆ_Q として複
数の周波数ｆ_Q1、ｆ_Q2、ｆ_Q3、等を使用すれば、更に多
数の中間周波数ｍｆ_Qi−ｎｆ _m （但し、ｉ、ｍ、ｎは正
の整数。）が得られる。

【０１４５】従って、スーパーヘテロダインと同様に、
所望の周波数成分を容易に他の周波数成分と分離して取
り出すことができる。

【０１４６】次に図２を参照して、本発明による光ファ
イバジャイロの例を説明する。本例の光ファイバジャイ
ロは位相変調方式である。光ファイバジャイロは発光器
１と受光器２と光ファイバループ３と光集積回路４と電
流電圧変換器９と発光器駆動器１１とを有する。光集積
回路４は２つのＹ分岐５、６と位相変調器８とを有す
る。

【０１４７】発光器１は発光器駆動器１１から出力され
た駆動信号を入力して光を出力する。斯かる光は光集積
回路４の第１のＹ分岐５を経由し、第２のＹ分岐６によ
って分岐され、光ファイバループ３を互いに反対方向に
伝播する。光ファイバループ３を時計方向に伝播した光
は光ファイバループ３の出口で位相変調され、光ファイ
バループ３を反時計方向に伝播した光は光ファイバルー
プ３の入口で位相変調される。

【０１４８】光ファイバループ３を互いに反対方向に伝
播した２つの光は第２のＹ分岐６によって合成され、干
渉光は受光器２によって受光される。受光器２からの電
流信号は電流電圧変換器９によって電圧信号に変換され
る。電流電圧変換器９より出力された電圧信号即ち光の
強さを示す信号は数２３の式によって表される。

【０１４９】本例による光ファイバジャイロは、更に、
同期検波部５３と信号発生部５５と変調信号発生部５７
と角速度／角度演算部５９と変調度演算部６１とを有す
る。尚、角速度／角度演算部５９と変調度演算部６１は
ＣＰＵ６５によって構成してよい。

【０１５０】信号発生部５５は位相変調器８によって位
相変調するための基準周波数ｆ_m の信号と発光器駆動器
１１によって光源の光を振幅変調するための周波数ｆ_Q
の信号と中間周波数ｍｆ_Q −ｎｆ_m （但し、ｍ、ｎは正
の整数。）の信号を発生する。同期検波部５３は、電流
電圧変換器９より出力された電圧信号Ｉを同期検波して
数３１の式によって表される変調信号Ｎ₁ （＝Ｎ_1A、Ｎ
_1B）、Ｎ₂ 、Ｎ₄ を出力する。

【０１５１】角速度／角度演算部５９は同期検波部５３
より供給された変調信号Ｎ₁ （＝Ｎ _1A、Ｎ_1B）、Ｎ₂ よ
りサグナック位相差Δθを演算し、更に角速度Ωを演算
してジャイロ出力として出力する。変調度演算部６１は
同期検波部５３より供給された変調信号Ｎ₂ 、Ｎ₄ より
変調度ｘの補正値Δｘを演算しそれを変調信号発生部５
７に供給する。

【０１５２】変調信号発生部５７は信号発生部５５から
供給された基準周波数ｆ_m の信号を使用して位相変調器
８に供給する駆動電圧を発生する。変調信号発生部５７
は変調度演算部６１より供給された変調度ｘの補正値Δ
ｘによって位相変調器８に供給する駆動電圧を補正す
る。

【０１５３】図３に同期検波部５３の構成例を示す。同
期検波部５３は数２３の式によって表される光の強さＩ
信号のうち、例えば、中間周波数（ｆ_Q −ｆ_m ）、（ｆ
_Q −２ｆ_m ）、（ｆ_Q −４ｆ_m ）成分を復調する。中間
周波数（ｆ_Q −ｆ_m ）、（ｆ _Q −２ｆ_m ）の成分はサニ
ャック位相差Δθを求めるために使用し、（ｆ_Q −
ｆ _m ）、（ｆ_Q −４ｆ_m ）の成分は変調度ｘの補正値Δ
ｘを演算するために使用する。

【０１５４】例えば、位相変調器８による位相変調に使
用される基準周波数ｆ_m を６２５ｋＨｚとする。従っ
て、２ｆ_m ＝１２５０ｋＨｚ、４ｆ_m ＝２５００ｋＨ
ｚ、となる。また、それに対応して振幅変調に使用され
る周波数ｆ_Q を、ｆ_Q ＝６２３ｋＨｚ、１０５０ｋＨ
ｚ、２４８０ｋＨｚ、とする。このとき、次のような中
間周波数が得られる。

【０１５５】

【数４２】 ｆ_Q −ｆ_m ＝６２３ｋＨｚ−６２５ｋＨｚ＝−２ｋＨｚ ｆ_Q −２ｆ_m ＝１０５０ｋＨｚ−１２５０ｋＨｚ＝−２
００ｋＨｚ ｆ_Q −４ｆ_m ＝２４８０ｋＨｚ−２５００ｋＨｚ＝−２
０ｋＨｚ

【０１５６】同期検波部５３はフィルタ５３−１Ａ、５
３−１Ｂ、５３−１Ｃ、５３−１Ｄと交流増幅器５３−
２Ａ、５３−２Ｂ、５３−２Ｃ、５３−２Ｄと復調器５
３−３Ａ、５３−３Ｂ、５３−３Ｃ、５３−３Ｄとを有
する。フィルタ５３−１Ａ、５３−１Ｂ、５３−１Ｃ、
５３−１Ｄは例えばバンドパスフィルタであってよい。

【０１５７】フィルタ５３−１Ａ、５３−１Ｂ、５３−
１Ｃ、５３−１Ｄは電流電圧変換器９より供給された光
の強さＩ信号を入力して不要な直流成分Ｉ₀ 及び高調波
成分を除去し、数２４の式によって表される１倍波成分
Ｉ₁ 、２倍波成分Ｉ₂ 、４倍波成分Ｉ₄ を取り出す。第
１及び第２のフィルタ５３−１Ａ、５３−１Ｂは、１倍
波成分Ｉ₁ を取り出し、第３のフィルタ５３−１Ｃは２
倍波成分Ｉ₂ を取り出し、第４のフィルタ５３−１Ｄは
４倍波成分Ｉ₄ を取り出す。

【０１５８】第１及び第２のフィルタ５３−１Ａ、５３
−１Ｂによって出力された１倍波成分Ｉ₁ はそれぞれ、
第１及び第２の増幅器５３−２Ａ、５３−２Ｂによって
増幅される。第１の増幅器５３−２Ａは比較的大きい交
流ゲインを有し、第２の増幅器５３−２Ｂは比較的小さ
い交流ゲインを有する。こうして、比較的大きい交流ゲ
インによって増幅された第１の１倍波成分Ｉ_1Aと比較的
小さい交流ゲインによって増幅された第２の１倍波成分
Ｉ_1Bとが得られる。斯かる２つの１倍波成分Ｉ _1A、Ｉ_1B
を求めた理由は後に説明する。

【０１５９】復調器５３−３Ａ、５３−３Ｂ、５３−３
Ｃ、５３−３Ｄは信号発生部５５より供給された周波数
２ｋＨｚ、２００ｋＨｚ、２０ｋＨｚの信号を入力して
中間周波数２ｋＨｚ、２００ｋＨｚ、２０ｋＨｚの成分
を復調し、数３１の式によって表される振幅Ｎ_1A、
Ｎ_1B、Ｎ₂ 、Ｎ₄ を出力する。

【０１６０】第１及び第２の復調器５３−３Ａ、５３−
３Ｂは第１及び第２の増幅器５３−２Ａ、５３−２Ｂの
出力信号Ｉ_1A、Ｉ_1Bより周波数２ｋＨｚの中間周波数成
分を復調し、振幅信号Ｎ_1A、Ｎ_1Bを出力する。第３の復
調器５３−３Ｃは第３の増幅器５３−２Ｃの出力信号Ｉ
₂ より周波数２００ｋＨｚの中間周波数成分を復調し、
振幅信号Ｎ₂ を出力し、第４の復調器５３−３Ｄは第４
の増幅器５３−２Ｄの出力信号Ｉ₄ より周波数２０ｋＨ
ｚの中間周波数成分を復調し、振幅信号Ｎ₄ を出力す
る。

【０１６１】こうして得られた変調信号Ｎ_1A、Ｎ_1B、Ｎ
₂ 、Ｎ₄ のうち、信号Ｎ_1A、Ｎ_1B、Ｎ₂ は角速度／角度
演算部５９に供給されてサグナック位相差Δθが演算さ
れ、信号Ｎ₂ 、Ｎ₄ は変調度演算部６１に供給されて変
調度ｘの補正値Δｘが演算される。

【０１６２】図４を参照して本例による角速度／角度演
算部５９の構成及び動作を説明する。本例の角速度／角
度演算部５９は同期検波部３１より供給された２つの１
倍波成分信号Ｎ_1A、Ｎ_1Bと１つの２倍波成分信号Ｎ₂ よ
り位相差Δθ信号を演算する。

【０１６３】本例の角速度／角度演算部５９は２つの１
倍波成分信号Ｎ_1A、Ｎ_1Bをそれぞれディジタル信号に変
換する第１及び第２の量子化回路、例えば、ＡＤ変換器
５９−１、５９−２と２倍波成分信号Ｎ₂ をディジタル
信号に変換する第３の量子化回路、例えば、ＡＤ変換器
５９−３と２つの入力信号の一方を選択的に出力する信
号切替え演算器５９−４と斯かる信号切替え演算器５９
−４の出力信号と第３の量子化回路５９−３の出力信号
とを入力して位相差Δθ信号を演算するＴＡＮ ^-1演算器
５９−６とを有する。角速度／角度演算部５９は更にバ
イアス補正をするためのバイアス補正器５９−７と加算
器５９−５とを有する。

【０１６４】従って、第１及び第２のＡＤ変換器５９−
１、５９−２より１倍波成分信号Ｎ _1A、Ｎ_1Bのディジタ
ル値Ｎ_1AD 、Ｎ_1BD が出力され、第３のＡＤ変換器５９
−３より２倍波成分信号Ｎ₂ のディジタル値Ｎ_2Dが出力
される。尚、ディジタル信号であることを示すために添
字Ｄを付す。

【０１６５】ここで、信号切替え演算器５９−４の機能
について説明する。２つの１倍波成分信号Ｎ_1AD 、Ｎ
_1BD の精度を考慮すると、一般に、交流ゲインが大きい
第１の交流増幅器の出力信号である第１の１倍波成分信
号Ｎ_1AD は精度が高く、交流ゲインが小さい第２の交流
増幅器の出力信号である第２の１倍波成分信号Ｎ_1BD は
精度が低く、より大きな誤差を含む。

【０１６６】入力角速度Ω（位相差Δθ）が小さいとき
は、より精度が高い第１の１倍波成分信号Ｎ_1AD を使用
することができる。しかしながら、入力角速度Ω（位相
差Δθ）が大きくなると、第１の交流増幅器は飽和する
から、より精度が低い第２の１倍波成分信号Ｎ_1BD を使
用しなければならない。

【０１６７】信号切替え演算器５９−４は、入力角速度
Ω（位相差Δθ）が所定の値より小さいときには、交流
ゲインが大きい第１の交流増幅器によって得られた第１
の１倍波成分信号Ｎ_1AD をＴＡＮ^-1演算器５９−６に供
給し、入力角速度Ω（位相差Δθ）が所定の値より大き
いか又は等しいときには、交流ゲインが小さい第２の交
流増幅器によって得られた第２の１倍波成分信号Ｎ_1BD
をＴＡＮ^-1演算器５９−６に供給する。

【０１６８】ＴＡＮ^-1演算器５９−６は第１又は第２の
１倍波成分信号Ｎ_1AD 又はＮ_1BD と２倍波成分信号Ｎ_2D
より位相差Δθを演算する。位相差Δθは、数３２の式
によって求められる。但し、本例では、数３２の式の１
倍波成分信号Ｎ₁ はディジタル値Ｎ_1AD 又はＮ_1BD を使
用し、２倍波成分信号Ｎ₂ はディジタル値Ｎ_2Dを使用す
る。従って、数３２の式よりＪ₁ （ｘ）／Ｊ₂ （ｘ）を
消去することによってｔａｎΔθが求められる。

【０１６９】Ｊ₁ （ｘ）／Ｊ₂ （ｘ）を消去するため
に、数３２の式の右辺に既知の比Ｊ₂（ｘ）／Ｊ
₁ （ｘ）を掛け算してもよく、又は、従来例にて示した
ようにＪ₁ （ｘ）＝Ｊ₂ （ｘ）となるように、変調度ｘ
＝２．６３としてもよい。こうして、得られたｔａｎΔ
θの値より、サグナック位相差Δθが求められる。

【０１７０】従って、ＴＡＮ^-1演算器５９−６は次の式
によって位相差Δθを演算する。

【０１７１】

【数４３】Δθ＝Ｔａｎ^-1（Ｎ_1AD ／Ｎ_2D） 又は、 Δθ＝Ｔａｎ^-1（Ｎ_1BD ／Ｎ_2D）

【０１７２】次に、角速度／角度演算部５９のバイアス
補正機能について説明する。上述のように、第２の１倍
波成分信号Ｎ_1BD は、第１の１倍波成分信号Ｎ_1AD と比
較して、精度が低く、より大きな誤差を含む。角速度／
角度演算部５９の信号切替え演算器５９−４は第２の１
倍波成分信号Ｎ_1BD のバイアス誤差を補正するためのバ
イアス補正値ΔＮ_1BD を演算する。斯かるバイアス補正
値ΔＮ_1BD は次の式によって表される。

【０１７３】

【数４４】ΔＮ_1BD ＝Ｎ_1AD −Ｎ_1BD

【０１７４】上述のように、入力角速度Ω（位相差Δ
θ）が大きいと、第１の交流増幅器３１−３は飽和し
て、第１の１倍波成分信号Ｎ_1Aは得られない。従って、
数４４の式によってバイアス補正値ΔＮ_1BD が演算され
るのは、第１の１倍波成分信号Ｎ _1AD と第２の１倍波成
分信号Ｎ_1BD の両者が得られる場合、即ち、入力角速度
Ω（位相差Δθ）が比較的小さいときである。

【０１７５】入力角速度Ω（位相差Δθ）が比較的小さ
いとき、即ち、第１の１倍波成分信号Ｎ_1AD と第２の１
倍波成分信号Ｎ_1BD の両者が得られる場合には、より精
度が高い第１の１倍波成分信号Ｎ_1AD を使用して位相差
Δが演算されるから、バイアス補正をする必要がない。
バイアス補正をする必要があるのは、より精度が低い第
２の１倍波成分信号Ｎ_1BD を使用して位相差Δを演算す
る場合、即ち、入力角速度Ω（位相差Δθ）が比較的大
きいときである。

【０１７６】従って、信号切替え演算器５９−４によっ
て演算されたバイアス補正値ΔＮ_1Bはバイアス補正器５
９−７に供給されて一時的に保持される。信号切替え演
算器５９−４の出力が、第１の１倍波成分信号Ｎ_1AD か
ら第２の１倍波成分信号Ｎ_{1B D} に切替えられたとき、バ
イアス補正値ΔＮ_1BD は加算器５９−５に供給される。
それによって第２の量子化回路５９−３より出力された
第２の１倍波成分信号Ｎ_1BD は補正される。

【０１７７】

【数４５】Ｎ_1BDS＝Ｎ_1BD −ΔＮ_1BD

【０１７８】バイアス補正値ΔＮ_1BD は、第２の量子化
回路５９−３より出力された第２の１倍波成分信号Ｎ
_1BD に含まれるバイアス誤差を表しているから、数４５
の式によって得られた補正後の第２の１倍波成分信号Ｎ
_1BDSはバイアス誤差を含まない正確な値となる。

【０１７９】次に図５を参照して変調度演算部６１の構
成と機能を説明する。本例の変調度演算部６１は同期検
波部５３からの出力信号より数１２の式及び数１３の式
を演算するように構成されている。ここでは、変調度演
算部６１は数１２の式の第２式によってＤ₂ （ｘ）を演
算し、数１３の式の第２式によってΔＤ₂ （ｘ）を演算
する場合について説明する。

【０１８０】変調度演算部６１は除算器６１−１と加算
器６１−２と積分器６１−３とを有してよい。除算器６
１−１は同期検波部５３より供給された２倍波成分信号
Ｎ₂と４倍波成分信号Ｎ₄ とを入力して数１２の式の除
算をして、比Ｄ₂ （ｘ）を演算する。

【０１８１】加算器６１−２は除算器６１−１より供給
された比Ｄ₂ （ｘ）と例えば手動で設定された最適変調
度比Ｄ₂ （ｘ₀ ）より数１３の式の演算を行い、変調度
比の偏倚量ΔＤ₂ （ｘ）を出力する。積分器６１−３は
斯かる偏倚量ΔＤ₂ （ｘ）を入力して変調度補正値Δｘ
を出力する。積分器６１−３は斯かる偏倚量ΔＤ
₂ （ｘ）が零となるように積分動作によって変調度補正
値Δｘを求める。この変調度補正値Δｘは変調信号発生
部５７に供給される。

【０１８２】尚、変調度演算部６１によって数１２の式
の第２式及び数１３の式の第２式を演算する場合につい
て説明したが、変調度演算部６１によって数１２の式の
第１式及び数１３の式の第１式も演算することができる
ように構成してもよい。

【０１８３】次に図６を参照して変調信号発生部５７の
構成と機能を説明する。変調信号発生部５７は例えば精
密直流電源の如き基準電圧発生器５７−１と加算器５７
−２と変調器５７−３と波形整形器５７−４とを有す
る。加算器５７−２は基準電圧発生器５７−１より出力
された変調度信号ｘと変調度演算部６１より供給された
変調度補正値Δｘとを加算して、補正された変調度信号
ｘ’＝ｘ−Δｘを生成する。

【０１８４】変調器５７−３は補正された変調度信号
ｘ’を信号発生部５５より供給された角周波数ｆ_m の信
号によって交流変調する。波形整形器５７−４は変調器
５７−５より供給された矩形波の交流信号を波形整形し
て正弦波信号に変換し、それを位相変調器８に供給す
る。

【０１８５】次に図７を参照して本例の信号発生部５５
の構成と機能を説明する。信号発生部５５は高速のクロ
ック発生器５５−１と２つの分周器５５−２Ａ、５５−
２Ｂと３つのディジタルミキサ５５−３Ａ、５５−３
Ｂ、５５−３Ｃを有する。ディジタルミキサは例えばフ
リップフロップ等のディジタルＩＣであってよい。

【０１８６】第１の分周器５５−２Ａによって周波数ｆ
_m 、２ｆ_m 、４ｆ_m の信号が生成され、第２の分周器５
５−２Ｂによって周波数ｆ_Q の信号が生成される。これ
らの信号は３つのディジタルミキサ５５−３Ａ、５５−
３Ｂ、５５−３Ｃに供給され、第１のディジタルミキサ
５５−３Ａより中間周波数ｆ_m −ｆ_Q の信号が生成さ
れ、第２のディジタルミキサ５５−３Ｂより中間周波数
ｆ_m −２ｆ_Q の信号が生成され、第３のディジタルミキ
サ５５−３Ｃより中間周波数ｆ_m −４ｆ_Q の信号が生成
される。

【０１８７】一般に、本例の信号発生部５５は上述の振
幅変調にて説明した多数の中間周波数ｍｆ_Q −ｎｆ_m を
得るように構成することもできる。例えば、第１の分周
器５５−２Ａによって周波数ｎｆ_m （ｎ＝１、２、４、
・・）の信号を生成し、第２の分周器５５−２Ｂによっ
て周波数ｍｆ_Q （ｍ＝１、２、４、・・）の信号ｆ_Qを
生成し、ｎ×ｍ個のディジタルミキサによって中間周波
数ｍｆ_Q −ｎｆ_m を生成してよい。

【０１８８】更に、数４１の式によって表される振幅変
調の場合では、多数の中間周波数ｍｆ_Qi−ｎｆ_m （ｉは
正の整数。）が必要となる。斯かる場合には、周波数ｆ
_Qi（ｉは正の整数。）の信号を生成する分周器を用意す
ればよい。

【０１８９】再び、図１を参照してフィルタ７１の機能
を説明する。信号発生器５５より出力される信号は矩形
波であってよい。本発明による光の振幅変調は上述のよ
うに矩形波によってディジタル的になされてよく、又は
正弦波によってアナログ的になされてよい。光の振幅変
調を正弦波によって行う場合には、信号発生器５５より
出力された基準周波数ｆ_Q の信号はフィルタ７１によっ
て正弦波に波形整形される。こうして、フィルタ７１を
経由した基準周波数ｆ_Q の信号は発光器駆動器１１に供
給される。

【０１９０】次に図８を参照して本発明による光ファイ
バジャイロの第２の例を説明する。本例の光ファイバジ
ャイロはセロダイン方式である。本例のセロダイン方式
の光ファイバジャイロを図１１に示した従来の光ファイ
バジャイロと比較すると、本例のセロダイン方式の光フ
ァイバジャイロでは発光器１からの光が振幅変調される
ように構成されている点が異なる。光の振幅変調は図１
及び図２を参照して説明したものと同様であってよい。

【０１９１】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。

【０１９２】

【発明の効果】本発明によると、スーパーヘテロダイン
と同様に、光源の光を振幅変調することによって、干渉
光の強さＩの信号に多数の中間周波数成分を生成し、そ
れによって所望の変調成分を容易に取り出すことができ
るから、簡単な構成で正確な角速度を検出することがで
きる利点がある。

【０１９３】本発明によると、スーパーヘテロダインと
同様に、光源の光を振幅変調することによって、干渉光
の強さＩの信号に多数の中間周波数成分を生成し、それ
によって所望の変調成分を容易に取り出すことができる
から、従来のように２倍波成分除去器を設ける必要がな
い利点がある。

【０１９４】本発明によると、スーパーヘテロダインと
同様に、光源の光を振幅変調することによって、干渉光
の強さＩの信号に多数の中間周波数成分を生成し、それ
によって所望の変調成分を容易に取り出すことができる
から、位相変調方式及びセロダイン方式の両者の光ファ
イバに適用して正確な角速度を検出することができる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバジャイロにおいて、光の振
幅変調に使用する矩形波の例を示す波形図である。

【図２】本発明による光ファイバジャイロ（位相変調方
式）の例を示す図である。

【図３】本発明による同期検波部の構成例を示す図であ
る。

【図４】本発明による角速度／角度演算部の構成例を示
す図である。

【図５】本発明による変調度演算部の構成例を示す図で
ある。

【図６】本発明による変調信号発生部の構成例を示す図
である。

【図７】本発明による信号発生部の構成例を示す図であ
る。

【図８】本発明による光ファイバジャイロ（セロダイン
方式）の例を示す図である。

【図９】従来の光ファイバジャイロ（位相変調方式）の
例を示す構成図である。

【図１０】ベッセル関数のグラフを示す図である。

【図１１】従来の光ファイバジャイロ（セロダイン方
式）の例を示す図である。

【図１２】従来のセロダイン方式の位相変調を説明する
説明図である。

【図１３】従来の光ファイバジャイロ（セロダイン方
式）のＣＰＵの構成例を示す図である。

【符号の説明】

１ 発光器 ２ 受光器 ３ 光ファイバループ ４ 光集積回路 ５、６ Ｙ分岐 ８、８’ 位相変調器 ９ 電流−電圧変換器 １１ 発光器駆動器 ５３ 同期検波部 ５５ 信号発生部 ５７ 変調信号発生部 ５９ 角速度／角度演算部 ６１ 変調度演算部 ６３ ２π制御部 ６５ ＣＰＵ ６７ セロダイン変調信号発生部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 貫志 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株 式会社トキメック内 (56)参考文献 特開 平３−118415（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−18763（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−94464（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−60513（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−294264（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 19/64 - 19/72

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源である発光器と、該発光器からの光
   を振幅変調する振幅変調手段と、光ファイバループと、
   該光ファイバループ内を互いに反対方向に伝播する第１
   の伝播光及び第２の伝播光を位相変調する位相変調器
   と、前記第１の伝播光及び第２の伝播光の干渉光を検出
   する受光器と、前記光ファイバループがループの中心軸
   線周りに角速度Ωにて回転するとき、前記第１の伝播光
   及び第２の伝播光の間に発生するサグナック位相差Δθ
   を求めるための同期検波部と、該同期検波部によって得
   られた出力より前記角速度Ωを演算するための角速度／
   角度演算部とを有する光ファイバジャイロにおいて、 前記発光器からの光の振幅変調に使用する基準周波数ｆ
   _Q は複数の基準周波数ｆ_Q1、ｆ_Q2、ｆ_Q3等を含み、該複
   数の基準周波数の信号と前記位相変調のための基準周波
   数ｆ_m の信号とによって前記干渉光の強さＩの信号に中
   間周波数ｍｆ_Qi−ｎｆ_m （ｍ、ｎ、ｉは正の整数）の信
   号を発生するようになし、前記同期検波部は前記ｍｆ_Qi
   −ｎｆ_m の信号のうち所望の周波数の信号のみを同期検
   波するようにしたことを特徴とする光ファイバジャイ
   ロ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光ファイバジャイロにお
   いて、 前記発光器からの光の振幅変調は、周期Ｔ＝１／ｆ_Qiの
   矩形波を使用してなされることを特徴とする光ファイバ
   ジャイロ。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光ファイバジャイロにお
   いて、 前記発光器からの光の振幅変調は、周期Ｔ＝１／ｆ_Qiの
   正弦波を使用してなされることを特徴とする光ファイバ
   ジャイロ。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の光ファイバジ
   ャイロにおいて、 前記光ファイバループ内を互いに反対方向に伝播する第
   １の伝播光及び第２の伝播光をそれぞれセロダイン位相
   変調するセロダイン位相変調器を設け、セロダイン方式
   によって前記サグナック位相差Δθを演算し、更に前記
   角速度Ωを演算するように構成したことを特徴とする光
   ファイバジャイロ。