JPH01305363A - 光干渉角速度計 - Google Patents
光干渉角速度計Info
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- JPH01305363A JPH01305363A JP63137781A JP13778188A JPH01305363A JP H01305363 A JPH01305363 A JP H01305363A JP 63137781 A JP63137781 A JP 63137781A JP 13778188 A JP13778188 A JP 13778188A JP H01305363 A JPH01305363 A JP H01305363A
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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」
この発明は少なくとも一周する光学路の両端に右回り光
と左回り光とを通し、その光学路を通った右回り光、左
回り光を干渉させ、その干渉光から光学路に入力された
角速度を計測する光干渉角速度計に関する。
と左回り光とを通し、その光学路を通った右回り光、左
回り光を干渉させ、その干渉光から光学路に入力された
角速度を計測する光干渉角速度計に関する。
「従来の技術」
第４図に従来の光干渉角速度計を示す。光ａ１１からの
出射光１８は光分配結合器１２、偏光子１３、光分配結
合器１４を順次径て少なくとも１周する光学路１６に反
対方向に伝搬する光１９．２０として分岐される。光分
配結合器１４と光学路１６の一端との間に継続的に位相
変調器１５が配される０発振器２７の出力が位相変調器
駆動回路２日を通して位相変調器１５へ供給され、光１
９．２０の位相が変調される。光学路１６を伝搬してき
た光１９．２０が光分配結合器１２で干渉され、その干
渉光２１が受光器１７へ供給される。この場合の干渉光
２１の強度■。は（１）式となる。
出射光１８は光分配結合器１２、偏光子１３、光分配結
合器１４を順次径て少なくとも１周する光学路１６に反
対方向に伝搬する光１９．２０として分岐される。光分
配結合器１４と光学路１６の一端との間に継続的に位相
変調器１５が配される０発振器２７の出力が位相変調器
駆動回路２日を通して位相変調器１５へ供給され、光１
９．２０の位相が変調される。光学路１６を伝搬してき
た光１９．２０が光分配結合器１２で干渉され、その干
渉光２１が受光器１７へ供給される。この場合の干渉光
２１の強度■。は（１）式となる。
１ｏ −Ｃ（１＋ｃｏｓΔφ（Ｊｅ（ｘ）＋２Σ（１）
Ｊｚａ（ｘ）・ｃｏｓ２ｎ（ωｔ＋θ））０り −ｓｉｎΔφ（２Σ（−１）’ −Ｊ 、、、、（ｘ）
・ｃｏｓ（２ｎ＋ １ ）（ａ＋ ｔ＋θ） １ ）
・（１）Ｃ：定数 ｘ ： ２ Ａｓ１ｎ１ｃｆ ｓｒ Ａ：光位相変調の振幅 τ：光学路１６を通る光の伝搬時間 ω：位相変調器１５の駆動周波数 （ω−２π「、） Δφ：光学路１６を互に逆方向に伝搬した両光間４πＲ
Ｌ 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 Ω：ルーブ状に構成された光学路１６の円周方向に印加
された角速度 ６８位相変調器１５に印加される駆動電圧■□＝Ａｓｔ
ｎωｔとの位相差 （１）式から明らかなように干渉光２１の強度■。には
ｃｏｓΔ、φに比例する項とｓｉｎΔφに比例する項と
が含まれている。特開昭６２−９２１４号公報に示され
ているように、Δφが±ｍπ（ｍ＝０．１．２゜・・・
）に対し約±π／４の範囲で高感度化するため、受光器
１７の出力の内ｓｉｎΔφに比例する成分が同期検波回
路２２により取出される。この時同期検波回路２２にお
ける参照信号■１１．を・・・（２） θ、二位相変調器１５に印加される駆動電圧Ｖｐ、＝Ａ
ｓｉｎωｔとの位相差 とすると、同期検波回路２２の出力Ｖ ＋ｉはＶ ３．
＝ Ｋ＋ Ｊ ＋（ｘ）ｓｉｎΔφＣ０８（θ−θｒ＞
・（３）Ｋ、：定数 となる。更にΔφが士（２ｍ＋１）・−（ｍ−０，１，
２，・・・）に対し約±π／４の範囲で高感度化するた
め受光器１７の出力の内ｃｏｓΔφに比例する成分が同
期検波回路２３により取出される。
Ｊｚａ（ｘ）・ｃｏｓ２ｎ（ωｔ＋θ））０り −ｓｉｎΔφ（２Σ（−１）’ −Ｊ 、、、、（ｘ）
・ｃｏｓ（２ｎ＋ １ ）（ａ＋ ｔ＋θ） １ ）
・（１）Ｃ：定数 ｘ ： ２ Ａｓ１ｎ１ｃｆ ｓｒ Ａ：光位相変調の振幅 τ：光学路１６を通る光の伝搬時間 ω：位相変調器１５の駆動周波数 （ω−２π「、） Δφ：光学路１６を互に逆方向に伝搬した両光間４πＲ
Ｌ 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 Ω：ルーブ状に構成された光学路１６の円周方向に印加
された角速度 ６８位相変調器１５に印加される駆動電圧■□＝Ａｓｔ
ｎωｔとの位相差 （１）式から明らかなように干渉光２１の強度■。には
ｃｏｓΔ、φに比例する項とｓｉｎΔφに比例する項と
が含まれている。特開昭６２−９２１４号公報に示され
ているように、Δφが±ｍπ（ｍ＝０．１．２゜・・・
）に対し約±π／４の範囲で高感度化するため、受光器
１７の出力の内ｓｉｎΔφに比例する成分が同期検波回
路２２により取出される。この時同期検波回路２２にお
ける参照信号■１１．を・・・（２） θ、二位相変調器１５に印加される駆動電圧Ｖｐ、＝Ａ
ｓｉｎωｔとの位相差 とすると、同期検波回路２２の出力Ｖ ＋ｉはＶ ３．
＝ Ｋ＋ Ｊ ＋（ｘ）ｓｉｎΔφＣ０８（θ−θｒ＞
・（３）Ｋ、：定数 となる。更にΔφが士（２ｍ＋１）・−（ｍ−０，１，
２，・・・）に対し約±π／４の範囲で高感度化するた
め受光器１７の出力の内ｃｏｓΔφに比例する成分が同
期検波回路２３により取出される。
この時、同期検波回路２３における参照信号ｖ、２１と
すると、同期検波回路２３の出力Ｖ−はＶｔｍ＝ａＫ２
Ｊ ｚ（ｘ）ｃｏｓΔφｃｏｓ２ （θ−θｒ） ”
・（５）Ｋ２：定数 となる。同期検波回路２２．２３の各出力は低域通過ろ
波器２４，２５をそれぞれ通じて出力■１．。
すると、同期検波回路２３の出力Ｖ−はＶｔｍ＝ａＫ２
Ｊ ｚ（ｘ）ｃｏｓΔφｃｏｓ２ （θ−θｒ） ”
・（５）Ｋ２：定数 となる。同期検波回路２２．２３の各出力は低域通過ろ
波器２４，２５をそれぞれ通じて出力■１．。
Ｖｉｍが得られ、端子２９．３０へそれぞれ出力される
。発振器２７の出力は参照信号Ｖ 、、ｅｍとして同期
検波回路２３へ供給されると共に、ロジンク回路２６を
通じて参照信号Ｖ ｒ ＋ ａとして同期検波回路２２
へ供給される。
。発振器２７の出力は参照信号Ｖ 、、ｅｍとして同期
検波回路２３へ供給されると共に、ロジンク回路２６を
通じて参照信号Ｖ ｒ ＋ ａとして同期検波回路２２
へ供給される。
ここで光干渉角速廣計のダイナミックレンジを拡大する
ために±ｍπ（ｍ＝０、１，２．・・・）に対し±π／
４の範囲では同期検波出力■−を出力π ■。とじて取出すと共に、±（２ｍ＋１）−（ｍ−０，
１，２，・・・）に対し±π／４の範囲では同期検波出
力ＶＺｍを出力■。として取出し、同期検波出力■、と
Ｖｔｍとの切替え回数ｍを係数することによって角速度
情報Ω、を（６）式より求める。
ために±ｍπ（ｍ＝０、１，２．・・・）に対し±π／
４の範囲では同期検波出力■−を出力π ■。とじて取出すと共に、±（２ｍ＋１）−（ｍ−０，
１，２，・・・）に対し±π／４の範囲では同期検波出
力ＶＺｍを出力■。として取出し、同期検波出力■、と
Ｖｔｍとの切替え回数ｍを係数することによって角速度
情報Ω、を（６）式より求める。
４πＲＬ ２
Ｋ （ｒａｄ／Ｖ） ：変換利得
すなわち第５図において端子２９には、ｓｉｎΔφに比
例する成分（第６口慣号７２）が入力され端子３０には
、ｃｏｓΔφに比例する成分（第６図における信号７３
）が入力される。ｓｉｎΔφに比例する信号とｃｏｓΔ
φに比例する信号は、スイッチ６１において可逆カウン
タ７０の２°の重み付けされた端子からのＤ出力によっ
て切替えられる。
例する成分（第６口慣号７２）が入力され端子３０には
、ｃｏｓΔφに比例する成分（第６図における信号７３
）が入力される。ｓｉｎΔφに比例する信号とｃｏｓΔ
φに比例する信号は、スイッチ６１において可逆カウン
タ７０の２°の重み付けされた端子からのＤ出力によっ
て切替えられる。
スイッチ６１の出力は、スイッチ６２において可逆カウ
ンタ７０の２１の重み付けされた端子の出力Ｅによって
極性反転された後リニアライザ６４を通してジャイロ出
力端子６５に出力される。スイッチ６２の出力は、比較
器６６．６７の非反転入力側、反転入力側へそれぞれ供
給され、それぞれ基準電ｆＡ６８．６９の基準電圧＋Ｖ
、、−Ｖ。
ンタ７０の２１の重み付けされた端子の出力Ｅによって
極性反転された後リニアライザ６４を通してジャイロ出
力端子６５に出力される。スイッチ６２の出力は、比較
器６６．６７の非反転入力側、反転入力側へそれぞれ供
給され、それぞれ基準電ｆＡ６８．６９の基準電圧＋Ｖ
、、−Ｖ。
と比較される。比較器６６．６７の出力は、それぞれ可
逆カウンタ７０のアップカウント端子ＵＰ、ダウンカウ
ント端子ＤＯＷＮへ供給されそれぞれア・ツブカウント
、ダウンカウントされる。可逆カウンタ７０の重みが２
°の出力端子の出力りは、スイッチ６１に切替え制御信
号として供給され、重みが２１の出力端子の出力Ｅは、
スイッチ６２に切替え制御信号として供給される。スイ
ッチ６１゜６２は、それぞれ初期状態（切替え制御信号
が論理゛０°゛）で端子ＮＣ側に切替えられ、切替え制
御信号が論理“ビでそれぞれ端子ＮＯ側に切替えられる
。可逆カウンタ７０の計数値は端子７１から取り出すこ
とができる。
逆カウンタ７０のアップカウント端子ＵＰ、ダウンカウ
ント端子ＤＯＷＮへ供給されそれぞれア・ツブカウント
、ダウンカウントされる。可逆カウンタ７０の重みが２
°の出力端子の出力りは、スイッチ６１に切替え制御信
号として供給され、重みが２１の出力端子の出力Ｅは、
スイッチ６２に切替え制御信号として供給される。スイ
ッチ６１゜６２は、それぞれ初期状態（切替え制御信号
が論理゛０°゛）で端子ＮＣ側に切替えられ、切替え制
御信号が論理“ビでそれぞれ端子ＮＯ側に切替えられる
。可逆カウンタ７０の計数値は端子７１から取り出すこ
とができる。
端子２９の出力は先に述べたようにｓｉｎΔφに比例し
第６図Ａの曲線７２に示すように右回り光と左回り光と
の位相差Δφに対しＳｉｎΔφで変化する。端子３０の
出力は、第６図Ａの曲線７３に示すように位相差Δφに
対しｃｏｓΔφに比例したものになる。位相差Δφが０
±π／４の範囲にあれば、スイッチ６１．６２は、第５
図に示した状態にあって端子２９よりのｓｉｎΔφに比
例した出力がリニナライザ６４によって直線補正された
後ジャイロ出力端子６５に出力される。比較器６６にお
いてその入力、つまりスイッチ６２の出力が基準電圧ｖ
Ｐを越えると第６図Ｂに示すようにパルスが発生する。
第６図Ａの曲線７２に示すように右回り光と左回り光と
の位相差Δφに対しＳｉｎΔφで変化する。端子３０の
出力は、第６図Ａの曲線７３に示すように位相差Δφに
対しｃｏｓΔφに比例したものになる。位相差Δφが０
±π／４の範囲にあれば、スイッチ６１．６２は、第５
図に示した状態にあって端子２９よりのｓｉｎΔφに比
例した出力がリニナライザ６４によって直線補正された
後ジャイロ出力端子６５に出力される。比較器６６にお
いてその入力、つまりスイッチ６２の出力が基準電圧ｖ
Ｐを越えると第６図Ｂに示すようにパルスが発生する。
このパルスは、可逆カウンタ７０によって加算カウント
される。
される。
一方スイッチ６２の出力が一■、より負方向に大きくな
ると比較器６７より第６図Ｃに示すようなパルスが発生
し、これは可逆カウンタ７０で減算カウントされる。可
逆カウンタ７０の重みが２゜の出力は、第６図りに示す
ように変化し重みが２１の出力は、第６図Ｅに示すよう
に変化する。可逆カウンタ７０の重みが２°の出力が高
レベル（論理“１”）の時スイッチ６１が切替えられ、
端子３０の信号、即ちｃｏｓΔφに比例した出力が直線
補正されジャイロ出力端子６５に出力される。逆にスイ
ッチ６２の出力が基準電圧−■、より負方向に大きくな
ると比較器６７よりパルスが得られ、可逆カウンタ７０
が減算カウントされて、それにより重みが２°の出力が
高レベルとなり、スイッチ６１が作動して先の場合と同
様に端子３０の信号、即ちｃｏｓΔφに比例した出力が
直線補正された後ジャイロ出力端子６５に出力される。
ると比較器６７より第６図Ｃに示すようなパルスが発生
し、これは可逆カウンタ７０で減算カウントされる。可
逆カウンタ７０の重みが２゜の出力は、第６図りに示す
ように変化し重みが２１の出力は、第６図Ｅに示すよう
に変化する。可逆カウンタ７０の重みが２°の出力が高
レベル（論理“１”）の時スイッチ６１が切替えられ、
端子３０の信号、即ちｃｏｓΔφに比例した出力が直線
補正されジャイロ出力端子６５に出力される。逆にスイ
ッチ６２の出力が基準電圧−■、より負方向に大きくな
ると比較器６７よりパルスが得られ、可逆カウンタ７０
が減算カウントされて、それにより重みが２°の出力が
高レベルとなり、スイッチ６１が作動して先の場合と同
様に端子３０の信号、即ちｃｏｓΔφに比例した出力が
直線補正された後ジャイロ出力端子６５に出力される。
以上の状態から更に位相差Δφが絶対量として増加し、
ｃｏｓΔφに比例した出力が基準電圧＋■１又は−■、
よりも絶対値で大きくなると比較器６６゜６７よりパル
スが得られて可逆カウンタ７０が加算あるいは減算しス
イッチ６１が復帰して端子２９の信号、即ちｓｉｎΔφ
に比例した出力が直線性補正後ジャイロ出力端子６５に
得られるようになる。
ｃｏｓΔφに比例した出力が基準電圧＋■１又は−■、
よりも絶対値で大きくなると比較器６６゜６７よりパル
スが得られて可逆カウンタ７０が加算あるいは減算しス
イッチ６１が復帰して端子２９の信号、即ちｓｉｎΔφ
に比例した出力が直線性補正後ジャイロ出力端子６５に
得られるようになる。
これとともにｓｉｎΔφとＣＯＳΔφに比例する出力が
位相差Δφに対し正の特性となるように可逆カウンタ７
０の重みが２１の出力によって信号極性反転指令（切替
え制御信号）が出力され、スイッチ６２がインバークロ
３側に切替えられる。上述において位相差Δφがπ／４
におけるｓｉｎΔφとｃｏｓΔφに比例するスイッチ６
２の出力電圧が基準電圧＋Ｖ、、−Ｖ、より絶対値で僅
かに少な目に設定しておくと、第６図Ｇに示すように鋸
歯状の出力として得ることができかつｓｉｎΔφとｃｏ
ｓΔφに比例する信号の切替えにヒステリシスを持たせ
ることができ安定に動作させることができる。このよう
にして位相差Δφが±ｍπに対し約±π／４の範囲にあ
る場合は、ｓｊｎΔφ成分をジャイロ出力として取り出
され±（２ｍ＋１）・−に対し約±π／４の範囲にある
場合は、ｃｏｓΔφ成分がジャイロ出力として取り出さ
れ、全範囲にわたって直線性が最も好ましい状態で出力
が得られる。この出力より角速度は、（６）式で求める
ことができる。
位相差Δφに対し正の特性となるように可逆カウンタ７
０の重みが２１の出力によって信号極性反転指令（切替
え制御信号）が出力され、スイッチ６２がインバークロ
３側に切替えられる。上述において位相差Δφがπ／４
におけるｓｉｎΔφとｃｏｓΔφに比例するスイッチ６
２の出力電圧が基準電圧＋Ｖ、、−Ｖ、より絶対値で僅
かに少な目に設定しておくと、第６図Ｇに示すように鋸
歯状の出力として得ることができかつｓｉｎΔφとｃｏ
ｓΔφに比例する信号の切替えにヒステリシスを持たせ
ることができ安定に動作させることができる。このよう
にして位相差Δφが±ｍπに対し約±π／４の範囲にあ
る場合は、ｓｊｎΔφ成分をジャイロ出力として取り出
され±（２ｍ＋１）・−に対し約±π／４の範囲にある
場合は、ｃｏｓΔφ成分がジャイロ出力として取り出さ
れ、全範囲にわたって直線性が最も好ましい状態で出力
が得られる。この出力より角速度は、（６）式で求める
ことができる。
（６）式中の■。はジャイロ出力端子６５の電圧、ｍは
可逆カウンタ７０における加算パルスの総数と減算パル
スの総数の差つまり可逆カウンタ７０の計数値であって
、これは端子７１から取り出される。
可逆カウンタ７０における加算パルスの総数と減算パル
スの総数の差つまり可逆カウンタ７０の計数値であって
、これは端子７１から取り出される。
「発明が解決しようとする課題」
受光器１７によって光電変換信号の中からｓｉｎΔφ成
分及びｃｏｓΔφ成分を適切に取り出すためには同期検
波回路における被同期検波信号と参照信号とが実質的に
同相であることが必要である。
分及びｃｏｓΔφ成分を適切に取り出すためには同期検
波回路における被同期検波信号と参照信号とが実質的に
同相であることが必要である。
ところが位相変調器１５に印加される駆動電圧を■、と
干渉光の基本周波数成分との位相差θ（高調波成分にお
ける位相差は（１）式で示されるように次数倍した値を
取る）は位相変調器１５がさらされる環境条件、特に温
度によって変わる。位相変調器１５は例えば円筒状の電
歪振動子に光ファイバを巻き付けて作製されているため
本質的に環境条件によって入出力特性における位相特性
が変化し易い。加えるに位相変調器１５の共振点に位相
変調器の動作点を設定すると環境条件に対し著しく変化
し易くなる。なお一般に位相変調器１５の動作点は共振
点に合せられる。このため同期検波回路２２．２３にお
ける被同期検波信号と参照信号との位相が同相でなくな
り、（３）式、（５）式から明らかなように出力Ｖｌｉ
と出力Ｖｉａのスケールファクタに変動を来たす。これ
はとりもなおさずジャイロ出力■。の変動を示すもので
あり、（６）式で明らかなように入力範囲の拡大を計っ
た光干渉角速度計における角速度計測に誤差が生じる。
干渉光の基本周波数成分との位相差θ（高調波成分にお
ける位相差は（１）式で示されるように次数倍した値を
取る）は位相変調器１５がさらされる環境条件、特に温
度によって変わる。位相変調器１５は例えば円筒状の電
歪振動子に光ファイバを巻き付けて作製されているため
本質的に環境条件によって入出力特性における位相特性
が変化し易い。加えるに位相変調器１５の共振点に位相
変調器の動作点を設定すると環境条件に対し著しく変化
し易くなる。なお一般に位相変調器１５の動作点は共振
点に合せられる。このため同期検波回路２２．２３にお
ける被同期検波信号と参照信号との位相が同相でなくな
り、（３）式、（５）式から明らかなように出力Ｖｌｉ
と出力Ｖｉａのスケールファクタに変動を来たす。これ
はとりもなおさずジャイロ出力■。の変動を示すもので
あり、（６）式で明らかなように入力範囲の拡大を計っ
た光干渉角速度計における角速度計測に誤差が生じる。
この発明の目的は位相変調器の入出力位相特性が変動し
ても同期検波回路における被同期検波信号と参照信号と
を同相に保ち入力範囲全域に渡ってジャイロスケールフ
ァクタを安定に保つ光干渉角速度計を提供することにあ
る。
ても同期検波回路における被同期検波信号と参照信号と
を同相に保ち入力範囲全域に渡ってジャイロスケールフ
ァクタを安定に保つ光干渉角速度計を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段」
この発明によれば光学通路から出力された右回り光と左
回り光とを干渉させ、その干渉光を光電変換手段で電気
信号に変換し、その電気信号の内位相変調手段の変調周
波数の任意の奇数波成分を第１同期検波手段で同期検波
し、上記電気信号の内位相変調手段の変調周波数の任意
の偶数波成分を第２同期検波手段で同期検波すると共に
、更に上記電気信号を、第１同期検波手段の参照信号に
対して９０°位相差をもった参照信号により第３同期検
波手段で同期検波し、また上記電気信号を、第２同期検
波手段の参照信号に対して９０°位を目差をもった参照
信号により第４同月検波手段で同期検波する。第１同期
検波手段の出力と第３同期検波手段の出力とによって第
１位相検知手段で、第１同期検波手段に印加される参照
信号と入力として印加される信号の内被同期検波成分と
の位相差情報を出力する。また第２同期検波手段の出力
と第４同期検波手段の出力とによって第２位相検知手段
で第２同期検波手段に印加される参照信号と入力として
印加される信号の内被同期検波成分との位相差情報を出
力する。第１位相検知手段の出力と第２位相検知手段の
出力とから第１同期検波手段と第２同期検波手段とにお
ける参照信号と被同期検波信号との位相が常に同相とな
るように制御手段で制御する。
回り光とを干渉させ、その干渉光を光電変換手段で電気
信号に変換し、その電気信号の内位相変調手段の変調周
波数の任意の奇数波成分を第１同期検波手段で同期検波
し、上記電気信号の内位相変調手段の変調周波数の任意
の偶数波成分を第２同期検波手段で同期検波すると共に
、更に上記電気信号を、第１同期検波手段の参照信号に
対して９０°位相差をもった参照信号により第３同期検
波手段で同期検波し、また上記電気信号を、第２同期検
波手段の参照信号に対して９０°位を目差をもった参照
信号により第４同月検波手段で同期検波する。第１同期
検波手段の出力と第３同期検波手段の出力とによって第
１位相検知手段で、第１同期検波手段に印加される参照
信号と入力として印加される信号の内被同期検波成分と
の位相差情報を出力する。また第２同期検波手段の出力
と第４同期検波手段の出力とによって第２位相検知手段
で第２同期検波手段に印加される参照信号と入力として
印加される信号の内被同期検波成分との位相差情報を出
力する。第１位相検知手段の出力と第２位相検知手段の
出力とから第１同期検波手段と第２同期検波手段とにお
ける参照信号と被同期検波信号との位相が常に同相とな
るように制御手段で制御する。
「実施例」
第１図にこの発明の実施例の要部を示し、第４図と対応
する部分には同一符号を付けである。この発明において
は同期検波回路３２．３４が設けられる。ロジック回路
４３．４４において、同期検波回路２２．２３の参照信
号Ｖｒ＋ａｌＶｒ２Ｍに対しそれぞれ位相が９０°ずれ
た信号Ｖ ｒ＋ｔ＋ ｌ Ｖｒｔｂが作られ、これら信
号Ｖｒｌｂ ｌ Ｖｒｔｂが同期検波回路３２．３４
へ参照信号として供給され、受光器１７の出力■、がそ
れぞれ同期検波される。同期検波回路３２．３４の各出
力は低域通過ろ波器３６．３Ｂへそれぞれ供給される。
する部分には同一符号を付けである。この発明において
は同期検波回路３２．３４が設けられる。ロジック回路
４３．４４において、同期検波回路２２．２３の参照信
号Ｖｒ＋ａｌＶｒ２Ｍに対しそれぞれ位相が９０°ずれ
た信号Ｖ ｒ＋ｔ＋ ｌ Ｖｒｔｂが作られ、これら信
号Ｖｒｌｂ ｌ Ｖｒｔｂが同期検波回路３２．３４
へ参照信号として供給され、受光器１７の出力■、がそ
れぞれ同期検波される。同期検波回路３２．３４の各出
力は低域通過ろ波器３６．３Ｂへそれぞれ供給される。
低域通過ろ波器３６．３Ｂの各出力■＋ｂ＋ ■Ｚｂ
はそれぞれＶ、、＝Ｖ、・■、１゜ ＝ Ｋ、、 ・Ｊ ＋（ｘ） ・ｓｉｎΔφ５ｉｎ（θ
−θｆ）・・・（７） ■Ｚｂ＝ Ｖ ｌ ’ Ｖｒｔｂ ”” Ｋｚｂ−Ｊ ｚ（ｘ） ・ｃｏｓΔφ５ｉｎ２（
θ−θ、）・・・（８） Ｋ＋ｂ、 Ｋｚｂ：定数 となる。低域通過ろ波器２４．３６の各出力Ｖ ｌ ｍ
＋Ｖｌｋは位相検知手段としての乗算手段３９へ供給
され、また低域通過ろ波器２５．３８の各出力■２．。
はそれぞれＶ、、＝Ｖ、・■、１゜ ＝ Ｋ、、 ・Ｊ ＋（ｘ） ・ｓｉｎΔφ５ｉｎ（θ
−θｆ）・・・（７） ■Ｚｂ＝ Ｖ ｌ ’ Ｖｒｔｂ ”” Ｋｚｂ−Ｊ ｚ（ｘ） ・ｃｏｓΔφ５ｉｎ２（
θ−θ、）・・・（８） Ｋ＋ｂ、 Ｋｚｂ：定数 となる。低域通過ろ波器２４．３６の各出力Ｖ ｌ ｍ
＋Ｖｌｋは位相検知手段としての乗算手段３９へ供給
され、また低域通過ろ波器２５．３８の各出力■２．。
Ｖ２ｂは位相検知手段としての乗算手段４０へ供給され
る。乗算手段３９．４０の各出力■。＋ ｒ ■＊ ｔ
は （ＫＩｓｉｎΔφ）２ Ｌ＋””Ｖｌｌｌ’ ■、、＝ −
・５ｉｎ２（θ−θｆ ） ・・・
（９）（Ｋ、ｃｏｓΔφ）２ Ｖ＊ｚ＝Ｖｔｍ・ ■２、・・・ ・５ｉｎ４（θ−θ、 ）・Ｏｏ） ココでに、＝に、、−Ｊ、（ｘ）＝に＋ｂ’ 、Ｌ（ｘ
）Ｋｚ ”Ｋｔ−・Ｊｚ（ｘ）＝Ｋｚｂ・Ｊｚ（ｘ）
となる。即ち乗算手段３９．４０の各出力はｓｉｎΔφ
、 ｃｏｓΔφはそれぞれ自乗されているため、必ず正
となり、出力極性は位相差（θ−θｔ）の正弦出力に対
応したものとなり、入力角速度の極性、即ち光学路１６
の左回り光、右回り光間の位相差Δφに対応したｓｉｎ
Δφ成分、ｃｏｓΔφ成分の極性に影響されない。
る。乗算手段３９．４０の各出力■。＋ ｒ ■＊ ｔ
は （ＫＩｓｉｎΔφ）２ Ｌ＋””Ｖｌｌｌ’ ■、、＝ −
・５ｉｎ２（θ−θｆ ） ・・・
（９）（Ｋ、ｃｏｓΔφ）２ Ｖ＊ｚ＝Ｖｔｍ・ ■２、・・・ ・５ｉｎ４（θ−θ、 ）・Ｏｏ） ココでに、＝に、、−Ｊ、（ｘ）＝に＋ｂ’ 、Ｌ（ｘ
）Ｋｚ ”Ｋｔ−・Ｊｚ（ｘ）＝Ｋｚｂ・Ｊｚ（ｘ）
となる。即ち乗算手段３９．４０の各出力はｓｉｎΔφ
、 ｃｏｓΔφはそれぞれ自乗されているため、必ず正
となり、出力極性は位相差（θ−θｔ）の正弦出力に対
応したものとなり、入力角速度の極性、即ち光学路１６
の左回り光、右回り光間の位相差Δφに対応したｓｉｎ
Δφ成分、ｃｏｓΔφ成分の極性に影響されない。
従って乗算手段３９．４０の各出力でロジック回路４３
．４４の手段に配置した自動位相調整器４５を制御し位
相差θに対応しθ、を変えれば位相差（θ−θｆ）を常
に零に保つことができる。
．４４の手段に配置した自動位相調整器４５を制御し位
相差θに対応しθ、を変えれば位相差（θ−θｆ）を常
に零に保つことができる。
自動位相調整器４５の代りに位相変調駆動回路２８の前
段に自動位相調整器５３を配置し、同期検波回路２２，
２３．３２．３４の参照信号に対する位相変調器１５に
印加する信号■Ｐ７の位相関係を制御することによって
も同様な効果が得られる。
段に自動位相調整器５３を配置し、同期検波回路２２，
２３．３２．３４の参照信号に対する位相変調器１５に
印加する信号■Ｐ７の位相関係を制御することによって
も同様な効果が得られる。
第１図では乗算手段３９．４０の各出力Ｖ １１１ ＋
ｖｅｘを加算手段４１で加算し、その出力■。を電気ろ
波器を含む増幅器４２に入力し、増幅器４２の出力を自
動位相調整器４５の制御信号として使用しているが、第
２図に示すように乗算手段３９゜４０の各出力Ｖ、、、
Ｖ、アをスイッチ手段４８によって切替えて増幅器４２
に入力し、その出力を制御信号として使用してもよい。
ｖｅｘを加算手段４１で加算し、その出力■。を電気ろ
波器を含む増幅器４２に入力し、増幅器４２の出力を自
動位相調整器４５の制御信号として使用しているが、第
２図に示すように乗算手段３９゜４０の各出力Ｖ、、、
Ｖ、アをスイッチ手段４８によって切替えて増幅器４２
に入力し、その出力を制御信号として使用してもよい。
この場合、スイッチ手段４８はΔφが±ｍπ（ｍ＝０、
ｉ ２．・・・）に対し約±π／４の範囲では信号と
して十分大きい値を示している乗算出力■１に切替え、
Δφがπ ±（２ｍ＋１） ・ （ｍ＝０．１，２、・・
・）に対して約±π／４の範囲では同様に十分大きい値
を示す乗算手段３９からの出力■１に切替えて増幅器４
２に出力する。つまり第５図中の可逆カウンタ７０の重
みが２°の出力りによりスイッチ手段４８を制御すれば
よい。
ｉ ２．・・・）に対し約±π／４の範囲では信号と
して十分大きい値を示している乗算出力■１に切替え、
Δφがπ ±（２ｍ＋１） ・ （ｍ＝０．１，２、・・
・）に対して約±π／４の範囲では同様に十分大きい値
を示す乗算手段３９からの出力■１に切替えて増幅器４
２に出力する。つまり第５図中の可逆カウンタ７０の重
みが２°の出力りによりスイッチ手段４８を制御すれば
よい。
第３図は他の実施例を示し、低域通過ろ波器２４゜２５
の各出力ｖｌｉ＋ Ｖ２ｉの極性に応じて同期検波回路
３２．３４の参照信号の位相を同期検波回路２２．２３
の参照信号ＶＦＩｍ＋Ｖｒ！ｍに対し＋９０°。
の各出力ｖｌｉ＋ Ｖ２ｉの極性に応じて同期検波回路
３２．３４の参照信号の位相を同期検波回路２２．２３
の参照信号ＶＦＩｍ＋Ｖｒ！ｍに対し＋９０°。
−９０°に切替えている。即ち同期検波回路３２゜３４
の出力の極性は同期検波回路２２．２３の出力の極性と
一部しており、コンパレータ５７，５８で同期検波回路
２２．２３の各出力”１ｍ＋ ＶＺ＆の極性を判断し
、その出力でスイッチ素子５１．５４を制御し、同期検
波回路３２．３４の参照信号を１８０°位相差のある信
号Ｖ□、とＶｒｌｂ ＋ ＶｒｔｈとＩ−の切替えを行
う。つまり同期検波回路の出力が負となる時は参照信号
を逆位相のものとして同期検波回路の出力を正とする。
の出力の極性は同期検波回路２２．２３の出力の極性と
一部しており、コンパレータ５７，５８で同期検波回路
２２．２３の各出力”１ｍ＋ ＶＺ＆の極性を判断し
、その出力でスイッチ素子５１．５４を制御し、同期検
波回路３２．３４の参照信号を１８０°位相差のある信
号Ｖ□、とＶｒｌｂ ＋ ＶｒｔｈとＩ−の切替えを行
う。つまり同期検波回路の出力が負となる時は参照信号
を逆位相のものとして同期検波回路の出力を正とする。
この結果低域通過ろ波器３６．３Ｂの出力ｖ１ｂ’ ＋
ｖｚｂ′は、Ｖ＋ｂ’ −Ｉ Ｋ＋ｓｉｎΔφｌ・５
ｉｎ（θ−θｔ ）−ＱＤＶｇｂ’ −１ＫＩＣｏＳΔ
φ１・５ｉｎ２（θ−θｆ）・・・（１２） となり、入力角速度に対応したｓｉｎΔφ、 ｃｏｓΔ
φ成分の極性を無関係に位相差（θ−θｆ）情報を出力
することができる。この位相差θ−θ、が零になるよう
に自動位相調整器４５を制御する。つまり出力■１に’
＋ ＶＺｋ′を、第１図、第２図で示した信号Ｖ＠Ｉ
＋ ｖａｚの代りに使用する。なお増幅器４２の電気
ろ波器は一般に比例微分積分形のものが用いられる。
ｖｚｂ′は、Ｖ＋ｂ’ −Ｉ Ｋ＋ｓｉｎΔφｌ・５
ｉｎ（θ−θｔ ）−ＱＤＶｇｂ’ −１ＫＩＣｏＳΔ
φ１・５ｉｎ２（θ−θｆ）・・・（１２） となり、入力角速度に対応したｓｉｎΔφ、 ｃｏｓΔ
φ成分の極性を無関係に位相差（θ−θｆ）情報を出力
することができる。この位相差θ−θ、が零になるよう
に自動位相調整器４５を制御する。つまり出力■１に’
＋ ＶＺｋ′を、第１図、第２図で示した信号Ｖ＠Ｉ
＋ ｖａｚの代りに使用する。なお増幅器４２の電気
ろ波器は一般に比例微分積分形のものが用いられる。
「発明の効果」
位相差Δφが±ｍπ（ｍ＝０．ｌ、２・・・）に対し約
±π／４の範囲では、ｓｉｎΔφ成分、±（２ｍ＋１）
・−（ｍ−０，１，２・・・）に対し約±π／４の範囲
では、ｃｏｓΔφ成分をジャイロ出力とし取り出すこと
によって人力角速度の計測範囲の拡大をはかった光干渉
角速度針（光フアイバジャイロ）において環境条件等の
変化によって位相変調器１５の入出力位相特性が変動し
ても同期検波回路における被同期検波信号と参照信号と
を入力範囲全域に渡って同相に保つことができ、光干渉
角速度針（光フアイバジャイロ）のスケールファクタを
安定に保つことができる。
±π／４の範囲では、ｓｉｎΔφ成分、±（２ｍ＋１）
・−（ｍ−０，１，２・・・）に対し約±π／４の範囲
では、ｃｏｓΔφ成分をジャイロ出力とし取り出すこと
によって人力角速度の計測範囲の拡大をはかった光干渉
角速度針（光フアイバジャイロ）において環境条件等の
変化によって位相変調器１５の入出力位相特性が変動し
ても同期検波回路における被同期検波信号と参照信号と
を入力範囲全域に渡って同相に保つことができ、光干渉
角速度針（光フアイバジャイロ）のスケールファクタを
安定に保つことができる。
第１図はこの発明の実施例の要部を示すブロック図、第
２図はその一部の変形例を示すブロック図、第３図はこ
の発明の他の実施例の要部を示すブロック図、第４図は
従来の光干渉角速度計を示すブロック図、第５図は計測
範囲を拡大した光干渉角速度計の要部を示すブロック図
、第６図は第５図の動作の説明に供するための各部の出
力を示す図である。
２図はその一部の変形例を示すブロック図、第３図はこ
の発明の他の実施例の要部を示すブロック図、第４図は
従来の光干渉角速度計を示すブロック図、第５図は計測
範囲を拡大した光干渉角速度計の要部を示すブロック図
、第６図は第５図の動作の説明に供するための各部の出
力を示す図である。
Claims (4)
- （１）少なくとも一周する光学路と、 その光学路に対し右回り光及び左回り光を通す手段と、 その光学路を伝搬してきた右回り光と左回り光とを干渉
させる手段と、 その干渉手段と上記光学路の一端との間にこれらに継続
的に配されて右回り光と左回り光とに位相変化を与える
位相変調手段と、 上記干渉光の光強度を電気信号として検出する光電変換
手段と、 その光電変換手段からの出力の内上記変調手段の変調周
波数の任意の奇数波成分を同期検波する第１同期検波手
段と、 上記光電変換手段からの出力の内、上記変調周波数の任
意の偶数波成分を同期検波する第２同期検波手段と、 上記光電変換手段の出力を、上記第１同期検波手段の参
照信号に対し９０°の位相差をもった参照信号で検波す
る第３同期検波手段と、 上記光電変換手段の出力を、上記第２同期検波手段の参
照信号に対し９０°の位相差をもった参照信号で検波す
る第４同期検波手段と、 上記第１同期検波手段の出力と上記第３同期検波手段の
出力とによって上記第１同期検波手段に印加される参照
信号と入力として印加される信号の内被同期検波成分と
の位相差情報を出力する第１位相検知手段と、 上記第２同期検波手段の出力と上記第４同期検波手段の
出力とによって上記第２同期検波手段に印加される参照
信号と入力として印加される信号の内被同期検波成分と
の位相差情報を出力する第２位相検知手段と、 上記第１位相検知手段と上記第２位相検知手段とからの
各信号により上記第１同期検波手段と上記第２同期検波
手段とにおける参照信号と被同期検波信号との位相が常
に同相となるように制御する制御手段とを有する光干渉
角速度計。 - （２）上記第１位相検知手段は、上記第１同期検波手段
の出力と、上記第３同期検波手段の出力とを乗算する手
段であり、上記第２位相検知手段は上記第２同期検波手
段の出力と、上記第４同期検波手段の出力とを乗算する
手段である請求項１記載の光干渉角速度計。 - （３）上記第１位相検知手段は、上記第１同期検波手段
の出力の極性によって上記第３同期検波手段の出力の極
性を反転する手段であり、上記第２位相検知手段は上記
第２同期検波手段の出力の極性によって上記第４同期検
波手段の出力の極性を反転する手段である請求項１記載
の光干渉角速度計。 - （４）上記光学路の周方向に与えられる入力角速度によ
って生じる上記右回り光と左回り光との位相差が±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、上記右回り光
と左回り光との位相差が±（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、上記第１範囲検出手
段によって上記第２位相検知手段からの信号を上記制御
手段へ伝達し、上記第２範囲検出手段からの信号によっ
て上記第１位相検知手段からの信号を上記制御手段に伝
達する手段とを具備する請求項１乃至３の何れかに記載
の光干渉角速度計。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63137781A JPH06103186B2 (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 光干渉角速度計 |
| US07/236,435 US4883358A (en) | 1987-09-02 | 1988-08-25 | Fiber optic gyro stabilized by harmonic components of detected signal |
| FR888811437A FR2618545B1 (fr) | 1987-09-02 | 1988-09-01 | Gyroscope a fibre optique |
| DE3844745A DE3844745C2 (ja) | 1987-09-02 | 1988-09-01 | |
| DE3829731A DE3829731A1 (de) | 1987-09-02 | 1988-09-01 | Faseroptischer kreisel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63137781A JPH06103186B2 (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 光干渉角速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01305363A true JPH01305363A (ja) | 1989-12-08 |
| JPH06103186B2 JPH06103186B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=15206694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63137781A Expired - Lifetime JPH06103186B2 (ja) | 1987-09-02 | 1988-06-03 | 光干渉角速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103186B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2808188B2 (ja) * | 1990-06-18 | 1998-10-08 | ハネウエル・インコーポレーテッド | 復調基準信号源 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS629214A (ja) * | 1985-07-08 | 1987-01-17 | Japan Aviation Electronics Ind Ltd | 光干渉角速度計 |
-
1988
- 1988-06-03 JP JP63137781A patent/JPH06103186B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS629214A (ja) * | 1985-07-08 | 1987-01-17 | Japan Aviation Electronics Ind Ltd | 光干渉角速度計 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2808188B2 (ja) * | 1990-06-18 | 1998-10-08 | ハネウエル・インコーポレーテッド | 復調基準信号源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06103186B2 (ja) | 1994-12-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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