JPH04339212A - 光ファイバジャイロ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転角速度検出に使用
する光ファイバジャイロに係り、特に、広いダイナミッ
クレンジを有し、角度増分量を出力とするセロダイン変
調方式のクローズドループ型光ファイバジャイロに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図６には従来形の一例としてのセロダイ
ン変調方式光ファイバジャイロの構成が一部模式的に示
される。図中、１０は光源、１２，１８　は光分配結合
器、１４は偏光器、１６は電気光学効果を有する結晶基
板、２０は位相変調器、２２はセロダイン変調器、２４
は回転軸に垂直に巻かれた偏波面保存単一モード光ファ
イバで形成されているループ、２６は受光器、３０は信
号発生装置、４０は光ファイバジャイロ用信号処理装置
、５０ａ　は鋸歯状波信号周波数設定装置、６０ａ　は
電圧制御発振（ＶＣＯ）式鋸歯状波信号発生装置、Ａ１
は位相変調器駆動信号、Ａ２は光電変換出力信号、Ａ３
は鋸歯状波信号を示す。この例では、鋸歯状波信号Ａ３
は、セロダイン変調器２２の駆動信号として用いられる
と共に、ジャイロ出力すなわち回転角速度出力を形成す
る。

【０００３】なお、光分配結合器１８と位相変調器２０
とセロダイン変調器２２は、例えばニオブ酸リチウム（
ＬｉＮｂＯ３）等の電気光学結晶基板１６上にチタン（
Ｔｉ）を拡散した光導波路と、該光導波路近傍に設けた
電極に電圧を印加することで該光導波路の屈折率を変化
させる手段とから構成されている。図６の構成において
、光源１０から出射された光ビームは光分配結合器１２
において２分され、２分された一方の光ビームは偏光器
１４によって偏光され、一定の偏波のみが透過し、この
偏波ビームは光分配結合器１８において２つの光ビーム
に２分される。この２分された一方の光ビームは、位相
変調器２０によって一定周波数の位相変調を受け、光フ
ァイバループ２４を反時計回り方向に伝搬した後、セロ
ダイン変調器２２によって鋸歯状波信号によるセロダイ
ン変調を受け、光分配結合器１８に再入射する。同様に
して、光分配結合器１８において２分された他方の光ビ
ームは、セロダイン変調器２２によってセロダイン変調
を受け、光ファイバループ２４を時計回り方向に伝搬し
た後、位相変調器２０によって位相変調を受け、光分配
結合器１８に再入射する。光分配結合器１８に再入射し
た２つの光ビームは結合され、この結合されたビームは
偏光器１４によって一定の偏波のみが透過し、この偏波
ビームは光分配結合器１２において２つの光ビームに２
分される。この２分された一方の光ビームは受光器２６
に導かれ、光ファイバループ２４を互いに逆方向に伝播
した２つの光の間の位相差に依存した干渉光強度に対応
する電気信号（光電変換出力信号Ａ２）に変換される。

【０００４】位相変調器２０は、信号発生装置３０から
発生される一定周波数の正弦波もしくは方形波の信号Ａ
１によって駆動され、この信号Ａ１は信号処理装置４０
にも入力されている。信号処理装置４０は、受光器２６
の出力（光電変換出力信号Ａ２）を信号発生装置３０か
らの信号Ａ１に応答して一定周波数で同期検波する。こ
の信号処理装置４０の出力ΔＶは、以下の式で表される
。

【０００５】 　　　　　　ΔＶ＝Ｋ・ｓｉｎ　Δφ　　………………
…………………………………（１）　ここで、Δφは上
記２つの光の間の位相差、Ｋは定数を示す。鋸歯状波信
号周波数設定装置５０ａ　は、式（１）　で表される出
力ΔＶを積分する機能を有しており、ＶＣＯ式鋸歯状波
信号発生装置６０ａ　は、鋸歯状波信号周波数設定装置
５０ａ　の出力Ｖの大きさに応じた周波数をもつアナロ
グの鋸歯状波信号Ａ３を発生する。

【０００６】位相差Δφは、光ファイバループ２４に対
して該ループに垂直な軸の周りに或る角速度を与えた時
に生じる周知のサニャック（Ｓａｇｎａｃ）効果による
光の位相差φｓと、セロダイン変調器２２が誘起する位
相差φｍ　とから成る。位相差φｓ　は、 　　　　　　φｓ　＝４πＲＬΩ／Ｃλ　　……………
………………………………（２）　で表され、また位相
差φｍ　は、セロダイン変調に際して互いに逆方向回り
に伝搬する２つの光の伝播遅延によって生じる当該位相
差Δφの不連続部分を位相差に関する出力の周期性を利
用して連続性をもたせるために、鋸歯状波信号による位
相量振幅を２πにするという条件の下で、 　　　　　　φｍ　＝２πτ／Ｔｍ　＝２πｎＬｆｍ　
／Ｃ　　…………………………（３）　で表される。こ
こで、Ｒは光ファイバループ２４の半径、Ｌは光ファイ
バループ２４を形成する光ファイバの長さ、Ωは入力回
転角速度、Ｃは真空中における光速、λは真空中におけ
る光の波長、τは光ファイバループ２４を光が伝搬する
のに要する時間、Ｔｍ　は鋸歯状波信号Ａ３の周期、ｎ
は光ファイバループ２４を形成する光ファイバの屈折率
、そしてｆｍ　は鋸歯状波信号Ａ３の周波数を示す。

【０００７】セロダイン変調方式光ファイバジャイロに
おいては、入力回転角速度Ωが変化した場合、信号処理
装置４０の出力ΔＶを鋸歯状波信号周波数設定装置５０
ａ　により積分して負帰還となるようにＶＣＯ式鋸歯状
波信号発生装置６０ａ　に印加し、それによって式（１
）　の位相差Δφ（つまり信号処理装置４０の出力ΔＶ
）が常に所定の値（通常は０）に維持されるように制御
が行われている。 そこで、Δφ＝φｓ　＋φｍ　＝０とすると、式（２）
　および式（３）　から、 　　　　　　Ω＝ｎλｆｍ　／２Ｒ　　…………………
………………………………（４）　となり、鋸歯状波信
号の周波数を計数することによって広いダイナミックレ
ンジに亘る入力回転角速度を検出することができる。

【０００８】また、ジャイロ出力を鋸歯状波信号Ａ３の
周波数に等しい周波数のパルス列とすると、１パルスが
一定の角度Δθを重みとして持つ角度増分パルス出力と
なる。ただし、Δθは式（４）　から、 　　　　　　Δθ＝Ω／ｆｍ　＝ｎλ／２Ｒ　　………
………………………………（５）　で表される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のセロダ
イン変調方式クローズドループ型光ファイバジャイロに
おいては、セロダイン変調器２２に印加する鋸歯状波信
号Ａ３をアナログ的なＶＣＯ式鋸歯状波信号発生装置６
０ａ　で発生しているので、発生周波数の可変範囲が限
定されるという不都合があった。

【００１０】そのため、しばしば必要とされる１０６　
オーダーに及ぶ広いダイナミックレンジを得るには、異
なる周波数範囲をそれぞれ有する複数個の鋸歯状波信号
発生装置を用いてその切り換えを行わねばならず、その
境界領域での不連続性を補正する必要があり、その制御
が極めて煩雑であった。また、温度の変化等によって鋸
歯状波信号の振幅が変動し易く、そのためにジャイロ出
力の直線性（リニアリティ）やスケールファクタの安定
性が劣化する等の問題点もあった。

【００１１】さらに、ジャイロ出力すなわち鋸歯状波信
号Ａ３の周波数を計数する際の角度増分パルスの最小分
解能は、光ファイバループ２４の半径Ｒと真空中におけ
る光の波長λと該ループを形成する光ファイバの屈折率
ｎとによって一義的に決定されるので、ジャイロ出力す
なわち回転角速度の検出周波数の範囲が限定されるとい
う不都合があった。これは、回転角速度の高精度な検出
という観点から好ましくない。

【００１２】本発明の主な目的は、かかる従来技術にお
ける課題に鑑み、鋸歯状波信号の周波数変化に際してレ
ンジ切り換え無しで広いダイナミックレンジをカバーす
ると共に、温度の変化等が有った場合でもジャイロ出力
の良好な直線性およびスケールファクタの安定性を維持
することができる光ファイバジャイロを提供することに
ある。

【００１３】本発明の他の目的は、ジャイロ出力として
の角度増分パルスの分解能を高め、ひいては回転角速度
の高精度な検出に寄与することができる光ファイバジャ
イロを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明の第１の形態によれば、回転軸と共動する光フ
ァイバループに光を互いに逆方向に同時に伝搬させ、両
方向に伝播した光に対して一定周波数の信号により位相
変調を行うと共に可変周波数のアナログの鋸歯状波信号
によりセロダイン変調を行い、該変調された両方向の光
の干渉光を検出してその光強度に応じた光電変換出力信
号を出力する光学系と、該出力された光電変換出力信号
から前記一定周波数の信号に同期した成分を抽出し、前
記互いに逆方向に伝播した光の位相差に応じたディジタ
ルの誤差データを出力する信号処理部と、該出力された
誤差データに基づいて前記セロダイン変調用鋸歯状波信
号の周波数をディジタル的に設定する鋸歯状波信号周波
数設定部と、該ディジタル的に設定された周波数データ
に前回の加算データを加算する加算手段と、該加算手段
がオーバーフローした時にその内容をインクリメント／
デクリメントしてディジタルの鋸歯状波対応信号を発生
するカウンタ手段と、該ディジタルの鋸歯状波対応信号
を前記アナログの鋸歯状波信号に変換するＤ／Ａコンバ
ータとを具備し、該変換されたアナログの鋸歯状波信号
をジャイロ出力として取り出すことを特徴とする光ファ
イバジャイロが提供される。

【００１５】また、本発明の第２の形態によれば、上記
構成の光ファイバジャイロにおいてカウンタ手段で発生
されたディジタルの鋸歯状波対応信号データの最上位ビ
ット以外の特定ビットをジャイロ出力として取り出すこ
とを特徴としている。また、本発明の第３の形態によれ
ば、鋸歯状波信号周波数設定部は、信号処理部から出力
された誤差データにフィードバック・ループゲインを決
定する係数を指示するディジタルデータを乗じる乗算手
段と、該乗算手段の出力データに前回の鋸歯状波信号周
波数設定データを加算して新たな鋸歯状波信号周波数設
定データとして出力すると共に、該新たな鋸歯状波信号
周波数設定データの符号を指示する制御信号を出力する
第１の加算手段とを具備し、一方、鋸歯状波信号発生部
は、第１の加算手段から出力された鋸歯状波信号周波数
設定データに前回の加算データを加算すると共に、オー
バーフローを生じた時にキャリー信号を出力する第２の
加算手段と、該出力されたキャリー信号の数をインクリ
メント／デクリメントしてディジタルの鋸歯状波対応信
号を発生するカウンタ手段と、該ディジタルの鋸歯状波
対応信号を前記アナログの鋸歯状波信号に変換するＤ／
Ａコンバータとを具備しており、前記第１および第２の
加算手段からそれぞれ出力された制御信号およびキャリ
ー信号をジャイロ出力として取り出すことを特徴として
いる。

【００１６】さらに、本発明の第４の形態によれば、第
１の形態の光ファイバジャイロにおいて鋸歯状波信号周
波数設定部でディジタル的に設定された周波数データを
ジャイロ出力として取り出すことを特徴としている。

【００１７】

【作用】第１の形態の構成によれば、鋸歯状波信号発生
部に入力されるディジタルの鋸歯状波対応信号周波数設
定データは、加算手段において累算され、該加算手段の
オーバーフローにより生じるキャリーの数をカウンタ手
段がカウントしてディジタルの鋸歯状波対応信号データ
を生成し、このデータをＤ／Ａコンバータがアナログ信
号に変換して鋸歯状波信号が発生され、このアナログの
鋸歯状波信号によりセロダイン変調が行われるようにな
っている。

【００１８】つまり、鋸歯状波信号発生部を直接合成デ
ィジタルシンセサイザ方式にしてクローズドループを構
成したので、アナログ鋸歯状波信号の周波数変化に際し
てレンジの切り換えを行うことなくダイナミックレンジ
を拡大することができる。また、加算手段とカウンタ手
段の協働作用によりアナログ鋸歯状波信号の振幅が安定
化するよう制御がなされるので、温度の変化等が有った
場合でもジャイロ出力の直線性を良好に保ち、スケール
ファクタの安定性を維持することができる。

【００１９】また、第２の形態の構成によれば、上記の
作用効果に加えて、角度増分パルスの１パルス当りの重
みを小さくすることができる。例えば、最上位ビット（
ＭＳＢ）の次に重みを持つビット（ＭＳＢ−１）をジャ
イロ出力として用いた場合、当該ビットの周波数は最上
位ビットの周波数の２倍となり、その時の角度増分パル
スの重みは１／２に縮小される。つまり、ジャイロ出力
としての角度増分パルスの分解能を高めることができる
。これは、回転角速度の高精度な検出に寄与するもので
ある。

【００２０】なお、第３および第４の形態を含めた本発
明の他の構成上の特徴と作用の詳細については、添付図
面を参照しつつ以下に記述される実施例を用いて説明す
る。

【００２１】

【実施例】図１に本発明の一実施例としてのセロダイン
変調方式光ファイバジャイロの主要部の構成が示され、
図２には図１の実施例を含む各実施例における光ファイ
バジャイロの一部の構成が一部模式的に示される。図１
に示す信号発生装置３０および信号処理装置４０と図２
に示す光学系の構成については、図６に示す各要素と同
様であるのでその説明は省略する。

【００２２】図１において、５０は鋸歯状波信号周波数
設定装置、６０は直接合成ディジタルシンセサイザ方式
の鋸歯状波信号発生装置を示す。鋸歯状波信号周波数設
定装置５０は、光ファイバジャイロ用信号処理装置４０
から出力されるディジタルの誤差データＤ１とフィード
バック・ループゲインを決定する係数を指示するディジ
タルデータＤ２に応答するディジタル乗算手段５２と、
該ディジタル乗算手段の出力データＤ３を前回の鋸歯状
波信号周波数設定データＤ５に加算する加算手段５４と
、該加算手段から出力される新たな鋸歯状波信号周波数
設定データＤ４を外部からのクロック信号Ａ１１　に基
づいてラッチするラッチ手段５６とから構成されている
。一方、鋸歯状波信号発生装置６０は、鋸歯状波信号周
波数設定装置５０から出力される鋸歯状波信号周波数設
定データＤ４を前回の加算データＤ６に加算する加算手
段６２と、該加算手段から出力される加算データＤ７を
外部からのクロック信号Ａ１４　に基づいてラッチする
ラッチ手段６４と、加算手段６２のオーバーフローによ
り生じるキャリー（キャリー信号Ａ１３）を鋸歯状波信
号周波数設定装置５０内の加算手段５４から出力される
アップ／ダウン切り換え信号Ａ１２　に応答してカウン
トするアップ／ダウンカウンタ６６と、該カウンタから
出力されるディジタルの鋸歯状波対応信号Ｄ８をアナロ
グの鋸歯状波信号（セロダイン変調器駆動信号）Ａ１５
　に変換するＤ／Ａコンバータ６８とから構成されてい
る。

【００２３】本実施例では、このアナログの鋸歯状波信
号Ａ１５　がジャイロ出力すなわち回転角速度出力とし
て用いられる。上記のように構成された光ファイバジャ
イロにおいて、干渉光強度に対応した受光器２６の出力
（光電変換出力信号Ａ２）は、光ファイバジャイロ用信
号処理装置４０（例えば特願平１−１２１２３６号参照
）によってディジタル的にデモジュレートされ、信号発
生装置３０の出力信号の基本波成分（Ａ１）に同期した
成分が検出される。このようにして検出された成分は、
誤差データＤ１として鋸歯状波信号周波数設定装置５０
に入力される。

【００２４】鋸歯状波信号周波数設定装置５０において
、ディジタル乗算手段５２は、誤差データＤ１にフィー
ドバック・ループゲインを決定する係数（Ｄ２）を乗算
し、ディジタル制御量Ｄ３を出力する。加算手段５４は
、ディジタル制御量Ｄ３に前回の鋸歯状波信号周波数設
定データＤ５を加算し、新たな鋸歯状波信号周波数設定
データＤ４を出力する。ラッチ手段５６は、外部からの
クロック信号Ａ１１　に同期して新たな鋸歯状波信号周
波数設定データＤ４を１クロック間ラッチし、前回の鋸
歯状波信号周波数設定データＤ５を加算手段５４に出力
する。このようにして発生された新たな鋸歯状波信号周
波数設定データＤ４は、直接合成ディジタルシンセサイ
ザ方式の鋸歯状波信号発生装置６０に入力される。

【００２５】直接合成ディジタルシンセサイザ方式の鋸
歯状波信号発生装置６０において、加算手段６２は、新
たな鋸歯状波信号周波数設定データＤ４と前回の加算デ
ータＤ６を加算し、新たな加算データＤ７を出力すると
共に、演算結果がオーバーフローして桁上げが生じた場
合にキャリー信号Ａ１３　を出力する。ラッチ手段６４
は、外部からのクロック信号Ａ１４　に同期して新たな
加算データＤ７を１クロック間ラッチし、前回の加算デ
ータＤ６を加算手段６２に出力する。アップ／ダウンカ
ウンタ６６は、新たな鋸歯状波信号周波数設定データＤ
４の符号を表すアップ／ダウン切り換え信号Ａ１２に基
づきキャリー信号Ａ１３　の数をインクリメント／デク
リメントしてカウントし、該カウント数に基づきディジ
タルの鋸歯状波対応信号Ｄ８を出力する。 Ｄ／Ａコンバータ６８は、ディジタルの鋸歯状波対応信
号Ｄ８をアナログの鋸歯状波信号Ａ１５に変換する。こ
のアナログの鋸歯状波信号Ａ１５　は、セロダイン変調
器２２に入力され、セロダイン変調用の駆動信号として
用いられる。

【００２６】以上の構成において、鋸歯状波信号周波数
設定データＤ４，Ｄ５および加算データＤ６，Ｄ７　の
ビット数を大きく設定することにより、新たな鋸歯状波
信号周波数設定データＤ４の値が小さくなれば長い周期
で、新たな鋸歯状波信号周波数設定データＤ４の値が大
きくなれば短い周期で、それぞれ加算手段６２からキャ
リー信号Ａ１３　が出力される。このキャリー信号Ａ１
３　の数をアップ／ダウンカウンタ６６においてインク
リメントまたはデクリメントしてカウントし、このカウ
ント値をＤ／Ａコンバータ６８を介してアナログ信号に
変換すれば、短周期から長周期の鋸歯状波信号Ａ１５　
を発生させることができる。従って、広い周波数範囲の
セロダイン変調が可能となり、光ファイバジャイロとし
てのダイナミックレンジを拡大することができる。

【００２７】また、周波数を変換する時間はラッチ手段
５６のクロック信号Ａ１１　とラッチ手段６４のクロッ
ク信号Ａ１４　に依存するので、当該クロック信号Ａ１
１，Ａ１４　を高い周波数で用いれば、アナログの鋸歯
状波信号Ａ１５　の周波数（周期）を高速で変更するこ
とが可能となり、光ファイバジャイロの出力周波数特性
を高い周波数にまで引き上げることができる。従って、
温度の変化等により鋸歯状波信号Ａ１５　の周波数が変
化した場合でも、ジャイロ出力の直線性を良好に保ち、
スケールファクタの安定性を維持することができる。

【００２８】図３に本発明の第２実施例の主要部の構成
が示される。本実施例では、アップ／ダウンカウンタ６
６の出力すなわちディジタルの鋸歯状波対応信号Ｄ８の
一部がジャイロ出力（回転角速度出力）として用いられ
ている。上記のように構成された光ファイバジャイロに
おいて、第１実施例と同様の動作でアナログの鋸歯状波
信号Ａ１５　を発生し、セロダイン位相変調が施される
。ディジタルの鋸歯状波対応信号Ｄ８の中で最大の重み
を持つビット、すなわち最上位ビット（ＭＳＢ）の周波
数はアナログの鋸歯状波信号Ａ１５　の周波数ｆｍ　に
等しく、その次に重みを持つビット（ＭＳＢ−１）の周
波数はアナログの鋸歯状波信号Ａ１５　の周波数ｆｍ　
のｍ１　倍（ｍ１　＞１の自然数）となる。同様にして
、ディジタルの鋸歯状波対応信号Ｄ８の中の各々のビッ
トの周波数はアナログの鋸歯状波信号Ａ１５　の周波数
ｆｍ　のｍｌ　倍（ｍｌ　＞１の自然数、ただし「ｌ　
」はビットに対応した添字）となる。

【００２９】従って、ディジタルの鋸歯状波対応信号Ｄ
８の中の任意の１ビットを選択して当該ビットをジャイ
ロ出力とすると、角度増分パルスの重みは式（５）　か
ら、　　　　　　Δθ＝Ω／（ｍｌ　・ｆｍ）＝ｎλ／
（ｍｌ　・２Ｒ）…………………（６）　で表される。 つまり、アナログの鋸歯状波信号Ａ１５　の周波数を用
いる場合に比べて、角度増分パルスの１パルス当たりの
重みを１／ｍｌ　倍に縮小することができ、それによっ
て最小分解能を高めることができる。

【００３０】直接合成ディジタルシンセサイザ方式の鋸
歯状波信号発生装置６０におけるアップ／ダウンカウン
タ６６に２進カウンタを用いると、ディジタルの鋸歯状
波対応信号Ｄ８は２進値となる。ディジタルの鋸歯状波
対応信号Ｄ８の中の最上位ビット（ＭＳＢ）の周波数は
アナログの鋸歯状波信号Ａ１５　の周波数ｆｍ　と等し
くなり、その次に重みを持つビット（ＭＳＢ−１）の周
波数はその２倍の周波数となる。総括的に、ｍを自然数
とすると、任意のビット（ＭＳＢ−ｍ）の周波数は２ｍ
　倍の周波数となる。そこで、この任意のビット（ＭＳ
Ｂ−ｍ）をジャイロ出力として用いれば、式（６）　か
ら明らかなように角度増分パルスの重みは１／２ｍ　倍
に縮小され、それによって最小分解能を高めることが可
能となる。

【００３１】図４に本発明の第３実施例の主要部の構成
が示される。本実施例では、鋸歯状波信号発生装置６０
の加算手段６２から出力されるキャリー信号Ａ１３　と
鋸歯状波信号周波数設定装置５０から出力されるアップ
／ダウン切り換え信号Ａ１２　がジャイロ出力（回転角
速度出力）として用いられている。図中、ジャイロ出力
の一方の信号はアップ／ダウン切り換え信号Ａ１２　で
あり、鋸歯状波信号の符号（つまり正ランプか、負ラン
プか）を識別する信号である。また、ジャイロ出力の他
方の信号はキャリー信号Ａ１３　であり、鋸歯状波信号
の周波数に対応する信号である。

【００３２】なお、アップ／ダウンカウンタ６６をｍビ
ットの２進カウンタとすると、ジャイロ出力の周波数は
アナログの鋸歯状波信号Ａ１５　の周波数の２ｍ　倍と
なり、上述したように最小分解能を高めることができる
。この場合、キャリー信号Ａ１３　を分周してジャイロ
出力としてもよい。図５に本発明の第４実施例の主要部
の構成が示される。

【００３３】本実施例では、鋸歯状波信号周波数設定装
置５０から出力されたディジタルの周波数設定データＤ
４がジャイロ出力（回転角速度出力）として用いられて
いる。この場合、鋸歯状波信号周波数設定データＤ４は
、周波数すなわち角速度を指示しているので、このデー
タを一定時間積分することで角度増分出力となる。この
時の最小分解能Δθ’は、 　　　　　　Δθ’＝Ωｍａｘ　／Ｎ／ｆｃａ…………
…………………………………（７）　で表される。ここ
で、Ωｍａｘ　は最大入力回転角速度、Ｎは鋸歯状波信
号周波数設定データの最大値、そしてｆｃａは第１のク
ロックの周波数を示す。

【００３４】さて、従来形における最小分解能Δθは、
　　　　　　Δθ＝Ωｍａｘ　／ｆｍａｘ　　　　　　
　　　　　＝Ωｍａｘ　／（１／２ｍ　）／ｆｃｂ……
……………………………（８）　で表される。従って、
Ｎ＞（１／２ｍ　）・（ｆｃｂ／ｆｃａ）とすることで
、最小分解能を高めることができる。なお、式（８）　
においてｆｍａｘ　はアナログの鋸歯状波信号の最大周
波数、ｍはアップ／ダウンカウンタ６６に２進カウンタ
を用いた場合のビット数、そしてｆｃｂは第２のクロッ
クの周波数を示す。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、鋸
歯状波信号発生部を直接合成ディジタルシンセサイザ方
式にしてクローズドループを構成したので、レンジの切
り換えを行うことなくダイナミックレンジを拡大するこ
とができる。また、鋸歯状波信号の振幅が安定化するよ
う制御がなされるので、温度の変化等が有った場合でも
ジャイロ出力の直線性を良好に維持し、スケールファク
タの安定性を改善することができる。

【００３６】さらに、角度増分パルスの１パルス当りの
重みを小さくすることが可能となり、それによって最小
分解能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としてのセロダイン変調方
式光ファイバジャイロの主要部の構成を示すブロック図
である。

【図２】本発明の各実施例における光ファイバジャイロ
の一部の構成を一部模式的に示したブロック図である。

【図３】本発明の第２実施例としてのセロダイン変調方
式光ファイバジャイロの主要部の構成を示すブロック図
である。

【図４】本発明の第３実施例としてのセロダイン変調方
式光ファイバジャイロの主要部の構成を示すブロック図
である。

【図５】本発明の第４実施例としてのセロダイン変調方
式光ファイバジャイロの主要部の構成を示すブロック図
である。

【図６】従来形の一例としてのセロダイン変調方式光フ
ァイバジャイロの構成を一部模式的に示したブロック図
である。

【符号の説明】

２４…光ファイバループ ４０…信号処理装置 ５０…鋸歯状波信号周波数設定装置 ５２…乗算手段 ５４，６２　…加算手段 ５６，６４　…ラッチ手段 ６０…鋸歯状波信号発生装置 ６６…カウンタ手段（アップ／ダウンカウンタ）６８…
Ｄ／Ａコンバータ Ａ１…一定周波数の信号（位相変調信号）Ａ２…光電変
換出力信号 Ａ１１，Ａ１４　…クロック信号 Ａ１２　…アップ／ダウン切り換え信号Ａ１３　…キャ
リー信号 Ａ１５　…可変周波数のアナログ鋸歯状波信号（セロダ
イン変調信号） Ｄ１…サニャック効果による光の位相差に応じた信号（
誤差データ） Ｄ２…フィードバック・ループゲインを決定する係数を
指示するデータ Ｄ３…ディジタル制御量 Ｄ４…新たな鋸歯状波信号周波数設定データＤ５…前回
の鋸歯状波信号周波数設定データＤ６…前回の加算デー
タ Ｄ７…新たな加算データ Ｄ８…ディジタルの鋸歯状波対応信号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　回転軸と共動する光ファイバループ（
   ２４）に光を互いに逆方向に同時に伝搬させ、両方向に
   伝播した光に対して一定周波数の信号（Ａ１）により位
   相変調を行うと共に可変周波数のアナログの鋸歯状波信
   号（Ａ１５）　によりセロダイン変調を行い、該変調さ
   れた両方向の光の干渉光を検出してその光強度に応じた
   光電変換出力信号（Ａ２）を出力する光学系と、該出力
   された光電変換出力信号から前記一定周波数の信号に同
   期した成分を抽出し、前記互いに逆方向に伝播した光の
   位相差に応じたディジタルの誤差データ（Ｄ１）を出力
   する信号処理部（４０）と、該出力された誤差データに
   基づいて前記セロダイン変調用鋸歯状波信号の周波数を
   ディジタル的に設定する鋸歯状波信号周波数設定部（５
   ０）と、該ディジタル的に設定された周波数データ（Ｄ
   ４）に前回の加算データ（Ｄ６）を加算する加算手段（
   ６２）と、該加算手段がオーバーフローした時にその内
   容をインクリメント／デクリメントしてディジタルの鋸
   歯状波対応信号（Ｄ８）を発生するカウンタ手段（６６
   ）と、該ディジタルの鋸歯状波対応信号を前記アナログ
   の鋸歯状波信号（Ａ１５）　に変換するＤ／Ａコンバー
   タ（６８）とを具備し、該変換されたアナログの鋸歯状
   波信号をジャイロ出力として取り出すことを特徴とする
   光ファイバジャイロ。
2. 【請求項２】　　回転軸と共動する光ファイバループ（
   ２４）に光を互いに逆方向に同時に伝搬させ、両方向に
   伝播した光に対して一定周波数の信号（Ａ１）により位
   相変調を行うと共に可変周波数のアナログの鋸歯状波信
   号（Ａ１５）　によりセロダイン変調を行い、該変調さ
   れた両方向の光の干渉光を検出してその光強度に応じた
   光電変換出力信号（Ａ２）を出力する光学系と、該出力
   された光電変換出力信号から前記一定周波数の信号に同
   期した成分を抽出し、前記互いに逆方向に伝播した光の
   位相差に応じたディジタルの誤差データ（Ｄ１）を出力
   する信号処理部（４０）と、該出力された誤差データに
   基づいて前記セロダイン変調用鋸歯状波信号の周波数を
   ディジタル的に設定する鋸歯状波信号周波数設定部（５
   ０）と、該ディジタル的に設定された周波数データ（Ｄ
   ４）に前回の加算データ（Ｄ６）を加算する加算手段（
   ６２）と、該加算手段がオーバーフローした時にその内
   容をインクリメント／デクリメントしてディジタルの鋸
   歯状波対応信号（Ｄ８）を発生するカウンタ手段（６６
   ）と、該ディジタルの鋸歯状波対応信号を前記アナログ
   の鋸歯状波信号（Ａ１５）　に変換するＤ／Ａコンバー
   タ（６８）とを具備し、前記カウンタ手段で発生された
   ディジタルの鋸歯状波対応信号データの最上位ビット以
   外の特定ビットをジャイロ出力として取り出すことを特
   徴とする光ファイバジャイロ。
3. 【請求項３】　　回転軸と共動する光ファイバループ（
   ２４）に光を互いに逆方向に同時に伝搬させ、両方向に
   伝播した光に対して一定周波数の信号（Ａ１）により位
   相変調を行うと共に可変周波数のアナログの鋸歯状波信
   号（Ａ１５）　によりセロダイン変調を行い、該変調さ
   れた両方向の光の干渉光を検出してその光強度に応じた
   光電変換出力信号（Ａ２）を出力する光学系と、該出力
   された光電変換出力信号から前記一定周波数の信号に同
   期した成分を抽出し、前記互いに逆方向に伝播した光の
   位相差に応じたディジタルの誤差データ（Ｄ１）を出力
   する信号処理部（４０）と、該出力された誤差データに
   フィードバック・ループゲインを決定する係数を指示す
   るディジタルデータ（Ｄ２）を乗じる乗算手段（５２）
   と、該乗算手段の出力データ（Ｄ３）に前回の鋸歯状波
   信号周波数設定データ（Ｄ５）を加算して新たな鋸歯状
   波信号周波数設定データ（Ｄ４）として出力すると共に
   、該新たな鋸歯状波信号周波数設定データの符号を指示
   する制御信号（Ａ１２）　を出力する第１の加算手段（
   ５４）と、該第１の加算手段から出力された鋸歯状波信
   号周波数設定データに前回の加算データ（Ｄ６）を加算
   すると共に、オーバーフローを生じた時にキャリー信号
   （Ａ１３）を出力する第２の加算手段（６２）と、該出
   力されたキャリー信号の数をインクリメント／デクリメ
   ントしてディジタルの鋸歯状波対応信号（Ｄ８）を発生
   するカウンタ手段（６６）と、該ディジタルの鋸歯状波
   対応信号を前記アナログの鋸歯状波信号（Ａ１５）　に
   変換するＤ／Ａコンバータ（６８）とを具備し、前記第
   １および第２の加算手段からそれぞれ出力された制御信
   号およびキャリー信号をジャイロ出力として取り出すこ
   とを特徴とする光ファイバジャイロ。
4. 【請求項４】　　前記カウンタ手段が２進カウンタであ
   ることを特徴とする請求項２または３に記載の光ファイ
   バジャイロ。
5. 【請求項５】　　回転軸と共動する光ファイバループ（
   ２４）に光を互いに逆方向に同時に伝搬させ、両方向に
   伝播した光に対して一定周波数の信号（Ａ１）により位
   相変調を行うと共に可変周波数のアナログの鋸歯状波信
   号（Ａ１５）　によりセロダイン変調を行い、該変調さ
   れた両方向の光の干渉光を検出してその光強度に応じた
   光電変換出力信号（Ａ２）を出力する光学系と、該出力
   された光電変換出力信号から前記一定周波数の信号に同
   期した成分を抽出し、前記互いに逆方向に伝播した光の
   位相差に応じたディジタルの誤差データ（Ｄ１）を出力
   する信号処理部（４０）と、該出力された誤差データに
   基づいて前記セロダイン変調用鋸歯状波信号の周波数を
   ディジタル的に設定する鋸歯状波信号周波数設定部（５
   ０）と、該ディジタル的に設定された周波数データ（Ｄ
   ４）に基づいて前記アナログの鋸歯状波信号（Ａ１５）
   　を発生する鋸歯状波信号発生部（６０）とを具備し、
   前記鋸歯状波信号周波数設定部でディジタル的に設定さ
   れた周波数データをジャイロ出力として取り出すことを
   特徴とする光ファイバジャイロ。