JPH06129860A - 光干渉角速度計 - Google Patents

光干渉角速度計

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JPH06129860A
JPH06129860A JP28286692A JP28286692A JPH06129860A JP H06129860 A JPH06129860 A JP H06129860A JP 28286692 A JP28286692 A JP 28286692A JP 28286692 A JP28286692 A JP 28286692A JP H06129860 A JPH06129860 A JP H06129860A
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JP
Japan
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light
output
gain
emitted
light source
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Pending
Application number
JP28286692A
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English (en)
Inventor
Aritaka Ono
有孝 大野
Munehiro Ishigami
統啓 石上
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ループ状の光伝送路に右回り光と左回り光を
伝搬させ、サニャック効果により生じる両光の位相差を
検出することにより、その光伝送路に印加された回転角
速度を知る光干渉角速度計において、温度変動等の外乱
による回転角速度の検出精度の低下を防ぐ機能を付加し
た光干渉角速度計を提供する。 【構成】 ループ状の光伝送路に右回り光と左回り光を
与える光源と、この光源の発光量を検出するモニタ受光
器2の出力がリミット値を越えない範囲では光源1の発
光光量を制御し、利得制御増幅器7の増幅利得は基底値
のままとすることにより総合利得検出器12の出力を一
定に保ち、増幅利得が基底値のもとでリミット値を越え
さらに光源1の発光光量を増す必要か生じた場合は、モ
ニタ受光器2の出力がリミット値と一致するように発光
光量を制御し、同時に利得制御増幅器7の増幅利得を増
すことにより総合利得検出器12の出力を一定値に保ち
光導波路の損失の増大に伴う回転角速度検出精度の低下
を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はループ状光伝送路に右
回り光と左回り光を伝搬させ、サニャック効果により生
じる両光の位相差を検出することにより、その光伝送路
に印加された回転角速度を知る光干渉角速度計に関し、
特に温度等の外乱による性能の低下を防ぐ手段に関す
る。
【0002】
【従来の技術】光干渉角速度計はループ状の光伝送路に
右回り光と左回り光を伝搬させ、サニャック効果により
生じる両光の位相差を検出することにより、その光伝送
路に印加された回転角速度を求めるものである。この位
相差は左右両回り光を干渉させその強度より間接的に知
ることができるが、この場合干渉光強度は位相差のコサ
イン関数として表されるので、一般に、低回転角速度入
力時の感度向上の目的で位相変調が行われる。
【0003】図2を用いて従来の光干渉角速度計の構
成、動作を説明する。光源1からは前方出射光PF 及び
後方出射光PB が出射される。モニタ受光器2では後方
出射光PB をその強度に応じた電流値に変換する。光源
1よりの前方出射光PF はビームスプリッタ3で2分さ
れ、一方はそのまま、もう一方は位相変調器8で変調信
号発生器9よりの変調信号にしたがって位相変調され、
左右両回り光としてループ状の光導波路4に入射され
る。
【0004】光導波路4を通過した2光のうち光導波路
入射時に位相変調されていない光はこのとき位相変調器
8により位相変調される。この左右両光を干渉させ、受
光器5に入射することにより干渉光をその強度に応じた
電流値に変換する。受光器5の出力は第1電流電圧変換
器6で電圧値に変換され、前置増幅器23により増幅さ
れる。
【0005】参照信号発生器10では変調信号発生器9
よりの変調信号に応じて、角周波数ωm ,2ωm の参照
信号を発生させる。前置増幅器23の出力は同期検波器
によって構成される復調器11で角周波数ωm の参照信
号により復調され、サニャック効果による左右両光間の
位相差φを含む出力Vωを出力する。復調出力Vωと位
相差φとの関係は下式となる。
【0006】 Vω=2ECWECCWAJ1(α) sin φ (1) α=2βsin(ωmτ/2) (2) ここでECW,ECCW はそれぞれ右、左回り光の干渉時の
振幅、J1 は一次のベッセル関数、βは位相変調の振
幅、τは光のループ状光伝送路伝搬時間、Aは前置増幅
器23の増幅率である。
【0007】復調出力Vωより正確に左右両光間の位相
差φを知るためにはECWECCW Aは一定であることが必
要となる。(これを系の総合利得と呼ぶこととする)こ
のため従来は、例えば前置増幅器23の出力を変調周波
数の偶数倍、この例では2ωm の角周波数で復調するこ
とにより系の総合利得を検出し、これが一定となるよう
に光源1の発光光量を制御している。従って総合利得検
出器12は、例えば同期検波器によって構成され、この
同期検波器によって前置増幅器23の出力を2ωm の角
周波数で復調し総合利得検出出力V2 ωを得、この総合
利得検出出力V2 ωによって光源1の発光光量を制御す
る。
【0008】つまり、モニタ受光器2の出力は第2電流
電圧変換器13により光源1の発光光量に比例した電圧
値VPDに変換される。なお第2電流電圧変換器13の変
換係数は、光源の発光光量がリミット値であるときの変
換値がV0 となるように設定する。比較器15では総合
利得検出器12の出力V2 ωと第2電流電圧変換器13
の出力VPDを比較し、V2 ω>VPDのとき選択信号S1
としてHを出力し、V2 ω≦VPDのとき選択信号S1と
してLを出力する。選択器14は選択信号S1がLのと
き入力端子Aに入力される信号VPDを出力し、選択信号
S1がHのとき入力端子Bに入力される信号V2 ωを出
力する。光源1は選択器14の出力が基準電圧V0 と等
しくなるように差分検出器16及び、例えばPIDフィ
ルタ等のろ波器17によって、発光光量を制御する。従
って、V2 ω>VPDのときはV2 ω=V0 ,すなわち系
の総合利得があらかじめ決めた一定値となるように制御
系が働く。さらに、例えば周囲温度が室温から上昇(ま
たは下降)すると光源1と光導波路4との軸がずれ、系
の総合損失が増加し、発光光量VPDがV2 ω≦VPD(こ
のとき近似的にV2 ω=V0 が成り立つため、V0 ≦V
PD)となると、選択信号S1はLとなるためVPD=
V0 ,すなわち発光光量VPDがリミット値V0 で一定と
なるように制御系が働く。(この場合系の総合利得検出
出力V2 ωはもはや一定ではなく、正確な回転角速度の
検出ができなくなる。)この状態から周囲温度が室温に
近づき、それにともない系の総合損失が減少すると、総
合利得検出出力V2 ωが増加し、V2 ω>VPD(このと
き近似的にVPD=V0 が成り立つため、V2 ω>V0 )
となるとふたたび、系の総合利得があらかじめ決めた一
定値となるように発光光量の制御が働く。従って比較器
15,選択器14,差分検出器16,ろ波器17によっ
て光源1の発光光量を制御する光量制御手段が構成され
ていると見ることができる。
【0009】このようにこの方式の場合、系の損失の増
大にともなって光源の発光光量も増大するため、オーバ
ードライブによる光源の破壊(または劣化)が問題とな
るので、一般には発光光量(またはドライブ電流)に上
限を設けて用いている。従って、系の損失を補償するた
めに必要な発光光量が光源の信頼性を保つ上限を越えた
場合(実際には高温または低温時の光源と光導波路との
軸ずれが主要因となって起こる)、正確に左右両光間の
位相差φを知ることができなくなる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の方式では、系の損失を補償するために必要な発光光
量が光源の信頼性を保つ上限を越えた場合、正確に左右
両光間の位相差φを知ることができなくなる。また仮
に、光源の信頼性を保つ範囲の発光光量の制御で系の損
失を常に補償しようとした場合、常温での発光光量は過
大なマージンをもって設定しなければならないので現実
的ではない。
【0011】この発明の目的はこれらの課題を解決し、
常に正確な左右両光間の位相差を検出することができる
光干渉角速度計を提供しようとするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明による光干渉角
速度計は、常に正確な左右両光間の位相差を検出するた
めに、モニタ受光器の出力がリミット値を越えない範囲
では光源の発光光量を制御し、利得制御増幅器の増幅利
得は基底値のままとすることにより総合利得検出器の出
力を一定に保ち、増幅利得が基底値のもとでリミット値
を越えてさらに発光光量を増す必要が生じた場合はモニ
タ受光器の出力がリミット値と一致するように発光光量
を制御し、同時に利得制御増幅器の増幅利得を増すこと
により総合利得検出器の出力を一定に保つものである。
【0013】従って、従来の発光光量の制御のみに頼っ
た総合利得補償と比べより広い範囲(実質的には必要と
なる全範囲)での補償が可能となる。また、発光光量の
制御が増幅利得の制御に優先して働く構成であるため、
ただ単に増幅利得の制御のみを行った場合と比べてSN
比の点で有利となる。
【0014】
【実施例】図1にこの発明の実施例を示す。図2と対応
する部分には同一符号を付して示す。光源1からは従来
技術で説明したと同様に、前方出射光PF 及び後方出射
光PB が出射される。モニタ受光器2では後方出射光P
B をその強度に応じた電流値に変換する。光源1よりの
前方出射光PF はビームスプリッタ3で2分され、一方
はそのまま、もう一方は位相変調器8で変調信号発生器
9よりの変調信号にしたがって位相変調され、左右両回
り光としてループ状の光導波路4に入射される。光導波
路4を通過した2光のうち光導波路入射時に位相変調さ
れていない光はこのとき位相変調器8により位相変調さ
れる。この左右両光を干渉させ、受光器5に入射するこ
とにより干渉光をその強度に応じた電流値に変換する。
受光器5の出力は第1電流電圧変換器6で電圧値に変換
される。
【0015】この発明においては、この第1電流電圧変
換器6で電圧値に変換した信号を利得制御増幅器7によ
り増幅し、その増幅出力を復調器11と総合利得検出器
12に与える構造とした点が従来技術と異なる点であ
る。参照信号発生器10では変調信号発生器9よりの変
調信号に対応して角周波数ωm ,2ωm の参照信号を発
生させる。利得制御増幅器7の出力は復調器11と総合
利得検出器12で、それぞれ角周波数ωm ,2ωm の参
照信号により同期検波し、復調出力Vωと総合利得検出
出力V2 ωとを出力する。従来の技術で説明したように
復調器11の出力Vωよりサニャック効果による左右両
光間の位相差(あるいは回転角速度)を算出することが
でき、総合利得検出器12の検出出力V2 ωより系の総
合利得を算出できる。
【0016】モニタ受光器2の出力は第2電流電圧変換
器13により光源1の発光量に対応した電圧値VPDに変
換される。なお第2電流電圧変換器13の変換係数は、
光源1の発光光量がリミット値であるときの変換値が基
準値V0 となるように設定する。第1比較器15は、利
得制御増幅器7の利得制御信号を増幅減衰器22で利得
制御信号が基底値のときV0 を出力するように増幅また
は減衰された信号VG と、基準電圧V0 とを比較し、そ
の出力S1(VG >V0 でH,VG ≦V0 でL)は、第
1選択器14の選択信号S1として用いられる。従っ
て、利得制御増幅器7の利得制御信号が基底値である場
合、第1選択器14の出力はV2 ωとなり、光源1はV
2 ωがV0 となるように第1差分検出器16及び、例え
ばPIDフィルタ等の第1ろ波器17によって、発光光
量を制御される。
【0017】第2比較器19は、第2電流電圧変換器1
3の出力VPDと、基準電圧V0 とを比較し、その出力
(S2:V0 >VPDでH,V0 ≦VPDでL)は、第2選
択器18の選択信号として用いられる。従って、第2電
流電圧変換器13の出力VPDが基準電圧V0 未満である
場合、S2はH,第2選択器の出力はVG となり、VG
がV0 (基底値)となるように第2差分検出器20及
び、例えばPIDフィルタ等の第2ろ波器21が働き、
利得制御増幅器7の増幅率は基底増幅率で一定となる。
【0018】系の総合損失が増加し、もはや発光光量
(リミット値内)の制御のみでは対応できなくなると、
VPD>V0 となり、第2選択信号S2はLとなる。従っ
て、第2選択器19の出力はV2 ωとなり、V2 ωがV
0 となるように第2差分検出器20及び、第2ろ波器2
1が働き、利得制御増幅器7の増幅率が制御される。こ
の状態から系の総合損失が減少し、VG ≦V0 となった
ところでS1はLとなり、発光光量の可変制御が再び始
まる。さらに総合損失が減少するとVPD≦V0 となり、
利得制御増幅器7の増幅率は基底増幅率で一定となる。
従って、ここでは第2比較器19,第2選択器18,第
2差分検出器20,第2ろ波器21が利得制御増幅器7
の利得制御手段を構成していると見ることができる。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、この発明による光干
渉角速度計は、常に正確な左右両光間の位相差を検出す
るために、モニタ受光器2の出力がリミット値を越えな
い範囲では光源1の発光光量を制御し、利得制御増幅器
7の増幅利得は基底値のままとすることにより総合利得
検出器12の出力を一定に保ち、増幅利得が基底値のも
とでリミット値を越えてさらに発光光量を増す必要が生
じた場合はモニタ受光器2の出力がリミット値と一致す
るように発光光量を制御し、同時に利得制御増幅器7の
増幅利得を増すことにより総合利得検出器12の出力V
2 ωを一定に保つものである。
【0020】従って、従来の発光光量の制御のみに頼っ
た総合利得補償と比べより広い範囲(実質的には必要と
なる全範囲)での補償が可能となる。また、発光光量の
制御が増幅利得の制御に優先して働く構成であるため、
ただ単に増幅利得の制御のみを行った場合と比べSN比
の点で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による光干渉角速度計の一実施例を示
すブロック図。
【図2】光干渉角速度計の従来の技術を説明するための
ブロック図。
【符号の説明】
1 光源 2 モニタ受光器 3 ビームスプリッタ 4 ループ状の光導波路 5 受光器 6 第1電流電圧変換器 7 利得制御増幅器 8 位相変調器 9 変調信号発生器 10 参照信号発生器 11 復調器 12 総合利得検出器 13 第2電流電圧変換器 14 第1選択器 15 第1比較器 16 第1差分検出器 17 第1ろ波器 18 第2選択器 19 第2比較器 20 第2差分検出器 21 第2ろ波器 22 増幅減衰器 23 前置増幅器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、その光源よりの後方出射光をそ
    の強度に応じた電気信号として出力するモニタ受光器
    と、上記光源からの前方出射光を2分配するビームスプ
    リッタと、そのビームスプリッタからの2つの光が右回
    り光及び左回り光として入射されるループ状の光伝送路
    と、その光伝送路から出射される右回り光と左回り光を
    干渉させる干渉手段と、その干渉手段によって干渉した
    光をその強度に応じた電気信号として出力する受光器
    と、増幅利得の制御が可能であり上記受光器の出力を増
    幅する利得制御増幅器と、上記光伝送路の一端と上記ビ
    ームスプリッタとの間に挿入され、電気的に制御され、
    光の位相を変位させる光位相変調器と、その光位相変調
    を一定の変調周波数で駆動するための変調信号を発生す
    る変調信号発生器と、上記利得制御増幅器の出力を復調
    する復調器と、上記利得制御増幅器の出力から系の総合
    利得を検出する総合利得検出器と、上記光源の発光光量
    を制御する光量制御手段と、上記利得制御増幅器の増幅
    利得を制御する増幅利得制御手段とを有し、 モニタ受光器の出力がリミット値を越えない範囲では光
    源の発光光量を制御し、利得制御増幅器の増幅利得は基
    底値のままとすることにより総合利得検出器の出力を一
    定に保ち、増幅利得が基底値のもとでリミット値を越え
    てさらに光源の発光光量を増す必要が生じた場合はモニ
    タ受光器の出力がリミット値と一致するように発光光量
    を制御し、同時に利得制御増幅器の増幅利得を増すこと
    により総合利得検出器の出力を一定に保つことを特徴と
    する光干渉角速度計。
JP28286692A 1992-10-21 1992-10-21 光干渉角速度計 Pending JPH06129860A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6463872A (en) * 1987-09-02 1989-03-09 Japan Aviation Electron Light interference angular velocity meter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6463872A (en) * 1987-09-02 1989-03-09 Japan Aviation Electron Light interference angular velocity meter

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19961029