JPH06265362A

JPH06265362A - 光回転検出装置

Info

Publication number: JPH06265362A
Application number: JP5051898A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Watanabe; 淳志渡邊; Toru Sugano; 亨菅野; Yuko Takei; 優子竹居; Susumu Tsubosaka; 晋坪坂; Yoshihiko Honjiyouya; 義彦本庄谷; Hidehiko Negishi; 英彦根岸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-03-12
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【目的】被検物体の回転状態を光を用いて検出する光
回転検出装置に関し、光ファイバをセンシングコイルに
用いた光ファイバジャイロにおいて、光ファイバ端面か
らの戻り光を抑制することにより、零点ドリフトを低減
することを目的とする。【構成】光ファイバカプラ２の開放端と光ファイバカ
プラ５の開放端にそれぞれ１箇所ずつと、光源モジュー
ル１の中に１箇所と、受光手段３の中に１箇所の、全部
で４箇所の光ファイバの端面のうち、少なくとも一つの
端面に、端面処理として、角度研磨処理、あるいは無反
射処理、あるいは角度研磨処理と無反射処理の両方を施
す。これらのいずれか一つの処理を施すことにより、よ
り零点ドリフトが低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体等に使用される
光回転検出装置に関し、特に光ファイバジャイロに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】光回転検出装置として使用される装置の
中に、ジャイロスコ−プがある。

【０００３】このジャイロスコープは、角速度のみなら
ず、それを時間積分することにより、方位のデータをも
得ることができる。

【０００４】このジャイロスコープの中に、光ファイバ
をセンシングコイルに用いた光ファイバジャイロがあ
る。

【０００５】この光ファイバジャイロは、可動部が全く
なく、かつ小型化が可能であり、さらに最小検出可能角
速度（感度）、零点ドリフト、可測範囲（ダイナミック
レンジ）、およびスケールファクタの安定性において、
従来の機械式のジャイロスコープよりも優れており、そ
のため近年注目をあび、盛んに研究開発が行われるよう
になった。

【０００６】そして、光ファイバジャイロの出力光の信
号処理方式として、位相変調方式、周波数変調方式、お
よび光ヘテロダイン方式等が提案されているが、ここで
は、位相変調方式を採用した従来の光ファイバジャイロ
を例にとって、図３を参照しながら説明する。

【０００７】図３において、１１は光源と光源からの光
を伝播する光学手段、例えばレンズを有する光源モジュ
ール、１２および１５は光を分岐し再度結合する光ファ
イバカップラ、１３は受光手段、１４は偏光子、１５は
光ファイバカプラ、１６は光ファイバコイル、１７は位
相変調器、１８は光ファイバコイル１６と位相変調器１
７等を含むセンシングループ部、２１から２９は光路、
３１から３３は光路の端面である。

【０００８】以上のように構成された光ファイバジャイ
ロについて、動作を説明する。まず、光源モジュール１
１の光源において励起され発振された光は、光源モジュ
ール１１中のレンズを介して端面３１から光路２１に入
射される。

【０００９】次に、光路２１に入射された光は、光ファ
イバカプラ１２で２分岐され、２分岐された光の一方は
光路２３を介して偏光子１４に入射される。このとき他
方の光は、開放端である光路２４の端面から外部に出射
される。

【００１０】そして、偏光子１４から出射された光は、
光路２５を介して光ファイバカプラ１５に入射され、２
分岐される。

【００１１】このとき２分岐された光の一方は、光路２
７を介して、センシングコイルである光ファイバコイル
１６に入射される。また、他方の光は、光路２８を介し
て位相変調器１７に入射され、その後光路２９を介して
光ファイバコイル１６に入射される。

【００１２】この位相変調器１７は、円柱状の圧電振動
子等に光ファイバを巻回した構成であり、所定の変調信
号、例えば正弦波信号を圧電振動子に印加するにことよ
って、圧電振動子を伸縮させ、この伸縮に応じて発生す
る光ファイバの長さ、伝播定数等を変化させ、巻回され
た光ファイバ中を、光が伝播するときに、位相変調を生
じさせるものである。

【００１３】このように、センシングループ部１８に入
射された互いに右回り、左回りの反対方向に伝播する光
は、光ファイバカップラ１５で再度結合され、この結合
された光の一方は、光路２５を介して偏光子１４に入射
する。また、結合された光の他方は、光路２５を介して
開放端である端面３３から外部に出射される。

【００１４】そして、偏光子１４から出射された光は、
光路２３を介して光ファイバカップラ１２へ入射され、
光ファイバカップラ１２で２分岐される。

【００１５】このように２分岐された光の一方は、光路
２２を介して端面３４を通じ光電検出器のような受光手
段１３に入射され、他方は光路２１を介して端面３１を
通じ、光源モジュール１１に入射される。

【００１６】そして、受光手段１３で受光された光は、
電気信号に変換され、その後、不図示の信号処理系で処
理される。

【００１７】以上のような動作を行う光ファイバジャイ
ロに、センシングループ部１８の光ファイバコイル１６
が、回転等の移動を受けると、サニャック（Ｓａｇｎａ
ｃ）効果により、互いに反対方向に伝播する光に位相差
が発生する。

【００１８】この位相差を有する光を光ファイバカッ
プラ１５で結合して干渉させ、干渉光を受光手段１３で
受光検出し、その後、信号処理することにより、移動の
角速度等を求めることができる。

【００１９】さて、光ファイバジャイロにおいては、す
べての光路を光ファイバで構成する場合、シングルモー
ドファイバで構成したものと、偏波面保存ファイバで構
成したものとが考えられる。

【００２０】シングルモード光ファイバは、偏波面保存
ファイバに対して安価であるという利点を有するが、温
度変化等の外乱に対して偏波面が変動し、零点ドリフト
（静止状態における回転出力変動）が大きく発生する。

【００２１】このため、センシングループ部１８内に、
偏光解消手段を挿入して、偏波面の変動を打ち消す必要
がある。

【００２２】従って、一般的には、偏波面保存ファイバ
で、全光路を構成した例が多い。そして、光路に光ファ
イバを用いた場合、少なくとも３１から３４の４つの端
面が存在する。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】以上説明してきたよう
に、光ファイバジャイロにおいて、角速度等の検出に用
いる信号は、干渉出力光に対応したものであり、一般的
には、干渉出力光の強度信号である。

【００２４】このため、外乱等により、互いに反対方向
に伝播する光や干渉光の伝播状態が異なっている場合
や、何等かの原因で干渉光等に変動成分が付加された場
合には、干渉出力光に真の検出成分ではない誤差成分が
発生し、零点ドリフトが増加したり、Ｓ／Ｎ比が低下す
る等の課題がある。

【００２５】本願の発明者等は、この誤差成分の発生要
因について種々の検討を重ねた結果、光ファイバの端面
での光の反射による不必要な戻り光が発生し、誤差成分
となっていることを見出だした。

【００２６】より詳細に説明すると、図３における４つ
の端面３１から３４の端面の少なくとも一つにおいてに
おいて、光ファイバを伝達されてきた光の大部分は、端
面を通過し外部に出射されるが、一部は端面で反射され
てしまう。

【００２７】このとき、光ファイバのコアとクラッドと
の相対的な屈折率で規定される全反射角よりも小さな角
度で、反射光がコアとクラッドとの境界面３１から３４
に入射されると、この反射光は、元来た光路とは反対方
向にそのまま伝播されることになる。

【００２８】このようにして発生した戻り光が、センシ
ングループ部１８に入射されると、互いに反対方向に伝
播する光の伝播状態が異なる原因となる。

【００２９】また、戻り光が、受光手段１３へ向かう光
路２２等の光ファイバに入射すると、干渉光等に変動成
分が付加される原因となる。

【００３０】以上のような戻り光の発生による零点ドリ
フトの増加等の問題は、光路を偏波面保存ファイバで構
成した場合には、民生分野で使用する場合には、実用上
無視し得る程度であるが、特に、光路をシングルモード
ファイバで構成した場合には、出力信号にの変動に与え
る影響が極めて大きく、民生用であっても検出精度を向
上するために克服すべき重要な課題である。

【００３１】本発明は、上記課題を解決し、光路を、シ
ングルモードファイバで構成した場合のみならず、偏波
面保存ファイバで構成した場合においても、十分な低零
点ドリフト性、高Ｓ／Ｎ比を実現できる光回転検出装置
を実現することを目的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光回転検出装置は、光源モジュールの中の
発光素子から出射された光を光ファイバに入射させる光
ファイバの端面、第１の光ファイバカプラの分枝の中で
いずれとも結合されていない光ファイバの端面、第２の
光ファイバカプラの分枝の中でいずれとも結合されてい
ない光ファイバの端面、および受光手段の中で受光素子
に光を出射する光ファイバの端面のうち、少なくとも一
つの光ファイバの端面に、戻り光の発生しない処理を行
なう構成を有する。

【００３３】この戻り光の発生させない処理は、角度形
成処理と無反射処理の、いずれかあるいは両方の端面処
理を施したものである。

【００３４】この角度形成処理は、光ファイバの端面か
ら反射した戻り光がその光ファイバのコア部とクラッド
部との境界部で実質的に反射しないように、光ファイバ
の端面に、その光軸に対して角度を与えるものであり、
好適には、角度研磨処理である。

【００３５】一方、無反射処理は、ファイバの端面に隣
接して無反射処理物質層を形成するものである。

【００３６】この無反射処理物質層の厚さは、好適に
は、無反射処理物質層の、光ファイバと反対側の端面か
らの反射光が、その光ファイバのコア部に入射しないよ
うに設定されている。

【００３７】

【作用】上記のような構成を用いることにより、本発明
の光回転検出装置は、光ファイバの端面に到達した光
が、端面で反射し、再びセンシングループ部に逆方向に
戻って、左回り光や右回り光に変動を与えたりすること
や、発光素子へ戻った光が発光素子の発振状態を不安定
にすること、あるいは受光手段への光ファイバに伝搬し
て、干渉光自体に変動を与えたりすることがなくなる。
このことにより、戻り光による悪影響を完全に除去する
ことが可能となるため、零点ドリフトをより低減するこ
とができるとともに、光回転検出装置のＳ／Ｎ比を向上
することができる。

【００３８】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。

【００３９】図１は、本発明の実施例における光回転検
出装置の構成を表す模式図を示す。図１において、１は
発光素子としてスーパールミネッセントダイオードを用
いた光源モジュールであり、その内部に発光素子からの
射出光が入射されるレンズと光路としての光ファイバを
有する。

【００４０】次に、２は光源モジュール１からの光を二
分岐する光ファイバカプラであり、３は光ファイバ内を
伝搬してきた光を受光して電気信号に変換する受光手段
であり、４は光ファイバカプラ２で二分岐された光のう
ち、一方の光の偏光方向を規定して直線偏光化するため
の偏光子（例えば積層型、またはファイバ型偏光子が使
用可能である）であり、５は偏光子４により直線偏光化
された光を二分岐するための光ファイバカプラである。

【００４１】ここで、光ファイバカプラ２、５は、安価
で信頼性が高いシングルモード光ファイバを用いた光フ
ァイバ型カプラであり、分岐比は１対１に調整されてい
るものを用いた。

【００４２】次に、６はボビンにシングルモード光ファ
イバを巻回して構成した光ファイバコイルであり、サニ
ャック効果によって、左回り光と右回り光の間の位相差
を得るためのものである。７は円筒状圧電振動子にシン
グルモード光ファイバを巻回して形成した位相変調器
で、この部分を通過する左回り光と右回り光の間に、所
定のタイミングで所定量の位相差を与えるものである。

【００４３】次に、８は偏光解消手段であり、伝搬光を
強制的に無偏光化して、偏光状態の変動による不要な干
渉雑音成分を取り除くことを目的として、光ファイバコ
イル６に隣接して挿入されている。

【００４４】ただし、偏光解消手段８の挿入する位置
は、図１で示した位置のほかに、光ファイバカプラ５と
位相変調器７との間、あるいは光ファイバコイル６と位
相変調器７との間のいずれでも可能であり、これらの位
置のうち、複数箇所に挿入しても良い。

【００４５】また、本実施例においては、センシングル
ープ部９内に偏光解消手段を配置したが、この偏光解消
手段を具備しない構成でも差し支えない。

【００４６】この偏光解消手段としては、偏波面保存光
ファイバの主軸角を約４５度傾斜させて融着させたＬＹ
ＯＴ（リョー）型のファイバタイプのデポラライザが好
適である。

【００４７】また、この偏光解消手段としては、光学的
異方性を持つ結晶板などを、主軸が約４５度ずれるよう
に組み合わせたバルク型デポラライザでもかまわない。

【００４８】本実施例において、５１乃至６０は光路で
あり、これらの光路５１乃至６０、および光ファイバコ
イル６の部分の光路、および、位相変調器７の部分の光
路は、すべてシングルモード光ファイバで構成されてい
る。

【００４９】なお、これらの光ファイバの一部もしくは
全部を偏波面保存光ファイバに代えた構成でも差し支え
ない。

【００５０】６１乃至６４は光ファイバの端面である。
具体的には、６１は発光素子で励起された光が光源モジ
ュール内部の光ファイバから光路５１に入射される際の
端面であり、６２および６３は、それぞれ光路５４およ
び５６を伝搬してきた光を外に出射する端面であり、６
４は光路５２を伝搬してきた光を受光手段３に出射する
端面である。

【００５１】図２は、本発明の実施例における光ファイ
バの端面付近の光の伝搬の概念を示す図面である。

【００５２】図２において、１００は光ファイバの軸線
であり、１０１は光ファイバの端面であり、１０２はク
ラッドであり屈折率ｍを有し、１０３はコアであり屈折
率ｎを有し、１１１は光ファイバの中を伝搬してきた光
であり、１１２は光１１１が端面１０１を透過した光で
あり、１１３は光１１１が端面１０１で反射した光であ
り、１１４は光１１３がコア１０３とクラッド１０２の
境界面を透過した光である。

【００５３】また、ｉは光１１１の端面１０１に対する
入射角であり、ｊは光１１２の端面１０１に対する出射
角であり、ｋは光１１３のコア１０３とクラッド１０２
の境界面に対する入射角であり、ｌは光１１４のコア１
０３とクラッド１０２の境界面に対する出射角である。

【００５４】次に図１と図２に基づき、本光回転検出装
置の動作を詳細に説明する。光源モジュール１より出力
された光は、光路５１を通り、光ファイバカプラ２に入
力される。

【００５５】光ファイバカプラ２により、二分岐された
光は、光路５３を介し偏光状態を１方向のみに規定する
偏光子４、光路５５を順次通過後、光ファイバカプラ５
に入射される。

【００５６】光ファイバカプラ５に入力された光は、光
路５７、５８にそれぞれ均等に２分岐される。

【００５７】光路５７への入力光は、偏光解消手段８に
より無偏光化され、光路６０を介し、光ファイバコイル
６を右回りに進行後、光路５９を通り、予め設定された
光学的位相を付加する位相変調器７を経て、光路５０８
を通過後、光ファイバカプラ５に逆方向で入力される。

【００５８】ここで、位相変調器７は光ファイバコイル
６内で発生するサニャック位相差の検出感度を高めるた
めに、予め設定された光学的位相を付加する。

【００５９】一方、光ファイバカプラ５において二分岐
され、光路５８に入力された光は、上述の光波と全く逆
方向に進行する。

【００６０】つまり、光路５８、位相変調器７、光路５
９をこの順序に通過した光は光ファイバコイル６内を左
回りに伝搬後、光路６０、偏光解消手段８、光路５７を
この順序で通過し、光ファイバカプラ５に入力される。

【００６１】そして、このように光ファイバカプラ５で
互いに逆方向に二分岐された光は、光ファイバコイル６
を伝搬後、再度光ファイバカプラ５で結合される。

【００６２】結合された光は光路５５を通過後、偏光子
４、光路５３、光ファイバカプラ２を逆方向に伝搬し
て、光路５２により、受光手段３に入力され電気信号に
変換される。

【００６３】上記の構成による光ファイバジャイロに
は、４箇所の光ファイバの端面が存在する。

【００６４】すなわち、光ファイバカプラ２と光ファイ
バカプラ５にそれぞれ１箇所ずつと、光源モジュール１
の中に１箇所と、受光手段３の中に１箇所の、全部で４
箇所の光ファイバの端面６１乃至６４が存在する。

【００６５】従来、これらの端面には特別な処理を施さ
ず、通常光ファイバを切断するように、端面が光ファイ
バの軸に垂直になるように切断したり、あるいは研磨し
たりしていた。

【００６６】しかし、光ファイバ中を伝搬してきた光が
これらの端面に到達したとき、光の大部分は、端面を通
過して光ファイバの外に出るが、一部は端面で反射して
しまう。

【００６７】このような反射光の方向が、光ファイバの
コアとクラッドの境界面と、全反射を起こす臨界角より
も小さな角度を成してしまうと、この反射光は、光ファ
イバの中を、伝搬してきた方向と逆方向に進行してしま
う。

【００６８】ここで、臨界角をθとすると、θは次式で
表される。

【００６９】

【数１】

【００７０】すなわち、図２のように、反射してきた光
１１３の、コア１０３とクラッド１０２の境界面に対す
る入射角ｋが、（９０度−θ）よりも大きいときは、戻
り光が再び光ファイバの中を伝搬してしまう。

【００７１】そして、このような戻り光がセンシングル
ープ部１１を伝搬してしまうと、不要な干渉を生じた
り、あるいは、戻り光が光源に達して発光素子の発光状
態に変動を生じるなど、様々な悪影響を及ぼしてしま
う。

【００７２】このような理由により、光ファイバの端面
からの戻り光はできる限り減少させなければならない。

【００７３】本実施例では、光ファイバの端面からの戻
り光をできる限り減少させるため、光ファイバジャイロ
内に存在する４つの光ファイバの端面６１乃至６４につ
いて、端面処理を施した。

【００７４】この端面処理は、図２で示しているよう
に、光１１１が端面１０１で反射しても、反射光１１３
の、コア１０３とクラッド１０２の境界面に対する入射
角ｋが（９０度−θ）よりも小さく、全反射せずにクラ
ッドに出射してしまうように、光ファイバの端面１０１
を斜めに形成するものである。

【００７５】具体的には、斜め形状になるように切断す
る方法もあるが、技術的に難しく、失敗が多いため、確
実で、ほとんど失敗のない角度研磨を施すことの方がが
好適である。

【００７６】この角度研磨を、光源モジュール１内の光
ファイバの端面６１に施したところ、発光素子から発せ
られて端面６１で反射した光が、再び発光素子へ戻るこ
とがなくなったため、発光素子の発光状態が安定するこ
とが確かめられた。

【００７７】また、この角度研磨を、受光手段３の中の
光ファイバの端面６４に施したところ、光ファイバを伝
搬してきた光が端面６４で反射して、再びセンシングル
ープ部１１まで伝搬し、センシングのための右回り光と
左回り光に悪影響を及ぼすということがなくなるととも
に、受光手段３に出力される光出力の中で、センシング
に無関係な出力バイアスが低減された。

【００７８】また、光ファイバカプラ２の開放端の端面
６２に角度研磨を施したところ、端面６２からの戻り光
が受光手段３に達することによって生じるセンシングに
無関係な出力バイアスが大幅に低減された。

【００７９】さらに、光ファイバカプラ５の開放端の端
面６３に角度研磨を施したところ、端面６３からの戻り
光が光ファイバカプラ５で分岐されてセンシングループ
部１１内を伝搬し、光ファイバカプラ５で再び結合し
て、不要な干渉を生じるということがなくなったため、
雑音が大幅に低減され、静止状態での光回転検出装置の
出力変動、すなわち零点ドリフトが大幅に低減されるこ
とが確認された。

【００８０】なお、これらの処理は、４つの開放端の全
てに施してもよいし、適当に組合わせて施してもよい。

【００８１】（実施例２）次に、本発明の第２実施例に
ついて図１および図３を参照しながら詳細に説明する。

【００８２】図３は、本発明の実施例における光ファイ
バの端面付近の光の伝搬の概念を示す図面である。

【００８３】図３において、２００は光ファイバの軸線
であり、２０１は光ファイバの端面であり、２０２はク
ラッドであり、２０３はコアであり、２０４は無反射処
理のために塗布した物質層であり、２０５は無反射処理
物質層２０４の端面であり、２１１は光ファイバの中を
伝搬してきた光であり、２１２は光２１１が光ファイバ
の端面２０１を透過した光であり、２１３は光２１１が
無反射処理物質の端面２０５を透過した光であり、２１
４は光２１２が無反射処理物質層の端面２０５を透過し
た光である。

【００８４】この無反射物質層２０４としては、コア２
０３を伝搬してきた光２１１の実質的に全部が、端面２
０１を透過してしまうように、コア２０３の屈折率とほ
ぼ同じ屈折率を持つ物質であれば、無機物、有機物を問
わずに用いることが可能である。

【００８５】次に、本実施例の動作について図３を参照
しながら説明する。図３に示されるように、コア２０３
中を伝播してきた光２１１は、端面２０１で実質的に反
射されることなく無反射処理物質層２０４内へ透過され
る。

【００８６】そして、この透過された光２１２は、無反
射処理物質層２０４の端面２０５で一部は透過され透過
光２１３となり、他は反射され反射光２１４となる。

【００８７】図３の構成においては、無反射処理物質層
２０４により、端面２０１で光２１１が反射されること
なく無反射処理物質層２０４側に透過されるため、この
部分における戻り光の発生はない。

【００８８】さらに、無反射処理物質層２０４の端面２
０５では、確かに反射光２１４が発生するが、無反射処
理物質層２０４の長さＬを、この反射光２１４がコア２
０３に入射しないような充分な長さに設定するに設定す
ることにより、光ファイバ内への戻り光の発生を防止で
きる。

【００８９】この無反射処理物質層を、図１の光ファイ
バカプラ２の開放端の端面６２に施したところ、端面６
２からの戻り光が受光手段３に達することによって生じ
る、センシングに無関係な出力バイアスが大幅に低減さ
れた。

【００９０】また、図１の光ファイバカプラ５の開放端
の端面６３に無反射処理物質層を施したところ、端面６
３からの戻り光が光ファイバカプラ５で分岐されてセン
シングループ部１１内を伝搬し、光ファイバカプラ５で
再び結合して発生する不要な干渉雑音が大幅に低減さ
れ、結果的に零点ドリフトが大幅に低減された。

【００９１】さらに、他の端面に本実施例の無反射処理
物質層を形成すると、第１の実施例と同様の効果がえら
れる。

【００９２】なお、これらの処理は、４つの開放端の全
てに施してもよいし、適当に組合わせて施してもよい。

【００９３】（実施例３）次に、本発明の第３実施例に
ついて図４を参照しながら詳細に説明する。

【００９４】本実施例は、第１の実施例と第２の実施例
の双方の端面処理を行なった構成を有する。

【００９５】図４は、本発明の実施例における光ファイ
バの端面付近の光の伝搬の概念を示す図面である。

【００９６】図４において、３００は光ファイバの軸線
であり、３０１は光ファイバの端面であり、３０２はク
ラッドであり、３０３はコアであり、３０４は無反射処
理物質層であり、３０５は無反射処理物質層の端面であ
る。

【００９７】また、３１１は光ファイバの中を伝搬して
きた光であり、３１２は光３１１が端面３０１を透過し
た光であり、３１３は光３１１が端面３０１で反射した
光であり、３１４は光３１３がコア３０３とクラッド３
０２の境界面を透過した光であり、３１５は無反射処理
物質層である。

【００９８】また、ｉは光３１１の端面３０１に対する
入射角であり、ｊは光３１２の端面３０１に対する出射
角であり、ｋは光３１３のコア３０３とクラッド３０２
の境界面に対する入射角であり、ｌは光３１４のコア３
０３とクラッド３０２の境界面に対する出射角である。

【００９９】本実施例では、光ファイバの端面からの戻
り光をできる限り減少させるため、光ファイバジャイロ
内に存在する４つの光ファイバの端面６１乃至６４につ
いて、端面処理を施した。

【０１００】この端面処理のうちの１は、図４で示して
いるように、光３１１が端面３０１で反射しても、反射
光３１３の、コア３０３とクラッド３０２の境界面に対
する入射角ｋが、それらの臨界角をθとすると、（９０
度−θ）よりも小さく、全反射せずにクラッドに出射し
てしまうように、光ファイバの端面１０１を斜めに角度
研磨等により形成するものである。

【０１０１】さらに、一方の端面処理は、第２の実施例
と同様の無反射処理物質層３０４を、光ファイバの端面
３０１側に形成することである。

【０１０２】この無反射処理物質層３０４の長さＭは、
端面３０５からの反射光３１６がコア３０３に入射しな
いように、第２の実施例と同様に充分な長さに設定され
ている。

【０１０３】これらの双方の端面処理を、図１における
光源モジュール１内の光ファイバの端面６１に施したと
ころ、発光素子から発せられて端面６１で反射した光
が、再び発光素子へ戻ることがなくなり、発光素子の発
光状態が安定することが確かめられた。

【０１０４】また、これらの処理を、端面６４に施した
ところ、光ファイバを伝搬してきた光が端面６４で反射
して、再びセンシングループ部１１まで伝搬し、センシ
ングのための右回り光と左回り光に悪影響を及ぼすとい
うことがなくなるとともに、受光手段３に出力される光
出力の中で、センシングに無関係な出力バイアスが低減
された。

【０１０５】また、これらの処理を、端面６２に施した
ところ、端面６２からの戻り光が受光手段３に達するこ
とによって生じるセンシングに無関係な出力バイアスが
大幅に低減された。

【０１０６】また、光ファイバカプラ５の開放端の端面
６３に、これらの処理を施したところ、端面６３からの
戻り光が、光ファイバカプラ５で分岐されてセンシング
ループ部１１内を伝搬し、光ファイバカプラ５で再び結
合して、不要な干渉を生じるということがなくなったた
め、雑音が大幅に低減され、静止状態での光回転検出装
置の出力変動、すなわち零点ドリフトが大幅に低減され
ることが確認された。

【０１０７】さらに、光ファイバカプラ２の開放端の端
面６２と光ファイバカプラ５の開放端の端面６３の双方
に、これらの端面処理を施し、光源モジュール１内の光
ファイバの端面６１と受光手段３の中の光ファイバの端
面６４に、角度研磨処理を施した光ファイバジャイロを
構成し、受光手段３で電気信号に変換された出力電圧値
を測定したところ、上記の処理を施していない場合と比
べて、電圧バイアス値が約２０パーセント減少した。

【０１０８】さらに零点ドリフトを測定した結果、従来
構成における零点ドリフトが０．０５（度／秒）以内で
あったのに対して、上記の端面処理を施したところ、
０．００５（度／秒）となり、各端面からの戻り光によ
り発生していた反射雑音成分が、極めて低減されたとい
う実験結果を得た。

【０１０９】このことから、本実施例の２つの端面処理
を適当に組合わせることにより、反射による戻り光が、
受光手段３に伝搬しないように、十分抑えられているこ
とが判明した。

【０１１０】なお、これらの端面処理は、一方かあるい
は両方の処理を、少なくとも一箇所の端面に施すことに
より、その効果が現れるわけであり、上で示したパター
ンだけでなく、異なるパターンでこれらの処理を施して
もよい。

【０１１１】

【発明の効果】以上のように本発明は、光ファイバジャ
イロの中に存在する光ファイバの端面に、角度研磨処理
と無反射処理のいずれかあるいは両方を施すことによ
り、端面反射による戻り光が再び光ファイバの中を伝搬
することがなくなるので、センシングループ部を伝搬す
る光や、出力信号となる干渉信号光に、不要な変動を与
えることがなくなる。

【０１１２】このため、零点ドリフトが低減され、Ｓ／
Ｎ比が高い、高精度な光回転検出装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における光回転検出装置の模式
図

【図２】本発明の第１の実施例で説明された光ファイバ
の端面付近の光の伝搬の概念図

【図３】本発明の第２の実施例で説明された光ファイバ
の端面付近の光の伝搬の概念図

【図４】本発明の第３の実施例で説明された光ファイバ
の端面付近の光の伝搬の概念図

【図５】従来例における光回転検出装置の模式図

【符号の説明】

１光源モジュール２光ファイバカプラ３受光手段４偏光子５光ファイバカプラ６光ファイバコイル７位相変調器８偏光解消手段９センシングループ部１１光源モジュール１２光ファイバカプラ１３受光手段１４偏光子１５光ファイバカプラ１６光ファイバコイル１７位相変調器１８偏光解消手段１９センシングループ部２１光路２２光路２３光路２４光路２５光路２６光路２７光路２８光路２９光路３１端面３２端面３３端面３４端面５１光路５２光路５３光路５４光路５５光路５６光路５７光路５８光路５９光路６１端面６２端面６３端面６４端面１００中心軸１０１端面１０２クラッド１０３コア２００中心軸２０１端面２０２クラッド２０３コア２０４無反射処理物質層３００中心軸３０１端面３０２クラッド３０３コア３０４無反射処理物質層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坪坂晋神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１号松下技研株式会社内 (72)発明者本庄谷義彦神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１号松下通信工業株式会社内 (72)発明者根岸英彦神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１号松下技研株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子含む光源モジュールと、前記光
源モジュールから射出された光を入射して二分岐する第
１の光ファイバカプラと、前記第１の光ファイバカプラ
により分岐された光の一方が入射する偏光子と、前記偏
光子から射出された光を入射して二分岐する第２の光フ
ァイバカプラと、サニャック効果を生じる光ファイバコ
イルと位相変調手段とを有して前記第２の光ファイバカ
プラと結合されるセンシングループ部と、前記センシン
グループ部から射出して前記第２の光ファイバカプラと
前記偏光子を経て前記第１の光ファイバカプラで二分岐
されて光ファイバから出射された光を受光する受光手段
とを備えた光回転検出装置であって、前記光源モジュー
ル、第１の光ファイバカプラ、偏光子、第２の光ファイ
バカプラ、センシングループ部、および受光手段の内
の、少なくとも１つの内部またはそれらを結合する部位
に存在する光ファイバのすべての端面の内、少なくとも
一つに戻り光の発生しない端面処理を施した光回転検出
装置。
【請求項２】光源モジュールの中の発光素子からの光
が入射され次の光学要素に射出する光ファイバの端面、
第１の光ファイバカプラの分枝の中でいずれとも結合さ
れていない光ファイバの端面、第２の光ファイバカプラ
の分枝の中でいずれとも結合されていない光ファイバの
端面、および受光手段の中で受光素子に光を出射する光
ファイバの端面の内の、少なくとも一つの端面を角度形
成処理することを特徴とする請求項１記載の光回転検出
装置。
【請求項３】光源モジュールの中の発光素子からの光
が入射され次の光学要素に射出する光ファイバの端面、
第１の光ファイバカプラの分枝の中でいずれとも結合さ
れていない光ファイバの端面、第２の光ファイバカプラ
の分枝の中でいずれとも結合されていない光ファイバの
端面、および受光手段の中で受光素子に光を出射する光
ファイバの端面の内の、少なくとも一つの端面を無反射
処理する請求項１記載の光回転検出装置。
【請求項４】光源モジュールの中の発光素子からの光
が入射され次の光学要素に射出する光ファイバの端面、
第１の光ファイバカプラの分枝の中でいずれとも結合さ
れていない光ファイバの端面、第２の光ファイバカプラ
の分枝の中でいずれとも結合されていない光ファイバの
端面、および受光手段の中で受光素子に光を出射する光
ファイバの端面の内の、少なくとも一つの端面につい
て、角度形成処理および無反射処理の内の少なくとも一
方を行なう請求項１記載の光回転検出装置。
【請求項５】角度形成処理は、光ファイバの端面から
反射した戻り光が前記光ファイバのコア部とクラッド部
との境界部で実質的に反射しないように、前記光ファイ
バの端面に、その光軸に対して角度を与える請求項２ま
たは４記載の光回転検出装置。
【請求項６】角度形成処理は、角度研磨処理である請
求項２、４または５記載の光回転検出装置。
【請求項７】無反射処理は、光ファイバの端面に隣接
して無反射処理物質層を形成する請求項３または４記載
の光回転検出装置。
【請求項８】無反射処理物質層の厚さは、前記無反射
処理物質層の光ファイバと反対側の端面からの反射光
が、前記光ファイバのコア部に入射しないように設定さ
れている請求項７記載の光回転検出装置。