JPH0642973A - 電気−光学的変調器をもった積分ジャイロ - Google Patents

電気−光学的変調器をもった積分ジャイロ

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JPH0642973A
JPH0642973A JP35433091A JP35433091A JPH0642973A JP H0642973 A JPH0642973 A JP H0642973A JP 35433091 A JP35433091 A JP 35433091A JP 35433091 A JP35433091 A JP 35433091A JP H0642973 A JPH0642973 A JP H0642973A
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JP
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ring
wave
electro
optical
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JP35433091A
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English (en)
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Rochereau Jacques
ジャック・ロシュルー
Leclercq Claude
クロード・ルクレルク
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Sagem SA
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Sagem SA
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
    • G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
    • G01C19/72—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
    • G01C19/726—Phase nulling gyrometers, i.e. compensating the Sagnac phase shift in a closed loop system

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出性、直線性を改善した、位相シフト発生
器のノコ歯波形を中断するための電気−光変調器をもっ
た、リングジャイロを提供する。 【構成】 ノコ歯発生器（３０）は、電気−光学的位相
シフター（３１）と並列に接続されたコンデンサー（３
４）に送電する可調整定電流発生器（３２）によって、
有利に構成されている。そして、変調周期２τよりも少
なくとも１オーダー大きさの小さい時間内に、２Πだけ
位相を変える量の電荷を送る、第二の電流発生器（３
６）を有するゼロリセット手段によって、有利に構成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レイトジャイロ(rate
gyro) に関し、特には、リング形状の誘電体(dielectri
c)導波管(wave guide)と；電磁気ソース(source)であっ
て、該ソースからリングへと向う２つの反対方向に回転
する波(wave)を送るための分配器を具備する電磁気ソー
スと；反対方向に回転する波を受ける干渉検出計(inter
ference detector) と；第１の電気−光手段であって、
一つの波に対してはリングから上流側に、他のものに対
しては下流側に位置し、そして、リング周回(travel)時
間の２倍に基本的に等しい周期において、対称的な交番
的な周期的位相変調を波に分け与えるように制御された
同手段と；一つの波に対してはリングから上流側に、他
のものに対しては下流側に位置し、傾き(slope) を調整
できる位相シフトノコ歯発生器に接続された第二の手段
と；ノコ歯の傾きのサイン(sign)と振幅(magnitude) を
制御して、干渉検出計によって受け取られる波の位相シ
フトを打ち消す(cancel)する、電気ループ閉鎖および測
定手段とを有し、さらに、電気−光第一手段の極性逆転
に対応して、位相シフト発生器のノコ歯を中断(interru
pt) する手段を具備してなる、ようなタイプの速度ジャ
イロ(rate gyro) に関する。
【０００２】
【従来の技術】上述のタイプのジャイロは、非常に多く
の文献（ヨーロッパ特許番号０３５８５３３など）中に
記載されている。一般的には、それらの誘電体導波管
は、数百回も巻かれたコイルを形成している光ファイバ
ーである。このようなジャイロは、サグナック効果(sag
nac efffect)に基礎をおいている。同効果は、同一の源
から来る、直線的に(rectilinearly) に極性化された２
つの波がファイバーコイル中に逆方向回転で射ち込まれ
たときに、そして、ついで検出計中で組合わされたと
き、ジャイロが静止しているならば光学的パス長さは等
しい、というものである。
【０００３】検出計によって受け取られたパワーは、そ
のとき、最大である。反対に、コイルがその中心軸の回
りに角速度Ωで回転していると、波は２つの異なった長
さの光学的パスをたどることとなる。異なったパスの長
さは以下の位相シフトφs を生起させる。 φs ＝（４ΠＬＲ）Ω／λ0 Ｃ0 ここで、Ｌはファイバーのトータル長さであり、Ｒはコ
イルの半径、λ0 は真空中における波長、そして、Ｃ0
は真空中における光の速さである。
【０００４】検出計が受け取る瞬間パワー(instantaneo
us power) Ｐは、そのとき、 Ｐ＝Ｐ0 ／２（１＋ｃｏｓφs ）； である。ここで、Ｐ0 は回転が無いときに受けるパワー
である。
【０００５】単にＰ／Ｐ0 を測定することによって、Ω
を提供する（表示する）ように設計されたジャイロは、
実用上には使えないであろう。上で定義したタイプのジ
ャイロは、理論的アセンブリーの２つの重要欠点を避け
ることができる。
【０００６】第一の欠点は、Ｐ／Ｐ0 がほとんど変化し
ないことによっている。また、非直線的方法ではφs が
０に近いときは、ｃｏｓφs の変化は非常に小さいこと
による。上述の、ジャイロの第一の電気−光手段は、ス
ケール要因(scale factor)が高く、信号が速度の関数と
して基本的に直線的に変化する領域内に測定点を移動さ
せる。これらの変調手段は、ディッサー(dither)信号と
しばしば呼ばれる、リング中移動時間(ring travel tim
e)、すなわち、光ファイバー内の伝播時間の約２倍の周
期を有し、Πの位相変化とおよそ等価である振幅（大き
さ）を有する、信号を受ける。
【０００７】この位相シフトは、最初は波のうちの一つ
に適用され、そして、２番目に他に適用される。なぜな
ら、彼らがファイバー中を伝播する道筋のためであり、
変調手段は、一つの波についてはファイバーの上流に配
置され、他については下流側だからである。ジャイロ
は、かくして、最大干渉しま(fringe)の各々のサイド上
のおよそ半−強度の点に交互にバイアスされる。
【０００８】第２の欠点は、その基本的な形態にあり、
ジャイロはゼロイングする計器ではない。上述の定義の
タイプのジャイロにおいては、この欠点は、２つの波の
間の非相互的位相シフトφr を用いることにより、避け
ることができる。すなわち、２つの逆回転波上に同じ効
果を有することのない位相シフトであり、φs −φr＝
０．φr が、直線的な(linear)位相シフトノコ歯の働き
によって発生するためのものであり、該ノコ歯は、一つ
の波に対してはリングから上流に配置され、他の波に対
しては下流に配置される、統合された光学的位相シフト
ノコ歯手段に印加されるものである。
【０００９】ノコ歯は、φs −φr が打ち消す(cancel)
ように調整される。一つの波の位相は、コイルをそれが
周回する前にシフトされ、一方、他の波の位相はそれが
コイルを周回し終った後にシフトされる。これによっ
て、リング周回だけの時間の間の、２つの同一ノコ歯形
状のオフセット間の差異に等しい、波間の位相シフトが
生起される。
【００１０】図１の時間図は、ファイバー伝播時間τだ
けオフセットされた、２つのノコ歯波８ａと８ｂによっ
て生み出された、２つの波間の位相シフトφr 、を示し
ている。該位相シフトφr は、一定であり(constant)、
そして、入力速度Ωのサインに依拠するサインを有する
ノコ歯の傾きに比例している。
【００１１】ノコ歯が無限に大きくなることは不可能で
あるので、２Πの位相変化に対応する各時間間隔の終り
で、ノコ歯をリセットすることが必要である。そのよう
な、周期的なゼロリセットは、角速度Ωの測定を、ゼロ
リセットのひん度(frequency) の測定にまで減少させ
る。ノコ歯の傾きは、φs −φr ＝０、すなわち、φr
＝−φs を得るように調整される。ついで、φs ＝２Π
τ／Ｔとなる。
【００１２】ゼロリターンのひん度は、そのとき、２Ｒ
Π／ｎλ0 である。それは、ついで、一方向回転につい
ての出力Ｐにおける、そして、反対方向の回転について
の出力Ｍにおける、ゼロリセットの周期Ｔにおいて、信
号を送る。それによって、そのひん度を測定するか、又
は、単位時間あたりの、出力Ｐ又はＭに現われるパルス
の数を計数することによって、速度を測定することが可
能となる。
【００１３】この原理によって作られた現存のジャイロ
には限界がある。というのは、特には、バイアス変調又
はディッサー(dither)に非同期的に関連する、ノコ歯の
ゼロへのリターンのためであり、これによって、検出を
乱し、そして、それは即時に起こるものではないという
事実のためであり、これによって、放出(discharge)時
間に対してスケール要因の直線性を敏感にしている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、特には、こ
れらの欠点を解消することを目的とし、又は少なくとも
それらを基本的に減少させることを目的とする。この目
的のため、位相シフト発生器のノコ歯を中断するため
の、第一の電気−光手段の極性反転に対応するための手
段をもったジャイロを提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この目的のため、ノコ歯
発生器は、電気−光位相シフターと並列に接続されたコ
ンデンサー(capacitor) に送電する可調整定電流発生器
によって、有利に構成されている。そして、変調周期２
τよりも少なくとも１オーダー大きさ（magnitude)の小
さい時間内に２Πだけ位相を変える量の電荷を送る第二
の電流発生器を有するゼロリセット手段によって、有利
に構成されている。
【００１６】
【実施例】本発明は、一個別実施例の以下の記述からよ
りよく理解されるであろう。ただし、この実施例に制限
されるものではない。
【００１７】図２に示す、ジャイロの一般的な構成は知
られたものであり、したがって、簡単にのみ言及する。
それは、一般的に光ファイバーのコイルとして構成され
た、リング形状をした誘電体導波管１０を含んでいる。
そのコイルは長さが１００ｍから１０００ｍ、半径が約
１cmといったものであってよい。直線的に極性化された
(lineary polarized) コヒーレント光の光源１２（レー
ザーダイオードのようなもの）は、統合された光学アセ
ンブリー１６を経て、ファイバーの両端へと、送り込
む。光源１２と統合された光学装置との間に位置するタ
ップ１４は、リング導波管１０に沿って相反する方向に
進んできた波によって供給されたパワーを、回復する役
目を果たす。
【００１８】統合された光学アセンブリーは、ファイバ
ーの２つの端に等しいパワーを提供する分割器を含む。
それは、又、変調器回路１７から周期的な電気信号を受
ける電気−光位相変調器を含む。上記信号はリング通過
時間τ（角速度Ωによるその変動は無視しうる）の約２
倍の周期Ｔを有している。信号の振幅は、光学的位相シ
フトΠ／２を発生させるような程度である。この信号
は、感度と直線性が最大であるところの帯域内へ、測定
点を持ち込む。
【００１９】周期的な信号は方形波信号であってよく、
クロック２０から一定周期信号を受け取るタイムベース
１８によって配送された信号ＭＯＤによって同期化され
てもよい。
【００２０】反対方向に回転する、コイルを周回した波
の間の干渉の結果は、タップ１４によって、測定し、ま
た、ループ閉鎖するシステムへと適用される。示されて
いるように、該システムは、検出、事前増幅そしてイン
ピーダンスマッチングのためのモジュール２２を含む。
その次に、アナログスイッチ２４とデモジュレーター２
６がつづく。これらのモジュールは、タイムベース１８
によって配送される制御信号と参照信号Ｅ1 とＤＥＭと
を、受け取る。
【００２１】エラー信号Δφ＝φs −φr を構成する、
以下に示されるであろう、デモジュレートされたＤＣ信
号は、アナログノコ歯発生器３０の傾き制御入力を送る
積算計２８へと印加される。
【００２２】発生器３０は、リングの１端に配置された
電気−光位相シフト手段３１の一つへドライブする。図
２中で、位相シフト手段は、変調位相シフターからは離
れており、また、リングの反対側の端に位置する。しか
し、それらは同一の端に配置することができるし、ま
た、それらは同一の手段によって構成することもでき
る。発生器３０は、出力Ｐ又は出力Ｍを経て、ゼロへの
各リセット毎に、一つのパルスを供給するように、設計
されている。それは、ノコ歯の傾きのサインに依拠して
いる（知られたジャイロにおいては、ノコ歯が、２Πの
光学位相シフトに対応する振幅に、達すると可及的速や
かに）。
【００２３】出力Ｐ又はＭ上のパルスの周波数は、所与
の回転角に対応する各々のパルスに伴い、角速度を代表
する。
【００２４】本発明によれば、ノコ歯発生器３０のゼロ
へのリセットは、モジュレーター１７からの出力信号と
は逆の極性と同期され、そして、それは、電気−光位相
シフターへ印加される電圧を、２Πだけの光位相シフト
を減らす量だけ変化させる。
【００２５】この結果を得るため、ノコ歯形成器３０
は、図３に示される構成を有してよい。英字でマークさ
れた、発生器中の各点に現われる信号は、ついで、図４
中でその番号をつけたライン上に示されている様相を有
するであろう。
【００２６】電気−光位相シフター手段３１（図３では
等価なコンデンサーによって代表されている）へ印加さ
れる電圧は、一定値であるが調整できる、電圧制御電流
発生器３２より来る電流ｉｃをもってコンデンサーにチ
ャージすることによって、発生する。ほとんどの電気−
光位相シフターは、キャパシティーが低いので、それら
は漂遊容量(stray capacity)に対して非常に敏感であ
る。この欠点を避けるため、一般的には１００〜２００
ｐＦの容量をもったコンデンサー３４が、位相シフター
と並列に接続される。
【００２７】ノコ歯のゼロへのリセットは、２Πだけの
位相シフトを変化させるために求められる電気チャージ
の量を、送ることにより行われる。チャージは、２個の
ブラチのうちの一つの又は他のものによって送られる。
これらのブランチは、それらの電力供給（＋Ｖ0 又はＶ
0 、ノコ歯のサインによる）のサインに関する以外は、
同一である。
【００２８】ノコ歯の傾きが正のときは、用いられるブ
ランチは、電流−ｉｄを発生している定電流発生器３６
とスイッチとを含む。該スイッチは、静止(rate)の時に
は、接地に電流を送るが、それに印加される方形信号の
電圧のキャリブレートされた時間ｔr の間は、電流をコ
ンデンサー３４へと向けるものである。
【００２９】スイッチ３８は、同じ構造を持った検出及
び測定ブランチによって制御される。各ブランチは、コ
ンデンサー３４のターミナル間の電圧をＶTHRESH、又
は、−ＶTHRESHの値と比較するための入力比較器４０を
有している。その値は、２Πの位相シフトを生起させる
位相シフターのターミナル間の電圧に、基本的には等し
い。しかし、前記電圧より、わずかに低い。
【００３０】各々の比較器４０からの出力は、Ｄタイプ
の同期フリップフロップ４２のＤ入力へ印加される。同
フリップフロップのＱ出力は、ＡＮＤゲート４４の入力
の一つへ接続される。ＡＮＤゲート４４の他の入力は、
フリップフロップのクロック入力Ｈに接続され、それと
ともに同時に制御されるようになる。
【００３１】フリップフロップの作用は、次のものによ
って得られる：アナログ式ゼロリセット伝送制御装置(m
ultiplexer) を制御するための信号Ｅ1 であって、フリ
ップフロップをゼロに強制するためのＲＡＺリセット入
力へ印加される信号を出す信号Ｅ1 ；そして期間ｔr の
クロック信号Ｅ2 であって、フリップフロップのクロッ
ク入力へ適用されて、完全に信号Ｅ1 がオーバーラップ
した各々のクロック信号とともに適用されるクロック信
号Ｅ2 。
【００３２】信号Ｅ1 は、周期Ｔの信号ＭＯＤの中の変
化 (transition) から発生し、そして、それぞれが信号
ＭＯＤが逆転(invert)するのに必要な時間にオーバーラ
イ(overlie) する、また、それぞれが十分に広いので、
コンデンサー３１と３４への電荷の移動を完全にするた
めに、必要な時間を供給する、方形パルスによって構成
される。
【００３３】その結果、各々のスイッチ３８はコンデン
サーに対する方向に、対応するＡＮＤゲートからの期間
ｔr の方形パルスの期間の間、保たれる。
【００３４】図４は、与えられた方向における角速度Ω
について、そして与えられたサインのノコ歯について、
発生器３０がどのように動作するかの一例を示す。
【００３５】ノコ歯発生器は、その入力電圧に比例し
た、積分器の出力から来る電流ｉｃを送り、それゆえ、
角速度Ωを代表する。コンデンサーのターミナル間の電
圧Ｖは時間とともに直線的に増加する。しきい値Ｖ
THRESHをクロスするとき、比較器４０は“１”状態に切
替わる。
【００３６】Ｅ2 が“１”に切替わるとき、比較器の状
態は、フリップフロップのＱ出力へ移送される。そして
ＡＮＤゲート４４はＥ2 と同一の期間を持っている信号
Ｐを供給する。信号Ｐは、対応するソース３６をコンデ
ンサー３１と３４へ切替える、そしてそれゆえ、２Πの
位相シフトに対応する量だけ、電圧を減少させる。
【００３７】Ｅ1 がゼロ状態へもどると可及的速やか
に、フリップフロップ４２は、ゼロへリセットされる、
それは、しきい値ＶTHRESHがクロスする次のときまで、
そこにとどまる。
【００３８】コンデンサー３２と３４の間の電圧変化
は、放出電流が固定されているならば、瞬時のものでは
ない。それは、期間ｔr を要求し、その期間はノコ歯は
その増加をつづけたであろう、ｔr がゼロであったなら
ば、図４中のダッシュ線によって示されるように。
【００３９】電荷の送達によって引き起こされた実際の
位相変化２ΠE は、それゆえ、２Π（１＋ε）と書くこ
とができ、ここで、εは１と比較すると非常に小さい。
【００４０】εのサインは、ゼロへのリセットにつづく
変調半周期の間にわたって測定することができる。そし
て、それは、放電電流±ｉｄを調整することによって２
Πを達成するように、２ΠE を修正するために、用いる
ことができる。
【００４１】上述の実施態様のみが実施可能な実施態様
というわけではない。具体的には、２個のブランチを回
路が含むことは必ずしも必要ではない。どちらのサイン
の電荷をも射出することのできる電荷移送発生器を用い
ることも可能であろう。電荷は、ついで、１個のスイッ
チを経て送達することができる。発生器の極性は、ノコ
歯波形のサインから、それをゼロにリセットすることが
必要となる時点の前に、抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知のタイプのジャイロ内の信号相互間におけ
る位相シフトの一般的な形状を示す時系列図である。
【図２】知られた一般的な構造の光ファイバージャイ
ロ、しかし、本発明が装備可能なものを示す大要図であ
る。
【図３】本発明の一個別実施態様によったノコ歯波形発
生器の可能な一作成方法を示すブロック図である。
【図４】図３の回路中の様々な点において現れる信号の
形状を示す図である。
【符号の説明】
１０ 導波管 １２ ソース １４ タップ １６ 統合化光学アセンブリー １７ 変調器 １８ タイムベース ２０ クロック ２２ 検出計 ２４ スイッチ ２６ 復調器 ２８ 積算器 ３０ ノコ歯発生器 ３１ 電気−光位相シフター ３２ 電圧制御電流発生器 ３４ コンデンサー ３６ 定電流発生器 ４０ 比較器 ４４ アンドゲート
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年３月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 電気−光学的変調器をもった積分ジャ
イロ
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、積分ジャイロ（レイト
ジャイロ）に関し、特には、リング形状の誘電体(diele
ctric)導波器(wave guide)と；電磁気ソース(source)で
あって、該ソースからリングへと向う２つの反対方向に
回転する波(wave)を送るための分割器を具備する電磁気
ソースと；反対方向に回転する波を受ける干渉検出計(i
nterference detector) と；第１の電気−光学的手段で
あって、一つの波に対してはリングから上流側に、他の
ものに対しては下流側に位置し、そして、リング周回(t
ravel)時間の２倍に基本的に等しい周期において、対称
的な交番的な周期的位相変調を波に分け与えるように制
御された同手段と；一つの波に対してはリングから上流
側に、他のものに対しては下流側に位置し、傾き(slop
e) を調整できる位相シフトのこぎり歯発生器に接続さ
れた第二の電気光学的手段と；ノコ歯の傾きの符号と大
きさを制御して、干渉検出器によって受け取られる波の
位相シフトを打ち消す(cancel)する、電気ループ形成お
よび測定手段とを有し、さらに、電気−光学的第一手段
の極性逆転に対応して、位相シフト発生器のノコ歯を中
断(interrupt) する手段を具備してなる、ようなタイプ
の積分ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】上述のタイプのジャイロは、非常に多く
の文献（ヨーロッパ特許番号０３５８５３３など）中に
記載されている。一般的には、それらの誘電体導波器
は、数百回も巻かれたコイルを形成している光ファイバ
ーである。このようなジャイロは、サグナック効果(sag
nac efffect)に基礎をおいている。同効果は、同一の源
から来る、直線的に(rectilinearly) に極性化された２
つの波がファイバーコイル中に逆方向回転で射ち込まれ
たときに、そして、ついで検出計中で組合わされたと
き、ジャイロが静止しているならば光学的パス長さは等
しい、というものである。
【０００３】検出計によって受け取られたパワーは、静
止しているとき、最大である。反対に、コイルがその中
心軸の回りに角速度Ωで回転していると、波は２つの異
なった長さの光学的パスをたどることとなる。異なった
パスの長さは以下の位相シフトφs を生起させる。 φs ＝（４ΠＬＲ）Ω／λ0 Ｃ0 ここで、Ｌはファイバーの全長であり、Ｒはコイルの半
径、λ0 は真空中における波長、そして、Ｃ0 は真空中
における光の速さである。
【０００４】検出計が受け取る瞬間パワー(instantaneo
us power) Ｐは、そのとき、 Ｐ＝Ｐ0 ／２（１＋ｃｏｓφs ）； である。ここで、Ｐ0 は回転が無いときに受けるパワー
である。
【０００５】単にＰ／Ｐ0 を測定することによって、Ω
を提供する（表示する）ように設計されたジャイロは、
実用上には使えないであろう。上で定義したタイプのジ
ャイロは、理論的アセンブリーの２つの重要欠点を避け
ることができる。
【０００６】第一の欠点は、Ｐ／Ｐ0 がほとんど変化し
ないことによっている。また、非直線的方法では位相シ
フトφs が０に近いときは、ｃｏｓφs の変化は非常に
小さいことによる。上述の、ジャイロの第一の電気−光
学的手段は、倍率(scale factor)が高く、信号が速度の
関数として基本的に直線的に変化する領域内に測定点を
移動させる。これらの変調手段は、ディッサー(dither)
信号としばしば呼ばれる、リング中移動時間(ring trav
el time)、すなわち、光ファイバー内の伝播時間の約２
倍の周期を有し、Πの位相変化とおよそ等価である振幅
（大きさ）を有する、信号を受ける。
【０００７】この位相シフトφs は、最初は波のうちの
一つに適用され、そして、２番目に他に適用される。な
ぜなら、彼らがファイバー中を伝播する態様のためであ
り、つまり変調手段は、一つの波についてはファイバー
の上流に配置され、他については下流側だからである。
ジャイロは、かくして、最大干渉しま(fringe)の各々の
サイド上のおよそ半−強度の点に交互にバイアスされ
る。
【０００８】第２の欠点は、その基本的な形態にあり、
ジャイロはゼロイングする計器ではないことである。上
述の定義のタイプのジャイロにおいては、この欠点は、
２つの波の間の非相互的位相シフトφr を用いることに
より、避けることができる。すなわち、φr は、φs −
φr ＝０となるように２つの逆回転波上に同じ効果を有
することのない位相シフトだからである。φr は、直線
的な(linear)位相シフトノコ歯の働きによって発生する
ものであり、該ノコ歯は、一つの波に対してはリングか
ら上流に配置され、他の波に対しては下流に配置され
る、統合された光学的位相シフトノコ歯手段に印加され
るものである。
【０００９】ノコ歯は、φs −φr を相殺するように調
整される。一つの波の位相は、コイルをそれが周回する
前にシフトされ、一方、他の波の位相はそれがコイルを
周回し終った後にシフトされる。これによって、リング
周回だけの時間の間の、２つの同一ノコ歯形状のオフセ
ット間の差異に等しい、波間の位相シフトが生起され
る。
【００１０】図１の時間図は、ファイバー伝播時間τだ
けオフセットされた、２つのノコ歯波８ａと８ｂによっ
て生み出された、２つの波間の位相シフトφr 、を示し
ている。該位相シフトφr は、一定であり(constant)、
そして、入力速度Ωの符号に依拠する符号を有するノコ
歯の傾きに比例している。
【００１１】ノコ歯が無限に大きくなることは不可能で
あるので、２Πの位相変化に対応する各時間間隔の終り
で、ノコ歯をリセットすることが必要である。そのよう
な、周期的なゼロリセットは、角速度Ωの測定を、ゼロ
リセットのひん度(frequency) の測定にまで減少させ
る。ノコ歯の傾きは、φs −φr ＝０、すなわち、φr
＝−φs を得るように調整される。ついで、φs ＝２Π
τ／Ｔとなる。
【００１２】ゼロリターンのひん度は、そのとき、２Ｒ
Π／ｎλ0 である。それは、ついで、一方向回転につい
ての出力Ｐにおける、そして、反対方向の回転について
の出力Ｍにおける、ゼロリセットの周期Ｔにおいて、信
号を送る。それによって、そのひん度を測定するか、又
は、単位時間あたりの、出力Ｐ又はＭに現われるパルス
の数を計数することによって、速度を測定することが可
能となる。
【００１３】この原理によって作られた現存のジャイロ
には限界がある。というのは、特には、バイアス変調又
はディッサー(dither)に非同期的に関連する、ノコ歯の
ゼロへのリターンのためであり、これによって、検出を
乱し、そして、それは即時に起こるものではないという
事実のためであり、これによって、放出(discharge)時
間に対して倍率の直線性を敏感にしている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、特には、こ
れらの欠点を解消することを目的とし、又は少なくとも
それらを基本的に減少させることを目的とする。この目
的のため、位相シフト発生器のノコ歯を中断するため
の、第一の電気−光学的手段の極性反転に対応するため
の手段２４をもったジャイロを提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この目的のため、ノコ歯
発生器３０は、電気−光学的位相シフターと並列に接続
されたコンデンサー(capacitor) に給電する可調整定電
流発生器によって、有利に構成されている。そして、変
調周期２τよりも少なくとも大きさが１桁小さい時間内
に２Πだけ位相を変える量の電荷を送る第二の電流発生
器を有するゼロリセット手段によって、有利に構成され
ている。
【００１６】
【実施例】本発明は、実施例の以下の記述からよりよく
理解されるであろう。ただし、この実施例に制限される
ものではない。
【００１７】図２に示す、ジャイロの本発明を実施した
部分以外の一般的な構成は知られたものであり、したが
って、簡単にのみ言及する。それは、一般的に光ファイ
バーのコイルとして構成された、リング形状をした誘電
体導波器１０を含んでいる。そのコイルは長さが１００
ｍから１０００ｍ、半径が約１cmといったものであって
よい。直線的に極性化された(lineary polarized) コヒ
ーレント光の光源１２（レーザーダイオードのようなも
の）は、積分式光学アセンブリー１６を経て、ファイバ
ーの両端へと、送り込む。光源１２と統合された光学装
置との間に位置するタップ１４は、リング導波管１０に
沿って相反する方向に進んできた波によって供給された
パワーを、回復する役目を果たす。
【００１８】統合された光学アセンブリーは、ファイバ
ーの２つの端に等しいパワーを提供する分割器を含む。
それは、又、変調器回路１７から周期的な電気信号を受
ける電気−光学的位相変調器を含む。上記信号はリング
通過時間τ（角速度Ωによるその変動は無視しうる）の
約２倍の周期Ｔを有している。信号の振幅は、光学的位
相シフトΠ／２を発生させるような程度である。この信
号は、感度と直線性が最大であるところの帯域内へ、測
定点を持ち込む。
【００１９】周期的な信号は方形波信号であってよく、
クロック２０から一定周期信号を受け取るタイムベース
１８によって配送された信号ＭＯＤによって同期化され
てもよい。
【００２０】反対方向に回転する、コイルを周回した波
の間の干渉の結果は、タップ１４によって、測定し、ま
た、ループ閉鎖するシステムへと適用される。示されて
いるように、該システムは、検出、事前増幅そしてイン
ピーダンスマッチングのためのモジュール２２を含む。
その次に、アナログスイッチ２４と復調器２６がつづ
く。これらのモジュールは、タイムベース１８によって
配送される制御信号と参照信号Ｅ1 とＭＯＤ・ＤＥＭ信
号とを、受け取る。
【００２１】エラー信号Δφ＝φs −φr を構成する、
以下に示されるであろう、復調されたＤＣ信号は、アナ
ログノコ歯発生器３０の傾き制御入力を送る積算器２８
へと印加される。
【００２２】発生器３０は、リングの両端に１つ宛配置
された電気−光学的位相シフト手段３１の一つをドライ
ブする。図２中で、位相シフト手段は、変調位相シフタ
ーからは離れており、また、リングの反対側の端に位置
する。しかし、それらは同一の端に配置することができ
るし、また、それらは同一の手段によって構成すること
もできる。発生器３０は、出力Ｐ又は出力Ｍを経て、ゼ
ロへの各リセット毎に、一つのパルスを供給するよう
に、設計されている。それは、ノコ歯の傾きの符号に依
拠している（知られたジャイロにおいては、ノコ歯が、
２Πの光学位相シフトに対応する振幅に、達すると可及
的速やかに）。
【００２３】出力Ｐ又はＭ上のパルスの周波数は、所与
の回転角に対応した角速度を表わす。
【００２４】本発明によれば、ノコ歯発生器３０のゼロ
へのリセットは、変調器１７からの出力信号とは逆の極
性と同期され、そして、それは、電気−光学的位相シフ
ターへ印加される電圧を、２Πだけの光位相シフトを減
らす量だけ変化させる。
【００２５】この結果を得るため、ノコ歯形成器３０
は、図３に示される構成を有してよい。発生器中の参照
記号が付された各点に現われる信号は、図４中の同参照
番号をつけたライン上に示された波形を有するであろ
う。
【００２６】電気−光学的位相シフター手段３１（図３
では等価なコンデンサーによって代表されている）へ印
加される電圧は、一定値であるが調整できる、電圧制御
電流発生器３２より来る電流ｉｃでコンデンサーをチャ
ージすることによって、発生する。ほとんどの電気−光
学的位相シフター３１は、キャパシティーが低いので、
それらは漂遊容量(stray capacity)に対して非常に敏感
である。この欠点を避けるため、一般的には１００〜２
００ｐＦの容量をもったコンデンサー３４が、位相シフ
ターと並列に接続される。
【００２７】ノコ歯のゼロへのリセットは、２Πだけの
位相シフトを変化させるために求められる電気チャージ
の量を、送ることにより行われる。チャージは、２個の
ブラチのうちの一つの又は他のものによって送られる。
これらのブランチは、それらの電力供給（＋Ｖ0 又はＶ
0 、ノコ歯の符号による）の符号に関する以外は、同一
である。
【００２８】ノコ歯の傾きが正のときは、用いられるブ
ランチは、電流−ｉｄを発生している定電流発生器３６
とスイッチとを含む。該スイッチは、休止(rest)の時に
は、接地に電流を送るが、それに印加される方形信号の
電圧のキャリブレートされた時間ｔr の間は、電流をコ
ンデンサー３４へと導くものである。
【００２９】スイッチ３８は、同じ構造を持った検出及
び測定ブランチによって制御される。各ブランチは、コ
ンデンサー３４のターミナル間の電圧をＶTHRESH（しき
い値）、又は、−ＶTHRESH（しきい値）の値と比較する
ための入力比較器４０を有している。その値は、２Πの
位相シフトを生起させる位相シフターのターミナル間の
電圧に、基本的には等しい。しかし、前記電圧より、わ
ずかに低い。
【００３０】各々の比較器４０からの出力は、Ｄタイプ
の同期フリップフロップ４２のＤ入力へ印加される。同
フリップフロップのＱ出力は、ＡＮＤゲート４４の入力
の一つへ接続される。ＡＮＤゲート４４の他の入力は、
フリップフロップのクロック入力Ｈに接続され、それと
ともに同時に制御されるようになる。
【００３１】フリップフロップの作用は、次のものによ
って得られる：アナログ式ゼロリセット伝送制御装置(m
ultiplexer) を制御するための信号Ｅ1 であって、フリ
ップフロップをゼロに強制するためのＲＡＺリセット入
力へ印加される信号を出す信号Ｅ1 ；そして期間ｔr の
クロック信号Ｅ2 であって、フリップフロップのクロッ
ク入力へ適用されて、完全に信号Ｅ1 がオーバーラップ
した各々のクロック信号とともに適用されるクロック信
号Ｅ2 。
【００３２】信号Ｅ1 は、周期Ｔの信号ＭＯＤの中の遷
移 (transition) から発生し、そして、それぞれが信号
ＭＯＤが逆転(invert)するのに必要な時間にオーバーラ
イ(overlie) する、また、それぞれが十分に広いので、
コンデンサー３１と３４への電荷の移動を完全にするた
めに、必要な時間を供給する、方形パルスによって構成
される。
【００３３】その結果、各々のスイッチ３８はコンデン
サーに対する方向に、対応するＡＮＤゲートからの期間
ｔr の方形パルスの期間の間、保たれる。
【００３４】図４は、与えられた方向における角速度Ω
について、そして与えられたサインのノコ歯について、
発生器３０がどのように動作するかの一例を示す。
【００３５】ノコ歯発生器は、その入力電圧に比例し
た、積分器の出力から来る電流ｉｃを送り、それゆえ、
角速度Ωを代表する。コンデンサーのターミナル間の電
圧Ｖは時間とともに直線的に増加する。しきい値Ｖ
THRESHをクロスするとき、比較器４０は“１”状態に切
替わる。
【００３６】Ｅ2 が“１”に切替わるとき、比較器の状
態は、フリップフロップのＱ出力へ移送される。そして
ＡＮＤゲート４４はＥ2 と同一の期間を持っている信号
Ｐを供給する。信号Ｐは、対応するソース３６をコンデ
ンサー３１と３４へ切替える、そしてそれゆえ、２Πの
位相シフトに対応する量だけ、電圧を減少させる。
【００３７】Ｅ1 がゼロ状態へもどると可及的速やか
に、フリップフロップ４２は、ゼロへリセットされる、
それは、しきい値ＶTHRESHがクロスする次のときまで、
そこにとどまる。
【００３８】コンデンサー３２と３４の間の電圧変化
は、放出電流が固定されているならば、瞬時のものでは
ない。それは、期間ｔr を要求し、その期間はノコ歯は
その増加をつづけたであろう、ｔr がゼロであったなら
ば、図４中のダッシュ線によって示されるように。
【００３９】電荷の送達によって引き起こされた実際の
位相変化２ΠE は、それゆえ、２Π（１＋ε）と書くこ
とができ、ここで、εは１と比較すると非常に小さい。
【００４０】εの符号は、ゼロへのリセットにつづく変
調半周期の間にわたって測定することができる。そし
て、それは、放電電流±ｉｄを調整することによって２
Πを達成するように、２ΠE を修正するために、用いる
ことができる。
【００４１】上述の実施態様のみが実施可能な実施態様
というわけではない。具体的には、２個のブランチを回
路が含むことは必ずしも必要ではない。どちらの符号の
電荷をも射出することのできる電荷移送発生器を用いる
ことも可能であろう。電荷は、ついで、１個のスイッチ
を経て送達することができる。発生器の極性は、ノコ歯
波形の符号から、それをゼロにリセットすることが必要
となる時点の前に、抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用しようとする公知のタイプのジャ
イロ内の信号相互間における位相シフトの一般的な形状
を示す時系列図である。
【図２】本発明を実施した一般的構造を有する光ファイ
バージャイロを示す大要図である。
【図３】本発明の一個別実施態様によったノコ歯波形発
生器の可能な一作成方法を示すブロック図である。
【図４】図３の回路中の様々な点において現れる信号の
形状を示す図である。
【符号の説明】 １０ 導波管 １２ ソース １４ タップ １６ 統合化光学アセンブリー １７ 変調器 １８ タイムベース ２０ クロック ２２ 検出計 ２４ スイッチ ２６ 復調器 ２８ 積算器 ３０ ノコ歯発生器 ３１ 電気−光位相シフター ３２ 電圧制御電流発生器 ３４ コンデンサー ３６ 定電流発生器 ４０ 比較器 ４４ アンドゲート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クロード・ルクレルク フランス国、95690 フルービル、グラン ド・リュ 14

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リング形状の誘電体導波管と；電磁気ソ
    ースであって、該ソースからリングへ、反対方向に回転
    する２つの波を送るための分配器を具備する電磁気ソー
    スと；反対方向に回転する波を受ける干渉検出計と；第
    １の電気−光手段であって、一つの波に対してはリング
    から上流側に、他の波に対しては下流側に、位置し、そ
    して、リング周回時間の２倍に実質的に等しい周期で、
    対称的で交番的な周期的位相変調を波に分け与えるよう
    に制御された同手段と；一つの波に対してはリングから
    上流側に、他の波に対しては下流側に位置し、傾きを調
    整できる位相シフトノコ歯発生器に接続された第二の手
    段と；ノコ歯の傾きのサインと振幅を制御して、干渉検
    出計によって受け取られる波の位相シフトをキャンセル
    する、電気ループ閉鎖および測定手段とを有し、 さらに、電気−光第一手段の極性反転に対応して、位相
    シフト発生器のノコ歯を中断する手段を具備してなる、
    速度ジャイロ。
  2. 【請求項２】 上記ノコ歯発生器が、電気−光位相シフ
    ターと並列に接続されたコンデンサーに電流を送る可調
    整定電流発生器を有し、そして、ゼロへのリセット手段
    が変調周期２τよりも少ない強さの少なくとも一つのオ
    ーダーである時間内に、２Πだけ位相を変化させる量の
    電荷を送達する第二の電流発生器を有する、速度ジャイ
    ロ。
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