JPH0668445B2 - 真北測量装置 - Google Patents
真北測量装置Info
- Publication number
- JPH0668445B2 JPH0668445B2 JP60048651A JP4865185A JPH0668445B2 JP H0668445 B2 JPH0668445 B2 JP H0668445B2 JP 60048651 A JP60048651 A JP 60048651A JP 4865185 A JP4865185 A JP 4865185A JP H0668445 B2 JPH0668445 B2 JP H0668445B2
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- JP
- Japan
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- true north
- light
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Description
【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は真北即ち地球上の任意の地点から地球の回転軸
の方向を測量する光ファイバジャイロを用いた測量装置
に関する。
の方向を測量する光ファイバジャイロを用いた測量装置
に関する。
（発明の背景） 測量、特に地形測量を行う場合、真北を測量する必要が
ある。
ある。
従来の真北測量は、太陽が南中する時刻を調べ、その時
刻における太陽の方位を測定して真北の方位を得てい
た。しかしこの方法によると、晴れた日の正午にしか測
定が出来ず非常に不便であった。
刻における太陽の方位を測定して真北の方位を得てい
た。しかしこの方法によると、晴れた日の正午にしか測
定が出来ず非常に不便であった。
恒星（例えば北極星等）の方位を測定して真北の方位を
得る方法も用いられていた。しかしこの方法によると、
晴れた日の夜であってしかも測定点から該恒星が見通せ
る場合にしか測定が出来ず非常に不便であった。
得る方法も用いられていた。しかしこの方法によると、
晴れた日の夜であってしかも測定点から該恒星が見通せ
る場合にしか測定が出来ず非常に不便であった。
磁石による測量は簡便であるが、磁北が常時移動してい
る為精密さを必要とする場合は使用出来ない。
る為精密さを必要とする場合は使用出来ない。
機械式のジャイロスコープを用いると正確な測量が可能
であるが、ジャイロスコープの回転起動から安定回転迄
に長時間掛かる事、装置の重量が重い事、ジャイロの歳
差運動の振幅測定に時間が掛かる事等の欠点があった。
であるが、ジャイロスコープの回転起動から安定回転迄
に長時間掛かる事、装置の重量が重い事、ジャイロの歳
差運動の振幅測定に時間が掛かる事等の欠点があった。
（発明の目的） 本発明は上記欠点を解決するもので、天候等の条件に影
響されず操作が簡単で小型計量且つ精度の高い真北測量
装置を得る事を目的とする。
響されず操作が簡単で小型計量且つ精度の高い真北測量
装置を得る事を目的とする。
（発明の概要） 本発明は、光ファイバ（10）を巻回して形成されるファ
イバ面を有し、ファイバ面の回転角速度に応じた信号を
出力する光ファイバジャイロ（１）と、前記ファイバ面
がほぼ鉛直面内にあるように保持すると共に、前記ファ
イバ面を鉛直軸のまわりに回転させる保持回転装置
（２、３）と、前記光ファイバジャイロ（１）の出力信
号に応答して真北の検出信号を出力する出力回路（18
7）と、前記検出信号が生じたときに真北を指示する指
示装置（４、188、189）と、を有することを特徴とする
真北測量装置である事を技術的要点としている。
イバ面を有し、ファイバ面の回転角速度に応じた信号を
出力する光ファイバジャイロ（１）と、前記ファイバ面
がほぼ鉛直面内にあるように保持すると共に、前記ファ
イバ面を鉛直軸のまわりに回転させる保持回転装置
（２、３）と、前記光ファイバジャイロ（１）の出力信
号に応答して真北の検出信号を出力する出力回路（18
7）と、前記検出信号が生じたときに真北を指示する指
示装置（４、188、189）と、を有することを特徴とする
真北測量装置である事を技術的要点としている。
（実施例） 第１図は本発明による真北測量装置の外観図である。１
は光ファイバジャイロ１′はボビンであり、その断面は
第２図に示す如くボビン１′の外周面に設けられた溝に
は光ファイバ10が巻回され、光ファイバジャイロの主要
部を構成している。２は水準器、３は雲台付三脚、４は
光ファイバの巻回によって形成される面内に光軸がある
ように設置される視準付望遠鏡である。第３図は第１図
に示す光ファイバジャイロの構造を示すもので、10はボ
ビン１′に巻回された偏光保持の光ファイバ、11は電源
及び信号処理系を含む回路部、12はスーパールミネッセ
ンスダイオード、カップラ、導光用ファイバ、レンズを
含む光源部、13はハーフプリズムで光源12からの光を効
率良く等量に二手に分ける。従って透過率及び反射率は
それぞれ約50％である。14a,14bは偏光板、15a,15bは光
ファイバ10の両端に設けられる集光用のレンズである。
光ファイバ10はボビン１′に巻回されてサニャック効果
を生ずるループをなしており、レンズ15a,15bで受けた
光源12からの光を該ループの両端から入射する様構成す
る。16は該ループの一端に設けられる位相変調用のピエ
ゾ素子であり、光ファイバー10が堅く巻回されており、
一定の交流信号を該ピエゾ素子16に与えると光ファイバ
10が伸縮する。これにより光ファイバループの右回りと
左回りとの干渉出力は変調されて微小な回転角速度に対
する測定感度を上げる。前記ループを通って入射端と反
対側の端部に出射された光はそれぞれ再び偏光板14a,14
bを通りハーフプリズム17a,17bで反射され、各光ディテ
クタ18a,18bで検出される。この光ディテクタ18a,18bに
よりサニャック干渉前の光量を知る事が出来る。尚前記
ハーフプリズム17a,17bの透過率は高く、例えば90％程
度に設定される。前記ハーフプリズム17a,17bを透過し
た光はハーフプリズム13でサニャック干渉し、該干渉光
は光ディテクタ18cで検出される。サニャック干渉前と
干渉後の光信号は光ディテクタ18a,18b,18cによって光
電変換され、回路部11に送られる。回路部11では、干渉
後の光量と干渉前の光量との差動をとる事により、光源
12のドリフトを除去する。尚偏光板14a,14bは光が光フ
ァイバ10のループを通過する際発生するノイズを除去す
る為に設けられる。又、ボビン１′の外形形状は第１図
の様に矩形であっても、第３図の様に円形であっても良
い。ハーフプリズム13に入射した光は半々に17a,17bに
進む。17を殆ど通過した光はファイバループ10を反時計
回りに回ってハーフプリズム17bに入る。ハーフプリズ
ム17bに入った光の一部が強度検出用として光ディテク
タ18bに進み、残りの殆どがハーフプリズム13に進む。
一方ハーフプリズム17bを殆ど通過した光はファイバル
ープ10を時計回りに回ってハーフプリズム17aに入る。
ハーフプリズム17aに入った光の一部が強度検出用とし
て光ディテクタ18aに進み、残りの殆どがハーフプリズ
ム13に進む。ハーフプリズム13に戻った時計回りと反時
計回りの二つによる光の干渉光は、光ディテクタ18cで
検出される。ここで光源12に戻り光があるが、光源にス
ーパールミネッセンスダイオードを使用すればコヒーレ
ンス長が数十ミクロン程度の為コヒーレンスノイズを発
生しない。第４図は本発明による測量装置の回路系の一
部を示すブロック図である。181,182,183は光ディテク
タ18a,18b,18cからの信号を増幅する増幅器である。184
は乗算回路で、増幅器181と182との信号の積、即にサニ
ャックループである光ファイバループ10の時計回りと反
時計回りの光の強度の積で、これはサニャック干渉前の
光の強度である。183はサニャック干渉後の光の強度を
増幅する増幅器である。185は増幅器183と乗算回路184
との比をとる差動回路であり、これにより光源12の出力
光に含まれるドリフトを除去する為のものである。この
ドリフト除去により測量装置の精度を向上することがで
きる。186はピエゾ素子16による位相変調の変調周波数
を駆動回路161から受けて差動回路185による信号をロッ
クイン検波するロックインアンプである。
は光ファイバジャイロ１′はボビンであり、その断面は
第２図に示す如くボビン１′の外周面に設けられた溝に
は光ファイバ10が巻回され、光ファイバジャイロの主要
部を構成している。２は水準器、３は雲台付三脚、４は
光ファイバの巻回によって形成される面内に光軸がある
ように設置される視準付望遠鏡である。第３図は第１図
に示す光ファイバジャイロの構造を示すもので、10はボ
ビン１′に巻回された偏光保持の光ファイバ、11は電源
及び信号処理系を含む回路部、12はスーパールミネッセ
ンスダイオード、カップラ、導光用ファイバ、レンズを
含む光源部、13はハーフプリズムで光源12からの光を効
率良く等量に二手に分ける。従って透過率及び反射率は
それぞれ約50％である。14a,14bは偏光板、15a,15bは光
ファイバ10の両端に設けられる集光用のレンズである。
光ファイバ10はボビン１′に巻回されてサニャック効果
を生ずるループをなしており、レンズ15a,15bで受けた
光源12からの光を該ループの両端から入射する様構成す
る。16は該ループの一端に設けられる位相変調用のピエ
ゾ素子であり、光ファイバー10が堅く巻回されており、
一定の交流信号を該ピエゾ素子16に与えると光ファイバ
10が伸縮する。これにより光ファイバループの右回りと
左回りとの干渉出力は変調されて微小な回転角速度に対
する測定感度を上げる。前記ループを通って入射端と反
対側の端部に出射された光はそれぞれ再び偏光板14a,14
bを通りハーフプリズム17a,17bで反射され、各光ディテ
クタ18a,18bで検出される。この光ディテクタ18a,18bに
よりサニャック干渉前の光量を知る事が出来る。尚前記
ハーフプリズム17a,17bの透過率は高く、例えば90％程
度に設定される。前記ハーフプリズム17a,17bを透過し
た光はハーフプリズム13でサニャック干渉し、該干渉光
は光ディテクタ18cで検出される。サニャック干渉前と
干渉後の光信号は光ディテクタ18a,18b,18cによって光
電変換され、回路部11に送られる。回路部11では、干渉
後の光量と干渉前の光量との差動をとる事により、光源
12のドリフトを除去する。尚偏光板14a,14bは光が光フ
ァイバ10のループを通過する際発生するノイズを除去す
る為に設けられる。又、ボビン１′の外形形状は第１図
の様に矩形であっても、第３図の様に円形であっても良
い。ハーフプリズム13に入射した光は半々に17a,17bに
進む。17を殆ど通過した光はファイバループ10を反時計
回りに回ってハーフプリズム17bに入る。ハーフプリズ
ム17bに入った光の一部が強度検出用として光ディテク
タ18bに進み、残りの殆どがハーフプリズム13に進む。
一方ハーフプリズム17bを殆ど通過した光はファイバル
ープ10を時計回りに回ってハーフプリズム17aに入る。
ハーフプリズム17aに入った光の一部が強度検出用とし
て光ディテクタ18aに進み、残りの殆どがハーフプリズ
ム13に進む。ハーフプリズム13に戻った時計回りと反時
計回りの二つによる光の干渉光は、光ディテクタ18cで
検出される。ここで光源12に戻り光があるが、光源にス
ーパールミネッセンスダイオードを使用すればコヒーレ
ンス長が数十ミクロン程度の為コヒーレンスノイズを発
生しない。第４図は本発明による測量装置の回路系の一
部を示すブロック図である。181,182,183は光ディテク
タ18a,18b,18cからの信号を増幅する増幅器である。184
は乗算回路で、増幅器181と182との信号の積、即にサニ
ャックループである光ファイバループ10の時計回りと反
時計回りの光の強度の積で、これはサニャック干渉前の
光の強度である。183はサニャック干渉後の光の強度を
増幅する増幅器である。185は増幅器183と乗算回路184
との比をとる差動回路であり、これにより光源12の出力
光に含まれるドリフトを除去する為のものである。この
ドリフト除去により測量装置の精度を向上することがで
きる。186はピエゾ素子16による位相変調の変調周波数
を駆動回路161から受けて差動回路185による信号をロッ
クイン検波するロックインアンプである。
187はロックインアンプ186で得た信号のうち０点を検出
する０点検出回路である。
する０点検出回路である。
188は０点検出回路187の出力を表示するディスプレイで
ある。
ある。
該ディスプレイ188は自動的にレンヂが切り換えられて
信号が精度良く表示されるものを用いれば便利である。
信号が精度良く表示されるものを用いれば便利である。
189は０点検出回路187の出力により０点に近づいた時に
音を発生する発音装置である。
音を発生する発音装置である。
該発音装置189は、前記０点検出回路187より０点信号が
出力された時にブザー等に電流が流れる様にしておく。
出力された時にブザー等に電流が流れる様にしておく。
次に第１〜４図によってしめされる真北測量装置の測量
の手順を以下に示す。
の手順を以下に示す。
ある基点から真北測量を行う場合 ファイバ面がほぼ鉛直面内にあるように該基点の上に
本装置を設置する。
本装置を設置する。
正確を期する場合は勿論下げ振りを使用する。
水準器２を使用して雲台付三脚３を調節することによ
り水平を出す。
り水平を出す。
回路系の電源を入れ、該雲台付三脚３を操作する事に
よって水平面内の回転を行い、発音装置189によって音
の出る方位、即ち、ファイバ面が南北方向（地球の子午
線と平行な方向）に一致して、光ファイバジャイロの回
転角速度がゼロになり、ロックインアンプ186の出力が
ゼロになる方位を探す。
よって水平面内の回転を行い、発音装置189によって音
の出る方位、即ち、ファイバ面が南北方向（地球の子午
線と平行な方向）に一致して、光ファイバジャイロの回
転角速度がゼロになり、ロックインアンプ186の出力が
ゼロになる方位を探す。
視準付望遠鏡によって望遠鏡の視野内の視準（十字
線）に合う様に適当な距離だけ離れた地点に指標を立て
る。この指標と前記基点とを結ぶ線の一端の延長が真北
を指すことになる。
線）に合う様に適当な距離だけ離れた地点に指標を立て
る。この指標と前記基点とを結ぶ線の一端の延長が真北
を指すことになる。
以上の手順により真北の測量が行われる。
第５図は他の実施例を示す外観図であって視準付望遠鏡
の光軸が光ファイバジャイロのループが形成する面に対
して垂直の関係となる様取りつけられる。従って本実施
例の場合はロックインアンプ186の出力が最大となる時
が真北を示す事になる以外は全て第１図の実施例と同じ
である。
の光軸が光ファイバジャイロのループが形成する面に対
して垂直の関係となる様取りつけられる。従って本実施
例の場合はロックインアンプ186の出力が最大となる時
が真北を示す事になる以外は全て第１図の実施例と同じ
である。
第６図は更に別の実施例を示す外観図であって、第１図
に示す第１実施例にもう一つの光ファイバジャイロ５を
組合せたもので、前述の手順で真北を測量した後該光フ
ァイバジャイロ５の出力をリセットして０にした後、又
は真北を検知した信号即ちロックインアンプ186の出力
が０となる時の信号を得て光ファイバジャイロ５の出力
をリセットした後、測量すべき地点に立てた指標を視準
付望遠鏡４の視野内の視準に合わせればその時の光ファ
イバジャイロ５の出力は該地点が真北から何度の角度で
あるかがディスプレイ188により直接知れる。勿論ディ
スプレイのみならず該角度をメモリーしても、プリント
しても宜しい。
に示す第１実施例にもう一つの光ファイバジャイロ５を
組合せたもので、前述の手順で真北を測量した後該光フ
ァイバジャイロ５の出力をリセットして０にした後、又
は真北を検知した信号即ちロックインアンプ186の出力
が０となる時の信号を得て光ファイバジャイロ５の出力
をリセットした後、測量すべき地点に立てた指標を視準
付望遠鏡４の視野内の視準に合わせればその時の光ファ
イバジャイロ５の出力は該地点が真北から何度の角度で
あるかがディスプレイ188により直接知れる。勿論ディ
スプレイのみならず該角度をメモリーしても、プリント
しても宜しい。
（発明の効果） 以上説明の如く本発明によれば、光ファイバジャイロを
用いた真北側測量装置を得ることができるので、天候等
の条件に影響されず操作が簡単で比較的小型計量且つ精
度の高い真北測量装置を得る事ができる。
用いた真北側測量装置を得ることができるので、天候等
の条件に影響されず操作が簡単で比較的小型計量且つ精
度の高い真北測量装置を得る事ができる。
特に、光ファイバジャイロを用いることにより、磁石
（コンパス）を使用できない場所での真北測量が簡単に
行なえるため、トンネル工事等に有用である。
（コンパス）を使用できない場所での真北測量が簡単に
行なえるため、トンネル工事等に有用である。
第１図は本発明の一実施例の外観図 第２図は光ファイバジャイロの断面図 第３図は光ファイバジャイロの構造を示す図 第４図は本発明の回路系を示すブロック図 第５図、第６図は本発明の他の実施例の外観図である。 （主要な符号の説明） 1,5……光ファイバジャイロ １′……ボビン ２……水準器 ３……雲台付三脚 ４……視準付望遠鏡 10……光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭46−1714（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−64175（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】光ファイバを巻回して形成されるファイバ
面を有し、ファイバ面の回転角速度に応じた信号を出力
する光ファイバジャイロと、 前記ファイバ面がほぼ鉛直面内にあるように保持すると
共に、前記ファイバ面を鉛直軸のまわりに回転させる保
持回転装置と、 前記鉛直軸まわりの回転によって得られる前記光ファイ
バジャイロの出力信号に応答して真北の検出信号を出力
する出力回路と、 前記検出信号が生じたときに真北を指示する指示装置
と、 を有することを特徴とする真北測量装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60048651A JPH0668445B2 (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | 真北測量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60048651A JPH0668445B2 (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | 真北測量装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61207919A JPS61207919A (ja) | 1986-09-16 |
| JPH0668445B2 true JPH0668445B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=12809260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60048651A Expired - Fee Related JPH0668445B2 (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | 真北測量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0668445B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01156617A (ja) * | 1987-12-15 | 1989-06-20 | Nikon Corp | 光ファイバ方位センサ |
| JP2569692B2 (ja) * | 1988-02-17 | 1997-01-08 | 株式会社ニコン | 方位センサ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5364175A (en) * | 1976-11-17 | 1978-06-08 | Koden Electronics Co Ltd | Monitoring device stabilized in shake |
| JPS595845A (ja) * | 1982-07-01 | 1984-01-12 | Toyota Motor Corp | デイ−ゼル機関の吸気絞り制御方法 |
-
1985
- 1985-03-12 JP JP60048651A patent/JPH0668445B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61207919A (ja) | 1986-09-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |