JPH08178676A

JPH08178676A - 光回転検出装置

Info

Publication number: JPH08178676A
Application number: JP6316587A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Watanabe; 淳志渡邊; Yuko Takei; 優子竹居; Susumu Tsubosaka; 晋坪坂; Hidehiko Negishi; 英彦根岸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-12-20
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 1996-07-12

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、零点ドリフト、スケールファクタ
変動が低減された、高精度、高信頼性の光回転検出装置
を提供することを目的とする。【構成】信号処理回路２０において、光源モジュール
１１内の内蔵ＰＤからの電気信号３２と、干渉光出力の
受光手段１３からの電気信号３３を、直接あるいは間接
的にそれぞれ入力する調節機構または制御機構、比較
器、判定機構、切換機構を含む光回転検出装置を構成す
る。これにより、光源駆動部内の特定の回路素子にかか
る電気的負担が軽減されるため、回路における温度ドリ
フトやリニアリティー変動が低減され、光回転検出装置
としての零点ドリフト、スケールファクタ変動が低減さ
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９を参照しながら説明する。

【０００７】図９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
イバカプラ、１３は受光手段、１４は偏光子、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１７等を含むセンシングループ
部、２１から２９は光路である。

【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ことによ
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２６を介して開
放端である端面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プラ１２へ入射され、光
ファイバカプラ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を介して光電検出器のような受光手段１３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では、代表的な
性能指標として、零点ドリフト特性とスケールファクタ
安定性がある。零点ドリフトは静止状態（回転角速度が
零）でありながら回転出力を示すものであり、スケール
ファクタは回転を受けている場合の入力角速度と出力値
との比である。

【００２０】光ファイバジャイロの場合、センシングコ
イルにシングルモード光ファイバを用いると、温度変化
等の外乱に対して偏波面が変動し、零点ドリフトが大き
く発生する。このような零点ドリフトを低減するために
は、センシングコイルに偏波面保存光ファイバを用いる
か、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せばよい。

【００２１】スケールファクタ安定性は、光源特性の影
響を受けやすい。例えば、温度が変化すると光源発光の
ピーク波長が変化し、スケールファクタが変化してしま
う。しかし、温度変化に対するピーク波長の変化は、お
よそ一定の比例関係を有しており、通常はこの関係から
演算処理を行って補正するか、あらかじめ対応テーブル
を作成しておいて変化分を補正する方法が採られてい
る。

【００２２】さらに、光ファイバジャイロでは、受光手
段１３が受光した干渉光の振幅（受光パワー）を検出
し、光電変換された出力信号の振幅値を角速度に換算し
ているため、受光パワーが変動すると、出力信号の振幅
値が変動してしまう。すなわち、一定の回転角速度を受
けている場合でも、スケールファクタが変動してしま
う。このような受光パワー変動の要因には、光源発光量
の変動があり、通常は、光源モジュール１１に内蔵され
ているフォトダイオード（ＰＤ）で発光量を検知し、Ａ
ＰＣ（Automatic Power Control ）をかけて、発光量が
一定になるように光源の駆動電流を制御している。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光回転検出装置では、受光パワーの変動が、光源発
光量の変動ばかりでなく、光源と光路２１の端面との結
合効率の変動によっても生じるという問題点を有してい
る。すなわち、光源モジュール１１の内蔵ＰＤでＡＰＣ
制御がかかっていても、結合効率が変動すると光路２１
に入射される光量が変動するため、結果的に受光手段１
３が受光する受光パワーも変動し、スケールファクタが
不安定になってしまう。

【００２４】更に、光源発光量の調節ができるだけ広い
範囲で行えるように回路設計をする場合、信号処理回路
内の特定の回路素子に負担がかかりやすく、例えばオペ
アンプ等においてオフセット電圧や温度ドリフトが発生
し、零点ドリフトが増大してしまう。

【００２５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、安定した零点特性とスケールファクタ特性を有する
高性能な光回転検出装置の提供を目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の光回転検出装置は、発光素子と発光出力モニ
ター用受光手段とを含む光源と、前記光源から射出され
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干渉光受光手段と、前記干渉光受光
手段から出力された干渉光出力信号を用いて回転角速度
を算出する信号処理回路とを備え、前記干渉光受光手段
から前記干渉光出力信号が出力されるとともに、前記発
光出力モニター用受光手段からはモニター出力信号が出
力され、前記信号処理回路が、少なくとも一つの出力信
号を用いて、光源発光量を調節する調節機構を有する
か、あるいは光源発光量を制御する制御機構を有してい
る。

【００２７】また、本発明の光回転検出装置は、前記信
号処理回路が、前記干渉光出力信号と前記モニター出力
信号のうち、信号強度の大きい方を選択して適切な信号
を出力する比較器を有し、更に前記比較器の出力信号を
用いて光源発光量を制御する制御機構をも有している。

【００２８】また、本発明の光回転検出装置は、前記信
号処理回路が、前記干渉光出力信号と前記モニター出力
信号のいずれか一方の出力信号を用いて光源発光量を制
御する制御機構を有し、更に、前記いずれか一方の出力
信号があらかじめ定められた範囲に対して範囲内か範囲
外かを判定する判定機構と、範囲外の場合に前記制御機
構で用いる信号をもう一方の出力信号に切り換える切換
機構をも有している。

【００２９】また、本発明の光回転検出装置は、前記信
号処理回路が、前記モニター出力信号を用いて光源発光
量を調節する調節機構を有し、更に前記干渉光出力信号
を用いて前記光源発光量を制御する制御機構をも有して
いる。

【００３０】

【作用】この構成によって、本発明の光回転検出装置
は、光源発光量の変動が低減されるとともに、光源から
光路へ入射する光量の変動も低減され、結果的に受光手
段の受光パワーの変動が低減されるので、安定したスケ
ールファクタ特性を得ることができる。

【００３１】更に、信号処理回路において、特定の回路
素子への負担が軽減され、結果的に回路上でのオフセッ
トやドリフトが低減されるため、零点ドリフトを低減す
ることができるとともに、より安定したスケールファク
タ特性を得ることができる。

【００３２】

【実施例】（実施例１）以下、図面を用いて本発明の第１の実施例
について説明する。

【００３３】図１は、本発明の第１の実施例における光
回転検出装置の構成図を示す。図１において、１１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、さ
らに発光状態をモニターするための発光出力モニター用
受光手段を有する。

【００３４】次に、１２は光源モジュール１１からの光
を二分岐する光ファイバカプラであり、１３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、１４は光ファイバカプラ１２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、１５は偏光子１４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。

【００３５】ここで、光ファイバカプラ１２、１５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、分岐比はほぼ１対１に調整
されているものを用いた。

【００３６】次に、１６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。１７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。

【００３７】次に、１９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１６に隣接して挿入されている。

【００３８】ただし、偏光解消手段１９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１５
と位相変調器１７との間、あるいは光ファイバカプラ１
５と光ファイバコイル１６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。

【００３９】また、本実施例においては、センシングル
ープ部１８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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】本実施例において、２１から３０は光路で
あり、これらの光路２１から３０、および光ファイバコ
イル１６の部分の光路、および、位相変調器１７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。

【００４３】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。

【００４４】また、本実施例において、３１から３４は
電気信号である。図２は、本発明の第１の実施例におけ
る信号処理回路の概念を示す図面である。

【００４５】図２において、光源モジュール１１、受光
手段１３、信号処理回路２０と電気信号３１、３２、３
３は図１に対応している。１０１は主に回転角速度を算
出する演算部、１０２は光源駆動部、２０１は受光手段
から出力されて信号処理回路に入力される電気信号３３
を増幅するプリアンプであり、１０３は光源駆動部１０
２の中で光源に駆動電流を送る駆動回路、１０４は光源
モジュール１１内にある発光出力モニター用受光手段か
ら出力された電気信号３２に基づいて光源発光量を調節
する調節機構、１０５は受光手段１３から出力された電
気信号３３に基づいて光源発光量を調節する調節機構で
ある。

【００４６】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１１より出
力された光は、光路２１を通り、光ファイバカプラ１２
に入力される。

【００４７】光ファイバカプラ１２により、二分岐され
た光は、光路２３を介し偏光状態を１方向のみに規定す
る偏光子１４、光路２５を順次通過後、光ファイバカプ
ラ１５に入射される。

【００４８】光ファイバカプラ１５に入力された光は、
光路２７、２８にそれぞれほぼ均等に二分岐される。

【００４９】光路２７への入力光は、光ファイバコイル
１６を右回りに進行後、光路３０を通り、偏光解消手段
１９により無偏光化され、光路２９を介し、予め設定さ
れた光学的位相を付加する位相変調器１７を経て、光路
２８を通過後、光ファイバカプラ１５に逆方向に入力さ
れる。

【００５０】ここで、位相変調器１７は光ファイバコイ
ル１６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。

【００５１】一方、光ファイバカプラ１５において二分
岐され、光路２８に入力された光は、上述の光波と全く
逆方向に進行する。

【００５２】つまり、光路２８、位相変調器１７、光路
２９、偏光解消手段１９、光路３０をこの順序に通過し
た光は光ファイバコイル１６内を左回りに伝搬後、光路
２７を通過し、光ファイバカプラ１５に入力される。

【００５３】そして、このように光ファイバカプラ１５
で互いに逆方向に二分岐された光は、センシングループ
部１８を伝搬後、再度光ファイバカプラ１５で結合され
る。

【００５４】結合された光は光路２５を通過後、偏光子
１４、光路２３、光ファイバカプラ１２を逆方向に伝搬
して、光路２２により、受光手段１３に入力され電気信
号に変換される。

【００５５】従来、このような光回転検出装置の光源発
光量の調節は、光源モジュール１１の内蔵ＰＤで発光量
を検知し、その電気信号を用いてＡＰＣ動作を行う制御
ループが構成されている回路中で、可変抵抗のような調
節機構１０４によって、適切な駆動電流に調節してい
た。

【００５６】しかし、ＡＰＣ動作による制御だけでは、
光源と光路２１の端面との結合効率の変動によって受光
パワーが大きく変動する可能性がある。このような変動
を考慮して、光量設定範囲がある程度広い範囲をカバー
するような調節が行えるように、調節機構１０４のみで
光源発光量を調節する回路設計を行うと、例えばオペア
ンプ等の回路素子においてオフセット電圧や温度ドリフ
ト等の問題が発生し、回路としてのリニアリティーや零
点安定性が非常に悪くなる。

【００５７】さらに、回路のリニアリティー・零点安定
性が変動することにより、光回転検出装置としてのスケ
ールファクタも変動し、零点ドリフトも増大することに
なる。

【００５８】このような理由により、広い光量設定範囲
をカバーし、かつ光回転検出装置の性能悪化を避けるに
は、調節機構が一ヶ所であることにより生じる、特定の
回路素子にかかる電気的な負担の増大を避けなければな
らない。

【００５９】本実施例では、信号処理回路２０の光源駆
動部１０２内で、調節機構１０４と異なる箇所に調節機
構１０５を設け、二段階で光量設定が行えるような回路
を作製した。

【００６０】この調節機構１０５は、受光手段１３から
出力された電気信号３３に基づいて光源発光量を調節す
るもので、図２では、電気信号３３をプリアンプ２０１
で増幅した信号を用いている。

【００６１】具体的には、調節機構１０４に含まれる可
変抵抗により、駆動回路１０３に入力される電気信号、
ここでは電圧信号が調整可能な構成とし、同様に、調節
機構１０５に含まれる可変抵抗により、駆動回路１０３
に入力される電圧信号が調節可能な構成とした。

【００６２】このような構成にすることにより、例えば
初期調整を調節機構１０４に含まれる可変抵抗で大まか
に設定し、その後の微調節分を調節機構１０５に含まれ
る可変抵抗で設定することができる。あるいはその逆で
も構わない。

【００６３】このような調節機構１０５を信号処理回路
２０内の光源駆動部１０２に設けたところ、特定の回路
素子にかかる電気的負担が減少して回路における温度ド
リフトやリニアリティー変動が低減され、結果的に光回
転検出装置としての零点ドリフト、スケールファクタ変
動が低減された。

【００６４】なお、光源駆動部１０２、その中で本実施
例では調節機構１０５に入力される電気信号は、受光手
段１３から出力された電気信号３３がプリアンプ２０１
に入力されて増幅、出力された電気信号を、図２のよう
に直接調節機構１０５へ入力して調節に用いるほかに、
図３のように演算部１０１を経由して、例えばロックイ
ンアンプ２０２、Ａ／Ｄコンバータ２０３を経由してデ
ジタル信号化し、ＣＰＵ２０４によって適切な光量調節
信号に変換してから光源駆動部１０２、ここでは調節機
構１０５へ入力し、調節に用いても良い。

【００６５】さらに、図８のように、受光手段１３から
出力された電気信号３３について、温度の影響を補正す
るため、温度検出手段１１３を設け、演算部１０１内で
補正手段を用いて温度補正を行った電気信号を、光量調
節信号に用いても良い。

【００６６】（実施例２）以下、図面を用いて本発明の
第２の実施例について説明する。

【００６７】図１は、本発明の第２の実施例における光
回転検出装置の構成図を示す。図１において、１１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、さ
らに発光状態をモニターするための発光出力モニター用
受光手段を有する。

【００６８】次に、１２は光源モジュール１１からの光
を二分岐する光ファイバカプラであり、１３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、１４は光ファイバカプラ１２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、１５は偏光子１４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。

【００６９】ここで、光ファイバカプラ１２、１５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、分岐比はほぼ１対１に調整
されているものを用いた。

【００７０】次に、１６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。１７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。

【００７１】次に、１９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１６に隣接して挿入されている。

【００７２】ただし、偏光解消手段１９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１５
と位相変調器１７との間、あるいは光ファイバカプラ１
５と光ファイバコイル１６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。

【００７３】また、本実施例においては、センシングル
ープ部１８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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】本実施例において、２１から３０は光路で
あり、これらの光路２１から３０、および光ファイバコ
イル１６の部分の光路、および、位相変調器１７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。

【００７７】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。

【００７８】また、本実施例において、３１から３４は
電気信号である。図４は、本発明の第２の実施例におけ
る信号処理回路の概念を示す図面である。

【００７９】図４において、光源モジュール１１、受光
手段１３、信号処理回路２０と電気信号３１、３２、３
３は図１に対応している。１０１は主に回転角速度を算
出する演算部、１０２は光源駆動部、２０１は受光手段
から出力されて信号処理回路に入力される電気信号３３
を増幅するプリアンプであり、１０３は光源駆動部１０
２の中で光源に駆動電流を送る駆動回路、１０６は光源
モジュール１１内にある発光出力モニター用受光手段か
ら出力された電気信号３２に基づいて光源発光量を制御
する制御機構、１０７は受光手段１３から出力された電
気信号３３に基づいて光源発光量を制御する制御機構で
ある。

【００８０】次に図１と図４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１１より出
力された光は、光路２１を通り、光ファイバカプラ１２
に入力される。

【００８１】光ファイバカプラ１２により、二分岐され
た光は、光路２３を介し偏光状態を１方向のみに規定す
る偏光子１４、光路２５を順次通過後、光ファイバカプ
ラ１５に入射される。

【００８２】光ファイバカプラ１５に入力された光は、
光路２７、２８にそれぞれほぼ均等に二分岐される。

【００８３】光路２７への入力光は、光ファイバコイル
１６を右回りに進行後、光路３０を通り、偏光解消手段
１９により無偏光化され、光路２９を介し、予め設定さ
れた光学的位相を付加する位相変調器１７を経て、光路
２８を通過後、光ファイバカプラ１５に逆方向で入力さ
れる。

【００８４】ここで、位相変調器１７は光ファイバコイ
ル１６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。

【００８５】一方、光ファイバカプラ１５において二分
岐され、光路２８に入力された光は、上述の光波と全く
逆方向に進行する。

【００８６】つまり、光路２８、位相変調器１７、光路
２９、偏光解消手段１９、光路３０をこの順序に通過し
た光は光ファイバコイル１６内を左回りに伝搬後、光路
２７を通過し、光ファイバカプラ１５に入力される。

【００８７】そして、このように光ファイバカプラ１５
で互いに逆方向に二分岐された光は、センシングループ
部１８を伝搬後、再度光ファイバカプラ１５で結合され
る。

【００８８】結合された光は光路２５を通過後、偏光子
１４、光路２３、光ファイバカプラ１２を逆方向に伝搬
して、光路２２により、受光手段１３に入力され電気信
号に変換される。

【００８９】従来、このような光回転検出装置の光源発
光量の制御は、光源モジュール１１の内蔵ＰＤで発光量
を検知し、その電気信号を用いてＡＰＣ動作を行うため
の制御機構１０６が回路中に構成されており、これによ
り光源発光量が一定になるように駆動電流を制御してい
た。

【００９０】しかし、ＡＰＣ動作による制御だけでは、
光源と光路２１の端面との結合効率の変動によって受光
パワーが大きく変動する可能性がある。このような変動
を考慮して、光量制御範囲がある程度広い範囲をカバー
するような制御が行えるように、制御機構１０６のみで
光源発光量を制御する回路設計を行うと、例えばオペア
ンプ等の回路素子においてオフセット電圧や温度ドリフ
ト等の問題が発生し、回路としてのリニアリティーや零
点安定性が非常に悪くなる。

【００９１】さらに、回路のリニアリティー・零点安定
性が変動することにより、光回転検出装置としてのスケ
ールファクタも変動し、零点ドリフトも増大することに
なる。

【００９２】このような理由により、広い光量制御範囲
をカバーし、かつ光回転検出装置の性能悪化を避けるに
は、制御機構が一ヶ所であることにより生じる、特定の
回路素子にかかる電気的な負担の増大を避けなければな
らない。

【００９３】本実施例では、信号処理回路２０の光源駆
動部１０２内で、制御機構１０６と異なる箇所に制御機
構１０７を設け、二段階で光量設定が行えるような回路
を作製した。

【００９４】この制御機構１０７は、受光手段１３から
出力された電気信号３３に基づいて光源発光量を制御す
るもので、図４では、電気信号３３をプリアンプ２０１
で増幅した信号を用いている。

【００９５】具体的には、制御機構１０６に含まれるオ
ペアンプにより、駆動回路１０３に入力される電気信
号、ここでは電圧信号が制御可能な構成とし、同様に、
制御機構１０７に含まれるオペアンプにより、駆動回路
１０３に入力される電圧信号が制御可能な構成とした。

【００９６】このような構成にすることにより、例えば
初期調整された光源発光量となるように、制御機構１０
６に含まれるオペアンプで電圧がバランスするような制
御が行われ、その後、光干渉出力による電気信号３３に
基づいて必要な光源発光量に制御できるように、制御機
構１０７に含まれるオペアンプで電圧を制御することが
できる。

【００９７】このような制御機構１０７を信号処理回路
２０内の光源駆動部１０２に設けたところ、特定の回路
素子にかかる電気的負担が減少して回路における温度ド
リフトやリニアリティー変動が低減され、結果的に光回
転検出装置としての零点ドリフト、スケールファクタ変
動が低減された。

【００９８】なお、光源駆動部１０２、その中で本実施
例では制御機構１０７に入力される電気信号は、受光手
段１３から出力された電気信号３３がプリアンプ２０１
に入力されて増幅、出力された電気信号を、図４のよう
に直接制御機構１０７へ入力して制御に用いるほかに、
図３のように演算部１０１を経由して、例えばロックイ
ンアンプ２０２、Ａ／Ｄコンバータ２０３を経由してデ
ジタル信号化し、ＣＰＵ２０４によって適切な光量制御
信号に変換してから光源駆動部１０２、ここでは制御機
構１０７へ入力し、制御に用いても良い。

【００９９】さらに、図８のように、受光手段１３から
出力された電気信号３３について、温度の影響を補正す
るため、温度検出手段１１３を設け、演算部１０１内で
補正手段を用いて温度補正を行った電気信号を、光量制
御信号に用いても良い。

【０１００】（実施例３）以下、図面を用いて本発明の
第３の実施例について説明する。

【０１０１】図１は、本発明の第３の実施例における光
回転検出装置の構成図を示す。図１において、１１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、さ
らに発光状態をモニターするための発光出力モニター用
受光手段を有する。

【０１０２】次に、１２は光源モジュール１１からの光
を二分岐する光ファイバカプラであり、１３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、１４は光ファイバカプラ１２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、１５は偏光子１４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。

【０１０３】ここで、光ファイバカプラ１２、１５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、分岐比はほぼ１対１に調整
されているものを用いた。

【０１０４】次に、１６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。１７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。

【０１０５】次に、１９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１６に隣接して挿入されている。

【０１０６】ただし、偏光解消手段１９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１５
と位相変調器１７との間、あるいは光ファイバカプラ１
５と光ファイバコイル１６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。

【０１０７】また、本実施例においては、センシングル
ープ部１８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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】本実施例において、２１から３０は光路で
あり、これらの光路２１から３０、および光ファイバコ
イル１６の部分の光路、および、位相変調器１７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。

【０１１１】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。

【０１１２】また、本実施例において、３１から３４は
電気信号である。図５は、本発明の第３の実施例におけ
る信号処理回路の概念を示す図面である。

【０１１３】図５において、光源モジュール１１、受光
手段１３、信号処理回路２０と電気信号３１、３２、３
３は図１に対応している。１０１は主に回転角速度を算
出する演算部、１０２は光源駆動部、２０１は受光手段
から出力されて信号処理回路に入力される電気信号３３
を増幅するプリアンプであり、１０３は光源駆動部１０
２の中で光源に駆動電流を送る駆動回路、１０８は光源
モジュール１１内にある発光出力モニター用受光手段か
ら出力された電気信号３２と受光手段１３から出力され
た電気信号３３とを入力して信号強度の大きい方を選択
して出力する比較器、１０９は比較器１０８の出力に基
づいて光源発光量を制御する制御機構である。

【０１１４】次に図１と図５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１１より出
力された光は、光路２１を通り、光ファイバカプラ１２
に入力される。

【０１１５】光ファイバカプラ１２により、二分岐され
た光は、光路２３を介し偏光状態を１方向のみに規定す
る偏光子１４、光路２５を順次通過後、光ファイバカプ
ラ１５に入射される。

【０１１６】光ファイバカプラ１５に入力された光は、
光路２７、２８にそれぞれほぼ均等に二分岐される。

【０１１７】光路２７への入力光は、光ファイバコイル
１６を右回りに進行後、光路３０を通り、偏光解消手段
１９により無偏光化され、光路２９を介し、予め設定さ
れた光学的位相を付加する位相変調器１７を経て、光路
２８を通過後、光ファイバカプラ１５に逆方向で入力さ
れる。

【０１１８】ここで、位相変調器１７は光ファイバコイ
ル１６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。

【０１１９】一方、光ファイバカプラ１５において二分
岐され、光路２８に入力された光は、上述の光波と全く
逆方向に進行する。

【０１２０】つまり、光路２８、位相変調器１７、光路
２９、偏光解消手段１９、光路３０をこの順序に通過し
た光は光ファイバコイル１６内を左回りに伝搬後、光路
２７を通過し、光ファイバカプラ１５に入力される。そ
して、このように光ファイバカプラ１５で互いに逆方向
に二分岐された光は、センシングループ部１８を伝搬
後、再度光ファイバカプラ１５で結合される。

【０１２１】結合された光は光路２５を通過後、偏光子
１４、光路２３、光ファイバカプラ１２を逆方向に伝搬
して、光路２２により、受光手段１３に入力され電気信
号に変換される。

【０１２２】従来、このような光回転検出装置の光源発
光量の制御は、光源モジュール１１の内蔵ＰＤで発光量
を検知し、その電気信号を用いてＡＰＣ動作を行う制御
ループが構成されている回路中で、光源発光量が一定に
なるように駆動電流を制御していた。

【０１２３】しかし、ＡＰＣ動作による制御だけでは、
光源と光路２１の端面との結合効率の変動によって受光
パワーが大きく変動する可能性がある。このような変動
を考慮して、光源制御範囲がある程度広い範囲をカバー
するような制御が行えるように、電気信号３２だけをそ
のまま用いて一つの制御機構のみで光源発光量を制御す
る回路設計を行うと、例えばオペアンプ等の回路素子に
おいてオフセット電圧や温度ドリフト等の問題が発生
し、回路としてのリニアリティーや零点安定性が非常に
悪くなる。

【０１２４】さらに、回路のリニアリティー・零点安定
性が変動することにより、光回転検出装置としてのスケ
ールファクタも変動し、零点ドリフトも増大することに
なる。

【０１２５】このような理由により、広い光量制御範囲
をカバーし、かつ光回転検出装置の性能悪化を避けるに
は、制御に用いる信号を一つではなく複数にし、制御に
用いる信号を適切に選択することで、制御機構が一ヶ所
であることにより生じる、特定の回路素子にかかる電気
的な負担の増大を避けなければならない。

【０１２６】本実施例では、信号処理回路２０の光源駆
動部１０２内に比較器１０８を設け、制御機構１０９へ
の信号の範囲が広くなりすぎないように、すなわち、特
定の回路素子へ過大な負担がかからないような回路を作
製した。

【０１２７】この比較器１０８は、光源モジュール１１
の内蔵ＰＤから出力された電気信号３２と、受光手段１
３から出力された電気信号３３、ただし図５では電気信
号３３をプリアンプ２０１で適切な大きさに増幅した信
号とを入力し、これらの入力信号を比較して強度の大き
い方を選択し、その信号に基づいて制御機構１０９に適
切な制御信号を出力する。

【０１２８】具体的には、比較器１０８は、減算器、切
換スイッチとを含み、入力される２つの信号はそれぞれ
２つに分割して、各々の一方は減算器に、各々の他方は
切換スイッチに入力する。減算器は、入力される２つの
分割信号の差をとって切換スイッチに出射する。切換ス
イッチは、減算器の出力の符号が反転すると、入力され
た２つの分割信号のうち、制御機構１０９に出力してい
た一方の信号を他方の信号に切り換える。切換スイッチ
から出力される信号は、比較器１０８に入力される２つ
の信号のうち、強度の大きい方の信号が選択されるよう
に設定した。

【０１２９】このような構成にすることにより、光源発
光量の変動が大きく光量制御範囲の広範に渡って発光量
が変動するような場合でも、制御機構１０９内の特定の
回路素子には一定レベル以上でかつ適切な範囲の電気信
号が入力されるような制御を行うことができる。

【０１３０】このような比較器１０８を信号処理回路２
０内の光源駆動部１０２に設けたところ、一定レベル以
上でかつ適切な値の電気信号が入力されるため、制御機
構１０９内の特定の回路素子へ過大な負担がかからなく
なり、回路における温度ドリフトやリニアリティー変動
が低減され、結果的に光回転検出装置としての零点ドリ
フト、スケールファクタ変動が低減された。

【０１３１】なお、光源駆動部１０２、その中で本実施
例では比較器１０８に入力される電気信号のうち受光手
段１３の出力に基づく電気信号は、電気信号３３がプリ
アンプ２０１に入力されて増幅、出力された電気信号
を、図５のように直接比較器１０８へ入力して制御に用
いるほかに、図３のように演算部１０１を経由して、例
えばロックインアンプ２０２、Ａ／Ｄコンバータ２０３
を経由してデジタル信号化し、ＣＰＵ２０４によって適
切な光量制御信号に変換してから光源駆動部１０２、こ
こでは比較器１０８へ入力し、制御に用いても良い。

【０１３２】さらに、図８のように、受光手段１３から
出力された電気信号３３について、温度の影響を補正す
るため、温度検出手段１１３を設け、演算部１０１内で
補正手段を用いて温度補正を行った電気信号を、光量制
御信号に用いても良い。

【０１３３】（実施例４）以下、図面を用いて本発明の
第４の実施例について説明する。

【０１３４】図１は、本発明の第４の実施例における光
回転検出装置の構成図を示す。図１において、１１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、さ
らに発光状態をモニターするための発光出力モニター用
受光手段を有する。

【０１３５】次に、１２は光源モジュール１１からの光
を二分岐する光ファイバカプラであり、１３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、１４は光ファイバカプラ１２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、１５は偏光子１４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。

【０１３６】ここで、光ファイバカプラ１２、１５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、分岐比はほぼ１対１に調整
されているものを用いた。

【０１３７】次に、１６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。１７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。

【０１３８】次に、１９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１６に隣接して挿入されている。

【０１３９】ただし、偏光解消手段１９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１５
と位相変調器１７との間、あるいは光ファイバカプラ１
５と光ファイバコイル１６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。

【０１４０】また、本実施例においては、センシングル
ープ部１８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。

【０１４１】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。

【０１４２】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。

【０１４３】本実施例において、２１から３０は光路で
あり、これらの光路２１から３０、および光ファイバコ
イル１６の部分の光路、および、位相変調器１７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。

【０１４４】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。

【０１４５】また、本実施例において、３１から３４は
電気信号である。図６は、本発明の第４の実施例におけ
る信号処理回路の概念を示す図面である。

【０１４６】図６において、光源モジュール１１、受光
手段１３、信号処理回路２０と電気信号３１、３２、３
３は図１に対応している。１０１は主に回転角速度を算
出する演算部、１０２は光源駆動部、２０１は受光手段
から出力されて信号処理回路に入力される電気信号３３
を増幅するプリアンプであり、１０３は光源駆動部１０
２の中で光源に駆動電流を送る駆動回路、１１０は光源
モジュール１１内にある発光出力モニター用受光手段か
ら出力された電気信号３２があらかじめ定められた範囲
に対して範囲内か範囲外かを判定して判定信号を出力す
る判定機構、１１１は受光手段１３から出力された電気
信号３３があらかじめ定められた範囲に対して範囲内か
範囲外かを判定して判定信号を出力する判定機構、１１
２は判定機構１１０からの判定信号と判定機構１１１か
らの判定信号とを入力していずれかを出力し、かつその
判定信号が範囲外を示した場合に出力をもう一方の判定
信号に切り換える切換機構、１０９は切換機構１１２か
ら出力された判定信号に基づいて光源発光量を制御する
制御機構である。

【０１４７】次に図１と図６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１１より出
力された光は、光路２１を通り、光ファイバカプラ１２
に入力される。

【０１４８】光ファイバカプラ１２により、二分岐され
た光は、光路２３を介し偏光状態を１方向のみに規定す
る偏光子１４、光路２５を順次通過後、光ファイバカプ
ラ１５に入射される。

【０１４９】光ファイバカプラ１５に入力された光は、
光路２７、２８にそれぞれほぼ均等に二分岐される。

【０１５０】光路２７への入力光は、光ファイバコイル
１６を右回りに進行後、光路３０を通り、偏光解消手段
１９により無偏光化され、光路２９を介し、予め設定さ
れた光学的位相を付加する位相変調器１７を経て、光路
２８を通過後、光ファイバカプラ１５に逆方向に入力さ
れる。

【０１５１】ここで、位相変調器１７は光ファイバコイ
ル１６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。

【０１５２】一方、光ファイバカプラ１５において二分
岐され、光路２８に入力された光は、上述の光波と全く
逆方向に進行する。

【０１５３】つまり、光路２８、位相変調器１７、光路
２９、偏光解消手段１９、光路３０をこの順序に通過し
た光は光ファイバコイル１６内を左回りに伝搬後、光路
２７を通過し、光ファイバカプラ１５に入力される。

【０１５４】そして、このように光ファイバカプラ１５
で互いに逆方向に二分岐された光は、センシングループ
部１８を伝搬後、再度光ファイバカプラ１５で結合され
る。

【０１５５】結合された光は光路２５を通過後、偏光子
１４、光路２３、光ファイバカプラ１２を逆方向に伝搬
して、光路２２により、受光手段１３に入力され電気信
号に変換される。

【０１５６】従来、このような光回転検出装置の光源発
光量の制御は、光源モジュール１１の内蔵ＰＤで発光量
を検知し、その電気信号を用いてＡＰＣ動作を行う制御
ループが構成されている回路中で、光源発光量が一定に
なるように駆動電流を制御していた。

【０１５７】しかし、ＡＰＣ動作による制御だけでは、
光源と光路２１の端面との結合効率の変動によって受光
パワーが大きく変動する可能性がある。このような変動
を考慮して、光源制御範囲がある程度広い範囲をカバー
するような制御が行えるように、電気信号３２だけをそ
のまま用いて一つの制御機構のみで光源発光量を制御す
る回路設計を行うと、例えばオペアンプ等の回路素子に
おいてオフセット電圧や温度ドリフト等の問題が発生
し、回路としてのリニアリティーや零点安定性が非常に
悪くなる。

【０１５８】さらに、回路のリニアリティー・零点安定
性が変動することにより、光回転検出装置としてのスケ
ールファクタも変動し、零点ドリフトも増大することに
なる。

【０１５９】このような理由により、広い光量制御範囲
をカバーし、かつ光回転検出装置の性能悪化を避けるに
は、制御に用いる信号を一つではなく複数にし、制御に
用いる信号を適切に選択することで、制御機構が一ヶ所
であることにより生じる、特定の回路素子にかかる電気
的な負担の増大を避けなければならない。

【０１６０】本実施例では、信号処理回路２０の光源駆
動部１０２内に、電気信号３２に基づく信号を判定する
判定機構１１０と、電気信号３３に基づく信号を判定す
る判定機構１１１と、２つの判定機構からの信号が入力
される切換機構１１２を設け、制御機構１０９への信号
の範囲が広くなりすぎないように、すなわち、特定の回
路素子へ過大な負担がかからないような回路を作製し
た。

【０１６１】判定機構１１０は、光源モジュール１１の
内蔵ＰＤから出力された電気信号３２を入力し、この入
力信号があらかじめ定められた範囲に対して範囲内か範
囲外かを判定し、その判定信号を切換機構１１２へ入力
する。判定機構１１１は受光手段１３から出力された電
気信号３３、ただし図６では電気信号３３をプリアンプ
２０１で適切な大きさに増幅した信号を入力し、この入
力信号があらかじめ定められた範囲に対して範囲内か範
囲外かを判定し、その判定信号を切換機構１１２へ入力
する。

【０１６２】切換機構１１２は、入力される２つの判定
信号のうち、起動時にあらかじめ定められていた方の判
定信号を用いて制御信号を制御機構１０９へ出力し、そ
の制御信号に用いていた判定信号が範囲外という信号を
切換機構１１２へ出力した場合、用いていた判定信号を
もう一方の判定信号に切り換え、それに基づく制御信号
を制御機構１０９へ入力する。

【０１６３】具体的には、判定機構１１０と１１１は、
それぞれ減算器を含み、入力信号は電圧の形で減算器に
入力される。いずれの減算器も、あらかじめ決められた
一定電圧と入力信号との差をとり、その差が正の場合は
範囲内と判定してそれを判定信号とし、零以下の場合は
範囲外と判定して判定信号零を切換機構１１２へ出射す
る。切換機構１１２は、入力された２つの判定信号のう
ち、起動時はあらかじめ決められていた方の判定信号を
適切な大きさの制御信号に変換して制御機構１０９へ出
力し、その後判定信号が零すなわち範囲外となる度に、
用いる信号をもう一方の入力された判定信号に切り換
え、適切な大きさの制御信号に変換して制御機構１０９
へ出力する。

【０１６４】このような構成にすることにより、光源発
光量の変動が大きく光量制御範囲の広範に渡って発光量
が変動するような場合でも、制御機構１０９内の特定の
回路素子には適切な範囲の電気信号が入力されるような
制御を行うことができる。

【０１６５】このような判定機構１１０と１１１を信号
処理回路２０内の光源駆動部１０２に設けたところ、適
切な範囲の電気信号が制御機構１０９へ入力されるた
め、特定の回路素子へ過大な負担がかからなくなり、回
路における温度ドリフトやリニアリティー変動が低減さ
れ、結果的に光回転検出装置としての零点ドリフト、ス
ケールファクタ変動が低減された。

【０１６６】なお、光源駆動部１０２、その中で本実施
例では判定機構１１１に入力される電気信号のうち受光
手段１３の出力に基づく電気信号は、電気信号３３がプ
リアンプ２０１に入力されて増幅、出力された電気信号
を、図６のように直接判定機構１１１へ入力して制御に
用いるほかに、図３のように演算部１０１を経由して、
例えばロックインアンプ２０２、Ａ／Ｄコンバータ２０
３を経由してデジタル信号化し、ＣＰＵ２０４によって
適切な光量制御信号に変換してから光源駆動部１０２、
ここでは判定機構１１１へ入力し、制御に用いても良
い。

【０１６７】さらに、図８のように、受光手段１３から
出力された電気信号３３について、温度の影響を補正す
るため、温度検出手段１１３を設け、演算部１０１内で
補正手段を用いて温度補正を行った電気信号を、光量調
節信号に用いても良い。

【０１６８】（実施例５）以下、図面を用いて本発明の
第５の実施例について説明する。

【０１６９】図１は、本発明の第５の実施例における光
回転検出装置の構成図を示す。図１において、１１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、さ
らに発光状態をモニターするための発光出力モニター用
受光手段を有する。

【０１７０】次に、１２は光源モジュール１１からの光
を二分岐する光ファイバカプラであり、１３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、１４は光ファイバカプラ１２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、１５は偏光子１４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。

【０１７１】ここで、光ファイバカプラ１２、１５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、分岐比はほぼ１対１に調整
されているものを用いた。

【０１７２】次に、１６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。１７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。

【０１７３】次に、１９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１６に隣接して挿入されている。

【０１７４】ただし、偏光解消手段１９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１５
と位相変調器１７との間、あるいは光ファイバカプラ１
５と光ファイバコイル１６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。

【０１７５】また、本実施例においては、センシングル
ープ部１８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。

【０１７６】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。

【０１７７】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。

【０１７８】本実施例において、２１から３０は光路で
あり、これらの光路２１から３０、および光ファイバコ
イル１６の部分の光路、および、位相変調器１７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。

【０１７９】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。

【０１８０】また、本実施例において、３１から３４は
電気信号である。図７は、本発明の第５の実施例におけ
る信号処理回路の概念を示す図面である。

【０１８１】図７において、光源モジュール１１、受光
手段１３、信号処理回路２０と電気信号３１、３２、３
３は図１に対応している。１０１は主に回転角速度を算
出する演算部、１０２は光源駆動部、２０１は受光手段
から出力されて信号処理回路に入力される電気信号３３
を増幅するプリアンプであり、１０３は光源駆動部１０
２の中で光源に駆動電流を送る駆動回路、１０４は光源
モジュール１１内にある発光出力モニター用受光手段か
ら出力された電気信号３２に基づいて光源発光量を調節
する調節機構、１０５は受光手段１３から出力された電
気信号３３に基づいて光源発光量を制御する制御機構で
ある。

【０１８２】次に図１と図７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１１より出
力された光は、光路２１を通り、光ファイバカプラ１２
に入力される。

【０１８３】光ファイバカプラ１２により、二分岐され
た光は、光路２３を介し偏光状態を１方向のみに規定す
る偏光子１４、光路２５を順次通過後、光ファイバカプ
ラ１５に入射される。

【０１８４】光ファイバカプラ１５に入力された光は、
光路２７、２８にそれぞれほぼ均等に二分岐される。

【０１８５】光路２７への入力光は、光ファイバコイル
１６を右回りに進行後、光路３０を通り、偏光解消手段
１９により無偏光化され、光路２９を介し、予め設定さ
れた光学的位相を付加する位相変調器１７を経て、光路
２８を通過後、光ファイバカプラ１５に逆方向に入力さ
れる。

【０１８６】ここで、位相変調器１７は光ファイバコイ
ル１６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。

【０１８７】一方、光ファイバカプラ１５において二分
岐され、光路２８に入力された光は、上述の光波と全く
逆方向に進行する。

【０１８８】つまり、光路２８、位相変調器１７、光路
２９、偏光解消手段１９、光路３０をこの順序に通過し
た光は光ファイバコイル１６内を左回りに伝搬後、光路
２７を通過し、光ファイバカプラ１５に入力される。

【０１８９】そして、このように光ファイバカプラ１５
で互いに逆方向に二分岐された光は、センシングループ
部１８を伝搬後、再度光ファイバカプラ１５で結合され
る。

【０１９０】結合された光は光路２５を通過後、偏光子
１４、光路２３、光ファイバカプラ１２を逆方向に伝搬
して、光路２２により、受光手段１３に入力され電気信
号に変換される。

【０１９１】従来、このような光回転検出装置の光源発
光量の制御は、光源モジュール１１の内蔵ＰＤで発光量
を検知し、その電気信号を用いてＡＰＣ動作を行う制御
ループが構成されている回路中で、光源発光量が一定に
なるように駆動電流を制御していた。

【０１９２】しかし、ＡＰＣ動作による制御だけでは、
光源と光路２１の端面との結合効率の変動によって受光
パワーが大きく変動する可能性がある。このような変動
を考慮して、光量制御範囲がある程度広い範囲をカバー
するような制御が行えるように、電気信号３２だけをそ
のまま用いて一つの制御機構のみで光源発光量を制御す
る回路設計を行うと、例えばオペアンプ等の回路素子に
おいてオフセット電圧や温度ドリフト等の問題が発生
し、回路としてのリニアリティーや零点安定性が非常に
悪くなる。

【０１９３】さらに、回路のリニアリティー・零点安定
性が変動することにより、光回転検出装置としてのスケ
ールファクタも変動し、零点ドリフトも増大することに
なる。

【０１９４】このような理由により、広い光量制御範囲
をカバーし、かつ光回転検出装置の性能悪化を避けるに
は、制御に用いる信号を一つではなく複数にし、制御に
用いる信号を適切に選択することで、制御機構が一ヶ所
であることにより生じる、特定の回路素子にかかる電気
的な負担の増大を避けなければならない。

【０１９５】本実施例では、信号処理回路２０の光源駆
動部１０２内に調節機構１０４と制御機構１０７を設
け、調節機構１０４で適切な光源発光量に調節し、その
後の光量変動を制御機構１０７で制御するという、二段
階で光源発光量の対処を行えるような回路を作製した。

【０１９６】調節機構１０４は、光源モジュール１１の
内蔵ＰＤで発光量を検知して出力された電気信号３２を
入力し、これに基づいて光源発光量を調節するものであ
る。制御機構１０７は、受光手段１３から出力された電
気信号３３に基づいて光源発光量を制御するもので、図
７では、電気信号３３をプリアンプ２０１で増幅した信
号を用いている。

【０１９７】具体的には、調節機構１０４に含まれる可
変抵抗により、駆動回路１０３に入力される電気信号、
ここでは電圧信号が調節可能な構成とし、制御機構１０
７に含まれるオペアンプにより、駆動回路１０３に入力
される電気信号、ここでは電圧信号が制御可能な構成と
した。

【０１９８】このような構成にすることにより、例えば
光源発光量の初期調整を調節機構１０４に含まれる可変
抵抗で設定し、その後生じた光量変動に対して、制御機
構１０７に含まれるオペアンプで電圧がバランスするよ
うな制御を行うことができる。

【０１９９】このような調節機構１０４と制御機構１０
７を信号処理回路２０内の光源駆動部１０２に設けたと
ころ、調節作業と制御動作が回路上の異なるところで行
われるようになったため、特定の回路素子にかかる電気
的負担が減少して回路における温度ドリフトやリニアリ
ティー変動が低減され、結果的に光回転検出装置として
の零点ドリフト、スケールファクタ変動が低減された。

【０２００】なお、光源駆動部１０２、その中で本実施
例では制御機構１０７に入力される電気信号は、受光手
段１３から出力された電気信号３３がプリアンプ２０１
に入力されて増幅、出力された電気信号を、図７のよう
に直接制御機構１０７へ入力して制御に用いるほかに、
図３のように演算部１０１を経由して、例えばロックイ
ンアンプ２０２、Ａ／Ｄコンバータ２０３を経由してデ
ジタル信号化し、ＣＰＵ２０４によって適切な光量制御
信号に変換してから光源駆動部１０２、ここでは制御機
構１０７へ入力し、制御に用いても良い。

【０２０１】さらに、図８のように、受光手段１３から
出力された電気信号３３について、温度の影響を補正す
るため、温度検出手段１１３を設け、演算部１０１内で
補正手段を用いて温度補正を行った電気信号を、光量調
節信号に用いても良い。

【０２０２】

【発明の効果】以上のように本発明は第１に、信号処理
回路が、干渉光出力信号と、発光出力モニター用受光手
段から出力されたモニター出力信号を用いて光源発光量
を調節する調節機構を有する構成によって、二段階で光
源発光量を調節できるため、より精密な光量調節を行う
ことができるとともに、特定の回路素子にかかる電気的
負担を減少させ、回路におけるドリフト、リニアリティ
ー変動を低減し、光回転検出装置全体としての零点ドリ
フト、スケールファクタ変動を低減することができる。

【０２０３】第２に、信号処理回路が、干渉光出力信号
と、発光出力モニター用受光手段から出力されたモニタ
ー出力信号を用いて光源発光量を制御する制御機構を有
する構成によって、二箇所で光源発光量を制御できるた
め、より精密な光量制御を行うことができるとともに、
特定の回路素子にかかる電気的負担を減少させ、回路に
おけるドリフト、リニアリティー変動を低減し、光回転
検出装置全体としての零点ドリフト、スケールファクタ
変動を低減することができる。

【０２０４】第３に、信号処理回路が、干渉光出力信号
と発光出力モニター用受光手段から出力されたモニター
出力信号のうち、信号強度の大きい方を選択して適切な
信号を出力する比較器を有するとともに、比較器の出力
信号を用いて光源発光量を制御する制御機構を有する構
成によって、一定レベル以上でかつ適切な範囲の電気信
号が制御機構に入力されるため、制御機構内の特定の回
路素子にかかる電気的負担を減少させ、回路におけるド
リフト、リニアリティー変動を低減し、光回転検出装置
全体としての零点ドリフト、スケールファクタ変動を低
減することができる。

【０２０５】第４に、信号処理回路が、干渉光出力信号
と発光出力モニター用受光手段から出力されたモニター
出力信号のいずれか一方の出力信号を用いて光源発光量
を制御する制御機構を有するとともに、前記いずれか一
方の出力信号があらかじめ定められた範囲に対して範囲
内か範囲外かを判定する判定機構と、範囲外の場合に前
記制御機構で用いる信号をもう一方の出力信号に切り換
える切換機構を有する構成によって、適切な範囲の電気
信号が制御機構に入力されるため、制御機構内の特定の
回路素子にかかる電気的負担を減少させ、回路における
ドリフト、リニアリティー変動を低減し、光回転検出装
置全体としての零点ドリフト、スケールファクタ変動を
低減することができる。

【０２０６】第５に、信号処理回路が、発光出力モニタ
ー用受光手段から出力されたモニター出力信号を用いて
光源発光量を調節する調節機構と、干渉光出力信号を用
いて光源発光量を制御する制御機構を有する構成によっ
て、調節作業と制御動作を回路上の異なるところで行う
ようになったため、特定の回路素子にかかる電気的負担
を減少させ、回路における温度ドリフトやリニアリティ
ー変動を低減し、光回転検出装置全体としての零点ドリ
フト、スケールファクタ変動を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における光回転検出装置
の構成図

【図２】本発明の第１の実施例における光回転検出装置
の信号処理回路の概念図

【図３】本発明の第１の実施例における光回転検出装置
の信号処理回路の概念図

【図４】本発明の第２の実施例における光回転検出装置
の信号処理回路の概念図

【図５】本発明の第３の実施例における光回転検出装置
の信号処理回路の概念図

【図６】本発明の第４の実施例における光回転検出装置
の信号処理回路の概念図

【図７】本発明の第５の実施例における光回転検出装置
の信号処理回路の概念図

【図８】本発明の第１の実施例における光回転検出装置
の信号処理回路の概念図

【図９】従来例における光回転検出装置の構成図

【符号の説明】

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センシングループ部１９偏光解消手段２０信号処理回路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３０光路３１電気信号３２電気信号３３電気信号３４電気信号１０１演算部１０２光源駆動部１０３駆動回路１０４調節機構１０５調節機構１０６制御機構１０７制御機構１０８比較器１０９制御機構１１０判定機構１１１判定機構１１２切換機構１１３温度検出手段２０１プリアンプ２０２ロックインアンプ２０３Ａ／Ｄコンバータ２０４ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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】発光素子と前記発光素子の発光出力をモ
ニターする発光出力モニター用受光手段とを含む光源
と、前記光源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されて所定の偏光方向
の光のみを透過する偏光子と、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光の位相を
変調する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干渉光
受光手段と、前記干渉光受光手段から出力された干渉光
出力信号を用いて回転角速度を算出する信号処理回路と
を備え、前記信号処理回路は、前記干渉光出力信号及び
前記発光出力モニター用受光手段から出力されたモニタ
ー出力信号のうち、少なくとも一つの出力信号を用いて
光源発光量を調節する調節機構を有することを特徴とす
る光回転検出装置。
【請求項２】発光素子と前記発光素子の発光出力をモ
ニターする発光出力モニター用受光手段とを含む光源
と、前記光源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されて所定の偏光方向
の光のみを透過する偏光子と、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光の位相を
変調する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干渉光
受光手段と、前記干渉光受光手段から出力された干渉光
出力信号を用いて回転角速度を算出する信号処理回路と
を備え、前記信号処理回路は、前記干渉光出力信号及び
前記発光出力モニター用受光手段から出力されたモニタ
ー出力信号のうち、少なくとも一つの出力信号を用いて
光源発光量を制御する制御機構を有することを特徴とす
る光回転検出装置。
【請求項３】発光素子と前記発光素子の発光出力をモ
ニターする発光出力モニター用受光手段とを含む光源
と、前記光源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されて所定の偏光方向
の光のみを透過する偏光子と、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光の位相を
変調する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干渉光
受光手段と、前記干渉光受光手段から出力された干渉光
出力信号を用いて回転角速度を算出する信号処理回路と
を備え、前記信号処理回路は、前記干渉光出力信号及び
前記発光出力モニター用受光手段から出力されたモニタ
ー出力信号のうち、信号強度の大きい方を選択して出力
する比較器と、前記比較器の出力信号を用いて光源発光
量を制御する制御機構を有することを特徴とする光回転
検出装置。
【請求項４】発光素子と前記発光素子の発光出力をモ
ニターする発光出力モニター用受光手段とを含む光源
と、前記光源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されて所定の偏光方向
の光のみを透過する偏光子と、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光の位相を
変調する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干渉光
受光手段と、前記干渉光受光手段から出力された干渉光
出力信号を用いて回転角速度を算出する信号処理回路と
を備え、前記信号処理回路は、前記干渉光出力信号及び
前記発光出力モニター用受光手段から出力されたモニタ
ー出力信号のいずれか一方の出力信号を用いて光源発光
量を制御する制御機構と、前記一方の出力信号があらか
じめ定められた範囲に対して範囲内か範囲外かを判定す
る判定機構と、範囲外の場合に前記制御機構で用いる信
号を他方の出力信号に切り換える切換機構を有すること
を特徴とする光回転検出装置。
【請求項５】発光素子と前記発光素子の発光出力をモ
ニターする発光出力モニター用受光手段とを含む光源
と、前記光源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されて所定の偏光方向
の光のみを透過する偏光子と、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光の位相を
変調する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干渉光
受光手段と、前記干渉光受光手段から出力された干渉光
出力信号を用いて回転角速度を算出する信号処理回路と
を備え、前記信号処理回路は、前記発光出力モニター用
受光手段から出力されたモニター出力信号を用いて光源
発光量を調節する調節機構と、前記干渉光出力信号を用
いて前記光源発光量を制御する制御機構を有することを
特徴とする光回転検出装置。
【請求項６】干渉光出力信号が直流成分であることを
特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか記載の光
回転検出装置。
【請求項７】干渉光出力信号が、前記位相変調手段の
変調周波数の第２高調波成分であることを特徴とする請
求項１ないし請求項５のいずれか記載の光回転検出装
置。
【請求項８】温度を検出する温度検出手段を有し、信
号処理回路が、前記温度検出手段から出力される信号を
用いて回転角速度を算出することを特徴とする請求項１
ないし請求項７のいずれか記載の光回転検出装置。