JPS6086411A - 光ファイバ型ジャイロスコープの出力処理装置 - Google Patents
光ファイバ型ジャイロスコープの出力処理装置Info
- Publication number
- JPS6086411A JPS6086411A JP58194185A JP19418583A JPS6086411A JP S6086411 A JPS6086411 A JP S6086411A JP 58194185 A JP58194185 A JP 58194185A JP 19418583 A JP19418583 A JP 19418583A JP S6086411 A JPS6086411 A JP S6086411A
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- Japan
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- output
- light
- phase difference
- optical
- optical fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- G—PHYSICS
- 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は運動体の角速度や運動方向を測定するためのジ
ャイロスコープに係り、特に、光のサグナック効果を利
用したジャイロスコープに関する。
ャイロスコープに係り、特に、光のサグナック効果を利
用したジャイロスコープに関する。
一般に、光のサグナック効果を利用した光フアイバー型
レーザ・ジャイロスコープは、例えば、第１図に示すよ
うに構成される。すなわち、ビーム光を発生するレーザ
発生装置ｌのレーザ光進行方向に、ビーム分割器２を設
置し、分割された分割光の進行方向に、夫々、集光レン
ズ３ａ、３ｂを設置し、かつ、各集光レンズ３ａ、３ｂ
の焦点に、光ファイバーを複数回巻回して形成したファ
イバーループ４０両端を位置させ、また、ファイ・ミー
ループ４を通った光がビーム分割器２を透過、あるいは
、反射される方向でレーザ発生装置ｌとは異なる位置に
光センサ５を設置した光学装置を備える。
レーザ・ジャイロスコープは、例えば、第１図に示すよ
うに構成される。すなわち、ビーム光を発生するレーザ
発生装置ｌのレーザ光進行方向に、ビーム分割器２を設
置し、分割された分割光の進行方向に、夫々、集光レン
ズ３ａ、３ｂを設置し、かつ、各集光レンズ３ａ、３ｂ
の焦点に、光ファイバーを複数回巻回して形成したファ
イバーループ４０両端を位置させ、また、ファイ・ミー
ループ４を通った光がビーム分割器２を透過、あるいは
、反射される方向でレーザ発生装置ｌとは異なる位置に
光センサ５を設置した光学装置を備える。
レーザ発生装置ｌから出たレーザ光はビーム分割器２で
分割され、これがファイバールー１４０両端から同時に
逆方向に進行する。ファイバーループ４から出た光は合
成され光センサ５の面に入射される。ここで、ファイバ
ーループ４が静止していれば合成光に位相差がなく、入
射光は静止している。ここで、ファイバーループが回転
を受けると、ファイバーループ４の内部を互いに逆方向
に進む光に光路差を生じ、その結果、光センサ５の面に
到達した合成光間に位相差を生じ、光の干渉状態が存在
することになるので光量の増減、すなわち、明暗をもた
らす。
分割され、これがファイバールー１４０両端から同時に
逆方向に進行する。ファイバーループ４から出た光は合
成され光センサ５の面に入射される。ここで、ファイバ
ーループ４が静止していれば合成光に位相差がなく、入
射光は静止している。ここで、ファイバーループが回転
を受けると、ファイバーループ４の内部を互いに逆方向
に進む光に光路差を生じ、その結果、光センサ５の面に
到達した合成光間に位相差を生じ、光の干渉状態が存在
することになるので光量の増減、すなわち、明暗をもた
らす。
文献によれば、サグナック効果によって誘起される両光
間の位相差θは、 ここに、Ｌ；光ファイバーの長さ ａ：光フアイバーループ半径 Ｃ：光速 λ：レーザ光の波長 Ω：ファイバーループの慣性空間に対 する回転角速度。
間の位相差θは、 ここに、Ｌ；光ファイバーの長さ ａ：光フアイバーループ半径 Ｃ：光速 λ：レーザ光の波長 Ω：ファイバーループの慣性空間に対 する回転角速度。
第１図に示す光学装置では光センサ５の出力はｌ十（社
）θに比例する。しかし、これではジャイロスコープと
して使用することが困難である。
）θに比例する。しかし、これではジャイロスコープと
して使用することが困難である。
すなわち、ジャイロスコープは運動体の角速度とくに回
転角速度全測定するとき、その範囲が、例えば、毎秒０
．０１度以下の微小回転から、毎秒１００度を超えるこ
とを要求されるのが一般である。ＣＩＪＳθの出力では
微小回転に対する感度が得られない。この欠点を解決す
るため、第２図に示す光学装置が知られている。ビーム
分割器７ａ。
転角速度全測定するとき、その範囲が、例えば、毎秒０
．０１度以下の微小回転から、毎秒１００度を超えるこ
とを要求されるのが一般である。ＣＩＪＳθの出力では
微小回転に対する感度が得られない。この欠点を解決す
るため、第２図に示す光学装置が知られている。ビーム
分割器７ａ。
７ｂ、７ｃヶ設け、このビーム分割器７ｂと７０との間
に位相器８を設置する。いま、レーザ発生装Ｒ１から出
たビーム光が、ビーム分割器２により透過するものと反
射するものとに２分される。
に位相器８を設置する。いま、レーザ発生装Ｒ１から出
たビーム光が、ビーム分割器２により透過するものと反
射するものとに２分される。
透過した光は、ビーム分割器７ＣＶこよし再び透過する
光と反射する光とに分けられる。反射された光は光学装
置の外へ出るので何ら機能を果さない。
光と反射する光とに分けられる。反射された光は光学装
置の外へ出るので何ら機能を果さない。
黒い布、あるいは、反射防止材などにより吸収させるこ
とにより処理するのが普通である。
とにより処理するのが普通である。
ビーム分割器７Ｃｔ透過したビーム光は集光レンズ３ａ
’＆通り、ファイバーループ４に入光する。
’＆通り、ファイバーループ４に入光する。
ファイバーループ４の内部を反時計方向に回転し通過し
たビーム光は集光レンズ３ｂ、ビーム分割器７ａ、およ
び、７ｂにより反射され、光センサ６に入射される。一
方、ビーム分割器２で反射された光は、ビーム分割器７
ａｉ透過、集光レンズ３ｂｌ経て、ファイバーループ４
に入光する。
たビーム光は集光レンズ３ｂ、ビーム分割器７ａ、およ
び、７ｂにより反射され、光センサ６に入射される。一
方、ビーム分割器２で反射された光は、ビーム分割器７
ａｉ透過、集光レンズ３ｂｌ経て、ファイバーループ４
に入光する。
ファイバーループ４の内部を時計方向に回転し、通過し
たビーム光は集光レンズ３ａを通り、ビーム分割器７Ｃ
で反射し、位相器８に入る。
たビーム光は集光レンズ３ａを通り、ビーム分割器７Ｃ
で反射し、位相器８に入る。
位相器８により、ファイバーループ４の内部を左右両回
りに伝播する光が光センサ６の面に入射するとき、この
左右両回り光間にπ／２の位相差バイアスが与えられる
。位相器８を通ったビーム光はビーム分割器７ｂ’Ｔｈ
透過し光センサ６に１′入射する。このように入射した
左右両回り間には位相差があるので、光の干渉を生じ、
光センサ６の出力はｓｉｎθ（θはサグナック効果によ
る位相差）に比例したものとなり、微小回転時の感度最
適化が図られ、第１図に示す光学装置の欠点を改善する
ことができる。しかし、この位相差バイアスを加える第
２図の光学装置でも、検出すべき回転角速度が大きくな
り、サグナック効果による位相差θが毎秒９０度に近づ
くと感度が低下し、しかも、毎秒９０度を超えた回転か
否かの判定が出来ないなどの問題があり、検出すべき回
転角速度の範囲が制限されるなどの欠点がある。
りに伝播する光が光センサ６の面に入射するとき、この
左右両回り光間にπ／２の位相差バイアスが与えられる
。位相器８を通ったビーム光はビーム分割器７ｂ’Ｔｈ
透過し光センサ６に１′入射する。このように入射した
左右両回り間には位相差があるので、光の干渉を生じ、
光センサ６の出力はｓｉｎθ（θはサグナック効果によ
る位相差）に比例したものとなり、微小回転時の感度最
適化が図られ、第１図に示す光学装置の欠点を改善する
ことができる。しかし、この位相差バイアスを加える第
２図の光学装置でも、検出すべき回転角速度が大きくな
り、サグナック効果による位相差θが毎秒９０度に近づ
くと感度が低下し、しかも、毎秒９０度を超えた回転か
否かの判定が出来ないなどの問題があり、検出すべき回
転角速度の範囲が制限されるなどの欠点がある。
この欠点を解消するため、第３図の光学装置が知られて
いる。
いる。
光センサ６のほかに、もう一つの光センサ９を設け、そ
れぞれｓｉｎθおよび眠θによる光信号出力を得る方式
である。そして、とのｓｉｎθおよび房θの出力を、第
４図に示すように回転角速度に比例した位相差θの範囲
により、抽θと唯θのいずれかを切換えて使用する（第
４図のグラフで太線で示す範囲）。このようにｓｉｎθ
、ＣＯ３θを切換えることにより検出感度は向上するが
、検出時間にずれケ生じないようｓｉｎθからθをめ、
蓋θからθをめる計算を同時に行なわなければならず複
数組の計算機を必斐とする欠点が多す、シかも切換点に
おける検出値に不連続点が生じるなどの欠点があった。
れぞれｓｉｎθおよび眠θによる光信号出力を得る方式
である。そして、とのｓｉｎθおよび房θの出力を、第
４図に示すように回転角速度に比例した位相差θの範囲
により、抽θと唯θのいずれかを切換えて使用する（第
４図のグラフで太線で示す範囲）。このようにｓｉｎθ
、ＣＯ３θを切換えることにより検出感度は向上するが
、検出時間にずれケ生じないようｓｉｎθからθをめ、
蓋θからθをめる計算を同時に行なわなければならず複
数組の計算機を必斐とする欠点が多す、シかも切換点に
おける検出値に不連続点が生じるなどの欠点があった。
本発明の目的は、微小回転検出を可能とし、しかも検出
回転角速度の範囲を拡大できる光フアイバー型ジャイロ
スコープ全提供するにある。
回転角速度の範囲を拡大できる光フアイバー型ジャイロ
スコープ全提供するにある。
本発明の実施例を第５図および第６図によって示す。第
５図において、ｌＱａおよびｌＯｂは増幅器で光センサ
６および９からの、 ｓｉｎθおよびｃｇｓθの出力を
増幅する。そしてこの増幅された光を変換器１１ａおよ
びｌｌｂによ、すＡ／Ｄ変換を行ない、計算機１２によ
り演算する。
５図において、ｌＱａおよびｌＯｂは増幅器で光センサ
６および９からの、 ｓｉｎθおよびｃｇｓθの出力を
増幅する。そしてこの増幅された光を変換器１１ａおよ
びｌｌｂによ、すＡ／Ｄ変換を行ない、計算機１２によ
り演算する。
演算の方法は第６図に示すとおりである。すなわち、
（１） ｓｉｎθの出力に定数Ａｆｆｉ乗じてＡｓ１ｎ
θとする。
θとする。
（２） ｃｏＳθの出力に定数Ｂｋ乗じてＢｃＯ８θと
する。
する。
（３） ｓｉｎθの出力が負のときは、−Ｂｃｏｓθと
する（符号を負に切換える） （４） ｓｉｎθの出力が正のときは、Ａ３１ｎθ＋Ｂ
−Ｂｃｏｓθの演算全行なう。
する（符号を負に切換える） （４） ｓｉｎθの出力が正のときは、Ａ３１ｎθ＋Ｂ
−Ｂｃｏｓθの演算全行なう。
（５） ｓｉｎθの出力が負のときは、Ａｓ１ｎθ−Ｂ
十Ｂ（社）θの演算を行なう。
十Ｂ（社）θの演算を行なう。
このような構成になって−るので計算機１２の内部でつ
ぎの計算が行なわれる。
ぎの計算が行なわれる。
ｓｉｎθの出力が正のときは、
Ａｓ１ｎθ＋Ｂ−ＢＩＸＩＳθ
＝ Ｂ ＋、’λ１＋ Ｂ” ｓｉｎ （θ−φ）ここ
に、 φ： ｔａｎ −’ − また、 ｓｉｎθの出力が負のときは、Ａｓ１ｎθ−Ｂ
＋ＢＯＱＳθ 一−Ｂ十ムσ下市Ｆ８市（θ十φ） の各々の式から、位相差θをめることができ、従って、
ジャイロスコープの回転角速度がめられる。
に、 φ： ｔａｎ −’ − また、 ｓｉｎθの出力が負のときは、Ａｓ１ｎθ−Ｂ
＋ＢＯＱＳθ 一−Ｂ十ムσ下市Ｆ８市（θ十φ） の各々の式から、位相差θをめることができ、従って、
ジャイロスコープの回転角速度がめられる。
これによって得られる効果はつぎのとおりである。
（１） 出力（直がｓｉｎθまたは鍬θの値を切換えて
使用する場合に比し大きくなり、従って、感度が向上す
るのでジャイロスコープとしての回転角速度検出性能、
すなわち、分解能が向上する。
使用する場合に比し大きくなり、従って、感度が向上す
るのでジャイロスコープとしての回転角速度検出性能、
すなわち、分解能が向上する。
（２出力値が１組であり、ｓｉｎθから位相差θ金求め
る計算機能は１組のみで良い。
る計算機能は１組のみで良い。
（３）定数ＡおよびＢ？選定することにより、位相差θ
の検出範囲全最適に設定することができる。
の検出範囲全最適に設定することができる。
すなわち、
Ｂ十、’７戸璽］正ｓｉｎ （θ−φ）−Ｂ十に”て）
Ｂ” ｓｉｎ （θ十φ）の各計算式から、つぎの範
囲がめられる。
Ｂ” ｓｉｎ （θ十φ）の各計算式から、つぎの範
囲がめられる。
位相差θの範囲に応じて定数Ａ、Ｂｋ選定すれば良い。
また、本発明の応用として、例えば、
Ａｓ１ｎθ−Ｂｃｏｓθ＋Ｃ
Ａｓ１ｎθ十ＢＣＩＪ２θ−Ｃ
のように、定数ＡおよびＢに加え、定数Ｃを用いても良
いが、この場合は、位相差θ＝０のとき、出力値に不連
続点が生じることになる。
いが、この場合は、位相差θ＝０のとき、出力値に不連
続点が生じることになる。
第１図、第２図は従来の光学装置を示す構造図、第３図
は本発明の一実施例の光学装置の構造図、第４図は従来
の出力計算方法の説明図、第５図は本発明の出力処理装
置の構成図、第６図は本発明の出力計算の説明図でおる
。 ｌ・・・レーザ発生装置、２・・・ビーム分割器、４・
・・ファイバルーグ、５・・・光センサ、６・・・光セ
ンサ、７・・・ビーム分割器、８・・・位相器、９・・
・光七／す。 第 ７ 日 第 ４ 口 ＣＯ８θ 第 、５ 図
は本発明の一実施例の光学装置の構造図、第４図は従来
の出力計算方法の説明図、第５図は本発明の出力処理装
置の構成図、第６図は本発明の出力計算の説明図でおる
。 ｌ・・・レーザ発生装置、２・・・ビーム分割器、４・
・・ファイバルーグ、５・・・光センサ、６・・・光セ
ンサ、７・・・ビーム分割器、８・・・位相器、９・・
・光七／す。 第 ７ 日 第 ４ 口 ＣＯ８θ 第 、５ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、閉ざされた同一光路に逆方向から同時に光を導入し
、かつ、前記光路から導出した光から二つの出力を同時
にとり出し、しかも、前記二つの光の出力間の位相差が
π／２であるように構成された光学装置において、 （ａ） 前記二つの出力値にそれぞれ一定の定数を乗算
した後に加減算を行ない一つの出力値とする。 （ｂ） 正弦関数状出力筒が負符号のときは、他方の出
力、すなわち、余弦関数状出力の符号を反転する、 の演算を行なう手段を設けたことを特徴とする光フアイ
バー型ジャイロスコープ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58194185A JPS6086411A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 光ファイバ型ジャイロスコープの出力処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58194185A JPS6086411A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 光ファイバ型ジャイロスコープの出力処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6086411A true JPS6086411A (ja) | 1985-05-16 |
| JPH0363683B2 JPH0363683B2 (ja) | 1991-10-02 |
Family
ID=16320350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58194185A Granted JPS6086411A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 光ファイバ型ジャイロスコープの出力処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6086411A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS629214A (ja) * | 1985-07-08 | 1987-01-17 | Japan Aviation Electronics Ind Ltd | 光干渉角速度計 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6085313A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-14 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 光フアイバレ−ザジヤイロ |
-
1983
- 1983-10-19 JP JP58194185A patent/JPS6086411A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6085313A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-14 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 光フアイバレ−ザジヤイロ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS629214A (ja) * | 1985-07-08 | 1987-01-17 | Japan Aviation Electronics Ind Ltd | 光干渉角速度計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0363683B2 (ja) | 1991-10-02 |
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