JPS6348003B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ブロツク化した光学系を接合し、
小型、軽量の光フアイバジヤイロを構成するもの
である。

光フアイバジヤイロは、光フアイバを何重にも
巻回した光フアイバループの中へ、時計廻り或は
反時計廻りに単色光を透過させ、位相の相異を検
出して、回転角速度を知るものである。

第２図に従来例の光フアイバジヤイロの光学系
構成図を示す。

レーザ３１から出たコヒーレントな光はビーム
スプリツタ３２で、２本の光束に分けられる。

２本の光束は集光レンズ３３，３３によつて光
フアイバ３４の両端へ入射される。光フアイバ３
４は、多数回巻回されてループ状になつている。

時計廻り光（CW光）と、反時計廻り光
（CCW光）とは、それぞれ、図に於て、右廻り、
左廻りにループの中を透過する。

光フアイバ３４はシングルモードフアイバであ
る。

透過した光は、光フアイバ３４の端面から出射
して、レンズ３３，３３を通り、ビームスプリツ
タ３２で、透過、或は反射して、光検出器３５に
至る。

光フアイバループ３５が静止しておればCW光
とCCW光の光路は厳密に等しいから、両者に位
相差はない。

光フアイバループ３５が回転角速度Ωで回転し
ていると、CW光とCCW光の光路長が変るので、
位相差Δθが現われる。

光フアイバループ３５の全面積をＡ、レーザ光
の波数をｋ、波長をλ、光速をｃとすると、位相
差Δθは、 Δθ＝4kAΩ／ｃ (1) 但し ｋ＝2π／λ (2) で与えられる。

光検出器の出力はCW光とCCW光との和の２
乗に比例する。つまり光検出器出力はcosΔθに比
例する。出力の値から、位相差Δθを求め、光フ
アイバループの角速度Ωを知ることができる。

光フアイバジヤイロは、従来、第２図のように
別々の光学系を組合わせて構成されていた。個々
の光学系の組合せには、次のような欠点があつ
た。

レーザ、光検出器、レンズ、光フアイバなどの
光学系は、定盤などの上にスタンドで固定した
り、ケーシングの中に適当なホルダーを使つて固
定したりする。いかに固定しても、光学系は、空
間的に離れているから、相対的に位置変動しやす
い。

光学系が相対的に位置変動すると、光フアイバ
と他の光学系との結合効率が変動し、光検出器の
出力がドリフトする。

光検出器の面上で、CW光とCCW光の重なり
部の面積が変動する事もある。

このような光学系の不安定性が原因で光検出器
の出力がドリフトする。光学系の不安定性にもと
づく出力ドリフト、cosΔθによる出力の変動を区
別することは難しい。

従つて、正確な位相差を正しく検出する事が困
難である。

本発明は、このような欠点を解決する事を目的
とする。

本発明の光フアイバジヤイロは、光学素子をブ
ロツク体で構成し、互に接合して、小型、軽量、
高信頼性の光学系を実現するものである。

さらに、発光素子への戻り光を防ぐためアイソ
レータを発光素子とブロツク体の間に設ける。ま
た偏光ビームスプリツタを受光素子とブロツク体
の間に設ける。

以下、実施例を示す図面によつて、本発明の構
成、作用及び効果を説明する。

第１図は本発明の光フアイバジヤイロの概略平
面図である。

光学系は一体化されている。

ガラスブロツク１、ガラスブロツク２は、三角
柱形状の透明体である。底面は、それぞれ、二等
辺直角三角形であり、これが斜辺に於て重ねられ
て四角柱を形成している。

ガラスブロツク１，２の境界となる斜面には、
例えばAl、Agなどの金属をコーテイングしてあ
り、透過率が50％になるようにしてある。

金属コーテイング層は、光を透過し或は反射す
るビームスプリツタ３となつている。ビームスプ
リツタ３が独立した光学系でなく、ガラスブロツ
ク１又は２にコートされたひとつの面となつてい
る。

たとえば、金属を蒸着、スパツタ法などでコー
テイングしたのち、ガラスブロツク１，２を斜面
に於て接着する。

ガラスブロツク１，２の側面には、ビームスプ
リツタ３に関し面対称の位置に集光レンズ６，７
が接着してある。

集光レンズ６，７は、半径方向に屈折率の二乗
分布を有する円柱形状のロツドレンズである。

集光レンズ６，７に対向するガラスブロツク
１，２の側面に、アイソレータ１３、偏光ビーム
スプリツタ１４を接着する。

アイソレータ１３の上には、ロツドレンズ６の
光軸の延長線上にくるように発光素子４を接着す
る。

偏光ビームスプリツタ１４の上には、ロツドレ
ンズ７の光軸の延長線上にくるように受光素子５
を接着する。

アイソレータ１３はフアラデー素子１０を偏光
板１１，１２で挾んだ構造である。フアラデー素
子１０には磁場がかかつていて、フアラデー回転
角が45゜になるようにしている。

偏光板１１，１２は、偏光方向が45゜ねじれた
方向にある。

発光素子４より出た光は、アイソレータ１３を
通り、ガラスブロツク２に入る。ビームスプリツ
タ３で、反射光と透過光に分かれる。

それぞれの光はガラスブロツク１，２を通り、
レンズ７，６へ入る。

発光素子４、受光素子５、アイソレータ１３、
偏光ビームスプリツタ１４、集光レンズ６，７
は、光学的に均質で、透過率が高く、耐環境性に
すぐれた接着剤で、ガラスブロツク１，２に接着
する。

例えば、エポキシ系接着剤、バルサムなどを用
いる。

これらの光学素子、ガラスブロツクが一体化し
たブロツク状となる。

光フアイバ８は、長いシングルモードフアイバ
を何重にも巻回して、光フアイバループ９とした
ものである。

光フアイバ８の両端が、集光レンズ６，７に接
続されている。

光フアイバジヤイロの作用原理は、第２図に示
したものと同様である。

本発明の光フアイバジヤイロは、従来、分離さ
れていた光学系をひとつのブロツクとし、アイソ
レータ、偏光ビームスプリツタを設けたので、次
の効果がある。

発光素子、受光素子、ビームスプリツタ、集光
レンズ、アイソレータ、偏光ビームスプリツタな
どが、ガラスブロツクを介して結合されている。

光軸の変動、距離の変動などが起りえない。信
頼性が高いし、ノイズも少なくなる。

発光素子の前方にアイソレータを入れているの
で、戻り光が発光素子に入るという事はない。

発光素子は単色光を出す半導体レーザ、スーパ
ールミネツセントダイオードなどである。戻り光
が発光素子に入らないので動作が安定する。

偏光ビームスプリツタを通して、左廻り光、右
廻り光を受光素子に入射させる。光フアイバの中
を伝搬する光の偏波面がランダム変動すると、こ
のことによつて受光素子出力が変動する。偏光ビ
ームスプリツタは、偏波面の定まつた光のみを通
すので、偏波面回転の影響を除くことができる。

本発明の光フアイバジヤイロは、 (1) 自動車、船舶、航空機に搭載するジヤイロ。

(2) ロボツトなど移動体に搭載され、自分自身の
位置を知るための位置センサなどに使うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光フアイバジヤイロの略平面
図。第２図は従来例の光フアイバジヤイロの平面
図。 １，２……ガラスブロツク、３……ビームスプ
リツタ、４……発光素子、５……受光素子、６，
７……ロツドレンズ、８……光フアイバ、９……
光フアイバループ、１０……フアラデー素子、１
１，１２……偏光板、１３……アイソレータ、１
４……偏光ビームスプリツタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直角二等辺三角形の底面を持ち、斜面に薄膜
   をコーテイングしてビームスプリツタとし、斜面
   に於て互に接着された２つのガラスブロツクと、
   ガラスブロツクのビームスプリツタに関し対称位
   置に接着されたロツドレンズと、両端がロツドレ
   ンズに接続され多数回巻回されてループ状になつ
   た光フアイバループと、ガラスブロツクのロツド
   レンズに対向する位置に接着されたアイソレータ
   及び偏光ビームスプリツタと、アイソレータに接
   着された発光素子と、偏光ビームスプリツタに接
   着された受光素子とよりなる事を特徴とする光フ
   アイバジヤイロ。