JPS62123310A - 回転角速度検出器 - Google Patents

回転角速度検出器

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JPS62123310A
JPS62123310A JP60262542A JP26254285A JPS62123310A JP S62123310 A JPS62123310 A JP S62123310A JP 60262542 A JP60262542 A JP 60262542A JP 26254285 A JP26254285 A JP 26254285A JP S62123310 A JPS62123310 A JP S62123310A
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宏 荒木
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光フアイバジャイロに係り、特に温度などの
環境変化が著しい自動車などに好適な回転角速度検出器
に関でる。
〔発明σ)背景〕
移動体のナビゲーションシステムにはジャイロなどの回
転角度検出器が用いられているが、自動車のナビゲーシ
ョンシステムには光フ7(バルーブ乞用いた回転角速度
検出器、いわゆる光フアイバジャイロが広く採用の機運
にある。
第5図に光フアイバジャイロの一例を示す。こσ)光フ
アイバジャイロは例えば米国特許第4410275号明
細書などVCより開示されているもσ〕で、半導体レー
ザ1、光ファイバ方向性結合器2,4、光フアイバ偏光
子3.光フアイバ位相変調器5.光フアイバループ6、
光検出器7、駆動回路8、発振器9、それに同期検波器
10で構成されてい60半導体レーザ1は、位相σノ揃
った光欠発生丁Φ光源として働く。
光ファイバ方向性結合器2,4は、光の分岐結合火打う
もσフであり、ハーフミラ−を用いた光の分岐結合器に
相当fbものである。ここで光フアイバ方向性結合器を
2個使用していり理由は、光は1個の光ファイバ糸回性
結合器によって分岐結合fb際に一定の位相ずれを生じ
りので%2個使用丁にとによりこの位相ずれを相殺丁り
ためである。
光フアイバ偏光子3は、光ファイバ中χ伝播する光は外
乱によって光の振動面つまり偏波面が変動¥6ので、一
方向の偏波面σノみY通すフィルタの役割に果たて。
光フアイバ位相変調器5は、光フアイバ中を伝播する光
に位相変調を加えるものであり。
光フアイバループ6は、回転角速度音検出fΦセンシン
グ部分である。
光検出器7は、光信号を電気信号に変換fる働ぎxする
駆動回路8は、半導体レーザlχ駆動して安定に発光さ
せる働きχτΦ。
発振器9は、光フアイバ位相変調器5に駆動する1こめ
のものであり、一定の振幅と周波数の信号χ出カイな働
きχ丁b0 同期検波器10は、光検出器7で取り出した信号力・ら
位相変調信号成分だけを取り出し、感度の向上7図ろ働
きを丁Φ。
光フアイバループ6に角速度が与えられ6と、その角速
度に応じて同期検波器10から角速度信号が得られ5回
転角速度検出器として動作−1″ろ。
ところで、この従来の光フアイバジャイロによれば、光
位相変調器5欠用い、これにより同期検波器101Cよ
る角速度信号の取り出しχ可能にしているため、高感度
で動作−fなという利点がある反面、光学的な構成要素
が環境変化の影響χ受は易く、安定性に欠けるという問
題点χ有している。
特に、光フアイバ位相変調器は、[オブチクスレターズ
、第9巻、第12号“オールファイバジャイロスコープ
 ウィズ ポラライゼイションホールディング ファイ
バJ (OPTIC8LETTER8/V o l、 
 9.412 ” A、l l −fiber  gy
roscope  with  pol!ari−za
tion−ho/ding  fiber)で開示され
ているように、温度係数が太く温度変化ICよる特性σ
ノ変化が著しい。
従って、従来の光位相変調器を用いた光フアイバジャイ
ロは、自動車などの環境変化が激しいところでは実用化
が困難であるという欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、環境
変化にもハSVSわらず充分に安定した動作が得られ、
自動車などにも充分に適用可能な回転角速度検出器χ提
供丁すことにあΦ。
〔発明の概要〕
この目的馨達成″r):3ため、本発明は、光フアイバ
ジャイロの光位相変調器に特性検出用の光路を設け、こ
れにエリ光位相変調器の特性変化音検出し、この検出結
果に応じて補正X与えるようにした点を特徴と丁b0 〔発明の実施例〕 以下、本発明による回転角速度検出器について、図示の
実施例ICより詳細に説明′fり。
第1図は本発明の一実施例で、図において、11.12
は光ファイバ糸回性結合器、13は光検出器、14は検
出用光ファイバ、15は参照光用光ファイバ、16は制
御回路であり、これらは全体として光フアイバ型の干渉
計7構成している050は光フアイバ位相変調器で、そ
の詳細は第2図に示すようになっており、電歪材料で)
らなろ円筒状電歪素子17に光フアイバループ6の一部
である光ファイバ60と、検出用光ファイバ14これに
発振器9β)らの交番信号が印加されると、その電圧と
極性に応じて電歪素子17の外径が変化し、これに応じ
て光ファイバ60の長さが伸縮し、この結果、この光フ
ァイバ60を伝播する光に位相変調が与えられろことに
なる。なお、こねは、第5図σノ従来例における光フア
イバ位相変調器5の場合も同じである。しかして、こσ
ノ実施例における光フアイバ位相変調器50では、さら
にこの電歪素子17に検出用光ファイバ14が巻き付け
てあり、この光ファイバ14を伝播″fる光に。
も、光フアイバ60χ伝播″f6光と同じ位相変化が与
えられ々工うになっていり。
なお、以上の光ファイバ型干渉計χ構成丁す部分以外の
角速度検出2行なう部分の構成は箒5図の従来例と同じ
である。
次に、この実施例の動作について説明″fる。
半導体レーザ1から放射された光は光フアイバ方向性結
合器2KJ1.つて2分配され、一方を角速度検出に利
用し、他方χ上記した光フアイバ型干渉計に利用″″r
る。
光フアイバ方向性結合器2で取り出され、同じく結合器
11にもたらさねた光は、ここでさらに2分配され、一
方は光フアイバ位相変調器50CZ)検出用光ファイバ
14を通って光フアイバ方向性結合器12Vc伝播され
、他方は参照光用光ファイバ15に通って方向性結合器
12に伝えられろ。
そして、これら2系統の光路χ経てきた2つσノ光は、
この方向性結合器12によって結合され、干渉光となっ
て光検出器13に入射し、ここで電気信号に変換されて
制御回路16に供給され会。
第3図に制御回路16の詳細火水す。
この制御回路16は、前置増幅器18.AGC(自動利
得調整回路)19、位相比較器20.ローパスフィルタ
21、直流増幅器22で構成され、光検出器13;fl
・ら供給され1こ信号pの位相Y発振器9から供給され
ている信号ckの位相と比較し、それらの位相差に対応
した直流電圧deχ発生てb働き火で6゜ 光検出器13からの信号pは、検出用光フアイバ14χ
介して伝播された光と、参照光用光フアイバ15Y介し
て伝播された光とに、J:、ろ干渉光であるから、その
強度は検出用光ファイバ14に工り光フアイバ位相変調
器50で受けた位相変調1号、つまり発振器9カ・らQ
)信号e’にと同じ周波数で変動している。
従って、位相比較器20で信号ekとpの位相比較火打
なうと、その比較結果は検出用光ファイバ14を伝播し
た光が光7アイパ位相変調器50で受けた位相偏位の平
均値Y表わ丁ものとなり、これが直流電圧daの電圧値
として得られろことになる。
そして、この直流電圧deは、第2図に示す工うに、光
7アイパ位相変調器50の電歪素子17に対する直流バ
イアス電圧として供給され、これにより、この位相変調
器50に工って与えられろ位相偏位の平均値が制御され
る工うになっている。
そこで、いま、周囲温度の変化などにより光7アイパ位
相変調器50の特性が変化しTことする。
そう′fると、これに応じて直流電圧dcが変化し、こ
れが光フアイバ位相変調器50σノ特性変化を打消す工
5に作用し、この結果、フィードバック制御が働き、結
局、温度変化などIcより%性愛化ン抑えて常に一定の
位相特性が保たれろことになる。
従って、この実施例によれば、温度変化などにより光フ
ァイバ位相変調器500ノ位相特性が変化しようとして
も、それを打消丁方向のフィードバック制御が掛り、光
フアイバ位相変調器50の特性は常に一定に保1これる
1こめ、角速度検出に対する温度変化の影響は充分に小
さく抑えられ、常に正確な角速度検出1行なうことがで
きろ。
ま1こ、こり実施例に工jば、光フアイバ位相変調器5
0の特性変化σ)検出に光ファイバ干渉計方式χ採用し
ているため、軽量小型な光学系の追加だけで感度良く検
出7行なうことができるという効果ン奏丁b0 ところで、本発明は、光導波路型の光ジヤイロスロープ
にも適用可能で、そσノー実施例χ第4図に示す。  
   ” この第4図の実施例は、全体が結晶基板上に形成される
もので、図において、23は導波型発光素子、24,2
6,32,33は導波型分岐結合素子、25は偏光フィ
ルタ、27は導波型位相変調器、28はモードフィルタ
、29.30は光フアイバルーズの接続端部、31.3
4は導波型受光素子、35は検出用導波路、36は参照
光用導波路である。
接続端部29,30に光ファイバループ乞接続させ、発
光素子23、位相変調器27、受光素子31.34’に
それぞれ第1図り実施例の場合と同様に、駆動回路81
発振器9、同期検波器10、制御回路16に接続してや
れば、第1図の実施例と全く同様に動作し、同様な効果
χ得ることができろ。
ここで、この工うな光導波型の各部の構成要素について
は周知のものでよいから、その詳細な説明については省
略でろが、特に、導波型位相変調器27については、例
えば「ニス、ビー、アイ。
イー、第157巻、レーザ、イナーシャル、ローティジ
ョン センサ 1978 ″インテグレーテッド オプ
テイクス ア ボツシプル ソリューション フォー 
ザ ファイバ ジャイロスコープエム。パブジョン ア
ンド シー、ツーシュJ (5PIE  Voj、15
7  La5er  Iner−tial  Rota
tion  5ensor  19713”Integ
rated  0ptics  A Po5sib!e
Sojution  For  The  Fiber
  Gyro−scope″ M、Papuchon 
 and  C,Puech)に開示がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、温度変化vc工
ろ影響を充分に抑えることができるから、従来技術の欠
点を除き、自動車など環境変化の激しいところでも充分
に実用化して常に良好な精度のもとで動作丁6回転角速
度検出器ン容易に提供′″rることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明icよる回転角速度検器の一実施例χ示
す構成図、第2図は本発明におけ金光ファイバ位相変調
器の一実施例Y示す説明図、第3図は同じく本発明にお
ける制御回路の一実施例火水すブロック図、第4図は本
発明の他の一実施例χ示す構成図、第5図は回転角速度
検出器の従来例χ示す構成図である。 1・・・・・・半導体レーザ、2,4,11.12・・
・・・・光フアイバ方向性結合器、3・・・・・・光フ
アイバ偏光子、6・・・・・・光フアイバループ、7,
13・・・・・・光検出器、8・・・・・・駆動回路、
9・・・・・・発振器、10・・・・・・同期検波器、
14・・・・・・検出用光ファイバ、15・・・・・・
参照光用光ファイバ、16・・・・・・制御回路、5゜
・・・・・・光フアイバ位相変調器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.光位相変調器を備えた光フアイバループ型回転角速
    度検出器において、上記光位相変調器に位相変調動作検
    出用の光路を設け、この光路を伝播する光の位相偏位に
    基いて上記光位相変調器の変調特性の変化を検出し、補
    正制御を行なうように構成したことを特徴とする回転角
    速度検出器。
  2. 2.特許請求の範囲第1項において、上記光位相変調器
    の変調特性の変化の検出が光の干渉を用いて行なわれる
    ように構成されていることを特徴とする回転角速度検出
    器。
  3. 3.特許請求の範囲第1項において、上記補正制御が、
    上記光位相変調器に対するフイードバツク制御であるこ
    とを特徴とする回転角速度検出器。
JP60262542A 1985-11-25 1985-11-25 回転角速度検出器 Expired - Lifetime JPH0721415B2 (ja)

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