| 【発明の名称】 |
セルフテスト機能付きＷＤＭ方式光ファイバジャイロ |
| 【発明者】 |
【氏名】梶岡 博
【氏名】熊谷 達也
【氏名】大貫 渉
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| 【要約】 |
【課題】低価格、小型で、しかもセルフテスト機能を有するセルフテスト機能付きＷＤＭ方式光ファイバジャイロを提供する。
【解決手段】測定光を発生し、その測定光を光ファイバを通して受光する光学系と、その受光信号の処理を行う信号処理回路とからなる光ファイバジャイロにおいて、前記光学系に、波長の異なる測定光を発生する二つ以上の光源１，２，３と、これらの波長別測定光を合成／分離する波長選択フィルタ４，５とを設けた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 測定光を発生し、その測定光を光ファイバを通して受光する光学系と、その受光信号の処理を行う信号処理回路とからなる光ファイバジャイロにおいて、前記光学系に、波長の異なる測定光を発生する二つ以上の光源と、これらの波長別測定光を合成／分離する波長選択フィルタとを設けたことを特徴とするセルフテスト機能付きＷＤＭ方式光ファイバジャイロ。
【請求項２】 前記二つ以上の光源のうち一つの光源が劣化したときには、その劣化した光源以外の光源を使用して測定を続けることを特徴とする請求項１記載のセルフテスト機能付きＷＤＭ方式光ファイバジャイロ。
【請求項３】 前記二つ以上の光源の測定光の受光信号を処理した結果を相互に比較することにより、光源の良否を診断する自己診断機能を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のセルフテスト機能付きＷＤＭ方式光ファイバジャイロ。
【請求項４】 前記二つ以上の光源の測定光の受光信号を処理した結果から前記光学系の各測定光に共通の部分について診断する自己診断機能を設けたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のセルフテスト機能付きＷＤＭ方式光ファイバジャイロ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバループを伝搬する光の変化から回転を検出する光ファイバジャイロに係り、特に、低価格、小型で、しかもセルフテスト機能を有するセルフテスト機能付きＷＤＭ方式光ファイバジャイロに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバループを伝搬する光がその光ファイバループに生じている角速度によって影響を受けることを利用して回転を検出する光ファイバジャイロ；ＦＯＧが知られている。光ファイバジャイロは、測定光を光ファイバに入射しその光ファイバを通した測定光を受信する光学系と、受信した信号の処理を行う信号処理回路とからなる。
【０００３】図２に示した干渉型ＦＯＧは、クローズドループ方式の信号処理回路を備えている。２１は光源、２２はカプラ、２３は光ＩＣ、２４はセンシングコイル、２５は受光器、２６は信号処理回路である。
【０００４】このＦＯＧにおいて最も長期信頼性に留意すべきはＳＬＤ(Super LuminesentDiode)と呼ばれる光源２１である。ＳＬＤは、出射光の指向性が半導体レーザの指向性のように鋭く、波長広がりが発光ダイオードの波長広がりのように広く設計されている特殊光源である。しかし、発光部の単位面積当たりの電流密度が高くなるため、ＦＯＧの構成部品のなかで最も寿命が短い。
【０００５】このような光源２１を有するＦＯＧを使用したＦＯＧ応用システムにおいては、システムの安全性（信頼性）を確保するためにセンサ（ＦＯＧ）を二重系或いは三重系にすることが考えられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図３に、従来の多重系システムを示す。この多重系システムは、それぞれ光源３１を備えて単独でセンサを構成する２乃至３台のＦＯＧ３２と、これら複数台のＦＯＧ３２の信号処理出力を切り換える光スイッチ３３とを備え、いずれかのＦＯＧ３２の信号処理出力が取り出せるように構成されている。
【０００７】上記従来の多重系システムは、１台のＦＯＧ３２からエラーメッセージが出ると予備のＦＯＧ３２に切り換えるというものである。しかし、このシステムには次の問題点がある。
【０００８】（１）ＦＯＧを複数使用するので、コストが上がる（２）設置スペースが２倍以上になる。
【０００９】（３）センサが極度に劣化したかどうかはエラーメッセージから判るが、正常かどうか（エラーメッセージが出ない程度の異常があるかどうか）を判定するセルフテストの機能はない。
【００１０】（４）３台のＦＯＧを用いると２台よりも信頼性が良くなるが、価格とサイズとが更に上がる。
【００１１】複数台のＦＯＧを用いるのではなく、１台のＦＯＧに光源を２つ備えることも考えられるが、同一波長の光源を用いる場合、光スイッチにより切り換える構成が必要となる。
【００１２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、低価格、小型で、しかもセルフテスト機能を有するセルフテスト機能付きＷＤＭ方式光ファイバジャイロを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明は、測定光を発生し、その測定光を光ファイバを通して受光する光学系と、その受光信号の処理を行う信号処理回路とからなる光ファイバジャイロにおいて、前記光学系に、波長の異なる測定光を発生する二つ以上の光源と、これらの波長別測定光を合成／分離する波長選択フィルタとを設けたものである。
【００１４】前記二つ以上の光源のうち一つの光源が劣化したときには、その劣化した光源以外の光源を使用して測定を続けてもよい。
【００１５】前記二つ以上の光源の測定光の受光信号を処理した結果を相互に比較することにより、光源の良否を診断する自己診断機能を設けてもよい。
【００１６】前記二つ以上の光源の測定光の受光信号を処理した結果から前記光学系の各測定光に共通の部分について診断する自己診断機能を設けてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】本発明の光ファイバジャイロ（ＦＯＧ）は、図２に示したクローズドループ方式のＦＯＧに、波長の異なる測定光を発生する３台の光源と、これらの波長別測定光を合成／分離する波長選択フィルタ（ＷＤＭフィルタ）とを設けたものである。ＷＤＭフィルタとしては、ガラス導波路によるＡＷＧ（アレイ導波路型光合分波器）や光ファイバグレーティング方式のものが使用される。図１には、この光ファイバジャイロの光源部とＷＤＭフィルタ部とを詳細に示した。
【００１９】図１に示されるように、本発明のＦＯＧは、波長の異なる測定光を発生する３台の光源１，２，３と、これらの波長別測定光を合成／分離するＷＤＭフィルタ４，５とを有する。３台の光源１，２，３は、各測定光を合成するためのＷＤＭフィルタ（ＭＵＸ）４に接続され、このＷＤＭフィルタ４の出力側はカプラ６に接続されている。カプラ６の出力側には、光ＩＣ７が接続されている。光ＩＣ７は、分岐器、変調器等が集積化されたものである。その光ＩＣ７にはセンシングコイル８が接続されている。カプラ６は、光源部からの各測定光をセンシングコイル８に導き、センシングコイル８を通った各測定光を受光部に導くものである。カプラ６の受光部側には、測定光を分離するためのＷＤＭフィルタ（ＤＥＭＵＸ）５が接続されている。このＷＤＭフィルタ５の出力側には、それぞれ受光器９，１０，１１が接続されている。各受光器９，１０，１１には、それぞれ信号処理回路１２，１３，１４が接続されている。各信号処理回路１２，１３，１４の出力側は出力比較判定回路１５に接続されている。
【００２０】図１のＦＯＧの動作を、３台の光源１，２，３が常時使用される方式の場合について説明する。
【００２１】３台の光源１，２，３からの３つの波長の異なる測定光は、ＷＤＭフィルタ４で合成され、後段のリング干渉系に導かれる。これらの測定光は、カプラ６、光ＩＣ７を経てセンシングコイル８に導かれる。センシングコイル８内を左回り・右回り両方向に伝搬した測定光は、光ＩＣ７、カプラ６を経てＷＤＭフィルタ５に導かれる。ＷＤＭフィルタ５で波長別に分離された測定光は、それぞれ受光部９，１０，１１に導かれる。受光部９，１０，１１で光電変換された信号は、それぞれ信号処理回路１２，１３，１４で処理される。
【００２２】なお、図１のＦＯＧは、波長の異なる３つの測定光が同時に伝搬するが、製造段階では予め個々の波長の光源のみ駆動し、従来の１軸のＦＯＧを製造するのと同じ方法でスケールファクタの温度補正をほどこしてある。また、カプラ６、光ＩＣ７については、３つの波長帯の光に対し十分な機能を有するように設計してある。
【００２３】次に、図１のＦＯＧがもたらす効果を説明する。なお、ここでは以下の２点を前提としている。
【００２４】前提１）２個の光源が同時に故障する確率は十分小さい。
【００２５】前提２）カプラ、光ＩＣ、センシングコイルの故障率は十分低く、かつ故障が容易に判断できる。
【００２６】図１のＦＯＧでは、以下の判定を行うことができる。
【００２７】判定１）３波長のＦＯＧ出力信号（信号処理回路で処理した結果）をモニタし、どのＦＯＧからもエラー信号が出ておらず、ＦＯＧの出力信号が３波長とも同じであれば３台の光源はともに正常であると判定する。
【００２８】判定２）どれか１つの波長のＦＯＧ出力信号が他の２つの波長のＦＯＧ出力信号と異なっている場合は、この１波長のＦＯＧはエラーに至っていないが、何等かの異常があると判定する。
【００２９】この場合、異常があると判定された１波長のＦＯＧは除外する。残りのＦＯＧは測定を続行する。除外したＦＯＧについての修理要求メッセージを出す。
【００３０】判定３）３波長のＦＯＧ出力信号に共通している異常から、各波長に共通した光学系部分であるカプラ、光ＩＣ、センシングコイルの異常を判定する。
【００３１】図１のＦＯＧは、以下の効果が得られる。
【００３２】効果１）波長の異なる二つ以上の光源の測定光を使用するので、処理結果の相互の比較から光源のエラーには至らない異常が判定できる。
【００３３】効果２）１つの光源に異常があっても異常でない光源を使用して測定が続けられる。
【００３４】効果３）従来のＦＯＧを３台使用する３重系システムに比べ、カプラ、光ＩＣ、センシングコイルを共用できるので、小型、低価格化が可能である。
【００３５】上記の実施形態では、３台の光源を常時使用したが、１台乃至は２台の光源を使用し、光源に異常が発生した場合に、その異常な光源を除外し、別の光源に切り換えてもよい。
【００３６】本発明のＦＯＧは、車体制御システムなどの常時正確な角速度を計測する必要のあるシステムに応用することができる。
【００３７】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３８】（１）寿命が短い光源を複数台使用し、他の光学系は共用したので低価格、小型で多重系が実現できる。
【００３９】（２）各光源が波長の異なる測定光を発生するので、複数光源を同時に使用することができ、処理結果の比較によるセルフテストが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１２０
【氏名又は名称】日立電線株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月１３日（１９９９．１０．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８０２１
【弁理士】
【氏名又は名称】絹谷 信雄
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１０８４４９（Ｐ２００１−１０８４４９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２０日（２００１．４．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２９１０６１ |
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