JPH02178983A - リングレーザジャイロ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザジャイロ、特にリングレーザジャイロの
ジャイロ信号読取部の構造に関する。

〔従来の技術］ 従来、この種のリングレーザジャイロとしては、例えば
第２図及び第３図（主として、第２図Δ及び第３図Ａ）
に示すようなメカニカルディザ−型レーザジャイロと呼
ばれるものが知られている。

斯るレーザジャイロは周知であるので、その詳細説明は
省略するも、第２図及び第３図において、（１）は低膨
張率且つ透明なガラスより成る略々三角形のガラスブロ
ックで、その各頂角部にミラー（２−１）　、　（２−
２）　、　（２−３）がそれぞれ固定されている。

ガラスブロック（１）内には、レーザ光路に供すると共
に放電路を形成する互いに連通している３本の細孔（３
−］、）　、　（３−２）　、　（３−３）が、三角形
の各辺に沿って形成され、これ等細孔（３−１）　、　
（３−２）　、　（３−３）は、上記３個のミラー（２
−１）　、　（２−２）　、　（２−３’）　と共に、
共振器を構成する。尚、（３−１’）　、　（３−２’
）、　（３−３’）は細孔（３−１）　、　（３−２）
　、　（３−３＞の中心軸を夫々示す。

ガラスブロック（１）の各辺には、アノード（４−１，
）（４−２）及びカソード（５）が、夫々細孔（３−１
，、）　、　（３−２）　。

（３−３）に臨んで取付けられる。細孔（３−］、）　
、　（３−２）（３−３）の内部空間は、完全に気密に
作られ、内部にレーザ発振の為ガス（ヘリウム、ネオン
等）が封入される。

又、同図に於て、（７）はヒンジで、これば、ガラスブ
ロック（１）を含む全体を、第２図及び第３図の紙面に
垂直な軸線（０）のまわりに揺動的に弾性支持し、これ
に接続される増幅器等の電気回路等と共動して、低角速
度入力時に出力が消失するいわゆるロックイン現象を防
止するため、ガラスブロック（１）に、軸線（０）のま
わりに交番角振動、即ちディザ−運動を与える。従って
、ヒンジ（７）はディザ−機構又は装置とも称される。

リングレーザジャイロは、ガラスブロック（１）と、３
枚のミラー（２−１）　、　（２−２）　、　（２−３
）　　とで構成されたレーザ共振器と、この共振器とア
ノード（４−１）（４−２）及びカソード（５）間で行
う放電による励起作用とで発生した時計方向及び反時計
方向の２本のレーザ光（Ｌｌ、）　、　（Ｌ２）を合成
するプリズム（６）と、この合成光（Ｌ３）を受光する
受光器（８）とより成る。この受光器（８）」二に上記
２本のレーザ光の干渉縞が生ずる。受光器（８）は、夫
々合成された上記２本のレーザ光によって形成された干
渉縞が、入力角速度に応した速度で移動する現象を、電
気信号に変換する。

第２図の例では、その一部の拡大図である第２図Ｂに示
めす如く、時計方向１反時計方向の２本のレーザ（Ｌｌ
）　（Ｌ２）を、ハーフミラ−（９）で合成光（Ｌ３）
とするに供するプリズム（６）が、出力ミラーとしての
ミラー（２−３）の背面（２本のレーザ光の出射面）に
直接取りつけられ、かつ受光器（８）もプリズム（６）
に直接取りｉＪつられている。

第３図の例では、その一部の拡大図である第３図Ｂに示
す如く、合成用のプリズム（６）は、ミラ（２−３）の
背面から離して置かれ、プリズム（６）によって反射さ
れた反時計方向のレーザ光（Ｌ２）が、ミラー（２−３
）の背面に施されたハーフミラ−（９）で、時計方向の
レーザ光（Ｌｌ、）と合成され、合成されたレーザ光（
Ｉ、３）が、ガラスブロック（１）と離して置かれた受
光器（８）に到達するように構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ レーザジャイロには、周知のごとく低角速度領域で角速
度信号が消失するロックイン現象が存在する為、上述の
ディザ−機構（７）によって、ガラスブロック（１）に
、（０）軸のまわりに交番角速度を与え、大部分の時間
、ロックイン現象が生じないように構成されているが、
第２１の例では受光器（８）の出力信号には、レーザジ
ャイロが本来測定しようとする角速度に加え、ディザ−
による角速度も同時に出力される為、複雑な電気処理に
よって、本来測定すべき角速度のみを取り出す必要があ
る。

又、ディザ−による角速度は、通常、毎秒数百度の角速
度であるが、測定すべき角速度は、毎時０．０１’のオ
ーダの角速度であることから、７桁以上の精度で測定す
べき角速度を取り出さなければならない困難さがある。

一方、第３回の例は、上述した第２図の例の欠点を避け
る為のもので、プリズム（６）及び受光器（８）を、同
図のようにガラスブロック（１）から離して配置するよ
うにしたことにより、ディザ−による信号が、ガラスブ
ロック（１）のディザ−による振動によって自動的にキ
ャンセルされ、受光器（８）の出力は、本来測定しよう
とする角速度のみになるように構成されている。しかし
、上述の条件を満足する為には、ガラスブロック（１）
が、第３図に示すごとく、その中心（Ａ）より出力ミラ
ーとしてのミラー（２−３）の厚さ（１）だけ、このミ
ラー（２−３）側に偏位した（０）点を中心に振動され
た時にのみ、上述の条件、即ぢ本来測定しようとする角
速度のみが受光器（８）より得られることが達成される
ので、ディザ−装置（７）を上述の如く偏位して配置す
る必要がある。

ガラスブロック（１）のディザ−の中心がこのように偏
位していることは、不要な振動の発生源となる為、第３
図Ａに示す如く、非対称の切除部（１０−ＩＬ（１０−
２）　、　（１０−３）を、ガラスブロック（１）の各
辺に設けることが必要となるが、この様なガラスブロッ
り（１）の非対称性は、外部温度が変化した時に、ガラ
スブロック（１）に温度勾配を生じせしめることになる
。例えば、リングレーザジャイロのガラスブロック（１
）の上記点（Ａ）及びその１頂点を通る（八′Ａ′′）
軸を横ぎる温度勾配が生ずれば、細孔（３−］）（３−
２＞　、　（３−３）内に封入されているガス流が変化
し、ジャイロ信号に誤差が生ずると言う欠点がある。

従って、本発明は、」二連のような従来のリングレーザ
ジャイロ装置における課題を−・掃したジャイロ信号読
取部を有するリングレーザジャイロを提供せんとするも
のである。

為に必要なディザ−装置（７）は、上記ガラスブロック
（１）の中心位置（０）に設けられ、レーザ光の合成用
プリズム（６）及び受光器（８）はガラスブロック（１
）から離して取りつげられるリングレーザジャイロにお
いて、時計方向及び反時計方向のレーザ光（Ｌｌ）（Ｌ
２）の一方のレーザ光を変位させることによりディザ−
装置の中心はづれ無しに、つまり非対称なガラスブロッ
クの切除部（１０−１）、（１０−２）、（１０−３）
無しに、本来測定すべき角速度信号のみが受光器（８）
から出力される特徴を有するリングレーザジャイロが得
られる。

〔課題を解決するだめの手段］ 本発明によれば、３本の細孔（３−１，）　、　（３−
２）　、　（３−３）からなる三角形の光路及び放電路
を有する略々三角形のガラスブロック（１）と、該ガラ
スブロック（１）の各頂角部に共振器を形成するように
取付けられた３個のミラー（２−１）　、　（２−２）
　、　（２−３）と、レーザ発振用気体と、−に記数電
路に設けられた陽極（４，−ＩＬ（４−２＞及び陰極（
５）とより成り、ロックイン防止の〔作用〕 本発明のレーザジャイロによれば、レーザ光の合成用の
プリズム（６）及び受光器（８）はガラスブロック（１
）から離して取りつけられ、かつ、時計方向。

反時計方向のレーザ光（ＬＬ）　、　（Ｌ２）のうち、
一方のレーザ光の出力ミラー（２−３）からの出射位置
を変位させることにより、ディザ−装置（７）をガラス
ブロック（１）の中心に配置しても、ディザ−による角
速度で生しるサグナック効果による時計方向５反時計方
向の２本のレーザ光の周波数差とガラスブロック（１）
がディザ−によって振動することによってレーザ光の合
成用のプリズム（６）及び受光器（８）とガラスブロッ
ク（１）との間に相対速度が生じ、ドツプラー効果によ
り時計方向４反時計方向の２本のレーザ光に生じる周波
数差とが方向反対かつ同じ大きさであることから、受光
器（８）の出力にはディザ−による角速度信号は含まれ
ず、本来測定しようとする角速度信号のみが正確に検出
できる。

［実施例〕 以下、本発明によるリングレーザジャイロの−・実施例
を説明する。

第１図は本発明によるリングレーザジャイロの一実施例
を示す。第１図において、第２図及び第３図と同一符号
は同一素子を示すものとし、それ等の詳細な説明は、簡
単のためこれを省略する。

第１回に示す本発明の例に於ては、ディザ−装置（７）
は、第３図の従来例と異なり、第２図の従来例の如く、
その中心がガラスブロック（１）の中心（０）に一致す
る如く取り付けられると共に、非対称の切除部（１０−
１）　、　（１０−２）　、　（１０−３）が不要であ
るも、受光器（８）及び合成用のプリズム（６）は、ガ
ラスブロック（１）から離して取りつけられるとともに
、時計方向２反時計方向のレーザ光（Ｌｌ）　、　（Ｌ
２）のうち、方のレーザ光、第１図の例では反時計方向
のレーザ光（Ｌ２）の出力ミラーとしてのミラー（２−
３）からの出射位置を変位させる為、上記ミラー（２−
３）の背面に両側面に部分的に反射膜（ＩＯＡ）　、　
（ＩＯＢ）を有する平行ガラス板（１０）が取りつけら
れている。

レーザジャイロの出力は、レーザ光の合成用のプリズム
（６）で合成される時計方向及び反時計方向の２本のレ
ーザ光（ＬＬ）　、　（Ｌ２）によって形成された合成
光（Ｌ３）の干渉縞が、入力角速度に応じた速度で移動
する現象を、受光器（８）で電気信号に変換することで
得られるものであるが、ガラスブロック（１）にディザ
−を加えることにより、ロックインの問題を回避したメ
カニカルディザ−型リングレーザジャイロにおいて、」
二連の如く、本来測定ずべき角速度のみをディザ−によ
る角速度から分離して測定する必要がある。本発明に於
は、第１図に示すようにレーザ光の合成用のプリズム（
６）及び受光器（８）をガラスブロック（１）と分離し
て設置することにより、時計方向及び反時計方向の２本
のレーザ光（Ｉ、１）　、　（Ｌ２）に生じるディザ−
による角速度によるサグナック効果で生じる周波数差と
、ガラスブロック（１）がディザ−によって振動するこ
とによって、レーザ光の合成用のプリズム（６）及び受
光器（８）と、レーザ光の光源としてのガラスブロック
（１）との間に相対速度が生じ、ドツプラー効果が誘起
され、時計方向及び反時計方向の２本のレーザ光（Ｌｌ
）　、　（Ｌ２）に生じる周波数差とが、方向反対であ
ることを利用して、本来測定すべき角速度ののを受光器
（８）の出力として取出すようにしている。この時、サ
グナック効果によっζ生じる周波数差と、ドツプラー効
果による周波数差とが、方向反対で、かつ同じ大きさの
時のみが、受光器（８）の出力からディザ−による角速
度が消失するのである。このため、」二連の従来技術に
於いては、第３図に示すように、ディザ−装置（７）を
、ガラスブロック（１）の中心（Ａ、　）からミラー（
２−３）の厚さ（１）だけミラー（２−３）側に変位さ
せて、上述した方向反対かつ同じ大きさの条件を満足さ
せていた。

一方、本発明においては第１図に示すように、反射膜（
ＩＯＡ＞　、　（１，ＯＢ）を部分的に有する平行ガラ
ス板（１０）をミラー（２−３）の背面に取り付け、反
時計方向のレーザ光（Ｌ２）が反則膜（ＩＯＡ）　、　
（ＩＯＢ）の作用により、上記平行ガラス板（１０）の
内部で反射をくり返し、レーザ光（Ｌ２）の出射位置が
変位するようになす。この際、平行ガラス板（１０）の
屈折率ｎと、厚さ（ｔｌ）とを適切に選ぶことにより、
ディザ−装置（７）がガラスブロック（１）の中心（０
）に位置しても、サグナック効果による時計方向３反時
計方向のレーザ光（Ｌｌ、）　、　（Ｌ２）の間に生じ
る周波数差と、ドツプラー効果によって生じる周波数差
とが、方向反対で、かつ同じ大きさという条件を満足せ
しめ、受光器（８）の出力は、ディザ−による信号が完
全に消失し、本来測定すべき角速度のみが出力されるよ
うになしている。

〔発明の効果〕

上述した本発明によれば、ロンフィンを回避する為にデ
ィザ−装置を導入したメカニカルディザ−型リングレー
ザジャイロにおいて、ディザ−による角速度信号と、本
来測定すべき角速度信号とを分離する複雑な電気回路を
不要とし、且つ、不要な温度勾配を誘起し、誤差を発生
させる非対称な構造も必要としない、高精度のリングレ
ーザジャイロを得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ及びＢは夫々本発明によるリングレーザジャイ
ロの平面図及びその一部の拡大図、第２及び第３図Ａ及
びＢは夫々異る従来のリングレーザジャイロの平面図及
びその一部の拡大図である。 図に於て、（１）はガラスブロック、（２−１）　、　
（２−２）（２−３）はミラー、（３−１）　、　（３
−２）　、　（３−３）は細孔、（４−１）（４−２）
　はアノード、（５）はカソード、（６）はプリズム、
（８）は受光器、（１〇八）、（１，ＯＢ）は反射膜、
（１０）は平行ガラス板を夫々示す。 鴫− 一 自口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ３個の細孔から成る三角形の光路を有する略々三角形の
   ガラスブロック及び該ガラスブロックの各頂角部に取り
   付けたミラーより成るレーザ共振器と、上記三角形のき
   ガラスブロックの中心に取り付けられ、該ガラスブロッ
   クにその光路を含む面と直交する軸まわりに交番角振動
   を与えるディザー機構と、上記レーザ共振器から射出さ
   れる２本のレーザ光を合成するプリズムと、上記２本の
   レーザ光の周波数差を電気信号に変換する受光器とを有
   し、上記合成プリズム及び受光器は上記ガラスブロック
   から離して設置されたリングレーザジャイロに於て、上
   記ミラーのうち出力ミラーに供するミラーの背面に、部
   分的に反射コートされた平行ガラス板が取りけつられて
   いることを特徴とするリングレーザジャイロ。