JPH04154178A - リングレーザジャイロ装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、例えば航空機の慣性航行装置等に角速度検出
器として使用されるリングレーザジャイロ装置に関する
。

［発明の概要コ 本発明は、例えば航空機の慣性航行装置等に角速度検出
器として使用されるリングレーザジャイロ装置に関し、
第１のミラーと第２のミラーと第３のミラーとを有する
第１の基台と、合波用ミラーと発光素子と読み取り用の
受光素子とを有する第２の基台とを備え、この第２の基
台をその第１の基台に対してその第１のミラーと第２の
ミラーと金波用ミラーとがその発光素子の出力光の光学
共振器を構成するように配すると共に、この光学共振器
を一方向に回る光と他方向に回る光とをその第３のミラ
ー及び合波用ミラーを用いて混合してその読み取り用の
受光素子に導くことにより、ロックイン現象が発生しに
くくなると共に装置全体をより小型化できるようにした
ものである。

［従来の技術］ 航空機等の慣性航行装置としては従来の機械的なジャイ
ロスコープに代わって、大きさ及び製造コストの点で有
利なリングレーザジャイロ装置の開発が進められている
。

第７図は特開平２−１２２６８１号公報で開示されてい
るレーザとしてレーザダイオードを使用する従来の半導
体リングレーザ装置を示し、この第７図において、（１
）はレーザダイオード、（２）は埋め込み構造の導波管
領域であり、ＰＮ接合面は第７図の紙面に平行である。

このレーザダイオード（１）には可変抵抗器（３）を介
して可変電圧源（４）より電力が供給されている。（５
）は光ファイバを１回巻回した光フアイバループを示し
、この光フアイバループ（５）の一端部（５ａ）及び他
端部（５ｂ）が夫々そのレーザダイオード（１）の一方
の壁間面（５ａ）及び他方の壁間面（５ｂ）に結合され
ている。

この場合、そのレーザダイオード（１）の導波管領域（
２）がそれら壁間面（５ａ）及び（５ｂ）となす角度θ
は、そのレーザダイオード（１）と光フアイバループ（
５）の光ファイバとの間のブリュースタ角をθ８とする
と、 ０〈θ≦θ、　　　・・・・（１） を充足するように設定され、且つそのレーザダイオード
（１）の壁間面（５ａ）及び（５ｂ）には反射防止被膜
が被覆されている。

また、その光フアイバループ（５）の他端側には方向性
カップラ（６）が形成され、この方向性カップラ（６）
から２本の光ファイバ（７）及び（８）が分岐して、こ
れら光ファイバ（７）及び（８）の出力端が夫々読み取
り装置（９）に導かれている。その光フアイバループ（
５）の中には時計方向ＣＷに進行するレーザ光と反時計
方向ＣＣＷに進行するレーザ光とが混在しており、その
方向性カップラ（６）においてその時計方向に進行する
レーザ光の一部（例えば数％）を一方のファイバ（７）
側へ取り込み、反時計方向に進行するレーザ光の一部を
他方の光ファイバ（８）側へ取り込み、それら取り込ん
だ２種類のレーザ光を読み取り装置（９）の内部で混合
して光電変換すると、それら２種類のレーザ光のビート
信号が得られる。

その光フアイバループ（５）が一方向に回転すると、例
えば時計方向に進行するレーザ光の周波数が増加するの
に対して反時計方向に進行するレーザ光の周波数が減少
するので、その読み取り装置（９）内で得られるビート
信号の周波数は大きくなる。従って、このビート信号の
周波数を検出することによりその光フアイバループ（５
）の回転角速度を検出することができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、光ファイバのループをレーザダイオード
の光学共振器として用いた場合には、光フアイバ内のレ
ーリー散乱によりリングレーザジャイロ装置に特有のロ
ックイン現象が顕著に発生する不都合がある。ロックイ
ン現象とは、回転角速度がＯに近い領域で上記のビート
信号が消失し回転角速度が検出できなくなる現象をいう
。

さらに、光ファイバは曲げ半径を小さくすると伝送損失
が増加するため、光フアイバループ（５）の半径は成る
程度より小さくすることができないため、リングレーザ
装置をより小型化することができない不都合がある。

本発明は斯かる点に鑑み、ロックイン現象が発生しにく
いと共により装置全体を小型化できるリングレーザジャ
イロ装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明によるリングレーザジャイロ装置は、例えば第１
図に示す如く、第１のミラー（１４ａ）と第２のミラー
（１５ａ）と第３のミラー（１６ａ）とを有する第１の
基台（１２）と、合波用ミラー（１８）と発光素子（１
９）と読み取り用の受光素子（２２）とを有する第２の
基台（第１図例ではその第１の基台の一部である（１７
ａ））とを備え、この第２の基台（１７ａ）をその第１
の基台（１２）に対してその第１のミラー（１４ａ）と
第２のミラー（１５ａ）　　と合波用ミラー（１８）と
がその発光素子（１９）の出力光の光学共振器を構成す
るように配すると共に、この光学共振器を一方向に回る
光と他方向に回る光とをその第３のミラー（１６ａ）及
び合波用ミラー（１８）を用いて混合してその読み取り
用の受光素子（２２）に導くようにしたものである。

また、本発明はその光学共振器の光路内にファラデー素
子（２０）を挿入したものである。

また、本発明は例えば第６図に示すように、その発光素
子（３８）の発光面をブリュースタ角をなすように傾斜
させたものである。

また、本発明はその発光素子（１９）の発光面に反射防
止被膜を被覆したものである。

また、本発明はそのファラデー素子を使用する場合に例
えば第６図に示すように、そのファラデー素子（３９）
のその光路と交差する面をブリュースタ角をなすように
傾斜させたものである。

また、本発明は例えば第１図に示すように、その第１の
基台（１２）を温度制御素子（１１）を介して放熱板（
１０）に取り付けたものである。

さらに、本発明は受光素子（２２）の検出出力の直流レ
ベルが最大になるようにその温度制御素子（１１）を制
御するようにしたものである。

［作用］ 斯かる本発明によれば、その第１のミラー（１４ａ）と
第２のミラー（１５ａ）と合波用ミラー（１８）とでそ
の発光素子（１９）の出力光の光学共振器が構成され、
この光学共振器の中に一方向に回る光と他方向に回る光
とが混在する。そして、例えばその一方向に回る光の一
部がその合波用ミラー（１８）を透過する。一方、その
他方向に回る光の一部がその合波用ミラー（１８）から
例えばその第３のミラー（１６ａ）を介して再びその合
波用ミラー（１８）に戻り、その合波用ミラー（１８）
で反射される。従って、その−方向に回る光の一部と他
方向に回る光の一部とが混合されてその受光素子（２２
）に供給されるので、その受光素子（２２）からはその
一方向に回る光の一部と他方向に回る光の一部とのビー
ト信号が得られる。

このビート信号の周波数はその光学共振器の回転角速度
の関数となるので、そのビート信号の周波数よりその光
学共振器の回転角速度を検出することができる。

また、その光学共振器の光路内にファラデー素子（２０
）を挿入したときには、その光学共振器の内部を一方向
に回る光と他方向に回る光との間に所望の位相差を与え
ることができ、ひいてはその光学共振器が静止している
場合でもそのビート信号の周波数に所望のオフセットを
設定することができる。従って、それら第１のミラー（
１４ａ）及び第２のミラー（１５ａ）等における散乱に
より仮にロックイン現象が僅かに発生しても、そのファ
ラデー素子（２０）を用いてそのビート信号の周波数に
オフセットを設定することにより、正確にその光学共振
器の回転角速度を検出することができる。

また、その発光素子（３８）の発光面をブリュースタ角
をなすように傾斜させたときには、その発光素子（３８
）の表面反射を最小にすることができるので、その発光
素子（３８）単体でのレーザ発振を防止できそのビート
信号のＳＮ比を改善することができる。

同様に、その発光素子（１９）の発光面に反射防止被膜
を被覆したときも、その発光素子（１９）単体での発振
を防止することができる。

同様にそのファラデー素子（３９）がその光路と交差す
る角度をブリュースタ角をなすように傾斜させたときに
は、そのファラデー素子（３９）の表面反射を最小にす
ることができるので、その光学共振器内を進行する光の
量を増加させてそのビート信号のＳＮ比を改善すること
ができる。

さらに、一般にその光学共振器の長さはその発光素子（
１９）、　（３８）の波長の整数倍のときに最も効率が
良好である。そこで、その第１の基台（１２）を温度制
御素子（１１）を介して放熱板（１０）に取り付けた場
合には、その受光素子（２２）の受光レベルが所定レベ
ルになるようにその第１の基台（１２）を膨張又は収縮
させることにより、その光学共振器の共振の程度を所望
の程度に設定することができる。

さらに、受光素子（２２）の検出出力の直流レベルが最
大になるようにその温度制御素子（１１）を制御し、第
１の基台（１２）を膨張又は収縮させるようにした場合
には、その光学共振器の長さをその発光素子の波長の整
数倍に維持することができる。

［実施例］ 以下、本発明によるリングレーザジャイロ装置の一実施
例につき第１図〜第５図を参照して説明しよう。本例は
発光素子としてレーザダイオードを使用する半導体リン
グレーザジャイロ装置に本発明を通用したものである。

第１図は本例のリングレーザジャイロ装置を示し、この
第１図において、（１０）は正方形の板状の放熱板、（
１１）はそれより小さい正方形の板状のベルチェ素子、
（１２）はシリコン基板よりなるジャイロ基板であり、
その放熱板（１０）の上にそのベルチェ素子　（１１）
を介してそのジャイロ基板（１２）を固定する。このジ
ャイロ基板（１２）の形状は一辺の長さＷが３ｃｍ程度
の正方形であり、その厚さＴはｌｌ１ｍ程度である。

（１３）は凸状の保護カバーを示し、この保護カバー　
（１３）をその放熱板（１０）上にそれらベルチェ素子
（１１）及びジャイロ基板（１２）を覆うように載置し
て固定することにより、それらベルチェ素子（１１）及
びジャイロ基板（１２）を密封する。その保護カバー（
１３）の内部は真空にするか、又はヘリウム等の不活性
ガスを充填する。これによりその保護カバー（１３）の
内部のレーザ光のゆらぎが防止されると共に、そのジャ
イロ基板（１２）が外気から遮断されて温度調整が容易
になる。

そのジャイロ基板（工２）の表面には、３箇所のミラー
形成部（１４）、　（１５）及び（１６）を除いてエツ
チングにより深さｄまで削り取ることにより光学共振器
面（１７）を形成する。その深さｄは１００μｍ程度で
ある。また、それらミラー形成部（１４）　、　（１５
）及び（１６）の夫々の深さｄの壁の部分に金属（例え
ば金。

銅等）をコーティング（例えばスパッタリングにより）
することによりミラー面（１４ａ）　、　（Ｌ５ａ）及
び（１６ａ）を形成する。これらの面（１４ａ）　〜（
１６ａ）は夫々そのジャイロ基板（１２）の中央部に対
面するようにしておく。

これらのミラー面はエツチングにより形成されているの
で面は通常のミラーに比べて粗いが、般にレーザダイオ
ードは反射率が４０％程度もあれば発振するので、それ
らのミラー面（１４ａ）〜（１６ａ）は多少粗くとも差
し支えない。従って、これらのミラー面（１４ａ）〜（
１６ａ）には必ずしも金属をコーティングすることなく
、シリコン基板の地肌のままでもよい。なお、そのミラ
ー面（１４ａ）〜（１６ａ）の粗さをできるだけ良好に
するにはエツチングとしてウェットエッチ又はイオンビ
ームエンチ等を用いるとよい。また、金属をコーティン
グする場合には、ミラー面だけでなくその周囲の部分を
含めて同時に金属をコーティングすると作業性がよい利
益がある。

それらミラー面で囲まれた光学共振器面（１７）上のミ
ラー面（１６ａ）の近傍の略矩形の領域（１７ａンがモ
ジュール領域、（１８）は若干の光透過性を有する合波
ミラーであり、この合波ミラー（１８）の反射面（１８
ａ）は反射率が９０％を超えると共に、数％〜０．５％
程度の透過率を有するようにする。そして、そのモジュ
ール領域（１７ａ）上にその合波ミラー（１８）を固定
して、第１のミラー面（１４ａ）と第２のミラー面（１
５ａ）とその合波ミラー（１８）の反射面（１８ａ）と
が光学共振器を構成するようにその反射面（１８ａ）の
角度を調整する。即ち、それらミラー面（１４ａ）及び
（１５ａ）並びにその合波用ミラー（１８）の反射面（
１８ａ）で夫々反射するレーザビームが１個の閉した３
角形の光路（光学共振器の光路）ＬＢを形成するように
する。このレーザビームは後述のレーザダイオード（１
９）と３角形の光路で形成される光学発振器とで生成さ
れるものである。

（１９）は両端面に反射防止膜が形成されたレーザダイ
オード、（２０）はイツトリウム鉄ガーネツト（ＹＩＧ
）結晶等よりなるファラデー素子、（２１）はコイル、
（２２）はフォトダイオードよりなる受光素子であり、
第２のミラー面（１５ａ）と反射面（１８ａ）との間の
そのモジュール領域（１７ａ）上でその光学共振器の光
路ＬＢと光軸が一致するようにレーザダイオード（１９
）を固定する。レーザダイオード（１９）の両端面に反
射防止膜を形成するのは、そのレーザダイオード（１９
）の内部反射を防止してレーザダイオードが単体で光学
共振器を構成するのを防止するためである。

また、そのレーザダイオード頁１９）の光軸の延長上で
且つその合波ミラー（１８）の反射面（１８ａ）と反対
側の面に向かうようにその受光素子（２２）を形成する
。本例のジャイロ基板（１２）はシリコン基板であるの
で、その受光素子（２２）はそのジャイロＭ＋ｆｉ（１
２）と一体的に形成することができる。そのレーザダイ
オ−）”（１９）には図示省略した自動パワー制御回路
より電流を供給し、例えばその受光素子（２２）の出力
の直流レベルの最大値が所定範囲に収まるようにその電
流を制御する。

また、その第１のミラー面（１４ａ）と反射面（１８ａ
）との間のそのモジュール領域（１７ａ）上でその光学
共振器の光路ＬＢと光軸が一致するようにファラデー素
子（２０）を固定して、そのファラデー素子（２０）の
近くにそのファラデー素子（２０）の光軸方向に磁界を
付与するためのコイル（２１）を取り付ける。

通常ファラデー素子は入力光を９０°旋光させるために
使用されるが、本例のファラデー素子（２０）は内部を
通過するレーザビームを数度程度旋光させるだけで充分
であるため、そのファラデー素子（２０）の光軸方向の
長さは１ｍｍ程度もあればよい。

第２図を参照して本例のジャイロ基板（１２）上のミラ
ー面（１４ａ）〜（１６ａ）等の位置関係につき説明す
るに、第１のミラー面（１４ａ）　と第２のミラー面（
１５ａ）とのなす角度をβ１、第２のミラー面（１５ａ
）と第３のミラー面（１６ａ）　とのなす角度をβ５と
して、ミラー面（１４ａ）、　（１５ａ）及び合波ミラ
ー（１８）の反射面（１８ａ）に対する光学共振器の光
路ＬＢに沿うレーザビームの入射角を夫々β３．β２及
びβ４とする。

この場合、先ず次の関係式が成立する。

２（β２＋β３＋β４）＝１８０°　　・・・・（２）
同様にβ１＋（９０°−β２）　＋　（９０°−β３）
−１８０°が成立しているので、次の関係式が成立する
。

β１＝β２＋β３　　　　・・・・（３）また、その光
学共振器の光路ＬＢの中には時計方向ＣＷに進行するレ
ーザビームと反時計方向ＣＣＷに進行するレーザビーム
とが混在しているが、その内の反時計方向に進行するレ
ーザビームのその合波ミラー（１８）の反射面（１８ａ
）上の点Ｐ１で透過する成分を受光素子（２２）の受光
面上の点Ｐ２に照射させると共に、時計方向に進行する
レーザビームのその反射面（１８ａ）上の点Ｐ１て透過
する成分をその第３のミラー面（１６ａ）の点Ｐ３に垂
直二こ入射させるものとする。

この場合、その反射面（１８ａ）の反射率は９０％以上
であるのでその第３のミラー面（１６ａ）の点Ｐ３で反
射されたレーザビームはその反射面（１８ａ）の点Ｐ１
で大部分が反射されてその受光素子（２２）の点Ｐ２に
進む。従って、この受光素子（２２）の点Ｐ２において
、その光学共振器の光路ＬＢ中を時計方向に進行するレ
ーザビームの一部と反時計方向に進行するレーザビーム
の一部とが混合され、その受光素子（２２）で干渉信号
であるビート信号が検出される。

また、その第３のミラー面（１６ａ）に対してレーザビ
ームが垂直に入射することから、角度β５に関して次式
が成立する。

β５＋９０°＋２β３＋９０°＋β２＝３６０°　・・
・・（４）上述のように角度β１〜β５の間には３個の
条件式が存在するので、それらの角度β１〜β５の内で
任意に設定できるのは２個であり、残りの３個の角度は
条件式（２）〜（４）に基づいて決定され２また、最も
単純な角度β１〜β５の決定方法はイの光学共振器の３
角形の光路ＬＢを正３角形の遍路にすることであるが、
この場合にはβ１は６０゜β２〜β４は夫々３０゛、β
５は９０°になる。

第３図は本例の信号処理回路の構成を示し、この第３図
において、（２３）は電流−電圧変換回路を示し、受光
素子（２２）の検出電流をこの電流−電圧変換回路（２
３）を介してビート信号Ｓ１に変換する。

このビート信号Ｓ１は光学共振器中を時計方向にｗ行す
るレーザビームと反時計方向に進行するレーザビームと
の干渉信号（第４図Ａ）であり、こＣビート信号Ｓ１を
低域通過フィルタ回路（２４ン及び滋形整形回路（２５
）に供給する。低域通過フィルタ巨路（２４）において
はそのビート信号Ｓ１の略直流しベルに対応するレベル
信号Ｓ２　（第４図Ｂ）が生成され、このレベル信号Ｓ
２を波形整形回路（２５）及びベルチェ素子用のドライ
ブ回路（２６）に供給する。

ドライブ回路（２６）はそのレベル信号Ｓ２が最大にな
るようにベルチェ素子（１１）を駆動する。リング状の
光学共振器は閉じた光路の長さ（厳密には更に光路の屈
折率を乗じた値）がレーザ光の波長λの整数倍であると
きに最も出力が大きくなり動作が安定するが、何等温度
制御を行わないとき↓こはその光路の長さはジャイロ基
板（１２）の光学共振器面（１７）の膨張又は収縮等に
より変化してその出力は安定しに（い。また、そのビー
ト信号Ｓ１の直流レベルは本例の光学共振器中のレーザ
ビームの強度に比例するとみなせるので、本例ではビー
ト信号Ｓ１の直流レベルが最大になるようにそのジャイ
ロ基板（１２）の伸縮率を制御することにより、常に光
学共振器の出力が最大になるようにしている。

波形整形回路（２５）はそのビート信号Ｓ１をレベル信
号Ｓ２でスライスして２値化したデジタルのビート信号
Ｓ３　（第４図Ｃ）を生成し、このビート信号Ｓ３をデ
ータセレクタ（２７）の人力部に供給する。

（２８）はアンプダウンカウンタを示し、そのデータセ
レクタ（２７）の一方の出力部及び他方の出力部を夫々
そのカウンタ（２８）のアップ計数端子及びダウン計数
端子に接続し、このカウンタ（２８）の計数出力をラッ
チ回路（２９）を介して中央処理ユニット（以下ｒｃＰ
Ｌｌｊと称する）　（３０）に供給する。

（３１）は所定周波数の矩形波の切り替え信号ｓ４（第
４図Ｄ）を発生する発振回路を示し、この切り替え信号
Ｓ４の周波数は例えば１ｏＯＨｚ−１ｋ　Ｈｚ程度に設
定する。この切り替え信号ｓ４をデータセレクタ（２７
）の切り替え端子、ラッチ回路（２９）のクロンク端子
、ＣＰ　Ｕ　（３０）及びコイル用のドライブ回路（３
２）に供給する。そのデータセレクタ（２７）はその切
り替え信号Ｓ４がハイレベル“１”であるときにビート
信号Ｓ３をアンプパルスＳＵ　（第４図Ｅ）としてカウ
ンタ（２８）のアンプ計数端子に供給し、その切り替え
信号Ｓ４がローレベル”　ｏ　”であるときにそのビー
ト信号Ｓ３をダウンパルスＳＤ　（第４図Ｆ）としてそ
のカウンタ（２８）のダウン計数端子に供給する。

また、ランチ回路（２９）はその切り替え信号Ｓ４の各
立ち上がりの時点におけるカウンタ（２８）の計数値Ｃ
１を保持し、ドライブ回路（３２）はコイル（２１）に
その切り替え信号Ｓ４に応した電流を供給する。これに
より、そのコイル（２１）の近傍のファラデー素子（２
０）の内部にはその切り替え信号Ｓ４がハイレベル°゛
１゛のときには例えば光学共振器の時計方向の磁界が加
えられ、その切り替え信号ｓ４がローレベルパ０″′の
ときにはその光学共振器の反時計方向の磁界が加えられ
る。そのファラデー素子（２ｏ）の内部に光学共振器の
時計方向の磁界が加えられると、その時計方向に進行す
るレーザビームの位相が変化し、光学共振器の反時計方
向の磁界が加えられると、その反時計方向に進行するレ
ーザビームの位相が変化する。従って、その交流磁界が
加えられたファラデー素子（２ｏ）により受光素子（２
２）で検出されるビート信号Ｓｌの周波数は第４図Ａに
示すようにその切り替え信号Ｓ４の周期で変化する。

第５図を参照して第１図例の回転角速度の検出動作につ
き説明するに、そのジャイロ基板（１２）上のミラー面
（１４ａ）、　（１５ａ）及び合波ミラー（１８）の反
射面（１８ａ）により構成される光学共振器の回転角速
度（角周波数）をΩ、その受光素子（２２）で検出され
るビート信号Ｓ３の周波数をΔｆとする。この場合、そ
のファラデー素子（２０）に磁界が加えられていない状
態では、その光学共振器の光路ＬＢで囲まれる面積をＳ
、そのレーザダイオード（１９）の波長をλ、光路の長
さをＬとすると、次の関係がある。

Δｆ＝４ＳΩ／（λＬ）　　・・・・（５）この関係は
第５図の破線（３３）のようになる。特に本例では光フ
ァイバが使用されておらず、ロックイン現象が比較的発
生しにくいので、式（５）の関係に基づいてビート信号
の周波数Δｆより比較的高い精度で回転角速度Ωを求め
ることができる。

ただし、本例でもミラー面（１４ａ）、　（１５ａ）及
び反射面（１８ａ）におけるレーザビームの若干の散乱
によりロックイン現象が僅かながら発生する虞があるの
で、より高精度に回転角速度を検出するにはそのロック
イン現象を補正する必要がある。この場合、回転角速度
Ωの絶対値が０でないにも拘らずそのビート信号の周波
数ΔｆがＯになる領域であるロックイン領域を第５図の
（３５）で表すと、その周波数Δｆと回転角速度Ωとの
関係は実線（３４）のように表すことができる。

そして、本例では第３図の信号処理回路中のドライブ回
路（３２）を動作させてファラデー素子（２０）の内部
に切り替え信号Ｓ４と同し周期で方向が反転する磁界を
加える。これによりその光学共振器の回転角速度には一
種の疑（以的なバイアスｆ、が与えられたことになるの
で、ビート信号の周波数Δｆと実際の回転角速度Ωとの
間の関係はその信号Ｓ４の周期で第５図の実線（３６）
と実線（３７）との間を移り替わるようになる。

具体的に実際の光学共振器の回転角速度Ωがロックイン
領域（３５）の内部のΩｘ　（＞Ｏ）であるとすると、
それに対応するビート信号の周波数は夫々Δｆ１及びΔ
ｆ２となり、バイアス周波数を八ｆ、、Δｆ、とすると
回転角速度Ω８による周波数差をｆΩ８として、 Δｆ、−ΔｆＢ＋ｆΩ８　　　　・・・・（６）Δｆ２
＝−Δｆ８＋ｆΩ８　　　・・・・（７）Δｒ＋ｌ＞ｌ
Δｒｚｌ　　　　・・・・（８）が成立している。そし
て、１Δｆ、ｌ−１Δｆ２が破線（３３）で求められる
ｆΩ８の２倍であることから、その周波数の絶対値の差
分（１Δｆ１Δｆ２１）の１／２を弐（５）に代入する
ことにより、実際の回転角速度Ωを正確に検出すること
ができる。この場合、第３図例のデータセレクタ（２７
）を切り替え信号Ｓ４を用いて切り替えると、この切り
替え信号Ｓ４の１周期内のアップパルスＳＵのパルス数
がその周波数Δｆ、に比例し、ダウンパルスＳＤのパル
ス数がその周波数Δｆ２に比例するので、ラッチ回路（
２９）で保持される計数値ＣＩがその周波数の絶対値の
差分（１ΔｆｌｌｌΔｆｚｉ　）に比例する。従って、
ＣＰ　Ｕ　（３０）ではその計数値Ｃ１を逐次取り込ん
で所定の係数を乗することにより現在の実際の回転角速
度Ωを求めることができる。

なお、上述実施例ではモジュール領域（１７ａ）はジャ
イロ基板（１２）の一部であるが、このモジュール領域
（１７ａ）内の光学部品は他の別体の基板上に形成する
ようにしてもよい。この場合は、そのジャイロ基板（１
２）の表面の一部を予め深く削っておき、その別体の基
板をそのジャイロ基板（１２）の深く削った面上に固定
することになるが、このように別体の基板上に光学部品
を形成することにより位置決め等が容易になる。

次に第６図を参照して本発明の他の実施例につき説明す
る。この第１図に対応する部分に同一符号を付して示す
第６図において、（３８）はレーザダイオードであり、
このレーザダイオード（３８）のレーザビームの出力面
は光学共振器の光路ＬＢに対してブリュースタ角をなす
ように傾斜させる。また、（３９）は薄膜状のファラデ
ー素子を示し、そのレーザダイオード（３８）の一方の
出力面にそのファラデー素子（３９）を蒸着等により形
成して、その近傍にコイル（２１）を配する。この場合
、そのファラデー素子（３９）のレーザビームの出力面
もその光路ＬＢに対してブリュースタ角をなすように傾
斜させる。

また、（３９）はミラーであり、このミラー（３９）は
合波ミラー（１８）から漏れてくるレーザビームをその
ままその合波ミラー（１８）を介して受光素子（２２）
に導く。他の構成は第１図例と同様である。本例ではこ
の第６図の構成要素を予め一枚の基板上にモジュール構
成で形成し、その後に第１図のジャイロ基板（１２）上
に位置決めしながら固定する。

第６図例ではレーザダイオ−１”（３８）及びファラデ
ー素子（３９）のレーザビームの出力面が夫々光路ＬＢ
に対してブリュースタ角に設定されているので、第６図
の紙面に平行な偏光成分はそれら素子（３８）、　　（
３９）の表面では反射することなくそのまま光学共振器
の光路ＬＢ中に出力される。従って、そのレーザダイオ
ード（３８）の発振モートが第６図の紙面に平行な偏光
成分になるように選択することにより、その光学共振器
の光路ＬＢ中のレーザビームの強度を最大にすることが
できる。

なお、本発明は上述実施例に限定されず本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々の構成を採り得ることは勿論であ
る。

［発明の効果１ 本発明によれば、光ノア１′ハが使用されていないので
、光ファイバの内部散乱↓こ起因するロックイン現象が
生しない利益がある。また、第１のミラーと第２のミラ
ーと合波用ミラーとで発光素子の出力光の光学共振器を
構成するようにしでいるので、それらミラーの間隔を狭
くすることによりその光学共振器ひいてはリングレーザ
ジャイロ装置を所望の程度まで小型化できる利益がある
。

また、その光学共振器の光路内にファラデー素子を挿入
したときには、それら第１のミラー及び第２のミラー等
における散乱により仮にロンフィン現象が僅かに発生し
ても、そのファラデー素子を用いてビート信号の周波数
にオフセントを設定することにより、正確にその光学共
振器の回転角速度を検出することができる。

また、その発光素子の発光面をブリュースタ角をなすよ
うに傾斜させたとき又はその発光素子の発光面に無反射
膜を被覆したときには、その発光素子の表面反射を最小
にすることができるので、発光素子単体でのレーザ発振
を防止し、ビート信号のＳＮ比を改善することができる
。

同様にそのファラデー素子がその光路と交差する角度を
ブリュースタ角をなすように傾斜させたときには、その
ファラデー素子の表面反射を最小にすることができるの
で、その光学共振器内を進行する光の量を増加させてそ
のビート信号のＳＮ比を改善することができる。

さらに、その第１の基台を温度制御素子を介して放熱板
に取り付けた場合には、例えば受光素子の受光レベルが
所定レベルになるようにその第１の基台を膨張又は収縮
させることにより、その光学共振器の共振の程度を調整
することができる。

さらに、受光素子の検出出力の直流レベルが最大になる
ようにその温度制御素子を制御するようにした場合には
、その光学共振器の長さをその発光素子の波長の整数倍
に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるリングレーザジャイロ装置の一実
施例を示す一部を切り欠いた斜視図、第２図はその一実
施例のジャイロ基板（１２）の平面図、第３図はその一
実施例の信号処理回路の構成図、第４図は第３図例の各
部信号波形を示す信号波形図、第５図はロンフィン現象
の説明に供する線図、第６図は本発明の他の実施例の要
部を示す構成図、第７図は従来の半導体リングレーザ装
置を示す構成図である。 （１０）は放熱板、（１１）はペルチェ素子、（１２）
はジャイロ基板、（１４ａ）　、　（１５ａ）　、　（
１６ａ）は夫々ミラー面、（１７ａ）はモジュール領域
、（１８）は合波ミラー（１９）はレーザダイオード、
（２０）はファラデー素子、（３８）はレーザダイオー
ド、（３９）はファラデー素子である。 代 理 人 松 隈 秀 盛 ｉｆ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１のミラーと第２のミラーと第３のミラーとを有
   する第１の基台と、合波用ミラーと発光素子と読み取り
   用の受光素子とを有する第２の基台とを備え、 該第２の基台を上記第１の基台に対して上記第１のミラ
   ーと第２のミラーと合波用ミラーとが上記発光素子の出
   力光の光学共振器を構成するように配すると共に、 該光学共振器を一方向に回る光と他方向に回る光とを上
   記第３のミラー及び合波用ミラーを用いて混合して上記
   読み取り用の受光素子に導くようにしたことを特徴とす
   るリングレーザジャイロ装置。 ２、上記光学共振器の光路内にファラデー素子を挿入し
   た請求項１記載のリングレーザジャイロ装置。 ３、上記発光素子の発光面をブリュースタ角をなすよう
   に傾斜させた請求項１記載のリングレーザジャイロ装置
   。 ４、上記発光素子の発光面に無反射膜を被覆した請求項
   １又は２記載のリングレーザジャイロ装置。 ５、上記ファラデー素子の上記光路と交差する面をブリ
   ュースタ角をなすように傾斜させた請求項２記載のリン
   グレーザジャイロ装置。 ６、上記第１の基台を温度制御素子を介して放熱板に取
   り付けた請求項１、２、３、４又は５記載のリングレー
   ザジャイロ装置。 ７、上記受光素子の検出出力の直流レベルが最大になる
   ように上記温度制御素子を制御するようにした請求項６
   記載のリングレーザジャイロ装置。