JPH051637B2

JPH051637B2 -

Info

Publication number: JPH051637B2
Application number: JP58143631A
Authority: JP
Inventors: Eichi Iiguri Waanaa
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1982-08-05
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1993-01-08
Also published as: EP0100993A3; US4657392A; EP0100993A2; DE3381179D1; CA1208034A; EP0100993B1; JPS5947788A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、角速度センサのロツクインレートを
最小化する装置に関し、更に詳細には、リングレ
ーザ角速度センサのロツクインレート現象に関係
した出力信号を発生する判別装置に関する。さら
に、本発明は、ロツクインレートを表わす判別信
号を使用し、リングレーザ角速度センサのロツク
インレートに作用する装置を提供するものであ
る。

〔従来技術〕

リングレーザ角速度センサは、発明者
Podgorskiによる米国特許第4152071号及び第
3390606号、及び発明者Killpatrickによる米国特
許第3373650号及び第3467472号に記載されてお
り、これら特許は本出願人に譲渡されている。

リングレーザ角速度センサは、オプテイカル閉
ループ路に沿つて反対方向に進行する２つの単色
波を発生する。この単色波は通常２つのレーザビ
ームである。オプテイカル閉ループ路が回転する
と、光波が進む有効路の長さが変化する。オプテ
イカル閉ループ路は共振空胴を形成し、そこに光
波の持続振動が生じると、各波の波長は、閉ルー
プ路の回転により一方が増加し他方が減少する。
このように、閉ループ路の角度回転により２つの
波に周波数差が生じ、この周波数は角度回転の速
度に比例している。

リングレーザ角速度センサの例として、米国特
許第3390606号及び第4152071号が挙げられる。こ
れらにおいて示されたリングレーザセンサは、３
つのコーナミラーにより形成された三角形リング
レーザ空間を成している、熱的及び機械的にほぼ
安定したブロツクを有している。この空間は、た
とえばヘリウム及びネオンガスから成るガスで充
満されている。従来の例では、コーナミラーの一
つは、いく分透過性を有し、反対方向に進行する
各波の一部をレーザ空胴から取り出し、ビーム結
合器においてヘテロダイン化して干渉パターンを
生ずる。干渉パターンは、角度回転レートの尺度
である、２つのビームのヘテロダインオプテイカ
ル周波数のビート周波数を検知する光検出器によ
り検出される。従つて、この光検出器の出力は、
２つの対向して進む波の位相差に関係した信号で
ある。

リングレーザ角速度センサに関連した現象に
“ロツクイン”と呼称されている現象がある。ロ
ツクインとは、オプテイカル閉ループ路の回転速
度がロツクインレートと呼称される臨界値以下に
ある状態のことであり、このロツクインレート以
下では２つの波はただ一つの周波数で振動する。
ロツクイン現象は、２つの波のエネルギ結合によ
るものと考えられており、その主な原因はミラー
面における後方散乱である。エネルギ結合の他の
原因としては、開口作用やガス媒体とが挙げられ
る。

低い回転速度におけるロツクインの影響を除去
するため、装置を、大半の時間、ロツクインから
保護するようにセンサにバイアスをかけている。
米国特許第3373650号には、周波数差を変化して、
大半の時間、ある周波数が存在するようにしたバ
イアス装置が示されている。このバイアス技術
は、一般にデイザリングと呼称されている。この
デイザリングは、センサを前後に交互に振動させ
ることにより得られ、また２つの対向して進む波
を光学的に変化して２つの波形に影響を与えるこ
とによつても得ることができる。リングレーザ角
速度センサにバイアスをかける他の方法には、ロ
ツクインレートより十分速い速度でセンサを回転
させて行なうものがある。この技術もまたオプテ
イカル装置を有し、これにより波の周波数を十分
分離して、低い回転速度においても周波数差が生
じるようにしている。

しかし上述のバイアス技術は、対向して進行す
る２つの波に常にいくらかのエネルギ結合が存在
するため、ロツクインの作用はあまり除去されて
いない。特に、デイザドリングレーザ角速度セン
サにおいては、閉ループ路の回転速度は、各振動
の最後、すなわち方向転換点において、ゼロを通
過し、これら方向転換点において、代表的なジヤ
イロ出力にロツクイン誤差が累積する。このロツ
クイン誤差の累積は、この分野においてはランダ
ムドリフトとして知られている。米国特許第
4152071号は、対向して進行する波のレーザ通路
を変化して各センサのロツクインレートを減少す
るようにした装置を示している。ロツクインレー
トの値を最適化すなわち最小化すれば、ランダム
ドリフト、すなわちロツクイン誤差の最も最小化
される（なお、センサのスケールフアクタは、シ
ステムに一定レートをバイアスしたロツクインレ
ートに関係している）。米国特許第4152071号で
は、ミラーの一つを透過した波の一方の一部を使
用して、ロツクインレートを表わす判別信号を得
ている。また、この米国特許第4152071号では、
どちらかの波の強さの変化は、ロツクインレート
を表わしている。

〔発明の概要〕

本発明のリングレーザ角速度センサの判別装置
は、対向して進行する波の位相差から得られたセ
ンサのロツクインレートを表わす判別信号を出力
する。この判別信号は、リングレーザ角速度セン
サにおける対向して進む波間のエネルギ結合を変
化し、ロツクインレートの値を最小レートに制御
する閉ループ制御装置において使用される。

また、センサのロツクインレートに関係した制
御信号を得るのに、波間の位相差に応答する制御
装置を使用している。この制御信号を用いてセン
サのロツクインレートに影響を与えている。

〔実施例〕

レーザ角速度センサにおける対向して進む波の
動作は、多くのレーザ技術により分析されてい
る。図面の簡単な説明の直前に挙げた表（式の一
覧）の式(1)は、周知の“ロツクイン”式でありこ
れは1971年発行の「レーザ応用」vo11，第150頁
に記載された、Frederick Aronowitzによる
「レーザジヤイロ」において示されている。補遺
１の式(1)は次のとおりである。

(1) Ψ〓＝Θ〓＋Ω_Lsin（Ψ＋α）ロツクイン式ここで、Ψ〓は波間の位相差Ψの変化率、Θ〓はセ
ンサの入力レート、Ω_Lはセンサのロツクインレ
ートである。

式(1)の左側は、レーザ角速度センサの対向して
進行する波間の位相差の変化率を表わしている。
ロツクイン誤差がないと仮定すると、位相差にお
ける変化率は、オプテイカル閉ループ路の回転速
度に直接的に関係する。この回転速度は、式(1)の
等式の右側の第１項により表示されている。しか
し、ロツクイン誤差があると、このようにはなら
ない。式(1)の右側の項は、代表的なリングレーザ
出力におけるロツクイン誤差の関数を示してい
る。この出力は、波の周波数差に関係した回転の
尺度として波の位相差における変化から得られ
る。

通常のリングレーザ角速度センサにおいて、オ
プテイカル閉ループ路を進行する各波の一部分は
光学的に結合され、ヘテロダイン化されて、干渉
パターンを形成する。干渉パターンは、波の位相
差に関する情報を含んでおり、かつ２つの波の位
相差の変化率を決定するのに使用することができ
さらに、閉ループ路の回転に関係した出力信号を
得るのに有効である。このように、センサの出力
回転情報を得るには、一般に干渉パターンを使用
している。

本発明は、回転測定に有効な、同じ干渉パター
ンから得た位相情報を信号処理し、センサのロツ
クインレートを表わす判別信号を供給する装置を
提供するものである。本発明のロツクインレート
判別信号を使用しているフイードバツク制御装置
を、センサシステムのロツクインレートの最小化
に使用することもできる。また、本発明の別の形
態では、制御装置は、干渉パターンから得られた
位相情報を処理し、リングレーザシステムを変化
する制御信号を得て、ロツクインレートを最小化
している。

表に示した数式において、ロツクイン誤差が非
常に小さい場合、位相の変化率は、閉ループ路の
回転速度にほぼ等しい。従つて、位相角の変化
は、入力回転角度の変化に直接的に関係する。さ
らに、ロツクインレートが入力回転速度よりかな
り小さいと仮定すれば、ロツクイン誤差関数（式
(1)の右側の項）は、式(2)に示したように入力回転
角度によつて表現できる。変数を置換し（式(3)）、
積分し（式(4)）、再び変数を置換（式(5)）するこ
とにより、入力回転角度Θ、入力回転速度ω、オ
フセツト項αの関数として、対向して進む波の瞬
間位相差Ψを表現することができる。式(5)は、位
相差Ψが、ロツクインレートΩ_L、入力回転速度
ω及び入力回転角度Θの余弦関数により形成され
たロツクイン誤差関数だけ差引かれた入力回転角
度Θに関係している。このように通常センサの干
渉パターンから得られる瞬間位相差は、センサの
ロツクインレートに関係した情報を含んでいる。

代表的なレーザ角速度センサにおいて、対向し
て進む波の一部をヘテロダイン化することによ
り、２つの波の瞬間位相差と呼称されている２つ
の波の位相関係を表わす干渉パターンを生じてい
る。通常、干渉パターンから有効な情報を得るの
に位相検出装置を使用しており、この装置は一般
に、発生した干渉パターンに関係した空間的位置
における光の強さを測定する光検出器を含んでい
る。光検出器の出力は、一定のオフセツト位相角
αだけずれた、２つの波の位相差の正弦または余
弦関数により表示できる。オフセツト位相角は、
干渉パターンに関する配置に起因した、光検出器
により実際に検出された瞬間位相差と、２つの波
の瞬間位相差との間の差である。さらに、干渉パ
ターンのしま間隔の1/4だけ離間した２つの光検
出器を用いることは周知のことである。各光検出
器の出力は、２つの波の位相差の正弦及び余弦関
数を表わしている。このようにすることにより、
信号処理装置を使用して最小及び最大数を計数
し、１秒当りの計数の形でオプテイカル閉ループ
路の回転速度情報を得ることができる。１秒当り
の計数の形態のこの出力に、センサ装置の適当な
スケールフアクタを掛ければ、上述したような角
度回転の尺度及び角度回転レートを得ることがで
きる。

表の式(5)において、位相差の正弦及び余弦関数
により表わされた２つの光検出器の出力が、入力
レートωがロツクインレートより十分に大きいと
仮定すれば、これは式(6)及び式(7)のようになる。
さらに式(6)及び(7)を共通の三角法恒等式を用いて
展開すれば、式(6)及び(7)は式(8)及び(9)のようにな
る。

式(8)及び(9)は、Θ＝ωtであるので２つの波の
位相差の正弦及び余弦関数が、周波数ωにおける
基本成分、サイン（Θ）及びコサイン（Θ）を有
していることを表わしている。なお、Θは、２つ
の対向して進む波における2π位相差の倍数に相
当するので、サインΘは閉ループ路の回転に応じ
て非常に急速に変化する。さらに、これらは2ω
における第２調波成分と“D.C”成分、すなわち
摂動項を有する摂動を有している。式(8)，(9)にお
けるD.C.摂動項は次のとおりである。

Ω_L／2ωcosα，Ω_L／2ωsinα 式(8)，(9)のD.C.摂動項に入力レートωを掛け各
積の二乗を加算することにより、ロツクインレー
トΩ_Lを表わす出力信号及びランダムドリフトの
表示が得られる。

〔ω（Ω_L／2ωcosα）〕² ＋〔ω（Ω_L／2ωsinα）〕²＝Ω_L ²／２なお、αはほぼ定であるので、式(8)または(9)の
いずれかのD.C.項は、ロツクインレートを表わす
信号を得るのに十分であるが、両方の項を二乗し
かつ加算して信号の感度を最大にすることが望ま
しい。

このように閉ループ路の回転運動に応じた２つ
の波の位相差の挙動は、センサのロツクインレー
トを決定する情報を含み、これを適当に処号処理
することにより、センサのロツクインレートを表
わす判別信号を得ることができる。さらに、２つ
の対向して進行する波のそれぞれの一部をヘテロ
ダイン化することにより得られた干渉パターンは
位相情報を提供し、この情報からロツクイン判別
信号を得ることができる。位相情報から得られた
ロツクインレートを表わすロツクインレート判別
信号を、米国特許第4152071号に示すような制御
装置の単一ビーム信号のかわりに使用して、ロツ
クインレートを最小化することができる。

第１図は、リングレーザジヤイロにおいて周知
の、干渉パターンをモニタする位相検出装置１０
と、本発明の原理を用いたロツクインレート判別
信号発生装置１００を示している。位相検出装置
１０は、干渉パターン９に応じて、位相検出装置
１０の表面１１に表示される出力位相信号を供給
する。この信号はリングレーザ角速度センサにお
ける対向して進む各波の一部をヘテロダイン化す
ることによつて得られる。光検出器１２，１３は
干渉しまの間隔の1/4だけ離間して配置され、そ
の出力は２つの波の位相差の正弦及び余弦関数を
表わしている。光検出器の出力位相信号は、乗算
器２０，２２、ローパスフイルタ２５，２６、二
乗回路３０，３１、加算回路４０、及び入力レー
ト信号発生器３５とを含むロツクインレート判別
信号発生装置１００に送られる。光検出器１２
は、第１乗算器２０に送られ、位相差の正弦関数
を表わした第１出力位相信号１５を供給する。光
検出器１３は、第２乗算器２２に送られ、位相差
の余弦関数を表わした第２出力位相信号１６を供
給する。第１及び第２位相信号は、式(8)，及び(9)
においてそれぞれ数学的に表わされている。各乗
算器２０，２２は、入力レート信号発生器３５か
らの第２入力信号を受信する。この入力レート信
号発生器３５は、センサの２つの波の同相周波数
差に関係した基準信号を発生する。この信号は、
ある状況においてはオプテイカル閉ループ路の回
転速度ωに直接的に関係している。後述するよう
に、一定レートまたはデイザリングによりセンサ
にバイアスをかける制御信号は、入力レート信号
発生器３５の出力信号及び関数を供給する。なお
光学的にバイアスがかけられたセンサ、すなわち
２つの波の通路に挿入された波変化装置は、閉ル
ープ路を直接的に回転することなく周波数差を変
化することができる。

乗算器２０，２２の各出力は、表に示した式(10)
及び(11)の数式で示されている。ローパスフイルタ
２５，２６を通過する際、乗算器２０，２２の各
出力は、式(10)及び(11)の等式の右側の最初の２つの
項がフイルタ除去される。ローパスフイルタ２
５，２６の各出力は、それぞれ二乗回路３０，３
１を通過し、加算装置４０により加算される。加
算装置４０の出力は、本発明のロツクインレート
判別信号である一定極性の出力信号である。この
信号はリングレーザ角速度センサのロツクインレ
ートΩ_Lを表わしている。

第２図は、入力バイアスを有するリングレーザ
角速度センサを示している。第２図のリングレー
ザジヤイロ２００は、三角形のオプテイカル閉ル
ープ路構成を用いている。機械的に及び熱的に安
定したブロツク２２１は、周知の方法でレーザガ
ス及び支持ミラー２２２，２２３，２２４を含む
空所である。ミラー２２４は光学装置２２５が位
相検出装置１０の表面１１上に干渉パターンを投
影できるように部分的に透過性を有している。ミ
ラー２２２は、入力制御装置２３１を有するトラ
ンスデユーサ２３０に接続し、ミラー２２３は、
入力制御装置２４１を有するトランスデユーサ２
４０に接続している。出力位相信号１５，１６を
有する光検出器１２，１３の出力は、第１図に示
したロツクインレート判別信号発生器１００に送
られる。判別信号発生器１００の出力は、変調信
号発生器２６０の出力を第２入力として受ける同
期検出器２５０に送られる。同期検出器２５０の
出力は、差動増幅器２７０に送られる。差動増幅
器２７０は、第１入力として同期検出器２５０の
出力と、第２入力として変調信号発生器２６０の
出力を受信する。増幅器２７０の出力は、入力制
御装置２４１に送られ、かつ位相反転増幅器２８
０を介して入力制御装置２３１に送られる。第２
図に示した実施例は、判別信号発生器１００を除
けば、基本的には米国特許第4152071号に記載さ
れているものと同様である。

第２図のセンサの入力バイアス装置２９０は、
接続装置２９１を介してセンサ２００に接続して
いる。入力バイアス装置２９０は、前述したよう
な種々のバイアス技術を用いている。説明上、入
力バイアス装置は、回転モードにおいてセンサ２
００を前後に振動させることにより、米国特許第
3373650号に示したような正弦運動を生ずるもの
とすると、式(8)，(9)において、ωの値は、センサ
２００の入力運動である。入力バイアスが大半の
時間、ロツクインレートよりかなり大きくかつバ
イアス以外の初期入力運動より大きい正弦運動で
ある場合には、ωの値は、バイアス運動となる。
このような場合、ωの値は補遺１の式(12)に示すよ
うな正弦関数で表わされる。この式においてf_dは
センサの前後回転、すなわち閉ループ路の光学的
前後運動のデイザ周波数である。前後に振動する
回転運動を生ずる一般的な技術には、周知の方法
で、センサ２００を含むばね−質量装置において
使用されている圧電装置があり、たとえば米国特
許第3373650号に示されている。

機械的デイザドセンサにおいて、回転の誘導速
度は、バイアスを除いた閉ループ路の回転速度よ
りもかなり大きい。よつて、誘導瞬間回転速度は
２つの波の周波数差にほとんど等しい。従つて、
ばね−質量装置に結合した圧電装置は、入力レー
ト信号発生装置３５の出力信号を発生する角速度
センサして使用できる。また、振動運動を発生す
る圧電装置に供給される信号を、入力レート信号
発生装置３５の出力信号として使用することもで
きる。なお、誘導バイアスが除去されていない場
合には、発生器３５の出力信号及び関数は、回転
速度を表わす通常のセンサ出力信号により得るこ
とができる。

光学的バイアスを使用した場合でも、入力レー
ト信号発生装置３５の出力信号及び関数を供給す
るのに同様の技術を使用することができる。さら
に、一定バイアスを使用した場合、発生装置３５
は、選択されたバイアスに関係した信号を発生す
る。

第３図は、入力バイアス２９０が式(12)に示した
バイアスである場合の、光検出装置１０の応答す
なわち光検出器１２，１３の出力を示している。
また、第３図は、式(12)による機械的デイザドリン
グレーザ角速度センサにおける式(8)及び(9)の摂動
項、すなわち調波成分及びD.C.項を表わしたグラ
フである。式(8)及び(9)の摂動項は、干渉パターン
の強さにおいて観察でき、これは光検出器１２，
１３の出力位相信号に含まれている。式(12)による
振動バイアス運動が反転する時、すなわち方向転
換する時、分母ωの値はゼロに至り、よつて各方
向転換時点において摂動項は表面上激増する。し
かし実際には、導き出すのに使用した近似が成立
しない。従つて、摂動項の合計は、各デイザ期間
において２回生ずる第３図のインターバルＴ１及
びＴ２に示すように、有限最小値及び最大値にな
る。

摂動項を取り出すため、ロツクインレート判別
信号発生装置１００は、各出力位相信号１５，１
６それぞれに、信号発生器３５からの入力レート
信号ωを掛けることにより、式(10)，(11)の摂動項を
生じることができる。さらに、乗算器２０，２２
により発生した積信号をローパスフイルタにかけ
た後、D.C.摂動項を表わす信号が発生する。

二乗されかつ加算された時、D.C.摂動項は、ロ
ツクインレートΩ_Lの二乗に関係したロツクイン
レート判別信号を発生する。本発明の説明は、正
弦バイアスに関して述べてきたが、一定レートの
バイアスでも使用し得る。理解する上で重要なこ
とは、入力レート信号発生器３５の出力信号は閉
ループ路の外見上の運動すなわち２つの波の周波
数差を近似する特性を有していることである。な
お、一定レートバイアスを使用した場合、一定信
号を使用すればよい。

第２図の制御装置は、位相検出装置１０及び判
別信号発生装置１００を除いて、米国特許第
4152071号に示した制御装置と基本的には同じで
ある。この米国特許第4152071号の制御装置は、
単一ビームの強さに応答する。特に重要なこと
は、この米国特許の制御装置は、２つの波のエネ
ルギ結合により生じた単一ビームの強さの変化に
応答し、ロツクインレートを表わす判別信号を生
ずることである。ロツクインレート判別信号を得
て、制御装置は２つの波のレーザ通路を、ロツク
インレートが最小になる状態に調節する。従つて
第２図の制御装置が、２つの波により生じた干渉
パターンから得られた、２つの波の位相差の位相
情報に応答するということを除けば、第２図の制
御装置は米国特許第4152071号の制御装置と同じ
目的を有し、かつ、この装置と同様のものであ
る。

第２図に示した制御装置の動作について、簡単
に説明する。この制御装置の変調信号発生装置２
６０は、トランスデユーサ２３０，２４０にそれ
ぞれ接続したミラー２２２，２２３の位置を調節
する変調信号を発生する。従つて、ロツクインレ
ート判別信号Ｄは、発生装置２６０の変調信号に
関係した成分を有し、さらにこの信号は−入力と
して発生装置２６０の出力を有する同期検出器２
５０により復調される。これは、レーザ通路の変
化でセンサのロツクインレートに、判別信号に相
当する変化が生ずるためである。同期検出器２５
０の出力は、判別信号が、最小のロツクインレー
トに相当する値を有する状態に、ミラー２２２，
２２３の平均位置を駆動するD.C.信号である。

第４図は、ロツクインレート判別信号発生装置
１００において示した本発明の原理を用いた制御
装置を示している。光検出器１２の出力位相信号
１５は、前と同様の出力信号及び関数を有する入
力レート信号発生器３５の出力を掛ける第１乗算
器４０ａに送られる。これら２つの信号の積は乗
算器４２０ａに送られる。また、光検出器１３の
出力位相信号１６は、基準信号発生器３５の出力
を掛ける乗算器４１０ｂに送られる。これら２つ
の信号の積は乗算器４２０ｂに送られる。乗算器
４２０ａは、乗算器４１０ａの積出力に変調信号
発生器４６０の出力を掛ける。乗算器４１０ｂの
積出力は、乗算器４２０ｂにおいて、変調信号発
生器４６０の出力と乗算される。乗算器４２０
ａ，４２０ｂの積は、それぞれローパスフイルタ
４３０ａ，４３０ｂを通り、さらに二乗回路４４
０ａ，４４０ｂにおいて二乗される。二乗回路４
４０ａ，４４０ｂの出力は加算回路４５０におい
て加算され、増幅器４７０に送られる。増幅器４
７０の他の入力は、変調信号発生器４６０の出力
である。増幅器４７０の出力は、第２図の増幅器
２７０の出力と同様に、トランスデユーサ２４
０，２３０に送られる。

第４図の制御装置の動作は、構成装置の配置及
び中間信号を除けば、第２図の装置と同様であ
る。また、第２図の増幅器２７０の出力信号と第
４図の増幅器４７０の出力信号とは、基本的には
同じである。乗算器４２０ａ，４２０ｂは、同期
検出器として働き、乗算器４１０ａ，４１０ｂに
より位相信号から得られた積における個々の摂動
項に応答する。第４図の回路は、結合前に光検出
器１２，１３の出力位相信号の変調を同期的に検
出するという利点を有している。

正弦バイアスを使用し、かつ入力レート信号発
生装置３５の出力が、デイザ周波数である周波数
を有している場合、変調信号発生器４６０の出力
は、乗算または除算により信号発生器３５の出力
から得られる。また、ある状態では、発生器４６
０の出力が信号発生器３５の出力のサブハーモニ
ツク成分である場合、良好な動作が得られる。こ
の場合、たとえば発生器４６０を２つの回路（図
示せず）に分割して、発生器４６０の出力が信号
発生器３５の出力信号の周波数の半分の周波数を
有するようにしている。言い換えれば、レーザ通
路の変調周波数が、第２図の入力バイアス２９０
により得られたバイアス周波数の1/2となる。

第２図及び第４図に示した信号路におけるロー
パスフイルタの位置は、予定した関数を生ずるよ
うな他の位置であつてもよい。たとえば、ローパ
スフイルタを、二乗した後の信号路に配置しても
よい。これらまたは他の改変は、信号処理技術の
分野において周知である。本発明及び米国特許第
4152071号におけるオプテイカル閉ループ路は、
オプテイカル閉ループ路を形成する１つまたは複
数のミラーの位置を変化することにより、ロツク
インレート判別信号に応じて変化するようになつ
ている。ミラーの位置を変化する方法は、２つの
波のエネルギ結合すなわちロツクインレートを変
化する有効な方法である。しかし、レーザのゲイ
ン制御の他、２つの波の通路における素子による
位相分離を含む、オプテイカル閉ループ路を変化
する他の方法も可能である。従つて、オプテイカ
ル閉ループ路の変化は、エネルギ結合を変化し
て、センサのロツクインレートの変化を生じるい
かなる方法をも含んでいる。

第１−４図に示した本発明において、リングレ
ーザ角速度センサのロツクインレートを表わす信
号は、２つの対向して進む波の位相差の情報から
得ることができる。また、本発明は、判別信号を
閉ループ制御装置において使用し、２つの波のエ
ネルギ結合を変化し、センサのロツクインレート
を最小にし、よつてランダムドリフト及び／また
はスケールフアクタを改良している。さらに、位
相情報を用いる制御装置を、センサのロツクイン
レートを最小化するように構成することもでき
る。本発明の原理を用いた実施例において、セン
サの２つの波の位相差に関係した情報は、２つの
波の一部をヘテロダイン化することにより得られ
た干渉パターンから得られる。本発明の実施例で
は、２つの波をヘテロダイン化して得られた干渉
パターンを使用しているが、必要な位相情報を得
るのに他の技術を使用してもよい。

さらに、本実施例では、三角形のオプテイカル
閉ループ路及び回転入力バイアスに関して示され
ているが、矩形のオプテイカル閉ループ路を含む
他のオプテイカル閉ループ路を使用することも可
能で、これらも本発明の思想の範囲に入るもので
ある。また、２つの対向して進む波の周波数を変
化するのに使用するバイアス技術は、一定レート
バイアス技術の他、両方を変化するものであつて
もよい。

本発明は、リングレーザ角速度センサに関して
述べているが、本発明の原理は、他の形態の電磁
波にも適用できる。

また、本発明の原理は、第１図及び第４図に示
すように、アナログ回路により実施しているが、
デイジタル回路またはマイクロプロセツサ等によ
つても実施し得る。このように、本発明は様々に
改変し得、本実施例に限定されない。

表（式の一覧） (1) Ψ〓＝Θ〓＋Ω_Lsin（Ψ＋α）ロツクインの式 where：Ψ〓＝波間の位相差Ψの変化率 Θ〓＝センサの入力レート Ω_L＝センサのロツクインレート (2) Ψ〓＝Θ〓＋Ω_Lsin（Θ＋α） Ω_L≪Θ〓＝ω＝Ψ〓 ΔΨΔΘ (3) Ψ〓＝ω＋Ω_Lsin（ωτ＋α） Θ〓をωに及びΘをωτに置換 (4) Ψ＝∫Ψ〓＝ωτ−Ω_L／ωcos（ωτ＋α） (5) Ψ＝Θ−Ω_L／ωcos（Θ＋α） ωτをΘに置換 (8) sinΨ＝sinΘ−Ω_L／2ωcos （2Θ＋α）−Ω_L／2ωcosα (9) cosΨ＝cosΘ＋Ω_L／2ωsin （2Θ＋α）−Ω_L／2ωsinα (10) ωsinΨ＝ωsinΘ−Ω_L／２cos （2Θ＋α）−Ω_L／２cosα (11) ωcosΨ＝ωcosΘ＋Ω_L／２cos （2Θ＋α）−Ω_L／２sinα (12) ω＝Ksin（2πf_dｔ）

【図面の簡単な説明】

第１図はロツクインレート判別信号発生器のブ
ロツク図、第２図は第１図の判別信号発生器を用
いたリングレーザ角速度センサのブロツク図、第
３図は本発明の判別信号を表わしたグラフ、第４
図は第２図の制御装置の他の実施例を示したブロ
ツク図、補遺１は本発明を理解するのに有効な数
式を示している。９…干渉パターン、１０…位相検出装置、１
２，１３…光検出器、２０，２２，４１０ａ，４
１０ｂ，４２０ａ，４２０ｂ…乗算器、２５，２
６，４３０ａ，４３０ｂ…ローパスフイルタ、３
０，３１，４４０ａ，４４０ｂ…二乗回路、１０
０…ロツクインレート判別信号発生装置、２００
…リングレーザジヤイロ、２３１，２４１…入力
制御装置、２３０，２４０…トランスデユーサ、
２５０…同期検出器、２６０…変調信号発生装
置、２８０…位相反転増幅器、２９０…入力バイ
アス装置。

Claims

【特許請求の範囲】１閉ループ路に沿つて反対方向に進む２つのレ
ーザ波を発生し、各レーザ波の周波数が上記閉ル
ープ路の回転の関数である角速度センサであつ
て、少なくとも大半の時間、上記２つのレーザ波
の周波数を分離させるように上記レーザ波の少な
くとも一方に周波数バイアスをかけるバイアス手
段を含み、上記２つのレーザ波の周波数差を検出
して角速度センサの回転角度を表す出力信号を発
生し、ロツクインレートの回転速度以下では上記
２つのレーザ波の周波数が共通周波数にロツクイ
ンする角速度センサのロツクインレートを表す信
号を発生する装置において：上記２つのレーザ波に応答し、上記２つのレー
ザ波の間の位相差の正弦関数および余弦関数をそ
れぞれ表す第１および第２の位相信号を発生する
位相検出手段と：上記２つのレーザ波の周波数差に関連した基準
信号を与える手段と；上記第１の位相信号と上記基準信号との積に応
答するとともに、上記第２の位相信号と上記基準
信号との積に応答し、上記角速度センサの上記ロ
ツクインレートを表す判別信号を与える手段とを備えることを特徴とする、角速度センサのロツ
クインレートを表わす信号を発生する装置。