JPH0579193B2 - - Google Patents
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- JPH0579193B2 JPH0579193B2 JP61117722A JP11772286A JPH0579193B2 JP H0579193 B2 JPH0579193 B2 JP H0579193B2 JP 61117722 A JP61117722 A JP 61117722A JP 11772286 A JP11772286 A JP 11772286A JP H0579193 B2 JPH0579193 B2 JP H0579193B2
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- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
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- G01C19/66—Ring laser gyrometers
- G01C19/661—Ring laser gyrometers details
- G01C19/662—Ring laser gyrometers details signal readout; dither compensators
- G01C19/664—Ring laser gyrometers details signal readout; dither compensators means for removing the dither signal
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Description
〔利用分野〕
本発明はレーザ角速度センサに関するものであ
り、とくに、それらのセンサに固有のロツクイン
効果を避けるためにデイザーバイアスを用いるレ
ーザ角速度センサに関するものである。 〔従来技術とその問題点〕 リングレーザ角速度センサの挙動は当業者によ
り良く理解されている。そのようなセンサに固有
の現象は、互いに逆の向きに伝わるレーザビーム
が共通の振動数に固定しようとするロツクインと
して知られている現象である。ロツクイン現象に
より誤差が生じその誤差により航行装置は悪影響
を受ける。 ロツクインの影響を避け、または小さくするた
めに、本願出願人が所有する米国特許第3373650
号明細書に記載されているようなデイザー技術に
よりレーザ角速度センサをバイアスできる。通常
デイザーと呼ばれているバイアス技術は電気光学
的技術および機械的な技術を含む各種のやり方で
行うことができる。それらのバイアス技術は、互
いに逆向きに伝わるレーザビームの挙動に直接作
用するから、センサの読出し信号には速度情報信
号ばかりでなく、センサのバイアスに直接関連す
る信号成分が含まれる。このことは、読出し装置
がセンサに直接とりつけられていても（ブロツク
とりつけ）、前記米国特許明細書に示されている
ようにセンサから離れて設けられていても（ケー
スとりつけ）、本当である。デイザーによる読出
し信号における信号の寄与分のことをここではデ
イザー信号成分と呼ぶことにする。低ノイズ航行
装置の場合には、制御の諸問題を避けるために、
読出し信号中のデイザー信号成分を最小にする
か、除去せねばならない。 デイザー信号成分を除去する従来の解決技術に
はノツチフイルタが含まれる。しかし、そのよう
なノツチフイルタは、制御ループの安定度に影響
を及ぼすことがある利得および移相の擾乱を生ず
る。望ましい解決技術は、デイザー信号成分にほ
ぼ等しい修正信号を発生することにより、デイザ
ー信号成分を除去することである。この解決技術
が米国特許第4344706号明細書に開示されている。
この米国特許明細書には、デイザー回転の時計回
り成分と逆時計回り成分をトラツキングするトラ
ツキング回路を使用することが記載されている。
それらのデイザー成分は、センサの互いに逆向き
に伝わるレーザビームに応答する通常の読出し信
号から差し引かれ、それにより修正された読出し
信号を得る。 〔発明の概要〕 デイザーさせられたリングレーザ角速度センサ
の読出し信号は、閉ループデイザー信号除去技術
の一部を構成する信号組合わせ回路により処理さ
れる。その信号組合わせ回路の出力が、リングレ
ーザセンサに加えられたデイザーの関数として変
調され、それから修正信号を制御するために利用
される。信号組合わせ回路は読出し信号と修正信
号を組合わせて、デイザー信号成分がほとんどな
い出力信号を生ずる。 〔実施例〕 以下、図面を参照して本発明を詳しく説明す
る。 まず、前記米国特許明細書に示されているのに
類似するリングレーザ角速度センサが示されてい
る第１図を参照する。センサ１０はブロツク１２
にとりつけられた読出し機構１１を含む。ブロツ
ク１２は互いに逆向きに伝わるレーザビームの伝
播路を形成する。読出し機構１１は互いに逆向き
に伝わるレーザビームの一部に応答して、後で詳
しく説明するように、ビームの振動数の差を表す
信号を生ずる。センサ１０には前記したデイザー
すなわちバイアスを与えるデイザー駆動信号も与
えられる。たとえば、前記米国特許に示されてい
るように、センサ１０を回転デイザーさせること
ができる。圧電素子がとりつけられているデイザ
ーばねが曲げられてブロツク１２を回転デイザー
させる。更に、センサに与えられた実際のデイザ
ーに直接関連する信号「Ｒ」として示されている
出力信号１５を発生するために、ばねに圧電素子
をとりつけることもできる。その圧電出力信号
「Ｒ」は「デイザー・ピツクオフ信号」と呼ばれ
ることもある。ここではその信号のことを、セン
サに加えられたデイザーに関連する位相と振幅を
有するデイザー基準信号と呼ぶことにする。その
デイザー基準信号は、選択したデイザー技術（光
学的または機械的）に応じて各種の技術により得
ることができる。 フアラデー・セルなどを含む電気光学的バイア
ス装置を記述するためには、第１図に類似する図
が適切であることに注意すべきである。 読出し機構１１は、互いに逆向きに伝わる各レ
ーザビームの一部を組合わせて干渉パターンを発
生する手段を一般に含む。読出し機構１１は、干
渉パターンに応答して、受けた干渉じまパターン
の強さを示す出力信号を発生する少くとも１つの
光検出器も通常含む。光検出器の出力信号は、光
検出器に入射するしまの変化数を数えるために処
理される信号とすることができる。 良く知られているように、干渉じまの動く向
き、すなわち、センサの回転する向きを決定する
ためには１個の光検出器の出力信号では不十分で
ある。したがつて、回転の向きを示す信号を得る
ためには別の手段を要求される。角速度および回
転角情報を決定するためには、少くとも１つの光
検出器信号と向きの信号を得るだけで十分であ
る。第１図において、信号１３は、後の信号処理
によりセンサの回転を指示および決定するために
十分な任意の１つまたはそれ以上の信号である。 ここでは検出器信号すなわち読出し信号は一連
のパルスであつて、積分（カウント）された時
に、任意の時刻におけるセンサの角度回転を示す
信号を与え、しま変化の変化率はセンサの回転速
度を示す信号を与える。後で詳しく説明する実施
例においては、信号１３はたとえば一対の信号で
あり、そのうちの一方の信号は１つの向きのセン
サ回転を示す一連のパルスであり、他方の信号は
別の向きのセンサ回転を示す一連のパルスであ
る。それらのパルスは別々にカウントされ、差が
回転の向きを示す。別のやり方は、一連のパルス
を有する１本の信号線を有することで、それらの
パルスは、センサの回転の向きを示す信号により
制御されるアツプ／ダウンカウンタにより制御さ
れる。もちろん、信号１３の所期の機能を達成す
るために種々のやり方がある。しかし、どのよう
なやり方においても信号１３はデイザー信号成分
を含む。 互いに逆向きに伝わるレーザビームの機械的ま
たは光学的なバイアスは光検出器に入射するしま
の変化の数と変化率に直接影響するから、読出し
信号に直接影響する。したがつて、観察される回
転速度と回転角は、デイザー信号成分を生じさせ
るデイザーにより直接影響される。 第１図に示す装置は、センサ読出し信号からデ
イザー信号成分を除去し、デイザーによるデイザ
ー信号成分のほとんどないセンサ出力信号を得る
ための閉ループ装置を提供するものである。第１
図にはセンサ読出し信号と、記号Ｅで示されてい
る修正信号を組合わせる信号組合わせ器１００が
示されている。信号組合せ器１００の出力は、後
で説明するように、センサ出力信号として定義さ
れ、信号Ｂとして示されている。信号Ｂは読出し
信号と修正信号の差を表し、それによりデイザー
信号成分がほぼ除去されたセンサ出力信号を与え
る。信号組合わせ器１００は、読み出し信号１３
から信号Ｅを差し引くように引算機能を実行す
る。 同期復調器１１０と積分器１２０および信号特
徴づけ手段１３０を含む修正信号器１０５に信号
組合わせ器１００の出力が与えられる。修正信号
器１０５は信号組合わせ器１００に組合わされ
て、読出し信号中のデイザー成分にほぼ等しい修
正信号を発生する負帰還閉ループ制御装置に構成
する。そうすると、センサの出力信号中にはセン
サのデイザーによる信号成分はほとんどない。 センサ出力信号Ｂは誤差信号器１０４に与えら
れる。この誤差信号器１０４は同期復調器１１０
を含み、この同期復調器の第２の入力端子には、
センサのデイザーすなわちバイアスを表す大きさ
と位相を有するデイザー基準信号Ｒが与えられ
る。同期復調器１１０は、信号Ｂに含まれている
デイザー信号成分を表す出力信号「Ｃ」を生ず
る。その出力信号Ｃは積分器１２０により積分さ
れ、その積分器の出力信号Ｄは信号特徴づけ器１
３０へ与えられる。 信号特徴づけ器１３０は、積分器１２０により
与えられる利得制御信号Ｄに従つて、デイザー基
準信号Ｒに関する修正信号Ｅを発生する。その利
得制御信号Ｄは信号Ｅと信号Ｒの関係を制御す
る。 第１図に示すように、センサ信号Ｂ中にデイザ
ー信号成分がほとんどないように、本発明は修正
信号Ｅとデイザー基準信号Ｒの関係を自動的に調
整する。同期復調器１１０は、デイザー基準信号
と同相であるセンサ出力信号Ｂ中のデイザー信号
成分の大きさに等しい直流値を有するノイズの多
い信号Ｃを発生する。これは、センサ出力信号Ｂ
がデイザー基準信号に対して位相が異なると、負
である。同期復調器の出力は非常に高い利得の積
分器１２０により積分される。その積分器は選択
された時定数を有する。積分器はノイズを除去
し、「定常」信号を発生する。その定常信号は、
修正信号Ｅと入力デイザー基準信号Ｒの関係を調
節するために、信号特徴づけ器１３０へ与えられ
る。それの最も簡単な態様においては、信号特徴
づけ器１３０は、読出し信号１３に含まれている
のと同じ特徴を有するデイザー基準信号をほぼ再
生するために、信号Ｄにより決定される利得を有
する増幅器／乗算器として機能する。閉ループ動
作においては、信号Ｅが読出し信号１３中のデイ
ザー信号成分にほぼ等しくなるまで、信号Ｅは変
化を続ける。 第２図〜第７図は第１図に示されている本発明
の装置を一層詳しく示すものである。第２図を参
照して、回転振動させられるセンサ１０は出力デ
イザー信号２０２を発生する。その出力デイザー
信号はバツフア・信号調整器２０４へ与えられ
る。このバツフア・信号調整器２０４は出力２０
６を加算回路２０８の１つの入力端子へ与えられ
る。この加算回路の出力はデイザー基準信号Ｒで
ある。加算回路２０８の第２の入力端へは位相回
路２１０の出力が与えられる。この位相制御回路
２１０は位相制御電圧信号Ｙに応答して信号Ｒの
位相を調整する。位相制御回路２１０は四象限
（four quadrant）アナログの乗算器２１２を含
み、このアナログ乗算器は入力端子ＸとＹへ与え
られた入力の積を出力として発生する。入力端子
Ｘに与えられる入力は、抵抗器２１４とコンデン
サ２１６で構成された90度移相回路を通じて与え
られるバツフア信号調整器２０４の出力である。
乗算器２１２の出力２２０は加算回路２０８の第
２の入力端子へ与えられる。動作時には、乗算器
２１２の入力端子Ｙに与えられる位相制御電圧
は、デイザー基準信号Ｒの位相をプラスマイナス
20度のオーダーで調整できる。 デイザー基準信号Ｒは自乗回路２２２を通じて
フエーズロツクループ回路２２４へ与えられる。
このフエーズロツクドループ回路２２４は、位相
が互いに90度異なり、デイザー基準信号Ｒに周波
数がロツクされる一対の信号Dq，Diを線２２６，
２２８に生ずる。第２図には信号Ｒ，Di，Dqの
タイミング波形図も示されている。 信号Ｒの時間微分はセンサ１０の回転デイザー
の向きを表す。したがつて、信号Ｒとは位相が90
度異なる信号Dqは回転デイザーの回転の向きを
表す。 回路装置２５０Ａは、センサ読出し信号中のデ
イザー信号成分を最小にするように駆動する制御
信号を発生する第１図に示す制御信号器１０４を
形成する復調器１１０と積分器１２０の詳細を示
す。回路装置２５０Ａは排他的オアゲート２５２
と、Ｄ形フリツプフロツプ２５４と、アツプ／ダ
ウンカウンタ２５６と、デジタル−アナログ
（Ｄ／Ａ）変換器２５８とを含む。排他的オアゲ
ート２５２は入力信号Dqとセンサ出力信号SNを
受ける。信号SNは、たとえばセンサ１０の逆時
計回り（CCW）の動きを示すパルス流である。
排他的オアゲート２５２の出力はフリツプフロツ
プ２５４のＤ入力端子へ与えられる。そのフリツ
プフロツプの出力はカウンタ２５６のアツプ／ダ
ウン制御入力端子へ与えられる。5MHzの同期ク
ロツク信号２６０がフリツプフロツプ２５４とカ
ウンタ２５６および後で説明する他の回路部品へ
与えられる。カウンタ２５６のデジタル出力がデ
ジタル／アナログ変換器２５８へ与えられる。こ
のＤ／Ａ変換器２５８は出力信号Ｄを線２６５に
与える。図示のように、Ｄ／Ａ変換器２５８の出
力信号２６５はカウンタ２５６の上位ビツトのい
くつかのデジタル値を表す。このようにして、非
常に長い積分器時定数が得られる。 回路装置２５０Ｂは回路装置２５０Ａに類似の
回路装置である。回路装置２５０Ｂは排他的オア
ゲート２７２と、Ｄ形フリツプフロツプ２７４
と、アツプ／ダウンカウンタ２７６と、Ｄ／Ａ変
換器２７８とを含む。このＤ／Ａ変換器２７８は
出力信号Ｙを線２８０に生ずる。排他的オアゲー
ト２７２が入力SNと同相のデイザー基準信号Di
に応答することを除き、回路装置２５０Ｂは回路
装置２５０Ａに類似する。出力信号Ｙは位相バイ
アス制御信号である。 第３図は第１図の修正信号特徴づけ器１３０の
ブロツク図である。この図に示されている全ての
フリツプフロツプはＤ形であり、各フリツプフロ
ツプは共通のクロツク信号によりクロツクされる
ことに注意すべきである。第３図においで、デイ
ザー基準信号Ｒは比較器３０２へ与えられる。比
較器３０２の出力端子はフリツプフロツプ３０４
と３０５に与えられる。 比較器３０２は、それの正入力端子に与えられ
た信号Ｒと、それの負入力端子に与えられたアナ
ログ基準信号Ａとの比較の結果に依存した出力を
生ずる。フリツプフロツプ３０４は、信号Ｒがア
ナログ基準信号Ａより大きい時に、一連のアツプ
カウントパルスすなわちクロツクされる出力パル
スを常に発生する。同様にして、デイザー基準信
号Ｒがアナログ基準信号Ａより小さい時に、一連
のクロツクされる出力パルスを常に生ずる。 フリツプフロツプ３０４のＱ出力はアツプ／ダ
ウンカウンタ３１０のアツプ入力端子へ与えら
れ、フリツプフロツパ３０５の出力端子はカウ
ンタ３１０のダウン入力端子に接続される。カウ
ンタ３１０としては、たとえばLS193または
SN74193のような同期して動作させられる複数の
４ビツトアツプ／ダウンカウンタで構成できる。
カウンタ３１０のカウントのデジタル表現はＤ／
Ａ変換器３１５へ与られる。このＤ／Ａ変換器は
線３１８にアナログ基準信号Ａを生ずる。Ｄ／Ａ
変換器３１５としてはアナログ・デバイセス
（Analog Devices）社により製造されたDAC−
06 Ｄ／Ａ変換器を使用できる。Ｄ／Ａ変換器３
１５は基準入力端子３１６にＤ／Ａ変換器２５８
（第２図）から信号Ｄを線２６５を介して受ける。
後で詳しく説明するように、Ｄ／Ａ変圧器３１５
の基準入力はＤ／Ａ変換器３１５のデジタル入力
とアナログ出力電圧の関係を制御する。 カウンタ３１０の最下位ビツトC0と、最下位
の次のビツトC1が線３１７と３１９をそれぞれ
介して、フリツプフロツプ３２１，３２２，３２
３，３２４と、排他的オアゲート３２６，３２
８、３３０，３３２と、ナンドゲート３３４，３
３６と、インバータ３３８とを含むゲート回路３
２０へ与えられる。フリツプフロツプ３２１と３
２２はバツフアとして機能する。フリツプフロツ
プ３２１，３２２へ与えられた入力C0とC1の状
態がフリツプフロツプ３２３，３２４へそれぞれ
与えられる。排他的オアゲート３２６と３２８は
フリツプフロツプ３２３，３２４のそれぞれのＤ
信号とＱ信号を比較する。排他的オアゲート３３
０はフリツプフロツプ３２３のＤ入力端子と排他
的オアゲート３２８の出力を比較する。排他的オ
アゲートはフリツプフロツプ３２３のＱ出力と排
他的オアゲート３２８の出力を比較する。ナンド
ゲート３２４は排他的オアゲート３３０，３２６
の出力に対してナンド操作を行い、ナンドゲート
３２６は排他的オアゲート３２６，３３２の出力
に対してナンド機能を行う。ナンドゲート３３４
の出力はインバータ３３４を通じて送られる。こ
のインバータは出力UPを出力線３４０へ与える。
ナンドゲート３３６は信号DNを信号線３４２へ
与える。 修正信号特徴づけ器１３０はデイザー信号Ｒと
利得制御信号Ｄに応答して修正信号UPとDNを
発生する。後で詳しく説明するように、それらの
修正信号は読出し信号中のデイザー信号成分にほ
ぼ等しい。 ビツトC0とC1は、11−00遷移を除き１だけ増
加または減少するように定められた２進数である
ことに注意すべきである。更に、２進数C1とC0
はカウンタ３１０のアツプカウントで増加し、時
計回りCWのデイザー回転に対応するものとして
定義される。 第４図には第１図に示す読出し機構１１の詳し
いブロツク図が示されている。前記したように、
干渉じま変化のカウントは回転角を示す。それら
のカウントは、干渉じまパターンの強さに応答す
る光検出器を利用することにより得られる。しか
し、光検出器の測定のみでは回転の向きの指示は
得られない。したがつて、ブロツク１２の外側の
干渉じまパターン４００に応答するように、一対
の光検出器４０１ａと４０１ｂが一般に用いられ
る。それらの光検出器は、互いに直角位相の出力
信号を発生するように、干渉じまパターンに対し
て位置させられる。それらの信号から回転の向き
を決定できる。更に、第４図に示すように、単一
カウントの場合より高い分解能を得ることができ
る。第４図において、１つの向きの回転に対して
いずれか一方の光検出器に入射する干渉じまパタ
ーンの各４分の１に対して１個のパルスを発生す
る第１の読出し信号Ｐを発生するように、かつ第
２の向きの回転に対して光検出器に入射する干渉
じまパターンの各４分の１に対して１個のパルス
を発生する第２の読出し信号Ｎを発生するよう
に、互いに直角位相の読出し信号が処理される。
ここに、パルスＰはセンサの時計まわりCW回転
に対して生じ、パルスＮはセンサの逆時計まわり
CCW回転に対して生ずる。 各光検出器４０１ａ，４０１ｂの出力は自乗回
路４０２ａ，４０２ｂへそれぞれ与えられて、位
相が直角の読出し信号４０３，４０４にそれぞれ
なる。それらの信号４０３，４０４はフリツプフ
ロツプ４０６，４０８のデジタル入力端子Ｄへそ
れぞれ与えられる。フリツプフロツプ４０６，４
０８のＱ出力は排他的オアゲート４１０へ与えら
れ、この排他的オアゲートの出力はフリツプフロ
ツプ４１２のＤ入力端子へ与えられる。フリツプ
フロツプ４０８のＱ出力はフリツプフロツプ４１
４のＤ入力端子へも与えられる。 位相が互いに90度異なる信号４０３，４０４が
排他的オアゲート４１０により２ビツト２進数す
なわち一対の信号に変換され、それらの信号はフ
リツプフロツプ４１２，４１４のＤ入力端子へ与
えられることに注意すべきである。ここで、その
２進数を「FG」とし、Ｆはフリツプフロツプ４
１４のＤ入力に、Ｇはフリツプフロツプ４１２の
Ｄ入力にそれぞれ与えられる信号であるとする。
排他的オアゲート４１６はフリツプフロツプ４１
２のＤ入力（すなわち信号Ｇ）とＱ出力を比較
し、排他的オアゲート４１８はフリツプフロツプ
４１４のＤ入力（すなわち信号Ｆ）とＱ出力を比
較する。排他的オアゲート４２０は排他的オアゲ
ート４１８の出力とフリツプフロツプ４１２のＤ
入力（すなわち信号Ｇ）を比較し、排他的オアゲ
ート４２２は排他的オアゲート４１８の出力とフ
リツプフロツプ４１２のＱ出力を比較する。ナン
ドゲート４２４は排他的オアゲート４２０，４１
６の出力に対してナンド操作を行い、ナンドゲー
ト４２６は排他的オアゲート４１６と４２２の出
力に対してナンド操作を行う。 第１表の真理値表に示すように、信号Ｆを下位
ビツトと考え、信号Ｇを上位ビツトと考えた場合
に、それら一対のビツトFGの２進値が増大する
時に時計回りの向きCWであると識別される。同
様に、逆時計回りCCWの向きは２進値FGが減少
する時に識別される。クロツクパルスが与えられ
た時にフリツプフロツプ４１２と４１４のＤ入力
とＱ出力が同じであれば、出力信号Ｐは高レベル
状態であり、出力信号Ｎは低レベル状態である。
センサがCWの向きに回転している時は、２進ビ
ツト対の値の増加に伴う２進値の各遷移に対応し
て高−低−高となる出力パルスが信号線４３０へ
与えられる。一方、CCW回転の場合には、２進
ビツト対の値の減少に伴う２進値の各遷移に対応
して低−高−低となる出力パルスが信号線４３２
に与えられる。したがつて、第４図の回路は、第
１の向きの回転を示し、CWの向きの慣性回転と
デイザー回転の双方に関連するパルスを有する第
１の読出し信号Ｐを生ずる読出し回路装置として
働く。同様に、この読出し回路装置は、第２の向
きの回転をも示し、第２の向きの慣性回転とデイ
ザー回転に関連するパルスを有する第２の読出し
信号Ｎを発生する。 第４図に示す読出し回路装置は２つの信号Ｐ，
Ｎを発生する。それらの信号ＰとＮは処理され
て、センサの回転の向きと速度とが周知のやり方
で決定されたり、それらに含まれるデイザー信号
成分の修正が行われたりする。しかし、所期の機
能を得るために、適切な向きの指示とロジツクの
ゲート制御に１つの信号を使用できることも認め
るべきである。また、信号ＰとＮは互いに排他的
であることも認めるべきである。 第５図には第１図に示されている信号組合わせ
器１００の詳しいブロツク図が示されている。前
記のようにデジタル技術すなわちパルス技術が採
用されるものと仮定すると、後で説明するように
信号組合わせ器１００はほぼパルス減算器であ
る。信号組合わせ器１００は４ビツト加算器５０
１，５０２と、４ビツト保持器５０３と、４ビツ
ト比較器５０４と、４ビツトカウンタ５０５と、
排他的オアゲート５１０〜５１４と、フリツプフ
ロツプ５２０，５２１と、ナンドゲート５３０〜
５３２と、インバータ５４０〜５４３と、アンド
ゲート５５０とを含む。排他的オアゲート５１０
は信号UPとＰを比較して出力を加算器５０１の
入力端子Ａ１へ与える。排他的オアゲート５１１
は信号DNとＮを比較し、出力を加算器５０１の
入力端子Ｂ１へ与える。アンドゲート５５０は信
号UPとＰに対してアンド操作を行い、出力を加
算器５０１の入力端子Ａ２へ与える。ナンドゲー
ト５３０は入力信号DNとＮを受け、加算器５０
１の入力端子Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４へ出力を与える。
加算器５０１の入力端子Ａ３，Ａ４は接地され
る。加算器５０１の出力Ｅ１〜Ｅ４は加算器５０
２の入力端子Ａ１〜Ａ４へそれぞれ与えられる。
加算器５０２の出力端子Ｅ１〜Ｅ４はクロツクさ
れる保持器５０３の入力端子Ｄ１〜Ｄ４へそれぞ
れ与えられる。保持器５０３の出力端子Ｑ１〜Ｑ
４は加算器５０２の入力端子Ｂ１〜Ｂ４へそれぞ
れ与えられる。加算器５０２と５０３の接続は、
加算器５０２のＢ入力端子へ与えられる信号が、
加算器５０２のＥ出力端子の出力から１クロツク
サイクル分だけ遅延したものとなるようになされ
ている。 保持器５０３の出力Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３が、比較
器５０４の入力端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３へそれぞれ
与えられる。４ビツトカウンタ５０５の出力が比
較器５０４の入力端子Ｑ１〜Ｑ４へ与えられる。
ここに、Ｑ１とＰ１は最下位ビツトである。排他
的オアゲート５１３はカウンタ５０５のＱ４ビツ
ト保持器５０３のＱ４出力を比較する。排他的オ
アゲート５１３の出力は排他的オアゲート５１２
の１つの入力端子に与えられる。排他的オアゲー
ト５１２の他の入力端子へは保持器５０３のＱ４
出力が与えられる。排他的オアゲート５１２の出
力は比較器５０４のＰ４入力端子へ与えられる。
この比較器５０４の出力線５０５へ与えられ、Ｐ
入力端子へ与えられる２進値がＱ入力の２進値よ
り大きい時に、その出力は常に高レベルである。
排他的オアゲート５１４は比較器５０４の出力を
排他的オアゲート５１３の出力と比較し、出力を
アツプ／ダウンカウンタ５０５の入力端子とフリ
ツプフロツプ５２１のＤ入力端子へ直接与え、か
つインバータ５４０の入力端子へ与えられる。 各フリツプフロツプ５２０，５２１にクリヤ信
号がナンドゲート５３１，５３２を介して与えら
れる。各ナンドゲート５３１，５３２の１つの入
力端子にはフリツプフロツプ５２０，５２１のＱ
出力が与えられ、クロツク信号CLKがインバー
タ５４１を介して別の入力端子へ与えられる。フ
リツプフロツプ５２０の出力はインバータ５４
２の入力端子へ与えられ、第４図の読出し信号Ｎ
に対応するがデイザー信号成分がほとんどないセ
ンサ信号SNを与える。同様に、フリツプフロツ
プ５２１の出力がインバータ５４３の入力端子
へ与えられ、読出し信号Ｐに対応するがデイザー
信号成分がほとんどない信号SPを与える。信号
SNは第２図に示すように排他的オアゲート５５
２へ与えられる。 次に信号組合せ器１００の動作を説明する。信
号ＰとＮは干渉じまパターンの動きにより発生さ
れるパルスであるセンサ読出し信号である。信号
ＰのパルスはCWの向きの慣性回転とデイザー回
転によるCWの向きの回転に対応する。同様に、
信号ＮはCCWの向きの慣性回転とデイザー回転
によるCCWの向きの回転に対応する。修正信号
UPとDNは、慣性回転がない場合における信号
ＰとＮに等しくされることが目論まれている信号
である。信号組合せ器１００の機能は、修正信号
DNとUPにより発生された擬似デイザーパルス
を、読出し信号ＰとＮから差し引くことである。 次に、発明の詳細な説明の項の末尾に記載の第
１表〜第３表を参照する。 第１表に示す真理値表は信号組合せ器１００の
所期の機能を示すものである。論理値ＰとＮは向
きCWとCCWに対応するセンサパルスを表す。
論理値UPとDNはCWとCCWの擬似デイザー回
転に対応する擬似デイザーパルスを表す。第１表
に示す真理値表は、信号Ｐ，Ｎ，DNおよびUP
の論理状態が、パルスがない時は、常に０である
と仮定している。（上で説明した実際の回路では
これはあてはまらない。）更に、信号線ＰとＮに
おける信号パルスは相互に排他的であり、このこ
とは信号線DNとUPにおける信号パルスもそう
であることを理解すべきである。第１表に示す真
理値表は、パルスDNが存在すると同時に信号パ
ルスＰが存在するものとすると、信号SPは正味
２個のパルスを発生することを示す。このこと
は、信号ＰがCWの向きで、出力パルスを与える
と同時に、デイザーの向きが逆の向きであること
を考えることにより理解できる。 第２表は、第１表の真理値表に従つて起こり得
る出力カウントの５つの可能性に対応する４ビツ
ト２進数を定める。 第３表には加算器５０１の４ビツト出力の真理
値表を示す。第３表のＰ，Ｎ，UP，DNについ
ての論理値は、図に示されている論理に一致する
ように、第１表の場合と比較して調整されてい
る。たとえば、定常（無回転）状態は、信号Ｐと
DNが高レベルで、信号ＮとUPが低状態である
ような状態である。第３表に示す真理値表から、
第１表の真理値表と比較して符号が反転している
ことがわかる。たとえば、ＰとDNの論理パルス
により加算器５０１は２の補数の−２が発生され
ることになる。しかし、第５図に示す信号組合せ
器１００は、加算器５０１の２の補数出力によ
り、適切な論理反転のためにSP信号線に２個の
パルスを生ずるようなものである。 次に、第５図に示す回路のセンサ信号SNとSP
を得るための動作を簡単に説明する。加算器５０
１の出力は、第３表に示す真理値表に従つて、第
２の加算器５０２へ与えられる。この第２の加算
器５０２は保持器５０３の出力を加え合わせる。
保持器５０３の出力は下記のようなコンピユータ
表現をほぼ形成する。 Ｂ＝Ｂ＋Ａ したがつて、保持器５０３の出力は、加算器５
０１への入力により支配される全てのカウントの
連続表現を表す。比較器５０４へのＰ入力の値
は、カウンタ５０５がカウントアツプするか、カ
ウントダウンするかを決定する。たとえば、２進
値ＰがＱより大きいとすると、カウンタ５０５は
それの出力がＱに等しくなるまでカウントアツプ
する。このカウンタをカウントアツプさせた信号
と同じ信号が、SP出力信号線に、保持器５２１
を通じて送られるパルスをSP出力信号線に持た
せるためにも利用される。 信号Ｐが信号Ｑに等しい時に、加算器５０１の
出力が全部０であると仮定すると、カウンタ５０
５の出力が、高レベル状態と低レベル状態の間で
トグルする排他的オアゲート５１４の状態により
駆動されるから、カウンタ５０５はトグルアツプ
およびトグルダウンする。このトグル動作により
信号線SNとSPにパルスがクロツク速度で交互に
与えられる。信号Ｐが加算器５０１の出力の関数
として減少または増加するまで、そのトグル動作
は続けられる。このようにして、信号線SNとSP
に交互に与えられるパルスは、加算器５０１の入
力に従つていずれかの信号線へ与えられる。 次に、第１図〜第５図および第１表〜第３表に
示す本発明の実施例の動作について説明する。第
６図は第２図の加算器２０８の出力端子からのデ
イザー基準信号Ｒと、第４図に示されている読出
し信号Ｐ，Ｎと、第３図に示す修正信号UPと
DNとのタイミング図を示す。 センサの慣性入力回転が零である場合について
考えることにする。その場合には、出力信号Ｐと
Ｎは、デイザー基準信号Ｒにより表されるデイザ
ーによる回転のみを表す。第６図においては、
CWの向きはデイザー基準信号Ｒが上昇する時で
あると定められ、CCWの向きはデイザー基準信
号Ｒが下降する時であると定められている。修正
信号Ｅが完全であると、出力信号ＰとUPに含ま
れるパルスの数は等しい。同様に、信号ＮとDN
に含まれるパルスの数は等しい。それらの状況に
おいては、信号SPとSNに含まれている出力パル
スは第７図の領域５８９に示されているような出
力パルスに類似する。すなわち、各クロツクパル
ス（CLK）に対して、出力パルスは信号SPとSN
に交互に生じる。センサ回転の電子回路（図示せ
ず）はセンサ出力信号SNの各パルスをカウント
アツプし、センサ出力信号SPの各パルスに対し
てカウントダウンして、正味のパルスカウントは
零となつて、慣性回転がないことを示す。 ある程度のCW慣性回転がある場合には、信号
組合せ器１００（第５図）は第７図の領域５９０
に示されているのに類似する出力パルスを含む出
力信号を発生する。すなわち、信号SPに含まれ
るパルスの数は信号SNに含まれるパルスより＋
２の値だけこえる。回転を決定するセンサ信号プ
ロセツサは正味の＋２個のパルスを実現して、対
応する回転角度の変化を示す。 上記の例は、信号SNとSPに含まれているパル
スが、回転の大きさを決定するためにどのように
して用いられるかを示すものである。以下の説明
は、読出し信号ＰとＮからデイザー成分を除去す
るために十分であるように修正信号Ｅを維持し、
デイザー信号成分をほとんど有しないセンサ信号
SNとSPを得る閉ループ動作についてのものであ
る。簡単にいえば、閉ループ動作は、(i)デイザー
基準信号から得られて、デイザーの向きを表す信
号Dqによりセンサ出力信号SNを復調し、(ii)復調
された出力を積分し、(iii)修正信号Ｅを決定するバ
イアス制御を制御の平衡が達成するまで調整する
ことである。 最初に、第６図に示すような平衡中の状況につ
いて考えてみる。信号SN（第５図）は、フリツプ
フロツプ２５４を含む同期復調器を形成する排他
的オアゲート２５２（第２図）へ与えられる。信
号SNのパルスが１個おきのクロツクパルスに対
して存在する場合には、フリツプフロツプ２５４
のＱ出力の符号が各クロツクサイクルごとに変化
する。したがつて、カウンタ２５６のアツプ／ダ
ウン入力制御が交番する。したがつて、カウンタ
２５６の値と、信号線２６５上の利得制御出力の
値と、信号Ｄとの値は一定のままである。よつ
て、Ｄ／Ａ変換器３１５（第３図）のバイアス制
御は一定のままで、修正信号UPとDNは前と同
様に保たれる。この状況においては、修正信号Ｅ
はセンサへのデイザー入力に真にロツクされ、平
衡が達成されると考えることができる。 ここで、慣性回転がなく、信号Ｅが入力信号よ
り小さい状況について考える。この状況において
は、信号SNとSPは各クロツクサイクルに対して
もはや交番しない。それよりもCCWの向きに対
応して信号Dqが低レベルの時に一連のSN信号パ
ルスが存在し、信号Dqが高レベル（CWの向き）
の時にはSN信号パルスは存在しない。それらの
２つの状況において、カウンタ２５６は第２図の
真理値表に示すようにカウントアツプする。 カウンタ２５６のカウント値が増加するにつれ
て、利得制御出力信号Ｄが大きくなつて、Ｄ／Ａ
変換器３１５のバイアス制御を増大させる。そう
するとＤ／Ａ変換器３１５のアナログ出力電圧と
デジタル入力電圧の比が高くなる。また、信号
Dqが低レベルの間の信号SN中のパルスの数が減
少し、信号Dqが高レベルの間の信号SN中のパル
スの数が増加するように、信号組合せ器１００は
機能する。平衡状態が達成されるまでその動作は
続けられる。平衡状態が達成されると、カウンタ
２５６はアツプカウント動作とダウンカウント動
作を振動的に反復して平衡状態を維持する。平衡
状態においては、出力信号SNとSPに含まれるパ
ルスは有効であつて、デイザー成分は除去され
る。 最後に、CW慣性回転があり、修正信号がデイ
ザーのために信号ＰとＮに含まれているパルスの
数に正確に一致する状況について考えることにす
る。その状況においては、信号SP中に含まれる
慣性回転にもとづくパルスの数は、デイザーサイ
クルの動きに対して非常に少い。したがつて、回
転にもとづく正味の正パルスはデイザーサイクル
の両方の半分、すなわち、CWの向きとCCWの
向きに起る。それらの状況においては、第１図の
排他的オアゲート２５２により部分的に形成され
ている同期復調器が、第２図の真理値表に示され
ているように、入力信号Dqの状態の各変化に対
してアツプ／ダウンカウンタ２５６の制御を反転
する。したがつて、アツプ／ダウンカウンタは平
均して信号Dqによりトグルする。したがつて、
利得制御出力信号Ｄはほぼ安定状態を保つ。 以上説明した本発明の装置により、どのような
デイザー信号成分も含まないセンサ出力信号を発
生する負帰還制御信号を構成する。修正信号がセ
ンサ出力信号中のデイザー信号成分の関数として
発生される。その修正信号は通常の読出し信号か
ら差し引かれて、デイザー運動によるデイザー信
号成分が除去されたセンサ出力信号を生ずる。 デイザー基準信号Ｒは、デイザーのために信号
ＰとＮに含まれる実際に起るパルスの寄与と同相
でないことがあることを理解すべきである。これ
は、第６図において固定されている信号ＰとＮを
維持しつつ、基準信号Ｒを左または右に動かすこ
とに等しい。信号Ｒと読出し信号Ｐ，Ｎに含まれ
る実際のデイザー信号成分との位相差の影響を避
けるために、前記したように自動位相制御器を装
置に付加できる。これが第２図にとくに示されて
いる。回路装置２５０Ｂは、回路装置２５０Ａと
同様に、同期復調と積分を行う。しかし、回路装
置２５０Ｂにおいては、排他的オアゲート２７２
は信号SNとDiを比較する。信号Diはデイザー基
準信号Ｒとほぼ同相であるから、出力カウンタ２
７６の値は信号SNとSPに含まれているパルスの
数の差を示す。変換器２８０の出力２８０は回路
装置２１０の乗算器２１２のＹ入力端子へ与えら
れる。変換器２７８の出力が増大または減少する
につれて、信号SNとSPに含まれているパルスの
数が等しくなるまで、デイザー基準信号Ｒの位相
を進ませ、または遅らせることができる。両方の
パルスの数が等しいということは、信号ＮとＰに
含まれているデイザー信号成分にデイザー基準信
号Ｒが真に同相であることを示す。 したがつて、第２図〜第５図に示す回路は修正
信号Ｅを決定するための自動利得制御と、自動位
相制御の両方を示すものである。修正された読出
し信号SNとSPを得るために修正信号Ｅを読出し
信号ＮとＰから差し引くことができる。それらの
信号SNとSPを処理してセンサの回転角と回転速
度についての情報を得ることができる。 以上、リングレーザ角速度センサについて本発
明の装置を説明したが、本発明の装置は、互いに
逆向きに伝わる一対の波を内部に含む閉ループ路
を有する任意のそのようなセンサに使用できるこ
とを理解すべきである。本発明のデイザー成分除
去装置は、通常のセンサ読出し信号中のデイザー
信号成分に直接関係する大きさと位相を有する修
正信号を発生する原理を別々に、または組合わせ
て適用するように、修正された読出し信号に応答
して動作する。 本発明を好適な実施例について説明したが、特
許請求の範囲において定められる本発明の要旨に
含まれる他の実施例も存在することを理解すべき
である。とくに、種々の機能を実行するために組
合わせることができる広い範囲のアナログ回路お
よびデジタル回路がある。更に、第２図〜第５図
に示す装置は、マイクロプロセツサまたはマイク
ロコンピユータなどにより、少くとも一部を組合
わすことができることを理解すべきである。 好適な実施例の閉ループ修正技術は、信号線
SPとSNの両方ではなくていずれかに、各クロツ
クパルスごとにパルスが存在するように、クロツ
ク信号に同期された２本のセンサ出力信号線SN
とSPを利用する。したがつて、正味のパルスカ
ウントは SP−SN＝回転角 である。しかし、先に述べたように、本発明の要
旨を逸脱することなしに、１本の信号線と１つの
向きを使用することもできる。 信号ＰとＮはクロツク信号に同期していない
が、信号SNとSPはクロツク信号に同期している
ことを認めるべきである。したがつて、本発明の
閉ループデイザー成分除去装置は非同期動作を用
いて実施できるが、デイザー成分を除去された新
しい非同期出力信号を得ることができる。
り、とくに、それらのセンサに固有のロツクイン
効果を避けるためにデイザーバイアスを用いるレ
ーザ角速度センサに関するものである。 〔従来技術とその問題点〕 リングレーザ角速度センサの挙動は当業者によ
り良く理解されている。そのようなセンサに固有
の現象は、互いに逆の向きに伝わるレーザビーム
が共通の振動数に固定しようとするロツクインと
して知られている現象である。ロツクイン現象に
より誤差が生じその誤差により航行装置は悪影響
を受ける。 ロツクインの影響を避け、または小さくするた
めに、本願出願人が所有する米国特許第3373650
号明細書に記載されているようなデイザー技術に
よりレーザ角速度センサをバイアスできる。通常
デイザーと呼ばれているバイアス技術は電気光学
的技術および機械的な技術を含む各種のやり方で
行うことができる。それらのバイアス技術は、互
いに逆向きに伝わるレーザビームの挙動に直接作
用するから、センサの読出し信号には速度情報信
号ばかりでなく、センサのバイアスに直接関連す
る信号成分が含まれる。このことは、読出し装置
がセンサに直接とりつけられていても（ブロツク
とりつけ）、前記米国特許明細書に示されている
ようにセンサから離れて設けられていても（ケー
スとりつけ）、本当である。デイザーによる読出
し信号における信号の寄与分のことをここではデ
イザー信号成分と呼ぶことにする。低ノイズ航行
装置の場合には、制御の諸問題を避けるために、
読出し信号中のデイザー信号成分を最小にする
か、除去せねばならない。 デイザー信号成分を除去する従来の解決技術に
はノツチフイルタが含まれる。しかし、そのよう
なノツチフイルタは、制御ループの安定度に影響
を及ぼすことがある利得および移相の擾乱を生ず
る。望ましい解決技術は、デイザー信号成分にほ
ぼ等しい修正信号を発生することにより、デイザ
ー信号成分を除去することである。この解決技術
が米国特許第4344706号明細書に開示されている。
この米国特許明細書には、デイザー回転の時計回
り成分と逆時計回り成分をトラツキングするトラ
ツキング回路を使用することが記載されている。
それらのデイザー成分は、センサの互いに逆向き
に伝わるレーザビームに応答する通常の読出し信
号から差し引かれ、それにより修正された読出し
信号を得る。 〔発明の概要〕 デイザーさせられたリングレーザ角速度センサ
の読出し信号は、閉ループデイザー信号除去技術
の一部を構成する信号組合わせ回路により処理さ
れる。その信号組合わせ回路の出力が、リングレ
ーザセンサに加えられたデイザーの関数として変
調され、それから修正信号を制御するために利用
される。信号組合わせ回路は読出し信号と修正信
号を組合わせて、デイザー信号成分がほとんどな
い出力信号を生ずる。 〔実施例〕 以下、図面を参照して本発明を詳しく説明す
る。 まず、前記米国特許明細書に示されているのに
類似するリングレーザ角速度センサが示されてい
る第１図を参照する。センサ１０はブロツク１２
にとりつけられた読出し機構１１を含む。ブロツ
ク１２は互いに逆向きに伝わるレーザビームの伝
播路を形成する。読出し機構１１は互いに逆向き
に伝わるレーザビームの一部に応答して、後で詳
しく説明するように、ビームの振動数の差を表す
信号を生ずる。センサ１０には前記したデイザー
すなわちバイアスを与えるデイザー駆動信号も与
えられる。たとえば、前記米国特許に示されてい
るように、センサ１０を回転デイザーさせること
ができる。圧電素子がとりつけられているデイザ
ーばねが曲げられてブロツク１２を回転デイザー
させる。更に、センサに与えられた実際のデイザ
ーに直接関連する信号「Ｒ」として示されている
出力信号１５を発生するために、ばねに圧電素子
をとりつけることもできる。その圧電出力信号
「Ｒ」は「デイザー・ピツクオフ信号」と呼ばれ
ることもある。ここではその信号のことを、セン
サに加えられたデイザーに関連する位相と振幅を
有するデイザー基準信号と呼ぶことにする。その
デイザー基準信号は、選択したデイザー技術（光
学的または機械的）に応じて各種の技術により得
ることができる。 フアラデー・セルなどを含む電気光学的バイア
ス装置を記述するためには、第１図に類似する図
が適切であることに注意すべきである。 読出し機構１１は、互いに逆向きに伝わる各レ
ーザビームの一部を組合わせて干渉パターンを発
生する手段を一般に含む。読出し機構１１は、干
渉パターンに応答して、受けた干渉じまパターン
の強さを示す出力信号を発生する少くとも１つの
光検出器も通常含む。光検出器の出力信号は、光
検出器に入射するしまの変化数を数えるために処
理される信号とすることができる。 良く知られているように、干渉じまの動く向
き、すなわち、センサの回転する向きを決定する
ためには１個の光検出器の出力信号では不十分で
ある。したがつて、回転の向きを示す信号を得る
ためには別の手段を要求される。角速度および回
転角情報を決定するためには、少くとも１つの光
検出器信号と向きの信号を得るだけで十分であ
る。第１図において、信号１３は、後の信号処理
によりセンサの回転を指示および決定するために
十分な任意の１つまたはそれ以上の信号である。 ここでは検出器信号すなわち読出し信号は一連
のパルスであつて、積分（カウント）された時
に、任意の時刻におけるセンサの角度回転を示す
信号を与え、しま変化の変化率はセンサの回転速
度を示す信号を与える。後で詳しく説明する実施
例においては、信号１３はたとえば一対の信号で
あり、そのうちの一方の信号は１つの向きのセン
サ回転を示す一連のパルスであり、他方の信号は
別の向きのセンサ回転を示す一連のパルスであ
る。それらのパルスは別々にカウントされ、差が
回転の向きを示す。別のやり方は、一連のパルス
を有する１本の信号線を有することで、それらの
パルスは、センサの回転の向きを示す信号により
制御されるアツプ／ダウンカウンタにより制御さ
れる。もちろん、信号１３の所期の機能を達成す
るために種々のやり方がある。しかし、どのよう
なやり方においても信号１３はデイザー信号成分
を含む。 互いに逆向きに伝わるレーザビームの機械的ま
たは光学的なバイアスは光検出器に入射するしま
の変化の数と変化率に直接影響するから、読出し
信号に直接影響する。したがつて、観察される回
転速度と回転角は、デイザー信号成分を生じさせ
るデイザーにより直接影響される。 第１図に示す装置は、センサ読出し信号からデ
イザー信号成分を除去し、デイザーによるデイザ
ー信号成分のほとんどないセンサ出力信号を得る
ための閉ループ装置を提供するものである。第１
図にはセンサ読出し信号と、記号Ｅで示されてい
る修正信号を組合わせる信号組合わせ器１００が
示されている。信号組合せ器１００の出力は、後
で説明するように、センサ出力信号として定義さ
れ、信号Ｂとして示されている。信号Ｂは読出し
信号と修正信号の差を表し、それによりデイザー
信号成分がほぼ除去されたセンサ出力信号を与え
る。信号組合わせ器１００は、読み出し信号１３
から信号Ｅを差し引くように引算機能を実行す
る。 同期復調器１１０と積分器１２０および信号特
徴づけ手段１３０を含む修正信号器１０５に信号
組合わせ器１００の出力が与えられる。修正信号
器１０５は信号組合わせ器１００に組合わされ
て、読出し信号中のデイザー成分にほぼ等しい修
正信号を発生する負帰還閉ループ制御装置に構成
する。そうすると、センサの出力信号中にはセン
サのデイザーによる信号成分はほとんどない。 センサ出力信号Ｂは誤差信号器１０４に与えら
れる。この誤差信号器１０４は同期復調器１１０
を含み、この同期復調器の第２の入力端子には、
センサのデイザーすなわちバイアスを表す大きさ
と位相を有するデイザー基準信号Ｒが与えられ
る。同期復調器１１０は、信号Ｂに含まれている
デイザー信号成分を表す出力信号「Ｃ」を生ず
る。その出力信号Ｃは積分器１２０により積分さ
れ、その積分器の出力信号Ｄは信号特徴づけ器１
３０へ与えられる。 信号特徴づけ器１３０は、積分器１２０により
与えられる利得制御信号Ｄに従つて、デイザー基
準信号Ｒに関する修正信号Ｅを発生する。その利
得制御信号Ｄは信号Ｅと信号Ｒの関係を制御す
る。 第１図に示すように、センサ信号Ｂ中にデイザ
ー信号成分がほとんどないように、本発明は修正
信号Ｅとデイザー基準信号Ｒの関係を自動的に調
整する。同期復調器１１０は、デイザー基準信号
と同相であるセンサ出力信号Ｂ中のデイザー信号
成分の大きさに等しい直流値を有するノイズの多
い信号Ｃを発生する。これは、センサ出力信号Ｂ
がデイザー基準信号に対して位相が異なると、負
である。同期復調器の出力は非常に高い利得の積
分器１２０により積分される。その積分器は選択
された時定数を有する。積分器はノイズを除去
し、「定常」信号を発生する。その定常信号は、
修正信号Ｅと入力デイザー基準信号Ｒの関係を調
節するために、信号特徴づけ器１３０へ与えられ
る。それの最も簡単な態様においては、信号特徴
づけ器１３０は、読出し信号１３に含まれている
のと同じ特徴を有するデイザー基準信号をほぼ再
生するために、信号Ｄにより決定される利得を有
する増幅器／乗算器として機能する。閉ループ動
作においては、信号Ｅが読出し信号１３中のデイ
ザー信号成分にほぼ等しくなるまで、信号Ｅは変
化を続ける。 第２図〜第７図は第１図に示されている本発明
の装置を一層詳しく示すものである。第２図を参
照して、回転振動させられるセンサ１０は出力デ
イザー信号２０２を発生する。その出力デイザー
信号はバツフア・信号調整器２０４へ与えられ
る。このバツフア・信号調整器２０４は出力２０
６を加算回路２０８の１つの入力端子へ与えられ
る。この加算回路の出力はデイザー基準信号Ｒで
ある。加算回路２０８の第２の入力端へは位相回
路２１０の出力が与えられる。この位相制御回路
２１０は位相制御電圧信号Ｙに応答して信号Ｒの
位相を調整する。位相制御回路２１０は四象限
（four quadrant）アナログの乗算器２１２を含
み、このアナログ乗算器は入力端子ＸとＹへ与え
られた入力の積を出力として発生する。入力端子
Ｘに与えられる入力は、抵抗器２１４とコンデン
サ２１６で構成された90度移相回路を通じて与え
られるバツフア信号調整器２０４の出力である。
乗算器２１２の出力２２０は加算回路２０８の第
２の入力端子へ与えられる。動作時には、乗算器
２１２の入力端子Ｙに与えられる位相制御電圧
は、デイザー基準信号Ｒの位相をプラスマイナス
20度のオーダーで調整できる。 デイザー基準信号Ｒは自乗回路２２２を通じて
フエーズロツクループ回路２２４へ与えられる。
このフエーズロツクドループ回路２２４は、位相
が互いに90度異なり、デイザー基準信号Ｒに周波
数がロツクされる一対の信号Dq，Diを線２２６，
２２８に生ずる。第２図には信号Ｒ，Di，Dqの
タイミング波形図も示されている。 信号Ｒの時間微分はセンサ１０の回転デイザー
の向きを表す。したがつて、信号Ｒとは位相が90
度異なる信号Dqは回転デイザーの回転の向きを
表す。 回路装置２５０Ａは、センサ読出し信号中のデ
イザー信号成分を最小にするように駆動する制御
信号を発生する第１図に示す制御信号器１０４を
形成する復調器１１０と積分器１２０の詳細を示
す。回路装置２５０Ａは排他的オアゲート２５２
と、Ｄ形フリツプフロツプ２５４と、アツプ／ダ
ウンカウンタ２５６と、デジタル−アナログ
（Ｄ／Ａ）変換器２５８とを含む。排他的オアゲ
ート２５２は入力信号Dqとセンサ出力信号SNを
受ける。信号SNは、たとえばセンサ１０の逆時
計回り（CCW）の動きを示すパルス流である。
排他的オアゲート２５２の出力はフリツプフロツ
プ２５４のＤ入力端子へ与えられる。そのフリツ
プフロツプの出力はカウンタ２５６のアツプ／ダ
ウン制御入力端子へ与えられる。5MHzの同期ク
ロツク信号２６０がフリツプフロツプ２５４とカ
ウンタ２５６および後で説明する他の回路部品へ
与えられる。カウンタ２５６のデジタル出力がデ
ジタル／アナログ変換器２５８へ与えられる。こ
のＤ／Ａ変換器２５８は出力信号Ｄを線２６５に
与える。図示のように、Ｄ／Ａ変換器２５８の出
力信号２６５はカウンタ２５６の上位ビツトのい
くつかのデジタル値を表す。このようにして、非
常に長い積分器時定数が得られる。 回路装置２５０Ｂは回路装置２５０Ａに類似の
回路装置である。回路装置２５０Ｂは排他的オア
ゲート２７２と、Ｄ形フリツプフロツプ２７４
と、アツプ／ダウンカウンタ２７６と、Ｄ／Ａ変
換器２７８とを含む。このＤ／Ａ変換器２７８は
出力信号Ｙを線２８０に生ずる。排他的オアゲー
ト２７２が入力SNと同相のデイザー基準信号Di
に応答することを除き、回路装置２５０Ｂは回路
装置２５０Ａに類似する。出力信号Ｙは位相バイ
アス制御信号である。 第３図は第１図の修正信号特徴づけ器１３０の
ブロツク図である。この図に示されている全ての
フリツプフロツプはＤ形であり、各フリツプフロ
ツプは共通のクロツク信号によりクロツクされる
ことに注意すべきである。第３図においで、デイ
ザー基準信号Ｒは比較器３０２へ与えられる。比
較器３０２の出力端子はフリツプフロツプ３０４
と３０５に与えられる。 比較器３０２は、それの正入力端子に与えられ
た信号Ｒと、それの負入力端子に与えられたアナ
ログ基準信号Ａとの比較の結果に依存した出力を
生ずる。フリツプフロツプ３０４は、信号Ｒがア
ナログ基準信号Ａより大きい時に、一連のアツプ
カウントパルスすなわちクロツクされる出力パル
スを常に発生する。同様にして、デイザー基準信
号Ｒがアナログ基準信号Ａより小さい時に、一連
のクロツクされる出力パルスを常に生ずる。 フリツプフロツプ３０４のＱ出力はアツプ／ダ
ウンカウンタ３１０のアツプ入力端子へ与えら
れ、フリツプフロツパ３０５の出力端子はカウ
ンタ３１０のダウン入力端子に接続される。カウ
ンタ３１０としては、たとえばLS193または
SN74193のような同期して動作させられる複数の
４ビツトアツプ／ダウンカウンタで構成できる。
カウンタ３１０のカウントのデジタル表現はＤ／
Ａ変換器３１５へ与られる。このＤ／Ａ変換器は
線３１８にアナログ基準信号Ａを生ずる。Ｄ／Ａ
変換器３１５としてはアナログ・デバイセス
（Analog Devices）社により製造されたDAC−
06 Ｄ／Ａ変換器を使用できる。Ｄ／Ａ変換器３
１５は基準入力端子３１６にＤ／Ａ変換器２５８
（第２図）から信号Ｄを線２６５を介して受ける。
後で詳しく説明するように、Ｄ／Ａ変圧器３１５
の基準入力はＤ／Ａ変換器３１５のデジタル入力
とアナログ出力電圧の関係を制御する。 カウンタ３１０の最下位ビツトC0と、最下位
の次のビツトC1が線３１７と３１９をそれぞれ
介して、フリツプフロツプ３２１，３２２，３２
３，３２４と、排他的オアゲート３２６，３２
８、３３０，３３２と、ナンドゲート３３４，３
３６と、インバータ３３８とを含むゲート回路３
２０へ与えられる。フリツプフロツプ３２１と３
２２はバツフアとして機能する。フリツプフロツ
プ３２１，３２２へ与えられた入力C0とC1の状
態がフリツプフロツプ３２３，３２４へそれぞれ
与えられる。排他的オアゲート３２６と３２８は
フリツプフロツプ３２３，３２４のそれぞれのＤ
信号とＱ信号を比較する。排他的オアゲート３３
０はフリツプフロツプ３２３のＤ入力端子と排他
的オアゲート３２８の出力を比較する。排他的オ
アゲートはフリツプフロツプ３２３のＱ出力と排
他的オアゲート３２８の出力を比較する。ナンド
ゲート３２４は排他的オアゲート３３０，３２６
の出力に対してナンド操作を行い、ナンドゲート
３２６は排他的オアゲート３２６，３３２の出力
に対してナンド機能を行う。ナンドゲート３３４
の出力はインバータ３３４を通じて送られる。こ
のインバータは出力UPを出力線３４０へ与える。
ナンドゲート３３６は信号DNを信号線３４２へ
与える。 修正信号特徴づけ器１３０はデイザー信号Ｒと
利得制御信号Ｄに応答して修正信号UPとDNを
発生する。後で詳しく説明するように、それらの
修正信号は読出し信号中のデイザー信号成分にほ
ぼ等しい。 ビツトC0とC1は、11−00遷移を除き１だけ増
加または減少するように定められた２進数である
ことに注意すべきである。更に、２進数C1とC0
はカウンタ３１０のアツプカウントで増加し、時
計回りCWのデイザー回転に対応するものとして
定義される。 第４図には第１図に示す読出し機構１１の詳し
いブロツク図が示されている。前記したように、
干渉じま変化のカウントは回転角を示す。それら
のカウントは、干渉じまパターンの強さに応答す
る光検出器を利用することにより得られる。しか
し、光検出器の測定のみでは回転の向きの指示は
得られない。したがつて、ブロツク１２の外側の
干渉じまパターン４００に応答するように、一対
の光検出器４０１ａと４０１ｂが一般に用いられ
る。それらの光検出器は、互いに直角位相の出力
信号を発生するように、干渉じまパターンに対し
て位置させられる。それらの信号から回転の向き
を決定できる。更に、第４図に示すように、単一
カウントの場合より高い分解能を得ることができ
る。第４図において、１つの向きの回転に対して
いずれか一方の光検出器に入射する干渉じまパタ
ーンの各４分の１に対して１個のパルスを発生す
る第１の読出し信号Ｐを発生するように、かつ第
２の向きの回転に対して光検出器に入射する干渉
じまパターンの各４分の１に対して１個のパルス
を発生する第２の読出し信号Ｎを発生するよう
に、互いに直角位相の読出し信号が処理される。
ここに、パルスＰはセンサの時計まわりCW回転
に対して生じ、パルスＮはセンサの逆時計まわり
CCW回転に対して生ずる。 各光検出器４０１ａ，４０１ｂの出力は自乗回
路４０２ａ，４０２ｂへそれぞれ与えられて、位
相が直角の読出し信号４０３，４０４にそれぞれ
なる。それらの信号４０３，４０４はフリツプフ
ロツプ４０６，４０８のデジタル入力端子Ｄへそ
れぞれ与えられる。フリツプフロツプ４０６，４
０８のＱ出力は排他的オアゲート４１０へ与えら
れ、この排他的オアゲートの出力はフリツプフロ
ツプ４１２のＤ入力端子へ与えられる。フリツプ
フロツプ４０８のＱ出力はフリツプフロツプ４１
４のＤ入力端子へも与えられる。 位相が互いに90度異なる信号４０３，４０４が
排他的オアゲート４１０により２ビツト２進数す
なわち一対の信号に変換され、それらの信号はフ
リツプフロツプ４１２，４１４のＤ入力端子へ与
えられることに注意すべきである。ここで、その
２進数を「FG」とし、Ｆはフリツプフロツプ４
１４のＤ入力に、Ｇはフリツプフロツプ４１２の
Ｄ入力にそれぞれ与えられる信号であるとする。
排他的オアゲート４１６はフリツプフロツプ４１
２のＤ入力（すなわち信号Ｇ）とＱ出力を比較
し、排他的オアゲート４１８はフリツプフロツプ
４１４のＤ入力（すなわち信号Ｆ）とＱ出力を比
較する。排他的オアゲート４２０は排他的オアゲ
ート４１８の出力とフリツプフロツプ４１２のＤ
入力（すなわち信号Ｇ）を比較し、排他的オアゲ
ート４２２は排他的オアゲート４１８の出力とフ
リツプフロツプ４１２のＱ出力を比較する。ナン
ドゲート４２４は排他的オアゲート４２０，４１
６の出力に対してナンド操作を行い、ナンドゲー
ト４２６は排他的オアゲート４１６と４２２の出
力に対してナンド操作を行う。 第１表の真理値表に示すように、信号Ｆを下位
ビツトと考え、信号Ｇを上位ビツトと考えた場合
に、それら一対のビツトFGの２進値が増大する
時に時計回りの向きCWであると識別される。同
様に、逆時計回りCCWの向きは２進値FGが減少
する時に識別される。クロツクパルスが与えられ
た時にフリツプフロツプ４１２と４１４のＤ入力
とＱ出力が同じであれば、出力信号Ｐは高レベル
状態であり、出力信号Ｎは低レベル状態である。
センサがCWの向きに回転している時は、２進ビ
ツト対の値の増加に伴う２進値の各遷移に対応し
て高−低−高となる出力パルスが信号線４３０へ
与えられる。一方、CCW回転の場合には、２進
ビツト対の値の減少に伴う２進値の各遷移に対応
して低−高−低となる出力パルスが信号線４３２
に与えられる。したがつて、第４図の回路は、第
１の向きの回転を示し、CWの向きの慣性回転と
デイザー回転の双方に関連するパルスを有する第
１の読出し信号Ｐを生ずる読出し回路装置として
働く。同様に、この読出し回路装置は、第２の向
きの回転をも示し、第２の向きの慣性回転とデイ
ザー回転に関連するパルスを有する第２の読出し
信号Ｎを発生する。 第４図に示す読出し回路装置は２つの信号Ｐ，
Ｎを発生する。それらの信号ＰとＮは処理され
て、センサの回転の向きと速度とが周知のやり方
で決定されたり、それらに含まれるデイザー信号
成分の修正が行われたりする。しかし、所期の機
能を得るために、適切な向きの指示とロジツクの
ゲート制御に１つの信号を使用できることも認め
るべきである。また、信号ＰとＮは互いに排他的
であることも認めるべきである。 第５図には第１図に示されている信号組合わせ
器１００の詳しいブロツク図が示されている。前
記のようにデジタル技術すなわちパルス技術が採
用されるものと仮定すると、後で説明するように
信号組合わせ器１００はほぼパルス減算器であ
る。信号組合わせ器１００は４ビツト加算器５０
１，５０２と、４ビツト保持器５０３と、４ビツ
ト比較器５０４と、４ビツトカウンタ５０５と、
排他的オアゲート５１０〜５１４と、フリツプフ
ロツプ５２０，５２１と、ナンドゲート５３０〜
５３２と、インバータ５４０〜５４３と、アンド
ゲート５５０とを含む。排他的オアゲート５１０
は信号UPとＰを比較して出力を加算器５０１の
入力端子Ａ１へ与える。排他的オアゲート５１１
は信号DNとＮを比較し、出力を加算器５０１の
入力端子Ｂ１へ与える。アンドゲート５５０は信
号UPとＰに対してアンド操作を行い、出力を加
算器５０１の入力端子Ａ２へ与える。ナンドゲー
ト５３０は入力信号DNとＮを受け、加算器５０
１の入力端子Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４へ出力を与える。
加算器５０１の入力端子Ａ３，Ａ４は接地され
る。加算器５０１の出力Ｅ１〜Ｅ４は加算器５０
２の入力端子Ａ１〜Ａ４へそれぞれ与えられる。
加算器５０２の出力端子Ｅ１〜Ｅ４はクロツクさ
れる保持器５０３の入力端子Ｄ１〜Ｄ４へそれぞ
れ与えられる。保持器５０３の出力端子Ｑ１〜Ｑ
４は加算器５０２の入力端子Ｂ１〜Ｂ４へそれぞ
れ与えられる。加算器５０２と５０３の接続は、
加算器５０２のＢ入力端子へ与えられる信号が、
加算器５０２のＥ出力端子の出力から１クロツク
サイクル分だけ遅延したものとなるようになされ
ている。 保持器５０３の出力Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３が、比較
器５０４の入力端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３へそれぞれ
与えられる。４ビツトカウンタ５０５の出力が比
較器５０４の入力端子Ｑ１〜Ｑ４へ与えられる。
ここに、Ｑ１とＰ１は最下位ビツトである。排他
的オアゲート５１３はカウンタ５０５のＱ４ビツ
ト保持器５０３のＱ４出力を比較する。排他的オ
アゲート５１３の出力は排他的オアゲート５１２
の１つの入力端子に与えられる。排他的オアゲー
ト５１２の他の入力端子へは保持器５０３のＱ４
出力が与えられる。排他的オアゲート５１２の出
力は比較器５０４のＰ４入力端子へ与えられる。
この比較器５０４の出力線５０５へ与えられ、Ｐ
入力端子へ与えられる２進値がＱ入力の２進値よ
り大きい時に、その出力は常に高レベルである。
排他的オアゲート５１４は比較器５０４の出力を
排他的オアゲート５１３の出力と比較し、出力を
アツプ／ダウンカウンタ５０５の入力端子とフリ
ツプフロツプ５２１のＤ入力端子へ直接与え、か
つインバータ５４０の入力端子へ与えられる。 各フリツプフロツプ５２０，５２１にクリヤ信
号がナンドゲート５３１，５３２を介して与えら
れる。各ナンドゲート５３１，５３２の１つの入
力端子にはフリツプフロツプ５２０，５２１のＱ
出力が与えられ、クロツク信号CLKがインバー
タ５４１を介して別の入力端子へ与えられる。フ
リツプフロツプ５２０の出力はインバータ５４
２の入力端子へ与えられ、第４図の読出し信号Ｎ
に対応するがデイザー信号成分がほとんどないセ
ンサ信号SNを与える。同様に、フリツプフロツ
プ５２１の出力がインバータ５４３の入力端子
へ与えられ、読出し信号Ｐに対応するがデイザー
信号成分がほとんどない信号SPを与える。信号
SNは第２図に示すように排他的オアゲート５５
２へ与えられる。 次に信号組合せ器１００の動作を説明する。信
号ＰとＮは干渉じまパターンの動きにより発生さ
れるパルスであるセンサ読出し信号である。信号
ＰのパルスはCWの向きの慣性回転とデイザー回
転によるCWの向きの回転に対応する。同様に、
信号ＮはCCWの向きの慣性回転とデイザー回転
によるCCWの向きの回転に対応する。修正信号
UPとDNは、慣性回転がない場合における信号
ＰとＮに等しくされることが目論まれている信号
である。信号組合せ器１００の機能は、修正信号
DNとUPにより発生された擬似デイザーパルス
を、読出し信号ＰとＮから差し引くことである。 次に、発明の詳細な説明の項の末尾に記載の第
１表〜第３表を参照する。 第１表に示す真理値表は信号組合せ器１００の
所期の機能を示すものである。論理値ＰとＮは向
きCWとCCWに対応するセンサパルスを表す。
論理値UPとDNはCWとCCWの擬似デイザー回
転に対応する擬似デイザーパルスを表す。第１表
に示す真理値表は、信号Ｐ，Ｎ，DNおよびUP
の論理状態が、パルスがない時は、常に０である
と仮定している。（上で説明した実際の回路では
これはあてはまらない。）更に、信号線ＰとＮに
おける信号パルスは相互に排他的であり、このこ
とは信号線DNとUPにおける信号パルスもそう
であることを理解すべきである。第１表に示す真
理値表は、パルスDNが存在すると同時に信号パ
ルスＰが存在するものとすると、信号SPは正味
２個のパルスを発生することを示す。このこと
は、信号ＰがCWの向きで、出力パルスを与える
と同時に、デイザーの向きが逆の向きであること
を考えることにより理解できる。 第２表は、第１表の真理値表に従つて起こり得
る出力カウントの５つの可能性に対応する４ビツ
ト２進数を定める。 第３表には加算器５０１の４ビツト出力の真理
値表を示す。第３表のＰ，Ｎ，UP，DNについ
ての論理値は、図に示されている論理に一致する
ように、第１表の場合と比較して調整されてい
る。たとえば、定常（無回転）状態は、信号Ｐと
DNが高レベルで、信号ＮとUPが低状態である
ような状態である。第３表に示す真理値表から、
第１表の真理値表と比較して符号が反転している
ことがわかる。たとえば、ＰとDNの論理パルス
により加算器５０１は２の補数の−２が発生され
ることになる。しかし、第５図に示す信号組合せ
器１００は、加算器５０１の２の補数出力によ
り、適切な論理反転のためにSP信号線に２個の
パルスを生ずるようなものである。 次に、第５図に示す回路のセンサ信号SNとSP
を得るための動作を簡単に説明する。加算器５０
１の出力は、第３表に示す真理値表に従つて、第
２の加算器５０２へ与えられる。この第２の加算
器５０２は保持器５０３の出力を加え合わせる。
保持器５０３の出力は下記のようなコンピユータ
表現をほぼ形成する。 Ｂ＝Ｂ＋Ａ したがつて、保持器５０３の出力は、加算器５
０１への入力により支配される全てのカウントの
連続表現を表す。比較器５０４へのＰ入力の値
は、カウンタ５０５がカウントアツプするか、カ
ウントダウンするかを決定する。たとえば、２進
値ＰがＱより大きいとすると、カウンタ５０５は
それの出力がＱに等しくなるまでカウントアツプ
する。このカウンタをカウントアツプさせた信号
と同じ信号が、SP出力信号線に、保持器５２１
を通じて送られるパルスをSP出力信号線に持た
せるためにも利用される。 信号Ｐが信号Ｑに等しい時に、加算器５０１の
出力が全部０であると仮定すると、カウンタ５０
５の出力が、高レベル状態と低レベル状態の間で
トグルする排他的オアゲート５１４の状態により
駆動されるから、カウンタ５０５はトグルアツプ
およびトグルダウンする。このトグル動作により
信号線SNとSPにパルスがクロツク速度で交互に
与えられる。信号Ｐが加算器５０１の出力の関数
として減少または増加するまで、そのトグル動作
は続けられる。このようにして、信号線SNとSP
に交互に与えられるパルスは、加算器５０１の入
力に従つていずれかの信号線へ与えられる。 次に、第１図〜第５図および第１表〜第３表に
示す本発明の実施例の動作について説明する。第
６図は第２図の加算器２０８の出力端子からのデ
イザー基準信号Ｒと、第４図に示されている読出
し信号Ｐ，Ｎと、第３図に示す修正信号UPと
DNとのタイミング図を示す。 センサの慣性入力回転が零である場合について
考えることにする。その場合には、出力信号Ｐと
Ｎは、デイザー基準信号Ｒにより表されるデイザ
ーによる回転のみを表す。第６図においては、
CWの向きはデイザー基準信号Ｒが上昇する時で
あると定められ、CCWの向きはデイザー基準信
号Ｒが下降する時であると定められている。修正
信号Ｅが完全であると、出力信号ＰとUPに含ま
れるパルスの数は等しい。同様に、信号ＮとDN
に含まれるパルスの数は等しい。それらの状況に
おいては、信号SPとSNに含まれている出力パル
スは第７図の領域５８９に示されているような出
力パルスに類似する。すなわち、各クロツクパル
ス（CLK）に対して、出力パルスは信号SPとSN
に交互に生じる。センサ回転の電子回路（図示せ
ず）はセンサ出力信号SNの各パルスをカウント
アツプし、センサ出力信号SPの各パルスに対し
てカウントダウンして、正味のパルスカウントは
零となつて、慣性回転がないことを示す。 ある程度のCW慣性回転がある場合には、信号
組合せ器１００（第５図）は第７図の領域５９０
に示されているのに類似する出力パルスを含む出
力信号を発生する。すなわち、信号SPに含まれ
るパルスの数は信号SNに含まれるパルスより＋
２の値だけこえる。回転を決定するセンサ信号プ
ロセツサは正味の＋２個のパルスを実現して、対
応する回転角度の変化を示す。 上記の例は、信号SNとSPに含まれているパル
スが、回転の大きさを決定するためにどのように
して用いられるかを示すものである。以下の説明
は、読出し信号ＰとＮからデイザー成分を除去す
るために十分であるように修正信号Ｅを維持し、
デイザー信号成分をほとんど有しないセンサ信号
SNとSPを得る閉ループ動作についてのものであ
る。簡単にいえば、閉ループ動作は、(i)デイザー
基準信号から得られて、デイザーの向きを表す信
号Dqによりセンサ出力信号SNを復調し、(ii)復調
された出力を積分し、(iii)修正信号Ｅを決定するバ
イアス制御を制御の平衡が達成するまで調整する
ことである。 最初に、第６図に示すような平衡中の状況につ
いて考えてみる。信号SN（第５図）は、フリツプ
フロツプ２５４を含む同期復調器を形成する排他
的オアゲート２５２（第２図）へ与えられる。信
号SNのパルスが１個おきのクロツクパルスに対
して存在する場合には、フリツプフロツプ２５４
のＱ出力の符号が各クロツクサイクルごとに変化
する。したがつて、カウンタ２５６のアツプ／ダ
ウン入力制御が交番する。したがつて、カウンタ
２５６の値と、信号線２６５上の利得制御出力の
値と、信号Ｄとの値は一定のままである。よつ
て、Ｄ／Ａ変換器３１５（第３図）のバイアス制
御は一定のままで、修正信号UPとDNは前と同
様に保たれる。この状況においては、修正信号Ｅ
はセンサへのデイザー入力に真にロツクされ、平
衡が達成されると考えることができる。 ここで、慣性回転がなく、信号Ｅが入力信号よ
り小さい状況について考える。この状況において
は、信号SNとSPは各クロツクサイクルに対して
もはや交番しない。それよりもCCWの向きに対
応して信号Dqが低レベルの時に一連のSN信号パ
ルスが存在し、信号Dqが高レベル（CWの向き）
の時にはSN信号パルスは存在しない。それらの
２つの状況において、カウンタ２５６は第２図の
真理値表に示すようにカウントアツプする。 カウンタ２５６のカウント値が増加するにつれ
て、利得制御出力信号Ｄが大きくなつて、Ｄ／Ａ
変換器３１５のバイアス制御を増大させる。そう
するとＤ／Ａ変換器３１５のアナログ出力電圧と
デジタル入力電圧の比が高くなる。また、信号
Dqが低レベルの間の信号SN中のパルスの数が減
少し、信号Dqが高レベルの間の信号SN中のパル
スの数が増加するように、信号組合せ器１００は
機能する。平衡状態が達成されるまでその動作は
続けられる。平衡状態が達成されると、カウンタ
２５６はアツプカウント動作とダウンカウント動
作を振動的に反復して平衡状態を維持する。平衡
状態においては、出力信号SNとSPに含まれるパ
ルスは有効であつて、デイザー成分は除去され
る。 最後に、CW慣性回転があり、修正信号がデイ
ザーのために信号ＰとＮに含まれているパルスの
数に正確に一致する状況について考えることにす
る。その状況においては、信号SP中に含まれる
慣性回転にもとづくパルスの数は、デイザーサイ
クルの動きに対して非常に少い。したがつて、回
転にもとづく正味の正パルスはデイザーサイクル
の両方の半分、すなわち、CWの向きとCCWの
向きに起る。それらの状況においては、第１図の
排他的オアゲート２５２により部分的に形成され
ている同期復調器が、第２図の真理値表に示され
ているように、入力信号Dqの状態の各変化に対
してアツプ／ダウンカウンタ２５６の制御を反転
する。したがつて、アツプ／ダウンカウンタは平
均して信号Dqによりトグルする。したがつて、
利得制御出力信号Ｄはほぼ安定状態を保つ。 以上説明した本発明の装置により、どのような
デイザー信号成分も含まないセンサ出力信号を発
生する負帰還制御信号を構成する。修正信号がセ
ンサ出力信号中のデイザー信号成分の関数として
発生される。その修正信号は通常の読出し信号か
ら差し引かれて、デイザー運動によるデイザー信
号成分が除去されたセンサ出力信号を生ずる。 デイザー基準信号Ｒは、デイザーのために信号
ＰとＮに含まれる実際に起るパルスの寄与と同相
でないことがあることを理解すべきである。これ
は、第６図において固定されている信号ＰとＮを
維持しつつ、基準信号Ｒを左または右に動かすこ
とに等しい。信号Ｒと読出し信号Ｐ，Ｎに含まれ
る実際のデイザー信号成分との位相差の影響を避
けるために、前記したように自動位相制御器を装
置に付加できる。これが第２図にとくに示されて
いる。回路装置２５０Ｂは、回路装置２５０Ａと
同様に、同期復調と積分を行う。しかし、回路装
置２５０Ｂにおいては、排他的オアゲート２７２
は信号SNとDiを比較する。信号Diはデイザー基
準信号Ｒとほぼ同相であるから、出力カウンタ２
７６の値は信号SNとSPに含まれているパルスの
数の差を示す。変換器２８０の出力２８０は回路
装置２１０の乗算器２１２のＹ入力端子へ与えら
れる。変換器２７８の出力が増大または減少する
につれて、信号SNとSPに含まれているパルスの
数が等しくなるまで、デイザー基準信号Ｒの位相
を進ませ、または遅らせることができる。両方の
パルスの数が等しいということは、信号ＮとＰに
含まれているデイザー信号成分にデイザー基準信
号Ｒが真に同相であることを示す。 したがつて、第２図〜第５図に示す回路は修正
信号Ｅを決定するための自動利得制御と、自動位
相制御の両方を示すものである。修正された読出
し信号SNとSPを得るために修正信号Ｅを読出し
信号ＮとＰから差し引くことができる。それらの
信号SNとSPを処理してセンサの回転角と回転速
度についての情報を得ることができる。 以上、リングレーザ角速度センサについて本発
明の装置を説明したが、本発明の装置は、互いに
逆向きに伝わる一対の波を内部に含む閉ループ路
を有する任意のそのようなセンサに使用できるこ
とを理解すべきである。本発明のデイザー成分除
去装置は、通常のセンサ読出し信号中のデイザー
信号成分に直接関係する大きさと位相を有する修
正信号を発生する原理を別々に、または組合わせ
て適用するように、修正された読出し信号に応答
して動作する。 本発明を好適な実施例について説明したが、特
許請求の範囲において定められる本発明の要旨に
含まれる他の実施例も存在することを理解すべき
である。とくに、種々の機能を実行するために組
合わせることができる広い範囲のアナログ回路お
よびデジタル回路がある。更に、第２図〜第５図
に示す装置は、マイクロプロセツサまたはマイク
ロコンピユータなどにより、少くとも一部を組合
わすことができることを理解すべきである。 好適な実施例の閉ループ修正技術は、信号線
SPとSNの両方ではなくていずれかに、各クロツ
クパルスごとにパルスが存在するように、クロツ
ク信号に同期された２本のセンサ出力信号線SN
とSPを利用する。したがつて、正味のパルスカ
ウントは SP−SN＝回転角 である。しかし、先に述べたように、本発明の要
旨を逸脱することなしに、１本の信号線と１つの
向きを使用することもできる。 信号ＰとＮはクロツク信号に同期していない
が、信号SNとSPはクロツク信号に同期している
ことを認めるべきである。したがつて、本発明の
閉ループデイザー成分除去装置は非同期動作を用
いて実施できるが、デイザー成分を除去された新
しい非同期出力信号を得ることができる。
【表】
【表】
【表】
第１図はリングレーザ読出し信号からデイザー
信号成分を除去する閉ループ制御装置を示す概略
ブロツク図、第２図〜第５図は第１図のブロツク
図を詳しく示すブロツク図、第６図および第７図
は第２図〜第５図の回路の時間的な挙動を示すタ
イミング図である。 １０……センサ、１１……読出し機構、１００
……信号組合わせ器、１０５……修正信号器、１
１０……同期復調器、１２０……積分器、１３０
……特徴づけ信号器、３０２……比較器、３１０
……アツプ／ダウンカウンタ、３１５……Ｄ／Ａ
変換器。
信号成分を除去する閉ループ制御装置を示す概略
ブロツク図、第２図〜第５図は第１図のブロツク
図を詳しく示すブロツク図、第６図および第７図
は第２図〜第５図の回路の時間的な挙動を示すタ
イミング図である。 １０……センサ、１１……読出し機構、１００
……信号組合わせ器、１０５……修正信号器、１
１０……同期復調器、１２０……積分器、１３０
……特徴づけ信号器、３０２……比較器、３１０
……アツプ／ダウンカウンタ、３１５……Ｄ／Ａ
変換器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ デイザーさせられるレーザ角速度センサであ
つて： センサの回転速度に関連する振動数をそれぞれ
有し、閉ループ路に沿つて相互に逆向きに伝わる
波を発生する手段と； 前記波の少くとも一方の波の振動数をデイザー
させる手段と； 前記デイザーに関連したデイザー基準信号を発
生する第１の信号手段と； 前記波に応答して、前記センサの回転を示して
いて前記デイザーに起因する信号成分をも含む少
くとも１つの読出し信号を発生する読出し手段
と； 前記読出し信号に少くとも１つの修正信号を組
合わせて前記読出し信号と前記修正信号との差に
相当する少くとも１つのセンサ出力信号を発生す
る第２の信号手段と； 前記デイザー基準信号に応じて前記デイザー基
準信号の所定の関数として前記修正信号を発生す
る修正信号手段にして、前記センサ出力信号に残
留している前記デイザーに起因する信号成分に応
じ、この残留している前記デイザーに起因する信
号成分を最少にするように、前記デイザー基準信
号と前記修正信号との関係に影響を及ぼす制御手
段を有している修正信号手段と を備えることを特徴とするデイザーさせられるレ
ーザ角速度センサ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のデイザーさせら
れるレーザ角速度センサにおいて：前記修正信号
手段の制御手段は、前記センサ出力信号を前記デ
イザー基準信号の所定の関数として復調し、前記
センサ出力信号に残留している前記デイザーに起
因する信号成分に応じて制御信号を発生する手段
を含み；前記修正信号手段は、さらに、前記デイ
ザー基準信号を受けてその所定の関数として前記
修正信号を発生する特徴づけ信号手段にして、前
記制御信号に応じて前記修正信号と前記デイザー
基準信号との関係を調節する手段を有している特
徴づけ信号手段を備えていることを特徴とするデ
イザーさせられるレーザ角速度センサ。 ３ 特許請求の範囲第２項記載のデイザーさせら
れるレーザ角速度センサにおいて、前記制御手段
は、前記センサ出力信号をデイザー基準信号の関
数として復調し、前記センサ出力信号に残留する
前記デイザー信号成分を表わす出力信号を生じる
同期復調手段と、この同期復調手段の出力信号を
積分し、その積分結果を前記制御信号として発生
する積分手段とを有していることを特徴とするデ
イザーさせられるレーザ角速度センサ。 ４ デイザーさせられるレーザ角速度センサであ
つて： センサの回転速度に関連する振動数をそれぞれ
有し、閉ループ路に沿つて相互に逆向きに伝わる
波を発生する手段と； 前記波の少くとも一方の波の振動数をデイザー
させる手段と； 前記デイザーに関連したデイザー基準信号を発
生する第１の信号手段と； 前記波に応答して、前記センサの回転を示して
いて前記デイザーに起因する信号成分をも含む少
くとも１つの読出し信号を発生する読出し手段
と； 前記読出し信号に少くとも１つの修正信号を組
合わせて前記読出し信号と前記修正信号との差に
相当する少くとも１つのセンサ出力信号を発生す
る第２の信号手段と； 前記デイザー基準信号に応じて前記デイザー基
準信号の関数として前記修正信号を発生する修正
信号手段にして、前記読出し信号に類似の信号特
性を持つ修正信号に前記デイザー基準信号を変換
する変換手段と、前記センサ出力信号に残留して
いる前記デイザーに起因する信号成分に応じ、前
記デイザー基準信号と前記修正信号との関係に影
響を及ぼす自動利得制御手段とを有している修正
信号手段と を備えることを特徴とするデイザーさせられるレ
ーザ角速度センサ。 ５ 回転デイザーさせられるリーグ・レーザ角速
度センサであつて： センサの回転速度に関連する振動数をそれぞれ
有し、閉ループ路に沿つて相互に逆向きに伝わる
波を発生する手段と； 前記波の少なくとも一方の波の振動数をデイザ
ーさせる手段と； 前記デイザーに関連したデイザー基準信号を発
生する信号手段と； 前記波に応答して、前記センサの第１の向きの
回転を示す第１の読出し信号にして前記デイザー
に起因する信号成分をも含む第１の読出し信号を
発生するとともに、前記センサの第２の向きの回
転を示す第２の読出し信号にして前記デイザーに
起因する信号成分をも含む第２の読出し信号を発
生する読出し手段と； 前記第１の読出し信号中の信号成分にして前記
第１の向きにおける前記デイザーに起因する信号
成分に相当する第１の修正信号と、および前記第
２の読出し信号中の信号成分にして前記第２の向
きにおける前記デイザーに起因する信号成分に相
当する第２の修正信号とを、前記デイザー基準信
号の関数として発生する修正信号手段であつて、
前記デイザー基準信号と前記第１および第２の修
正信号との関係に、制御信号に応じて影響を及ぼ
す制御手段を有している修正信号手段と； 前記第１および第２の修正信号と前記第１およ
び第２の読出し信号とを組合わせ、前記第１の読
出し信号と前記第１の修正信号との差に相当する
第１のセンサ出力信号を生成するとともに、前記
第２の読出し信号と前記第２の修正信号との差に
相当する第２のセンサ出力信号を生成する手段と
を備えることを特徴とするデイザーさせられるレ
ーザ角速度センサ。 ６ デイザーさせられるリング・レーザ角速度セ
ンサのためのデジタルのデイザー基準信号を発生
する装置であつて： クロツク・パルスを与えるクロツク信号発生手
段と； センサの前記デイザーに応じそれを表すアナロ
グ出力信号を与える手段と； このアナログ出力信号と第１のアナログ基準信
号とを比較し、その比較の符号を表す少くとも第
１および第２の値を有する出力信号を与える比較
手段と； 前記比較手段の出力が前記第１の値である間ク
ロツク・パルスごとに第１の信号線にパルスを与
える第１のゲート手段と； 前記比較手段の出力が前記第２の値である間ク
ロツク・パルスごとに第２の信号線にパルスを与
える第２のゲート手段と； 前記第１の信号線におけるパルスを加算方向お
よび減算方向の一方にカウントし、前記第２の信
号線におけるパルスを加算方向および減算方向の
他方にカウントして、そのカウントの結果を表す
２進出力を呈するカウンター手段と； このカウンター手段のカウントの結果であるデ
ジタル量を前記第１のアナログ基準信号に変換す
るデジタル−アナログ変換器と； 前記カウンター手段の２進出力の少くとも下２
桁のビツトの状態に応じ、その少くとも下２桁の
ビツトの増加時は第３の信号線にパルスを、その
少くとも下２桁のビツトの減少時は第４の信号線
にパルスを、それぞれ与えるように、第３および
第４の信号線にパルスを発生し、これら第３およ
び第４の信号線に現われるパルス数の差により前
記デイザーが表わされるようにされている手段と
を備えることを特徴とするデイザーさせられるリ
ング・レーザ角速度センサのためのデイザー基準
信号発生装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/737,978 US4826320A (en) | 1985-05-24 | 1985-05-24 | Dither signal remover for a dithered ring laser angular rate sensor |
| US737978 | 1985-05-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6225480A JPS6225480A (ja) | 1987-02-03 |
| JPH0579193B2 true JPH0579193B2 (ja) | 1993-11-01 |
Family
ID=24966060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61117722A Granted JPS6225480A (ja) | 1985-05-24 | 1986-05-23 | デイザ−させられるレ−ザ角速度センサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4826320A (ja) |
| EP (1) | EP0205934B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6225480A (ja) |
| CA (1) | CA1261043A (ja) |
| DE (1) | DE3679721D1 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0686039B2 (ja) * | 1988-06-30 | 1994-11-02 | 株式会社金井銅器製作所 | プレス加工機における過負荷防止装置 |
| JPH0234229A (ja) * | 1988-07-22 | 1990-02-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 打抜き成形不良検出方法 |
| US5239363A (en) * | 1989-09-22 | 1993-08-24 | British Aerospace Public Limited Company | Ring laser gyroscope dither signal remover |
| US5048963A (en) * | 1989-11-01 | 1991-09-17 | Honeywell Inc. | Dither signal remover for a dithered ring laser gyro |
| JP2522319Y2 (ja) * | 1991-03-13 | 1997-01-16 | 矢崎総業株式会社 | コネクタ |
| JP2522324Y2 (ja) * | 1991-06-26 | 1997-01-16 | 矢崎総業株式会社 | コネクタ |
| US5329355A (en) * | 1991-12-09 | 1994-07-12 | Honeywell Inc. | Dither stripper to leave base motion |
| US5347361A (en) * | 1992-04-08 | 1994-09-13 | Honeywell Inc. | Rotation sensor output signal processor |
| US5341209A (en) * | 1992-09-30 | 1994-08-23 | Honeywell Inc. | Triangular dither drive apparatus for a ring laser gyroscope |
| US6354964B1 (en) | 1999-12-06 | 2002-03-12 | Honeywell Inc. | Single beam signal blanking for enhanced path length control in a ring laser gyro |
| US6476918B1 (en) | 2001-06-21 | 2002-11-05 | Honeywell International Inc. | Dither control system for a ring laser gyro |
| JP4502931B2 (ja) * | 2005-10-24 | 2010-07-14 | 日本航空電子工業株式会社 | リングレーザジャイロ |
| US7633626B2 (en) * | 2006-12-13 | 2009-12-15 | Northrop Grumman Guidance and Electronics Co., Inc. | Fiber optic gyroscope deadband circumvention apparatus and method |
| JP4503035B2 (ja) * | 2007-03-19 | 2010-07-14 | 日本航空電子工業株式会社 | リング・レーザ・ジャイロ用デジタル・ディザ除去回路、及びその回路を用いたリング・レーザ・ジャイロ装置 |
| US8259302B2 (en) | 2010-07-30 | 2012-09-04 | Honeywell International Inc. | Variable path length control modulation frequency |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4248534A (en) * | 1979-05-09 | 1981-02-03 | The Singer Company | Apparatus and method for the elimination of angular vibration induced errors in ring laser gyroscopes |
| US4344706A (en) * | 1980-07-14 | 1982-08-17 | The Singer Company | Ring laser gyro dither pulse eliminator |
| US4529311A (en) * | 1981-07-06 | 1985-07-16 | Honeywell Inc. | Ring laser gyro system |
| US4504146A (en) * | 1981-07-06 | 1985-03-12 | Honeywell Inc. | Ring laser gyro system |
| JPS58107691A (ja) * | 1981-12-21 | 1983-06-27 | Japan Aviation Electronics Ind Ltd | レ−ザジヤイロのデイザレ−ト補正装置 |
| US4610543A (en) * | 1985-04-03 | 1986-09-09 | The Singer Company | Electronic dither compensator for a ring laser gyro |
-
1985
- 1985-05-24 US US06/737,978 patent/US4826320A/en not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-05-14 CA CA000509181A patent/CA1261043A/en not_active Expired
- 1986-05-22 EP EP86106954A patent/EP0205934B1/en not_active Expired
- 1986-05-22 DE DE8686106954T patent/DE3679721D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-05-23 JP JP61117722A patent/JPS6225480A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4826320A (en) | 1989-05-02 |
| DE3679721D1 (de) | 1991-07-18 |
| EP0205934A2 (en) | 1986-12-30 |
| CA1261043A (en) | 1989-09-26 |
| JPS6225480A (ja) | 1987-02-03 |
| EP0205934B1 (en) | 1991-06-12 |
| EP0205934A3 (en) | 1988-09-07 |
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