DE4010256A1 - Position measurement transducer for laser gyro-optical block - contains mask attached to block screening photoelectric cell - Google Patents

Position measurement transducer for laser gyro-optical block - contains mask attached to block screening photoelectric cell

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DE4010256A1 DE19904010256 DE4010256A DE4010256A1 DE 4010256 A1 DE4010256 A1 DE 4010256A1 DE 19904010256 DE19904010256 DE 19904010256 DE 4010256 A DE4010256 A DE 4010256A DE 4010256 A1 DE4010256 A1 DE 4010256A1
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Abstract

The laser gyro contains an optical block (1) with at least one optical resonator in which two laser waves of opposite direction are generated, a movable mirror with piezoelectric motor, a superposition device, a mechanical drive and an external housing. The position transducer contains a mask (17) attached to the optical block and at least one photoelectric cell (16), pref. a double one, attached to the housing opposite the mask which screens it from light emanating from the laser plasma and divided in the optical block. USE/ADVANTAGE - Accurately measures position of laser gyro's optical block. Has simple arrangement.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Positionsmeßgeber zur genauen Messung der Position des optischen Blocks eines Laserkreisels, der mechanisch aktiviert wird in bezug auf eine festen Referenzwert. Dieser Meßgeber besitzt im Vergleich zu den üblicherweise verwendeten Techniken den Vorteil, eine sehr einfache und wirtschaftliche Entwicklung von hoher Präzision darzustellen. Diese Erfindung ist anwendbar auf alle Laserkreisel, dreieckig oder quadratisch, ein- oder mehrachsig.The present invention relates to an optical position encoder for accurate Measurement of the position of the optical block of a laser gyroscope, the mechanical is activated in relation to a fixed reference value. This sensor has compared to the commonly used techniques the advantage of a very to represent simple and economical development of high precision. This invention is applicable to all laser gyros, triangular or square, single or multi-axis.

Laserkreisel umfassen im allgemeinen:Laser gyroscopes generally include:

  • - einen optischen Block aus isolierendem Material mit geringem Ausdehnungs­ koeffizienten, in dem eine optische Strecke realisiert ist, die meistens dreieckig oder quadratisch ist und durch drei oder vier Spiegel begrenzt wird, wobei das Ganze einen optischen Resonator bildet;- An optical block made of insulating material with little expansion coefficients in which an optical path is implemented, most of the time is triangular or square and delimited by three or four mirrors the whole forming an optical resonator;
  • - ein verstärkendes Medium, das in dem optischen Resonator zwei Lichtwellen erzeugt, die gegenläufig umlaufen, wobei die Interferenzen zwischen diesen beiden Wellen die Messung der Rotation des Laserkreisels um eine Achse erlauben, die senkrecht zur Ebene der optischen Strecke liegt;- An amplifying medium that contains two light waves in the optical resonator generated that rotate in opposite directions, the interference between these Both waves measure the rotation of the laser gyroscope around an axis allow that is perpendicular to the plane of the optical path;
  • - eine Überlagerungsvorrichtung der Lichtwellen zum Erzeugen von Interferenz­ streifen auf einem Satz von photoelektrischen Zellen, wobei der Durchlauf der genannten Streifen die Rotation des Laserkreisels darstellt und von den photoelektrischen Zellen in verwendbare elektrische Signale umgewandelt wird; - A superimposition device of the light waves for generating interference strip on a set of photoelectric cells, taking the pass of the strips mentioned represents the rotation of the laser gyroscope and of the Photoelectric cells converted into usable electrical signals becomes;  
  • - Mittel für einen mechanischen Antrieb, die es gestatten, den optischen Block in bezug auf eine Auflage oder ein Gehäuse zum Schwingen zu bringen, das selbst auf einem beweglichen Teil befestigt ist, dessen Winkelgeschwindig­ keit man messen will, wobei die erzeugte Schwingung das Ziel hat, die bekannten Lock-in Effekte zwischen den beiden Lichtwellen zu vermeiden;- Means for a mechanical drive, which allow the optical block to vibrate with respect to a pad or housing, the itself is attached to a moving part, the angular speed of which one wants to measure, whereby the generated vibration has the goal that avoid known lock-in effects between the two light waves;
  • - Nachführmittel von der Länge des Resonators, die so angeordnet sind, daß die Resonanzfrequenz des optischen Resonators der entspricht, für die die Verstärkung des verstärkenden Lichtmediums maximal ist;- Tracking means of the length of the resonator, which are arranged so that the resonance frequency of the optical resonator corresponds to that for which the Amplification of the amplifying light medium is maximum;
  • - ein Gehäuse.- a housing.

Das verstärkende Medium besteht im allgemeinen aus einer elektrischen Entladung in einem Helium-Neon-Gasgemisch. Diese Entladung erzeugt ein Plasma, das selbst leuchtet und ein in etwa gleichmäßiges Licht um den optischen Block aussendet.The amplifying medium generally consists of an electrical discharge in a helium-neon gas mixture. This discharge creates a plasma that itself lights up and emits an approximately uniform light around the optical block.

Die mechanische Schwingungsbewegung des optischen Blocks erzeugt eine Störung in der Messung der Winkelgeschwindigkeit des Laserkreisel; um eine hohe Genauigkeit zu erhalten, ist es daher notwendig, diese Störung zu kompensieren. Dazu gibt es schon verschiedene Filterverfahren. Eines dieser Verfahren besteht darin, von der Ausgangsinformation des Laserkreisels ein Signal abzuziehen, das proportional ist zur Winkelstellung des optischen Blocks in bezug auf sein Gehäuse.The mechanical vibration movement of the optical block creates a disturbance in measuring the angular velocity of the laser gyroscope; to a high To maintain accuracy, it is therefore necessary to avoid this interference compensate. There are already various filter processes for this. One of these The process consists of entering the output information of the laser gyro Subtract signal that is proportional to the angular position of the optical block in terms of its housing.

Dafür benötigt man einen Positionsmeßgeber, der genau, empfindlich und zeitsta­ bil ist.For this you need a position encoder that is precise, sensitive and timely bil is.

Es wurden Meßgeber mit Dehnungsmeßeinrichtungen oder piezoelektrischen Keramiken verwendet, aber sie weisen nicht die heutzutage geforderten Stabilitäts­ kennwerte auf.There were transducers with strain gauges or piezoelectric ceramics used, but they do not have the stability required today characteristics on.

Elektromagnetische Geschwindigkeitsmeßgeber wurden mit Erfolg verwendet, sie haben jedoch den Nachteil, daß sie ein magnetisches Streufeld erzeugen und in der Temperatur kompensiert werden müssen. Ihr Herstellungspreis ist ziemlich hoch aufgrund des Preises der Magneten und der Sorgfalt, die bei der Herstellung der Spule erforderlich ist, wenn die Leistungen über der Temperatur stabil sein sollen.Electromagnetic speed sensors have been used with success, they have the disadvantage, however, that they generate a magnetic stray field and in the temperature must be compensated. Your manufacturing price is pretty  high due to the price of the magnets and the care taken in the manufacture The coil is required when the power is stable above temperature should be.

Die vorliegende Erfindung bringt eine Lösung, die nur ganz einfache Mittel einsetzt und deren Genauigkeit nur von der Ausführung einer mechanischen Maske abhängt. Diese Lösung hat außerdem den Vorteil sehr wirtschaftlich zu sein.The present invention brings a solution that only very simple means uses and their accuracy only from the execution of a mechanical mask depends. This solution also has the advantage of being very economical.

Sie ist auf der Tatsache begründet, daß das Plasma des Lasers eine diffuse Lichtquelle ist, die eine gleichmäßige Beleuchtungsstärke auf die Oberfläche der photoelektrischen Zellen geben kann, wie man sie üblicherweise verwendet, um das Ablesesystem der genannten Laserkreisel zu bilden. Indem eine auf den optischen Block angepaßte Maske vor den auf dem Gehäuse des Laserkreisels befestigten photoelektrischen Zellen angeordnet wird, kann man Veränderungen der Ausgangssignale der genannten Zellen erhalten, die abhängig sind von der Verschiebung des optischen Blocks in bezug auf das Gehäuse.It is based on the fact that the plasma of the laser is diffuse The light source is an even illuminance on the surface of photoelectric cells that are commonly used, to form the reading system of the mentioned laser gyroscope. By one on the optical block mask in front of those on the housing of the laser gyroscope attached photoelectric cells, one can make changes receive the output signals of the cells mentioned, which are dependent on the Displacement of the optical block in relation to the housing.

Die Erfindung betrifft einen optischen Positionsmeßgeber für Laserkreisel des obengenannten Typs, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Maske aufweist, die fest verbunden ist mit dem optischen Block und, daß er mindestens eine photoelektrische Zelle aufweist, vorzugsweise eine doppelte, die mit dem Gehäuse fest verbunden ist und die im Hinblick diese Maske so angeordnet ist, daß die genannte Maske für die genannte photoelektrische Zelle teilweise das Licht, das vom Plasma des Lasers ausgesandt und vom optischen Block zerstreut wird, abschirmt.The invention relates to an optical position encoder for laser gyros above type, characterized in that it has a mask which is firmly connected to the optical block and that it has at least one Photoelectric cell, preferably a double that with the Housing is firmly connected and which is arranged with regard to this mask that said mask for said photoelectric cell partially that Light emitted by the plasma of the laser and scattered by the optical block is shielded.

Ausführungen der Erfindung werden im folgenden mit Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigenEmbodiments of the invention are described below with reference to the accompanying Described drawings. Show it

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Laserkreisel, an dem die Erfindung angewendet wird. Fig. 1 is a plan view of a laser gyroscope to which the invention is applied.

Fig. 2 eine Seitenansicht des optischen Blocks eines Laserkreisels, bestückt mit einem Positionsmeßgeber nach der Erfindung. Fig. 2 is a side view of the optical block of a laser gyroscope equipped with a position encoder according to the invention.

Fig. 3 eine Draufsicht auf den optischen Block des Laserkreisels eines Ausführungsbeispiels des optischen Positionsmeßgebers nach der Erfindung. Fig. 3 is a plan view of the optical block of the laser gyro of an embodiment of the optical position encoder according to the invention.

Fig. 4 eine Draufsicht auf den optischen Block des Laserkreisels einer ersten Variante des optischen Positionsmeßgebers der Fig. 3, Fig. 4 is a plan view of the optical block of the laser gyro a first variant of the optical Positionsmeßgebers of Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht durch den optischen Block des Laserkreisels einer zweiten Variante des optischen Positionsmeßgebers der Fig. 3 und Fig. 5 is a plan view through the optical block of the laser gyro of a second variant of the optical position sensor of Fig. 3 and

Fig. 6 eine Darstellung des Prinzips der digitalen Verarbeitung, die mit dem Geber nach der Erfindung gekoppelt werden kann. Fig. 6 shows the principle of digital processing that can be coupled to the encoder according to the invention.

Wie schon vorher erwähnt und so wie es Fig. 1 zeigt, umfaßt ein Laserkreisel im besonderen:As previously mentioned and as shown in FIG. 1, a laser gyro in particular comprises:

  • - einen optischen Block 1, aus einem isolierenden und heliumdichten Material, im allgemeinen eine glasartige Keramik des Typs "Zerodur", in das Kanäle 2 gebohrt sind, die auf den Aussparungen 13, 14 und 15 enden und abgeschlossen sind durch Spiegel 3, von denen mindestens einer beweglich ist und die mit den genannten Kanälen 2 eine optische Strecke bilden, im Falle von Fig. 1 ist dies eine dreieckige, die aber jede andere Form haben kann, wobei ein und derselbe optische Block mehrere optische Strecken enthalten kann. Solch eine optische Strecke bildet einen optischen Resonator.an optical block 1 , made of an insulating and helium-tight material, generally a glass-like ceramic of the "Zerodur" type, into which channels 2 are drilled, which end on the recesses 13 , 14 and 15 and are closed off by mirrors 3 , of which at least one is movable and which form an optical path with the channels 2 mentioned, in the case of FIG. 1 this is a triangular one, but it can have any other shape, and one and the same optical block can contain several optical paths. Such an optical link forms an optical resonator.
  • - Spiegel 3, von denen mindestens einer in einer Richtung senkrecht zu seiner Ebene beweglich ist. Diese Spiegel bestehen im allgemeinen aus einem polierten Substrat, auf das ein Stapel von multi-dielektrischen Schichten aufgebracht ist, um den reflektierenden Teil des Spiegels zu bilden. - Mirror 3 , at least one of which is movable in a direction perpendicular to its plane. These mirrors generally consist of a polished substrate on which a stack of multi-dielectric layers is applied to form the reflective part of the mirror.
  • - ein Auskoppelsystem für die Informationen, das sich auf einem der Spiegel 3 befindet und mindestens ein Überlagerungsprisma 6 und eine Anzahl von photoelek­ trischen Zellen 7 umfaßt; wobei der genannte Spiegel teildurchlässig ist, d.h. er kann einen Teil des Lichts durchlassen.- A decoupling system for the information, which is located on one of the mirrors 3 and comprises at least one overlay prism 6 and a number of photoelectric cells 7 ; wherein said mirror is partially transparent, ie it can let part of the light through.
  • - eine oder zwei Kathoden 4, die auf dem optischen Block 1 angebracht sind.- One or two cathodes 4 , which are attached to the optical block 1 .
  • - eine oder zwei Anoden 5, die ebenfalls auf dem optischen Block 1 angebracht sind.- One or two anodes 5 , which are also attached to the optical block 1 .

Diese Kathoden und Anoden bilden die Elektroden des Laserkreisels und sind mit den Kanälen 2 durch Anschlußkanäle 7 verbunden.These cathodes and anodes form the electrodes of the laser gyroscope and are connected to the channels 2 by connecting channels 7 .

Der optische Block 1 ist mit einem Gasgemisch gefüllt, im allgemeinen auf der Basis von Helium und Neon. Ein elektrischer Strom, der zwischen den Elektroden fließt, regt dieses Gasgemisch an und erzeugt ein Plasma in den Anschluß­ kanälen 7 und den Kanälen 2 und in den zwei Aussparungen 13 und 14; dieses Plasma leuchtet selbst und durch Verstärken des Lichts wird der Lasereffekt erzeugt, nämlich zwei Lichtwellen, die gegenläufig im optischen Resonator umlaufen.The optical block 1 is filled with a gas mixture, generally based on helium and neon. An electric current that flows between the electrodes excites this gas mixture and generates a plasma in the connecting channels 7 and channels 2 and in the two recesses 13 and 14 ; this plasma glows itself and by amplifying the light the laser effect is generated, namely two light waves that run in opposite directions in the optical resonator.

Dieser optische Block ist mittels eines Aktivierungsrades schwingend um eine Achse 8 montiert. Dieses Rad besteht z.B. aus einem äußeren Kranz 9, einer zentralen Nabe 10 und aus elastischen Speichen 11, auf die piezoelektrische Keramiken 12 aufgeklebt sind.This optical block is mounted swinging about an axis 8 by means of an activation wheel. This wheel consists, for example, of an outer ring 9 , a central hub 10 and elastic spokes 11 onto which piezoelectric ceramics 12 are glued.

Fig. 2 zeigt als Seitenansicht das Prinzip des Sensors nach der Erfindung. Fig. 2 shows a side view of the principle of the sensor according to the invention.

Dieser umfaßt:This includes:

  • - eine photoelektrische Zelle 16, vorzugsweise eine doppelte oder eventuell zwei getrennte Zellen; diese Zelle ist formschlüssig auf einem festen Teil 40 angeordnet und steht einer der Flächen 18 des optischen Blocks gegenüber und zwar vorzugsweise gegenüber einer der Hauptflächen, die senkrecht sind zur Achse des genannten optischen Blocks und zwar so, daß sie Licht empfängt, das vom Plasma des optischen Blocks ausgeht.a photoelectric cell 16 , preferably a double or possibly two separate cells; this cell is arranged in a form-fitting manner on a fixed part 40 and faces one of the surfaces 18 of the optical block, preferably against one of the main surfaces which are perpendicular to the axis of the said optical block and in such a way that it receives light emitted by the plasma of the optical blocks.
  • - eine Maske 17, die entweder aufgeklebt oder als Niederschlagsschicht erzeugt oder durch irgendwelche anderen Mittel auf der Fläche 18 des optischen Blocks befestigt ist, vor der sich die Zelle oder Zellen 16 befinden, so daß das Licht, das vom optischen Block ausgeht und auf die Zelle oder Zellen fällt, teilweise abgeschirmt wird.a mask 17 , which is either glued or formed as a precipitate or is attached by any other means to the surface 18 of the optical block in front of which the cell or cells 16 are located so that the light emanating from the optical block and onto the Cell or cells falls, partially shielded.

In der weiteren Beschreibung wird zur Vereinfachung nur noch eine doppelte Zelle in Betracht gezogen, es ist jedoch klar, daß der Meßgeber mit zwei getrennten Zellen oder sogar mit einer einfachen Zelle funktionieren kann, sofern man nicht eine zu große Genauigkeit erwartet.In the further description only a double cell will be used for simplification contemplated, however, it is clear that the transducer has two separate Cells or even with a simple cell can work, provided you don't expected too much accuracy.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine erste Ausführung der Erfindung. Fig. 3 is a plan view of a first embodiment of the invention.

Die doppelte Zelle 16 hat zwei empfindliche, etwa rechteckige und vorzugsweise identische Oberflächen 19 und 20, die durch einen so schmal als möglich aus­ gebildeten Zwischenraum 21 getrennt sind. Sie ist vorzugsweise gegenüber einer der Ecken des optischen Blocks, an der sich eine der Aussparungen 13 oder 14 befindet, durch die das Plasma durchgeht, so angeordnet, daß der Zwischenraum 21 senkrecht ist zum Spiegel 3 und daß, wenn man ihn durch eine gedachte Linie 22 verlängert, diese nahe an der Achse 8 des Laserkreisels vorbeiläuft oder sie trifft. Die empfindlichen Oberflächen 19 und 20 liegen etwa parallel zur Seite 18.The double cell 16 has two sensitive, approximately rectangular and preferably identical surfaces 19 and 20 , which are separated by a space 21 formed as narrow as possible. It is preferably arranged opposite one of the corners of the optical block, at which there is one of the cutouts 13 or 14 through which the plasma passes, in such a way that the space 21 is perpendicular to the mirror 3 and that if it is drawn through an imaginary line 22 extended, this passes close to the axis 8 of the laser gyroscope or hits it. The sensitive surfaces 19 and 20 are approximately parallel to the side 18 .

Die Maske 17 hat eine rechteckige Form, deren größere Seite etwa parallel ist zum Zwischenraum 21. Ihre Länge ist vorzugsweise größer als die der empfindli­ chen Flächen 19 und 20. Ihre Breite ist etwa identisch mit der einer empfindli­ chen Fläche 19 oder 20. Wenn der Laserkreisel nicht aktiviert ist, dann ist die Maske so angeordnet, daß sie etwa die Hälfte jeder empfindlichen Fläche abdeckt. The mask 17 has a rectangular shape, the larger side of which is approximately parallel to the intermediate space 21 . Their length is preferably greater than that of the sensitive surfaces 19 and 20 . Its width is approximately identical to that of a sensitive surface 19 or 20 . If the laser gyroscope is not activated, the mask is arranged so that it covers approximately half of every sensitive area.

Wenn der Laserkreisel aktiviert ist, erzeugt die Aktivierungsbewegung eine abwechselnde Verschiebung der Maske vor den empfindlichen Flächen 19 und 20, eine Verschiebung, die nahezu senkrecht ist zum Zwischenraum 21, so daß das Licht, das von der einen Fläche empfangen wird abnimmt, während das von der anderen empfangene Licht zunimmt und umgekehrt.When the laser gyroscope is activated, the activation movement creates an alternate displacement of the mask in front of the sensitive surfaces 19 and 20 , a displacement that is almost perpendicular to the space 21 , so that the light received by one surface decreases while that from the other received light increases and vice versa.

Das System ist umso linearer, desto näher die empfindlichen Flächen an der Maske liegen.The more linear the system, the closer the sensitive areas to the mask lie.

Eine leistungsfähigere Variante wird in Fig. 4 dargestellt und besteht darin, daß die Maske 17 durch die Maske 23 ersetzt wird, die aus einem großen Blatt lichtundurchlässigen Materials gebildet wird, das eine rechteckige Öffnung 24 aufweist, das in Form und Position der undurchsichtigen Maske 17 von Fig. 3. entspricht. Die Funktionsweise dieser Variante ist umgekehrt in bezug auf die Funktionsweise der vorherigen Variante.A more powerful variant is shown in FIG. 4 and consists of the mask 17 being replaced by the mask 23, which is formed from a large sheet of opaque material which has a rectangular opening 24 which is in the shape and position of the opaque mask 17th of Fig. 3 corresponds. The way this variant works is reversed with respect to the way the previous variant works.

Das Blatt aus lichtundurchlässigem Material kann natürlich ersetzt werden durch eine Niederschlagsschicht aus undurchsichtigem Material direkt auf dem optischen Block, diese Schicht kann durch zahlreiche Verfahrensweisen aufgebracht werden.The sheet of opaque material can of course be replaced by a layer of precipitation made of opaque material directly on the optical Block, this layer can be applied by numerous methods.

Eine dritte Version, die in Fig. 5 vorgestellt wird, gestattet es, das Verhält­ nis zwischen den Lichtveränderungen und dem Gesamtlicht, das von den Zellen empfangen wird, zu erhöhen. Sie besteht darin, eine Maske 25 zu verwenden, die ebenfalls aus einem lichtundurchlässigem Blatt oder durch eine Niederschlags­ schicht gebildet wird, jedoch mit einer Öffnung 26 in Form eines dünnen Spalts versehen ist, der in Beziehung zum Zwischenraum 21 geneigt ist. Die Gesamtlänge der Öffnung 26 ist vorzugsweise niedriger als die der empfindlichen Flächen. Sie ist so geneigt, daß ihr eines Ende 27 sich z.B. immer gegenüber einer der empfindlichen Flächen 19 befindet und, daß ihr anderes Ende 29 sich immergegen­ über der anderen empfindlichen Fläche 20 befindet. A third version, which is presented in FIG. 5, makes it possible to increase the ratio between the light changes and the total light received by the cells. It consists in using a mask 25 , which is also formed from an opaque sheet or through a precipitation layer, but is provided with an opening 26 in the form of a thin gap, which is inclined in relation to the space 21 . The total length of the opening 26 is preferably less than that of the sensitive areas. It is inclined so that one end 27 is always opposite one of the sensitive surfaces 19 , for example, and that its other end 29 is always opposite the other sensitive surface 20 .

In Ruhestellung ist der Spalt nahezu zentriert und steht ebenfalls jeder der empfindlichen Flächen 19 und 20 gegenüber.In the rest position, the gap is almost centered and also faces each of the sensitive surfaces 19 and 20 .

Wenn der Laserkreisel aktiviert ist, wird das Licht, das von den empfindlichen Flächen empfangen wird, die von dem Spalt beleuchtet werden, verstärkt oder abgeschwächt in bezug auf den mittleren Wert des empfangenen Lichts und zwar etwas stärker als oben beschrieben.When the laser gyro is activated, the light emitted by the sensitive Areas are received that are illuminated by the slit, amplified or weakened in relation to the mean value of the received light, namely somewhat stronger than described above.

Das System ist umso leistungsstärker, umso geringer der Winkel ist, der von dem Spalt 26 mit dem Zwischenraum 21 gebildet wird. Der Grenzwert hängt ab vom Gesamtausschlag des optischen Blocks, der die beiden Enden 27 und 28 des genannten Spalts gegenüber jeder empfindlichen Fläche beibehalten muß.The system is the more powerful, the smaller the angle which is formed by the gap 26 with the intermediate space 21 . The limit depends on the total deflection of the optical block, which must maintain the two ends 27 and 28 of the said gap with respect to each sensitive area.

In Falle, daß die Linearität sich als ungenügend erweisen sollte aufgrund einer unregelmäßigen Beleuchtung des Spalts 26 durch das Plasma, kann dies behoben werden, indem dem genannten Spalt eine korrigierende Krümmung gegeben wird. Dies kann noch einfacher behoben werden, durch eine rechnerische Verarbeitung der Ausgangsinformationen.In the event that the linearity should prove to be insufficient due to irregular illumination of the gap 26 by the plasma, this can be remedied by giving the said gap a corrective curvature. This can be remedied even more easily by processing the output information mathematically.

Fig. 6 zeigt das rechnerische Verarbeitungsprinzip, das mit jeder beliebigen Variante des optischen Positionsmeßgebers der Erfindung gekoppelt werden kann. Fig. 6 shows the computational processing principle that can be coupled with any variant of the optical position encoder of the invention.

Man findet dort einen Multiplex- oder zwei Wege-D/A Wandler 29, der die Signale empfängt, die von den empfindlichen Flächen 19 und 20 ausgehen. Dieser Wandler 29 liefert auf seinem Ausgang 32 die digitalisierten Informationen an einen Prozessor 33, der die Summe und die Differenz der Lichtstärken berechnet, die von den beiden Zellen empfangen werden. Er bringt dann anschließend die Differenz der Intensitäten mit Hilfe der Summe der genannten Intensitäten auf einen Pegel, der die Position des Laserkreisels darstellt. Die daraus resultierende Information wird auf den Ausgang 34 gesendet oder für andere Berechnungen verwandt.There is a multiplex or two-way D / A converter 29 which receives the signals emanating from the sensitive areas 19 and 20 . At its output 32, this converter 29 supplies the digitized information to a processor 33 which calculates the sum and the difference in the light intensities which are received by the two cells. He then brings the difference of the intensities to a level which represents the position of the laser gyro using the sum of the intensities mentioned. The resulting information is sent to output 34 or used for other calculations.

Claims (6)

1. Optischer Positionsmeßgeber für Laserkreisel enthaltend:
  • - einen optischen Block (1), der mindestens einen optischen Resonator hat, in dessen Innerem mittels eines verstärkenden Mediums zwei gegenläufige Laserwellen erzeugt werden,
  • - mindestens einem beweglichen Spiegel mit piezoelektrischem Motor,
  • - eine Überlagerungsvorrichtung der Lichtwellen,
  • - mechanische Antriebsmittel,
  • - ein äußeres Gehäuse.
1. Optical position encoder for laser gyroscope containing:
  • an optical block ( 1 ) which has at least one optical resonator, inside which two opposing laser waves are generated by means of a reinforcing medium,
  • - at least one movable mirror with a piezoelectric motor,
  • a superposition device of the light waves,
  • - mechanical drive means,
  • - an outer housing.
dadurch gekennzeichnet, daß er eine Maske aufweist, die fest verbunden ist mit dem optischen Block und daß er mindestens eine photoelektrische Zelle, vorzugs­ weise eine doppelte aufweist, die formschlüssig mit dem Gehäuse verbunden und gegenüber dieser Maske gegenüberliegend angeordnet ist, und daß die genannte Maske für die genannte photoelektrische Zelle Licht abschirmt, das vom Plasma des Lasers ausgeht und im optischen Block verteilt ist. characterized in that it has a mask which is fixedly connected to the optical block and that it has at least one photoelectric cell, preferably as a double, which is positively connected to the housing and is arranged opposite to this mask, and that said mask shields light for said photoelectric cell, which emanates from the plasma of the laser and is distributed in the optical block. 2. Optischer Positionsmeßgeber für Laserkreisel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Zelle (16) zwei empfindliche Flächen hat, (19 und 20), vorzugsweise rechteckige, die Rand an Rand an ihrer längsten Seite plaziert sind und durch einen schmalen Zwischenraum (21) getrennt sind und, daß die Maske (17) die Form eines Rechtecks hat, dessen größte Länge parallel ist zum Zwischenraum (21) und dessen kleinste Länge nahezu gleich ist der kleinsten Länge einer der empfindlichen Flächen (19, 20), wobei die größte Länge vorzugsweise größer ist als die größte Länge der genannten empfindlichen Flächen. 2. Optical position transmitter for laser gyroscope according to claim 1, characterized in that the photoelectric cell ( 16 ) has two sensitive surfaces, ( 19 and 20 ), preferably rectangular, which are placed edge to edge on their longest side and by a narrow space ( 21 ) are separated and that the mask ( 17 ) has the shape of a rectangle, the greatest length of which is parallel to the space ( 21 ) and the smallest length of which is almost equal to the smallest length of one of the sensitive areas ( 19 , 20 ), the greatest length is preferably greater than the greatest length of said sensitive areas. 3. Optischer Positionsmeßgeber für Laserkreisel gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Maske (23) aufweist, die großflächig die Oberfläche der photoelektrischen Zellen bedeckt und mit einer rechteckigen Öffnung (24) versehen ist, deren größte Länge parallel liegt zum Zwischenraum (21) und deren kleinste Länge nahezu gleich ist der kleinsten Länge einer der empfindlichen Flächen (19, 20), wobei die größte Länge der Öffnung vorzugsweise größer ist als die größte Länge der genannten empfindlichen Flächen.3. Optical position transmitter for laser gyroscope according to claim 2, characterized in that it has a mask ( 23 ) which covers a large area the surface of the photoelectric cells and is provided with a rectangular opening ( 24 ), the greatest length of which is parallel to the intermediate space ( 21st ) and its smallest length is almost the same as the smallest length of one of the sensitive areas ( 19 , 20 ), the greatest length of the opening preferably being greater than the greatest length of said sensitive areas. 4. Optischer Positionsmeßgeber für Laserkreisel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Maske (25) aufweist, die aus lichtundurch­ lässigem Material ausgeführt ist, vorzugsweise als Niederschlagschicht, wobei die genannte Maske mit einer Öffnung (26) in Form eines schmalen Spalts versehen ist, der in bezug auf den Zwischenraum (21) geneigt ist, wobei die Gesamtlänge der Öffnung (26) vorzugsweise geringer ist als die der empfindlichen Flächen, wobei der genannte Spalt so geneigt ist, daß eines seiner Enden (27) sich z.B. immer gegenüber der einen empfindlichen Fläche (19) befindet und daß das andere Ende (28) sich immer gegenüber der anderen empfindlichen Fläche (20) befindet.4. Optical position sensor for laser gyroscope according to claim 1, characterized in that it has a mask ( 25 ) which is made of opaque material, preferably as a precipitation layer, said mask being provided with an opening ( 26 ) in the form of a narrow gap which is inclined with respect to the space ( 21 ), the total length of the opening ( 26 ) preferably being less than that of the sensitive surfaces, the said gap being inclined so that one of its ends ( 27 ), for example, always faces each other one sensitive surface ( 19 ) and that the other end ( 28 ) is always opposite the other sensitive surface ( 20 ). 5. Optischer Positionsmeßgeber für Laserkreisel gemäß einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine rechnerische Verarbeitung die Differenz der Lichtstärken, die von den photoelektrischen Zellen empfangen werden, mittels der Summe der genannten Lichtstärken normiert wird.5. Optical position encoder for laser gyroscope according to one of the previous claims, characterized in that the difference of the light intensities received by the photoelectric cells the sum of the luminous intensities mentioned is standardized.
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