JP2001159521A - 角速度検出装置 - Google Patents

角速度検出装置

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JP2001159521A
JP2001159521A JP34234099A JP34234099A JP2001159521A JP 2001159521 A JP2001159521 A JP 2001159521A JP 34234099 A JP34234099 A JP 34234099A JP 34234099 A JP34234099 A JP 34234099A JP 2001159521 A JP2001159521 A JP 2001159521A
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gyro
frequency
voltage
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Toshifumi Osawa
敏文 大沢
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Canon Inc
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
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    • G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 集積回路化に適し、又、常に正確な角速度検
出ができる角速度検出装置を提供する。 【解決手段】 ジャイロ１０が出力する現在のビート周
波数ｆ、角速度０の状態でジャイロ１０が出力するビー
ト周波数ｆｏ及びジャイロ１０の感度Ｓから、角速度Ω
＝（ｆ−ｆｏ）÷Ｓを演算する。演算手段３１８は、た
とえば１ｍｓｅｃ．毎にカウンタ３１３からのデータを
ｆ、メモリ３１４に記憶されたデータをＳ、メモリ３１
５に記憶されたデータをｆｏとしてΩを演算する。演算
と平行して１ｍｓｅｃ．毎にカウンタ３１３からのデー
タを加算する。そして、メモリ３１６に記憶されたデー
タをｆｏとして演算を続行する。メモリ３１６のデータ
とメモリ３１５のデータとが一定以上異なる場合はメモ
リ３１５のデータを使う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、角速度検出装置に
関し、特に、リングレーザー型のジャイロを利用して回
転角速度を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、移動する物体の角速度を検出する
ためのジャイロとしては、回転子や振動子をもつ機械的
なジャイロや、光ジャイロが知られている。特に光ジャ
イロは、瞬間起動が可能でダイナミックレンジが広いた
め、ジャイロ技術分野に革新をもたらしつつある。光ジ
ャイロには、リングレーザー型ジャイロ、光ファイバー
ジャイロ、受動型リング共振器ジャイロなどがある。こ
のうち、最も早く開発に着手されたのが、気体レーザー
を用いたリングレーザー型ジャイロであり、すでに航空
機などで実用化されている。最近では、小型で高精度な
リングレーザー型ジャイロとして、半導体基板上に集積
化された半導体レーザージャイロもある。
【０００３】図１２は、角速度の大きさのみならず回転
方向をも検出することができる光ジャイロの一例の平面
図である。１０は石英管、１１は光導波路の非対称テー
パー部、１２はミラー、１３はアノード、１４は電気端
子、１５はカソード、１００は反時計回りのレーザー
光、１１０は時計回りのレーザー光である。
【０００４】ここで、時計回りに周回する第１のレーザ
ー光の波長をλ1 とする。また、反時計回りに周回する
第２のレーザーの波長をλ2 （＜λ1 ）とする。レーザ
ーを時計回りに回転させるとき、時計回りの第１のレー
ザー光の発振周波数ｆ1 は、非回転時の発振周波数ｆ10
に比べて、式（１）に示すように、
【０００５】
【数１】 だけ減少する。ここで、Ｓ1 は第１のレーザー光の光路
が囲む閉面積、Ｌ1 は第１のレーザー光の光路長、Ωは
回転の角速度である。一方、反時計回りの第２のレーザ
ー光の発振周波数ｆ2 は、非回転時の発振周波数ｆ20に
比べて、式（２）に示すように、
【０００６】
【数２】 だけ増加する。ここで、Ｓ2 は第２のレーザー光の光路
が囲む閉面積、Ｌ2 は第２のレーザー光の光路長であ
る。このとき、レーザーの中に第１のレーザー光と第２
のレーザー光が共存する。しかだって、レーザーの中で
第１のレーザー光と第２のレーザー光の発振周波数の
差、すなわち、式（３）に示すように、
【０００７】
【数３】 をもつビート光が発生する。一方、レーザーが反時計回
りに回転したときは、次の式（４）に示す周波数をもつ
ビート光が発生する。
【０００８】
【数４】 レーザーの中に２つ以上の発振モードが存在すると、反
転分布はモードの発振周波数の差に応じた時間変動を示
す。この現象は、反転分布の脈動として知られている。
気体レーザーや半導体レーザーのように、電流を流すレ
ーザーの場合、反転分布とレーザーのインピーダンスに
は１対１の対応関係がある。そして、レーザーの中で光
が干渉すると、それに応じて反転分布が変化し、その結
果、レーザーの電極間のインピーダンスが変化する。こ
の変化の様子は、駆動電源として定電圧源を用いれば、
端子電流の変化として現れる。また、定電流源を用いれ
ば、端子電圧の変化として、光の干渉の様子を信号とし
て取り出すことができる。もちろん、直接インピーダン
スメーターで、インピーダンスの変化を測定することも
できる。
【０００９】したがって、本発明のように、レーザーの
電流、電圧またはインピーダンス変化を検出する端子を
設けることで、この端子から回転に応じたビート信号を
取り出すことができる。さらに、本発明によれば、式
（３），（４）に示すように、回転方向に応じてビート
周波数が増減する。
【００１０】したがって、ビート周波数の非回転時から
の増減を観測することによって、回転方向を検知するこ
とができる。なお、回転方向を検知できるのは、発振周
波数の差が、式（５）を満たすときである。
【００１１】
【数５】 もし、第１のレーザー光と第２のレーザー光の発振波長
が等しければ、式（６）に示したように、
【００１２】
【数６】 となり、ビート周波数ｆ2 −ｆ1 は正負の値をとる。ビ
ート周波数の絶対値が等しければ、端子から同じ信号が
出るので、この場合は回転方向の検知ができない。
【００１３】これに対して、本発明のように、ビート周
波数の符号が常に同一（ただし説明では、符号を正にと
った）で、その絶対値だけが回転方向によって変化する
構成にすれば、回転方向の検知が可能となる。
【００１４】さて、リングレーザーの中で、お互いに反
対の回転方向に周回状に伝搬するレーザー光の発振しき
い値を変えるためには、一つの回転方向に周回状に伝搬
する光のみに損失を与えればよい。たとえば、光導波路
の一部に非対称な形状のテーパー部を設けることで、前
記テーパー部に入射する光に対して、全反射条件がずれ
る。このため、前記テーパー部に入射した光に対してミ
ラー損が生ずる。光の周回方向によって、テーパー部へ
の入射角が異なるので、ある方向に周回するレーザー光
に対して損失が大きく、その反対方向に周回する光に対
して損失を小さくすることができる。この結果、お互い
に反対の回転方向に周回状に伝搬するレーザー光に対し
て、発振しきい値を変えることができる。
【００１５】さて、２つのモードが共存する場合、発振
周波数ｆi と光子数密度Ｓi （ｉ＝１，２）との間に
は、式（７），式（８）に示す関係があることが知られ
ている。
【００１６】
【数７】
【００１７】
【数８】 ここで、Φi は位相、Ωi は共振角周波数、σi は
モードの引き込みを表す係数、ρi はモードの自己押
し出しを示す係数、τijはモードの相互押し出しを示す
係数である。ただし、ｉ，ｊ＝１，２；ｉ≠ｊである。
発振しきい値が異なるため、光子数密度Ｓi （ｉ＝１，
２）が異なる。したがって、式（７），（８）にしたが
って、発振周波数に差を与えることができる。
【００１８】具体的には、たとえば、上記構成におい
て、石英のブロックをドリルを用いてくり抜き、石英管
１０を形成する。その後、石英管１０にミラー１２を取
り付ける。さらに、石英管１０にアノード１３、電気端
子１４、カソード１５を取り付ける。次に石英管１０の
中にヘリウムガスとネオンガスを入れ、アノードとカソ
ード間に電圧をかけると放電が始まり、電流が流れるよ
うになる。そして、石英管１０の中で反時計回りのレー
ザー光１００と時計回りのレーザー光１１０が発振す
る。
【００１９】石英管１０が静止しているときは、レーザ
ー光１００とレーザー光１１０の発振周波数はほぼ等し
く、４．７３×１０15Ｈｚ、発振波長λは６３２．８ｎ
ｍである。ただし、光導波路のテーパー部１１が非対称
な形をしているため、レーザー光１００に対する発振し
きい値は、レーザー光１１０に対する発振しきい値より
も小さい。このため、レーザー光１００の光強度の方
が、レーザー光１１０の光強度よりも大きい。この結
果、レーザー光１００の発振周波数ｆ1 は、レーザー光
１１０の発振周波数ｆ2 よりも２０ＭＨｚ大きい。そし
て、石英管１０の中でレーザー光１００と１１０が干渉
する。このとき、電源電流が一定となるよう調整してお
き、電極端子１４とカソード１５の間の電圧をモニター
すると、振幅１００ｍＶで周波数２０ＭＨｚの信号が得
られる。すなわち、石英管１０が静止しているときで
も、ビート電圧が検出できる。
【００２０】さて、石英管１０が毎秒１度の速度で時計
回りに回転を受け、共振器の１辺の長さが１０ｃｍのと
き、反時計回りのレーザ光１００の発振周波数ｆ1 は２
４８．３ｋＨｚだけ増加する。一方、時計回りのレーザ
ー光１１０の発振周波数ｆ2は２４８．３ｋＨｚだけ減
少する。したがって、ビート周波数は、（ｆ１−ｆ２）
＝２０ＭＨｚ＋４９６．６ｋＨｚとなる。一方、石英管
１０が毎秒１度の速度で反時計回りに回転を受けると、
ビート周波数は、（ｆ１−ｆ２）＝２０ＭＨｚ−４９
６．６ｋＨｚとなる。ビート周波数の増減量の絶対値
は、回転速度に比例しているので、回転速度の検出がで
きるだけでなく、回転方向とビート周波数の増減が１対
１に対応しているので、回転方向の検知が可能となる。
【００２１】この実施形態では、定電流駆動とし、端子
電圧の変化を測定したが、もし定電圧駆動であれば、端
子に流れる電流の変化を検出することができる。また、
インピーダンスメーターを用いて、放電のインピーダン
スの変化を直接検出してもよい。
【００２２】これによって、ビート光を検出するための
光検出器が不要となり、その結果光検出器からの戻り光
が起因となる戻り光雑音もなくなる。
【００２３】なお、ここでは、ヘリウムガスとネオンガ
スを用いたが、レーザー発振する気体であれば何であっ
てもよい。また、光導波路も、光路が囲む形状が、四角
形だけでなく、六角形や三角形、あるいは円などどのよ
うな形状でもよい。
【００２４】図１３（Ａ）はジャイロが受ける角速度変
化の例を表しており、角速度Ωが０に対して正側が時計
方向、負側が反時計方向である。５１の実線で示した角
速度例では時間の経過とともに時計方向の角速度が反時
計方向の角速度に変化することを表している。
【００２５】図１３（Ｂ）は５１にて示した角速度変化
に対するジャイロの端子電圧Ｖｇの変化例を表したもの
で、５２の曲線で示すようにレーザー光の干渉によって
端子電圧に表れるビート電圧変化の周波数が角速度変化
とともに低周波数側に変化することを表す。
【００２６】図１３（Ｃ）はこの５２で表す端子電圧を
同図のＶｒｅｆのレベルでコンパレートして得られる矩
形波５３の電圧波形図である。この矩形波の電圧５３の
例えば立ち上がりエッジの時間間隔、または所定の時間
内に計測されるエッジ数を測定すれば角速度に関する情
報を得ることが出来る。
【００２７】図１４はジャイロに加わる角速度とビート
電圧の周波数の関係を表したもので、角速度０における
ビート周波数をｆｏとする。図３においては検出必要範
囲の最高の角速度をΩｍｘとし、その場合のビート周波
数をｆｍｘとして表し、検出必要範囲の最低の角速度を
Ωｍｎとし、その場合のビート周波数をｆｍｎとして表
している。Ωｏはビート周波数が０となる角速度であ
る。角速度が時計方向に増加するとビート周波数は高く
なり、角速度が反時計方向に増加するとビート周波数は
低くなることを直線５４にて示す。ジャイロを組み込み
利用する機器（例えばカメラ、双眼鏡、ナビゲーション
装置など）には、それぞれの機器の特性に応じて要求さ
れる角速度の検出必要範囲や必要検出分解能がある。一
例としてスチルカメラにジャイロを搭載して手ぶれの防
止のための角速度検出を行う場合には、およそ−２０〜
＋２０度／秒程度の範囲の角速度を０．１度／秒程度の
分解能にて検出できれば良いことがわかっている。上記
カメラの例ではΩｍｘ ＝＋２０度／秒であり、Ωｍｎ
＝−２０度／秒である。また、やはりジャイロを組み込
み利用する機器の特性に応じて要求される周波数特性等
もあり、上記スチルカメラの手ぶれの防止のシステムの
場合の例としてシステムの総合的な周波数特性としてＤ
Ｃ〜１００Ｈｚ程度を帯域として、特にＤＣ〜３０Ｈｚ
の範囲では位相遅れを−１５°以下にする必要がある。
このような周波数特性を満たしたスチルカメラの手ぶれ
の防止のシステムをデジタル制御にて構築する場合に
は、デジタル演算処理の所要時間などを考慮して、手ぶ
れによる角速度の検出を少なくともおよそ１ｍｓｅｃ．
間隔毎に行っていなければならないこともわかってい
る。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、リングレーザ
ージャイロでは角速度の情報が端子電圧の周波数変化に
よって表されるので、角速度を検出する時間間隔におい
て端子電圧の周波数変化が検出されないと上記したシス
テムの周波数特性を満たすことが出来ない。具体的に
は、１ｍｓｅｃ．間隔毎に角速度の検出を行う必要があ
るシステムにおいては、角速度の検出必要範囲の全域に
おいてリングレーザージャイロが端子電圧に出力するビ
ート周波数を少なくとも１ｋＨｚより高くなる（周期と
して１ｍｓｅｃ．より短くなる）ようにする必要があ
る。
【００２９】又、角速度変化による周波数変化をＦＶ変
換回路によって電圧変化に変換して角速度検出を行う処
理回路を採用するとしても、ＦＶ変換回路等のアナログ
回路はコンデンサや抵抗など集積化しづらい部品を含
み、とりわけカメラなどの小型の電子機器にこのような
角速度検出装置を搭載する場合には処理回路のスペース
或いはコストの面で必ずしも適していない。
【００３０】そこで、本発明は、集積回路化に適し、
又、正確に角速度検出ができる角速度検出装置を提供す
ることを課題としている。
【００３１】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明は、互いに反対の回転方向に周回状に伝搬す
るレーザー光の発振しきい値が異なるように、少なくと
も光導波路の一部に非対称な形状をもつテーパー状の光
導波路を含むリングレーザーと、前記リングレーザーの
電流、電圧またはインピーダンス変化を検出する端子を
有する光ジャイロと、該光ジャイロの端子より出力され
る電流、電圧またはインピーダンス変化の周期の情報を
計測する計測手段と、所定のサンプリング周期にて前記
計測手段の計測結果を入力して、該計測結果をもとに角
速度に関する情報を演算する演算手段とを備えた角速度
検出装置であって、角速度の検出必要範囲内において前
記光ジャイロが発生する前記電流、電圧またはインピー
ダンス変化の周期を前記サンプリング周期よりも短くし
ている。
【００３２】又、本発明は、上述したリングレーザー
と、上述した光ジャイロと、該光ジャイロの端子より出
力される電流、電圧またはインピーダンス変化の周波数
の情報を計測する計測手段と、所定のサンプリング周波
数にて前記計測手段の計測結果を入力して、該計測結果
をもとに角速度に関する情報を演算する演算手段とを備
えた角速度検出装置であって、角速度の検出必要範囲内
において前記光ジャイロが発生する前記電流、電圧また
はインピーダンス変化の周波数を前記サンプリング周波
数よりも高くしている。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
【００３４】［第１実施形態］第１実施形態の角速度検
出装置において用いるリングレーザージャイロは図１２
と同様のリングレーザージャイロである。以下、第１実
施形態においては−１２０〜＋１２０度／秒程度の範囲
の角速度を０．５度／秒程度の分解能にて１ｍｓｅｃ．
間隔毎に角速度の検出を行う必要がある角速度検出装置
を例として説明する。
【００３５】第１実施形態におけるジャイロの特性は、
テーパー部１１の形状の工夫や電源電流の値を最適化す
ることで、例えば角速度が０の場合のビート周波数ｆｏ
＝２ＭＨｚとすることができる。このビート周波数ｆ0
が必要以上に高いと回路の消費電流が大きくなり、バッ
テリー駆動の小型の機器においては好ましくない場合が
ある。
【００３６】また、ジャイロの一辺の長さを２０ｃｍと
することで単位角速度あたりのビート周波数の変化量が
より大きくなり、角速度がΩｍｎ＝−１２０度／秒の場
合のビート周波数ｆｍｎ＝１．３３８ＭＨｚ、角速度が
Ωｍｘ ＝＋１２０度／秒の場合のビート周波数ｆｍｘ
＝２．６６２ＭＨｚという特性のジャイロを得ることが
可能である。このジャイロ特性は上記角速度の検出必要
範囲の全域においてビート周波数を少なくとも１ｋＨｚ
より高くという条件を充分に満たす。
【００３７】図１はリングレーザージャイロがその端子
電圧に出力するビート周波数を検出して角速度情報を得
る角速度検出装置の具体的な回路構成例を表す。角速度
検出装置は、リングレーザージャイロ１０を含む以下の
構成からなる。
【００３８】コンパレータ３１１はリングレーザージャ
イロ１０の端子電圧が負入力端子に入力され、正入力端
子に入力されたＶｒｅｆと比較してコンパレートして得
られたパルス波形を出力端子に出力する。
【００３９】クロック発生手段３１２は発振回路と分周
回路等からなり、サンプリング用の１ｋＨｚのクロック
を発生して後述する演算手段３１８に出力する。カウン
タ３１３はコンパレータ３１１が出力するパルス波形の
立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジの数をカウント
する。３１４はジャイロ１０の感度に関するデータを記
憶するメモリ、３１５はジャイロ１０の角速度０におけ
るビート周波数に関する初期値データを記憶するメモリ
であり、それぞれ後述する演算手段３１８によってデー
タが読み込まれる。
【００４０】３１６はジャイロ１０の角速度０における
ビート周波数に関するデータを記憶するメモリであり、
後述する演算手段３１８によってデータが読み書きされ
る。
【００４１】３１７は温度検出手段であり、ジャイロ１
０の動作環境の温度に関する情報を後述する演算手段３
１８に出力する。演算手段３１８は例えばマイクロコン
ピュータなどによって構成されて、クロック発生手段３
１２の発生するクロックに従って動作し、カウンタ３１
３、メモリ３１４、メモリ３１５、メモリ３１６、温度
検出手段３１７の出力する各情報から角速度を演算す
る。具体的には以下のような演算を行う。
【００４２】直線５４にて表されるビート周波数ｆは式
（９）にて表される。
【００４３】ｆ＝Ｓ×Ω＋ｆｏ （９） ここでＳは直線５４の傾きであり、単位角速度あたりの
ビート周波数変化量を表すことからジャイロの感度と言
うことができる。式（９）より角速度Ωは（１０）式で
表される。
【００４４】Ω＝（ｆ−ｆｏ）÷Ｓ （１０） （１０）式に従えば、ジャイロ１０が出力する現在のビ
ート周波数ｆ、角速度０の状態でジャイロ１０が出力す
るビート周波数ｆｏ及びジャイロ１０の感度Ｓが判れば
演算手段３１８は現在ジャイロが受けている角速度Ωを
演算することができる。
【００４５】演算手段３１８はクロック発生手段３１２
が発生する１ｋＨｚのクロックに従って１ｍｓｅｃ．毎
にカウンタ３１３のカウントデータを読み込む。読み込
みが行われるとカウンタ３１３のカウントデータをリセ
ットする。よってここで読み込まれるカウントデータは
１ｍｓｅｃ．間においてジャイロ１０の端子に表れたビ
ート周波数成分である。
【００４６】前述したような角速度が０の場合のビート
周波数ｆｏ＝２ＭＨｚ、角速度がΩｍｎ＝−１２０度／
秒の場合のビート周波数ｆｍｎ＝１．３３８ＭＨｚ、角
速度がΩｍｘ ＝＋１２０度／秒の場合のビート周波数
ｆｍｘ＝２．６６２ＭＨｚの特性を有するジャイロの場
合に、角速度がΩｍｎ＝−１２０度／秒の場合のビート
周波数ｆｍｎ＝１．３３８ＭＨｚで、角速度がΩ＝−１
１９．５度／秒の場合のビート周波数ｆ＝１．３４０Ｍ
Ｈｚとなる。ビート周波数ｆｍｎ＝１．３３８ＭＨｚの
場合に１ｍｓｅｃ．間におけるカウントデータは１３３
８カウントであり、ビート周波数ｆ＝１．３４０ＭＨｚ
の場合に１ｍｓｅｃ．間におけるカウントデータは１３
４０カウントであるから、１ｍｓｅｃ．毎のサンプリン
グにおいて０．５度／秒の角速度差を分解能として持た
せることが可能である。１ｍｓｅｃ．間におけるカウン
トデータを１０００倍すればＨｚ単位の周波数情報に変
換できる。
【００４７】メモリ３１４に記憶される感度Ｓの情報は
上記リングレーザージャイロにおいては５．５１６ｋＨ
ｚ／（度／秒）であるから、この情報を記憶すれば良
い。但し、一般的には工業製品には製造上の個体ばらつ
きがあり、感度Ｓもリングレーザージャイロの寸法の誤
差やレーザーの発振周波数の誤差等の要因で個体ばらつ
きが発生する。こうした個体ばらつきが角速度の検出上
許容できない場合には、メモリ３１４に記憶される感度
Ｓの情報は各個体毎或いは層別毎にその値を異ならして
記憶するのが望ましい。
【００４８】メモリ３１５に記憶される角速度０におけ
るビート周波数に関する初期値データは上記リングレー
ザージャイロにおいてはｆｏ＝２ＭＨｚであるから、こ
の情報を記憶すれば良い。但し、感度Ｓの場合と同様に
この値もリングレーザージャイロの寸法の誤差や駆動電
流の誤差等の要因で個体ばらつきが発生するので、こう
した個体ばらつきが角速度の検出上許容できない場合に
は、メモリ３１５に記憶される角速度０におけるビート
周波数に関する初期値データの情報は各個体毎或いは層
別毎にその値を異ならして記憶するのが望ましい。
【００４９】メモリ３１６に記憶される角速度０におけ
るビート周波数に関するデータは、実際にリングレーザ
ージャイロより検出されたビート周波数の一定時間にお
ける平均値データを演算手段３１８が求めてこれを記憶
するものである。これは、メモリ３１５に記憶される角
速度０におけるビート周波数に関する初期値データに対
して実際のジャイロが示す角速度０におけるビート周波
数データに経時変化があったり、動作環境等による変化
があったりした場合でも正確な角速度検出が可能とする
ためにこうしたデータを記憶する。一般的に、カメラの
手ぶれ検出機構のようなジャイロがランダムな角速度を
受けるような使用条件下で角速度を一定時間以上検出し
て、その間の平均値を求めるとほぼ角速度０になると考
えられている。よって、実際にリングレーザージャイロ
より検出されたビート周波数の一定時間における平均値
データは実質的に角速度０におけるビート周波数に関す
るデータになると考えられる。
【００５０】演算手段３１８は角速度の検出が始まると
クロック発生手段３１２が発生するクロックに従って１
ｍｓｅｃ．毎にカウンタ３１３より入力されたデータを
ｆ、メモリ３１４に記憶されたデータをＳ、メモリ３１
５に記憶されたデータをｆｏとして、式（１０）に従っ
て演算を行い角速度Ωを演算する。また、式（１０）に
従った演算と平行して１ｍｓｅｃ．毎にカウンタ３１３
より入力されたデータの加算を行う。例えば１０００回
分の加算を行うと１秒間の平均のビート周波数が求めら
れるので、これをメモリ３１６に角速度０におけるビー
ト周波数に関するデータとして記憶する。記憶に際して
は１ｍｓｅｃ．におけるデータとするために１０００で
割ったデータとしても良い。
【００５１】メモリ３１６に角速度０におけるビート周
波数に関するデータが記憶されるとメモリ３１５に記憶
されたデータに代ってメモリ３１６に記憶されたデータ
をｆｏとして式（１０）に従って演算を行い角速度Ωを
演算する。但し、メモリ３１６に記憶されたデータがメ
モリ３１５に記憶されたデータに対して一定以上異なる
場合には信頼性が低いとみてメモリ３１５に記憶された
データを演算に使う。尚、感度Ｓのデータや角速度０に
おけるビート周波数に関する初期値データの環境温度に
よる変化量が無視できない場合には３１７の温度検出手
段が出力する温度データに従ってこれらのデータを補正
する必要がある。補正は演算手段が演算で行っても良い
し、感度Ｓのデータや角速度０におけるビート周波数に
関する初期値データを温度毎に区分して記憶しても良
い。
【００５２】［第２実施形態］図２は第２実施形態の角
速度検出装置において用いられるリングレーザージャイ
ロの平面図である。
【００５３】図３は、そのＡーＡ’断面図である。
【００５４】図２、図３において、２０はリング共振器
型半導体レーザー、２１は光導波路の非対称テーパー
部、２３はアノード、２４は電気端子、２５はキャップ
層、２６はクラッド層、２７は光ガイド層、２８は活性
層、２９は光ガイド層、３４は半導体基板、３５はカソ
ード、２００は反時計回りのレーザー光、２１０は時計
回りのレーザー光である。
【００５５】上記構成における製造方法を説明する。ま
ず、有機金属気相成長法を用いて、ｎ−ＩｎＰ基板３４
（厚み３５０μｍ）の上にリング共振器型半導体レーザ
ー２０を構成する１．３μｍ組成のアンドープＩｎＧａ
ＡｓＰ光ガイド層２９（厚み０．１５μｍ），１．５５
μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層２８（厚み
０．１μｍ），１．３μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ光ガイド層２７（厚み０．１５μｍ），ｐ−ＩｎＰ
クラッド層２６（厚み２μｍ），１．４μｍ組成のｐ−
ＩｎＧａＡｓＰキャップ層２５（厚み０．３μｍ）を成
長する。結晶成長後、スピンコーターを用いて、ｐ−Ｉ
ｎＰキャップ層の上にフォトレジストＡＺ−１３５０
（ヘキスト製）を膜厚が１μｍとなるように塗布する。
プリベークを８０℃で３０分おこなった後、ウェハーに
マスクをかけて露光した。現像、リンス後の光導波路の
幅は５μｍである。
【００５６】このあと、ウェハーをリアクティブ・イオ
ンエッチング装置に導入し、塩素ガスを用いて、深さが
３μｍとなるようにエッチングした。
【００５７】最後に、ｐ−ＩｎＰキャップ層２５の上に
アノード２３としてＣｒ／Ａｕを蒸着によって形成し
た。また、ｎ−ＩｎＰ基板にカソード３５として、Ａｕ
Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕを蒸着した。その後、水素雰囲気中で
アニールし、オーミック接触をとった。
【００５８】上記構成において、半導体と空気では屈折
率が異なるため、界面で反射が生じる。半導体の屈折率
を３．５とすると、界面に対する法線とレーザー光との
なす角が１６．６度以上で全反射が生じる。
【００５９】全反射を受けるモードは、他のモードに比
べてミラー損失分だけ発振しきい値が小さくなるので、
低注入電流レベルで発振が開始する。しかもこの発振モ
ードに利得が集中するため、他のモードの発振は抑制さ
れる。
【００６０】界面に対する法線とレーザー光とのなす角
は４５度であり、全反射条件を満たす。室温における発
振しきい値はレーザー光２００に対して３ｍＡ、レーザ
ー光２１０に対して３．５ｍＡである。
【００６１】以下、第２実施形態においては−２０〜＋
２０度／秒程度の範囲の角速度を０．１度／秒程度の分
解能にて１ｍｓｅｃ．間隔毎に角速度の検出を行う必要
がある角速度検出装置を例として説明する。
【００６２】第２実施形態においても、これもテーパー
部２１の形状の工夫や電源電流の値を最適化すること
で、例えば角速度が０の場合のビート周波数ｆｏ＝２ｋ
Ｈｚとすることができる。
【００６３】また、ジャイロの一辺の長さを３００μｍ
とすることで単位角速度あたりのビート周波数の変化量
がより大きくなり、角速度が０の場合のビート周波数ｆ
ｏ＝２ｋＨｚ、角速度がΩｍｎ＝−２０度／秒の場合の
ビート周波数ｆｍｎ＝１．９３２４４ｋＨｚ、角速度が
Ωｍｘ ＝＋２０度／秒の場合のビート周波数ｆｍｘ＝
２．０６７５６ｋＨｚとなる。
【００６４】図４は第２実施形態の角速度検出装置の具
体的な回路構成例を表す。角速度検出装置リングレーザ
ージャイロ２０を含む以下の構成からなる。
【００６５】コンパレータ３２１はリングレーザージャ
イロ２０の端子電圧が負入力端子に入力され、正入力端
子に入力されたＶｒｅｆと比較してコンパレートして得
られたパルス波形を出力端子に出力する。
【００６６】クロック発生手段３２２は発振回路と分周
回路等からなり、サンプリング用の１ｋＨｚのクロック
を発生して後述する演算手段３２８に出力するとともに
計測用の２０ＭＨｚのクロックを発生して後述するタイ
マー３２３に出力する。タイマー３２３はコンパレータ
３２１が出力するパルス波形の立ち上がりエッジ又は立
ち下がりエッジの時間間隔毎において前記２０ＭＨｚの
クロック数を計測する。
【００６７】３２４はジャイロ２０の感度に関するデー
タを記憶するメモリ、３２５はジャイロ２０の角速度０
におけるビート周波数に関する初期値データを記憶する
メモリであり、それぞれ後述する演算手段３２８によっ
てデータが読み込まれる。３２６はジャイロ２０の角速
度０におけるビート周波数に関するデータを記憶するメ
モリであり、後述する演算手段３２８によってデータが
読み書きされる。３２７は温度検出手段であり、ジャイ
ロ２０の動作環境の温度に関する情報を後述する演算手
段３２８に出力する。
【００６８】演算手段３２８は例えばマイクロコンピュ
ータなどによって構成されて、クロック発生手段３２２
の発生するクロックに従って動作し、タイマー３２３、
メモリ３２４、メモリ３２５、メモリ３２６、温度検出
手段３２７の出力する各情報から角速度を演算する。具
体的には以下のような演算を行う。
【００６９】角速度Ωを演算する基本式は第１の実施形
態にて示した式（１０）と同じである。
【００７０】演算手段３２８はクロック発生手段３２２
が発生する１ｋＨｚのクロックに従って１ｍｓｅｃ．毎
にタイマー３２３のカウントデータを読み込む。タイマ
ー３２３より出力されるカウントデータはジャイロ２０
が出力するビート周波数の最新の１周期の時間に関する
データである。前述したように角速度がΩｍｘ ＝＋２
０度／秒の場合のビート周波数ｆｍｘ＝２．０６７５６
ｋＨｚである場合に計測用クロックとして２０ＭＨｚで
あるタイマー３２３の周期カウントデータは９６７３と
なり、角速度がΩ＝＋１９．９度／秒の場合のビート周
波数ｆ＝２．０６７２２ｋＨｚにおけるタイマー３２３
の周期カウントデータは９６７４であるから、この場合
に０．１度／秒の角速度差を分解能として持たせること
が可能である。こうした周期のカウントデータの逆数に
２０００００００を乗算する変換処理を行うことでＨｚ
単位の周波数情報に変換できる。メモリ３２４に記憶さ
れる感度Ｓの情報は上記リングレーザージャイロにおい
ては３．３７８Ｈｚ／（度／秒）であるから、この情報
を記憶すれば良い。但し、一般的には工業製品には製造
上の個体ばらつきがあり、感度Ｓもリングレーザージャ
イロの寸法の誤差やレーザーの発振周波数の誤差等の要
因で個体ばらつきが発生する。こうした個体ばらつきが
角速度の検出上許容できない場合には、メモリ３２４に
記憶される感度Ｓの情報は各個体毎或いは層別毎にその
値を異ならして記憶するのが望ましい。
【００７１】メモリ３２５に記憶される角速度０におけ
るビート周波数に関する初期値データは上記リングレー
ザージャイロにおいてはｆｏ＝２ｋＨｚであるから、こ
の情報を記憶すれば良い。但し、感度Ｓの場合と同様に
この値もリングレーザージャイロの寸法の誤差や駆動電
流の誤差等の要因で個体ばらつきが発生するので、こう
した個体ばらつきが角速度の検出上許容できない場合に
は、メモリ３２５に記憶される角速度０におけるビート
周波数に関する初期値データの情報は各個体毎或いは層
別毎にその値を異ならして記憶するのが望ましい。
【００７２】メモリ３２６に記憶される角速度０におけ
るビート周波数に関するデータは、実際にリングレーザ
ージャイロより検出されたビート周波数の一定時間にお
ける平均値データを演算手段３２８が求めてこれを記憶
するものである。これは、メモリ３２５に記憶される角
速度０におけるビート周波数に関する初期値データに対
して実際のジャイロが示す角速度０におけるビート周波
数データに経時変化があったり、動作環境等による変化
があったりした場合でも正確な角速度検出が可能とする
ためにこうしたデータを記憶する。一般的に、カメラの
手ぶれ検出機構のようなジャイロがランダムな角速度を
受けるような使用条件下で角速度を一定時間以上検出し
て、その間の平均値を求めるとほぼ角速度０になると考
えられている。よって、実際にリングレーザージャイロ
より検出されたビート周波数の一定時間における平均値
データは実質的に角速度０におけるビート周波数に関す
るデータになると考えられる。
【００７３】演算手段３２８は角速度の検出が始まると
クロック発生手段３２２が発生するクロックに従って１
ｍｓｅｃ．毎にタイマー３２３より入力された周期デー
タの逆数データをｆ、メモリ３２４に記憶されたデータ
をＳ、メモリ３２５に記憶されたデータをｆｏとして第
１実施形態と同様に式（１０）に従って演算を行い角速
度Ωを演算する。また、式（１０）に従った演算と平行
して１ｍｓｅｃ．毎にタイマー３２３より入力されたデ
ータの加算を行う。例えば１０００回分の加算を行った
上で１０００で割れば１秒間の平均のビート周波数が求
められるので、これをメモリ３２６に角速度０における
ビート周波数に関するデータとして記憶する。記憶に際
しては演算処理の都合上で周期データ又は逆数をとった
周波数データのどちらでも良い。
【００７４】メモリ３２６に角速度０におけるビート周
波数に関するデータが記憶されるとメモリ３２５に記憶
されたデータに代ってメモリ３２６に記憶されたデータ
をｆｏとして式（１０）に従って演算を行い角速度Ωを
演算する。但し、メモリ３２６に記憶されたデータがメ
モリ３２５に記憶されたデータに対して一定以上異なる
場合には信頼性が低いとみてメモリ３２５に記憶された
データを演算に使う。
【００７５】尚、感度Ｓのデータや角速度０におけるビ
ート周波数に関する初期値データの環境温度による変化
量が無視できない場合には３２７の温度検出手段が出力
する温度データに従ってこれらのデータを補正する必要
があることも第１実施形態と同様である。
【００７６】［第３実施形態］第２の実施形態ではメモ
リ３２６に記憶される角速度０におけるビート周波数に
関するデータを１ｍｓｅｃ．毎にタイマー３２３より入
力されたデータの１０００回分の加算平均値としたが、
この方式に限るものではない。
【００７７】図５は第２実施形態とは一部回路構成が異
なる角速度検出装置の具体的な回路構成例を表す。
【００７８】すなわち、第３実施形態の角速度検出装置
はリングレーザージャイロ２０を含む以下の構成からな
る。
【００７９】コンパレータ３３１はリングレーザージャ
イロ２０の端子電圧が負入力端子に入力され、正入力端
子に入力されたＶｒｅｆと比較してコンパレートして得
られるパルス波形を出力端子に出力する。
【００８０】クロック発生手段３３２は発振回路と分周
回路等からなり、サンプリング用の１ｋＨｚのクロック
及び１Ｈｚのクロックを発生して後述する演算手段３３
８に出力するとともに計測用の２０ＭＨｚのクロックを
発生して後述するタイマー３３３に出力する。
【００８１】タイマー３３３はコンパレータ３３１が出
力するパルス波形の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエ
ッジの時間間隔毎において前記２０ＭＨｚのクロック数
を計測する。
【００８２】３３４はジャイロ２０の感度に関するデー
タを記憶するメモリ、３３５はジャイロ２０の角速度０
におけるビート周波数に関する初期値データを記憶する
メモリであり、それぞれ後述する演算手段３３８によっ
てデータが読み込まれる。
【００８３】３３６はジャイロ２０の角速度０における
ビート周波数に関するデータを記憶するメモリであり、
後述する演算手段３３８によってデータが読み書きされ
る。
【００８４】３３７は温度検出手段であり、ジャイロ２
０の動作環境の温度に関する情報を後述する演算手段３
３８に出力する。
【００８５】演算手段３３８は例えばマイクロコンピュ
ータなどによって構成されて、クロック発生手段３３２
の発生するクロックに従って動作し、タイマー３３３、
メモリ３３４、メモリ３３５、メモリ３３６、温度検出
手段３３７及び後述するカウンタ３３９の出力する各情
報から角速度を演算する。カウンタ３３９はコンパレー
タ３３１が出力するパルス波形の立ち上がりエッジ又は
立ち下がりエッジの数をカウントする。
【００８６】演算手段３３８は具体的には以下のような
演算を行う。
【００８７】角速度Ωを演算する基本式は第１の実施形
態にて示した式（１０）と同じである。演算手段３３８
はクロック発生手段３３２が発生する１ｋＨｚのクロッ
クに従って１ｍｓｅｃ．毎にタイマー３３３のカウント
データを読み込む。タイマー３３３より出力されるカウ
ントデータは第２の実施形態と同様にジャイロ２０が出
力するビート周波数の最新の１周期の時間に関するデー
タである。こうした周期のカウントデータの逆数に２０
００００００を乗算する変換処理を行うことでＨｚ単位
の周波数情報に変換できるのも同様である。
【００８８】メモリ３３４に記憶される感度Ｓの情報は
上記リングレーザージャイロにおいては３．３７８Ｈｚ
／（度／秒）であるから、この情報を記憶すれば良い。
但し、一般的には工業製品には製造上の個体ばらつきが
あり、感度Ｓもリングレーザージャイロの寸法の誤差や
レーザーの発振周波数の誤差等の要因で個体ばらつきが
発生する。こうした個体ばらつきが角速度の検出上許容
できない場合には、メモリ３３４に記憶される感度Ｓの
情報は各個体毎或いは層別毎にその値を異ならして記憶
するのが望ましい。
【００８９】メモリ３３５に記憶される角速度０におけ
るビート周波数に関する初期値データは上記リングレー
ザージャイロにおいてはｆｏ＝２ｋＨｚであるから、こ
の情報を記憶すれば良い。但し、感度Ｓの場合と同様に
この値もリングレーザージャイロの寸法の誤差や駆動電
流の誤差等の要因で個体ばらつきが発生するので、こう
した個体ばらつきが角速度の検出上許容できない場合に
は、メモリ３３５に記憶される角速度０におけるビート
周波数に関する初期値データの情報は各個体毎或いは層
別毎にその値を異ならして記憶するのが望ましい。
【００９０】メモリ３３６に記憶される角速度０におけ
るビート周波数に関するデータは、実際にリングレーザ
ージャイロより検出されたビート周波数の一定時間にお
ける平均値データを演算手段３３８が求めてこれを記憶
するものである。
【００９１】演算手段３３８は角速度の検出が始まると
クロック発生手段３３２が発生するクロックに従って１
ｍｓｅｃ．毎にタイマー３３３より入力された周期デー
タの逆数データをｆ、メモリ３３４に記憶されたデータ
をＳ、メモリ３３５に記憶されたデータをｆｏとして第
１及び第２の実施形態と同様に式（１０）に従って演算
を行い角速度Ωを演算する。また、クロック発生手段３
３２が出力する１Ｈｚのクロックに従って１秒毎にカウ
ンタ３３９よりパルス数のデータを入力する。このパル
ス数データはジャイロ２０の１秒間の平均のビート周波
数であるので、これをメモリ３３６に角速度０における
ビート周波数に関するデータとして記憶する。こうする
ことで演算手段３３８が第２の実施形態のように加算平
均値を求める必要がなくなる。
【００９２】メモリ３３６に角速度０におけるビート周
波数に関するデータが記憶されるとメモリ３３５に記憶
されたデータに代ってメモリ３３６に記憶されたデータ
をｆｏとして式（１０）に従って演算を行い角速度Ωを
演算する。但し、メモリ３３６に記憶されたデータがメ
モリ３３５に記憶されたデータに対して一定以上異なる
場合には信頼性が低いとみてメモリ３３５に記憶された
データを演算に使う。
【００９３】尚、感度Ｓのデータや角速度０におけるビ
ート周波数に関する初期値データの環境温度による変化
量が無視できない場合には３３７の温度検出手段が出力
する温度データに従ってこれらのデータを補正する必要
があることも第１又は第２の実施形態と同様である。
【００９４】［応用例］図６は、第１〜第３の実施形態
にて説明したリングレーザージャイロ及びリングレーザ
ージャイロを用いた角速度検出装置を手ぶれ防止機能を
有するスチルカメラの斜視図である。４１０はカメラ、
４１１はフラッシュ発光部、４１２は撮影レンズ、４１
３は表示器、４１４はシャッター釦であるが、手ぶれに
よる撮影レンズ４１２の光軸の傾きを図に示すＸ方向、
Ｙ方向の２軸に分離してそれぞれ検出する２個の角速度
センサー等をカメラ内或いはレンズ内に配置して検出し
て、検出結果に基づいて撮影光学系の一部のレンズを移
動等させることで手ぶれによる画像劣化を防止する技術
がすでに知られている。
【００９５】図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は手ぶれ防止機構
を有した撮影レンズを説明する図である。
【００９６】図７（Ａ）は手ぶれのない状態を表してお
り、撮影レンズは被写体側より４１２ａにて示される第
１群、４１２ｂにて示される第２群、４１２ｃにて示さ
れる第３群とがあり、ＦＰはフィルム面である。このう
ち第２群が光軸に対して垂直方向に移動可能となってい
るぶれ補正系と呼ばれる光学系である。
【００９７】図７（Ｂ）は手ぶれの発生している状態を
表しており、光軸が角度θだけ傾いたことによりフィル
ム面でδの像ぶれが発生する。
【００９８】図７（Ｃ）は発生した手ぶれを補正してい
る状態を表しており、第２群レンズがψだけシフトする
ことで像ぶれδを補正することを示している。
【００９９】図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）には１軸分のみ図
示しているが、Ｘ方向、Ｙ方向の２軸分についてこのよ
うな検出系と補正系を有すれば両方向の手ぶれを補正で
きる。
【０１００】図８はこの応用例におけるカメラの電気回
路の構成例を表わすブロック図である。
【０１０１】４４１は例えば内部にＡＬＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、タイマー・カウンタやＡ／Ｄコン
バータを内蔵したマイクロコンピュータ等による制御手
段であり、手ぶれ補正を含むカメラ機構等の全体制御を
行う。制御手段４４１の具体的な制御シーケンスについ
ては後述する。４４２は被写体の輝度情報を得るための
測光センサーであり、例えばフォトダイオードと増幅用
アンプなどから構成されて制御手段４４１のＡ／Ｄコン
バータ入力端子に接続される。４４３は被写体までの距
離に関する情報を得るための測距センサーであり、例え
ばＰＳＤやＣＣＤなどのセンサー部とその信号処理部な
どで構成されてやはり制御手段４４１のＡ／Ｄコンバー
タ入力端子に接続される。４４４は電池電圧検出回路で
ありカメラの電源となる電池の電圧に関する情報を出力
して制御手段４４１のＡ／Ｄコンバータ入力端子に接続
される。４４５はフィルムカートリッジに備えられたフ
ィルム情報を読み込むためのフィルム情報読み込み手段
であり、例えばフォトリフレクタ等からなりその出力は
制御手段４４１のＡ／Ｄコンバータ入力端子に接続され
る。４４６はフィルムのパーフォレーションを検出する
パーフォレーション検出手段であり、例えばフォトリフ
レクタ等からなりその出力は制御手段４４１のＡ／Ｄコ
ンバータ入力端子に接続される。
【０１０２】４４７はシャッターであり制御手段４４１
の出力端子に接続されて制御される。４４８は第１のモ
ータードライバであり制御手段４４１の出力端子に接続
されて制御され、フィルムの巻き上げや巻戻しに行うた
めの第１のモーター４２０を駆動する。４４９は第２の
モータードライバであり制御手段４４１の出力端子に接
続されて制御され、フィルムカートリッジの遮光蓋（不
図示）の開閉を行うための第２のモーター４２１を駆動
する。４５０は第３のモータードライバであり制御手段
４４１の出力端子に接続されて制御され、撮影レンズの
焦点調節を行うための第３のモーター４２２を駆動す
る。
【０１０３】４５１は磁気信号インターフェイス回路で
あり、フィルム上の撮影情報記録エリアに対して情報記
録を行う場合には制御手段４４１の出力信号を入力され
て、その信号に応じた最適な記録電流を撮影情報入出力
手段４０７に与える。また、フィルム上の撮影情報記録
エリアより記録情報を再生する場合には撮影情報入出力
手段４０７による再生信号を適度に増幅し、フィルタリ
ング或いは波形整形等を必要によって行い制御手段４４
１に対して出力する。
【０１０４】４５２は自動カレンダーＩＣであり、水晶
発振子と計時用集積回路から構成されて、制御手段４４
１の動作に関係なく年・月・日・時・分といったカレン
ダー情報を自動的に計時する。その計時情報は制御手段
４４１がいつでも読み出し可能となるように接続されて
いる。４５３は測距センサー４４３より被写体の距離に
関する情報を得ようとする場合に被写体に赤外光などを
投光するＡＦ光源であり、制御手段４４１の出力信号に
応じて発光される。４５４は被写体の輝度が不足してい
るような場合に撮影時に発光するフラッシュ手段であ
り、制御手段４４１の出力信号に応じて発光される。４
１３は図９でも説明した液晶パネル等からなる表示器で
あり、制御手段４４１の出力信号に応じて各セグメント
が点灯制御されてカメラの各種の情報表示が行われる。
４５５は各種スイッチであり、シャッター釦、巻戻しス
イッチといった各種操作スイッチやカートリッジ在否検
出スイッチ、遮光蓋開閉検出スイッチといった検出スイ
ッチ等が含まれる。
【０１０５】３０１と３０１’とはカメラの振れ検出回
路であり、第１乃至第３の実施形態における角速度検出
回路の何れでも適用できる。３０１と３０１’とはそれ
ぞれＸ方向、Ｙ方向の回転角速度を検出する。但し、既
に説明した演算手段３１８、３２８、３３８はカメラの
制御手段４４１が兼ねることができる。マイクロコンピ
ュータ等の集積回路においてはＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰ
ＲＯＭといったメモリ類やタイマー・カウンタ機能のハ
ードウェアを有することも一般的なので既に説明した各
メモリ類やタイマー・カウンタもカメラの制御手段４４
１が兼ね備えることが出来る。
【０１０６】４６１は第１の補正系レンズ駆動用ドライ
バであり制御手段４４１の出力端子に接続されて制御さ
れて第１の補正系レンズ駆動コイルである４６３に通電
を行う。第１の補正系レンズ駆動コイル４６３に通電が
行われると補正系レンズ４１２ｂはその通電量に応じて
Ｙ方向に移動する。４６２は第２の補正系レンズ駆動用
ドライバであり制御手段４４１の出力端子に接続されて
制御されて第２の補正系レンズ駆動コイルである４６４
に通電を行う。第２の補正系レンズ駆動コイル４６４に
通電が行われると補正系レンズ４１２ｂはその通電量に
応じてＸ方向に移動する。
【０１０７】図９は、カメラの制御手段４４１の動作を
説明するためのフローチャートである。図示しない電源
スイッチがオンされて制御手段４４１が動作可能となる
と、（５０１）のステップが実行される。
【０１０８】（５０１）において、制御手段４４１は自
身のメモリやポートの初期化を行う。
【０１０９】（５０２）において、カートリッジ在否検
出スイッチ（不図示）の信号によりフィルムカートリッ
ジが装填されることの検出を行う。フィルムカートリッ
ジが装填されると（５０３）へ進む。
【０１１０】（５０３）において、カメラのフィルム室
が閉じられるのを待つ。閉じられると（５０４）へ進
む。
【０１１１】（５０４）において、電池電圧検出回路４
４４の出力信号をＡ／Ｄ変換して電池電圧がカメラの動
作に十分であるかどうかをチェックする。もしも、不十
分であると判断される場合は（５０５）へ進む。
【０１１２】（５０５）において、表示器４１３に電池
が不良であることを知らせる警告表示を出力してその後
の動作を停止する。電池が交換されるとまた（５０１）
より実行する。
【０１１３】電池電圧が十分であると（５０４）から
（５０６）へ進む。
【０１１４】（５０６）において、第２のモーター４２
１を駆動するように第２のモータードライバ４４９に制
御信号を出力する。
【０１１５】（５０７）において、遮光蓋開閉検出スイ
ッチ（不図示）の信号によりフィルムカートリッジの遮
光蓋が開けられたかどうかを検出する。遮光蓋が開いた
ことを検出すると（５０８）へ進む。
【０１１６】（５０８）において、第２のモーター４２
１を停止するように第２のモータードライバ４４７に制
御信号を出力する。
【０１１７】（５０９）において、第１のモーター４２
０を逆転駆動するように第１のモータードライバ４４８
に制御信号を出力する。これでフィルムカートリッジに
備わった情報表示盤（不図示）が回転開始される。逆転
駆動しているのでフィルムは送り出されない。
【０１１８】（５１０）において、フィルム情報読み込
み手段４４５の出力信号を読み込む。読み込まれた信号
を復号することによりフィルムの種類や感度或いは撮影
枚数といった情報並びにフィルムの撮影状態の情報が得
られる。
【０１１９】（５１１）において、第１のモーター４２
０を停止するように第１のモータードライバ４４８に制
御信号を出力する。
【０１２０】（５１２）において、得られたフィルムの
撮影状態の情報が全露光済みかどうかをチェックする。
もしも、全露光済みであれば（５１３）へ進む。
【０１２１】（５１３）において、第２のモーター４２
１を駆動するように第２のモータードライバ４４９に制
御信号を出力する。
【０１２２】（５１４）において、遮光蓋開閉検出スイ
ッチの信号により遮光蓋が閉じられたかどうかを検出す
る。遮光蓋が閉じたことを検出すると（５１５）へ進
む。
【０１２３】（５１５）において、第２のモーター４２
１を停止するように第２のモータードライバ４４９に制
御信号を出力する。その後フィルム交換されるのを待
つ。
【０１２４】図１０は、上記（５１２）のステップで得
られたフィルムの撮影状態の情報が全露光済みではなか
った場合のフローチャートである。全露光済みではなか
った場合には、（５２１）へ進みフィルムローディング
を実行する。
【０１２５】（５２１）において、第１のモーター４２
０を正転駆動するように第１のモータードライバ４４８
に制御信号を出力する。これでフィルムの送り出しが開
始される。
【０１２６】（５２２）において、パーフォレーション
検出手段４４６の信号に従ってフィルムの撮影１駒目が
所定の撮影位置にセットされるのを待つ。
【０１２７】（５２３）において、第１のモーター４２
０を停止するように第１のモータードライバ４４８に制
御信号を出力する。
【０１２８】（５２４）において、表示器４１３に表示
するフィルムカウンタの表示値を更新する。今は新しい
フィルムが装填されたところなので”１”と表示する。
【０１２９】（５２５）において、シャッター釦の第１
ストロークにてオンするスイッチＳＷ１がオンしている
かどうかをチェックする。もしも、まだオンしていなけ
れば（５２６）へ進む。
【０１３０】（５２６）において、巻戻しスイッチがオ
ンしているかどうかをチェックする。もしも、まだオン
していなければ（５２５）のステップへ戻る。
【０１３１】スイッチＳＷ１がオンしている場合には
（５２５）から（５２７）へ進む。
【０１３２】（５２７）において、測距センサー４４３
より情報入力して被写体までの距離に関する情報を得
る。さらに、得られた被写体までの距離に関する情報に
従って撮影レンズを合焦状態にするために必要なレンズ
駆動量を算出する。
【０１３３】（５２８）において、算出されたレンズ駆
動量に従って焦点調節用レンズを駆動するように第３の
モータードライバ４５０に信号出力して、第３のモータ
ー４２２を駆動する。
【０１３４】（５２９）において、測光センサー４４２
より情報入力して被写体の輝度情報を得る。
【０１３５】（５３０）において、得られた被写体の輝
度情報と（５１０）のステップにて得られているフィル
ムの感度情報に従ってシャッター速度や絞り値などの露
出を決定する。また、この際にフラッシュ手段４５４を
使って撮影をするべきかどうかも決定する。
【０１３６】（５３１）において、シャッター釦の第２
ストロークにてオンするスイッチＳＷ２がオンしている
かどうかをチェックする。もしも、まだオンしていなけ
れば（５２５）へ戻って上記したフローチャートを繰り
返す。
【０１３７】先述したステップ（５２６）にて巻戻しス
イッチがオンしていることを検出すると（５４１）へ進
む。
【０１３８】（５４１）において、第１のモーター４２
０を逆転駆動するように第１のモータードライバ４４８
に制御信号を出力する。これでフィルムの巻戻しが開始
される。
【０１３９】（５４２）において、パーフォレーション
検出手段４４６の信号等に従ってフィルムが完全にカー
トリッジに巻戻されるのを待つ。
【０１４０】（５４３）において、フィルム情報読み込
み手段４４５の出力信号を読み込みながら、情報表示盤
が所定の停止位置となるのを待つ。
【０１４１】（５４４）において、第１のモーター４２
０を停止するように第１のモータードライバ４４８に制
御信号を出力する。その後図１２の（５１３）以降のス
テップに進んでフィルムが取り出されるのを待つ。
【０１４２】図１１は、（５３１）のステップにてシャ
ッター釦の第２ストロークにてオンするスイッチＳＷ２
がオンしている場合のフローチャートである。スイッチ
ＳＷ２がオンしている場合には、（５５１）へ進む。
【０１４３】（５５１）において、手ぶれ補正のための
処理の動作を許可する。手ぶれ補正のための処理はマイ
クロコンピュータの機能としては周知のタイマー割り込
み機能によって１ｍｓｅｃ．間隔といった一定周期にて
行われる。このタイマー割り込みが発生すると（５８
０）を実行する。
【０１４４】（５８０）において、振れ検出回路３０１
と３０１’が出力する角速度に関するカウントデータを
カウンタ・タイマーより入力する。
【０１４５】（５８１）において、該カウントデータよ
りジャイロが出力するビート周波数ｆを求めて、メモリ
に記憶している感度Ｓや角速度０の状態でジャイロが出
力するビート周波数ｆｏ等に基づいて第１〜第３の実施
形態の場合と同様に式（１０）式に従ってＸ方向、Ｙ方
向の角速度Ωをそれぞれ算出する。
【０１４６】（５８２）において、得られたデジタルの
角速度データに所定の乗算演算を行う。
【０１４７】（５８３）において、乗算演算を行って得
られた結果を前回までの結果に加算する。第１回目の乗
算だった場合は所定の初期値に加算する。こうした処理
が所定周期で繰り返されることにより角速度データが積
分されて角変位データすなわち図１０（Ｂ）にて示した
手ぶれの角度θを表すデータとなる。
【０１４８】（５８４）において、角変位データδに応
じて補正系レンズ４１２ｂを手ぶれを打ち消すようにψ
だけ移動するために最適な第１の補正系レンズ駆動コイ
ル４６３及び第２の補正系レンズ駆動コイル４６４への
通電量を演算する。
【０１４９】（５８５）において、演算された通電量に
基づいて第１の補正系レンズ駆動用ドライバ４６１及び
第２の補正系レンズ駆動用ドライバ４６２に制御信号を
出力する。
【０１５０】このようにして手ぶれ補正の動作が一定周
期にて行われ、ステップ（５５２）に移行する。
【０１５１】（５５２）において、前記（５３０）のス
テップにて決定された露出に従ってシャッター４４７を
制御する。フラッシュ手段４５４を使うように決定して
いた場合にはフラッシュ手段４５４の発光を行うように
制御信号を出力する。これでフィルムに対する露光が行
われる。
【０１５２】（５５３）において、露光が終了すると
（５５１）にて許可した手ぶれ補正のためのタイマー割
り込みを不許可にして手ぶれ補正の動作を終了させる。
【０１５３】（５５４）において、第１のモーター４２
０を正転駆動するように第１のモータードライバ４４８
に制御信号を出力する。これでフィルムの巻き上げが開
始される。
【０１５４】（５５５）において、磁気信号インターフ
ェイス回路４５１に信号出力を行って年・月・日・時・
分等の各種の撮影情報がフィルム上の磁気トラックに記
録されるようにする。
【０１５５】（５５６）において、撮影情報記録が終了
し、パーフォレーション検出手段４４６の信号に従って
フィルムの次の撮影駒が所定の撮影位置にセットされる
のを待つ。
【０１５６】（５５７）において、第１のモーター４２
０を停止するように第１のモータードライバ４４８に制
御信号を出力する。
【０１５７】（５５８）において、フィルムの最終駒の
撮影が終了したかどうかをチェックする。もしも、まだ
最終駒の撮影が終了していない場合には（５２４）に戻
って上記フローチャートを繰り返す。最終駒の撮影が終
了した場合には（５５９）へ進む。
【０１５８】（５５９）において、第１のモーター４２
０を逆転駆動するように第１のモータードライバ４４８
に制御信号を出力する。これでフィルムの巻戻しが開始
される。
【０１５９】（５６０）において、パーフォレーション
検出手段４４６の信号等に従ってフィルムが完全にカー
トリッジに巻戻されるのを待つ。
【０１６０】（５６１）において、フィルム情報読み込
み手段４４５の出力信号を読み込みながら、情報表示盤
が露光済を表す所定の停止位置となるのを待つ。
【０１６１】（５６２）において、第１のモーター４２
０を停止するように第１のモータードライバ４４８に制
御信号を出力する。その後（５１３）以降のステップに
進んでフィルムが取り出されるのを待つ。
【０１６２】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、例示した１ｍｓｅｃ．毎のサンプリングであると
か、ビート周波数の数値等はあくまで例であって本発明
は必ずしもこうした数値に限定されるものではない。
【０１６３】また、本願にて提案される角速度検出装置
の応用機器についてもカメラに限定されるものではな
く、ナビゲーション装置やアミューズメント機器等様々
なものに利用可能である。
【０１６４】また、ジャイロが発生するビート周波数の
検出に関しては本願に記載した電圧による検出の他に電
流による検出やインピーダンスによる検出も考えられ
る。
【０１６５】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、処理回路
部分にアナログ回路を殆ど含まないのでＣＭＯＳプロセ
ス等による集積回路化に適しており、小型の電子機器に
搭載し易い角速度検出装置を実現することができる。
【０１６６】又、本発明によれば、カメラ等の小型の機
器における回路の消費電流を抑制し製造コストも低減で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の角速度検出装置のブロック図
【図２】第２実施形態の角速度検出装置に用いるリング
レーザージャイロの平面図
【図３】図２のリングレーザージャイロのＡ−Ａ’断面
図
【図４】第２実施形態の角速度検出装置のブロック図
【図５】第３実施形態の角速度検出装置のブロック図
【図６】本発明の角速度検出装置を組み込んだカメラの
斜視図
【図７】図６のカメラの手ぶれ補正を説明するための光
路図
【図８】図６のカメラに用いる回路のブロック図
【図９】図８の回路の制御手段の動作を説明するための
フローチャート
【図１０】フィルムローディングを説明するためのフロ
ーチャート
【図１１】手ぶれ補正を含む処理を説明するためのフロ
ーチャート
【図１２】リングレーザージャイロの一例の平面図
【図１３】図１２のリングレーザーの端子電圧と角速度
の関係を示すグラフ及び波形図
【図１４】ジャイロに加わる角速度とビート電圧の周波
数との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１０、２０ リングレーザージャイロ ３１１ コンパレータ ３１２ クロック発生手段 ３１３ カウンタ ３１４、３１５、３１６ メモリ ３１７ 温度検出手段 ３１８ 演算手段、 ３２１ コンパレータ ３２２ クロック発生手段 ３２３ タイマー ３２４、３２５、３２６ メモリ ３２７ 温度検出手段 ３２８ 演算手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに反対の回転方向に周回状に伝搬す
    るレーザー光の発振しきい値が異なるように、少なくと
    も光導波路の一部に非対称な形状をもつテーパー状の光
    導波路を含むリングレーザーと、 前記リングレーザーの電流、電圧またはインピーダンス
    変化を検出する端子を有する光ジャイロと、 該光ジャイロの端子より出力される電流、電圧またはイ
    ンピーダンス変化の周期の情報を計測する計測手段と、 所定のサンプリング周期にて前記計測手段の計測結果を
    入力して、該計測結果をもとに角速度に関する情報を演
    算する演算手段とを備えた角速度検出装置であって、 角速度の検出必要範囲内において前記光ジャイロが発生
    する前記電流、電圧またはインピーダンス変化の周期が
    前記サンプリング周期よりも短くなるように設定するこ
    とを特徴とする角速度検出装置。
  2. 【請求項２】 前記計測手段は、クロック発生手段が発
    生する所定の周期を有する計測用クロック信号が、前記
    電流、電圧またはインピーダンス変化の周期中に計測さ
    れる数を計測することを特徴とする請求項１記載の角速
    度検出装置。
  3. 【請求項３】 前記計測用クロック信号の周期は略１０
    ｎｓｅｃ．よりも長いことを特徴とする請求項２記載の
    角速度検出装置。
  4. 【請求項４】 互いに反対の回転方向に周回状に伝搬す
    るレーザー光の発振しきい値が異なるように、少なくと
    も光導波路の一部に非対称な形状をもつテーパー状の光
    導波路を含むリングレーザーと、 前記リングレーザーの電流、電圧またはインピーダンス
    変化を検出する端子を有する光ジャイロと、 該光ジャイロの端子より出力される電流、電圧またはイ
    ンピーダンス変化の周波数の情報を計測する計測手段
    と、 所定のサンプリング周波数にて前記計測手段の計測結果
    を入力して、該計測結果をもとに角速度に関する情報を
    演算する演算手段とを備えた角速度検出装置であって、 角速度の検出必要範囲内において前記光ジャイロが発生
    する前記電流、電圧またはインピーダンス変化の周波数
    が前記サンプリング周波数よりも高くなるように設定す
    ることを特徴とする角速度検出装置。
  5. 【請求項５】 前記計測手段は、前記略一定のサンプリ
    ング周波数に従ったサンプル時間内に光ジャイロが発生
    する前記電流、電圧またはインピーダンス変化の周波数
    信号の数を計測することを特徴とする請求項４記載の角
    速度検出装置。
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