JPH04133465U - 多重リングレーザジヤイロ電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この考案は、複数のレーザに効率良く電力を
供給できる多重リングレーザジャイロ電源装置を得る。 【構成】 第１端子40にファイアリング電圧、第２端子
42に持続電圧を発生する手段30と、レーザ12〜14を第１
及び第２端子に結合するインタフェース手段50とを備
え、電圧発生手段30はAC電源32からのAC電圧信号を整流
乗算して上記各電圧を発生する電圧乗算器34を含み、フ
ァイアリング電圧は電流を流し始めることにより各レー
ザをファイアリングさせ、持続電圧はファイアリング後
の各レーザ電流を持続し、各インタフェース手段は、レ
ーザを第１端子に接続する抵抗手段52〜54と、上記各電
圧にあるときに第１端子及び第２端子間に電流を流さな
いようにレーザを第２端子に接続するためのダイオード
手段55〜57とを含む。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、多重リングレーザジャイロのレーザ用電源装置に関し、特に、多 重リングレーザジャイロに電力を供給できる単一の多重リングレーザジャイロ電 源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一種の慣性航行システムにおいて、３軸の回りの回転を検知するため、３つの リングレーザジャイロが提供される。このようなシステムにおいては、３つのリ ングレーザジャイロを駆動するために単一の電源装置を用いることが望ましい。

【０００３】 一般に、レーザ電源装置は、レーザをファイアリング(firing)即ちレーザに電 流を流し始めること、及びファイアリング後にレーザに流れる電流を持続するこ とができなければならない。レーザをファイアリングするために必要とされる電 圧は、代表的な例では、一旦ファイアリングが起きた電流を持続するために必要 な電圧の２〜３倍高い電圧である。ファイアリングに先立って、レーザは本質的 に電源装置に対して開回路を提供する。然るにファイアリング後は、レーザ両端 間の電圧は、レーザ電流とほとんど無関係に所定値まで降下する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

過去においては、異なるレーザのファイアリング電圧間に必ず存在する小さな 違いのため、単一の電源装置から３つのレーザを高信頼性で駆動することは不可 能であった。もし、２つ以上のレーザが同一の電源装置に接続された場合、電源 装置によるファイアリング電圧の発生は、最も低いファイアリング電圧を有する レーザを最初にファイアリングさせるだろう。最初のレーザがファイアリングす ると、電源装置電圧は降下するだろう。それにより残りのレーザのファイアリン グは妨げられる。

【０００５】 この問題を回避する１つの方法は、複数のレーザの動作を持続させるために必 要な電力をはるかに超過する電力出力能力を持つ電源装置を用いることである。 しかし、この方法は、全てのレーザを始動させるために典型例ではいくつかの 試みを必要とし、又、個々のレーザがファイアリングしたときに、損傷を与える 可能性のある大きい入力電力サージを生じることになる。

【０００６】 この考案は上記のような問題点を解決するためになされたもので、効率的な多 重リングレーザジャイロ電源装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案に係る多重リングレーザジャイロ電源装置は、リングレーザジャイロ のガスレーザ手段をそれぞれが備えた複数のレーザに電力を供給するようになっ ている多重リングレーザジャイロ電源装置であって、第１端子にファイアリング 電圧を発生し、第２端子に持続電圧を発生する手段と、レーザを第１端子及び第 ２端子に結合するため各レーザと関連するインタフェース手段とを備え、ファイ アリング電圧及び持続電圧を発生する手段は、AC電圧信号を発生するように作用 するAC電源と、AC電圧信号を整流及び乗算してファイアリング電圧及び持続電圧 を発生するように作用する電圧乗算器とを含み、ファイアリング電圧は、各レー ザに電流を流し始めることにより各レーザをファイアリングさせることができ、 持続電圧は、レーザがファイアリングした後に各レーザに流れる電流を持続する ことができ、各インタフェース手段は、レーザを第１端子に接続するための抵抗 手段と、第１端子及び第２端子がそれぞれファイアリング電圧及び持続電圧にあ るときに第１端子及び第２端子間に電流を流さないような仕方でレーザを第２端 子に接続するためのダイオード手段とを含むものである。

【０００８】

【作用】

この考案においては、それぞれがリングレーザジャイロのガスレーザ手段を備 えた複数のレーザに効率良く電力を供給できる多重リングレーザジャイロ電源装 置を提供する。この考案の多重リングレーザジャイロ電源装置は、１つのレーザ のファイアリングが他のレーザのファイアリングを禁止しないようになっている 。

【０００９】 この考案の多重リングレーザジャイロ電源装置は、第１端子にファイアリング 電圧を発生し且つ第２端子に持続電圧を発生するための手段と、各レーザと関連 してレーザを第１端子及び第２端子に結合するためのインタフェース手段とを備 えている。ファイアリング電圧は、レーザに電流を流れ始めさせることにより各 レーザをファイアリングすることができる。持続電圧は、レーザがファイアリン グした後に、各レーザに流れる電流を持続することができる。

【００１０】 各インタフェース手段は、レーザを第１端子に接続するための抵抗手段と、端 子がそれぞれファイアリング電圧及び持続電圧にあるときに第１端子及び第２端 子間に電流が流れないような方法でレーザを第２端子に接続するためのダイオー ド手段とを含んでいる。 各抵抗手段は、ファイアリング電圧の発生時に、関連するレーザがファイアリ ングするように十分に小さい抵抗値を持ち、且つレーザがファイアリングした後 にレーザ電流の大部分が抵抗器を通してよりむしろダイオード手段を通して流れ るように、十分に大きい抵抗値を持つ抵抗器を含むことが好ましい。

【００１１】

【実施例】

実施例１． 以下、この考案の実施例１を図について説明する。 図１は、レーザ12、13及び14に電力を供給するように接続された、この考案の 多重リングレーザジャイロ電源装置の好適な実施例１を示す。 各レーザ12〜14は、特定の軸の回りの回転を検知するように作用するリングレ ーザジャイロのガスレーザ手段を備えている。電流リミッタ18〜20はレーザ12〜 14にそれぞれ直列に接続されており、電流リミッタの機能は以下に記述する。各 電流リミッタは、関連するレーザのアノードと共通グランド電位との間に接続さ れている。

【００１２】 この考案の多重リングレーザジャイロ電源装置はDC電源30及びインタフェース 回路網50を備えている。DC電源30はAC電源32及び電圧乗算器34を備えている。AC 電源はライン36上にAC信号を発生する。電圧乗算器34はAC信号を受けてこれを事 実上２つのDC電圧、即ち端子40におけるファイアリング電圧と端子42における持 続電圧とに変換し、これらファイアリング電圧及び持続電圧は共に端子44におけ る共通グランド電位に対して発生される。ファイアリング電圧は、各レーザをフ ァイアリング即ちレーザに電流を流し始めるのに十分な大きさである。持続電圧 は、レーザがファイアリングした後に各レーザに流れる電流を持続させるのに十 分な大きさである。

【００１３】 ファイアリング電圧及び持続電圧は、それぞれライン46及び48によりインタフ ェース回路網50に印加されている。インタフェース回路網は、各レーザと関連す るインタフェース回路からなっている。レーザ12と関連するインタフェース回路 は抵抗器52及びダイオード55を備えている。抵抗器52はレーザ12とライン46上の ファイアリング電圧との間に接続されている。ダイオード55はレーザ12とライン 48上の持続電圧との間に接続されている。

【００１４】 同様のインタフェース回路がレーザ13及び14と関連しており、レーザ13と関連 するインタフェース回路は抵抗器53及びダイオード56からなり、レーザ14と関連 するインタフェース回路は抵抗器54及びダイオード57からなっている。各ダイオ ード55〜57は、ファイアリング電圧及び持続電圧がそれぞれライン46及び48に印 加されたときに、ライン46及び48間のインタフェース回路網を通して電流を流さ ないような向きになっている。

【００１５】 従って、図１のダイオード55〜57は、ファイアリング電圧及び持続電圧がグラ ンドに対して負である場合に備えた向きになっている。もし、ファイアリング電 圧及び持続電圧がグランドに対して正であるときは、ダイオード55〜57は逆極性 の向きに接続される。各ダイオード55〜57は、レーザ12〜14のどの１つの最大フ ァイアリング電圧よりも大きい逆バイアスに耐えることのできる高圧整流器であ ることが好ましい。

【００１６】 図１の多重リングレーザジャイロ電源装置の動作は、特定の例によって最も良 く理解することができる。仮にレーザ12、13及び14がそれぞれ−3,000V、−3,10 0V及び−3,200Vのファイアリング電圧を持ち、ファイアリング後、各レーザ両端 間の電圧降下は大体600Vであり且つ事実上レーザ電流と無関係であると仮定する 。

【００１７】 又、各レーザと関連する電流リミッタは、そのレーザを通った電流を、レーザ 動作を持続するのに十分な１mAに制限するように働くものと仮定する。 又、DC電源30は−3,300Vのファイアリング電圧を供給でき、DC電源はファイア リング電圧の３分の１に等しい持続電圧を発生するものと仮定する。更に、各抵 抗器52〜54の値は50ＭΩであると仮定する。

【００１８】 最初に電源装置がオンされたとき、端子40及びライン46上での電圧は、−3,30 0Vに向かって速やかに上昇し、ライン48上の持続電圧は−1,100Vに向かって対応 した割合で上昇するだろう。ファイアリング電圧が−3,000Vに達したとき、レー ザ12はファイアリングするだろう。レーザ12がファイアリングしたとき、レーザ 両端間の電圧は約600Vまで降下し、レーザを通る電流は電流リミッタ18により１ mAに制限されるだろう。このとき、ライン48上の持続電圧は−1,000Vであろう。

【００１９】 従って、電流リミッタ18の両端間の電流降下は400Vであり、抵抗器52の両端間 の電圧降下は2,000Vであろう。抵抗器52の抵抗は50ＭΩであるから、抵抗器52を 通る電流は0.04mAであろう。レーザ12を通る１mAの電流の残り(0.96mA)は、ライ ン48及びダイオード55を通して供給されるだろう。

【００２０】 従って、レーザに供給された電流の大部分は低圧部即ち持続電圧源から供給さ れ、電流の小部分のみが高圧部即ちファイアリング電圧源から供給されるだろう 。この構成は必要電力を減じ、電源装置の効率を著しく増大する。例えば、レー ザ12のファイアリング直後のこの場合の消費電力は1.08Ｗである。これに対し、3 ,000Ｖの電源装置から１mA全部のレーザ電流を供給することは３Ｗの消費電力と なる。

【００２１】 上記例に続いて、ライン46上でのファイアリング電圧は、レーザ12のファイア リング後、レーザ13がファイアリングする−3,100Vに達するまで上昇し続けるだ ろう。−3,100Vに達すると、ライン48上の持続電圧は−1,033Vに等しく、抵抗器 53の両端間の電圧降下は2,067Vであろう。

【００２２】 従って、抵抗器53を通る電流は0.041mＡであり、レーザ13への電流の残り(0.9 59mＡ)はライン48及びダイオード56を通して供給される。従って、レーザ12と同 様に、レーザ13への電流の大部分は低い持続電圧源から供給され、その電流の小 部分のみが高いファイアリング電圧源から供給されることにより必要電力を減じ る。

【００２３】 ライン46上でのファイアリング電圧が−3,200Vに達したとき、レーザ14はファ イアリングするだろう。このとき、ライン48上の持続電圧は−1,067Ｖに等しく、 抵抗器54の両端間の電圧降下は2,133Vであろう。従って、抵抗器54への電流は0. 043mＡであり、レーザ14への電流の残り(0.957mＡ)はライン48及びダイオード57 を通して供給される。レーザ12及び13と同様に、レーザ14への電流の大部分は低 い持続電圧源から供給され、その電流の小部分のみが高いファイアリング電圧源 から供給される。

【００２４】 各抵抗器52〜54の抵抗値は、ライン46上にファイアリング電圧が発生したとき に各レーザをファイアリングさせるように十分低くなければならない。しかし、 上記例に示されるように、各抵抗器の抵抗値は、各レーザのファイアリング後に そのレーザが持続電流の大部分をライン46からよりもむしろライン48から取り込 むように、十分に大きいことが望ましい。好ましくは、各抵抗器の抵抗値は、レ ーザのファイアリングの信頼性を高くする最も大きい値である。

【００２５】 図２はこの考案の好適な実施例１を更に詳細に示す図である。便宜上、図１及 び図２内の一致する部分に対しては同様の符号を用いている。 図２の実施例において、AC電源32は、パルス幅変調器60、電界効果トランジス タ62、変圧器64及びバイアス抵抗器66から構成されている。パルス幅変調器60は 、ライン68上の入力DC電圧Ｖ_IN及びライン70上の基準電圧V_REFに応答してライン 72上にパルス信号を発生する。

【００２６】 パルス信号は、電界効果トランジスタ62のゲートに印加され、電界効果トラン ジスタ62に変圧器64の一次巻線を通る電流をオン／オフ切換させる。この結果に よる変圧器64の二次巻線上のAC信号は、ライン36により電圧乗算器34に結合され る。１つの好適な実施例において、変圧器64の巻線比は、ライン36上に550V(ピ ークピーク値)のAC信号が発生されるように選択されている。

【００２７】 電圧乗算器36は、キャパシタ74〜79及びダイオード81〜86からなる従来の直列 乗算器から構成されている。直列乗算器は、端子44においてグランド電位に接続 され、ライン36上のAC信号に係数６を乗算してライン46上にファイアリング電圧 を発生するように動作する。従って、ライン36上のAC信号の大きさが550Vの実施 例において、ライン46上のファイアリング電圧は−3,300Vである。

【００２８】 ライン48上の持続電圧は直列乗算器の接続点88から抵抗器90を通して引き出さ れる。接続点88での電圧は、電圧乗算器に印加されるライン36上の電圧の２倍で あり、従ってライン46上のファイアリング電圧の３分の１に等しい。 各キャパシタ74及び76〜79の好ましい値は、2KVにおいて2,200pFである。キャ パシタ75の好ましい値は、2KVにおいて5,000pF、即ち抵抗器90と関連して持続電 圧のリップルを減少させるように動作するキャパシタ75により提供される付加容 量である。抵抗器90の好ましい値は11kΩである。

【００２９】 図２のインタフェース回路網50は、各ダイオード55〜57のレーザ側をそれぞれ グランドに接続するキャパシタ92〜94を付加したことを除いては、図１の対応す るインタフェース回路網と同様である。キャパシタ92〜94は、レーザに供給され る持続電圧のリップルを減少するのに役立つ。各キャパシタ92〜94の好ましい値 は、5KVにおいて2,200pFである。

【００３０】 図２の多重リングレーザジャイロ電源装置は、抵抗器96及びキャパシタ98から なるフィードバック回路をも含んでいる。このフィードバック回路は、ライン48 上の持続電圧レベルをパルス幅変調器60に帰還する。当業者にとって周知である ように、そのようなフィードバック電圧は、持続電圧を所定レベルに維持するよ うにライン72上のパルスの長さを調整するため、パルス幅変調器により用いられ ることができる。抵抗器96及びキャパシタ98に適する値は、2KVにおいてそれぞれ 20MΩ、5,000pFである。

【００３１】 この考案の好適な実施例を図示及び説明してきたが、当業者にとって種々の変 更が明白であることを理解すべきである。従って、この考案は図示及び説明され た特定の実施例に限定されず、この考案の真の範囲及び精神は以下の請求の範囲 を参照することにより決定されるべきである。

【００３２】 多重リングレーザジャイロのレーザに電力を供給するような従来の電源装置は 、それらがレーザ動作を持続するのに必要な電力をはるかに超えた電力出力能力 を持つ必要があるという点で非能率であった。 そのような非能率性は、第１端子40にファイアリング電圧を供給すると共に第 ２端子42に持続電圧を供給するためのDC電源30と、レーザを第１端子及び第２端 子に結合するために各レーザ12、13及び14と関連するインタフェース手段50とを 備えたこの発明の多重リングレーザジャイロ電源装置により顕著に低減される。

【００３３】 ファイアリング電圧は、各レーザをファイアリングさせることができ、持続電 圧は、ファイアリング後に各レーザを通して流れる電流を持続させることができ る。各インタフェース手段は、レーザを第１端子に接続するための抵抗器52、53 及び54と、第１端子及び第２端子間の電流を禁止するような仕方でレーザを第２ 端子に接続するためのダイオード55、56及び57とを備えている。

【００３４】

【考案の効果】

以上のようにこの考案によれば、リングレーザジャイロのガスレーザ手段をそ れぞれが備えた複数のレーザに電力を供給するようになっている多重リングレー ザジャイロ電源装置であって、第１端子にファイアリング電圧を発生し、第２端 子に持続電圧を発生する手段と、レーザを第１端子及び第２端子に結合するため 各レーザと関連するインタフェース手段とを備え、ファイアリング電圧及び持続 電圧を発生する手段は、AC電圧信号を発生するように作用するAC電源と、AC電圧 信号を整流及び乗算してファイアリング電圧及び持続電圧を発生するように作用 する電圧乗算器とを含み、ファイアリング電圧は、各レーザに電流を流し始める ことにより各レーザをファイアリングさせることができ、持続電圧は、レーザが ファイアリングした後に各レーザに流れる電流を持続することができ、各インタ フェース手段は、レーザを第１端子に接続するための抵抗手段と、第１端子及び 第２端子がそれぞれファイアリング電圧及び持続電圧にあるときに第１端子及び 第２端子間に電流を流さないような仕方でレーザを第２端子に接続するためのダ イオード手段とを含むようにしたので、複数のレーザに効率良く電力を供給でき る多重リングレーザジャイロ電源装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】３つのレーザに電力を供給するように接続され
たこの考案の多重リングレーザジャイロ電源装置を示す
ブロック図である。

【図２】図１の多重リングレーザジャイロ電源装置を更
に詳細に示す回路図である。

【符号の説明】

12〜14 レーザ 18〜20 電流リミッタ 30 ＤＣ電源 32 ＡＣ電源 34 電圧乗算器 36 ＡＣ信号ライン 40 第１端子 42 第２端子 50 インタフェース回路網 52〜54 抵抗器 55〜57 ダイオード 92〜94 キャパシタ 96、98 フィードバック回路

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 リングレーザジャイロのガスレーザ手段
   をそれぞれが備えた複数のレーザに電力を供給するよう
   になっている多重リングレーザジャイロ電源装置であっ
   て、第１端子にファイアリング電圧を発生し、第２端子
   に持続電圧を発生する手段と、レーザを前記第１端子及
   び前記第２端子に結合するため各レーザと関連するイン
   タフェース手段と、を備え、前記ファイアリング電圧及
   び前記持続電圧を発生する手段は、ＡＣ電圧信号を発生
   するように作用するＡＣ電源と、前記ＡＣ電圧信号を整
   流及び乗算して前記ファイアリング電圧及び前記持続電
   圧を発生するように作用する電圧乗算器とを含み、前記
   ファイアリング電圧は、各レーザに電流を流し始めるこ
   とにより前記各レーザをファイアリングさせることがで
   き、前記持続電圧は、前記レーザがファイアリングした
   後に前記各レーザに流れる電流を持続することができ、
   前記各インタフェース手段は、前記レーザを前記第１端
   子に接続するための抵抗手段と、前記第１端子及び第２
   端子がそれぞれファイアリング電圧及び持続電圧にある
   ときに、前記第１端子及び前記第２端子間に電流を流さ
   ないような仕方で前記レーザを前記第２端子に接続する
   ためのダイオード手段とを含む、多重リングレーザジャ
   イロ電源装置。
2. 【請求項２】 各抵抗手段の抵抗値は、ファイアリング
   電圧の発生時に前記抵抗手段と関連するレーザがファイ
   アリングするように十分に小さく、且つ前記抵抗手段と
   関連する前記レーザがファイアリングした後に、前記レ
   ーザへの電流の大部分が前記抵抗手段よりむしろ前記ダ
   イオード手段を通して流れるように十分に大きい請求項
   １の多重リングレーザジャイロ電源装置。
3. 【請求項３】 各レーザは、前記レーザがファイアリン
   グした後に前記レーザを通る電流を制限するための電流
   リミッタと関連する請求項２の多重リングレーザジャイ
   ロ電源装置。
4. 【請求項４】 各インタフェース手段は、持続電圧のリ
   ップルを減少させるため、ダイオード手段のレーザ側と
   共通電位との間に接続されたキャパシタを含む請求項１
   の多重リングレーザジャイロ電源装置。
5. 【請求項５】 ファイアリング電圧及び持続電圧を発生
   する手段は、前記ファイアリング電圧及び前記持続電圧
   間の比率を、ほぼ一定値に等しくするようになっている
   請求項１の多重リングレーザジャイロ電源装置。
6. 【請求項６】 電圧乗算器は、直列電圧乗算器である請
   求項１の多重リングレーザジャイロ電源装置。
7. 【請求項７】 更に、持続電圧をAC電源に接続するため
   のフィードバック手段を含み、前記AC電源は、持続電圧
   に応答して前記持続電圧が所定レベルに維持されるよう
   にAC電圧信号を調整する請求項１の多重リングレーザジ
   ャイロ電源装置。