JPS6016481A - リングレ−ザジヤイロ - Google Patents
リングレ−ザジヤイロInfo
- Publication number
- JPS6016481A JPS6016481A JP58125253A JP12525383A JPS6016481A JP S6016481 A JPS6016481 A JP S6016481A JP 58125253 A JP58125253 A JP 58125253A JP 12525383 A JP12525383 A JP 12525383A JP S6016481 A JPS6016481 A JP S6016481A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- mirrors
- vibration
- lock
- mirror
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/66—Ring laser gyrometers
- G01C19/68—Lock-in prevention
- G01C19/70—Lock-in prevention by mechanical means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は複数の反射鏡で１１１＋１次反射されて環状
光路を形Ｉｎｋして、二つのレーザビームを反対方間に
回転進行させ、これら二つのレーザビームの周波数差を
検出して入力角速１県、ケ暎出するリンクレーザジャイ
ロに関する。
光路を形Ｉｎｋして、二つのレーザビームを反対方間に
回転進行させ、これら二つのレーザビームの周波数差を
検出して入力角速１県、ケ暎出するリンクレーザジャイ
ロに関する。
く促釆技術〉
この種のリングレーザジャイロにおいて、レーザビーム
を環状光路にそってとじ込めるだめには３個以上の反射
鏡が必要である１、これら反射鏡の反射が児全であれば
対向する。１１行波は互に独立に存在できる。しかし現
実には注意深く作られた反射鏡においても微小な散乱源
があシ、これにより散乱された光が互に混入することに
よりロックインと呼ばれる現象が起こり、二っのレーザ
ビームの発揚周波数が同一になることは知られている。
を環状光路にそってとじ込めるだめには３個以上の反射
鏡が必要である１、これら反射鏡の反射が児全であれば
対向する。１１行波は互に独立に存在できる。しかし現
実には注意深く作られた反射鏡においても微小な散乱源
があシ、これにより散乱された光が互に混入することに
よりロックインと呼ばれる現象が起こり、二っのレーザ
ビームの発揚周波数が同一になることは知られている。
従ってリングレーザジャイロの分解能同上の努力はこの
ロックイン現象を克服することにあった。
ロックイン現象を克服することにあった。
そのため多くの提案がこの面からなされたが、現在実用
レベルに達している方法はリングレーザジャイロの全体
を機械的に揺動させる方法である。
レベルに達している方法はリングレーザジャイロの全体
を機械的に揺動させる方法である。
これに対し、近年考え方の１つたく異なるロックイン防
止法が以下の原理に基ついて提案された（例えば吋開昭
５７−２０８１８７．５８−６６３８３ ）。
止法が以下の原理に基ついて提案された（例えば吋開昭
５７−２０８１８７．５８−６６３８３ ）。
上記のようにリングレーザジャイロの分解能に限界を与
えている反射鏡からの散乱波は見方を俊えると、基本進
イゴ波（双方向の発振波）に対し、位相変調を受けた搬
送波と側波とからなると考えることができ、またこの搬
゛送波と細板はベッセル関数の第１により表わすことが
できることが知られている。
えている反射鏡からの散乱波は見方を俊えると、基本進
イゴ波（双方向の発振波）に対し、位相変調を受けた搬
送波と側波とからなると考えることができ、またこの搬
゛送波と細板はベッセル関数の第１により表わすことが
できることが知られている。
自［Ｊｈ己従米の提案は］Ｈし送波を表わすヘノセル関
妖の根になるように変ＭＭｙ指叡（反射鏡の迎主υの大
きさ）全選ひ、この埃を０またけそれに近くするように
し、１プζ側誠に対しでは元振Ｊ、’ｙｌ砂数（搬送波
周波数）から十分離れた周波数イｉ）へ移すよりな周波
数で反射鏡を振動させるという原理に基ついている。こ
れを達成する具体的方法として、今回で従系されたもの
は大きく分けて３憫の反射鏡４〜１ｉＩｊ期させて振動
させて３個の反射鏡からの散乱波を０またはＯに近つけ
ようとするもの、２個の反射鏡を動かし形状あるいは動
かず方向を適当に選んで３１回の反射鏡からの散、ｌＩ
Ｌ波鞘Ｏまたは０ＫＪ１ｉつけようとするもの及び形状
、斑・動方向を特別な方向に選はず、２個の反射鏡ある
いは１１１・目の反射鏡からの散乱波をＯまたはＯに近
つげ、他はできる／ζけ小さくする、もしくは３ （１
，４１の反射鏡からの散乱波を減少させるという方法に
分類できる。
妖の根になるように変ＭＭｙ指叡（反射鏡の迎主υの大
きさ）全選ひ、この埃を０またけそれに近くするように
し、１プζ側誠に対しでは元振Ｊ、’ｙｌ砂数（搬送波
周波数）から十分離れた周波数イｉ）へ移すよりな周波
数で反射鏡を振動させるという原理に基ついている。こ
れを達成する具体的方法として、今回で従系されたもの
は大きく分けて３憫の反射鏡４〜１ｉＩｊ期させて振動
させて３個の反射鏡からの散乱波を０またはＯに近つけ
ようとするもの、２個の反射鏡を動かし形状あるいは動
かず方向を適当に選んで３１回の反射鏡からの散、ｌＩ
Ｌ波鞘Ｏまたは０ＫＪ１ｉつけようとするもの及び形状
、斑・動方向を特別な方向に選はず、２個の反射鏡ある
いは１１１・目の反射鏡からの散乱波をＯまたはＯに近
つげ、他はできる／ζけ小さくする、もしくは３ （１
，４１の反射鏡からの散乱波を減少させるという方法に
分類できる。
これらはいずれも３１回甘せこは２個の反射鏡を回期さ
せて動かさなけれはならないという欠点を持つ。
せて動かさなけれはならないという欠点を持つ。
〈発明の概要〉
この発明の目的は一つの反射鏡を振動させることによっ
てロックイン現象を抑圧することかでさるリングレーザ
ジャイロを提供することにある。
てロックイン現象を抑圧することかでさるリングレーザ
ジャイロを提供することにある。
この発明によれは、複数の反射鏡は一つの平面鏡と、複
数の凹面鏡とから構成され、または光路長よりも十分長
い曲率半径ケもった凹面鏡ですべてが構成され、平面鏡
を用いる場合は平面鏡を、凹面鏡のみで構成する場合は
何れか一つの凹面鏡を、蟻状光路と垂直な軸のまわりに
振動的に傾犯させる据動手我が設けられる。振動の振幅
は、反射鏡からの後方散乱放射の成分のうち搬°送波が
はｈゼロになるように選定され、かつ振動周波数はロッ
クイン周波数より十分大と選定される。更に前記搬送波
をゼロにｉｔ制御するためレーザビームからロックイン
レートの大きさに対応する信号を取出し、その取出した
信号でこの信号が小さくなるように振動振幅を制御する
。また振動周波数とその振幅との植がロックインレート
よりも十分大になるようにこれら周波数及び振幅が選定
される。
数の凹面鏡とから構成され、または光路長よりも十分長
い曲率半径ケもった凹面鏡ですべてが構成され、平面鏡
を用いる場合は平面鏡を、凹面鏡のみで構成する場合は
何れか一つの凹面鏡を、蟻状光路と垂直な軸のまわりに
振動的に傾犯させる据動手我が設けられる。振動の振幅
は、反射鏡からの後方散乱放射の成分のうち搬°送波が
はｈゼロになるように選定され、かつ振動周波数はロッ
クイン周波数より十分大と選定される。更に前記搬送波
をゼロにｉｔ制御するためレーザビームからロックイン
レートの大きさに対応する信号を取出し、その取出した
信号でこの信号が小さくなるように振動振幅を制御する
。また振動周波数とその振幅との植がロックインレート
よりも十分大になるようにこれら周波数及び振幅が選定
される。
〈実施例〉
第１図はこの発明によるリングレーザジャイロの一例を
示し、結晶化カラスブロック１１１／ｉに１１は正三角
形の谷辺を構成する）ｌＩ＋閉１２，１３．１４が形成
され、これら通路１２，１３．１４により一つの連ヤ、
１；シた放電空間が栖１ｊｙされる。ｉ１４ ｉ蒔ｉ１
２．１３．１４の各交差点位１〜″に反射鏡１５．１６
．１７が配される。通路１２．１４の谷中間位置に陽Ｊ
ｌｉス１８，１９が設けられ、通路１３の中ＩＱＪ部、
に陰４１恨２１が設けられる。前記放市空間内にヘリウ
ム、ネオンなどのレーザ媒質が刺入され、陽極１８．１
９と陰極２１との間にレーザ放電か行われて、レーザビ
ームが反射睨１５，１６．１７と順次反射されて時計方
間に回転Ｊｊｕ行する填状元路と、反射鏡１．５ 、１
７ 、１６でＩＩＩＱ次反射され、反時言１方向に回転
進行する環状光’、 Ｋ￥６とをそれぞれ構成してレー
ザ犯振が生じ私、との：矛状尤路２２の中心を垂直に通
る軸２３の捷わりの角速度か入力されると、前記逆方向
に同転進行する二つのレーザビームの発振周波数に差が
生じる１、例えは一つ（７） 反射’５Ｍの一部から前
記二つのレーザビームの一部を取出し、これら取出され
たレーザビ−ムをフリスム又は反射鏡により互に干渉逼
せ、その干渉縞の移１ＩｔＩｌ速度及びその方向によっ
て入力角速度の太ささ及びその方向が測定される。
示し、結晶化カラスブロック１１１／ｉに１１は正三角
形の谷辺を構成する）ｌＩ＋閉１２，１３．１４が形成
され、これら通路１２，１３．１４により一つの連ヤ、
１；シた放電空間が栖１ｊｙされる。ｉ１４ ｉ蒔ｉ１
２．１３．１４の各交差点位１〜″に反射鏡１５．１６
．１７が配される。通路１２．１４の谷中間位置に陽Ｊ
ｌｉス１８，１９が設けられ、通路１３の中ＩＱＪ部、
に陰４１恨２１が設けられる。前記放市空間内にヘリウ
ム、ネオンなどのレーザ媒質が刺入され、陽極１８．１
９と陰極２１との間にレーザ放電か行われて、レーザビ
ームが反射睨１５，１６．１７と順次反射されて時計方
間に回転Ｊｊｕ行する填状元路と、反射鏡１．５ 、１
７ 、１６でＩＩＩＱ次反射され、反時言１方向に回転
進行する環状光’、 Ｋ￥６とをそれぞれ構成してレー
ザ犯振が生じ私、との：矛状尤路２２の中心を垂直に通
る軸２３の捷わりの角速度か入力されると、前記逆方向
に同転進行する二つのレーザビームの発振周波数に差が
生じる１、例えは一つ（７） 反射’５Ｍの一部から前
記二つのレーザビームの一部を取出し、これら取出され
たレーザビ−ムをフリスム又は反射鏡により互に干渉逼
せ、その干渉縞の移１ＩｔＩｌ速度及びその方向によっ
て入力角速度の太ささ及びその方向が測定される。
従来においてレーザビームの発振波長λケ一定に制御す
るために、一つの反射鏡１６は圧電形駆動器２４の可動
部に取付けられる。圧電形駆動器２４は制御回路２５に
より交かして駆動され、反射鏡１６は環状光路２２の法
線方向、つ捷り入力軸２３に対し半径方向に振動する。
るために、一つの反射鏡１６は圧電形駆動器２４の可動
部に取付けられる。圧電形駆動器２４は制御回路２５に
より交かして駆動され、反射鏡１６は環状光路２２の法
線方向、つ捷り入力軸２３に対し半径方向に振動する。
この振動によシレーザ媒賀のドツプラーセンタに光振波
長か来るように制御され、かつその点を中心に百分の１
〜２波長程ｊ隻の幅で光路２２の長さが変動する。
長か来るように制御され、かつその点を中心に百分の１
〜２波長程ｊ隻の幅で光路２２の長さが変動する。
この実施１クリによれは、一つの反射鏡１７は平面鏡と
し、他の反射ｉ１５，１６は凹面鏡とし、平ｊｒｕ鏡１
７を入力軸２３の１わりに振動的に角１父変化させる振
動手段２６が設けられる。振動＋段２６は１夕１１えは
圧電形駆動器２４とはソ同様に構成することができ、そ
の可動部に平面鏡１７が敗付けられ、圧電素子２７が可
ｍ部の外周面と回足部の内周面との間にブＶ在される。
し、他の反射ｉ１５，１６は凹面鏡とし、平ｊｒｕ鏡１
７を入力軸２３の１わりに振動的に角１父変化させる振
動手段２６が設けられる。振動＋段２６は１夕１１えは
圧電形駆動器２４とはソ同様に構成することができ、そ
の可動部に平面鏡１７が敗付けられ、圧電素子２７が可
ｍ部の外周面と回足部の内周面との間にブＶ在される。
圧電素子２７は卵、１律１Ｍ１ｓ２８よｐの交流信号に
より駆動され、平面鏡１７の反射点を＞ｉｊｊる光路に
垂直な軸の捷わりに振動的に回動する１、即ち例えば葎
２図に示すように反射１ｆｆｌ１５，１６．１７が実線
で示す状態から反射鏡１７のみが点線１７“とじて示す
ように角１ｊｊ ０ またげ回動して戻ることが琳返さ
れる１、との城１合、反射鏡からの彼方散乱放射の成分
のうち搬送波がゼロとなるよりに平面鏡１７の角度振動
の最大角度を辺足し、また後方散乱放射成分のうち１ｌ
ｌｌｊ 汲ル配分の振動数の発振中心周波数からのずれ
かロックイン周波数より十分大きくなるように平］ｎ」
鏡１７の振動周波数を選定する。このようにしてすべて
の反射鏡からの彼方散乱放射を減らすことができる。
より駆動され、平面鏡１７の反射点を＞ｉｊｊる光路に
垂直な軸の捷わりに振動的に回動する１、即ち例えば葎
２図に示すように反射１ｆｆｌ１５，１６．１７が実線
で示す状態から反射鏡１７のみが点線１７“とじて示す
ように角１ｊｊ ０ またげ回動して戻ることが琳返さ
れる１、との城１合、反射鏡からの彼方散乱放射の成分
のうち搬送波がゼロとなるよりに平面鏡１７の角度振動
の最大角度を辺足し、また後方散乱放射成分のうち１ｌ
ｌｌｊ 汲ル配分の振動数の発振中心周波数からのずれ
かロックイン周波数より十分大きくなるように平］ｎ」
鏡１７の振動周波数を選定する。このようにしてすべて
の反射鏡からの彼方散乱放射を減らすことができる。
以下このことを詳細に説明する。なお第２図においてＡ
Ｃ、ＣＤ 、 Ｃ，ｌ：］それぞれ反反射鏡５，１６．
１７の反射１ｎ」を示し、ＡＣ，ＣＩＪは曲ｌ／ｕであ
るか、曲率が数ｍと大きなものが一般に用いられるため
、図では直線で表わした。
Ｃ、ＣＤ 、 Ｃ，ｌ：］それぞれ反反射鏡５，１６．
１７の反射１ｎ」を示し、ＡＣ，ＣＩＪは曲ｌ／ｕであ
るか、曲率が数ｍと大きなものが一般に用いられるため
、図では直線で表わした。
各反射鏡の面上には複数の散乱源があり、光ビームの径
内にも同様に複数の散乱源が含１れるが谷散乱諒からの
散乱波は合成の結果特定の一つの散乱源からの散乱波と
して記述できる。従って第２図に示すように三角形の頂
点ａ、ｂ、ｃに散乱ソｈ」、が存在するように考えて矛
盾は起こらない。平面鏡１７の回動によシ光路ａ、ｂ、
ｃが光路ａｌ。
内にも同様に複数の散乱源が含１れるが谷散乱諒からの
散乱波は合成の結果特定の一つの散乱源からの散乱波と
して記述できる。従って第２図に示すように三角形の頂
点ａ、ｂ、ｃに散乱ソｈ」、が存在するように考えて矛
盾は起こらない。平面鏡１７の回動によシ光路ａ、ｂ、
ｃが光路ａｌ。
ｂｌ、ｃｌに反射鏡上を移動した場合に、進行波がある
位相φ０で散乱を受けていたものがどう変化するかを知
り、その変化量から搬送波を０にするだめの条件を選ぶ
。
位相φ０で散乱を受けていたものがどう変化するかを知
り、その変化量から搬送波を０にするだめの条件を選ぶ
。
い捷△ａｂｃか△ａ１ｂｌｃｌに移った場合、反時泪方
向のレーザビームが点すで受けた散乱域がどう変化する
かを考える。点ａ、ｃでも正三角形の一合はソ同様なこ
とが起こる。Δａｂｃか△ａ１ｂ ｌ ｃ ｌに移った
場合、光＃１ＩｃＩｂ１の中心上にはもはや散乱源はな
いが、光Ｎ Ｃ’ ｂ ’が中心であるレーザビーム内
には点すが存在しているとする。従って光ｇ Ｃ＋ ｂ
ｌから見れば散乱源がｂｂ’だけずれたわけで点ｂ″に
点すと同じ位相角で到達し続ける波頭は散乱を受けるた
めには更にｂ’ｅ″ノ乙は余分に進１１シな（すれけな
らない。このｂ“１−ｈｉｉを／＼Ｘとすると、 △ｘ＝ｂ ’ ｅ ’＝ｂｂ ’ｓｍθ１ ＋ＩＩＴ
＆ ワサセル。’ｉ ｆｒ ｂｂ ’＝０１ｂｓｉｎｆ
７１、Ｏ＋ｂ＝ｂｃ／２ｃｏｓ３０、こ＼でｂｅは光’
Ｍ ２２ （７） −辺（Ｄ 長すテトるのＴこれをｂ
ｃ＝、Ｉ、七おくと、ｌ） ｂ ’ ＝］、ｓｉｎ ０
１７２ｍ３０”であるのでめる△Ｘは △ｘ ＝＝ ｌ、ｓｉｎ ０１ ｔａｃ＋ ３０ ／
２ １２）となる。披ってこの間△Ｘの位相変化φ１（
ｄ。
向のレーザビームが点すで受けた散乱域がどう変化する
かを考える。点ａ、ｃでも正三角形の一合はソ同様なこ
とが起こる。Δａｂｃか△ａ１ｂ ｌ ｃ ｌに移った
場合、光＃１ＩｃＩｂ１の中心上にはもはや散乱源はな
いが、光Ｎ Ｃ’ ｂ ’が中心であるレーザビーム内
には点すが存在しているとする。従って光ｇ Ｃ＋ ｂ
ｌから見れば散乱源がｂｂ’だけずれたわけで点ｂ″に
点すと同じ位相角で到達し続ける波頭は散乱を受けるた
めには更にｂ’ｅ″ノ乙は余分に進１１シな（すれけな
らない。このｂ“１−ｈｉｉを／＼Ｘとすると、 △ｘ＝ｂ ’ ｅ ’＝ｂｂ ’ｓｍθ１ ＋ＩＩＴ
＆ ワサセル。’ｉ ｆｒ ｂｂ ’＝０１ｂｓｉｎｆ
７１、Ｏ＋ｂ＝ｂｃ／２ｃｏｓ３０、こ＼でｂｅは光’
Ｍ ２２ （７） −辺（Ｄ 長すテトるのＴこれをｂ
ｃ＝、Ｉ、七おくと、ｌ） ｂ ’ ＝］、ｓｉｎ ０
１７２ｍ３０”であるのでめる△Ｘは △ｘ ＝＝ ｌ、ｓｉｎ ０１ ｔａｃ＋ ３０ ／
２ １２）となる。披ってこの間△Ｘの位相変化φ１（
ｄ。
φ１＝（Ｌｓｊｎ Ｏ］１ａｎ３０：Ｔ×２π／λ （
３）となる。こ＼でλはレーザの発振成長である。これ
より任熟、の瞬間における散乱波の位相φｉｔ＋はφ（
Ｌｌ−φ、ｓｉ＋＋Ωｔ（４） で表わされる。こ＼でΩは平１１１１鏡１７の角鴫振９
す１の周期である１、従って散乱波ψは（５）式で衣ゎ
さｉ１る。
３）となる。こ＼でλはレーザの発振成長である。これ
より任熟、の瞬間における散乱波の位相φｉｔ＋はφ（
Ｌｌ−φ、ｓｉ＋＋Ωｔ（４） で表わされる。こ＼でΩは平１１１１鏡１７の角鴫振９
す１の周期である１、従って散乱波ψは（５）式で衣ゎ
さｉ１る。
Ｉ／’ ＝ Ｅｓ１ｎ （ｗ ｔ ＋φｆｔ＋） ＋５
＋Ｅは光の振幅、ωは発振角周波数である。（４）式を
（５）式に代入すると、 ψ＝ ｐｓｉｎ （ωｔ＋φ１ｓｉｎΩｔ ）’ Ｔ６
＋となる。この（６）式は角周波数Ωを持つ変調波によ
り、角周波数ωを持つ搬送周波数を位相変調した式と同
じである。従ってベッセル関数Ｊｎ（φ１）で展開した
時の（６）式は ψ＝Ｅ（Ｊｏ（φ１ ）ｓｉｎωｔ、十５１（φ１）〔
Ｓ■（ω＋Ω）ｔ−ｓｉｎ（ω−Ω）Ｄ 十Ｊ２（φ２）〔５Ｉｆｌ（ω十Ω） ｔ −５ｉｎ
（（ＩＪ−Ω）Ｄ ＋・ ））＋７） となる。Ｊｏ（φ１）は第１神Ｏ次のベッセル関数でφ
１（ｄ変調指数である。良く知られているようにＪｏ（
φ１）はφｘ＝２．４０５，５，５２０，８．６５４・
ｅｚ等の値を根に持つ（この時Ｊｏ（φ１）が０になる
）。
＋Ｅは光の振幅、ωは発振角周波数である。（４）式を
（５）式に代入すると、 ψ＝ ｐｓｉｎ （ωｔ＋φ１ｓｉｎΩｔ ）’ Ｔ６
＋となる。この（６）式は角周波数Ωを持つ変調波によ
り、角周波数ωを持つ搬送周波数を位相変調した式と同
じである。従ってベッセル関数Ｊｎ（φ１）で展開した
時の（６）式は ψ＝Ｅ（Ｊｏ（φ１ ）ｓｉｎωｔ、十５１（φ１）〔
Ｓ■（ω＋Ω）ｔ−ｓｉｎ（ω−Ω）Ｄ 十Ｊ２（φ２）〔５Ｉｆｌ（ω十Ω） ｔ −５ｉｎ
（（ＩＪ−Ω）Ｄ ＋・ ））＋７） となる。Ｊｏ（φ１）は第１神Ｏ次のベッセル関数でφ
１（ｄ変調指数である。良く知られているようにＪｏ（
φ１）はφｘ＝２．４０５，５，５２０，８．６５４・
ｅｚ等の値を根に持つ（この時Ｊｏ（φ１）が０になる
）。
従ってφ１をこれらの値の何れかになるように０１、つ
捷り平面鏡１７のｊ辰動振幅を選べは搬送み５Ｊ。
捷り平面鏡１７のｊ辰動振幅を選べは搬送み５Ｊ。
（φｔ）ｓ石ωＬをＯにすることができる。この１ｊ寺
の０１をめて見ると（３）式より Ｏ１＝ａｒｃ ５ｉｎ（λφ１／２ πｉ、 Ｉ−ｕｌ
３０°）（８）である。λ＝６３２８Ａ（１−Ｉｅ−
Ｎｅ可祝発振の場合）、Ｌ ＝ １０ ｏｎ程度の場合
を考えると、φ１”＝２．４０５の場合 θ１：２．４
Ｘ１０−４０ｅｇｌ＝０．８７ ｓｅｃφｌ＝５．５２
０の場合 θ１＝＝５．５Ｘ１０ ’ Ｄｅｇ’ ＝１
．９８ｓｅｃφ１＝８．６５４の場合 ０１＝８．７Ｘ
１０ ’ Ｄｅｇ’ ：３．１３ ｓｅｃ等となる。次
にこの角度変化に対する光路長の変化を見積る。請求め
る変化長ケへＳとすると、△５＝＝ａｃ−ａ ’ ｃ
’＝ｌ、−ａ ’ ｃ ” （９１またａ ’ ｃ ’
：＝：ＢＣ’＝Ｂ ０１ｃｏｓ３０ （１０）ＢＯｘ＝
Ｂｅ／ｃｏｓ（３０−θｔ） （１１）Ｂ ｅ ＝Ｃｅ
／ｌａｎσ１ （１２）０１ＣｃｏＳ３０°＝（Ｃｅ
＋ｅＯ１）ｃｏｓ３０°＝Ｌ／２ （１ａ）ｅｃｉ＝Ｂ
ｅｍ（３００−θｌ） （１４）これら（９）〜（１３
）式から ＼ ＼ △Ｓ＝Ｌ Ｃ１−ｓｉｎ３０°／ｃｏＳ（３０°−６１
） （ｔａｎ（１１−１−ｊａｎ（３０°’−ｏ １＞
）がま１、る。従ってＬ＝１０ｍに対し、θ１＝０．
８７ｓｅｃの場合は、ΔＳＳＯ２なる。同様に０１＝３
．１３ｓｅｃの場合△Ｓ＝ Ｉ Ｘ’Ｉ ０−２Ｘ程度
となり、この値は波長６３２８Ａに対し無視できる。
の０１をめて見ると（３）式より Ｏ１＝ａｒｃ ５ｉｎ（λφ１／２ πｉ、 Ｉ−ｕｌ
３０°）（８）である。λ＝６３２８Ａ（１−Ｉｅ−
Ｎｅ可祝発振の場合）、Ｌ ＝ １０ ｏｎ程度の場合
を考えると、φ１”＝２．４０５の場合 θ１：２．４
Ｘ１０−４０ｅｇｌ＝０．８７ ｓｅｃφｌ＝５．５２
０の場合 θ１＝＝５．５Ｘ１０ ’ Ｄｅｇ’ ＝１
．９８ｓｅｃφ１＝８．６５４の場合 ０１＝８．７Ｘ
１０ ’ Ｄｅｇ’ ：３．１３ ｓｅｃ等となる。次
にこの角度変化に対する光路長の変化を見積る。請求め
る変化長ケへＳとすると、△５＝＝ａｃ−ａ ’ ｃ
’＝ｌ、−ａ ’ ｃ ” （９１またａ ’ ｃ ’
：＝：ＢＣ’＝Ｂ ０１ｃｏｓ３０ （１０）ＢＯｘ＝
Ｂｅ／ｃｏｓ（３０−θｔ） （１１）Ｂ ｅ ＝Ｃｅ
／ｌａｎσ１ （１２）０１ＣｃｏＳ３０°＝（Ｃｅ
＋ｅＯ１）ｃｏｓ３０°＝Ｌ／２ （１ａ）ｅｃｉ＝Ｂ
ｅｍ（３００−θｌ） （１４）これら（９）〜（１３
）式から ＼ ＼ △Ｓ＝Ｌ Ｃ１−ｓｉｎ３０°／ｃｏＳ（３０°−６１
） （ｔａｎ（１１−１−ｊａｎ（３０°’−ｏ １＞
）がま１、る。従ってＬ＝１０ｍに対し、θ１＝０．
８７ｓｅｃの場合は、ΔＳＳＯ２なる。同様に０１＝３
．１３ｓｅｃの場合△Ｓ＝ Ｉ Ｘ’Ｉ ０−２Ｘ程度
となり、この値は波長６３２８Ａに対し無視できる。
反射鏡１５．１６は凹面鏡であるから、そのことに基づ
く補正を必要とするが、θ１が数秒程度の場合、△Ｓ、
△Ｘに対する補正量Ｒ（１−ｃｏｓθ１）／邸３０°及
びＲ（１−邸θ゛−二３０は（Ｒ＝３００α程度の場合
）、△Ｓ、△Ｘ 対し更に小さく無視できる。従ってθ
ｌを０，８７Ω、１．９８Ω、３．１３’ＩＱ等に角度
振動させることによって、光路長にイ１意な影智を与え
ることなく、Ｊｏ（φ１’）ｓｉｎωＬ１即ち搬送波を
０筐たはＯに近くすることができる。
く補正を必要とするが、θ１が数秒程度の場合、△Ｓ、
△Ｘに対する補正量Ｒ（１−ｃｏｓθ１）／邸３０°及
びＲ（１−邸θ゛−二３０は（Ｒ＝３００α程度の場合
）、△Ｓ、△Ｘ 対し更に小さく無視できる。従ってθ
ｌを０，８７Ω、１．９８Ω、３．１３’ＩＱ等に角度
振動させることによって、光路長にイ１意な影智を与え
ることなく、Ｊｏ（φ１’）ｓｉｎωＬ１即ち搬送波を
０筐たはＯに近くすることができる。
次に１１１１ Ｍの周波数をロックイン周波数より十分
禽１１すことについて説明する。１辺１０ （？＃Ｉ程
度の正三角形のリングレーザの場合、スケールファクタ
ーにはに−４０，５カウント／ｓｅｃ程度である１、ま
だ一般に入手できる注意深く製作された反射鏡により作
うれたリングレーザのロックイン周波数はｉ Ｉｆ／秒
よシ小さく、従って０．５ Ｘ ３６００＝１８００（
ヘルツ）よりも大きい周波数で振動させればよい。
禽１１すことについて説明する。１辺１０ （？＃Ｉ程
度の正三角形のリングレーザの場合、スケールファクタ
ーにはに−４０，５カウント／ｓｅｃ程度である１、ま
だ一般に入手できる注意深く製作された反射鏡により作
うれたリングレーザのロックイン周波数はｉ Ｉｆ／秒
よシ小さく、従って０．５ Ｘ ３６００＝１８００（
ヘルツ）よりも大きい周波数で振動させればよい。
この値は通常圧電形駆動器で十分振動させられる程度の
値である。このようなＩｌｌ波数で平面鏡１７を振動さ
せることにより、ＩＩＩＩ汲周波数周波数ザビーム発振
中心周波数からのずれがロックイン周波数より十分大き
くなる。
値である。このようなＩｌｌ波数で平面鏡１７を振動さ
せることにより、ＩＩＩＩ汲周波数周波数ザビーム発振
中心周波数からのずれがロックイン周波数より十分大き
くなる。
次に上記θｌの制御について述べる。あらかじめ上記θ
１の値になるような基準に対し、０１の変化を検出し、
０１が基準値にとヌ洩るように制御する方法もあるが、
リングレーザが本来持っているロックインレートに対応
した信号を最も小さくするか、その信号が０になるよう
に制御することにより、θ１ｒφ１かＪｏ（φ１）の根
またはその近傍になる値にすることができる。即ち上記
のように最大角度θ１、角周波数Ωで平面鏡１７を振動
させると、Ｉ３−θ１ΩｓｉｎΩｔなるバイアスがレー
ザ発掘出力に入ることになり、θ１Ωがロックインレー
トよりも大きい場合、レーザ光は第３図に示すような変
調を受ける。第３図において包絡紗の高さｈはウィンキ
ング現象の大きさを表わし、ロックインレートの大きさ
に対応していることが知られている。またとのウィンキ
ング現象の周期は第３図乃至第４図に示すように平面鏡
１７の角振動の周期と対応しており、この角振動周期の
成分を検波してｐ波器を通すことにより独立な信号とし
て得ることができ、この信号の大小を用いてこの信号が
最も小さくなるように０１を制御することによりこのθ
１をＪｏ（φ１）の根もしくはその近傍に持って行くこ
とができる。
１の値になるような基準に対し、０１の変化を検出し、
０１が基準値にとヌ洩るように制御する方法もあるが、
リングレーザが本来持っているロックインレートに対応
した信号を最も小さくするか、その信号が０になるよう
に制御することにより、θ１ｒφ１かＪｏ（φ１）の根
またはその近傍になる値にすることができる。即ち上記
のように最大角度θ１、角周波数Ωで平面鏡１７を振動
させると、Ｉ３−θ１ΩｓｉｎΩｔなるバイアスがレー
ザ発掘出力に入ることになり、θ１Ωがロックインレー
トよりも大きい場合、レーザ光は第３図に示すような変
調を受ける。第３図において包絡紗の高さｈはウィンキ
ング現象の大きさを表わし、ロックインレートの大きさ
に対応していることが知られている。またとのウィンキ
ング現象の周期は第３図乃至第４図に示すように平面鏡
１７の角振動の周期と対応しており、この角振動周期の
成分を検波してｐ波器を通すことにより独立な信号とし
て得ることができ、この信号の大小を用いてこの信号が
最も小さくなるように０１を制御することによりこのθ
１をＪｏ（φ１）の根もしくはその近傍に持って行くこ
とができる。
例えば第１図において反射鏡１５から反時計方向のレー
ザビームの一部を取出し、その取出したビームを受光素
子３１で電気信−けに変換し、その電気信号を回路３２
で増幅検波し、その検波出力から沖波器３３で第３図の
包絡ｍｌ戎分、つ丑りロックインレートの大きさと対応
した信号を取出１゜・この出力を制御回路２８へ供給し
て発振器３４の出力の振幅を制御して圧電形駆動器２６
の駆動信号の大きさが変化され、平面鏡１７の振動振幅
θｌが制御され、この結果沖波器３３の出力が小さくな
るようにされる。なお第１図において発振器３５の出力
は制御＋ｉ−！回路２５へ供給され、この発振出力に応
じて圧電形駆動器２４がＭ↓く動される。
ザビームの一部を取出し、その取出したビームを受光素
子３１で電気信−けに変換し、その電気信号を回路３２
で増幅検波し、その検波出力から沖波器３３で第３図の
包絡ｍｌ戎分、つ丑りロックインレートの大きさと対応
した信号を取出１゜・この出力を制御回路２８へ供給し
て発振器３４の出力の振幅を制御して圧電形駆動器２６
の駆動信号の大きさが変化され、平面鏡１７の振動振幅
θｌが制御され、この結果沖波器３３の出力が小さくな
るようにされる。なお第１図において発振器３５の出力
は制御＋ｉ−！回路２５へ供給され、この発振出力に応
じて圧電形駆動器２４がＭ↓く動される。
また２モ一ド動作のリングレーザに大きさΩＤなる揺動
が入った場合のランダム誤差の大きさ１尤Ｗは、 ＲＷ＝に１／２．Ｑｌ、／（’２ｒＯ１，，）””’
（１５）で表わされることが知られている。こ＼でＫは
スケールファクター、ΩＬはロックインレートである。
が入った場合のランダム誤差の大きさ１尤Ｗは、 ＲＷ＝に１／２．Ｑｌ、／（’２ｒＯ１，，）””’
（１５）で表わされることが知られている。こ＼でＫは
スケールファクター、ΩＬはロックインレートである。
この発明では一つの反射鏡１７を角度振動させることに
より光路を第２図に示したように点Ｃの回りに角度振動
させるものであるから、θ１Ωが前記ΩＤに等しぐ−な
り、従って（１５）式からθ１ΩをΩＬより十分大きく
取ることによりランダム誤差ＲＷを小さくすることがで
きる。前述したようにＪ。
より光路を第２図に示したように点Ｃの回りに角度振動
させるものであるから、θ１Ωが前記ΩＤに等しぐ−な
り、従って（１５）式からθ１ΩをΩＬより十分大きく
取ることによりランダム誤差ＲＷを小さくすることがで
きる。前述したようにＪ。
（φ１）が根を持つようにすればよいが、実用上の加工
、工作１ｉｆｌＫからｊｏ（φ１）を完全に０にするこ
とは困難であり、この場合、前記θ１Ω〉〉ΩＤなる条
件により残っているロックインレートの影響を小さくす
ることができる。
、工作１ｉｆｌＫからｊｏ（φ１）を完全に０にするこ
とは困難であり、この場合、前記θ１Ω〉〉ΩＤなる条
件により残っているロックインレートの影響を小さくす
ることができる。
通常ΩＤは１００１！／秒程度の値になっているがこの
発明ではθ１を前記３秒程匿に選んだ場合、Ωは１２０
Ｋ）Ｉｚとなる。これは実現可能な周波数であるが、
上述のようにロックインレートは著しく小さくなってい
るので振動周波数をこの値よシ小さくすることができる
。
発明ではθ１を前記３秒程匿に選んだ場合、Ωは１２０
Ｋ）Ｉｚとなる。これは実現可能な周波数であるが、
上述のようにロックインレートは著しく小さくなってい
るので振動周波数をこの値よシ小さくすることができる
。
上述においては反射鏡の数を３としたが４以上として正
多角形の各頂点にそれらを配してもよい。
多角形の各頂点にそれらを配してもよい。
また用いる反射鏡のすべてを凹面鏡とし、各凹面鏡の曲
率坐径を光路２２の長さよりも十分長くし、その一つの
凹面鏡を駆動器２６で駆動してもよい。
率坐径を光路２２の長さよりも十分長くし、その一つの
凹面鏡を駆動器２６で駆動してもよい。
く効 果〉
従来の方式では３枚捷たは２枚の反射鏡を同ルｊさせて
振動させることが必要であったのに対し、この発明では
１枚の反射鏡を角度振動させるたけですべての反射鏡か
らの散乱波を原理的に０にすることができる。また従来
リングレーザジャイロの全体をＭ％ ｔｔｌ、的に揺動
させるボディティザの代りにこの発明を３°１３川し、
上記散乱波を小さくする効果と並用することにより現実
的な工作精度等から出てくる残留ロックインの現象を史
に眞少さぜることかできる。またロックインレー１・の
大きさに対応した４６号を最少にするように制御するこ
とにより振幅θ１が自動的に制御され、他に基準領を必
要としない効果もある。
振動させることが必要であったのに対し、この発明では
１枚の反射鏡を角度振動させるたけですべての反射鏡か
らの散乱波を原理的に０にすることができる。また従来
リングレーザジャイロの全体をＭ％ ｔｔｌ、的に揺動
させるボディティザの代りにこの発明を３°１３川し、
上記散乱波を小さくする効果と並用することにより現実
的な工作精度等から出てくる残留ロックインの現象を史
に眞少さぜることかできる。またロックインレー１・の
大きさに対応した４６号を最少にするように制御するこ
とにより振幅θ１が自動的に制御され、他に基準領を必
要としない効果もある。
第１図はこの発明によるリンクレー゛１，１ジャイロの
一例を示すブロック図、第２図は平面鏡の振動による光
路の振動を示す図、第３１凶はレーザビ−ムの強度のＵ
ｉｙ間変化を示す図、第４図は平面′睨の角速度の時間
変化を示す図である。 １１：紅Ｉ晶化カラスブロック、１２〜１４：通路、１
５，１６：凹面鏡、１７：平面鏡、１８．１９：陽極、
２１：陰極、２２：光路、２３：入力軸、２６：撮動手
段としての圧電形駆動器、２８：開側１回路、３３：ロ
ックインレート成分取出し用ｐ波器、３４：発振器。 特に１：出願人 日本航窒電子工来体式会仕代 理 人
革 野 卓 オ １ 図 第２図 ７１７３ 図 １ノ 平 ７１′７４ 図 面
一例を示すブロック図、第２図は平面鏡の振動による光
路の振動を示す図、第３１凶はレーザビ−ムの強度のＵ
ｉｙ間変化を示す図、第４図は平面′睨の角速度の時間
変化を示す図である。 １１：紅Ｉ晶化カラスブロック、１２〜１４：通路、１
５，１６：凹面鏡、１７：平面鏡、１８．１９：陽極、
２１：陰極、２２：光路、２３：入力軸、２６：撮動手
段としての圧電形駆動器、２８：開側１回路、３３：ロ
ックインレート成分取出し用ｐ波器、３４：発振器。 特に１：出願人 日本航窒電子工来体式会仕代 理 人
革 野 卓 オ １ 図 第２図 ７１７３ 図 １ノ 平 ７１′７４ 図 面
Claims (3)
- （１）複数の反射鏡により順次反射されて環状光路を形
成して二つのレーザビームが互に反対方向に回転進行し
、その二つのレーザビームのＪ＋！＋ｉ波数差を検出し
て入力角速度を検出するリングレーザジャイロにおいて
、上記複数の反射鏡は一つの平面鏡と複数の凹面鏡とに
より構成、され、または上記光路の長さよりも十分長い
曲率半径をもつ凹面鏡によシすべての反射鏡が構成され
、平面鏡をもつ構成の場合にはその平面鏡をすべて凹面
鏡によシ＼ 構成される場合はいずれか一つの凹面鏡を、手゛記環状
光路と垂直な軸のまわ９に振動的に角度変化させる振動
手段が設けられ、上記反射鏡からの後方散乱放射の成分
のうち搬送り−，がはソゼロになるように上記振動の振
幅が選定され、上記振動の周波数はロックイン周波数よ
り十分大に選定されていることを０ｍとするリンクレー
ザジャイロ。 - （２） 上記レーザビームからロックインレートの大き
さに対応する信号を取出す手段と、その取出された信号
により、この信号が小さくなるように上記振動の振幅を
ｆｌ＋！Ｉ御する手段とを具備する特許請求の範囲第１
１ｔｉｉ己載のリングレーザジャイロ。 - （３） 上記振動の周波数と振幅との積がロックインレ
ートよりも十分大きな値になるように上記振動周波数及
び振幅が選定芒れている仙８７１−請求の卸１！−ｉ７
絽１項又は第２項記載のリングレーザジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58125253A JPS6016481A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | リングレ−ザジヤイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58125253A JPS6016481A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | リングレ−ザジヤイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6016481A true JPS6016481A (ja) | 1985-01-28 |
| JPH0131715B2 JPH0131715B2 (ja) | 1989-06-27 |
Family
ID=14905532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58125253A Granted JPS6016481A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | リングレ−ザジヤイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6016481A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62163001A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-18 | ハネウエル・インコ−ポレ−テツド | 反射鏡組立体 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3786368A (en) * | 1972-10-20 | 1974-01-15 | Bell Telephone Labor Inc | Planar waveguide-type distributed feedback laser with angular tuning |
| JPS543492A (en) * | 1977-06-09 | 1979-01-11 | Nec Corp | Laser gyro |
| JPS5674978A (en) * | 1979-11-05 | 1981-06-20 | Litton Systems Inc | Ring laser |
| JPS58159387A (ja) * | 1982-03-01 | 1983-09-21 | ハネウエル・インコ−ポレ−テツド | 信号発生装置および角速度センサ |
| JPS5910291A (ja) * | 1982-06-25 | 1984-01-19 | ハネウエル・インコ−ポレ−テツド | 角速度センサー |
| JPS5986279A (ja) * | 1982-03-01 | 1984-05-18 | ハネウエル・インコ−ポレ−テツド | 角速度センサのロックイン速度を表わす信号を得る方法および角速度センサ |
-
1983
- 1983-07-08 JP JP58125253A patent/JPS6016481A/ja active Granted
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3786368A (en) * | 1972-10-20 | 1974-01-15 | Bell Telephone Labor Inc | Planar waveguide-type distributed feedback laser with angular tuning |
| JPS543492A (en) * | 1977-06-09 | 1979-01-11 | Nec Corp | Laser gyro |
| JPS5674978A (en) * | 1979-11-05 | 1981-06-20 | Litton Systems Inc | Ring laser |
| JPS58159387A (ja) * | 1982-03-01 | 1983-09-21 | ハネウエル・インコ−ポレ−テツド | 信号発生装置および角速度センサ |
| JPS5986279A (ja) * | 1982-03-01 | 1984-05-18 | ハネウエル・インコ−ポレ−テツド | 角速度センサのロックイン速度を表わす信号を得る方法および角速度センサ |
| JPS5910291A (ja) * | 1982-06-25 | 1984-01-19 | ハネウエル・インコ−ポレ−テツド | 角速度センサー |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62163001A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-18 | ハネウエル・インコ−ポレ−テツド | 反射鏡組立体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0131715B2 (ja) | 1989-06-27 |
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