JPS6141158B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はレーザジヤイロスコープ装置に関し、
特に高精度な信号が必要な４周波数型レーザジヤ
イロスコープ装置に関する。 使い易いレーザジヤイロスコープ装置を得るた
めに解決しなければならない主たる問題は、モー
ドロツキングの点である。この問題を解決できて
いない非補償型の装置において、低い角速度で回
転する際にレーザジヤイロスコープ空間内を回転
する一対の電磁波間の生ずる周波数の差は、モー
ドロツキング現象がないとした場合の予測値より
は小さくなる。すなわち、実回転速度が増大する
に従つて、実周波数出力は、出力周波数及び回転
速度間の所望のリニア関係に漸近的に近づくだけ
である。 従来このモードロツキングの問題を解決しまた
は低減させるために、多くのレーザジヤイロスコ
ープの構造が提案されて来た。最も成功したと考
えられる装置としては、米国特許第3741657号及
び第3854819があり、その詳細が実施例として示
されている。この特許の装置では、４つの離れた
周波数のビームが４つのミラーによつて形成され
たレーザジヤイロスコープ閉通路を周りながら伝
播するようになされている。そのうち２つのビー
ムは時計方向に周り、残る２つのビームは反時計
方向に周る。時計方向に周囲する２つのビームの
うち、一方は左手周回偏（左回り円偏波）を示
し、他方は右手周回偏（右回り円偏波）を示し、
また反時計方向に周回する２つのビームも同様で
ある。実施例の場合、右手周回偏波を示す２つの
ビームの周波数は、左手周回偏波を示す２つのビ
ームの周波数より高くなる。フアラデー回転器は
時計方向及び反時計方向のビーム相互間に周波数
差すなわち周波数スプリツトを生じ、これに対し
て水晶回転器は右手及び左手偏波のビーム間に周
波数スリツトを生じる。 ４つの異なる周波数のビームの相対的周波数位
置を第２図に示す。モードロツキングの問題を避
けるため、フアラデー回転構造の場合回転速度が
０のとき及びモードロツキングが生じ得ないよう
な回転速度に対しては、_１及び_２間の周波数
間隔を十分に大きくとり、かつビーム周波数_３
び_４間も同様にし、装置はモードロツキングが
生じている非直線領域の十分外側にバイアスされ
ている。 休止（静止）時にはビーム周波数_１及び_２
間の周波数差はビーム周波数_３及び_４間の周
波数差と等しくなる。レーザジヤイロスコープ装
置が第１の方向に回転されると、周波数_１及び
_２のビームは同じ周波数だけ同じ方向に移動す
るのに対して、周波数_３及び_４のビームは同
じ周波数だけ離れる方向に移動する。逆方向へ回
転する場合は、周波数_１及び_２のビームは同
じ周波数だけ離れる方向に移動するに対して周波
数_３及び_４のビームは同じ周波数だけ同じ方
向に移動する。 回転速度に比例する周波数の出力信号を発生さ
せるためには、△_１＝_２−_１、△_２＝
_４−_３の差周波数をもつ第１の２つの周数差出
力信号が形成される。続いて最終的出力信号△
＝△_２−△_１が形成される。トータル回転量
を表わす信号を得るために、２つのカウンタが用
意され、その一方が△_１信号の分だけインクリ
メントされ、また他方が△_２信号分だけインク
リメントされる。一方のカウンタの出力は他方の
カウンタの出力からデイジタル的に減算され、か
くして装置のトータル回転量を表わすデイジタル
信号を得る。 上述の特許に示されているこの装置は、多くの
応用例において十分満足できる機能をもつている
ことが分つたが、末だ多くの応用例においては、
回転量及び回転速度を表わす出力信号として、信
号が１周する間に△_１及び△_２信号を算出す
る際の精度より高い精度のものを得る必要がある
ことも分つた。 そこで本発明は、高精度の出力信号をもつレー
ザジヤイロスコープ装置を得ようとするものであ
る。 さらに本発明は、通常出力信号を直列に算定す
る速度より高速度で出力信号の算定を実行するよ
うな装置を得ようとするものである。 これらの目的及び他の目的は、複数の周波数の
電磁波を伝播維持するための閉ループ通路を構成
する手段と、この電磁波のうちの２つの周波数差
の予定倍の周波数を有する第１の信号を発生する
手段とを組合せることにより達成される。倍係数
は１より大きい整数であることが望ましい。発生
される第２の信号は２つの電磁波の周波数差に等
しい周波数をもつ。第１の信号は第２の信号にフ
エーズロツクされる。入力端に第２の信号が与え
られてなる位相検出手段が用意され、その出力が
第１の信号発生手段に結合される。また周波数分
周手段が用意され、第１の信号を第２の信号と同
じ周波数に分周する。この分周手段の出力は位相
検出手段の第２の入力として結合され、これによ
りフエーズロツクロープを形成する。 さらに本発明の目的は、少くとも４つの周波数
の電磁波を維持する閉ループ伝播路を構成する手
段と、２つの電磁波の周波数差と等しい周波数の
差信号を発生する手段と、予定の固定周波数をも
つ信号を発生する手段と、差信号と予定の固定周
波数をもつ信号との位相差をパラメータとする制
御信号を発生する手段と、２つの電磁波の周波数
差を制御信号によつて変更する手段とを組合せる
ことによつて達成される。好適な実施例において
は、２つの電磁波の周波数差は通路形成手段の周
回速度の少くとも予定範囲を超える一定値に保持
される。周波数差変更手段は制御信号に応答する
磁界を発生する手段を含む。この制御信号発生手
段は、出力を予定の固定周波数を有する信号発生
手段と差信号発生手段とに結合する位相検出手段
と、ローパスフイルタ手段と、このローパスフイ
ルタ手段の入力側又は出力側に結合された増幅手
段又は単一のユニツトとして組立てられた増幅手
段及びローパスフイルタとを含んでなる。閉ルー
プ伝播路形成手段は少くとも４つの反射手段と、
この伝播路に配設された第１及び第２の周波数分
散手段と、レーザ発生媒質とを含んでなる。 また本発明の目的は、少くとも４つの周波数の
電磁波を維持伝播させる閉ループ伝播路を構成す
る主段と、４つの電磁波のうち第１の２つの電磁
波の周波数差と等しい周波数をもつ第１の差信号
を発生する手段と、４つの電磁波のうち第２の２
つの電磁波の周波数差と等しい周波数をもつ第２
の差信号を発生する手段と、第１の差信号と予定
の固定周波数をもつ信号との間の位相差によつて
決まるパラメータを有する第１の制御信号を発生
する手段と、第１の２つの電磁波の周波数差を第
１の制御信号につて変更する手段と、第２の差信
号とフイーババツク制御信号との間の位相差によ
つて決まるパラメータを有する第２の制御信号を
発生する手段と、第２の制御信号によつて決まる
周波数をもつフイードバツク制御信号を発生する
手段を組合せることによつて達成される。好適な
実施例において、周波数差変更手段は第１の２つ
の電磁波の周波数差を少くとも伝播路形成手段の
周囲速度の予定レンジ以上の一定値に維持する。
伝播路形成手段は第１及び第２の分散素子を含
み、この分散素子の一方がフアラデー回転器でな
ることにより周波数差変更手段がフアラデー回転
器内に磁界を発生するコイルで構成されている。
第１の制御信号発生手段及び第２の信号発生手段
はそれぞれ入力端を対応する差信号に結合した位
置検出手段と、ローパスフイルタ手段と、このロ
ーパスフイルタ手段の出力側に一緒に集積化結合
された増幅手段とを別体に構成してなる。好適な
実施例において、第１の２つの電磁波の周波数は
第２の２つの電磁波の周波数より高いか又は低く
なされている。 またさらに本発明の目的は、少くとも４つの周
波数の電磁波を維持伝播する閉ループ伝播路を構
成する手段と、第１の２つの電磁波の周波数差と
等しい周波数をもつ第１の差信号を発生する手段
と、第１及び第２の差信号の周波数差と等しい周
波数をもつ第２の差信号を発生する手段と、第１
の入力端に第３の差信号を受ける位相検出手段
と、ローパスフイルタ手段と、このローパスフイ
ルタ手段に結合され、又はローパスフイルタ手段
の入力端に結合され、又は位相検出手段の出力端
に結合されてなる増幅手段と、入力パラメータの
値によつて決まる周波数をもつ制御信号を発生
し、入力端を増幅手段の出力端に結合し、出力端
を位相検出手段の第２の入力端に結合してなる制
御信号発生手段とを組合せることにより達成され
る。第３の差信号発生手段は第１の差信号を増幅
する手段と、第２の差信号を増幅する手段と、入
力端を第１及び第２の差信号増幅手段に結合して
なる二重平衡型混合器とを含んでなる。制御信号
発生手段は電圧制御型発振器と、その出力端に結
合された周波数分周手段とで構成できる。 またさらに、本発明は、少くとも４つの周波数
の電磁波を維持伝播する閉ループ伝播路を構成す
る手段と、第１の２つの電磁波の周波数差と等し
い周波数をもつ第１の差信号を発生する手段と、
第２の２つの電磁波の周波数差と等しい周波数を
もつ第２の差信号を発生する手段と、第１の差信
号発生手段に結合される第１のフエーブロツクル
ープ及び第２の差信号発生手段に結合される第２
のフエーズロツクループとを組合せることにより
実現される。各フエーズロツクループは、入力端
に対応する差信号を受ける位相検出手段と、ロー
パスフイルタ手段と、入力パラメータ値によつて
決まる周波数の制御信号を発生し、入力端を増幅
手段の出力端に結合し、出力端を位相検出器の第
２の入力端に結合してなる制御信号発生手段とを
含んでなる。さらにこれに加えて、第１及び第２
のフエーズロツクループの制御信号の周波数差に
よつて決まるパラメータをもつ出力信号を発生す
る手段が組合される。各第１及び第２のフエーズ
ロツクループの制御信号発生手段は、入力端を増
幅手段の出力端に結合し、出力端を出力信号発生
手段の入力端に結合してなる電圧制御型発振器
と、入力端を電圧制御型発振器の出力端に結合
し、出力端を位相検出手段の第２の入力端に結合
してなる周波数分周手段とを有する。好適な実施
例では、伝播路は４つ又はそれ以上の反射手段
と、第１及び第２の周波数分散素子とを含む。 以下図面について本発明の一例を詳述するの
に、第１図は本発明に依るレーザジヤイロスコー
プ装置をダイアグラムとして示している。長方形
の破線で示されているレーザジヤイロスコープ空
間１１０はミラー１２〜１５によつて形成されて
いる。電磁波が進行する通路にある空間１１０の
１つの辺に沿つてレーザ発生媒質１０が配設され
ている。レージ発生媒質１０としては例えばヘリ
ウム及びネオンの同位元素の混合ガスを内蔵する
密封チヤンバを用い得る。発生された種々の電磁
波の利得はすでに知られているように電磁波の周
波数の関数となる。第２図に示すように、選択さ
れた発生媒質に対するレーザ利得曲線１１はほぼ
つりがね型である。レーザ発生媒質とは反対側の
辺のレーザジヤイロ空間には偏波分散構造部１６
が配設されている。２つの別個の偏波分散要素が
偏波分散構造部１６内に用意されている。 水晶回転器１７は遅延又はこれと等価な位相シ
フトを回偏波を受けた電磁波に対して与え、これ
らの電磁波に円偏波方向を互いに異ならしめる。
すなわち、遅延又は位相シフトの仕方は右手周回
偏波する電磁波と左手周回偏波する電磁波とで異
なる。更に遅延は逆関係にあり、ある電磁波に与
えられる遅延が偏波方向によるばかりでなく水晶
を通つて伝播する方向に依存している。 偏波分散構造部１６内にある水晶回転器１７は
フアラデー回転器１８の近くに配設れている。フ
アラデー回転器１８は結晶性又は非結晶性の中心
コアを用いて構成され、この中心を通じて外部永
久磁石（図示せず）からの固定磁界が供給され
る。溶融石英が好適な材料である。フアラデー回
転器１８はその中を通る電磁波の方向によつて遅
延又は位相シフト量が異なる。電磁波に与えられ
た遅延は偏波方向には依存しない。第２の磁界が
フアラデー回転器１８の本体内でフアラデー回転
器バイアスコイル１１４によつて発生される。フ
アラデー回転器バイアスコイル１１４によつて発
生された磁界はコイルに流れる電流の方向により
決まる方向になる。フアラデー回転器バイアスコ
イル１１４は以下に述べるようにフエーズロツク
ループ回路５の一部を形成している。 第２図には４つの異なつた周波数_１，_２，
_３及び_４をもつ電磁波が第１図の装置によつ
て発生されることが示されている。周波数_１及
び_４の電磁波は時計方向に伝播したものである
のに対して周波数_２及び_３の電磁波は反時計
方向に伝播した電磁波である。周波数_１及び
_２の電磁波は左手周回偏波されたものであり、こ
れに対して周波数_３及び_４の電磁波は右手周
回偏波されたものである。以上のことから明らか
なように、左手及び右手周回偏波されたビーム間
の周波数間隔は水晶回転器１７によつて発生さ
れ、これに対して時計及び反時計方向のビーム間
の周波数間隔はフアラデー回転器１８によつて発
生される。 第１図の装置はその感動軸の周りを回転したと
き、周波数_３及び_４の電磁波は一緒に周波数
が近づく方向に動くのに対して、周波数_１及び
_２の電磁波は周波数_３及び_４の電磁波が動
いたと同じ量だけ周波数が離れる方向に動く。回
転が逆になると、周波数_１及び_２の電磁波は
周波数が一緒に近づき、これに対して周波数_３
及び_４の電磁波は同じ量だけ周波数が離れる。 装置の回転速度又は予定の時間の間のトータル
回転量を表わす出力信号を発生させるために、２
つの差信号△_１＝_２−_１及び△_２＝_４
−_３が形成される。休止時では△_１＝△_２
である。特定の時点における回転速度を表わす出
力信号を形成させるために、第２の差信号＝△
_２−△_１が形成される。予定の時間内のトー
タル回転量を決定するため差信号の積分がされ
る。この積分はアナログ回路でもなし得るが精度
を高めるためにはデイジタル的に行う方が良い。 周波数差信号Δ_１及び△_２は出力構造部１
１２によつて発生される。ミラー１４は部分透過
性であり、これによりレーザジヤイロ空間を周回
する各電磁波の極く一部をこのミラーを通して出
力構造１１２へ通過させる。時計方向に伝播する
電磁波はミラー１４を通して通路３０を通過する
のに対して、反時計方向に周回するビーム電磁波
は通路３１を介して出力端に結合される。引き出
されたビームは1/4波長板３２を通過し、この1/4
波長板の厚さはそれ自体は周知の原理で選定さ
れ、これにより周回偏波（円偏波）された電磁波
は右手周回偏波（右旋円偏波）の電磁波（左手周
回偏波（左旋円偏波）された電磁波に対してほぼ
直交する）に対応してリニアに偏波された電磁波
に変換される。 リニア偏波（直線偏波）された電磁波は半透明
ミラー３３及び３４によつてほぼ等しい振幅のビ
ームに分離される。次に４つのビームが偏波分析
器を通つて位置４１，４２，４３及び４４で４つ
のビームを発生し、このとき偏波分析器はリニア
偏波された電磁波のうちの１つの角度だけを通過
させるので、各ビームは１つの周波数_１，
_２，_３及び_４のみを含むことになる。周波数
_１及び_２を有する電磁波は半透明ミラー４７
に入力されて検波ダイオード４８の方向に反射さ
れ、これに対して周波数_３及び_４の電磁波は
半透明ミラー４５によつて検波ダイオード４６の
方向に反射される。検波ダイオード４６及び４８
は電圧源４９及び５０によつて逆バイアスされて
検波ダイオードの分野では周知のように所定の動
作特性の出力を発生する。検ダイオード４６及び
４８は、各ダイオードに入射した２つの入力電磁
波の周波数差と等しい周波数をもつ出力信号を発
生する。出力信号は抵抗５１及び５２の両端に生
ずる。高周波出力信号が例えば入射した電磁波の
周波数の総和と等しい周波数をもつているとすれ
ば、この出力信号は各ダイオードの両端の漂遊容
量によつて波除去され、出力信号の一部として
は現われない。 以上の構成において、４つの周波数の電磁波は
利得曲線のピークを中心としてほぼ対称となされ
ていることが望ましい。そのためピエゾ電気トラ
ンスジユーサ６８が機械的に配置されたミラー１
２に適用され、レーザジヤイロ空間１１０内のト
ータル通路長を４つの周波数を正しく中心に位置
合せする。ピエゾ電気トランスジユーサ６８を動
作させる信号は、△_１及び△_２に対応するト
ータル振幅と、２つの振幅信号の差とに比例する
振幅を有する信号として形成される。通路の出力
差信号は、４つの周波数の電磁波が正しく利得曲
線の中心にあるとき、振幅が０になる。この出力
差信号は、４つの電磁波が一方向に中心をはずれ
ているときには第１の極性を呈し、逆に４つの電
磁波が他方向に中心をはずれているときに逆極性
を呈する。平均振幅信号がダイオード６１及び６
２、抵抗６３，６４及び６５、及びコンデンサ６
６を含む回路によつて形成される。出力差信号は
差動増幅器によつて形成され、その出力はピエゾ
電気トランスジユーサ６８の入力リードに接続さ
れる。 本発明の原理に依れば、フエーズロツクループ
回路５は周波数差信号を入力信号として受けてこ
れらの信号から装置の回転速度、又はトータル回
転量のいずれか一方又は両方を表わす高精度の出
力信号を発生する。又第１図の実施例においてフ
エーズロツクループ回路はフアラデー回転器バイ
アスコイル１１４に結合される信号を発生して各
電磁波の対のうちの少くとも一方の対の電磁波の
周波数の差を制御するようになされている。しか
しこのフアラデー回転器コイル１８は省略しても
良い。 次に第３図のブロツクダイアグラムについて、
フエーズロツクループ回路５の動作をさらに詳細
に説明する。出力構造部１２からの周波数信号△
_１は位相検出器１１６の一方の入力端に接続さ
れる。位相検出器１１６の他方の入力端には基準
クロツク回路１１８の出力が接続されている。位
相検出器１１６の出力信号は基準クロツク信号及
び△_１信号の位相差を表わしており、ローパス
フイルタ１１９を通じて増幅器１２０に接続され
ている。ローパスフイルタ１１９は増幅器１２０
に接続でき、又はそれと共に例えばフイードバツ
ク装置に結合しても良い。増幅器１２０の出力は
コイル駆動増幅器１１５によつて増幅されてフア
ラデーバイアスコイル１１４に帰還接続される。 増幅器１１５からフアラデーバイアスコイル１
１４に供給された信号は磁界を第１図のフアラデ
ー回転器１５の本体内に発生させ、これにより装
置の回転によつてレーザジヤイロ空間１１０を伝
播する４つの電磁波のうちの５つに生ずる周波数
変化が、打消され、広い回転速度範囲に亘つて零
にされる。このように、装置が回転したとき、周
波数差信号は変化しない。しかし回転速度は増幅
器１２０の出力信号の振幅として正確に表わされ
る。 第３図に示す装置は従来のものより優れた多く
の利点をもつている。第１に、回転速度としての
速度出力信号には量子化誤差がないので、高精度
のアナログ電圧として表わし得、勿論量子化誤差
が生じない周波数信号によらないで済む。もしデ
イジタル出力が必要な場合には、増幅器１２０か
らの出力信号は所望の精度レベルでアナログ―デ
イジタル変換器を用いてデイジタル化すれば良
い。第２に第３図の装置に依れば、レーザジヤイ
ロ空間１１０内で出力信号に対する周波数変換は
行わないので、ロツクイン効果によつて生ずるお
それのあるその他の誤差がない。 次に第４図のブロツクダイアグラムには、本発
明のさらに他の実施例が示されている。第４図の
装置は第３図の場合と同様にして動作し、装置に
第２のフエーズロツクループが加えられている。
出力構造部１１２からの△_２出力信号は第２の
位相検出器１３３の一方の入力端に接続されてい
る。ローパスフイルタ１３４及び増幅器１３７が
第３図について上述した装置の場合と同様な方法
で、位相検出器１３３の出力端に接続される。増
幅器１３７の出力端には高精度の電圧制御型発振
器１３８に結合される。電圧制御型発振器１３８
によつて発生された出力信号の周波数は増幅器１
３７の出力の振幅によつて決定される。周波数分
周器１３５は電圧制御型発振器１３８の出力を逓
分して装置が休止状態のときの周波数△_２と同
じ周波数の出力信号を発生する。 第４図の実施例において、周波数差△_１は装
置の回転速度に依らず一定値に維持される。△
_１信号が一定なので、△_２信号は、△_１信号
が可変であれば得られたであろう回転速度の２倍
の量だけ変更される。かくして、増幅器１３７か
らのアナログ出力信号Ｖ_putは、フエーズロツク
をしない装置によつて発生されるであろう振幅の
２倍の振幅をもち、かつ雑音を伴わないで済む。 第５図に本発明の他の実施例を示す。第５図の
実施例の場合、フエーズロツクループ回路はその
全部がレーザジヤイロ空間１１０に配されてい
る。△_１及び△_２信号はバツフア増幅器１４
１及び１４２によつて増幅され、二重平衡型混合
器１４０の２つの入力端に結合される。二重平衡
型混合器１４０からの出力信号△＝△_２−△
_１は装置の回転速度を直接に表わす周波数をも
つ。しかし、通常のレーザジヤイロ空間構成の場
合、△信号は100〜500Hzの周波数範囲をもつの
で、信号の１サイクル当りのカウンタパルスとし
て信号を量子化するような方法で△信号を単純
にデイジタル化すれば、大きな量子化誤差を含む
ことになる。この誤差は本発明のこの実施例によ
つて除去できる。 △信号のDCレベルはDC修正回路１４３によ
つてセツトされ、かくして装置の回転速度０に対
応する周波数０の△信号が出力電圧０の状態を
生じる。DC修正信号は位相検出器１４４の一方
の入力端に接続され、この検出器がフエーズロツ
クループの入力点になる。位相検出器１４４の出
力はローパスフイルタ１４５を通じて増幅器１４
６に接続される。上述の実施例の場合と同様に、
増幅器１４６の出力は電圧制御型発振器１４８及
び周波数分周器１４７を通じて位相検出器１４４
の第２の入力端に接続されている。 ２つの出力信号はフエーズロツクループから発
生される。増幅器１３７（第４図）及び増幅器１
４６（第５図）からのＶ_put信号はアナログ信号
で、その振幅は装置の回転速度に直接比例してい
る。このアナログ信号は高精度であり、量子化誤
差をもたない。第２の出力信号V′_putは電圧制御
型発振器１３８（第４図）及び電圧制御型発振器
１４８（第５図）の出力端に発生する。 V′_put信号の周波数は△信号のデイジタル精
度のＮ倍の精度でデイジタル変換される。以下に
述べる回路において、Ｎは233程度である。ここ
で本発明に依れば量子化誤差を大きく低減できる
ことが分る。 第６図には本発明のさらに他の実施例のブロツ
クダイアグラムが示されている。この実施例は、
△のＮ倍の周波数をもつ出力信号Ｖ_putを発生
する２つのフエーズロツクループ回路を使用して
いる。しかし、第６図の実施例に依れば、△信
号を実際に発生する必要はない。高精度のアナロ
グ出力信号Ｖ_putは装置の回転速度に直接比例し
て発生されないのである。 出力構造部１１２からの△_１信号は位相検出
器１５１の入力端に結合され、これに対して△
_２信号は位相検出器１５７の対応する入力端に接
続される。位相検出器１５１及び１５７の出力
は、上述の実施例の場合と同様に、ローパスフイ
ルタ１５２及び１５６を通じて増幅器１５３及び
１５８に接続されている。増幅器１５３及び１５
８の出力は、これも上述の実施例の場合と同様
に、電圧制御型発振器１５５及び１５６、及び周
波数分周器１５４及び１６０を通じて位相検出器
１５１及び１５７の入力端に帰還接続される。 高精度のアナログ出力信号Ｖ_putは差動増幅器
１６２によつて増幅器１５３及び１５８の出力信
号の差をとることにより発生される。さらに回転
速度を表わす高精度のアナログ信号を得ることに
より、Ｖ_put信号の極性が装置の回転方向を表わ
すことになる。 電圧制御型発振器１５５及び１５９の出力は二
重平衡型混合器１６１の２つの入力端に接続され
る。この二重平衡型混合器１６１からの出力信号
V′_putは、上述の実施例の場合と同様に、装置の
回転速度に直接比例し、量子化誤差を係数Ｎの分
だけ低減している。 第７図には△_１信号に結合されたフエーズロ
ツクループ回路の略線的ダイアグラムが示されて
いる。正弦波信号△_１はコンデンサ２６４を通
じてパルス形成回路２６１に結合され、この形成
回路２６１は正弦波信号をパルス波形に変換し、
かくして△_１信号の各周期ごとに１つのパルス
を発生させる。第４図のブロツクダイアグラムに
おいては、ジヤイロ装置の出力構造部によつて発
生される△_１信号によつては常に必要ななると
は限らないので、パルス形成回路２６１を示して
いない。パルス形成回路２６１はシユミツトトリ
ガ構成のスレシホールド検出器２５７を含み、こ
れにより△_１信号上の雑音によつて誤つてトリ
ガさせないようになされている。 パルス形成回路２６１の出力はインバータ２３
１を通じて位相検出器１３０の一方の入力端に結
合される。位相検出器１３０は集積回路構成のデ
イジタル位相検出器２３２によつて機能を実施さ
せる。集積回路構成の位相検出器２３２は２つの
出力線Ｕ１及びＤ１を有する。例えばＲ入力がＶ
入力と同相であれば、Ｕ１出力は固定の正のDC
電圧に維持されるのに対して、Ｄ１の出力は位相
差に応じたパルス幅の立下りパルスによつてパル
ス化される。Ｖ入力とＲ入力とが同じになるとＤ
１出力が固定の正のDC電圧を維持するのに対し
て、Ｕ１出力がパルス化される。 基準クロツク回路１３１は可制御周波数のパル
ス信号を発生し、この信号がインバータ３０を介
して位相検出器１３０のＲ入力に結合される。例
えば50MHz及びそれ以上の周波数の可変周波数源
を得ることが一般に容易であるから、70MHzの発
振器２０５が基準クロツク回路１３１のパルス発
振源として用意される。発振器２０５の出力はエ
ミツタ結合型論理回路でなるフリツプフロツプ回
路２１０及び２１２のクロツク入力端に結合され
る。２つのフリツプフロツプ回路２１０及び２１
２によつて１／４分周がされる。フリツプフロツプ回 路２１２の反転及び非反転出力はデユアルトラン
ジスタ２１５のベース入力端に結合される。トラ
ンジスタ２１５は差動増幅器構造に接続され、エ
ミツタ結合型論理回路の出力レベルを、トランジ
スタ―トランジスタ論理回路に都合の良いレベル
に変換する。出力はコレクタ抵抗２１８の両端か
ら送出され、インバータ２２１の入力端に結合さ
れる。インバータ２２１は４ビツトのバイナリカ
ウンタ２２２及び２２３のクロツク入力端にクロ
ツク信号をバツフア動作を伴いながら供給する。
カウンタ２２２及び２２３はカウントダウン構造
に直列に接続されている。スイツチ２２７及び２
２８が抵抗２２６によつてバイアスされたカウン
タのプリセツト入力に接続されている。両カウン
タ２２２及び２２３に対するリセツトパルスはカ
ウント内容が０になつた時出力ナンドケート２２
４に発生する。位相検出器１３０に対する出力信
号はカウンタ２２３からその最高位ビツトとして
得られる。この構成において、カウンタ２２２及
び２２３は、スイツチ２２７及び２２８のセツト
状態によつて決まる分周係数によつて周波数パル
スを分周する可変パルス周波数分周回路を構成す
る。装置が動作中のとき、スイツチ２２７及び２
２８はセツトし、装置がはじめて休止状態になつ
たとき位相検出器１３０から０位相基準出力を送
出する。 集積回路位相検出器２３２からの出力Ｕ１及び
Ｄ１は抵抗２３３及び２３４を通じて、増幅器１
３６の差動増幅回路２４１の反転及び非反転入力
端に結合される。周波数の補償はコンデンサ２４
０，２４３及び２４４を有する増幅回路２４１に
対してなされる。ローパスフイルタ１３２の機能
は２つの別個のRC回路によつてなされ、その一
方は抵抗２４２及びコンデンサ２３５によつて構
成され、この回路は増幅回路２４１の非反転入力
端と接地との間に接続されている。また他方は抵
抗２３８及びコンデンサ２３６によつて構成さ
れ、増幅器２４１の出力端及び非反転入力端間の
フイードバツク回路に接続されている。増幅回路
２４１の出力端は増幅回路２４９の非反転入力端
にあるコイル駆動増幅回路１３９の入力端に接続
されている。フアラデーバイアスコイル１１４は
増幅回路２４９の出力端及びその反転入力端間に
接続されている。周波数補償はコンデンサ２４
８，２５０、及び２５１によつて増幅回路２４９
に対してなされる。 △_２フエーズロツクループの動作を第８図に
ついて説明する。△_２信号はコンデンサ３０４
を通じてパルス形成回路３０５に結合される。パ
ルス形成回路３０５は第７図の回路の場合と同様
の動作をする。また位相検出器１３３の回路及び
動作は、第７図につにて説明したと同様に、ロー
パスフイルタ１３４及び増幅器１３７と協働す
る。 増幅器３３２の増幅回路の出力は抵抗３３８を
通じて電圧制御発振器１３８の集積回路電圧制御
型発振器３４０に結合される。電圧制御型発振回
路３４０は入力信号の値が０のとき70MHzの出力
をもつ。電圧制御型発振器の分野において良く知
られているように、電圧制御型回路３４０のRF
出力は入力信号における変化に比例して変化す
る。 電圧制御型発振器１３８からの出力は周波数分
周器１３５の入力端に結合される。周波数分周器
１３５は第７図の同様の回路と同じ方法で動作す
る。Ｎの値はスイツチ３６０及び３６１によつて
セツトされる。Ｎの値はＶＣＯ／△_２（ここで△
_２ は休止時に装置がとり得る）の関係によつて決ま
る。入力が０のときの電圧制御型発振器１３８か
らの出力周波数をVCO＝70MHzと選定すれ
ば、△_２の値が300kHz程度であるから、Ｎ＝
233となる。 第７図及び第８図の回路を第４図のブロツクダ
イアグラムについて説明したが、第７図及び第８
図の各回路は、ここでは等価回路として他のブロ
ツクダイアグラムによつて示した回路についても
同様に機能する。 以上は本発明の好適な実施例を説明した。しか
し本発明の原理を脱することなく多くの変形、変
更をなし得る。 なお第７図及び第８図において使用したパーツ
としては次の仕様のものを用いれば良い。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に依るレーザジヤイロスコープ
装置の一例を示す略線的系統図、第２図は本発明
に依るレーザジヤイロスコープ装置の周波数分布
と、媒質利得特性を示す曲線図、第３図ないし第
６図は本発明の他の実施例を示すブロツクダイア
グラム、第７図及び第８図は第４図の詳細を示す
接続図である。 ５……フエーズロツクループ回路、１０……レ
ーザ発生媒質、１２〜１５……ミラー、１６……
偏波分散構造部、１７……水晶回転器、１８……
フアラデー回転器、１１０……レーザジヤイロス
コープ空間、１１２……出力構造部、１１５，１
３９……コイル駆動増幅器、１１６，１３０，１
３３，１４４，１５１，１５７……位相検出器、
１１８……基準クロツク回路、１１９，１３２，
１３４，１４５，１５２，１５６……ローパスフ
イルタ、１２０，１３０，１３７，１４１，１４
２，１４６，１５８……増幅器、１３５，１４
７，１５４，１６０……周波数分周器、１３８，
１４８，１５５，１５９……電圧制御型発振器、
１４０，１６１……二重平衡型混合器、１４３…
…DC補償器、１６２……差動増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の周波数から成る複数の円偏波電磁波の
   伝播を維持する閉ループ路を形成する手段と、 前記複数の電磁波のうちの２つの電磁波の差周
   波数に等しい周波数を有する第１信号を発生する
   手段と、 前記第１信号の周波数の所定倍数に等しい周波
   数を有する第２信号を発生する手段と、 前記第２信号を前記第１信号にフエーズ・ロツ
   クする位相検出器から成る手段と、 から構成され、前記第２信号が前記位相検出器の
   入力に分周手段を通して結合され、前記位相検出
   器の出力が前記第２信号発生手段の周波数制御手
   段に結合される、 レーザ・ジヤイロスコープ装置。 ２ 前記電磁波が電磁スペクトルの光波長範囲内
   又はそれに近い電磁波から成る特許請求の範囲第
   １項記載のレーザ・ジヤイロスコープ装置。 ３ 前記分周手段が前記第１信号と実質上同じ周
   波数の信号を発生する特許請求の範囲第１項に記
   載のレーザ・ジヤイロスコープ装置。