JPS62122187A - リングレ−ザジヤイロの路長制御装置 - Google Patents
リングレ−ザジヤイロの路長制御装置Info
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- JPS62122187A JPS62122187A JP61127111A JP12711186A JPS62122187A JP S62122187 A JPS62122187 A JP S62122187A JP 61127111 A JP61127111 A JP 61127111A JP 12711186 A JP12711186 A JP 12711186A JP S62122187 A JPS62122187 A JP S62122187A
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- 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
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- G01C19/661—Ring laser gyrometers details
- G01C19/665—Ring laser gyrometers details control of the cavity
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/083—Ring lasers
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/105—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
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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】
［発明の技術分野］
本発明はリングレーザジャイロの路長制御装置に係り、
特にミラーを作動する圧電ディスクの径方向の収縮作用
を用いたリングレーザジャイロの路長制御装置に関する
。
特にミラーを作動する圧電ディスクの径方向の収縮作用
を用いたリングレーザジャイロの路長制御装置に関する
。
［発明の技術的背景とその問題点」
好適なジャイロ特性を得るためには、リングレーザジャ
イロの光学的路長を正確に制御しなければならない。路
長は通常リングレーザジャイロ内の可動ミラーの位置を
調整する圧電装置を用いて制御される。公知の構造では
、圧電ディスクで・は積み重ねられ、ミラーの移動は圧
電ディスクの厚さの変化によって行なわれる。このよう
なディスクに電圧が印加されると、ディスクの厚さは増
大する。ディスクに印加される電圧の大きさと極性は最
適なレーザ利得及び周波数を維持するようなレーザ出力
から決められる。この路長制御装置は。
イロの光学的路長を正確に制御しなければならない。路
長は通常リングレーザジャイロ内の可動ミラーの位置を
調整する圧電装置を用いて制御される。公知の構造では
、圧電ディスクで・は積み重ねられ、ミラーの移動は圧
電ディスクの厚さの変化によって行なわれる。このよう
なディスクに電圧が印加されると、ディスクの厚さは増
大する。ディスクに印加される電圧の大きさと極性は最
適なレーザ利得及び周波数を維持するようなレーザ出力
から決められる。この路長制御装置は。
例えば温度変化や材料の不安定性によるリングレーザジ
ャイロブロック及びミラーの寸法上の変化を補正する必
要がある。代表的な例として、ミラーの最大調整距離は
約１００μインチである。ミラーの動作の必要な精度及
び分解能は例えば１μ、インチ以下である。
ャイロブロック及びミラーの寸法上の変化を補正する必
要がある。代表的な例として、ミラーの最大調整距離は
約１００μインチである。ミラーの動作の必要な精度及
び分解能は例えば１μ、インチ以下である。
ミラーが路長を制御するために動くとき、レーザビーム
によって形成される平面の位置は、ミラーの反射面、レ
ーザビーム路の開口部及びレーザ電極に対して実質的に
一定でなければならない。
によって形成される平面の位置は、ミラーの反射面、レ
ーザビーム路の開口部及びレーザ電極に対して実質的に
一定でなければならない。
それは、この平面のいかなる位置変化もレーザ利得及び
レーザバイアス条件に悪影響すると考えられるからであ
る。このレーザ平面を交叉する方向の、加速度又は温度
変化によるレーザブロックの変形はその平面を相対的に
変位せしめる。例えば全路長が１５インチ以下のような
小さなリングレーザジャイロの場合、そのブロックのゆ
がみによるレーザ平面の過度の変位を防ぐことができる
ようレーザブロックは十分に堅固に作られる。この場合
、レーザ平面の変化の主な原因は圧電路長制御装置がレ
ーザビームの平面上でのみミラーを正確に移動させるこ
とができないことである。圧電素子の不均一な状態及び
機構の製造部品の寸法誤差は、路長調整のためのミラー
の移動の際に傾きを生じさせ、この傾きはレーザ平面の
位置を°変化させる。
レーザバイアス条件に悪影響すると考えられるからであ
る。このレーザ平面を交叉する方向の、加速度又は温度
変化によるレーザブロックの変形はその平面を相対的に
変位せしめる。例えば全路長が１５インチ以下のような
小さなリングレーザジャイロの場合、そのブロックのゆ
がみによるレーザ平面の過度の変位を防ぐことができる
ようレーザブロックは十分に堅固に作られる。この場合
、レーザ平面の変化の主な原因は圧電路長制御装置がレ
ーザビームの平面上でのみミラーを正確に移動させるこ
とができないことである。圧電素子の不均一な状態及び
機構の製造部品の寸法誤差は、路長調整のためのミラー
の移動の際に傾きを生じさせ、この傾きはレーザ平面の
位置を°変化させる。
［発明の目的］
従って１本発明の目的はミラーの傾きを最小限にするリ
ングレーザジャイロの正確な路長制御装置を提供するこ
とである。
ングレーザジャイロの正確な路長制御装置を提供するこ
とである。
更に本発明の目的は簡潔な機械構造を有する路長制御装
置を提供することである。
置を提供することである。
［発明の概要］
本発明の上記目的及び他の目的は圧電ディスクを有する
以下の路長制御装置を用いることによって達成される。
以下の路長制御装置を用いることによって達成される。
圧電ディスクは円錐形部材内に取付けられ、その円錐形
部材の一つは、ミラーのダイヤフラムの中央に固接され
、もう一つの円錐形部材はミラーの外側又は基準面に固
接される。圧電ディスクの両側に電極が取付けられ、デ
ィスクに電圧が印加されると、ディスクの直径が収縮す
る。このディスクの収縮は円錐形部材の変形によって機
械的増幅効果を持って望ましい直線移動に変換される。
部材の一つは、ミラーのダイヤフラムの中央に固接され
、もう一つの円錐形部材はミラーの外側又は基準面に固
接される。圧電ディスクの両側に電極が取付けられ、デ
ィスクに電圧が印加されると、ディスクの直径が収縮す
る。このディスクの収縮は円錐形部材の変形によって機
械的増幅効果を持って望ましい直線移動に変換される。
このようにして、ミラーの中央はミラーのダイヤフラム
の鋼柱に対して、レーザビームの平面上で直線状に引張
られる。その結果、傾くことなくミラーの移動が行なわ
れる。
の鋼柱に対して、レーザビームの平面上で直線状に引張
られる。その結果、傾くことなくミラーの移動が行なわ
れる。
〔発明の実施例］
まず、第１図を用いて本発明の基づく原理について説明
する。上記したように、リングレーザジャイロの路長は
ミラー面ｌＯのようなミラー面の位置によって制御され
る。当分野の技術者には明らかであるが、ミラー面１０
は路長を調整するためにリングレーザジャイロ（図示せ
ず）内に備えられている。ミラー面１０は、ミラーダイ
ヤフラム１２の一部を形成している。このミラーダイヤ
フラム１２は、支持部材１４に固着されている。この支
持部材１４内には上部円錐形部材１６と下部円錐形部材
１８が収容されている。これらの円錐形部材間には圧電
ディスク又はピエゾセラミックディスク２０が配置され
ている。好適なピエゾセラミックディスクはジルコンチ
タン酸鉛から成り、直径は０．フインチ、厚さは０．０
２インチである。
する。上記したように、リングレーザジャイロの路長は
ミラー面ｌＯのようなミラー面の位置によって制御され
る。当分野の技術者には明らかであるが、ミラー面１０
は路長を調整するためにリングレーザジャイロ（図示せ
ず）内に備えられている。ミラー面１０は、ミラーダイ
ヤフラム１２の一部を形成している。このミラーダイヤ
フラム１２は、支持部材１４に固着されている。この支
持部材１４内には上部円錐形部材１６と下部円錐形部材
１８が収容されている。これらの円錐形部材間には圧電
ディスク又はピエゾセラミックディスク２０が配置され
ている。好適なピエゾセラミックディスクはジルコンチ
タン酸鉛から成り、直径は０．フインチ、厚さは０．０
２インチである。
このようなディスクはディスクの厚さ方向に５００ｖの
電圧が印加されると、約２００μインチ径方向に収縮す
る。ディスク２０が収縮すると、Ｘの矢印方向にミラー
面１０が大きく移動する。特に、ディスクの半径をＲ１
円錐形部材１６．１８の長さをＬとすれば、ｘ ＝＝
ｆであるかがゼロに近づけば倍率ｄＸ／ｄＲは近似的に
無限大となる。実際には材料の応力の限度及び部品の公
差から、αは約１０”に選択される。例えば。
電圧が印加されると、約２００μインチ径方向に収縮す
る。ディスク２０が収縮すると、Ｘの矢印方向にミラー
面１０が大きく移動する。特に、ディスクの半径をＲ１
円錐形部材１６．１８の長さをＬとすれば、ｘ ＝＝
ｆであるかがゼロに近づけば倍率ｄＸ／ｄＲは近似的に
無限大となる。実際には材料の応力の限度及び部品の公
差から、αは約１０”に選択される。例えば。
Ｒ＝０．３５インチ、Ｌ＝０．３５５４インチの場合、
倍率ｄＸ／ｄＲは５．７である。すなわちＸ方向の変化
はＲ方向の変化の約５．７倍となる。
倍率ｄＸ／ｄＲは５．７である。すなわちＸ方向の変化
はＲ方向の変化の約５．７倍となる。
この機械的な増幅効果は幾何学構造に起因する。
更に、この構造は横加速度による誤差を受けにくく、ミ
ラーの移動は高い再現性を有する。理論上、部品ときわ
めて堅固な部材との間が完全に密着している場合には、
ディスク２０に５００ｖの電圧が印加された時、ミラー
の移動は１１４０μインチ又は２．２８μインチ／ボル
トである。印加電圧とミラー面１０の移動との関係は実
質的に直線関係で再現性がある。機械的増幅効果もまた
十分な動作に必要なディスクへの印加電圧を低減する。
ラーの移動は高い再現性を有する。理論上、部品ときわ
めて堅固な部材との間が完全に密着している場合には、
ディスク２０に５００ｖの電圧が印加された時、ミラー
の移動は１１４０μインチ又は２．２８μインチ／ボル
トである。印加電圧とミラー面１０の移動との関係は実
質的に直線関係で再現性がある。機械的増幅効果もまた
十分な動作に必要なディスクへの印加電圧を低減する。
第２図の実施例では、１対のピエゾセラミックディスク
３０．３２が用いられている。電極３４゜３６はそれぞ
れディスク３０．３２に添着されている。導線３８．４
０によってディスク３０．３２に電圧が印加される。こ
の実施例では、下部円錐形部材４２はミラーアセンブリ
４８の突出部４６に取付けられる取付部４４を有する。
３０．３２が用いられている。電極３４゜３６はそれぞ
れディスク３０．３２に添着されている。導線３８．４
０によってディスク３０．３２に電圧が印加される。こ
の実施例では、下部円錐形部材４２はミラーアセンブリ
４８の突出部４６に取付けられる取付部４４を有する。
ディスク３０．３２は円錐形部材４２．５０内に予め負
荷されて組込まれるが、それはディスクが挿入された時
１円錐形部材４２．５０の中心に圧力がかかるように行
われる。このように予め負荷することは部品間を良好か
つ滑動可能に密着させる。最後の組立てでは円錐形部材
４２は、ミラーの突出部４６に対して所定量予め負荷さ
れる。
荷されて組込まれるが、それはディスクが挿入された時
１円錐形部材４２．５０の中心に圧力がかかるように行
われる。このように予め負荷することは部品間を良好か
つ滑動可能に密着させる。最後の組立てでは円錐形部材
４２は、ミラーの突出部４６に対して所定量予め負荷さ
れる。
動作について説明すれば、リングレーザジャイロの路長
を調整するためにミラー面５２の位置を変えたい時、電
極３４．３６に電圧が印加される。
を調整するためにミラー面５２の位置を変えたい時、電
極３４．３６に電圧が印加される。
上述したように、この電圧はピエゾセラミックディスク
３０．３２を径方向に収縮させる。機械的増幅効果をも
たらす幾何学的構造故に、この径方向の収縮作用はミラ
ー面５２を作動する。
３０．３２を径方向に収縮させる。機械的増幅効果をも
たらす幾何学的構造故に、この径方向の収縮作用はミラ
ー面５２を作動する。
円錐形部材４２．５０はセラミックディスクのの外縁に
適用されるが、予め負荷されていて密接状態になってい
ないため、ピエゾセラミックディスク固有の不正確さは
ほとんどこの実施例では関係ない。更に、ディスクの熱
膨張は自動的に補正され、セラミック部品と他の構造部
品とを綿密に適合させる必要はない。本設計はミラーの
中心と支持部材の固定部分との間に再現性をもって力が
負荷されるという理想的な状態に近づいている。
適用されるが、予め負荷されていて密接状態になってい
ないため、ピエゾセラミックディスク固有の不正確さは
ほとんどこの実施例では関係ない。更に、ディスクの熱
膨張は自動的に補正され、セラミック部品と他の構造部
品とを綿密に適合させる必要はない。本設計はミラーの
中心と支持部材の固定部分との間に再現性をもって力が
負荷されるという理想的な状態に近づいている。
本装置は実質的に少しの傾きもなくミラー面５２を作動
する。従来の圧電アセンブリと異なって、本アセンブリ
はほとんど懸垂部分がなく、可動部品は堅固な部材で支
持されているため、比較的振動、加速度及びショックに
よる妨害を感じにくくなっている。特に、円錐形部材４
２．５０は、高い自然振動数を保証するに十分堅固であ
るように選択される。
する。従来の圧電アセンブリと異なって、本アセンブリ
はほとんど懸垂部分がなく、可動部品は堅固な部材で支
持されているため、比較的振動、加速度及びショックに
よる妨害を感じにくくなっている。特に、円錐形部材４
２．５０は、高い自然振動数を保証するに十分堅固であ
るように選択される。
［発明の効果コ
以上の説明からも明らかなように１本発明の目的はミラ
ー面を傾きを生じさせずに正確に動かす装置を開示する
ことによって達成される。開示された装置は機械的増幅
効果を有するとともにミラーの移動は高い再現性を有す
る。
ー面を傾きを生じさせずに正確に動かす装置を開示する
ことによって達成される。開示された装置は機械的増幅
効果を有するとともにミラーの移動は高い再現性を有す
る。
本発明の修正及び変形は当分野の技術者には容易に行な
われることで、このような修正及び変形は全て特許請求
の範囲に包含されるものである。
われることで、このような修正及び変形は全て特許請求
の範囲に包含されるものである。
第１図は本発明の動作原理を概略的に示す図であり、第
２図は本発明の一実施例を示す断面図である。 １０．５２・・・・・・・・ミラー面 １２・・・・・・・・・・・・・・ミラーダイヤフラム
１４・・・・・・・・・・・・・・支持部材１６．５０
・・・・・・・・上部円錐形部材１８．４２・・・・・
・・・下部円錐形部材２０．３０．３２・・・・・・圧
電ディスク又はピエゾセラミンクディスク
２図は本発明の一実施例を示す断面図である。 １０．５２・・・・・・・・ミラー面 １２・・・・・・・・・・・・・・ミラーダイヤフラム
１４・・・・・・・・・・・・・・支持部材１６．５０
・・・・・・・・上部円錐形部材１８．４２・・・・・
・・・下部円錐形部材２０．３０．３２・・・・・・圧
電ディスク又はピエゾセラミンクディスク
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ミラーの外周に取付けられた支持部材と、前記支持
部材内に配設され、一つは前記ミラーの中央部に取付け
られ、他方は前記支持部材にそれぞれ取付けられた一対
の円錐形部材と、前記円錐形部材と直径部分で係合する
圧電ディスク手段と、前記圧電ディスク手段を径方向に
収縮させることにより、前記ミラー面を直線移動させる
ための、前記圧電ディスク手段に厚さ方向に電圧を印加
する手段とから成るリングレーザジャイロの路長制御装
置。 ２、圧電ディスク手段は一対のピエゾセラミックディス
クを有する特許請求の範囲第１項記載のリングレーザジ
ャイロの路長制御装置。 ３、ピエゾセラミックディスクはジルコンチタン酸鉛か
ら成る特許請求の範囲第２項記載のリングレーザジャイ
ロの路長制御装置。 ４、圧電ディスク手段に電圧を印加する手段は、前記圧
電ディスク手段の両側に添着された一対の電極を有する
特許請求の範囲第１項記載のリングレーザジャイロの路
長制御装置。 ５、ミラーの外周に取付けられた支持部材と、前記支持
部材内に配設され、一つは前記ミラーの中央部に取付け
られ、他方は前記支持部材にそれぞれ取付けられた一対
の円錐形部材と、前記円錐形部材と直径部分で係合する
圧電ディスク手段と、前記圧電ディスク手段を径方向に
収縮させることにより、前記ミラー面の移動を機械的に
増幅し、かつ実質的にミラーの捩れを生ぜずに直線移動
させるための、前記圧電ディスク手段に厚さ方向に電圧
を印加する手段とから成るリングレーザジャイロの路長
制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/740,557 US4969726A (en) | 1985-06-03 | 1985-06-03 | Ring laser gyro path-length-control mechanism |
| US740557 | 1991-08-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62122187A true JPS62122187A (ja) | 1987-06-03 |
| JPH0142153B2 JPH0142153B2 (ja) | 1989-09-11 |
Family
ID=24977039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61127111A Granted JPS62122187A (ja) | 1985-06-03 | 1986-05-30 | リングレ−ザジヤイロの路長制御装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4969726A (ja) |
| JP (1) | JPS62122187A (ja) |
| DE (1) | DE3615930A1 (ja) |
| FR (1) | FR2582803B1 (ja) |
| GB (1) | GB2176336B (ja) |
| SE (1) | SE462663B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010164107A (ja) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | Takenaka Komuten Co Ltd | 載置台の支持装置 |
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