JPS62228112A - リングレ−ザジヤイロ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野） この発明は例えば飛翔体に搭載されて角速度を検出する
のに用いるリングレーザジャイロ（Ｒ［ＮＧ　　ＬＡＳ
ＥＲＧＹＲＯ）に関する。

（従来の技術） 一般に、リングレーザジャイロはそのリングレーザブロ
ック内に３個以上の反射鏡を用いて光を折り曲げ、閉回
路に形成された光路を通過するように該反射鏡を調整す
ることによって光回路が形成される。そして、この光回
路ではレーザを発振させることによって、閉回路の一方
向に進行する光とそれに対向して進行する光を存在させ
、その閉回路で作られる平面に垂直な方向（入力軸）の
周りに対して角速度が付与されると、３ａｇｎａｃ効果
により光速が一定で、入力角速度と同じ一方向の光の波
長が長く、反対方向の光の波長が短（なって、二方向に
進行する光の発ｊ辰周波数に差が生じる。この発振周波
数の差はその大きさ及び正負の符号が入力軸周りに付与
される角速度の大きさ及びその方向に対応されるので、
この発揚周波数の差から角速度が検知される。

ところで、このリングレーザジャイロは例えば入力軸周
りの角速度が小さい場合、二方向に進行する光の発振周
波数の差が小さくなり、その差が小さくなり過ぎると、
二つの発振周波数が所定の共通の周波数に引込まれるい
わゆるロックイン現象が生じて、周波数差がなくなるこ
とが起こる。

これにより、低入力角速度の場合には、入力角速度に応
じた周波数差よりも小さな周波数差が得られるか、ある
いは周波数差が雪となり、角速度検知が困難となる。そ
こで、リングレーザジャイロはその補正手段としてディ
ザリングと称する回転振動部材を用いる機械式ディザバ
イアス方式を採用して、入力軸周りに微小で安定した回
転振動を付与することにより上記ロックイン現象の起こ
るいわゆるスレッシュホールド角速度以上の既知の角速
度を与え、測定角度からの角速度を減障して微小入力角
速度を検出するように構成される。

第５図はこのような従来のリングレーザジャイロを示す
もので、上述したように閉回路の形成されるリングレー
ザブロック１の略中央部にはディザリングと称する回転
振動部材、？−が配置される。

この回転振動部材、２−は基台取付は用の第１の支持部
材３に対して放射状に設けられる複数のスポーク部４を
介して被回転振動体であるリングレーザブロック取付は
用の第２の支持部材５が一体的に設けられ、そのうち第
２の支持部材５がリングレーザブロック１に例えば接着
剤で貼着される。そして、複数のスポーク部４にはそれ
ぞれピエゾ素子と称する回転駆動用の伸縮素子６が貼着
される。

この伸縮素子６は所定の方向に分極されており、例えば
回転振動軸周りの機械的固有撮動数あるいはそれに近い
周波数の電気信号が印加されると、伸縮式に変形して上
記スポーク部４を介して第２の支持部材５を回転振動さ
せてリングレーザブロック上に微小角速度を与える。

ところが、上記リングレーザジャイロでは、その回転振
動部材、２−の構造上、そのスポーク部４の長さが回転
振動運動の回転半径となるので、小形化を促進せんとし
て、スポーク部４を短くすると、それに応じて厚さを所
望の約３５０〜４００　Ｈｚの固有振動数及び角度が２
〜３分程度の振幅を得るように薄クシなければならない
ため、その製作が非常に面倒で、小形化を図ることが困
難であった。

また、これによれば、スポーク部４に発生する応力が大
きくなることで、その信頼性及び耐久性においても劣る
という問題を有していた。

さらに、上記リングレーザジャイロでは、その構成上、
強度が要求される回転振動部材、？−を金属材料等の高
熱膨張体で形成し、かつ、光路を形成するリングレーザ
ブロック１を熱影響の少ないセラミックガラス等の低熱
膨張体で形成しなければならないので、その環境温度の
変化に応じてリングブロック１の熱膨張に比して回転振
動部材、？−の熱膨張が大きいために、リングレーザブ
ロック１がその接着部において破、損するおそれを有し
ており、この点からも信頼性及び耐久性が低いものであ
った。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は上記の小形化に好適しない点、製作性、リン
グレーザブロックが破損し易い点を含む信頼性及び耐久
性の劣る点を解決するためになされたもので、簡易な構
成で、小形化の向上を図り得、かつ製作性、信頼性及び
耐久性を向上し得るようにしたリングレーザジャイロを
提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段及び作用）この発明は内
部に互いに逆方向に光が伝播する光路を有するリングレ
ーザブロックと、このリングレーザブロックを複数の支
持部で支持するとともに前記光路を含む平面に垂直な軸
周りにリングレーザブロックを回転振動させる回転振動
部と、この回転振動部の前記複数の支持部のうち少なく
ともひとつに設けられ回転振動部の径方向に弾性を有す
る弾性部とを備えることにより、実効上の回転振動の回
転半径を長く採るとともに前記弾性部で径方向の伸縮を
許容せしめるものである。

（実施例） 以下、この発明の実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係るリングレーザジャイ
ロを示すもので、図において１０は例えばセラミックガ
ラスで形成されるリングレーザブロックである。このリ
ングレーザブロック１０はその空洞１０ａにレーザ媒体
が封入されており、そのカソード１０ｂ及び７ノ一ド１
０ｃ間に電界が印加されて起こるレーザ発振によりレー
ザ光が空洞１０ａ内を伝播する。一方、リングレーザブ
ロック１０のコーナ部１０ｄ乃至１０Ｑには図示しない
ミラーが配設されており、上記レーザ光は各ミラーで反
射されて空洞１０ａの閉回路を互いに逆周りで伝播する
。そして、例えばコーナ部１０Ｑのミラーを透過してく
るレーザ光の干渉光を検出して角速度を測定する。

また、リングレーザブロック１０の中央部には略円形状
の透孔１０ｈが形成され、この透孔１０ｈには例えば金
属材料で形成される略円形状のディザリングと称する回
転振動部材１１がリングレーザブロック１０の入力軸周
りに所定の回転振動を付与するように配置される。この
回転振動部材１１は第２図に示すように例えば放射状に
複数の第１及び第２の支持部１２．１３が交互に設けら
れており、これら第１及び第２の支持部１２゜１３の各
中間部には例えば所定の方向に分極されたピエゾ素子と
称する回転駆動用伸縮素子（圧電素子）１４がそれぞれ
貼着される。また、第１図（ｂ）の断面図に示すように
この回転振動部材１１はそのうち第１の支持部１２の先
端部がリングレーザブロック１０を支持してなる基台１
５に螺子部材１６を介して螺着される。一方、第２の支
゛持部１３は例えばその先端部に第３図に示すように互
いに対向する一対の溝１７ａを設けてなる弾性部１７が
形成され、この弾性部１７の一端はリングレーザブロッ
ク１０の透孔１０ｈの内壁部に例えば接着剤で取着され
る。この場合、上記弾性部１７はその溝１７ａの幅及び
深さが回転振動部材１１の材質及びその温度環境に対応
して設定される。また、接着材は必ずしも必要ではない
。

上記リングレーザジャイロはリングレーザブロック１０
の角速度測定状態において、その回転振動部材１１の伸
縮素子１４に対して図示しない制御部より回転振動軸周
りの櫟械的固有擾動数あるいはそれに近い所定の周波数
に対応する電気信号が付与されて、該伸縮素子１４が伸
縮制御される。

これにより、回転振動部材１１はその第１及び第２の支
持部１２．１３が第４図に示すように曲げ変形され、リ
ングレーザブロック１０の入力軸周りに回転振動を与え
微小角速度の測定を可能せしめる。この際、リングレー
ザブロック１０の与えられる回転振動幅Δθは第１の支
持部１２の振幅をΔｅ！、第２の支持部１３の振幅をΔ
ｅ２とすると、 Δｅ−Δｅ！＋Δｅ２ となる。

また、上記回転振動部材１１は例えば作動状態において
、その温度環境の変化に伴う熱膨張により伸縮されると
、それに応じて第２の支持部１３の弾性部１７が半径方
向に伸縮してその変化量を吸収する。これにより、回転
振動部材１１はその接線方向における剛性が一定に保た
れることとなり、振動周波数の低下をおさえ常に所望の
撮動周波数を与えることが可能となる。

このように、上記リングレーデジャイロは？ｉ数の第１
の支持部１２及び弾性部１７を有しｌ：第２の支持部１
３を交互に設け、これら第１及び第２の支持部１２．１
３の各先端部をそれぞれ基台１５またはリングレーザブ
ロック１０に取着するように構成したので、その第１及
び第２の支持部１２．１３を加えた回転振動の回転半径
を得ることができ、可及的に実効上の回転振動の回転半
径を長く採ることが可能となる。これにより、第１及び
第２の支持部１２．１３の厚さ寸法を厚くしても所望の
撮動数を得ることができるので、小形化の向上が図れ、
かつ、その発生応力の減少が実現されて、製作性、信頼
性及び耐久性の向上をも図れる。

また、上記リングレーザジャイロはその回転振動部材１
１の第２の支持部１３に設けた弾性部１７が温度環境の
変化等による伸縮ｍを吸収することで、リングレーザブ
ロック１０との間に熱膨張率の差により生じる伸縮差が
確実に吸収され、歪み、破損等が確実に防止される。こ
れによれば、回転振動部材１１が温度環境の変化と無関
係に、接線方向の剛性を常に、大きく保つことが可能と
なるので、その点からも信頼性及び耐久性の向上が図れ
る。

さらに、この発明は上記実施例では、弾性部１７を第２
の支持部１３にそれぞれ設けた場合で説明したが、これ
に限ることなく、第２の支持部１３の少なくともひとつ
に設けることで、同様の効果を期待できる。そして、こ
の弾性部１７は第２の支持部１３に対してその弾性力を
半径方向に付与するように配置すればよいもので、その
配置位置は第３の支持部１３の先端部でなくてもよく任
意に設定可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明によれば、簡易な構成で
、小形化の向上を図り１ｑ、かつ製作性。

信頼性及び耐久性を向上し得るようにしたリングレーザ
ジャイロを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るリングレーザジャイ
ロを示す構成説明図、第２図は第１図の回転振動部材を
取出して示す詳細図、第３図は第２図の要部を示す拡大
図、第４図は第１図の動作を説明するために示す状態図
、第５図は従来のリングレーザジャイロを示す構成図で
ある。 １０・・・リングレーザブロック、１０ａ・・・空洞、
１０ｂ・・・カソード、１０Ｃ・・・アノード、１０ｄ
〜１０ｑ・・・コーナ部、１０ｈ・・・透孔、１１・・
・回転振動部材、１２・・・第１の支持部、１３・・・
第２の支持部、１４・・・伸縮素子、１５・・・基台、
１６・・・螺子部材、１７・・・弾性部、１７ａ・・・
溝。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 （ｂ） 第１図 第２図 第３図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部に互いに逆方向に光が伝播する光路を有するリング
   レーザブロックと、このリングレーザブロックを複数の
   支持部で支持するとともに前記光路を含む平面に垂直な
   軸周りにリングレーザブロックを回転振動させる回転振
   動部と、この回転振動部の前記複数の支持部のうち少な
   くともひとつに設けられ回転振動部の径方向に弾性を有
   する弾性部とを具備したことを特徴とするリングレーザ
   ジャイロ。