JPH0332918B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、後方散乱によりひき起されるロツク
インの影響を最小にするためのバイアス装置を含
み、２つの波の閉ループ経路内を逆方向に進む角
速度センサに関するものである。とくに、本発明
は、この種のセンサに通常含まれている個有の誤
差の大きさを小さくし、またはセンサの出力を修
正し、あるいはその誤差を補償するようにセンサ
を制御できる、それらの誤差を補償するやめの新
規な方法を提供するものである。 簡単なレーザ角速度センサ（時にはリング・レ
ーザ・ジヤイロと呼ばれる）においては、互いに
逆向きに進む２つの波がほぼ単色の電磁放射の２
つの波すなわち２つのビーム、通常は単色光ビー
ム、により与えられる。それら２つの光ビーム
は、検出すべき回転の中心軸を成す入力軸を通常
囲む（必ずしも囲まなくてもよい）閉ループ経路
に沿つて逆向きに進むように発生される。センサ
が休止している時は、レーザ放出路は逆向きに進
むビームに対して同一であり、その結果として各
ビームの振動数も同一である。入力軸を中心とし
てリング・レーザ・ジヤイロとくに閉ループ経路
が回転すると、一方のビームが進む実効ビーム放
出路長が長くなり、他方のビームが進む実効レー
ザ放出路長が短くなる。そのような装置における
電磁放射ビームの振動数はレーザ放出路の実効長
に依存するから、このように２本のビーム路の長
さが変化すると各ビームの振動数が変化し、一方
は高く、他方は低くなる。したがつて、２本のビ
ームの振動数の差は光ビームの回転速度、すなわ
ち、入力軸を中心とする閉ループ経路の回転速度
を示すことになる。２本のビームの振動数が異な
ると互いに逆向きに進むビームの位相が異なるこ
とになり、その位相差は振動数の差に比例する速
さで変化する。したがつて、２本のビームの位相
差は振動数の差の時間積分に比例し、ジヤイロの
入力軸を中心とする入力回転速度の時間積分を表
す。したがつて、ある時間にわたる総移相量はそ
の積分時間中におけるジヤイロの入力軸を中心と
する総角変位を示し、その移相変化速度はジヤイ
ロの入力軸を中心とする回転速度を示す。 リング・レーザ・ジヤイロにおける厄介な特性
は「ロツクイン」である。ロツクインしきい値ま
たはロツクイン速度と呼ばれるある臨界値以下で
ある、リング・レーザ・ジヤイロの入力軸を中心
とする回転速度においては、互いに逆向きに進む
ビームの振動数の差は共通の値に同期するから振
動数の差が零ということは回転が全く行われてい
ないことを示す。ロツクイン特性は互いに逆向き
に進む波の相互結合のために生ずる。主な結合原
因は各ビームから他のビームの方へエネルギーが
相互に散乱することである。この作用は、従来の
電子発振器において以前から理解されていたロツ
クイン結合作用に類似する。 もちろん、低い回転速度を正確に測定すること
が不安定であると、航行装置におけるレーザ角速
度センサの有効性が低下することになる。したが
つて、レーザ角速度センサが航行装置においてよ
り効果的に使用されるように「ロツクイン」の影
響を小さくするか、なくす目的で多くの開発研究
がレーザ角速度センサの分野において行われてい
る。この分野での大きな進歩が米国特許法第
3373650号に開示されている。その米国特許によ
れば、逆向きに進む電磁エネルギー・ビームの少
くとも一方の振動数に変化するバイアスをかけ
て、互いに逆向きに進む電磁エネルギー・ビーム
の間に変化する振動数の差を生じさせる。そのバ
イアスは変化する振動数の差の符号が交互に変化
するようなものである。そのようにして与えられ
る振動数バイアスは、大部分の時間にわたつてロ
ツクイン速度近くで起る振動数差より大きい振動
数差が互いに逆向きに進む２本のビームの間に存
在するようなものである。同じ符号の向きから反
転される符号反転の間の時間にわたつて積分され
た２本のビームの間の時間積分された振動数差が
ほぼ零であるように、振動数差の符号すなわち極
性が交互に反転される。振動数差の符号すなわち
向きが反転される時は、ある点でそれらのビーム
の間の振動数差が零であるから、２本のビームは
ロツクインしがちであることに注意されたい。ジ
ヤイロの出力角は零にロツクインされている振動
数差から一般に得られるから、ある程度の回転が
存在したとしてもジヤイロの入力角中に誤差が累
積することになる。２本のビームが「ロツクイン
される」時間は通常は非常に短いから、その結果
生ずるジヤイロ出力角誤差は大幅に小さくなる。
しかし、振動数差の各符号反転に対応するロツク
イン中のそれらの時間から生ずる誤差はジヤイロ
の出力角信号中に累積し、やがては面倒なレベル
に達し、とくに、精密な航行装置においては面倒
なレベルに達する。この誤差はランダム移動すな
わちランダム・ドリフトと呼ばれることがある。 前記米国等許第3373650号に開示されているそ
のようなバイアス装置により与えられるバイアス
は時にはデイザー（dither）と呼ばれ、そのよう
なデイザーを有するリング・レーザ・ジヤイロは
デイザーさせられるジヤイロと呼ばれる。以下、
デイザーされるジヤイロとは、互いに逆向きに進
むビームの振動数にバイアスがかけられることに
より、それらのビームの間の振動数差が時間とと
もに変化し、かつその振動数差の符号が交番する
ようなジヤイロのことを指すものとする。符号の
交番は周期性のもの、すなわち、完全な反復性の
ものである必要はない。加えられるバイアスはジ
ヤイロの慣性回転（機械的なデイザーすなわち震
動）により与えることもできれば、互いに逆向き
に進んでいるビームに直接（電気的または光学的
デイザーを）加えることにより与えることもでき
る。 前記米国特許第3373650号に開示されている基
本的なデイザーされるジヤイロには多くの改良が
行われている。そのような改良の一例が米国特許
第3467472号が開示されている。その改良は、ビ
ームの振動数がロツクインされている時の時間間
隔から生ずるランダムな移動を小さくするため
に、互いに逆向きに進むビームに加えられるバイ
アスの量をランダムに変化させることより成る。 従来のデイザーされるリング・レーザ・ジヤイ
ロは、互いに逆向きに進む２本のビームの情報か
ら得られるジヤイロ出力角に含まれている誤差を
小さくするために補償を行つたり、付加ジヤイロ
制御を採用したりできるように、ロツクインの寄
与と、ジヤイロの入力角に含まれている他の光散
乱誤差を決定していない。 本発明は、センサの出力中に含まれているロツ
クイン誤差の寄与に対応する１組の誤差パラメー
タを発生するために、リング・レーザ角速度セン
サの互いに逆向きに進む２本のビームの間の瞬時
位相差に関連する増分誤差パラメータを利用する
ものである。それらの誤差パラメータはセンサ出
力中に含まれているロツクイン誤差を間接的に小
さくするために制御ループで用いることができ
る。 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。 本発明の装置の全体的なブロツク図が第１図に
示されている。ブロツク１００はリング・レー
ザ・ジヤイロである。このブロツク１００の中に
は三角形の閉ループ経路がある。この閉ループ経
路はそれを構成している反射鏡アセンブリを支持
するベース１０の平面内に置かれる。この閉ルー
プ経路の周囲を互いに逆向きに進むほぼ単一振動
数の電磁放射ビームが矢印１１，１２で示されて
いる。回転は入力軸１３の周囲で検出される。線
１５はこのリング・レーザ・ジヤイロ１００で検
出する慣性スペース・ベース運動を表す。この慣
性スペース・ベース運動はリング・レーザ・ジヤ
イロ１００が受ける他の運動、たとえば機械的な
震動、ここでは震動運動と呼ぶ、とは区別すべき
である。第１図に示されているリング・レーザ・
ジヤイロ１００は前記米国特許第3373650号に開
示されているものに類似する。この米国特許に開
示されているものとは異なる構成のリング・レー
ザ・ジヤイロも本発明で用いることができる。米
国特許第33733650号には三角形の閉ループ経路が
示されているが、本発明はそのような構成に限定
されるものではなく長方形およびその他の形の閉
ループ経路も用いることができる。 リング・レーザ・ジヤイロ１００に結合器１１
１を介してトランスデユーサ１１０が結合され
る。このトランスデユーサ１１０は互いに逆向き
に進むビームの一方または両方の特徴的なふるま
いを表す電気信号を発生する。リング・レーザ・
ジヤイロ１００の軸１３を中心とする回転を確認
するために、トランスデユーサ１１０により与え
られる電気信号は互いに逆向きに進んでいるビー
ムについての十分な情報を与える。たとえば、ト
ランスデユーサ１１０は互いに逆向きに進んでい
る２本のビームの間の瞬時位相差を示し、かつそ
れら回転情報を得ることができる電気信号を与え
ることができる。トランスデユーサ１１０につい
ては第２図を参照して後で詳しく説明する。 トランスデユーサ１１０により発生された電気
信号はトランスデユーサ１１０の出力結合器１１
２を介して第１と第２の信号処理装置１２０，１
４０へ与えられる。それらの信号処理装置１２
０，１４０は１つの信号処理装置にまとめること
ができるが、説明のために第１図には別々に示し
てある。第１の信号処理装置１２０はトランスデ
ユーサ１１０から与えられた電気信号のうちの選
択した１つの信号に応答する。第１の信号処理装
置１２０はトランスデユーサ１１０から与えられ
た情報を処理して、レーザ・ジヤイロの入力軸１
３を中心とする回転を表す出力信号を生ずる。ト
ランスデユーサ１１０によりそのようにして与え
られた情報は任意の回転、すなわち、慣性スペー
ス・ベース運動１５と、震動と、米国特許第
3373650号に開示されているようなデイザーさせ
られるフアラデー・セル（Faraday cell）によ
り与えられるような光学的バイアス操作を含む、
互いに逆向きに進むビームに影響を及ぼすその他
の擾乱とのうちの少くとも１つによりひき起され
る、互いに逆向きに進むビームの応答である。第
１の信号処理装置の出力信号はここで説明してい
る種類のセンサに固有のロツクイン現象によりひ
き起されるロツクイン誤差を含む。第１の信号処
理装置は周知のものであり、かつ前記米国特許に
示されているからそれについての詳しい説明は省
く。 前記したように、米国特許第3373650号には、
周期的に交番するバイアスの完全な１サイクルの
後では、互いに逆向きに進む２本の光ビームの間
の時間積分された振動数差がほぼ零であるよう
に、それらのビームの振動数に周期的に交番する
バイアスが与えられて、大部分の時間はそれらの
ビームの間に時間的に変化する振動数差が存在す
るようにしたリング・レーザ・ジヤイロが開示さ
れている。リング・レーザ・ジヤイロ１００にバ
イアス装置１３０が結合器１３１を介して結合さ
れる。このバイアス装置１３０は、互いに逆向き
に進むビームのうちの少くとも一方に時間的に変
化するバイアスをかけることにより、それら２つ
のビーム間に時間的に変化し、かつ符号が交番す
る振動数差を生じさせるものである。このバイア
ス装置１３０により与えられるバイアスは周期的
すなわち完全な反復性のものである必要はなく、
それらのビームの間の振動数差の符号を一定の時
間間隔（周期的である必要はない）で変えさせる
バイアスを与えるものである。説明を容易にする
ために、かつ実用上の目的からバイアス装置１３
０は、以下の説明においては周期的な性質のもの
であると考えることにする。 前記米国特許第3373650号に開示されているよ
うに、周期的に交番するバイアスは、ジヤイロを
実際に機械的に回転させることにより、または、
たとえば、レーザ放出路すなわちレーザ媒体に直
接作用して互いに逆向きに進む２本のバイアスの
振動数を直接変化させることにより、与えること
ができる。それらの方法は前記米国特許第
3373650号電気的と機械的にバイアスを与える方
法として述べられている。したがつて、バイアス
装置１３０は周期的に交番するバイアスを与える
電気的または機械的なバイアス装置とすることが
できる。 第２の信号処理装置１４０はトランスデユーサ
１１０により与えられた電気信号のうちの選択さ
れた１つの信号に応答する。第１と第２の信号処
理装置１２０，１４０はトランスデユーサ１１０
により与えられた同じ信号またはそれぞれ異なる
信号に応答できる。第２の信号処理装置１４０は
トランスデユーサ１１０により結合器１１２へ与
えられた信号に応答して、第１の信号処理装置１
２０の出力信号に含まれているロツクイン誤差を
示すロツクイン誤差パラメータを決定する。 第２の信号処理装置１４０はロツクイン誤差パ
ラメータを示す出力信号を結合器１４１を介して
第３の信号処理装置１５０へ与える。第３の信号
処理装置１５０も第１の信号処理装置１２０から
出力信号を結合器１２１を介して受け、かつθref
により示されているある既知の任意の角回転を表
す信号を受ける。それらの入力信号を用いて第３
の信号処理装置１５０は、このセンサ装置に接続
されている特定のリング・レーザ・ジヤイロの特
性シグネイチヤー（characteristic signature）
を決定する。θrefにより示されている信号は、た
とえば、地球の回転のようなセンサの個々の回転
の実際の大きさとすることもできれば、ランプな
どのようなある特徴づけられた入力にすることも
できる。第２の信号処理装置１４０と第３の信号
処理装置１５０、およびロツクイン誤差パラメー
タと特性シグネイチヤーについては後で詳しく説
明する。 第２の信号処理装置１４０により与えられたロ
ツクイン誤差パラメータを表す信号と、第３の信
号処理装置１５０により与えられたジヤイロの特
性シグネイチヤーを表す信号が結合器１４１，１
５１をそれぞれ介して第４の信号処理装置１６０
へ与えられる。その第４の信号処理装置１６０も
第１の信号処理装置１２０から結合器１２１を介
して信号を受ける。第１の信号処理装置１２０か
ら結合器１２１へ与えられる信号は、ロツクイン
誤差およびその他の誤差を含むジヤイロ出力を表
す。第４の信号処理装置１６０は結合器１２１へ
与えられた修正されていないジヤイロ出力と、第
２の信号処理装置１４０から結合器１４１へ与え
られたロツクイン誤差パラメータ信号と、第３の
信号処理装置１５０から結合器１５１へ与えられ
てジヤイロの特性シグネイチヤーを示す信号とを
組合せ、ロツクイン誤差が修正されたリング・レ
ーザ・ジヤイロ１００の回転を示す出力信号を生
ずる。その修正されたジヤイロの出力信号は出力
端子１６１へ与えられる。第４の信号処理装置１
６０も第１〜３の信号処理装置１２０，１４０，
１５０に一体に組合わせることができるが、説明
のため図では別々に示してある。 リング・レーザ・ジヤイロ１００は、光ビーム
の形の２種類のほぼ単一振動数の電磁放射ビーム
を放出するレーザ放出媒体と、閉ループ経路と囲
まれた領域を定める複数の反射器すなわち反射鏡
とで構成される。それら２本のビームは閉ループ
経路に沿つて互いに逆向きに進む。それらのビー
ムの間の振動数差（これは閉ループ経路の回転の
向きを示す）を決定するためにそれらのビームの
ふるまいをモニタする１つの手段はほぼ第２図に
示されている装置である。リング・レーザ・ジヤ
イロ１００における閉ループ経路を形成する１枚
の反射鏡２００は僅かに透明である。第２図に示
されている装置は前記米国特許第3373650号に詳
しく記述されているものであるからここでは簡単
に説明する。 第１図のリング・レーザ・ジヤイロ１００は、
光ビームの形でほぼ単一の周波数の２つの電磁エ
ネルギー・ビームすなわち電磁エネルギー波を生
ずるレーザ放出媒体と、閉ループ経路と囲まれた
領域を定める複数の反射器すなわち反射鏡とで一
般に構成される。それらの光ビームは閉ループ経
路に沿つて互いに逆向きに進まされる。互いに逆
向きに進むそれらのビームの振動数差（その振動
数差は閉ループ経路の回転を示す）を決定するた
めにそれらのビームのふるまいをモニタする１つ
の手段が第２図にほぼ示されている装置である。
リング・レーザ・ジヤイロ１００において閉ルー
プ経路を形成する１枚の反射鏡は僅かに透明であ
る。その反射鏡は第２図に半透明板２００として
示されている。第２図に示されている装置は前記
米国特許第3373650号に詳しく記述されているか
ら、ここでは簡単に説明することにする。 第２図を参照して、ビーム１２のエネルギーの
一部が半透明板２００を透過し、光組合せ用の直
角プリズム２０１を通つてから、半透明鏡２００
の裏面の出口点で反射される。その出口点には半
透明鏡２００を透過してきたビーム１１のエネル
ギーの一部１１′とビーム１２のエネルギーのう
ち半透明鏡２００の裏面から反射された部分１
２′が示されている。半透明鏡２００と直角プリ
ズム２０１との光学的配置はビーム１１′，１
２′が互いに小さな角度を成すようにされる。こ
のような状況においては検出器２０５の表面２０
６に干渉パターンが生ずる。周知のように、表面
２０６における光の強さは互いに逆向きに進むビ
ーム１１，１２の間の瞬時移相角を示す。リン
グ・レーザ・ジヤイロ１００が回転していない時
は表面２０６上の任意の点における光の強さは一
定である。ロツクイン速度以上の回転が存在して
いる時は、表面２０６における光の強さはリン
グ・レーザ・ジヤイロ１００により検出される回
転速度に比例する速さで最高と最低の間を時間と
ともに変化する。このようにして光情報が検出器
２０５の表面２０６へ与えられ、そこから電気信
号のような種々の信号に変換される。半透明鏡２
００と直角プリズム２０１は結合器１１１を構成
し、検出器２０５とその表面２０６はトランスデ
ユーサ１１０を構成する。そのような結合器を用
いる検出器の一例について次に説明する。 トランスデユーサ１１０には１個またはそれ以
上の光検出器を設けることができる。それらの光
検出器は第２図に示す検出器２０５の表面２０６
に配置される。その詳細を第３Ａ図に示す。第３
Ａ図には光検出器３０１，３０２より成る検出器
２０５が示されている。光検出器３０１，３０２
のすぐ上にはビーム１１′と１２′により表面２０
６の上に形成できる典型的な干渉パターンのグラ
フが示されている。このグラフは光検出器３０１
と３０２で観察できる組合わされたビームの強さ
と、表面２０６に沿う距離との関係を示すもので
ある。回転速度情報を得るために１個の光検出器
を用いることができるが、回転の向きを決定する
ために第２の光検出器が通常求められる。表面２
０６上のある特定の点で測定された組合わされた
ビームの強さにより、互いに逆向きに進む２つの
ビームの間の瞬時位相差が相対的に示される。こ
の「相対的な位相差」は、表面２０６上の異なる
２つの点で、光検出器３０１により測定された光
の強さと、光検出器３０２により測定された光の
強さとの差に注意することにより明らかに示され
ている。もちろん、光検出器３０１，３０２によ
り測定された光の強さは、表面２０６上の位置に
依存するものであるから、相対的なものである。 回転が存在する時は干渉パターンは第３Ａ図に
示されているように時間の経過とともに動く。第
３Ａ図は、たとえば光検出器３０１だけで測定し
光の強さと時間との関係を示すグラフである。記
号TAで示されている時間内で示されている比較
的高い強さの変化率は、TBで示されている時間
中に示されている強さの変化率より高いことに注
意されたい。時間TA中に光の変化率が高いとい
うことは、その時間中に回転速度が時間TB中の
回転速度より高いことを示す。動作時には、光検
出器は表面２０６上に生じた干渉パターンの強さ
に直接関連する電気信号をトランスデユーサ１１
０の光検出器が与える。それらの信号は通常は増
幅され、処理されてリング・レーザ・ジヤイロ１
００の軸１３を中心とする回転速度と、選択され
た時間間隔の間における角度変位を決定し、それ
により航行用の位置を決定する。第１図に示され
ているように、第１の信号処理装置１２０は電気
信号を処理する機能を行い、出力としてジヤイロ
出力角度を有する。リング・レーザ・ジヤイロの
出力信号は互いに逆向きに進む波の振動数のふる
まいから得られるから、その出力信号にはロツク
イン誤差が含まれる。 そのような情報を決定するためのリング・レー
ザ・ジヤイロの一例は、少くとも１つの光検出器
から干渉パターンの強さの最高と最低またはその
部分をカウントする信号処理装置である。その情
報はそのような最高または最低の変化速度に関し
て更に処理され、および光検出器３０２のような
第２の光検出器からの情報を基にして、それらの
変化の向きが正であるか、負であるかについて処
理される。第１の信号処理装置１２０は、互いに
逆向きに進む２つのビームの振動数差にバイアス
装置１３０により導入されたバイアスを選択して
除去する性能を有する。第１の信号処理装置１２
０の例が米国特許第3373650号と第3627425号に開
示されている。第１の信号処理装置１２０の出力
信号は、ジヤイロの入力軸１３を中心として互い
に逆向きに進む２つのビームのふるまいを表す信
号から得た、入力軸１３の周囲の少くとも角変位
を表す信号である。以下、第１の信号処理装置に
より与えられてジヤイロの角変位すなわちジヤイ
ロの出力角を表む出力信号のことをジヤイロ出力
信号または単に「ジヤイロ出力」と呼ぶことにす
る。このジヤイロ出力にはロツクイン誤差が含ま
れる。 本発明の一実施例においては、たとえば光検出
器３０１，３０２により第１の信号処理装置１２
０へ与えられるような電気信号は、第１の信号処
理装置１２０により与えられるジヤイロ出力信号
を処理して、ロツクイン誤差を修正された航行情
報を発生するために、ロツクイン誤差情報を得る
ために利用される。 本発明を更に理解するためには、デイザーされ
るリング・レーザ・ジヤイロの性質とふるまいに
ついて説明することが必要である。リング・レー
ザ・ジヤイロ時には速度積分ジヤイロ（inte
grating rate gyro）と呼ばれる。すなわち、こ
のジヤイロでは、入力軸を中心とする角度回転に
関しての位置情報を決定するために回転速度が積
分される。これを次の式で表すことができる。 θ〓＝Sψ〓＝Ｓ（f2−f1） (1) ここに、f2、f1は互いに逆向きに進む２つのビ
ームの個々の振動数、 Ｓはスケール・フアクタ、 ψ〓は互いに逆向きに進む２つのビームの
間の位相の変化速度、 θはジヤイロの出力角、 θ〓はジヤイロの出力速度、である。 ロツクイン現象その他の擾乱が存在しないもの
とすると、 θ〓＝ω_io (2) となる。ここに、ω_ioはソースとは無関係に、入
力軸１３を中心とする真の、または実際の慣性回
転速度である。 しかし、ロツクインのためにジヤイロの出力速
度は少くともロツクインによる誤差を含む。第１
の信号処理装置により決定されるジヤイロの出力
速度に及ぼすロツクインの影響をほぼ記述する数
学的表現が次式により表される。 θ〓＝ω_io−Ω_Lsin（ψ＋β） (3) ここに、ψは互いに逆向きに進む２つのビーム
の間の瞬時位相角、 Ω_Lはロツクイン速度、 βは瞬時位相角ψの位相角測定値オフセツトで
あつて、これは一定であると仮定してある。 (3)式においては、θ〓はセンサのスケール・フア
クタＫによりψ〓（ψの変化速度）に関係づけられ
る。 ψ〓＝Kθ〓 更に、βの値は、瞬時位相角ψを決定するため
に定められた基準光検出器の場所に依存する。こ
れは、基準光検出器ぎ干渉パターンに対してどこ
にでも置くことができるからそうである。光学系
がひとたび定められると、βは一定であると仮定
される。 以下に行う解析は、第１の信号処理装置１２０
により与えられるジヤイロ出力角に関連する全ロ
ツクイン誤差を累積するための手段に到達するよ
うに、デイザーされているリング・レーザ・ジヤ
イロ装置で発生される増分ロツクイン誤差の定量
化を目的とするものである。したがつて、(3)式中
のロツクイン誤差項は説明のために(4)式のように
書き直す。 δθ〓＝−Ω_Lsin（ψ＋β） (4) (4)式に示されているジヤイロ出力角のための超
越式は、互いに逆向きに進む２本のビームの間の
瞬時位相角と、センサロツクイン速度と、位相角
測定値オフセツトとの関数である。(4)式を解いて
ロツクイン誤差速度の実際の量を得るためにψの
値に対する時間的に変化する式がまず得られる。 米国特許第3373650号と第3467472号に開示され
ているバイアス装置に類似するバイアス装置につ
いて考えることにする。機械的なバイアス装置に
おいては、リング・レーザ・ジヤイロ１００のベ
ース１０は周期的に前後に機械的に回転させら
れ、そのために互いに逆の向きに進む２つのビー
ム間の振動数差が正弦波状に変化し、その符号が
周期的に交番する。そのような状況においては、
互いに逆向きに進む２つのビームの間の瞬時位相
角の大きさは、ベース１０が１つの向きに回転さ
せられているから時間の経過とともに常に増大す
る。１つの向きから別の向きへ回転の向きが変る
と、時間的に変化する振動数差が零へ向かう。 第４Ａ図は、回転の向きが反転される領域にお
いて、デイザーされるジヤイロに対する(4)式によ
つて示されているから関係から生ずる誤差を示す
グラフである。カーブ４１２はジヤイロ速度出力
δθ〓中の誤差と時間との関係を描いたもので、時刻
TOで反転が起る前には振動数が低くなり、その
後は振動数が高くなる様子が示されている。カー
ブ４１２のほぼ一定の振幅はセンサン特性ロツク
イン・レートΩ_Lに依存する。カーブ４１３はジ
ヤイロ角度出力δθ中の誤差を描いたものである。
このカーブ４１３はカーブ４１２を積分して得た
ものである。図示のように、ジヤイロの角度誤差
は向きが変化する前後で変化する振動数および振
幅とともに振動し、向きの変化全体にわたつて増
分誤差角δθ_iの段を示している。第４Ａ図からわ
かるように、(4)式から生ずる誤差は常に存在する
が、その最も大きな影響は向きの変化が生じた時
である。正弦波状に周期的にデイザーされるリン
グ・レーザ・ジヤイロの場合には、その向きの変
化は各デイザー・サイクルごとに２回起り、カー
ブ４１３に示されているような誤差は向きが変る
たびに生ずる。不幸なことに、従来の装置ではそ
れらのロツクイン誤差の大きさは必ずしも等しく
ないばかりか、符号も常に逆というわけではない
から、ジヤイロの出力中には誤差が累積されるこ
とになる。これは時にはランダム・ドリフトまた
はランダム・ウオークと呼ばれる。 第４Ａ図を参照して行つた以上の説明は機械的
にデイザーされるジヤイロについてのものであ
る。しかし、光学的または電気的にデイザーされ
るセンサの特性も以上説明したものと同様である
からそれらについては説墓を省く。 第４Ｂ図に示すカーブ４１０は、たとえば光検
出器３０１（第３Ａ図）により観察される干渉パ
ターンを生ずる組合わされたビーム１１′と１
２′の強さと、第４Ａ図に示されている時刻TO
の附近における光検出器３０１の出力電気信号を
示すグラフである。前記のように、カーブ４１０
は瞬時位相角ψに測定オフセツト位相角βを加え
たものを示すものである。カーブ４１０から、互
いに逆向きに進む２つのビームの瞬時光検出器
は、光検出器３０１により観察される２つの連続
する光の強さの最大値の間、または２つの連続す
る強さの最小値の間で2πラジアン変化するから、
それらのビームの間の瞬時位相角の変化を得るこ
とができる全△ψのプロツト、すなわち、TOの
周囲のジヤイロ出力角が第４Ｃ図のカーブ４１１
で示されている。互いに逆向きに進む２つのビー
ムの間の瞬時位相角の変化速度は時刻TOまでは
徐々に低下し、その時刻TOにおいては振動数差
の符号が反転し、機械的な回転の向きが変る。
TO以後の時刻では、最大負振動数差に対応する
時刻まではψの変化速度が高くなることに注意さ
れたい。 TOの附近の時刻では、振動数差の符号が反転
した時にジヤイロの入力角加速度をほぼ一定と仮
定できるから、ψの二次微分はほぼ一定であると
仮定され、次式で表される。 ψ¨＝Wω〓₀ (5) ここに、ω〓₀はセンサに加えられた全運動（デ
イザー運動を含む）により生じた入力角加速度で
あつて、Ｋは比例定数すなわちスケール・フアク
タである。 以下に説明するように、増分誤差角度δθ_iは位
相角ψと向きが変る時（ψ〓＝０）に存在する角加
速度ψ¨との関数として表すことができる。誤差の
増大の記述に重要であるから、向きが反転するψ〓
＝０の点（位相角の変化の速さが零点を通過する
ことを意味する）は、零速度交差（ZRC、すな
わちZero Rate Crossing）と呼ばれ、そのZRC
における互いに逆向きに進む２つのビームの間の
瞬時位相角はZRC位相角ψ₀と呼ばれ、ψの対応
する二次時間微分はZRC角加速度ψ¨₀と呼ばれる。 以下の説明にあたつて立てる第１の仮定は
ZRC領域内でのψ¨がほぼ一定であるということで
ある。第２の仮定は、誤差をZRC領域内での事
象により記述できること、および１つのZRCに
おいて生ずる増分角度誤差が他の全てのものから
独立していることである。第１の仮定を基にし
て、ψに対する次の二次式が得られる。 ψ＝ψ₀＋ψ₀（ｔ−t₀）²／２ (6) ここに、ｔは時刻、t₀はZRCにおける時刻、ψ₀
はZRCにおいて１つの光検出器により示される
瞬時位相角、ψ¨₀はZRCにおけるψの二次微分で
ある。 (6)式を(4)式に代入すると、 δθ〓＝−Ω_Lsin｛ψ₀＋β＋x²（signψ¨）｝ (7) ここに、

【式】 前記した第２の仮定を適用すると、１つの
ZRCからの増分角度誤差は、(7)式を全ての時間
にわたつて積分することにより得ることができ
る。すなわち、ｉ番目のZRCに対しては、 δθ_i＝∫^+∞δ〓θdt (8) (8)式の積分を行うためには というフレネル積分を用いる。そうすると (10)式はデイザー角の２分の１の間に零回転速度
を１度通過したことから角度誤差増分δθ_iを記述
するものである。この増分誤差δθ_iは第１の信号
処理装置１２０の出力中に含まれ、その出力中に
累積する。ψ¨₀の符号はデイザー・サイクルのど
ちらの半サイクルでの誤差の累積かを示すもので
ある。(10)式はデイザー・サイクルの極性を保つて
書き直すことができる。その書き直した式は、
ψ¨₀が正と負のそれぞれの場合に零回転速度を１
度通過した時からの増分角度誤差をそれぞれ記述
する式（11a），（11b）で示される。 δθ⁺ _i＝C₁△F₁＋C₂△F₂ （11a） δθ^- _i＝C₃△F₃＋C₄△F₄ （11b） ここに、 C₁＝C₄＝−√Ω_L（cosβ＋sinβ） （12a） −C₂＝C₃＝√Ω_L（cosβ−sinβ） （12b） これらの式の記号と編成は以下に述べる説明の
ために採用されたものである。 肩記号「＋」はψ¨₀が正の時にZRCについて増
分角度誤差が記述されていることを示し、肩記号
「−」はψ¨₀が負の時ZRCについて誤差が記述され
ていることを示すものである。 各リング・レーザ・ジヤイロがほぼ一定のΩ_L
とβを有すると仮定すると、係数C₁、C₂、C₃、
C₄もほぼ一定であると見なすことができ、ある
特定のリング・レーザ・ジヤイロの特性シグネイ
チヤーを表す。（12a）式に示されているC₁とC₄
の関係と、（12b）式に示されているC₂とC₃の間
の関係は微分の結果ではあるが、「＋」と「−」
のZRCの間に存在することができる差をとるこ
とができるようにそれらの係数が別々に定められ
る。 式（11a）と（11b）は、従来の装置で典型的
に見られるジヤイロ出力角度中の増分ロツクイン
誤差を定量的に記述するものである。 式（13a）〜（13d）は式（11a），（11b）にお
ける増分ロツクイン誤差により表される全ロツク
イン誤差に寄与する増分誤差パラメータとして定
められる。式（12a）、（12b）の係数はある特定
のリング・レーザ・ジヤイロの特性シグネイチヤ
ー係数として定められる。第１の信号処理装置１
２０のジヤイロ出力中に累積されたロツクイン誤
差の寄与が各デイザー半サイクル中に起り、か
つ、互いに逆向きに進むビームの間の瞬時位相角
の、それらのビームの振動数差の各符号反転時に
起る値ψの三角関数に、適切な特性シグネイチヤ
ー係数を乗じたものに関係づけられる。これは式
（11a）〜（12b）により示されている。 以下、互いに逆向きに進むビームの間の瞬時相
対位相角ψの、ψ〓の零の時の値を零速度交差
（ZRC）位相差ψ₀で示すことにする。 このZRCはジヤイロの入力軸を中心とする全
回転運動に応答し、かつ依存すること、および慣
性スペース回転とデイザー運動を含むことに注意
することが重要である。これまでの説明と、以下
の説明では機械的なデイザーを用いているが、前
記した電気的バイアスも、互いに逆向きに進むビ
ームの振動数差が符号を変えた時に起る対応する
ZRC位相を有する。したがつて、式（11a）と
（11b）に類似する１組の数式を発生できる。そ
れらの式はそれらの状況における対応するZRC
位相差と、ロツクインより生じた誤差の寄与の決
定に利用される１つかそれ以上の特性シグネイチ
ヤーとを含む。 各デイザー・サイクルに発生される増分ロツク
イン誤差を定量化したら、含まれている累積され
たロツクイン誤差分の修正を加え通常のジヤイロ
出力角を用いて、連続して修正される出力角を発
生できる。これは（14）式で表される。 θ_c＝θ〓−_n 〓ⁱ⁼¹ （δθ⁺ _i＋δθ^- _i （14） θ_c＝θ〓−ΣC_iF_i （14） ここで説明している例ではｉ＝１，２，３，４
である。更に、 F_i＝_n 〓ⁱ⁼¹ △F_ij （15） ここに、（15）式のF_iは、θ〓の取込みの間に生ず
る各ZRCごとに△F_ijを加え合わせることにより
得られる。なお、θ〓は測定されたジヤイロの出力
で速度の検出された積分であり、θ_cはロツクイン
を修正した後のジヤイロ出力である。△F_ijとC_iは
それぞれ式（12）、（13）により決められる。 式（15）で表されるF_iはロツクイン誤差パラメ
ータとして定義される。各ロツクイン誤差パラメ
ータは増分誤差パラメータの和に関係し、ジヤイ
ロ出力角すなわち第１の信号処理装置１２０の出
力の累積に対応するやり方で、各通過するZRC
毎に加え合わされる。 θ〓とθ_cを識別することは重要である。θ〓は検出
器
の表面２０６（第２図）上の干渉パターンと、第
１の信号処理装置１２０（第１図）の出力端子で
示されている。互いに逆向きに進む２つのビーム
のうなりから決定される。検出器１２１上の出力
信号はθ〓を表す。発生された干渉パターンと、そ
の変化速度はロツクイン誤差を含む。本発明にお
いては、測定値θ〓の修正は、互いに逆向きに進む
２つのビームの間の瞬時位相差の値を、ψ〓＝０に
対応する振動数差の符号反転時において確認する
ことにより、かつ、特性シグネイチヤー係数（以
下、単に係数と呼ぶことにする）C₁、C₂、C₃、
C₄の値を確認することにより行われる。ψ〓が零に
なる時刻というのはバイアスにより行われる回転
と慣性入力回転との双方によりψ〓が零になる時刻
である。係数C₁、C₂、C₃、C₄は式（12a）、（12b）
により示されわいるようにΩ_Lとβとの関数であ
る。修正されたジヤイロ出力は第４の信号処理装
置１６０の出力端子１６１に示される。 リング・レーザ・ジヤイロはロツクイン現象に
最も寄与する種々の散乱特性を有するから、特性
シグネイチヤー係数はある特定のリング・レー
ザ・ジヤイロおよびバイアス装置の特性シグネイ
チヤーを表す。したがつて、それらの係数は誤差
修正を最もよく行えるように各ジヤイロごとに実
験的に決定せねばならない。長期間にわたるデー
タ収集などを基にした係数の予測は理論的には可
能であるが、ロツクイン誤差を求める方法とロツ
クイン誤差を修正する方法との２つの方法のよう
な正確さは達成されない。 本発明における誤差修正は(i)ZRC位相差と、
その二次微分を決定する要素と、(ii)増分誤差パラ
メータを決定する、すなわち、各ZRC位相差の
三角関数を加え合わせるための要素と、(iii)センサ
の特徴を定める、すなわち、ジヤイロの出力信号
とZRC位相差の一連の測定を基にして特性シグ
ネイチヤー係数を実験的に決定し、かつ係数を決
定するために線形回帰またはそれに類似の推定プ
ロセスを行うことにより、得られる。センサを特
徴づける有用な係数を得るためには、ロツクイン
誤差パラメータ中の特徴を識別するやり方でセン
サを混乱させ、回帰プロセス中に係数を分離でき
るようにしなければならないことに注意すべきで
ある。 センサを混乱させる例としてはデイザー中のラ
ンダムなノイズ、ランピング（ramping）のよう
な制御された入力ベース運動などが含まれる。 第１図に示す本発明の実施例においては、第２
の信号処理装置１４０はトランスデユーサ１１０
から検出器１１２を介して電気信号を受ける。第
２の信号処理装置１４０は、互いに逆向きに進む
２つのビームの間の瞬時位相差を示す電気信号を
必要とするが、たとえば表面２０６の上に作られ
た干渉パターンから得ることができる。光検出器
３０１，３０２は第２の信号処理装置１４０へ位
情報を与えるという要求を満す電気信号を与え
る。 第２の信号処理装置１４０は互いに逆向きに進
む２つのビームの間の瞬時位相角を表す電気信号
に応答して、(i)振動数差の符号反転（すなわち、
向きの逆転）時にある一定の空間基準（測定オフ
セツトβ）に対する瞬時位相角ψ₀とψ¨₀の値を決
定し、(ii)振動数差の符号の向きすなわちψ〓の符号
を決定し、(iii)ZRC位相角ψ₀の正弦値と余弦値を
決定する。第２の信号処理装置１４０は互いに逆
向きに進む２つのビームのふるまいを示すトラン
スデユーサ１１０からの電気信号を受け、ロツク
イン誤差または光散乱誤差（その情報は互いに逆
向きに進む２つのビームの特性ふるまい中に含ま
れる）の関数である増分誤差パラメータを与え、
次の信号処理のためにロツクイン誤差パラメータ
と、そのパラメータを示す信号を決定する。 第５図は第２図の信号処理装置１４０機能を説
明するための全体的なブロツク図である。この第
２の信号処理装置１４０はトランスデユーサ１１
０からの信号を結合器１１２を介して受ける。そ
の信号は互いに逆向きに進む２つのビームの間の
瞬時位相差を表すものである。たとえば、それら
の電気信号は２つの光検出器３０１，３０２の出
力とすることができる。それらの信号は向き指示
器５０１によりモニタされる。この向き指示器５
０１はψ〓の符号を示す信号を発生する。向き指示
器５０１に結合されている零速度交差（ZRC）
位相角検は向き指示器５０１により指示される向
きの変化時刻あたりで信号を発生する。ZRC位
相差測定器５０３がZRC位相角検出器５０２と
結合器１１２に接続されZRC位相差の測定値と、
トランスデユーサ１１０から結合器１１２に与え
られた信号の対応する二次微分を得る。ZRC位
相差測定器５０３の出力端子は正弦−余弦値発生
器５０４に結合される各ZRC位相差の正弦値と
余弦値を表す出力信号を生ずる。式（13a）〜
（13d）により示されている増分誤差パラメータ
を決定するためにそれらの信号は計算器５０５へ
与えられる。そして、それらの増分誤差信号は結
合器５１０を介して格納および加算器５０６へ与
えられる。この格納および加算器５０６は増分誤
差パラメータの連続記録を保持し、その和（（15）
式により示されているロツクイン誤差パラメータ
である）を与える。ロツクイン誤差パラメータ信
号は検出器１４１を介して第３の信号処理装置１
５０へ与えられる。それらの信号はセンサの特性
シグネイチヤー係数を発生するために利用され
る。 第３の信号処理装置１５０は、ジヤイロが受け
る既知の回転速度と、第２の信号処理装置１４０
の格納および加算器１５０により与えられるロツ
クイン誤差パラメータとを基にしてシグネイチヤ
ー係数を生ずる。 第３の信号処理装置１５０の詳しい説明は次の
通りである。 格納および加算器５０５により与えられ、
ZRC位相角の三角関数であるロツクイン誤差パ
ラメータと、第３の信号処理装置により与えられ
た係数とは、第４の信号処理装置１６０におい
て、第１の信号処理装置１２０により与えられた
出力角に組合わされて、（14）式に従つて修正さ
れたジヤイロ出力角に対応する信号を与える。 次に、第２〜第５の信号処理装置について詳し
く説明する。 光検出器３０１，３０２の出力が信号「ａ」、
「ｂ」により表されるものとする。それらの出力
は第８図にカーブ８０１，８０２で示されてい
る。ZRCの位相角と向きは光検出器３０１，３
０２のうちの少くとも一方から供給される情報か
ら得ることができる。光検出器３０１と３０２は
表面２０６の上に発生されている干渉パターンの
しまの間隔の４分の１の距離だけ隔てられている
から、光検出器３０１，３０２の出力信号は位相
が90度異る。光検出器３０１の出力を「ａ」と
し、光検出器３０２の出力を「ｂ」とすると、そ
れらの出力は次式で表すことができる。 ａ＝sin（ψ） （16） ｂ＝cos（ψ＋φ） （17） ここに、ψに互いに逆向きに進む２つのビーム
の間の、先に定義した角度βだけオフセツトされ
た瞬時位相角、φはフオトダイオードの物理的位
置ぎめにより定められた直角度（しまの間隔の４
分の１）の誤差角である。式（16）、（17）で例示
される検出装置においては、信号「ａ」が零で、
信号「ｂ」が正の時に零基準が生ずる。ψの値
は、光検出器３０１，３０２をしま間隔の正確に
４分の１だけ分離させることができず、誤差が生
じた時の間隔誤差に帰する。 ψ〓が零に等しい時であるZRCの時刻にψを得る
１つのやり方は、信号「ａ」と「ｂ」の符号が変
化する時刻の間の時間を測定し、ZRCの領域に
おいてψ¨がほぼ一定であるという近似を利用する
ことである。たとえば、信号「ａ」が零であつて
正になりつつある時と、信号「ｂ」が零である時
との間の経過時間を知ることにより、信号「ａ」、
「ｂ」の何回かの各符号変化ごとにZRC位相角ψ₀
の値を決定できる。 第５図に示す第２の信号処理装置１４０のより
詳しいブロツク図を第６図に示す。また、この第
２の信号処理装置１４０の動作を説明するための
流れ図を第７Ａ〜７Ｃ図に示す。この第２の信号
処理装置の主な目的は、ZRC位相角の値を基に
してロツクイン誤差パラメータを決定することで
ある。光検出器３０１，３０２のそれぞれの出力
「ａ」、「ｂ」は符号検出器６０１ａ，６０１ｂへ
それぞれ与えられる。それらの極性検出器６０１
ａ，６０１ｂの出力は入力信号「ａ」、「ｂ」の極
性のデジタル表現であり、高い電圧ベルは入力信
号の正極性に対応する論理零を表し、低い電圧レ
ベルは入力信号の負極性に対応する論理１を表
す。符号検出器６０１ａ，６０１ｂの出力は、そ
れぞれ入力信号「ａ」、「ｂ」の極性のデジタル表
現であるＡ，Ｂであつて、符号反転弁別器６０２
ａ，６０２ｂへそれぞれ与えられる。それらの符
号反転弁別器は入力信号Ａ，Ｂが極性を変えるた
びに幅の狭いパルスを生ずる。それらの出力パル
スはオア回路６０３へ与えられる。このオア回路
の出力がＺとして示されている。ジヤイロの入力
軸を中心とする回転が存在する時は、オア回路６
０３の出力は入力信号「ａ」または「ｂ」の極性
変化を表す一連のパルスである。後で説明するよ
うに出力信号Ｚは４分の１サイクル・タイミング
発生器となる。 符号検出器６０１ａ，６０１ｂと符号反転弁別
器６０２ａ，６０２ｂは簡単な信号比較器と、パ
ルス縁部弁別器と、パルス整形器などを用いて
種々のやり方で作ることができるから、ここでは
説明は省略する。 第８図には入力信号「ａ」、「ｂ」がカーブ８０
１，８０２で示され、符号検出器６０１ａ，６０
１ｂの出力信号Ａ，Ｂが波形図８０３，８０４で
それぞれ示されている。これらのカーブと波形図
はψ〓またはZRCの符号反転時刻TOの前と直後の
状態を示している。波形図８０５はオア回路６０
３の４分の１サイクル出力パルスＺを示すもの
で、入力信号「ａ」、「ｂ」の極性変化に対応して
信号ＡまたはＢの状態が変化するたびにパルスが
発生されていることがわかる。パルス波形図のす
ぐ上の数字は「ａ」、「ｂ」の４分の１サイクル時
間事象を示すためのものである。第８図にはψ〓の
符号反転が起る時刻t₀も示されている。これにつ
いては後で詳しく説明する。 説明の便宜上、第８図のt₀の左側の時間が、ψ〓
が正で、ψ¨が負である状況に対応するものとす
る。第３ａ，３ｂ図を参照して先に説明したよう
に、信号「ａ」または「ｂ」の完全サイクルは互
いに逆方向に進む２つのビームの間の位相変化
2πラジアンに一致する。また、半サイクルはπ
ラジアンの位相角変化に対応する。ここでの説明
のために、直交性定数であるφの値が零であり、
出力Ａが論理状態を変えている事象から、次に出
力Ｂが論理状態を変えている事象まで、またはそ
の逆が起る間の経過時間が、互いに逆向きに進む
２つのビームの間のπ／２ラジアンの位相角変化
に対応するものと仮定する。出力信号Ａ，Ｂの状
態の既知変化の間に経過する時間を直角位相角と
定義すると、信号Ａ，Ｂと４分の１サイクル・パ
ルスＺとにより供給される情報を用いて時刻t₀に
おけるZRC位相角を決定できる。 ZRC位相角はπ／２象限プラス角度αの数に
より表すことができる。ここに、角度αは、ψ〓の
符号が変る前に入つた最後の象限における位相変
化の量と定義される。たとえば、第８図のカーブ
８０１と８０２では、最後に象限は信号「ｂ」
（カーブ８０２）が零値をとり、上昇しようとし
ている点「１」の後で起る。 前記したように、ZRC交差においてはψ¨はほぼ
一定であると仮定すると、ψについての式(6)を利
用することにより、未知角度αとψ¨の値を信号Ａ
とＢの間の状態変化の間の経過時間により決定で
きる。 カーブ８０５の上に示されているようにｊをタ
イミング基準点により定め、tjをカーブ８０６の
上に示されているように信号ＡまたはＢの状態変
化時刻とすると、αを経過時間とψ¨に関係づける
式は次のように書くことができる。 α＋（ｊ−１）π／２＝｜ψ¨₀｜／２（△ｊ）²（18
） ｊ＝１，２，３…… ここに、△ｊ＝t₀−t_j t₀＝t₁＋ｔ−₁／２ である。これは、t₀が、向きが変る直前における
ＡまたはＢの状態変化と、向きの反転直後におけ
る対応する状態変化との間の中間であるという近
似を採用している。（18）式は△t_jと呼ばれる４
分の１サイクル時間に関して解くことができる。
これは、カーブ８０６の上に示すように、４分の
１サイクル・パルスの間の高周波クロツクをカウ
ントすることを基にしている。この△t_jは △t_j＝△t_j-1−t_jおよび △t₁＝１／２（t_-1−t₁） として定義される。そのために、 △ｊ＝_j 〓ⁱ⁼¹ △t_i である。これは（18）式の要求を満すものであ
る。一連の△t_jを知ることにより、式（18）から
作られた連立方程式を、ψ¨とαを解くために用い
ることができる。ψ〓の極性と、論理信号Ａ，Ｂか
ら得た信号「ａ」、「ｂ」の極性を知り、かつ正弦
と余弦の関係を用いることにより、各ZRC位相
角についてcosψとsinψを決定できる。 下記の（19）式は（18）式を修正したものであ
つて、直交性定数φを含んでいる。α、ψ¨、φに
ついて解くためにＡとＢの零交差点の間の既知の
時間値から３個の連立方程式を作ることができ
る。信号「ａ」、「ｂ」から得た論理信号Ａ，Ｂか
らψ〓の極性を決定でき、ZRC象限を識別できる。
ψ₀をαについて計算するためにこの情報を使用
できる。 ψ〓の極性は次の論理式により決定できる。 Ｄ＝ＡBp０正のψ〓 １負のψ〓 ここに、BpはＡまたはＢの最近の状態変化前
のＢの論理状態である。 α±λ_jφ＋（ｊ−１）π／２＝｜ψ¨｜／２△² _j（1
9） ｊ＝１，２，３…… 下記の条件が成立つ時には（19）式におけるλ_j
にφを乗じたものの値は常に零であり、 ＡＢＤ＝０ およびｊが奇数 または ＡＢＤ＝１ およびｊが偶数 それ以外の場合はλ_jは「１」で、その符号は、
ψ〓の正の時は正、ψ〓の負の時は負である。 以上の説明はψ¨とψ₀の値を得て、最終的には零
速度交差すなわちψ〓が零の時に角度ψの正弦と余
弦の値を得る１つの技術を示したものである。も
ちろん、いずれかの光検出器３０１または３０２
の出力により示され、生ずる事象の間の△ｔの測
定値を用いる他の多くのやり方も可能である。
ψ₀とψ¨の値を得るための別の技術の一例は半サイ
クル時間を用いることである。すなわち、一方の
光検出器の出力信号が、負から正へ向かう時に零
を横切る時刻と、そのすぐ後で正から負へ向かう
時に零を横切る時刻との間の時間測定を行うこと
である。この時間測定は論理出力ＡまたはＢの状
態変化を調べることにより行うことができる。
（19）式に類似する式を作ることができ、新しい
連立方程式を書くことができる。同様に、全サイ
クル時間の間の時間測定を行うことによりψ₀と
ψ¨₀を決定できる。 再び第６図を参照して、出力信号Ａ，Ｂ，Ｚは
信号処理装置６１０へ与えられる。この信号処理
装置６１０はタイミング制御器６１１と、パラメ
ータ格納器６１２と、向き論理回路６１３と、タ
イマ・クロツク６１４と、タイマ１５と、メモ
リ・アレイ１６と、インデツクス制御器６１８
と、ZRC計算器（コンピユータ）６１７とを含
む。各素子は周知のものであり、マイクロプロセ
ツサまたはマイクロコンピユータとして知られて
いる各種のコンピユータを含む任意の汎用コンピ
ユータで用いられているものである。 パラメータ格納器６１２はＡ，Ｂの値と、最後
に受けた４分の１サイクル・パルスＺの前のＡ，
ＢのAp，Bpとして定められる以前の値と、Ｄに
より示されるψ¨の極性の論理表現と、最後に受け
た４分の１サイクル・パルスの前のＤのDpとし
て定められる以前の値とを格納する。ＤとDpの
値は前記した論理式を有する向き論理ブロツク６
１３へ与えられる。パラメータ格納器６１２に格
納されている情報は、ZRC計算器６１７と関連
してZRC位相角決定のために用いられる。 信号処理装置６１０のタイミング制御器６１１
はオアゲート６０３からの４分の１サイクル・タ
イミングの出力パルスにより主として制御され
る。このタイミング制御器６１１は４分の１サイ
クル・パルスの前後で格納パラメータＡ，Ｂ，Ｄ
を同期させるとともに、タイマ６１５を同期させ
る。このタイマ６１５はタイマ・クロツク６１４
により与えられたタイマ・クロツク・パルスをカ
ウントする。タイマ・クロツク・パルスは第８図
にパルス８０６として示されている。タイマ６１
５は、第８図にパルス８０５として示されている
４分の１サイクル・パルスＺの間に生ずるクロツ
ク・パルスの数をカウンナする。タイマ・クロツ
ク６１４とタイマ６１５の目的は４分の１サイク
ル・パルスの間の実際の時間を決定することであ
る。タイマ６１５の出力は４分の１サイクル・パ
ルスの間の実際の時間のデジタル表現であつて、
各４分の１サイクル・パルスの後でメモリ・アレ
イ６１６に順次格納される。メモリ・アレイ６１
６は４分の１サイクル・パルスの間の実際の時間
を、インデツクス制御器６１８により与えられた
インデツクス項「Jc」により定められるマトリツ
クスすなわちアレイ場所に格納する。各４分の１
サイクルごとにインデツクスJcが増加させられる
ように、メモリ・アレイはタイミング制御器６１
１により制御される。 前記したように、４分の１サイクル・パルスの
間の時間を得て、向きの変化Ｄの発生を検出する
ことにより、ZRC位相角の値とψ¨の値を前記した
ようにして決定できる。 第８図のカーブ８０５はタイマ６１５のための
タイマ・クロツク６１４の10MHz出力を表すもの
である。第７図に示す流れ図を参照して後で行う
説明においては、デイザー周波数は計算のための
ZRC計算器サイクル時間と比較して割合に低い
と仮定してある。もちろん、ZRC位相角の決定
のために多少とも高い確度でタイマ・クロツク６
１４の値の多くの種類のものを利用できる。 ZRC計算器６１７は本質的にはコンピユータ
であつて、（19）式をα、φ、ψについて解くた
めに連立方程式を解くようにプログラムされてい
る。第７Ａ図に示す流れ図は出力Ｚにより与えら
れた４分の１サイクル検出信号を検出することに
より始められる。インデツクスJcは１だけ増加さ
せられ、最後の４分の１サイクル・パルスと現在
の４分の１サイクル・パルスの間の経過時間が示
された適切なアレイに格納され、タイマがリセツ
トされる。この点で向きパラメータＤとDpが調
べられて向きの変更が行われたか、すなわち、
ZRC交差が行われたか否かが調べられる。向き
が変えられたのであれば、ZRC計算過程が開始
される（第７Ｂ図）。 第７Ｂ図に示されているルーチンで示されてい
るZRC位相角計算の始めには、Ａ，Ｂ，Ap，
Bp，Ｄ，Dpの値が格納される。ZRCルーチンに
入ると、Ap，Bp，Dpの値はψ〓の極性の変化前の
位相角象限に対応する値であり、Ａ，Ｂ，Ｄの値
は向きが変つた後、すなわち、零速度交差、ψ〓が
零である、の後における値に対応するものである
ことに注意されたい。 ZRCルーチンはｊ＝１，２，５の場合の△ｊ
の個々の値を計算するブロツクへ進む。それらの
値はφ、ψ₀、ψ¨の計算に用いられる。種々の連立
方程式を解くために、ｊ＝１を除く他の値も選択
できる。△ｊのそれらの値を用いることにより、
（19）式を解くために１組の連立方程式を作るこ
とができる。 ψ¨＝4π／△²／₅−△²／₁，α＝｜ψ¨｜／２△² ₁ φ＝｜ψ¨｜／２（△² ₂−△² ₁）−π／２ （20） ブロツク７２０において、格納されているパラ
メータを用いて、計算されたα角の値を修正する
ためにφの符号が決定される。この流れ図の点７
３０でαが決定されると、ψの正弦と余弦が第７
Ｃ図の流れ図に示されているルーチンにより決定
される。ZRC計算器６１７（第６図）はαの正
弦を余弦を計算するための正弦関数・余弦関数発
生器を含む。信号「ａ」と「ｂ」の間の三角関係
から、ψ₀の正弦と余弦を決定するために出力Ａ，
Ｂの論理状態が用いられる。それらの値は式
（13a）〜（13d）に従つて決定されたψ₀の絶対値
の平方根によつて除され、第７Ｃ図の流れ図のブ
ロツク５０５′，５０６′において（15）式に従つ
て更に処理される。それらのブロツク５０５′，
５０６′は第５図のブロツク５０５，５０６にそ
れぞれ対応する。ZRC計算器６１７の出力デー
タは第２の信号処理装置１４０の出力端子１４１
に既に示されている。 説明はしなかつたが、アレイ・インデツクスJc
の一般的な操作と、加算および格納器５０６の初
期設計は周知のものである。 φは光検出器３０１と３０２の間の直交性定数
であるから、連立方程式の解により発生されたφ
は常に等しくなければならないが、そのようなプ
ロセスには常にいくらかの誤差がある。第７Ｂ図
のブロツク７４０にはφの次のような形を有する
平均値を得るためのデジタル・フイルタが示され
ている。 φ^＝φ^＋K〓（φ^−φ） ここに、φは現在計算されている値、 φ^は波された値、 K〓はフイルタの利得である。 これで、各ZRC交差におけるZRC位相角を決
定する方法と、各向きにおける個々のZRC時刻
における、ZRC位相角の正弦と余弦をψ¨の適切な
値で除したものの和を求める方法の一例について
説明した。 第１図に示すように、第３の信号処理装置１５
０は第１の信号処理装置１２０からデータを受け
る。第１の信号処理装置１２０はロツクインを修
正されていないジヤイロ出力データを結合器１２
１を介して与える。第３の信号処理装置１５０は
第２の信号処理装置１４０からのデータも結合器
１４１を介して受ける。そのデータはロツクイン
誤差パラメータF1、F2、F3、F4である。それら
のデータは、リング・レーザ・ジヤイロの回転の
各向きに対するZRC位相角の正弦と余弦との関
数である増分誤差パラメータの和の連続した記録
である。それらの和については式（15）、（13）に
より示されているロツクイン誤差パラメータとし
て既に定められている。第３の信号処理装置１５
０の機能は、第１の信号処理装置１２０からの生
のジヤイロ出力データを、第２の信号処理装置１
４０からのロツクイン誤差パラメータに組合わせ
て、前記特性シグネイチヤー係数と、それを示す
信号を第３の信号処理装置１５０の出力端子１５
１に生ずることである。第３の信号処理装置とし
ては、（14）式を解くための係数C1、C2、C3、
C4を定めるために線形回帰を実行できる装置で
あればどのようなものでも用いることができる。
それらの係数が定められると、第１の信号処理装
置１２０により与えられたジヤイロ出力を（14）
式に従つてロツクイン誤差パラメータF1、F2、
F3、F4についての連続したデータにより修正で
きる。（14）式は下の（21）式のように多少異な
る形で表すことができる。 θc＝θ〓−C₁F₁−C₂F₂−C₃F₃−C₄F₄ （21） 式（12a）、（12b）により示されている係数を
実験的に定めるための線形回帰の解の１つの種類
が、１組の係数を発生するために既知パラメータ
を基にした多項式の最小自乗法である。式
（11a）、（11b）により示されているように、決定
すべき係数はC1、C2、C3、C4の４つがある。 第３の信号処理装置１５０がその機能を実行す
るために必要とする入力は(i)修正されていないジ
ヤイロ出力データ、(ii)ロツクイン誤差パラメー
タ、(iii)角回転のいくつかの既知の値または既知関
数、である。後者は、リング・レーザ・ジヤイロ
の特性シグネイチヤーを示す多項式を得るために
（21）式の左辺を与える。第３の信号処理装置１
５０により求められる角回転についてのデータ
は、別のジヤイロまたは角速度測定試験器のよう
な外部基準から得られる情報で構成できる。ある
いは、そのデータすなわち知識は、リング・レー
ザ・ジヤイロ１００が地球に対して回転していな
いということを知つているというような、角速度
が一定であるという簡単なこともある。 第３の信号処理装置１５０が前記した３種類の
情報を必要とするから、リング・レーザ・ジヤイ
ロは数秒間または何時間もモニタして第３の信号
処理装置に個別の入力情報を与え、特性シグネイ
チヤー係数を発生させる。それらの係数が決定さ
れ、リング・レーザ・ジヤイロの特性シグネイチ
ヤーがそのように特徴づけられたら、装置は第３
の信号処理装置により発生された係数と、第２の
信号処理装置１４０により持続して供給されるロ
ツクイン誤差パラメータを用いて連続して動作で
きる。 再び第１図を参照して、第４の信号処理装置１
６０は(i)第１の信号処理装置１２０から与えられ
る修正されていないジヤイロ出力データ、(ii)第２
の信号処理装置１４０から与えられるロツクイン
誤差パラメータ信号F1、F2、F3、F4、(iii)第３の
信号処理装置１５０から与えられる特性シグネイ
チヤー係数、を入力として受け、式（21）と対応
する式（14）により示された計算を行い、修正し
たジヤイロ出力信号を出力として生ずる。その信
号は、第１の信号処理装置１２０により与えられ
た修正されていないジヤイロ出力と、第２の信号
処理装置１４０により与えられたロツクイン誤差
パラメータ信号と、第３の信号処理装置１５０に
より与えられた予め定められている特性シグネイ
チヤーとの関数である。したがつて、第４の信号
処理装置１６０の出力は、ロツクイン、またはレ
ーザ・ジヤイロ装置１００（第１図）の一部であ
る他の光散乱誤差発生要素により導入された誤差
を考慮に入れて修正されたジヤイロ出力である。 信号処理装置１２０，１４０，１５０，１６０
は第１図には別々のものとして示されているが、
汎用コンピユータまたはマイクロプロセツサのよ
うな１台の信号処理装置にまとめることができ
る。ZRC位相角を用いることを先に述べたが、
(4)式に従つてψ〓が最大である時のψを用いるとい
うような他の選択も可能である。更に、デジタ
ル・タイミング手法を利用してZRC位相角を表
す情報を得るために、光検出器３０１と３０２の
少くとも一方の出力を用いる多くの可能なやり方
があり、または光検出器３０１，３０２の出力信
号をモニタするためにアナログ回路を利用するこ
とも可能である。したがつて、ZRC位相角情報
を得る技術は選択の問題である。 第７図に示す流れ図は、汎用コンピユータまた
はマイクロプロセツサのための共通のプログラミ
ング言語で書くことができる処理の一例を示すも
のである。 第１〜８図を参照して説明したリング・レー
ザ・ジヤイロ装置は、零であるψ〓により示されて
いる向きの変化が起るたびに起る零速度交差位相
角ψを用いて、ジヤイロ出力角中に累積された誤
差を決定するために用いられる１つかそれ以上の
増分誤差パラメータと、１つかそれ以上のロツク
イン誤差パラメータを発生する。それらの誤差パ
ラメータを生じたレーザ・ジヤイロを特徴づける
１組の係数が乗ぜられ、互いに逆向きに進むビー
ムから得た修正されていないジヤイロ出力角デー
タが組合わされると、ロツクイン誤差がほぼ修正
されたジヤイロ出力角となる。レーザ・ジヤイロ
の特性シグネイチヤーの表す係数との組合わせで
誤差パラメータを連続して更新することにより、
真のジヤイロ入力角と、得た修正されていないジ
ヤイロ出力との間の誤差についてジヤイロの出力
信号を修正できる手段が得られる。この相互関係
（correlary）は、誤差パラメータが零であるとす
ると特性係数が何ら重要性を持たず、更に、ジヤ
イロ出力信号の修正は求められない。この相互関
係は（14）と（21）の解析から容易にわかる。 上記の相互関係に従つて動作するリング・レー
ザ・ジヤイロが第９図にブロツク図で示されてい
る。この装置は、誤差パラメータを零に向つてド
ライブするようなやり方で誤差パラメータを最終
的に制御するために、リング・レーザに加えられ
るバイアスを制御する帰還バイアス装置を付加さ
れていることを除き、第１図に示す装置に類似す
る。 トランスデユーサ９１０が結合器９１１を介し
てリング・レーザ・ジヤイロ９００に結合され
て、リング・レーザ・ジヤイロ９００の中を互い
に逆向きに進むビームのうちの少くとも１つのビ
ームのふるまいを示す電気信号を与える。第１の
信号処理装置９２０が、トランスデユーサ９１０
から結合器９１２を介して与えられた電気信号に
応答する。第１の信号処理装置９２０と、トラン
スデユーサ９１０と、リング・レーザ・ジヤイロ
９００は同じ機能を行い、第１図の対応するブロ
ツク１２０，１１０，１００とほぼ同じ信号を生
ずる。リング・レーザ・ジヤイロ９００はリン
グ・レーザ・ジヤイロ１００（第１図）と同様
に、バイアス装置１３０に類似するバイアス装置
９３０へ結合される。このバイアス装置９３０は
外部制御信号９７１に応答する点がバイアス装置
１３０とは異る。バイアス装置９３０は結合要素
９３１によりリング・レーザ・ジヤイロ９００に
結合される。第１の信号処理装置１２０（第１
図）に類似する第１の信号処理装置９２０がジヤ
イロ出力角信号を生ずる。この信号は、トランス
デユーサ９１０により与えられた電気信号から形
成される。その出力角信号はロツクインのような
光散乱誤差を修正されていない。後で説明するよ
うに、第９図に示すリング・レーザ・ジヤイロ装
置は第１の信号処理装置９２０からジヤイロ出力
信号を生ずる。この出力信号には、第１図に示す
第１の信号処理装置１２０の出力信号に含まれて
いるのよりも大幅に少いロツクイン誤差が含まれ
る。 第９図で、第１と第２の信号処理装置９４０，
９５０で構成されている帰還バイアス装置がトラ
ンスデユーサ９１０からの信号に応答して、バイ
アス制御信号をバイアス装置９３０へ与える。そ
のバイアス制御信号は加算器９６０により、振幅
制御器９８０から与えられた一定入力信号に加え
合わされる。この加算器９６０の出力は利得が
GTの利得ブロツク９７０により増幅されてから
バイアス装置９３０へ与えられ、リング・レー
ザ・ジヤイロ９００の互いに逆向きに進むビーム
に与えられるバイアスを制御する。この帰還装置
は、ジヤイロ出力角に通常含まれているロツクイ
ン誤差を零に向つてドライブするようなやり方
で、互いに逆向きに進むビーム波に作用を及ぼす
ために、リング・レーザ・ジヤイロ９００へ与え
られるバイアスを制御する。したがつて、第１の
信号処理装置９２０により与えられる出力角は、
従来のデイザーされるジヤイロで誤差が累積され
るために第１図の第１の信号処理装置１２０の出
力に含まれているような誤差について修正する必
要はない。 第２の信号処理装置９４０は第２の信号処理装
置１４０（第１図）に類似しており、トランスデ
ユーサ９１０から結合要素９１２を介して与えら
れた電気信号に応答し、第５図を参照して説明し
たように、ZRC位相角情報から得たロツクイン
誤差パラメータ信号を発生する。第２の信号処理
装置の出力信号は、(i)逆向きに進む２つのビーム
の間の振動数差の極性に対応するψ〓の極性を示す
信号と、(ii)ψ〓の極性の変化を示す信号（この信号
はある種のパルスまたは論理レベルの変化であ
る）と、(iii)互いに逆向きに進む２つのビームの間
の振動数の差の極性変化時、すなわち、ψ〓が零に
等しい時、に生ずるZRC位相角を示す信号と、
(iv)ψ¨の各極性に対するZRC位相角の正弦と余弦の
関数値の累積された値の関数である、式（15）、
（13）により定められるロツクイン誤差パラメー
タ信号である。 これらの信号(i)〜(iv)は結合要素９４１を介して
第３の信号処理装置９５０へ与えられる。 第３の信号処理装置９５０はそれらの信号、と
くにロツクイン誤差パラメータ信号F1、F2、
F3、F4（式（15）と対応する式（13）ごとの）に
応答する。第３の信号処理装置９５０はロツクイ
ン誤差パラメータ信号に作用してバイアス装置９
３０を制御する制御信号を生ずる。この制御信号
は振動制御器９８０の出力に加え合わされその和
信号は利得GTだけ増幅されてからバイアス装置
９３０へ与えられる。機械的バイアス装置では、
振動制御器９８０は、バイアス装置９３０により
指令されている望ましいピーク＝ピーク回転角を
得るための信号を与える。後で詳しく説明するよ
うに、バイアス装置９３０には、ZRC位相角を
変えるために第３の信号処理装置により決定され
る値だけ、次第に増加するように変化させられ
る、振動制御器９８０により決定される一定バイ
アスが与えられる。機械的なバイアス装置におい
ては、バイアス装置９３０は、ZRC位相角が決
定された値を有するように、ジヤイロの入力軸を
中心とする正逆回転角を変えるようにして制御さ
れる。 バイアス装置９３０は第１図のバイアス装置１
３０と同様に機能する。バイアス装置９３０は、
リング・レーザ・ジヤイロ９００において互いに
逆向きに進む電磁放射ビームのうちの少くとも１
つのビームの振動数に変化するバイアスを与える
ことにより、前記電磁放射ビームの間の振動数の
差を変化させ、符号を交番させる手段を構成する
ものである。しかし、バイアス装置９３０は、第
３の信号処理装置により与えられたバイアス制御
信号に応答して、互いに逆向きに進むビーム波の
間の変化する振動数差の特性に作用を及ぼすよう
にして、バイアスを制御することによりZRC位
相角の決定された値を生ずるものである点が第１
図のバイアス装置１３０とは異なる。リング・レ
ーザ・ジヤイロ９００に機械的に回転を与えるバ
イアス装置の場合には、第３の信号処理装置９５
０により与えられるバイアス制御信号は、ジヤイ
ロの入力軸を中心とする機械的な正・逆回転角の
振幅を制御するようにバイアス装置９３０を制御
する。そのために、互いに逆向きに進むビーム波
の間の積分された振動数差が作用を受け、したが
つてψ〓が零である時の位相角が作用を受け、極性
すなわち符号が変えられる。これはもちろん両方
のビームの間の振動数の差の極性の変化のことで
あり、前記したようにZRC位相角である。 第９図に示されている装置は、リング・レー
ザ・ジヤイロ９００において互いに逆向きに進む
ビームに、入力軸を中心とする機械的回転なし
に、直接作用する電気的または光学的なバイアス
装置の一部であるような帰還バイアス装置に等し
く用いることができる。機械的なバイアス装置と
同様に、第３の信号処理装置９５０は、リング・
レーザ・ジヤイロ９００内の互いに逆向きに進む
ビーム波のうちの少くとも一方のビーム波の振動
数に変化するバイアスを加えて振動数差を変化さ
せ、更に重要なことはψ〓が極性を変える点でそれ
らのビーム波の間の瞬時位相角に作用するように
バイアス装置９３０を制御する。 本発明のこの実施例を理解するには、バイアス
装置９３０の一例と、それがリング・レーザ・ジ
ヤイロ９００にどのようにして結合されたかをも
つとよく理解することが助けとなる。ここで、第
１０図に示されているバイアス装置について説明
する。第１０図において、ベース１０１１に平行
な平面内に設けられている閉ループ経路１０１０
と、この閉ループ経路に沿つて互いに逆向きに進
むビームを支持するベース１０１１に閉ループ経
路１０１０が固定される。リング・レーザ・ジヤ
イロ９００は、閉ループ経路を形成する平面に垂
直な軸１０１２を中心とする回転を測定するもの
である。更に、ベース１０１１は２枚またはそれ
以上の板ばね１０１５，１０１６と、ベース１０
１４にとりつけられている軸１０１７を介して第
２のベース１０１４に結合される。リング・レー
ザ・ジヤイロ９００のこの構造においては、ベー
ス１０１１は軸１０１７とほぼ同軸の軸１０１２
を中心として回転できる。したがつてベース１０
１１はベース１０１４に対して正・逆転できる。
このような構造の系はほぼ高いＱの弾性質量系で
ある。板ばねの少くとも１枚に制御されたトルク
を加えることにより回転と、回転角の大きさを制
御できた。 機械的な回転を制御する装置の一例も、第１０
図に示されている。双方向圧電素子１０２０，１
０２１が板ばね１０１５，１０１６にそれぞれ結
合される。圧電素子１０２０は板ばね１０１５に
トルクを加え、圧電素子１０２１はそのトルクの
大きさを測定する。適切な回路と組合わせること
により、第１０図に示す装置はＱの高い電気機械
的な発振器の一部となる。 次に、圧電素子１０２０を励振して、ベース１
０１１をベース１０１４に対して軸１０１２を中
心として正・逆転させるための電気装置について
説明する。パルス形成器１０３０が電気パルスを
高電圧増幅器１０３１を介して圧電素子１０２０
へ与える。それらのパルスの極性は交番し、圧電
素子１０２１の出力に同期させられる。それらの
パルスはパルス幅変調または振幅変調などができ
る。第１０図に示しているのは、ベース１０１４
に対するベース１０１１の回転量を制御するため
にパルス幅変調を用いる装置の一例である。図示
のように、パルス制御器１０４０が、パルス形成
器１０３０を制御するために、制御信号発生器１
０５０により制御される。このパルス形成器１０
３０は圧電素子１０２０にパルスを与える。パル
ス制御器１０４０は、ベース１０１４に対するベ
ース１０１１の回転の向きが変化する時刻に同期
させられる。この回転の向きの変化の時刻にψ〓は
零にされ、極性を変えられる。この動作は、デイ
ザーによりひき起される回転速度が慣性入力回転
速度より高い通常時にはこの通りである。同期
は、同期パルスを結合要素１０６１を介してパル
ス制御器１０４０へ与える回転の向き変化指示器
１０６０へ与える圧電素子１０２１の出力をとり
出すことにより行われる。 指示器１０６０はたとえば電圧微分器１０６２
と、この電圧微分器１０６２の出力端子に接続さ
れる零交差指示器１０６３と、この指示器１０６
３の出力端子に接続されるパルス整形器１０６４
とで構成される。パルス整形器１０６４の出力は
結合要素１０６１を介してパルス制御器１０４０
へ与えられる。 回転の向き変化指示器１０６０は、パルス制御
器１０４０が、同期パルスに対してある時間的な
関係を有するゲートパルスを、パルス形成器１０
３０へ与えることができるように、同期パルスを
パルス制御器１０４０へ与える。同期パルスは第
２の信号処理装置９４０の出力端子でψ〓論理信号
から得られることに注意すべきである。しかし、
同期パルスは他の手段で得ることもできる。 次に、第１１図も参照してこのバイアス装置の
動作を説明する。ベース１０１１と、板ばね１０
１５，１０１６とで構成されているバイアス装置
の組合せは、以下デイザー振動数FDと呼ぶこと
にする、ある共振振動数を持つばね−質量系を構
成する。このデイザー振動数FDはデイザー周期
TDが伴う。説明のために、制御信号発生器１０
５０が、パルス形成器１０３０により発生させる
希望のパルス幅に対応する有限時間幅TWの信号
を発生するものと仮定する。そうすると、パルス
制御器１０４０は ｔ（スタート）＝TD／４−TW／２ に対応する希望のスタート時刻にゲート信号をパ
ルス形成器１０３０へ与える。そのゲート信号は ｔ（ストツプ）＝TD／４＋TW／２ に対応する時刻に消失させられる。 パルス形成器１０３０はこのように同期ゲート
制御する状況を示すグラフを第１１図に示す。第
１１図で、カーブＣ１０はジヤイロ入力軸１０１
２（第１０図）を中心とする回転角を表わす。こ
の入力軸を中心とする回転の向きが変化した時刻
がカーブＣ１０上の点Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３で
示されている。この回転の向きの変化は、微分器
１０６２の出力に応答する零交差検出器１０６４
により検出される。回転の向きが変化する時には
微分器１０６２の出力は零であるから、パルス整
形器１０６４の出力端子に同期パルスが生ずる。
回転の向きが変るたびに同期パルスが回転の向き
変化指示器１０６０により発生される。それらの
同期パルスは第１１図において同期パルスＣ２
１，Ｃ２２，Ｃ２３として示されている。パルス
制御器１０４０はそれらの同期パルスを、TWの
値を発生する制御信号発生器１０５０の出力に組
合わせ、ゲート信号Ｃ３１，Ｃ３２をパルス形成
器１０３０へ与える。それらのゲートパルスの幅
は制御信号発生器１０５０により発生される時間
幅TWに等しい。それらのゲート信号のスタート
時刻とストツプ時刻は同期パルスたとえばパルス
Ｃ２１，Ｃ２２から測定される。 ゲート信号の同期パルスに対するスタート時刻
とストツプ時刻は既知のデイザー振動数FDと、
対応する周期TDをとる。FDの値は、このバイ
アス装置が適用される特定のリング・レーザ・ジ
ヤイロのばね−質量系の実際の共振振動数とする
こともできれば、そうしなくともよいが、なるべ
くそれに近い値にすべきである。得たパルス幅
TWの値が共振デイザー周期TDとくらべて小さ
いと、実際の共振デイザー周期に対して選択され
たTDの値に生ずる小さな変動がばね−質量系の
デイザー振動数に及ぼす影響は最小となる。いい
かえると、ばね−質量系はその実際の共振振動数
でデイザーすなわち振動する。 第１０図に示すバイアス装置の動きの各向きに
対する実際のデイザー角度の振幅は、次に行われ
る向きの変化の前に制御信号発生器１０５０によ
り与えられるパルス幅TWの値と主として関連さ
せられる。上記の例では、制御信号発生器１０５
０は一定であると仮定した。この状況において
は、この装置が動作を開始させられた後は、利得
がばね−質量系の損失に等しくなつてほぼ一定の
ピーク＝ピークデイザー角度振幅となり、回転角
度が正弦波状に変化するまで、デイザー角度の振
幅は大きくなる。制御信号発生器１０５０により
与えられる時間TWが変化するとデイザー角度の
振幅が変化する。各パルスはピーク振幅の一方の
向きまたは他方の向きに寄与する。パルス幅TW
が変化した時の回転振幅の変化の間の関係は、第
１１図のカーブＣ１０上の点Ｃ１８，Ｃ１９によ
り示されている零回転角度に対するゲート信号パ
ルスの相対的な配置に依存する。圧電素子１０２
０へ与えられるパルスの中心が点Ｃ１８，Ｃ１９
で示されている時刻にちようど位置すると、パル
ス幅TWの値の変化に対する回転角の変化の間に
最高の直線関係が存在する。ゲート信号パルスの
実際のスタートは、共振デイザー振動数FDの周
期であると仮定している選択された定数に依存す
る。これはそうすることもできれば、しなくても
よい。その理由は、対象とする特定のばね−質量
系の共振デイザ−振動数に寄与する多くの変量が
あるからである。しかし、制御信号発生器１０５
０により与けられたパルス幅TWがデイザー周期
より小さく、TDの選択された値がTDの実際の
値に非常に近いと、回転角振幅と、制御信号発生
器１０５０により与えられたパルス幅TWの値の
間に非常に直線関係が存在する。一方、実際の共
振デイザ−周期TDと、選択された定数値TDと
からのずれにより、希望の直線関係は低下する。 要約すると、第１０図に示されているバイアス
装置は、各回転の向きに対するピーク・デイザー
角を、制御信号発生器１０５０により与えられた
１つの入力信号TWの振幅の関数として制御する
手段を与えるものである。デイザー角の振幅が変
化するとZRC位相角、すなわち、第１１図の点
Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３である回転の向きを変え
る点における瞬時位相角が変化することになる。
更にZRC位相角の制御により、式（21）で示さ
れているロツクイン誤差パラメータ（Ｆ）を零ま
で小さくできるものとすると、第１の信号処理装
置９２０（第９図）からのジヤイロ出力角にロツ
クイン誤差がないようにしたり、非常に小さくし
たりできる。第１０図の制御信号発生器１０５０
は本質的には第３の信号処理装置９５０と振幅制
御器９６０との組合せである。その出力は加算器
で加え合わされる。この加算器の出力は大体にお
いて、制御信号発生器１０５０により与えられる
出力である。加算器９６０の出力は第３の信号処
理装置９５０により主として変えられる。次に、
第３の信号処理装置９５０の詳しい説明と、この
信号処理装置を用いて行う制御について説明す
る。 式(10)と対応する式（11）とは、デイザー・サイ
クルの２分の１サイクルの間に回転速度が１回だ
け零になつたことにより生ずる増加する角度誤差
を記述するものである。回転速度が零というのは
ψ〓が零であることに対応する。式（11a）と
（11b）を組合わせ、それらの式と（15）式を書
き直すと、正の負の各ZRCにおいて生ずる個々
の誤差を加え合わせることにより、累積されるロ
ツクイン誤差が得られる。すなわち、 ε＝_n 〓ⁱ⁼¹ δθ_i ⁺＋_n 〓ⁱ⁼¹ δθ_i ^- （22） 前記式（14）、（15）から式（22）は次のように
書き直すことができる。 ε＝_o 〓ⁱ⁼¹ C_iF_i （23） ここに、いまの実施例ではｎ＝４である。 以上の説明においては、ロツクイン誤差パラメ
ータF_iを発生する要素と、特性シグネイチヤー係
数C_iを発生する要素は、出力から直接減算するた
めに全ロツクイン誤差εを決定するためのものと
説明した。以下の説明では、ロツクイン誤差を零
近くに保つための手段を導入する。 （23）式で、累積ロツクイン誤差は、前記した
ようにしてロツクイン誤差パラメータを観察する
ことにより決定できる。（23）式に含まれている
ロツクイン誤差パラメータが零にされたとする
と、第１の信号処理装置９２０（第９図）のジヤ
イロ出力角中に累積された全ロツクイン誤差ε
は、特性シグネイチヤー係数(C)の値とは無関係に
零となる。 ZRC位相角の正弦値と余弦値の以後の値を、
F1，F2，F3，F4が零まで収束し、したがつてロ
ツクイン誤差εが零に収束するようにさせること
により制御が行われる。この制御のやり方は、
ZRC位相角の過去の値を基にしたロツクイン誤
差パラメータの現在の値により表されるベクトル
関係により数学的に表すことができ、未来に起る
ZRC位相角の決定により未来に起る増分誤差パ
ラメータ△Ｆに影響が及ぼされる。 F1とF2をベクトルＦ→⁺の２つの直交成分とし、
△F1と△F2をベクトル△Ｆ→⁺の直交する２つの成
分とすると、Ｆ→⁺における、したがつてF1とF2に
おける最大の減少は、△Ｆ→⁺を△Ｆ→⁺の向きに沿つ
て負に置くことにより達成される。これは数学的
には次式で表される。 ここに、△Ｆ→⁺＝△F₁ｉ→＋△F₂j Ｆ→⁺＝F₁ｉ→＋F₂j である。式（13a）と（13b）を式（23）に代入
し、対応するベクトル成分を等しいと置くと次の
ようになる。 式（25）、（26）から、正のψoに対する希望の
ZRC位相角が計算される。 ψo⁺＝tan^-1（−F₂／−F₁） （27） ここに、このアークタンジエントの解は全ての
象限において要求される。 同様にやり方で、F₃とF₄はベクトルＦ→^-の直交
する２つの成分と考えることができ、△F₃と△
F₄はベクトル△Ｆ→^-の直交する２つの成分と考え
ることができる。以上説明した同じ展開に続い
て、負のφ¨₀に対する希望のZRC位相角が次式の
ように計算される。 ψo^-＝tan^-1（−F₄／−F₃） （28） ここに、このアークタンジエントの解は全ての
象限において要求される。 （27）式で表されるψo⁺の値は未来に起る、す
なわち、次の向きの変化における希望のZRC位
相角の決定でから、その未来の決定においては、
正である回転角加速度に対応してφ¨ｏは正であ
る。（28）式は、負である回転角加速度に対応し
てφ¨ｏが負であるZRC位相角の値に対する表現
である。次に起るZRC位相角が式（27）、（28）
において決定される値のプラスマイナスπ／２ラ
ジアン内であるとすると、ロツクイン誤差パラメ
ータが小さくなるから、（23）式で表されている
ように、累積ロツクイン誤差が小さくなり、その
後で、第１の信号処理装置９２０により与えられ
るジヤイロ出力角に含まれているロツクイン誤差
が小さくなる。 再び第９図を参照して、第３の信号処理装置９
５０は、式（23）中のＦに対する表現で示されて
いるように、ロツクイン誤差パラメータ信号を処
理し、上で説明したような（24）式に従う制御操
作を行つてバイアス装置９３０を制御する出力信
号を与え、次のZRC位相角を式（27）、（28）式
に示されているような値にする。以上説明したバ
イアス装置と制御のやり方が成功するか否かは、
帰還バイアス装置がZRC位相角の妥当な程度に
正確な制御を行える性能に依存する。 もちろん、ZRC位相角は、バイアス装置９３
０（第９図）により加えられる運動ばかりでな
く、リング・レーザ・ジヤイロが測定しようとし
ているベース運動すなわち入力運動にも依存す
る。入力運動が存在している時に希望のZRC位
相角を得るために第３の信号処理装置９５０が適
切な信号を与えて、第１の信号処理装置９２０か
らのジヤイロ出力信号に含まれている誤差を最小
にできるように、第３の信号処理装置９５０は帰
還バイアス装置の全応答を予測する手段を設けれ
ばならない。以下の説明は、式（27）、（28）の説
明において述べた要求に従つてZRC位相角を制
御する制御信号を第３の信号処理装置９５０から
発生する方法についてのものである。 式（24）〜（28）により示されている制御動作
は、ロツクイン誤差パラメータ(F)の最終値を小さ
くするために、未来のZRC位相角の値を操作す
ることを求めている。これは、もちろん、ZRC
位相角測定の履歴が得られており、将来の処理に
備えて保持されていることを仮定した上でのこと
である。 板ばねにトルクを周期的に与える第１０図に示
されているようなデイザー装置を仮定すると、
ZRC位相角測定は加えられるそれらのトルクと、
ジヤイロの入力軸の周囲の慣性回転入力速度すな
わちベース運動を含む、ジヤイロの入力軸の周囲
の外部擾乱との関数である。加えられているトル
クの変化による影響を分離できるように、それら
の外部擾乱は考慮に入れておかねばならない。外
部擾乱の影響を小さくするためには、次のZRC
位相角を最新のデータを基にして予測し、制御す
ることが望ましい。以下の説明においては、適切
な制御を行えるように、ψ¨の正の負の値の間で
ZRC位相角を識別することが重要である。 第１２図はいくつかのデイザー・サイクルを示
すグラフで、このグラフには加えられた制御トル
クが重ねて示されている。それらの制御トルクは
記号IXnで示されており、ZRC位相角の間の中間
点、すなわち、最大デイザー角度振幅の中間点に
中心を置いている。もつとも、第１０′図を参照
して先に説明した装置の動作にとつては、制御ト
ルクをこのような時点で加える必要はない。以下
の説明においては、制御トルク「IXn」はラジア
ンの単位で表される増大する制御トルクを表す。
その増大する制御トルクは一定値に加えられる。
加えられる制御トルクはエネルギー量であるか
ら、増大する制御トルクの作用はψoの角度値に
増大する作用を及ぼし、ここで説明している例で
はデイザー角度振幅である。 第１２図において、ジヤイロ９００がある時間
だけデイザーされ、最後に行つた、時には制御ト
ルクIXnが加えられる前に、ZRCの測定で得られ
た値がψ7であると仮定する。また、増大する制
御トルクIXnは計算されて、ψNが起る前に加え
られる制御トルクに一致するものと仮定する。
ZRC位相角を制御するために、ψPで示されてい
るZRC位相角の前に加えるべき増大する制御ト
ルクIXPを表す制御信号を与えることが第３の信
号処理装置の目的である。このような状況におい
ては、ψPは、（24）式において示したようにF3
とF4で構成されたベクトルF^-を小さくし、した
がつてジヤイロの出力に含まれている誤差の量を
小さくするZRC位相角の希望の値である。 次にZRC位相角ψPを生じさせるためにIXPに
より加えるべきトルクの大きさを予測する１つの
方法は、慣性入力回転速度の存在する状況におい
て、ZRC位相角の履歴を調べることにより帰還
バイアス装置の応答を予測する方法である。これ
は、ψ¨が選択された極性である引き続くZRC位相
角の値を比較することにより行うことができる
が、ψ¨が交番する極性である引き続くZRC位相角
を基にしてψPを予測することも可能である。「次
の」ZRC位相角ψPを生じさせるためにIXPの値
を予測する方法は、上で述べた２つ以外に数多く
ある。以下に述べるのは前者の方法、すなわち、
同じ極性のψ¨oの引き続くZRC位相角を調べる方
法についてのみである。 慣性入力回転速度の変化が比較的小さく、デイ
ザー振動数が比較的高いと仮定すると、入力制御
トルクを除外したZRC位相角「Ｕ」の変化はψ¨の
極性が同じである１つのZRC位相角から次の
ZRC位相角までほぼ同じであることがわかる。
たとえば、第１２図で、UPはU7にほぼ等しいと
仮定している。Ｕを第１種の予測子と定めると、
Ｕについての一般的な式は次のように書くことが
できる。 U_i＝ψ_i−ψ_i-2＋（−１）ⁱ（IX_i-1 ＋IX_i-2） （29） 特別な例では、U7とU5は次のように計算され
る。 U7＝ψ7−45−（IX6＋IX5） U5＝ψ5−43−（IX4＋IX3） （30） UPの値を予測する際における更に細かい手順
は、前の第１種の予測子U5を調べ、U7とU5の間
の値を変化させてUPの値を修正することである。
これは一般に次式で表すことができる。 E1＝U_i−U_i-2 （31） この誤差E1を用いてUPは次の一般的な形式で
予測できる。 U_i+2＝U_i＋E1 （32） 第１２図に示す特別な例では、式（31）、（32）
に代入することによりUPは次のように計算され
る。 UP＝U7＋（U7−U5） ψ7はIXPとIXNとの値に依存するから、一般
的な形式でのψPの値の式は次のように表すこと
ができる。 ψ＾_i+2＝ψ_i−（−１）ⁱ（IX_i＋IX_i+1） ＋U_i+2 （34） この式の左辺は加えられたトルクを基にしたψ＾
（ｉ＋２）の予測値であり、この項の上の「帽子」
により示されている。式（27）、（28）の適切な解
（これは所期の制御機能を満すものである）を
（34）式の左辺に代入してIX（ｉ＋１）の値につ
いて解くと次式が得られる。 IX_i+1＝（−１）^-i（ψ_i−ψ＾_i+2＋U_i+2） −IX_i （35） 第１２図に示す特別な例においては、ψPは
（27）式から決定され、それを（34）式に代入す
ると ψ＾Ｐ＝ψ7＋（IXP＋IXN）＋UP （36） IXP＝（−１）（ψ7−ψ＾Ｐ＋UP）−IXN （37） 得られる。 上記の解析においては、IXNは既知であつて、
ZRCの測定値ψ6を基にして計算したと仮定した。
したがつて、同様のやり方で、一般式（34）、
（35）と制御式（28）を、ψPに関連するZRC位相
角の極性とは逆の極性のψ¨を有するZRC位相角で
あるψNの次の値を計算するために利用できる。 第３の信号処理装置９５０は、増大するロツク
イン誤差パラメータ(F)と、最新のZRC位相角ψo、
Ｄと、ψ〓oの極性とを表す信号を第２の信号処理
装置から受け、ほぼ式（27）と（28）によりそれ
ぞれ決定されるZRC位相角とψPまたはψNとの次
の希望値を計算する。以上説明した操作が、第３
の信号処理装置９５０の動作を表す第１３図の流
れ図に示されている。ψ¨(D)の極性に応じて選択さ
れた１つのブロツク１３１０または１３２０が、
ロツクイン誤差パラメータを表す現在のデータに
基にして動作し、それぞれψPまたはψNの値を計
算する。それらの計算に続いて、増大する制御ト
ルクIXPまたはIXNの値が式（29）〜（37）に関
連して先に説明した「予測子」制御手法を用い、
過去の実行データを基にして計算される。ZRC
位相角の過去の値と、増大する制御トルクIXPと
IXNの過去の計算された指令値とを格納するた
めに、第３の信号処理装置は十分な容量のメモリ
を必要とする。増大する制御トルクを計算する過
程が第１３図の流れ図の破線より下の部分１３５
０で示されている。 第３の信号処理装置９５０の出力９５１は、
（24）式でほぼ記述されている所期の制御機能を
満すように、ZRC位相角を得るためにジヤイロ
９００へ与えられる増大する制御トルクを表す信
号である。したがつて、第３の信号処理装置９５
０は適切なパラメータ格納、タイミング同期、い
よび式（29）〜（37）に関連する演算を行い、増
大する制御トルクを表す制御信号を発生するため
に、任意のコンピユータ、計算装置、マイクロプ
ロセツサなどで構成できる。 第３の信号処理装置９５０の出力は加算器９６
０において振幅制御器９８０の出力に加え合わさ
れる。振幅制御器９８０の出力はほぼ一定である
希望のピーク位相角または振幅を表す希望の一定
値を表し、第３の信号処理装置９５０の出力は位
相角振幅の増大する値であつて、振幅制御器９８
０の一定出力値に加え合わされる。したがつて、
加算器９６０の出力は希望の全位相角変化△ψ、
いいかえれば、バイアス装置９３０により加えら
れたレーザ・ジヤイロ９００のデイザー角度の振
幅、を表す信号である。加算器９６０の出力はブ
ロツク９７０によりGT倍にされる。ブロツク９
７０はバイアス装置９３０に適合する信号変換処
理機能も有する。 第１０図を参照して説明したバイアス装置にお
いては、利得ブロツク９７０の出力９７１と、そ
れに先行する回路は、デイザー装置とくにジヤイ
ロに加えられるトルクを制御するための第１０図
の制御信号発生器１０５０を表す。第１０図に示
されているようなバイアス装置では、利得ブロツ
ク９７０は、ジヤイロ９００に加えることができ
るトルクパルスの希望のパルス幅TWを表す信号
を生ずる信号変換処理機能を含む。 もちろん、選択したバイアス装置が振幅変調装
置であれば、利得ブロツク９７０の信号変換処理
機能により、ジヤイロ９００へ与えられるトルク
パルスの希望のパルス振幅を表す出力信号が得ら
れる。したがつて、利得ブロツク９７０は、機械
的（回転）、電気的または光学的なバイアス装置
にいずれでも構成できるバイアス装置９３０に適
合するように構成される。 以上説明した解析は制御トルクIXP、IXNの値
を何ら制約するものでないから、小さいものであ
ると仮定した。それらの値は、振幅制御器９８０
の希望のピーク＝ピーク一定振幅出力に、加算器
９６０において加え合わされる。この加算器９６
の出力はジヤイロ入力軸を中心とする回転角の振
幅を制御する。更に、この帰還バイアス装置には
少くとも２つのシステム利得が存在する。第１の
利得はIXPとIXNの計算された値から、第１０図
のバイアス装置により利用される制御信号への変
換に伴うものである。この変換によりパラメータ
IXPとIXNが、第１０図のパルス形成器１０３０
の実際のパルス幅変調またはパルス振幅変調に変
換される。この利得は第９図ではブロツク９７０
により示されている。更に、第１０図のバイアス
装置には出力利得が含まれる。これは本質的に
は、パルス幅またはパルス振幅に対するZRC位
相角またはデイザー装置の振幅の感度である。 第９図のレーザ・ジヤイロ装置に対する、振幅
制御と自動利得制御の少くとも一方の組合せは、
装置性能向上のためにある状況では望ましいもの
である。第１４図に示す装置は本発明の原理を用
いる別の実施例である。これは第９図の装置に自
動利得制御と帰還振幅制御の２つの機能を付加し
たものである。これらの機能は自動利得制御ブロ
ツク１４１０により行われる。 ピーク＝ピーク・デイザー角はバイアス装置９
３０からのレーザ・ジヤイロ９００をデイザーさ
せる振幅制御トルクに依存する。第１０図を参照
して説明したバイアス装置のばね−質量系におけ
る損失に備えて、制御トルクは十分に大きくなけ
ればならない。また、バイアス装置の電力消費量
を低くするように、トルク電流はできるだけ少
く、直線領域内に留めることが望ましい。したが
つて、ほぼ一定のピーク＝ピーク・デイザー角振
幅を保つことが望ましく、そのためにバイアス装
置の必要エネルギー量が制限される。第１４図の
帰還振幅制御器９８０′は、ピーク＝ピーク・デ
イザー角振幅を示す信号に応答して可変信号を加
算器９６０へ与える。この加算器の出力はバイア
ス装置９３０を制御するために利得ブロツク９７
０′により増幅される。振幅制御器９８０′の必要
とするピーク＝ピーク信号は、ピーク＝ピーク・
デイザー角を決定するためのトランスデユーサ９
１０からの信号により与えることもできれば、レ
ーザ・ジヤイロ９００に加えられる機械的な回転
から与えることもできる。第１の信号処理装置９
２０は、互いに逆向きに進むビームの間の位相角
における2πラジアンの位相変化の回数をカウン
トするためのアツプ／ダウン・カウンタを通常含
んでいるから、ピーク＝ピーク・デイザー角を表
す信号はそれから得られる。帰還振幅制御器９８
０′は各種の制御技術のうちの１つを用いて構成
でき、マイクロプロセツサなどを使用できる。 第９図で、利得ブロツク９７０は、第３の信号
処理装置９５０により発生された値と振幅制御器
９８０から与えられた値に装置の利得が乗ぜられ
る。これにより、それからの信号は式（29）〜
（37）について説明した予測式を基にしてZRC位
相角の変化に変換される。この装置の確度とくに
ロツクイン誤差パラメータをどれだけ速く零にド
ライブできるかは、利得ブロツク９７０のために
選択した利得値の確度に依存する。確度を向上さ
せるために、第１４図の装置は利得ブロツク９７
０′と自動利得制御器１４１０を含む。自動利得
制御器１４１０は次のZRC位相角の予測と、得
られた実際のZRC位相角に応答して利得ブロツ
ク９７０′の値を修正する。動作時には、自動利
得制御器は、第３の信号処理装置９５０により与
えられた制御信号に適切な利得が乗ぜられて、得
られたZRC位相角と希望のZRC位相角の差が最
小となるように、自動利得制御器が利得ブロツク
９７０′の利得を絶えず修正する。 以上説明したのは４つのロツクイン誤差パラメ
ータ(F)と４つの係数(C)のためのプロセスであつ
た。式（12a）と（12b）から、対応する２パラ
メータ・モデルが存在することは明らかである。
以下に説明するモデルは係数C^* ₁とC^* ₂、ロツクイ
ン・パラメータF^* ₁とF^* ₂についてのものである。 C^* ₁＝√Ω_L（sinβ−cosβ） （38） C^* ₂＝−√Ω_L（sinβ＋cosβ） （39） ZRCを全体にわたつて加えると F^* ₁＝Σ△F^* _1j （42） F^* ₂＝Σ△F^* _2j （43） となる。 ＣとＦについての説明はC^*とF^*についても適
用できる。したがつて（14）式は θ_c＝θ〓−ΣC^* ₁F^* ₁ （44） ｉ＝１，２ となる。 第９〜１４図に示す帰還バイアス装置に関する
（14）式におけるように、F^* ₁とF^* ₂を小さくするた
めに必要とされるψo^-とψo⁺の制御には、ベクト
ルＦ→^*ベクトルF^*に沿つて負の向きにすることを
要する。ここに、 △F^*＝△F^* ₁ｉ＋△F^* ₂ｊ （47） F^*＝F^* ₁ｉ＋F^* ₂ｊ （48） 正のZRCに対しては、式（40）、（41）、（47）、
（48）を式（46）に代入し、ベクトルの成分を等
しいと置くことにより次式が得られる。 正のZRCが生じた時にψo⁺を含む項だけ含まれ
るという条件が課される。式（49）、（50）から ψo⁺＝tan^-1（−F₁ ^*／−F₂ ^*） （51） となる。同様にして、希望のψo⁺は次のように得
られる。 ψo^-＝tan^-1（−F₂ ^*／F₁ ^*） （52） 信号処理装置９２０，９４０，９５０と振幅制
御器９８０は第９図には別々に示されているが、
完全に１つのユニツトとすることもできれば、そ
の選択した部分だけを１つのユニツトにすること
もできる。更に、第１０図のバイアス装置９３０
の選択した部分を利得ブロツク９７０を１つの信
号制御装置にまとめることもできる。同様に信号
処理装置９２０，９４０′，９５０、帰還振幅制
御ブロツク９８０′、自動利得ブロツク１４１０、
利得ブロツク９７０′、バイアス装置９３０の全
部または一部を汎用コンピユータのような単一の
処理装置にまとめることもできる。以上説明した
本発明の実施例は発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々改変できる。とくに、第１，９，１４図の装
置は増大する誤差パラメータを得るために、選択
的にZRC位相角で動作する。しかし位相角サン
プリングの種々の選択、たとえば、ψ〓が最大の時
の位相角、も使用できる。これはもちろん前記実
施例とは異る。多少類似する誘導、解析および制
御である。しかし、実際的な見地からは、ψ〓が実
際に零で、トランスデユーサの出力信号が最低速
度で変化するから、ZRC位相角は容易に得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロツク図、第２
図はリング・レーザ・ジヤイロで用いられる典型
的な出力部の構成を示す線図、第３Ａ，３Ｂ図は
第２図に示す光検出器に与えられる信号を示すグ
ラフ、第４Ａ図は典型的なリング・レーザ・ジヤ
イロの出力信号中のロツクイン誤差を示すグラ
フ、第４Ｂ図はデイザーされているジヤイロの向
き反転を周囲における光検出器へ与えられた組合
わされたビームの強さを示すグラフ、第４Ｃ図は
デイザー・ジヤイロの向き反転の周囲における全
移相変化のグラフ、第５図は第１図に示す信号処
理装置の一部のブロツク図、第６図は第５図に示
す信号処理装置を更に詳しく示すブロツク図、第
７Ａ〜７Ｃ図は第６図に示す信号処理装置の流れ
図、第８図は第６図と第７図に示す装置の信号を
示すタイミング波形図、第９図は帰還デイザー制
御器を用いる本発明の別の実施例を示すブロツク
図、第１０図はバイアス装置のブロツク図、第１
１図は第１０図に示すバイアス装置の動作を示す
グラフ、第１２図は第９図に示す装置の制御のや
り方を示すグラフ、第１３図は第９図の信号処理
装置の動作を示す流れ図、第１４図は帰還デイザ
ー制御器を用いる本発明の別の実施例のブロツク
図である。 １００，９００……リング・レーザ・ジヤイ
ロ、１１０，９１０……トランスデユーサ、１２
０，１４０，１５０，１６０，６１０，９２０，
９４０，９５０……信号処理装置、１３０，９３
０……バイアス装置、３０１，３０２……光検出
器、５０１……向き検出器、５０２……ZRC検
出器、５０３……ZRC位相角測定器、５０４…
…正弦−余弦値発生器、５０５……計算器、５０
６……格納および加算器、６０１ａ，６０２……
符号検出器、６０２ａ，６０２ｂ……符号反転弁
別器、６１７……ZRC計算器、９８０……振幅
制御器、１０２０，１０２１……圧電素子、１０
３０……パルス形成器、１０４０……パルス制御
器、１０５０……制御信号発生器、１０６０……
向きの変化指示器、１０６２……電圧微分器、１
０６３……零交差指示器、１０６４……パルス整
形器、１４１０……自動利得制御器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２つの波が相互に逆向きに閉ループ路にほぼ
   沿つて伝播し、前記２つの波それぞれの振動数が
   前記閉ループ路の回転速度の関数であり、前記２
   つの波の間に生まれる位相関係も前記閉ループ路
   の回転速度の関数であるようになつている角速度
   センサであつて、その正味の回転速度に関連する
   が角速度センサに固有のロツクイン誤差を含むセ
   ンサ信号を発生するものである角速度センサにお
   いて： 前記２つの波の少くとも一方に応じ、前記位相
   関係を表す少くとも１つの出力信号を与える検知
   手段と； 前記検知手段の前記出力信号に応じ、前記２つ
   の波の間の前記位相関係に関してその位相角の一
   次の時間微分dψ／dtが所定の値をとる時点での
   位相角の値ψを決定する位相角決定手段と； バイアス制御信号を受ける手段を含んでいて、
   変化する振動数のバイアスを前記２つの波の少な
   くとも一方に対して導入し、前記２つの波の相対
   位相角の変化の速さが少なくとも１度は零点を通
   過させられるようにバイアスを導入するためのバ
   イアス手段であつて、前記バイアス制御信号に応
   じて前記位相関係にある程度の指示を与えるよう
   に、前記２つの波の少なくとも一方に影響を及ぼ
   す手段を含んでいるバイアス手段と； 前記位相関係に関してその位相角の一次の時間
   微分dψ／dsが所定の値をそれまでにとつた時点
   での位相角の値のうちの所定の諸値の関数とし
   て、前記バイアス制御信号を発生するバイアス制
   御信号発生手段と を備えることを特徴とする角速度センサ。 ２ ２つの波が相互に逆向きに閉ループ路にほぼ
   沿つて伝播し、前記２つの波それぞれの振動数が
   前記閉ループ路の回転速度の関数であり、前記２
   つの波の間に生まれる位相関係も前記閉ループ路
   の回転速度の関数であるようになつている角速度
   センサであつて、その正味の回転速度に関連する
   が角速度センサに固有のロツクイン誤差を含むセ
   ンサ信号を発生するものである角速度センサにお
   いて： 前記２つの波の少くとも一方に応じ、前記位相
   関係を表す少くとも１つの出力信号を与える検知
   手段と； 前記検知手段の前記出力信号に応じ、前記２つ
   の波の間の前記位相関係に関してその位相角の一
   次の時間微分dψ／dtが零となる所定の時点での
   位相角の値ψを決定する位相角決定手段と； バイアス制御信号を受ける入力端子を含んでい
   て、前記２つの波の間の振動数の差にその符号が
   変わるような変化を与えるバイアス手段であつ
   て、前記バイアス制御信号に応じ、前記位相関係
   に関してその位相角の一次の時間微分dψ／dtが
   零となる所定の時点で前記位相角ψが所定の値を
   とるように、前記２つの波の少くとも一方に変化
   を与える手段を含んでいるバイアス手段と； 前記位相角の一次の時間微分dψ／dtが零とな
   つたそれまでの時点での前記位相角のうちの所定
   の位相角の諸値の関数として、前記センサ信号中
   のロツクイン誤差を最小にするような前記バイア
   ス制御信号を発生する信号処理手段と を備えることを特徴とする角速度センサ。 ３ ほぼ単色ビームの２つの波が相互に逆向きに
   閉ループにほぼ沿つて伝播し、前記２つの波のそ
   れぞれの振動数が前記閉ループ路の回転速度の関
   数であり、前記２つの波の間に生まれる位相関係
   も前記閉ループ路の回転速度の関数であるよう
   に、ほぼ単色ビームの２つの波を維持する維持手
   段と； 前記２つの波の少くとも一方に応じ、前記位相
   関係を表す少くとも１つの出力信号を与える検知
   手段と； 前記検知手段の前記出力信号に応じ、前記閉ル
   ープの回転を表すが角速度センサに固有のロツク
   イン誤差の累積を含むセンサ信号を発生する第１
   の信号処理手段と； 前記検知手段の前記出力信号に応じ、前記２つ
   の波の間の前記位相関係に関してその位相角の一
   次の時間微分dψ／dtが所定の値をとる所定の時
   点での位相角の値ψを決定する位相角決定手段
   と； バイアス制御信号を受ける入力端子を含んでい
   て、変化する振動数のバイアスを前記２つの波の
   少くとも一方に対して導入し、前記２つの波の相
   対位相角の変化の速さが少くとも１度は零点を通
   過させられるようにバイアスを導入するためのバ
   イアス手段であつて、前記バイアス制御信号に応
   じ、前記位相関係の一次の時間微分dψ／dtが所
   定の値をとる時点で前記位相関係の位相角ψが所
   定値をとるように、前記２つの波の少くとも一方
   に変化を与える手段を含んでいるバイアス手段
   と； 前記位相関係に関してその位相角の一次の時間
   微分dψ／dtが所定の値をそれまでにとつた時点
   での位相角の値のうちの所定の諸値の関数とし
   て、前記センサ信号中のロツクイン誤差の累積を
   最小にするように前記バイアス制御信号を発生す
   るバイアス制御信号発生手段と を備えることを特徴とする角速度センサ。 ４ ほぼ単色ビームの２つの波が相互に逆向きに
   閉ループ路にほぼ沿つて伝播し、前記２つの波の
   それぞれの振動数が前記閉ループ路の回転速度の
   関数であり、前記２つの波の間に生まれる位相関
   係も前記閉ループ路の回転速度の関数であるよう
   に、ほぼ単色ビームの２つの波を維持する維持手
   段と； 前記波の振動数に交番する振動数バイアスを生
   じさせ、前記位相関係の変化の速さが少くとも１
   度は零点を通過させられるように、前記維持手段
   を正回転および逆回転の向きに振動させるバイア
   ス手段であつて、バイアス制御信号に応じ、前記
   位相関係の一次の時間微分dψ／dtが所定の値を
   とる所定時点で前記位相関係の位相角ψが所定値
   をとるように、前記２つの波の少くとも一方に変
   化を与える手段を含んでいるバイアス手段； 前記波の少くとも一方に応答して、前記位相関
   係を示す少くとも１つの出力信号を生ずる検知手
   段と； 前記検知手段の前記出力信号に応答して、前記
   閉ループ路の回転を示すが角速度センサに固有の
   ロツクイン誤差の累積を含むセンサ信号を与える
   第１の信号処理手段と； 前記検知手段の前記出力信号に応じ、前記セン
   サ信号中に含まれる前記ロツクイン誤差が最小化
   されるような前記バイアス制御信号を発生するバ
   イアス制御信号発生手段とを備え； 前記バイアス制御信号発生手段は、 前記検知手段の前記出力信号に応じ、前記２つ
   の波の間の前記位相関係に関してその位相角の一
   次の時間微分dψ／dtが所定の値をとる時点毎に
   位相角の値ψを決定する位相角決定手段と； 少くとも選択された第１の関数について、位相
   角の二次の時間微分が第１の極性を呈するように
   選択した、前記位相角の値のうちの所定の諸値に
   対しての関数の数値を得るとともに、少くとも選
   択された第２の関数について、位相角の二次の時
   間微分が第２の極性を呈するように選択した、前
   記位相角の値のうちの所定の諸値に対しての関数
   の数値を得るための関数手段と； 前記第１および第２の選択した関数の数値を
   別々に加算し、それにより第１および第２のロツ
   クイン誤差パラメータを与える累算手段と； 前記第１および第２のロツクイン誤差パラメー
   タに応じ、前記センサ信号中に含まれる前記ロツ
   クイン誤差が最小となるように、前記位相関係に
   関してその位相角の一次の時間微分dψ／dtが所
   定の値をとる時点で予定の位相角を生じさせるた
   め、前記第１および第２のロツクイン誤差パラメ
   ータに応じ、前記バイアス制御信号を決定する第
   ２の信号処理手段とを有していること を特徴とするリング・レーザ形の角速度センサ。