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JPH0535804B2 - - Google Patents
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JPH0535804B2 - - Google Patents

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JPH0535804B2
JPH0535804B2 JP18758985A JP18758985A JPH0535804B2 JP H0535804 B2 JPH0535804 B2 JP H0535804B2 JP 18758985 A JP18758985 A JP 18758985A JP 18758985 A JP18758985 A JP 18758985A JP H0535804 B2 JPH0535804 B2 JP H0535804B2
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JP
Japan
Prior art keywords
laser
gyro
cylindrical
gyroscope
outer peripheral
Prior art date
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JP18758985A
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Japanese (ja)
Other versions
JPS6247517A (en
Inventor
Yasutsugu Oosumi
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Hamamatsu Photonics KK
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Hamamatsu Photonics KK
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、円柱形のジヤイロ本体を用いた円柱
形レーザジヤイロ、さらに詳しく言えば、共焦点
形ミラーを形成するように円柱外周面を加工し、
反射を繰り返してもビーム径が無限に拡大するこ
とを防止した円柱形レーザジヤイロに関する。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention is a cylindrical laser gyroscope using a cylindrical gyroscope body, and more specifically, a cylindrical laser gyroscope that processes the outer peripheral surface of the cylinder to form a confocal mirror. ,
This invention relates to a cylindrical laser gyroscope which prevents the beam diameter from expanding infinitely even after repeated reflections.

(従来の技術) レーザジヤイロは、第5図に示すようなサニヤ
ク干渉計の構成をとり、光源Aを出た光はCによ
り右回り、左回り光路に分かれ、レーザジヤイロ
系が回転した場合に、その角速度に応じた光路差
を右回り、左回りの間に生ずる。その光路差よ
り、二光波による干渉縞が移動し、角速度を検出
することができる。
(Prior art) A laser gyro has a Sagnac interferometer configuration as shown in Fig. 5, and the light emitted from the light source A is divided by C into a clockwise and counterclockwise optical path, and when the laser gyro system rotates, An optical path difference occurs between clockwise and counterclockwise rotations depending on the angular velocity. Due to the optical path difference, the interference fringes caused by the two light waves move, and the angular velocity can be detected.

第6図は、円柱形レーザジヤイロの従来例を示
す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a conventional example of a cylindrical laser gyro.

第6図において、1はジヤイロ本体、2はビー
ムスプリツタ、3はレーザ光源、4は右回り射出
光検出器、5は左回り射出光検出器、6は演算器
である。
In FIG. 6, 1 is a gyro body, 2 is a beam splitter, 3 is a laser light source, 4 is a clockwise emission light detector, 5 is a counterclockwise emission light detector, and 6 is an arithmetic unit.

ジヤイロ本体1は、透明の石英で構成されてい
る。ジヤイロ本体1の円柱の外周外側には、光を
能率良く反射させるように、例えばアルミニウム
蒸着による反射膜1aを設けてある。また、ジヤ
イロ本体1には、右回り入射面(左回り出射面)
1b、左回り入射面(右回り出射面)1cが設け
られている。
The gyro main body 1 is made of transparent quartz. On the outside of the cylindrical outer periphery of the gyro main body 1, a reflective film 1a made of, for example, aluminum vapor deposition is provided so as to reflect light efficiently. The gyro body 1 also has a clockwise entrance surface (counterclockwise exit surface).
1b, and a counterclockwise entrance surface (clockwise exit surface) 1c are provided.

ジヤイロ本体1の各面を挾む角を2等分する位
置にビームスプリツタ2が配置されており、レー
ザ光源3からの入射光をジヤイロ本体1に入射さ
せる。ジヤイロ本体1に右回り入射面(左回り出
射面)1bから入射して多数回反射して、左回り
入射面(右回り出射面)1cから出射した光は、
右回り射出光検出器4により検出される。
A beam splitter 2 is arranged at a position that bisects the angle between each side of the gyro body 1, and makes incident light from a laser light source 3 enter the gyro body 1. The light enters the gyro body 1 from the clockwise entrance surface (counterclockwise exit surface) 1b, is reflected many times, and exits from the counterclockwise entrance surface (clockwise exit surface) 1c.
It is detected by the clockwise emission light detector 4.

同様にして、ジヤイロ本体1に左回り入射面
(右回り出射面)1cから入射して多数回反射し
て右回り入射面(左回り射出面)1bから出射し
た光は、左回り射出検出器5により検出される。
Similarly, light enters the gyro body 1 from the counterclockwise entrance surface (clockwise exit surface) 1c, is reflected many times, and is emitted from the clockwise entrance surface (counterclockwise exit surface) 1b. Detected by 5.

検出結果は演算器6で比較され、ジヤイロに加
えられた角速度を出力することができる。
The detection results are compared by a calculator 6, and the angular velocity applied to the gyro can be output.

第7図は、ジヤイロ本体内に光路例を示す略図
である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of an optical path within the gyro body.

第7図において、右回り光は、a→2(反射)
→1b→M3→M4〜M11→1cの経路をたどつて出射
する。左回り光は、a→2(透過)→M11〜M3
1bの径路をたどつて出射する。
In Figure 7, the clockwise light is a → 2 (reflection)
→1b→M 3 →M 4 ~M 11 → Follows the path of 1c and emits. The counterclockwise light is a → 2 (transmission) → M 11 ~ M 3
It emits by following the path 1b.

ジヤイロ本体1が静止系におかれていると仮定
すれば、前記右回りと左回りの光路長に差を生じ
ないはずである。ジヤイロ本体1が円柱の中心を
中心にした回転系におかれるとすれば、前述のサ
ニヤク効果により光路差を生ずるが、必ずしも円
柱の中心が回転系の中心になくても検出はでき
る。したがつて、レーザ光に光路差が発生して、
系の回転角速度を検出することができる。
Assuming that the gyro body 1 is placed in a stationary system, there should be no difference in optical path length between the clockwise and counterclockwise directions. If the gyro main body 1 is placed in a rotating system centered on the center of a cylinder, an optical path difference will occur due to the aforementioned Sagnac effect, but detection is possible even if the center of the cylinder is not necessarily at the center of the rotating system. Therefore, an optical path difference occurs in the laser beam,
The rotational angular velocity of the system can be detected.

(発明が解決しようとする問題点) 前述の円柱形レーザジヤイロは、基本形として
円柱を採用している。この場合、反射を円周上で
繰り返したときや、わずかに発散または集束する
ようなビーム光を反射させたとき、光ビームは反
射面で次第に広がる。このため、ビーム径は太く
なり光学的ロスが増加するので、ジヤイロとして
の機能が低下するという問題点があつた。
(Problems to be Solved by the Invention) The aforementioned cylindrical laser gyroscope employs a cylinder as its basic shape. In this case, when reflection is repeated on the circumference or when a beam of light that is slightly diverging or converging is reflected, the light beam gradually spreads out on the reflecting surface. As a result, the beam diameter increases and optical loss increases, resulting in a problem that the function as a gyro deteriorates.

本発明の目的は、共焦点形ミラーを形成するよ
うに円柱外周面を加工し、反射を繰り返してもビ
ーム径が無限に拡大することを防止した円柱形レ
ーザジヤイロを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a cylindrical laser gyroscope whose outer circumferential surface is processed to form a confocal mirror, and whose beam diameter is prevented from increasing infinitely even after repeated reflections.

(問題点を解決するための手段) 前記目的を達成するために本発明による円柱形
レーザジヤイロは、透明な光学材料の外周に円柱
面の光学反射面とレーザ光の入射および出射面を
設けたジヤイロ本体と、 前記入射および出射面に対応して配置されてい
るビームスプリツタと、 前記ビームスプリツタを介して前記ジヤイロ本
体内にレーザ光を時計方向および反時計方向に投
射するレーザ発振器と、 前記ジヤイロ本体内を時計方向回りで反射回転
して出射されたレーザ光と反時計回りでそれぞれ
多数反射して出射されたレーザ光の位相差を検出
する検出器からなる円柱形レーザジヤイロにおい
て、 前記ジヤイロ本体の外周反射面は中心軸に向か
う凹面でその焦点距離は、前記レーザ光の反射光
が到達するつぎの外周反射面までの距離にほぼ等
しくなるように構成されている。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the cylindrical laser gyroscope according to the present invention is a gyroscope in which a cylindrical optical reflection surface and a laser light input and output surface are provided on the outer periphery of a transparent optical material. a main body; a beam splitter disposed corresponding to the incident and exit surfaces; a laser oscillator that projects laser light into the gyro main body in clockwise and counterclockwise directions via the beam splitter; A cylindrical laser gyroscope comprising a detector that detects a phase difference between a laser beam reflected and rotated clockwise and emitted within the gyroscope body and a laser beam emitted after multiple reflections in the counterclockwise direction. The outer peripheral reflective surface is a concave surface facing the central axis, and its focal length is configured to be approximately equal to the distance to the next outer peripheral reflective surface at which the reflected light of the laser beam reaches.

前記ジヤイロ本体の外周反射面は、その中心軸
を含む断面の形状が2次曲線または直線若しくは
2次曲線を組合せた形状で構成できる。
The outer circumferential reflective surface of the gyro main body can have a cross-sectional shape including its central axis in a quadratic curve, a straight line, or a combination of quadratic curves.

(実施例) 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。
(Example) Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and the like.

第1図は、本発明による円柱形レーザジヤイロ
の実施例を示した斜視図、第2図は、本発明によ
る円柱形レーザジヤイロに使用されるジヤイロ本
体の実施例を示した図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a cylindrical laser gyro according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a gyro body used in the cylindrical laser gyro according to the present invention.

なお、前述の第6図に示した従来例と同様な機
能を果たす部分には、同一の符合を付して、説明
を省略する。
It should be noted that the parts that perform the same functions as those of the conventional example shown in FIG.

この実施例では、ジヤイロ本体1の円周反射面
の断面が円の一部(2次曲線)である例について
説明する(第2図)。
In this embodiment, an example will be described in which the cross section of the circumferential reflecting surface of the gyro main body 1 is a part of a circle (quadratic curve) (FIG. 2).

第2図において、a1は円柱の外周部分、l1は円
柱の中心軸、r1は外周部分a1の呈する円の曲率半
径、f1はa1の部分による反射光の焦点距離であ
る。このとき、r1=2f1のような関係の寸法にす
れば均一媒質中では相対する円周上へ焦点を結ぶ
ことになる。
In Figure 2, a 1 is the outer circumference of the cylinder, l 1 is the central axis of the cylinder, r 1 is the radius of curvature of the circle presented by the outer circumference a 1 , and f 1 is the focal length of the light reflected by the part a 1 . . At this time, if the dimensions are set in a relationship such as r 1 =2f 1 , the focus will be on opposite circumferences in a homogeneous medium.

第3図は、本発明による円柱形レーザジヤイロ
に使用されるジヤイロ本体の他の実施例を示した
図である。
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the gyro body used in the cylindrical laser gyro according to the present invention.

この実施例では、ジヤイロ本体1の円周反射面
に断面が放物面をもつ例である。放物面の場合に
は、媒体の相対する位置の放物反射面に結像させ
るように外周部分a2が放物面になるように焦点距
離f2を定める。
In this embodiment, the circumferential reflecting surface of the gyro main body 1 has a parabolic cross section. In the case of a paraboloid, the focal length f 2 is determined so that the outer peripheral portion a 2 becomes a paraboloid so that the image is formed on the parabolic reflection surface at the opposite position of the medium.

第4図は、本発明による円柱形レーザジヤイロ
に使用されるジヤイロ本体のさらに他の実施例を
示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing still another embodiment of the gyro body used in the cylindrical laser gyro according to the present invention.

直線あるいは他の2次曲線の組合せによる多角
形においても同様に考えることができ、相対する
面上に結像するように外周反射面の形状を選択す
ればよい。
The same idea can be applied to a polygon formed by a combination of straight lines or other quadratic curves, and the shape of the outer peripheral reflective surface may be selected so that the image is formed on the opposing surface.

これにより、ある面に生じた反射光は、相対す
る面上に集光され、その反射光は再び平行光線と
なり順次、相対する面の近くへ到達し反射を繰り
返すことになる。
As a result, the reflected light generated on a certain surface is condensed onto the opposing surface, and the reflected light becomes parallel light again, successively reaching near the opposing surface and repeating reflection.

これらの多重反射光は、厳密にいえばジヤイロ
本体1の中心を通らず、その直径よりも短い弦と
して通るから相対する面での焦点上に完全に一致
するというわけではないが、近似的位置に集光す
ることにより、実用上十分な効果が得られる。
Strictly speaking, these multiple reflected lights do not pass through the center of the gyroscope body 1, but instead pass as a chord shorter than its diameter, so they do not completely coincide with the focal point on the opposing surface, but they do not pass through the center of the gyroscope body 1, but at an approximate position. By concentrating the light on the light, a practically sufficient effect can be obtained.

(発明の効果) 以上詳しく説明したように、本発明によれば、
ジヤイロ本体の共焦点形ミラーを形成するように
円柱外周面を加工してあるので、反射を繰り返し
てもビーム径が無限に拡大するという不都合はな
くなつた。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the present invention,
Since the outer circumferential surface of the cylinder is processed to form a confocal mirror of the gyro body, the inconvenience of the beam diameter expanding infinitely even after repeated reflections is eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明による円柱形レーザジヤイロ
の実施例を示した斜視図、第2図は、本発明によ
る円柱形レーザジヤイロに使用されるジヤイロ本
体の実施例を示した図である。第3図は、本発明
による円柱形レーザジヤイロに使用されるジヤイ
ロ本体の他の実施例を示した図である。第4図
は、本発明による円柱形レーザジヤイロに使用さ
れるジヤイロ本体のさらに他の実施例を示した図
である。第5図は、サニヤク干渉計の原理を説明
するための略図である。第6図は、円柱形レーザ
ジヤイロの従来例を示す斜視図である。第7図
は、ジヤイロ本体内の光路例を示す略図である。 1……ジヤイロ本体、2……ビームスプリツ
タ、3……レーザ光源、4……右回り射出光検出
器、5……左回り射出光検出器、6……演算器、
a1〜a3……円柱の外周部分、l1〜l3……円柱の中
心軸、r1〜r3……外周部分a1〜a3の呈する円の曲
率半径、f1〜f3……a1〜a3の部分による反射光の
焦点距離。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a cylindrical laser gyro according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a gyro body used in the cylindrical laser gyro according to the present invention. FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the gyro body used in the cylindrical laser gyro according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing still another embodiment of the gyro body used in the cylindrical laser gyro according to the present invention. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the principle of the Sagnac interferometer. FIG. 6 is a perspective view showing a conventional example of a cylindrical laser gyro. FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of an optical path within the gyro body. 1... Gyro body, 2... Beam splitter, 3... Laser light source, 4... Clockwise emission light detector, 5... Counterclockwise emission light detector, 6... Arithmetic unit,
a 1 to a 3 ...outer peripheral portion of the cylinder, l 1 to l 3 ... central axis of the cylinder, r 1 to r 3 ... radius of curvature of the circle exhibited by the outer peripheral portion a 1 to a 3 , f 1 to f 3 ...The focal length of the reflected light from a1 to a3 .

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 透明な光学材料の外周に円柱面の光学反射面
とレーザ光の入射および出射面を設けたジヤイロ
本体と、 前記入射および出射面に対応して配置されてい
るビームスプリツタと、 前記ビームスプリツタを介して前記ジヤイロ本
体内にレーザ光を時計方向および反時計方向に投
射するレーザ発振器と、 前記ジヤイロ本体内を時計方向回りで反射回転
して出射されたレーザ光と反時計方向回りでそれ
ぞれ多数回反射して出射されたレーザ光の位相差
を検出する検出器からなる円柱形レーザジヤイロ
において、 前記ジヤイロ本体の外周反射面は中心軸に向か
う凹面でその焦点距離は、前記レーザ光の反射光
が到達するつぎの外周反射面までの距離にほぼ等
しくなるように構成したことを特徴とする円柱形
レーザジヤイロ。 2 前記ジヤイロ本体の外周反射面は、その中心
軸を含む断面の形状が2次曲線または直線若しく
は2次曲線を組合せた形状である特許請求の範囲
第1項記載の円柱形レーザジヤイロ。
[Scope of Claims] 1. A gyro main body having a cylindrical optical reflection surface and a laser beam input and output surface provided on the outer periphery of a transparent optical material, and a beam splitter disposed corresponding to the input and output surfaces. a laser oscillator that projects a laser beam clockwise and counterclockwise into the gyro body via the beam splitter; and a laser beam reflected and rotated clockwise within the gyro body and emitted. In a cylindrical laser gyroscope consisting of a detector that detects the phase difference of laser beams emitted after being reflected many times in a counterclockwise direction, the outer peripheral reflective surface of the gyroscope body is a concave surface facing the central axis, and its focal length is: A cylindrical laser gyroscope characterized in that the distance is approximately equal to the distance to the next outer peripheral reflective surface that the reflected light of the laser light reaches. 2. The cylindrical laser gyro according to claim 1, wherein the outer peripheral reflective surface of the gyro main body has a cross-sectional shape including a central axis that is a quadratic curve, a straight line, or a combination of quadratic curves.
JP18758985A 1985-08-27 1985-08-27 Cylindrical laser gyro Granted JPS6247517A (en)

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