(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面を平面とすると共に他方の面を凸面とし、中心部に中心孔が貫通形成される平凸リングを具備し、
凹面反射面が形成される凹面基板を具備し、
凹面反射面の曲率半径と凸面の曲率半径を等しく設計し、
平凸リングと凹面基板とを凸面に凹面反射面を接触して組み合わせたことを特徴とする２分割半透過読み出し凹面鏡。
【請求項２】
請求項１に記載される２分割半透過読み出し凹面鏡において、
平凸リングの凸面を球面とすると共に、凹面基板の凹面反射面を球面としたことを特徴とする２分割半透過読み出し凹面鏡。
【請求項３】
請求項１および請求項２の内の何れかに記載される２分割半透過読み出し凹面鏡において、
平凸リングの平面および凸面の双方を鏡面仕上げしたことを特徴とする２分割半透過読み出し凹面鏡。
【請求項４】
ガラスブロック内に閉じた環状の共振器を構成して時計廻りレーザ光および反時計廻りレーザ光を環状光路に沿って独立して循環させ、両廻りレーザ光の一部を半透過読み出し凹面鏡を介して取り出し検出するリングレーザジャイロにおいて、
半透過読み出し凹面鏡は、一方の面を平面とすると共に他方の面を凸面とし、中心部に中心孔が貫通形成される平凸リングと、凹面反射面が形成される凹面基板とを有し、凹面反射面の曲率半径と凸面の曲率半径を等しく設計し、平凸リングと凹面基板とを凸面に凹面反射面を接触して組み合わせた２分割半透過読み出し凹面鏡であることを特徴とするリングレーザジャイロ。
【請求項５】
請求項４に記載されるリングレーザジャイロにおいて、
平凸リングの凸面を球面とすると共に、凹面基板の凹面反射面を球面としたことを特徴とするリングレーザジャイロ。
【請求項６】
請求項４および請求項５の内の何れかに記載されるリングレーザジャイロにおいて、
平凸リングの平面および凸面の双方を鏡面仕上げしたことを特徴とするリングレーザジャイロ。
【請求項７】
請求項６に記載されるリングレーザジャイロにおいて、
ガラスブロックの２分割半透過読み出し凹面鏡を固定する固定面である平坦面を鏡面仕上げしたことを特徴とするリングレーザジャイロ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、２分割半透過読み出し凹面鏡およびこれを具備するリングレーザジャイロに関し、特に、小型化および製造が容易であると共にリングレーザジャイロに対する組み込みの容易なな２分割半透過読み出し凹面鏡およびこれを具備するリングレーザジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】
リングレーザジャイロＲＬＧの動作原理を図２を参照して説明する。
ガラスブロック１内に閉じた環状の共振器１０を構成して第１の陽極２１および第２の陽極２２と陰極２との間に電圧を印加することによりプラズマ放電が発生し、時計廻りＣＷレーザ光および反時計廻りＣＣＷレーザ光は環状光路１１に沿って半透過凹面ミラー３１、第２の平面ミラー３２、第３の平面ミラー３３により反射しながら独立して伝播循環する。１３は座グリ穴であり、レーザ共振器としてのガス容量を確保する上から環状光路１１の一部に形成されている。ＣＷレーザ光の一部は半透過凹面ミラー３１を透過してコーナーキューブ３４において再帰反射し、外部半透過ミラー３５により反射して光検出器３６に入射する。ＣＣＷレーザ光は半透過凹面ミラー３１および外部半透過ミラー３５を透過して直接に光検出器３６に入射する。ところで、ＣＷレーザ光およびＣＣＷレーザ光は光検出器３６に入射する直前において干渉し、干渉縞を生成する。光検出器３６はこの干渉縞を検出する。
【０００３】
環状光路１１の中心を軸として角速度ωが入力されている場合、レーザ光が１周する間に光の出発点は移動することとなるので、レーザ光が環状光路１１を１周する時間は見かけ上相違する。即ち、入力角速度ωと同方向に循環するレーザ光については時間は見かけ上増加し、入力角速度ωと逆方向に循環するレーザ光については時間は見かけ上短縮する。ＣＷレーザ光およびＣＣＷレーザ光の間のこの１周に要する時間差は両レーザ光の周波数差となって現れる。この両レーザ光の周波数差に起因して先の干渉縞が発生する。この干渉縞を解析することにより入力角速度ωを測定することができる。
【０００４】
以上の半透過凹面ミラー３１は、レーザ光反射面である凹面反射面３１１と、ガラスブロック１にオプティカルコンタクトする部分である平面３１２とが一体に構成されている。この半透過凹面ミラー３１の適正な光反射透過点に循環するレーザ光をアライメントするには、半透過凹面ミラー３１の平面３１２をガラスブロック１の半透過凹面ミラー３１を固定する固定面である平坦面１２に沿って平行移動しながら半透過凹面ミラー３１を平坦面１２に位置決め固定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上の従来例において、半透過凹面ミラー３１はその凹面反射面３１１と平面３１２とが一体構造とされているので、以下の問題を生ずる。
▲１▼  凹面鏡の凹面部は一般に球面に形成されている。従って、この半透過凹面ミラー３１の凹面反射面３１１におけるレーザ光のアライメントされるべき位置は凹面反射面３１１の頂点の１点しか存在しない。もし、この１点にキズ、荒れその他の損傷が生じている場合、レーザ光の散乱が大きくなり、ＲＬＧの性能は損なわれることになる。
【０００６】
▲２▼  半透過凹面ミラー３１の凹面反射面３１１における散乱は、位置による分布があるが、レーザ光のアライメントの都合上、自由に移動することはできないので、散乱がベストの位置を使用することができない。これによっても、ＲＬＧの性能は損なわれる。
▲３▼  ＲＬＧを小型化するには半透過凹面ミラー３１も小型化する必要がある。半透過凹面ミラー３１を小型化すると、凹面反射面３１１の径が小さくなり、これに対応して平面３１２の凹み量が浅くなる。平面３１２の凹み量が浅くなるに起因して、半透過凹面ミラー３１の研磨加工時に表面にキズが入る恐れが大きくなり、加工を困難にする。これについて更に詳細に説明するに、半透過凹面ミラー３１の研磨加工は、先ず、全体を凹面研磨して凹面反射面３１１を形成し、次いで、平面研磨を実施する。凹面反射面３１１の曲率半径は数千ｍｍ程度であるので、凹面反射面３１１の直径が１５ｍｍであるとしても、凹面反射面３１１の凹みの深さは数μｍ程度であるに過ぎない。半透過凹面ミラー３１を小型化しようとすると、必然的に凹面反射面３１１の直径が小さくなり、凹みの深さも浅くなる。ところで、平面研磨時に使用される砥粒は、通常、粒径数μｍの遊離砥粒であるので、凹面反射面３１１の凹みの深さが浅くなると、既に高精度に研磨されている凹面反射面３１１の表面を荒らすことになる。そして、限られた取り代のなかで平面度を出すことは困難であり、平面度を満足せずに研磨加工を続けると急速に凹面反射面３１１の直径が小さくなり、更に凹面を荒らす原因となる。また、凹面反射面３１１の直径規格を満足しない不良品が形成する結果となり、先に形成した凹面研磨が無駄になるに到る。平面研磨後に凹面研磨を実施する方法も考えられるが、限られた取り代のなかで、高精度に研磨するのは更に困難である。
【０００７】
▲４▼  半透過凹面ミラー３１の取り外しが必要になる場合があるが、その再取り付け時に再度、微妙なレーザ光のアライメント作業を必要とするに到る。
この発明は、上述の問題を解消した半透過読み出し凹面鏡およびこれを具備するリングレーザジャイロを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１：一方の面を平面４１２とすると共に他方の面を凸面４１３とし、中心部に中心孔４１１が貫通形成される平凸リング４１を具備し、凹面反射面４２１が形成される凹面基板４２を具備し、凹面反射面４２１の曲率半径と凸面４１３の曲率半径を等しく設計し、平凸リング４１と凹面基板４２とを凸面４１３に凹面反射面４２１を接触して組み合わせた２分割半透過読み出し凹面鏡を構成した。
【０００９】
そして、請求項２：請求項１に記載される２分割半透過読み出し凹面鏡において、平凸リング４１の凸面４１３を球面とすると共に、凹面基板４２の凹面反射面４２１を球面とした２分割半透過読み出し凹面鏡を構成した。
また、請求項３：請求項１および請求項２の内の何れかに記載される２分割半透過読み出し凹面鏡において、平凸リング４１の平面４１２および凸面４１３の双方を鏡面仕上げした２分割半透過読み出し凹面鏡を構成した。
【００１０】
ここで、請求項４：ガラスブロック１内に閉じた環状の共振器１０を構成して時計廻りレーザ光および反時計廻りレーザ光を環状光路１１に沿って独立して伝播循環させ、両廻りレーザ光の一部を半透過読み出し凹面鏡４を介して取り出し検出するリングレーザジャイロにおいて、半透過読み出し凹面鏡４は一方の面を平面４１２とすると共に他方の面を凸面４１３とし、中心部に中心孔４１１が貫通形成される平凸リング４１と、凹面反射面４２１が形成される凹面基板４２とを有し、凹面反射面４２１の曲率半径と凸面４１３の曲率半径を等しく設計し、平凸リング４１と凹面基板４２を凸面４１３に凹面反射面４２１を接触して組み合わせた２分割半透過読み出し凹面鏡であるリングレーザジャイロを構成した。
【００１１】
そして、請求項５：請求項４に記載されるリングレーザジャイロにおいて、平凸リング４１の凸面４１３を球面とすると共に、凹面基板４２の凹面反射面４２１を球面としたリングレーザジャイロを構成した。
また、請求項６：請求項４および請求項５の内の何れかに記載されるリングレーザジャイロにおいて、平凸リング４１の平面４１２および凸面４１３の双方を鏡面仕上げしたリングレーザジャイロを構成した。
【００１２】
更に、請求項７：請求項６に記載されるリングレーザジャイロにおいて、ガラスブロック１の２分割半透過読み出し凹面鏡４を固定する固定面である平坦面１２を鏡面仕上げしたリングレーザジャイロを構成した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図１の実施例を参照して説明する。図１は実施例の断面図である。実施例において、従来例と共通する部材には共通する参照符号を付与している。
図１において、４は２分割半透過読み出し凹面鏡であり、２分割された平凸リング４１と凹面基板４２により構成されている。
【００１４】
この平凸リング４１は、中心部にレーザ光を通過させる中心孔４１１が形成されている。一方の面である４１２は平面に形成され、他方の面である４１３は凸面に形成される。そして、平面４１２および凸面４１３共に鏡面仕上げされている。凹面基板４２は、凹面反射面４２１が形成されている。凹面反射面４２１の曲率半径は平凸リング４１の凸面４１３の曲率半径に等しく設計される。特に、凹面反射面４２１および凸面４１３は球面に形成される。
【００１５】
ここで、ＲＬＧの組み立ての順序について説明する。
共振器１０を構成するには、２分割半透過読み出し凹面鏡４の凹面基板４２の凹面反射面４２１にレーザ光をアライメントする必要があるが、これを実施する手順として、先ず、凹面基板４２の凹面反射面４２１と平凸リング４１の凸面４１３とを仮オプティカルコンタクトして凹面基板４２と平凸リング４１とを一体化し、２分割半透過読み出し凹面鏡４を構成する。平凸リング４１の凸面４１３も、上述した通り、鏡面仕上げされているので、凹面反射面４２１と凸面４１３とをオプティカルコンタクトすることができる。
【００１６】
次いで、仮オプティカルコンタクトされた２分割半透過読み出し凹面鏡４の内の平凸リング４１の平面４１２を、ガラスブロック１の２分割半透過読み出し凹面鏡４を固定する固定面である平坦面１２において前後左右に摺動させてアライメントを取る。この平坦面１２も鏡面仕上げされている。アライメントの取れたところで、平面４１２を平坦面１２に対してオプティカルコンタクトすることにより、平凸リング４１をガラスブロック１に固定し、結局、仮オプティカルコンタクトされた２分割半透過読み出し凹面鏡４がガラスブロック１の平坦面１２に固定されたことになる。ここで、凹面基板４２を平凸リング４１との間の仮オプティカルコンタクトから開放する。平凸リング４１との間の仮オプティカルコンタクトから開放された凹面基板４２をその凹面反射面４２１を平凸リング４１の凸面４１３の表面に沿って摺動しながらキズ、荒れその他の損傷のない１点を捜索し、この点を散乱に関してベストの位置として選定する。この散乱に関してベストの点を保持した状態の凹面反射面４２１と凸面４１３をオプティカルコンタクトし、アライメントされた２分割半透過読み出し凹面鏡４が構成される。
【００１７】
【発明の効果】
以上の通りであって、この発明によれば、凹面反射面４２１にキズ、荒れその他の損傷が散在していても、１個所でも散乱に関して良好な点を捜索することができれば、ここをレーザ光を照射する点として選定し、当該凹面基板４２を廃棄せずに使用することができる。結局、半透過読み出し凹面鏡を２分割して構成することにより、その製造歩留まりを向上することができる。
【００１８】
そして、凹面基板４２と平凸リング４１との間の仮オプティカルコンタクトを外し、凹面反射面４２１を凸面４１３の表面に沿って摺動して捜索した点を散乱に関してベストの位置として選定しても、この点に関して仮オプティカルコンタクト時の点との間にレーザ光の反射面の角度ずれは発生せず、レーザ光のアライメントは変化しない。というのは、上述した通り、凹面反射面４２１の曲率半径と凸面４１３の曲率半径は等しく設計されており、曲面は球面に形成されているからである。２分割半透過読み出し凹面鏡４をＲＬＧのガラスブロック１から取り外し、再組み立てする必要が生ずる場合があるが、この場合も平凸リング４１はガラスブロック１の平坦面１２に結合したままにして、凹面基板４２を取り外すのみで事足りる。凹面基板４２を再度オプティカルコンタクトするに際して、煩わしく微妙なレーザ光のアライメント調整作業をする必要がなくなる。
【００１９】
また、従来例においては、半透過凹面ミラー３１を小型化しようとすると、その凹面反射面３１１の径が小さくなり、これに対応して平面３１２の凹み量が浅くなることに起因して、研磨加工時に表面にキズが入る恐れが大きくなるが、この発明によれば、一定の直径の円筒原材料を研磨加工して凹面基板４２の凹面反射面４２１が形成されるので、従来例の心配をする必要はなく、凹面反射面４２１の直径を変化することなしに平面度その他の規格を満足するまで繰り返して研磨加工を施すことができる。
【００２０】
更に、この発明は、凹面鏡を凹面基板４２とこれが接合される平凸リング４１より成る２分割半透過読み出し凹面鏡４としたものであり、環状光路に沿って循環するレーザ光はガラスブロック１に形成される座グリ穴１３、平凸リング４１に形成される中心孔４１１を通過したレーザ光が凹面基板４２に形成される凹面反射面４２１に受光される。ここで、平凸リング４１の中心孔４１１はレーザ光を遮らない範囲内において小さく構成することができ、これに対応して凹面基板４２の径を小さく設計製造することができる。即ち、平凸リング４１の中心孔４１１に対応して凹面基板４２の径を如何に小さく設計製造しても、凹面基板４２は平凸リング４１を介してガラスブロック１に接合固定されるので、平凸リング４１の径を座グリ穴１３の開口の径より大きく設計製造することにより、凹面基板４２をガラスブロック１の座グリ穴１３が形成されるところに接合固定することができる。ところで、従来、半透過読み出し凹面鏡は、凹面反射面４２１が形成される凹面基板４２のみにより構成され、これが接合される平凸リング４１を介さずに直接ガラスブロック１に接合固定される構成を採用していたので、凹面基板４２がガラスブロック１に接合固定されるところの座グリ穴１３の開口を凹面基板４２の接合固定に支障を来たさぬ程度に小径に形成して凹面基板４２の接合固定を保証する必要があった。開口が小径の座グリ穴１３は、開口の径は小さいが、内部は膨大して内容積を大きくした段付穴に構成する場合がある。これはレーザ共振器の環状光路１１の一部に形成される座グリ穴１３の内容積は環状光路１１のガス容量を或る必要量以上に確保する上において極端に小さくすることはできないからである。座グリ穴１３を段付穴に加工するには、先端部が太く、軸部が細くて剛性の低い特別な砥石工具を必要とし、加工自体も単純容易とは言い難い。ところが、この発明は、上述した通り、平凸リング４１の径を座グリ穴１３の開口の径より大きく設計製造することにより、座グリ穴１３の形状構造に依らず、小径の凹面基板４２をガラスブロック１の座グリ穴１３が形成されるところに接合固定することができる。座グリ穴１３は、単純な形状材質の砥石工具により形成した単純円筒状の座グリ穴１３とすることができる。
【００２１】
また、凹面基板の研磨治具および膜付治具は有限の大きさであるので、直径の大きな凹面基板より直径の小さな凹面基板の方が自ずから研磨治具および膜付治具に載置することができる凹面基板の個数は増加する。１ロット当りの加工時間は、研磨治具および膜付治具に載置される凹面基板の個数に依らず同等であるので、凹面基板の１個当の研磨コストおよび膜付コストを下げることができ、凹面基板の製造のローコスト化につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を説明する図。
【図２】従来例を説明する図。
【符号の説明】
１  ガラスブロック
１０  共振器
１１  環状光路
１２  平坦面
２  陰極
２１  第１の陽極
２２  第２の陽極
３１  半透過凹面ミラー
３２  第２の平面ミラー
３３  第３の平面ミラー
３４  コーナーキューブ
３５  外部半透過ミラー
３６  光検出器
４  ２分割半透過読み出し凹面鏡
４１  平凸リング
４１１  中心孔
４１２  平面
４１３  凸面
４２  凹面基板
４２１  凹面反射面
【図１】
0003728589.tif 000002
【図２】
0003728589.tif 000003