FR2547409A1 - Compensateur d'oscillations pour gyroscope a laser en anneau - Google Patents

Abstract

A.COMPENSATEUR D'OSCILLATIONS POUR GYROSCOPE A LASER EN ANNEAU. B.IL COMPREND UN OU PLUSIEURS PRISMES RETRO-REFLECTEURS 37 OU UNE OU PLUSIEURS PAIRES DE COINS TRANSPARENTS COOPERANTS MONTEES SUR LE BOITIER 32 DU GYROSCOPE DANS UN PLAN DE COMPENSATION D'OSCILLATIONS PARALLELE AU PLAN DU PARCOURS DE LA LUMIERE DU LASER DANS LA CAVITE DU GYROSCOPE. DES PRISMES OU DES DEDOUBLEURS DE FAISCEAUX RENVOIENT AU MOINS UN DES FAISCEAUX LASER TOURNANT EN SENS INVERSE VERS LE PLAN DE COMPENSATION D'OSCILLATIONS DEPUIS LE PLAN DE LA CAVITE. UN DETECTEUR OPTIQUE 27 COMPRENANT UNE PHOTODIODE POUR DETECTER ET ANALYSER LES FAISCEAUX LASER INTERFERANTS PEUT ETRE PLACE DANS LE PLAN DE COMPENSATION D'OSCILLATIONS OU DANS LE PLAN DE LA CAVITE DU GYROSCOPE. C.APPLICATION: POUR GYROSCOPE A LASER EN ANNEAU.

Description

i L'invention concerne de manière générale les gyroscopes à laser en

anneau et a trait notamment à des moyens faisant partie d'un tel gyroscope pour compenser les effets d'oscillations sur un diagramme d' interférence de sortie produit par deux faisceaux laser se propageant dans des sens opposés. De nombreux types de gyroscopes à laser en anneau ont été mis au point On peut citer comme appareil type celui divulgué par le brevet américain ne 3 373 650 qui décrit un gyroscope à laser en anneau qui utilise des faisceaux lumineux monochromati10 ques dirigés par des miroirs pour suivre, en deux sens opposés dans une cavité optique, un parcours en boucle fermée autour d'un axe de rotation La rotation de l'appareil autour de l'axe de rotation entraîne une modification de la longueur effective de parcours de chaque faisceau et a pour résultat des oscillations 15 des fréquences différentes dans les faisceaux parce que la fréquence d'oscillation d'un laser est fonction de la longueur du parcours de production de laser Les deux ondes peuvent se combiner pour générer des diagrammes dinterférence à partir desquels on peut obtenir une mesure de la vitesse de rotation autour de 20 l'axe Comme on l'a expliqué dans ce brevet, la différence en Fr 6 quence entre les deux faisceaux de faibles vitesses de rotation est petite et elles ont tendance à résonner ensemble ou "s'accrocher", et à osciller selon une seule fréquence Par conséquent, lez faibles vitesses de rotation ne peuvent être détctete So Le brevet américain n 3 373 605 apporte une solution de ce problème, selon laquelle l'appareil est mis en oscillation pour Ev Jter l'accrochage des deux faisceaux Une autre structure du même Lype est décrite par le brevet américain N O 3 467 472 et pouur une explication détaillée du problème et de diverses solu30,tions proposées, on peut se reporter au brevet américain n 3 879 103.

Un problème associé à l'application d'oscillations à l'appareil réside dans le fait qu'une composante d'oscillation extérieure est introduite dans le signal de sortie du gyroscope.

L'élimination de cette composante induite par les oscillations est rèalis 5 e dans de nombreux modèles de gyroscopes à l'aide de rétroréflecteurs montés sur le boîtier contenant les instruments ou sur des bras s'étendant à partir du centre du bloc gyroscopique jusqu'au sommet de celui-ci Ces dispositifs sont sensibles à des variations de température et à une déformation mécanique du boîtier ou du bras, ce qui entraîne des erreurs du signal sortant du gyroscope On a également proposé, par exemple, dans le brevet américain n 3 373 650 d'utiliser des coins transparents pour compenser l'effet des oscillations sur le diagramme d'interférences ce produit par les faisceaux laser tournant en sens contraires. 10 Un but de la présente invention est de réaliser un gyroscope à laser en anneau doté de moyens perfectionnés permettant d'éliminer la composante du signal induite par des oscillations, moyens qui sont moins sensibles à la température et à des déformations mécaniques. Dans les gyroscopes à laser en anneau classiques, l'élément optique de compensation d'oscillations est monté sur le boîtier du gyroscope à proximité d'un sommet du bloc gyroscopique mis en oscillation, l'élément étant coupé par un plan défini par le parcours en boucle fermée des faisceaux laser tournant en sens contraires Dans un gyroscope doté d'un appareil de compensation d'oscillations conforme à la présente invention, l'élément de compensation est disposé latéralement par rapport au bloc et à une distance de l'axe d'oscillation au moins égale à la plus

petite distance entre l'axe et le parcours des faisceaux laser.

L'élément de compensation peut être constitué par un prisme ou un coin transparent et le gyroscope peut comporter un couple de prismes destiné à agir sur la lumière des faisceaux laser respectifs en contre-rotation Si l'élément de compensation se présente sous forme de coins, il est avantageux de prévoir deux paires de 30 coins, chaque paire se composant d'un coin fixe par rapport au

boîtier contenant les instruments tandis que l'autre est solidaire du bloc mis en oscillations, les paires de coins étant disposés de part et d'autre de l'axe d'oscillations.

Un élément optique réflecteur est prévu, dans un gyroscope 35 doté d'un compensateur d'oscillations perfectionné conforme à l'invention, pour guider de la lumière provenant d'au moins un

des faisceaux laser vers l'élément de compensation.

Du fait que l'élément de compensation est situé a proximité de l'axe d'oscillation, les alterations subies par le signal de sortie du qyroscope par suite de variations de température et d'effets mécaniques sont minimisées. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale, en partie schématique, d'un bloc de gyroscope à laser en anneau, représentant un masque d'une photodiode juxtaposé à un détecteur à double anode et représentant un système de compensation d'oscillations classique; la figure 2 est une vue schématique représentant un dia15 gramme d'interférence produit par des faisceaux laser en contre-rotation du gyroscope de la figure I; la figure 3 est une vue de face en élévation du masque de photodiode représenté sur la figure 1 I -la figure 4 est une vue de face en élévation du détecteur 20 à photodiode représenté sur la figure 1 i la figure 5 est une vue latérale, en partie schématique, analogue à la figure 1, d'un gyroscope a laser en anneau doté d'un compensateur d'oscillations perfectionné conforme à la présente invention; la figure 6 est une vue latérale en élévation d'un prisme réflecteur représenté sur la figure 5 la figure 7 est une vue latérale, en partie schématique, analogue à la figure 5, d'un gyroscope à laser en anneau doté d'un double compensateur d'oscillations conforme à la 30 présente invention; la figure 8 est une vue latérale, en partie schématique, analogue aux figures 5 et 7, d'un gyroscope doté d'un compensateur d'oscillations modifié conforme à la présente invention; la figure 9 est une vue latérale, en partie schématique, analogue à la fiqure 8, d'un gyroscope à laser en anneau doté d'un compensateur d'oscillations sous forme d'une paire de coins transparents coagissants conformes à la présente invention; la figure 10 est un schéma illustrant une modification 5 apportée au compensateur d'oscillations de la figure 9; la figure 11 est une vue latérale, en partie schématique, analogue à la figure 9, d'un gyroscope doté d'un autre dispositif de compensation d'oscillations conforme à la présente invention; la figure 12 est un schéma représentant des paramètres pour le calcul d'un angle d'un élément de compensation d'oscillations sous forme de coins; la figure 13 est une vue latérale d'une paire de coins

ayant des surfaces en miroir conformes à la présente 15 invention.

Sur la figure 1, on voit un gyroscope à laser en anneaux classique comprenant un bloc triangulaire 21 qui est mis en oscillation et qui comprend une cavité triangulaire formant un parcours en boucle fermé 30, des miroirs 22, 22 ' et 22 " disposés 20 au sommet du bloc, une articulation d'oscillation 23, un moyeu de montage 24 et un élément de compensation d'oscillations 25 constitué d'un prisme réflecteur, d'un bras réflecteur 26, d'une photodiode à double anode 27, d'une plaque en coin 28 et d'un masque de photodiode 29 Deux faisceaux laser se propagent selon 25 des sens opposés sur le parcours en boucle fermé 30 qui entoure

un axe d'oscillation 31 s'étendant sensiblement perpendiculairement par rapport au bloc 21.

Le bloc 21 est monté basculant par une articulation d'oscillation 23 et un moyeu 24 sur un boîtier de gyroscope 32 qui est 30 monté, à son tour, rigidement sur un objet, par exemple un avion, dont le mouvement doit être contrôlé L'articulation d'oscillation 23 permet de faire osciller le bloc 21 par rapport au moyeu 24 (c'est-à-dire autour de l'axe 31) à l'aide d'un entraînement 66 Ceci permet de minimiser l'accrochage des deux faisceaux laser en contre-rotation Cette oscillation, si elle n'est pas compensée, génère un signal important au niveau de la photodiode 27, signal qui contrarie la possibilité de faire la lecture du gyroscope pendant des périodes d'oscillation- La réflexion du faisceau laser par le prisme 25 constitue une compensation du signal d'oscillations, en éliminant la plus grande partie dans le signal de lecture. La fréquence de rotation WT du bloc 21 est la somme de la fréquence de rotation du boîtier Wc et de la fréquence d'oscillation Wdo Les faisceaux laser se propageant sur le parcours 30 se composent d'un faisceau se propageant dans le sens des aiguilles 10 d'une montre (CW) et d'un faisceau se propageant en sens contraire des aiguilles d'une montre (CCW) Si l'on suppose que la fréquence 'T est positive pour des rotations dans le sens des aiguilles d'une montre, le faisceau CW est décalé en fréquence d'une quantité WT, tandis que le faisceau CCW est décalé de + 15 Wî Sur la figure 1, le faisceau CW traverse le miroir 22 et vient frapper le masque de photodiode 29, Le faisceau CCW traverse le miroir 22 et est renvoyé par le prisme de compensation d'oscillations 25 Ce renvoi provoque un décalage en fréquence de 2 Wd en raison du mouvement relatif du prisme 25 et du bloc 21 Le 20 faisceau CCW contient un décalage en fréquence net de Wc Wd, lorsqu'on l'observe dans le cadre de référence du bloc 21 o Le faisceau CCW est renvoyé par la plaque en coin 28 et vient trapper le masque de photodiode 29, o il s'associe au faisceau CW, pour former un diagramme d'interférence Le mouvement de ce 25 diagraimre ne dépend que de la fréquence de rotation Wc du boîtier. La figure 2 est une représentation du diagramme de franges d'interférenceo Ce diagramme est formé par deux zones lumineuses planes sensiblement parallèles qui se combinent Les figures 3 et 30 4 représentent certains détails du masque de photodiode 29 et de la face de la photodiode àa double anode 27 En l'absence d'entrée de rotations, le diagramme de franges reste stationnaire Lorsqu'il se produit une rotation, la portion éclairée du diagramme se déplace dans le sens indiqué par les flèches 33 et 34 Lors35 qu'un masque 29, tel que celui représenté sur la figure 3, est placé sur une photodiode à double anode 27 (figures 1 et 4) et qu'un diagramme de franges en mouvement vient frapper le masque, chaque moitié de photodiode est exposée périodiquement à un éclairage maximal et ensuite à un éclairage minimal et produit des signaux de sortie électrique du gyroscope à laser en anneau 5 Une technique plus simple permettant de détecter le mouvement du diagramme de franges consiste à supprimer le masque 29 et à faire tourner la photodiode 27 de 90 depuis l'orientation représentée sur la figure 4 Le diagramme de franges de la figure 2 s'élargit de sorte que l'écart entre les franges est comparable à 10 l'écart entre les deux segments de l'anode de la photodiode Le diagramme vient frapper directement la photodiode 27 Ainsi, lorsqu'un segment est sombre, l'autre est clair, la situation s'inversant périodiquement au fur et à mesure du mouvement du

diagramme de franges.

La difficulté majeure lorsqu'on utilise un prisme 25 pour compenser les effets des oscillations sur le signal de sortie électrique réside dans les conditions de stabilité imposées au bras 26 sur lequel le prisme 25 est fixé La sortie du gyroscope est extrêmement sensible au mouvement du prisme 25 Des varia20 tions de température et des vibrations mécaniques peuvent entraîner le mouvement du prisme Compte tenu de ces considérations, le bras réflecteur 26 est un élément critique et coûteux Selon certaines conceptions courantes, le prisme est monté sur le boîtier 32 Une telle solution ne permet toutefois pas de réduire le pro25 blème, mais ne fait que de le transférer à la conception du boîtier. L'importance de la compensation d'oscillations assurée par la réflexion d'un faisceau laser depuis un réflecteur, par exemple le prisme 25, monté sur le boîtier 32 ou fixe par rapport 30 à cellui-ci, est proportionnelle à l'amplitude du mouvement relatif du prisme par rapport au bloc 21 selon la direction du faisceau venant frapper le prisme L'amplitude de ce mouvement est proportionnelle à la distance perpendiculaire entre le faisceau incident (ou un prolongement de celui-ci) et l'axe d'oscillation 35 31 du bloc 21 Cela veut dire que le prisme 25 produira une compensation de la même grandeur que pour la configuration de la figure 1 s'il est monté en un point quelconque le long du segment du parcours 30 s'étendant entre les miroirs 22 et 22 ' ou le long ? d'un prolongement de ce segment de parcours En principe, on pourrait monter le prisme 25 au point o le parcours 30 du faisceau laser et le moyeu 24 s'approchent le plus L'avantage d'une telle position de montage serait que la longueur du bras de montage nécessaire 22 soit réduite selon au moins un facteur de 2 par rapport à la longueur représentée sur la figure 1 Le calcul

en est facile en utilisant la trigonométrie d'un triangle équila10 téral.

Un compensateur d'oscillations 35 se présentant sous forme d'un élément optique passif, tel qu'un prisme, peut en effet être placé très près de ce point o il s'approche le plus à l'aide de la configuration représentée sur la figure 5 o Certains des numéros de référence de la figure I apparaissent sur la figure Un réflecteur 37 sous forme de prisme est fixé sur un bloc 21, comme le montrent les figures 5 et 6 Ce réflecteur dirige la lumière du laser sur un rétro-réflecteur ou élément de compensation d'oscillations 35 et dirige le faisceau de retour finalement 20 sur le masque de photodiode 29 Selon cette configuration, le réflecteur 37 peut également jouer le rôle de la plaque en coin 28 de la figure 1 Comme on le voit sur la figure 6, le réflecteur 37 guide la lumière du laser depuis un premier plan 38, qui contient le parcours 30 et coupe par conséquent le bloc de gyros25 cope 21, vers un second plan 39 espacé du premier et s'étendant parallèlement au premier plan L'élément de compensation 35 se trouve dans le second plan Après avoir été réflechi sur l'élément 35, le faisceau revient au réflecteur 37 qui le renvoit sur le plan 38 du miroir 21 qui le renvoit ensuite au photodétec30 teur 27, Une configuration conforme à la présente invention et illustrée sur la figure 5 fonctionne pour assurer une compensation d'oscillations complète de la même-manière que le dispositif de compensation d'oscillations classique représenté sur la figure 35 1 Un avantage de la configuration de la figure 5 est que l'on

utilise un bras de support 36 d'une longueur sensiblement rédui-

te Cette réduction entraîne une diminution de la sensibilité

mécanique et thermique du bras.

On peut obtenir un autre facteur de réduction par deux en ce qui concerne la longueur du bras nécessaire si l'on utilise deux réflexions compensatrices, l'une sur le faisceau CW et l'autre sur le faisceau CCW, à l'aide d'une configuration telle que celle représentée sur la figure 7 Sur cette figure, les mêmes numéros de référence désignent les mêmes éléments Outre les éléments d'un gyroscope représenté sur les figures 1 et 5, on voit en 10 outre sur figure 7 un combinateur de faisceaux 40 et un miroir 41 Selon cette configuration, chaque faisceau est décalé en fréquence initialement d'une quantité WT, somme de la fréquence de rotation Wc du boîtier et de la fréquence du mouvement oscillatoire Wc Le dispositif de compensation d'oscillations de la figure 7 comprend une paire de prismes réflecteurs 45 et 46 semblables en ce qui concerne leurs forme et disposition au prisme 37 (figure 5) pour diriger le faisceau CCW et le faisceau CW, respectivement, depuis le plan défini par le parcours 30 vers un plan espacé par rapport au bloc 21 et parallèle au plan du parcours du faisceau laser Des rétro-réflecteurs 42 et 43, un miroir 41, un combinateur de faisceaux 40 et un photodétecteur 27 sont situés dans ce plan espacé La rétro-réflexion des faisceaux par les réflecteurs sous forme de prismes 42 et 43 fixés sur le bras de montage 44 entraîne un décalage en fréquence de compensa25 tion Wd de chaque faisceau, lorqu'on l'observe dans le cadre de référence du bloc 21 Les faisceaux ont alors chacun un décalage net proportionnel-à Wc seulement Le faisceau CW après rétroréflexion par le prisme 43 est renvoyé par le miroir 41 sur le combinateur de faisceaux 40 Le combinateur de faisceaux a une 30 surface à 50 %o de réflexion et à 50 O' de transmission Le faisceau CW est transmis à 50 % par le combinateur et vient frapper le masque de photodiode 29 Le faisceau CCW après rétroréflexion par le prisme 42 est réfléchi à 50 par le combinateur et vient frapper le masque de photodiode 29 o il se combine 35 au faisceau CW pour produire le diagramme de franges représenté

sur la figure 2.

La configuration selon la figure 7, tout en comprenant deux rétroréflecteurs 42 et 43 et un double bras 44, présente une longueur de bras inférieure au quart de celle du bras 26 de la figure 1 Il est probable que cette configuration apporte une meilleure stabilité mécanique et thermique que la configuration de la figure 5. Sur la figure 8, on voit une configuration selon laquelle deux rétro-réflexions du faisceau CCW sont prévues Cette configuration comprend un bras de support réflecteur 47 dont la longueur est inférieure au quart de la longueur 26 du bras de la figure 1 Sur la figure 8, le faisceau CCW est renvoyé par le miroir en forme de prisme 37 (voir les figures 3 et 6) sur un rétro-réflecteur 48 monté sur le bras 47 Le faisceau vient ensuite frapper un autre rétro- réflecteur 49 monté sur le bloc 15 21 o Ls faisceau revient au rétro- réflecteur 48 etde là passe au réflecteu? 37 avant d'être renvoyé finalement sur le masque de photodiode 29 d'une manière analogue à celle décrite en regard de la figure 6 Cette configuration montre comment on peut utiliser une rétro-réflexion multiple d'un seul faisceau pour réduire la 20 longueur de bras nécessaire Dans ce cas, toute la compensation

requise s'effectue sur le faisceau CCW.

Comme le montre la figure 9, la compensation d'oscillations peut être réalisée, conformément à la présente invention,9 à l'aide d'une paire de coins transparents 50 et 51 o Ici encore, on 25 utilise un miroir en forme de prisme 37 pour diriger le faisceau CCW vers un plan parallèle contenant des coins 50 et 51 et un rtrc-réflerteur 53 et pour renvoyer le faisceau compensé vers le plan du parcours 30 Le faisceau laser CCW subit un ralentissement lorsqu'il traverse les coins en allant vers le réflecteur 53 30 ainsi qu'au retour, ce qui constitue le mécanisme de compensation du mouvement d'oscillations Le coin 50 est fixé sur un disque de montage 52 qui, quant à lui, est fixé sur le moyeu de référence 2 e du gyroscope Le coin 51 est monté sur le bloc 21 A mesure que le bloc gyroscopique est mis en oscillation autour du moyeu 35 par l'articulation d'oscillation 23, la longueur de parcours du

faisceau laser à travers les coins se trouve allongée et raccour-

cie en alternance, ainsi réalisant un retardement variable du faisceau En choisissant convenablement les angles des coins, on

peut arriver à compenser les variations de faisceaux dues au mouvement d'oscillation grâce au retardement du faisceau.

De nombreux modes de réalisation de ce dispositif de base sont réalisables Par exemple, on peut utiliser deux paires de coins 54 et 55 sur la figure 10, ce qui permet de réduire l'angle de coins de chaque pièce Une autre variante est représentée sur la figure 11 Un avantage de ce mode de réalisation est que le réflecteur 53 de la figure 9, élément coûteux, est éliminé Dans ce mode de réalisation, les deux faisceaux laser en contre-rotation sont renvoyés dans un plan parallèle contenant des coins 58 et 59, un combinateur de faisceaux 60 et une photodiode 27 par une paire de miroirs ou dédoubleur de faisceau 56 et 57 Un 15 Faisceau est compensé par les coins 58 et 59 et les deux faisceaux sont combinés par le combinateur de faisceaux 60 Les faisceaux combinés viennent frapper le photodétecteur 27 -Tous les composants sont montés sur le bloc 21 à part le coin 58,

lequel est monté sur le disque 52 (figure 9) dans le cadre de 20 référence du boîtier 32 du gyroscope (voir la figure 1).

Un avantage qu'apportent les modes de réalisation des figures 9, 10 et 11 par rapport à la pratique actuelle est que la sensibilité de la compensation d'oscillations vis-à-vis des vibrations mécaniques et des déformations est réduite de manière 25 importante Une inclinaison du faisceau ne peut être provoquée que par une inclinaison du coin 50 ou 58 parce que tous les autres éléments sont fixés sur le bloc 21 Le mouvement de ces coins est faible du fait qu'ils sont montés près du moyeu central du gyroscope La sensibilité à l'inclinaison du faisceau est éga30 lement très inférieure pour un faisceau transmis que pour un faisceau simplement réfléchi, o l'inclinaison du faisceau est

égale à deux fois l'inclinaison de la surface réfléchie.

Les coins 51 et 59 (figures 9 et 11) coagissent avec les coins 50 et 58, respectivement, pour compenser les effets d'oscillations sur le signal de sortie d'un gyroscope à laser en anneau On peut considérer les coins comme ayant une forme en équerre à des fins de calcul d'un angle O-(voir la figure 12) qui définit totalement la forme de chaque élément d'une paire de coins, les coins 51 et 59 étant conformes aux coins 50 et 58, respectivement On va décrire maintenant un procédé de calcul de l'angle de coin O < en se référant à la figure 12 Le retard de lumière de longueur d'onde traversant de la matière d'une épaisseur D et d'un indice de réfraction N et D (n-1)/c, dans

lequel le paramètre c est la vitesse de la lumière dans le vide.

La variation de l'épaisseur D d'une paire de coins (par exemple 10 50 et 51) pendant un cycle d'oscillations d'une amplitude 9 est de (R) (&) tano( o le paramètre R représente la distance entre la paire de coins et l'axe d'oscillation La distance R est, sur

les figures 9 et 11, le rayon du disque de montage 52.

Si le mouvement d'oscillation produit y impulsions par seconde d'arc, la variation de l'épaisseur D doit retarder l'onde de y périodes afin de réaliser la compensation Ainsi, étant donné que la période T de l'onde dans le vide est de >/c, on a t D (n 1) ( 1)

T Y

o le paramètre t est le retard -de la lumière dû à l'épaisseur D du coin.

Après avoir simplifié et réarrangé les termes de l'équation ci-dessus, on a l'équation dérivée suivante tan C î ( 2) Si l'amplitude o des oscillations est de 100 secondes d'arc (ou 5 x 10-4 radians), le mouvement d'oscillation produisant 47 impulsions par seconde d'arc ( 100/2,12), et si la longueur d'onde et ia distance R ont des valeurs de 6, 3 x 10-5 cm et de 3,0 cm, respectivement, la formule de l'angle de coin pour une seule paire de coins traversés une seule fois par un faisceau laser de gyroscope prend la forme tan C(= 2/(n 1) ( 3) Comme on l'a décrit ci-dessus en référence aux figures 9 et , un dispositif de compensation d'oscillations conforme à la présente invention peut comprendre une paire de coins traversés deux fois par le même faisceau laser, ou deux paires de coins traversés une seule fois par un faisceau. Egalement dans le cadre de la présente invention, on peut intercaler des coins sur les parcours des deux faisceaux CW et CCW Comme le montre la figure 13, une paire de coins 61 et 62 peut être prévue comportant des surfaces ou des couches de

miroirs respectives 63 et 64 pour provoquer des traversées multiples des coins par le faisceau lumineux 65 avant son excitation.

N'importe laquelle de ces options permet de réduire l'angle de coin " nécessaire conformément à l'équation: tan:, Y (à) ( 4) M (R) ( 8) (n 1) o le paramètre M représente le nombre de fois qu'un faisceau laser traverse un coin monté sur le moyeu 24 (voir la figure 1), par exemple en passant par le disque 52 (voir les figures 9, 10 20 et 11), que les traversées soient dues à une réflexion interne,

comme le montre la figure 13, ou à une multiplicité de coins.

Si les paramètres du gyroscope prennent les valeurs supposées par la dérivation de l'équation ( 3), l'équation ( 4) prend la forme: tan X= 2/lM (n 1)3 ( 5) Les valeurs de l'angle de coin " pour des indices de réfraction de 1,5 et 1,8 sont répertoriées sur les tableaux 1 et 2 pour diverses valeurs du paramètre M, l'équation ( 5) ayant servi dans

ces calculs.

n

M C

n M o<C 1.5

1 76

2 63

3 53

4 45

39

6 34

7 30

8 27

9 24

22

11 20

12 18

13 17

1.8 i 68

2 51

3 40

4 32

27

6 23

7 20

8 17

9 16

14

11 13

12 12

13 1 i 1

Tableau 1

Tableau 2

Claims (12)

REVENDICATIONS

1 Gyroscope à laser en anneau comprenant un boîtier renfermant les instruments, un bloc de gyroscope monté basculant sur le boîtier, des moyens d'oscillation pour faire osciller ledit 5 bloc par rapport au boîtier autour d'un axe de rotation, et des moyens de détection optiques fixés sur le boîtier pour détecter et analyser un diagramme d'interférence produit par deux faisceaux laser se propageant dans des sens opposés sur un parcours en boucle fermé situé dans un premier plan dans ledit bloc, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de compensation d'oscillations perfectionnés comprenant: a) un élément optique passif ( 35) fixé rigidement au moins en partie sur le boîtier ( 32) et se situant dans un second plan ( 39) parallèle au premier plan ( 38) b) des premiers moyens pour diriger au moins un faisceau de la paire de faisceaux laser sur l'élément optique passif ( 35), et c) des seconds moyens ( 22) destinés à diriger ledit faisceau sur les moyens de détection optiques ( 27) lors du passage dudit

faisceau à travers ledit élément optique passif.

2 Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 1, caractérisés en ce que l'élément optique passif ( 35) est disposé à une distance de l'axe de rotation au plus égale à la plus petite distance entre l'axe ( 31) et le parcours en boucle

fermé ( 30).

3 Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 2, caractérisés en ce que les moyens de détection optiques

( 27) sont disposés dans ledit premier plan ( 38).

4 Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 3, caractérisés en ce que les premiers moyens comprennent un 30 élément optique réflecteur sous forme de prisme fixé rigidement sur le bloc ( 21) du gyroscope pour renvoyer ledit faisceau du premier plan ( 38) au second plan ( 39), les seconds moyens ( 22) comprenant également ledit élément optique réflecteur pour renvoyer ledit faisceau du second plan ( 39) vers le premier plan 35 ( 38) lors du passage dudit faisceau à travers ledit élément

optique passif ( 35).

Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 4, caractérisés en ce que l'élément optique passif ( 35) est un prisme rétroréflecteur monté sur le boîtier ( 32) à une distance dudit axe ( 31) au moins approximativement égale à ladite plus petite distance. 6 Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 4, caractérisés en ce que ledit élément optique passif ( 35) est un prisme rétro-réflecteur monté sur ledit boîtier ( 32) à une distance dudit axe ( 31) au moins approximativement égale à la 10 moitié de ladite plus petite distance, et en ce qu'ils comprennent en outre un élément optique réflecteur supplémentaire ( 22) fixé rigidement sur ledit bloc ( 21) pour renvoyer ledit faisceau vers ledit élément optique passif ( 35) lors d'un premier passage dudit faisceau à travers celui-ci, afin de provoquer un second 15 passage dudit faisceau à travers l'élément optique passif ( 35) avant le renvoi dudit faisceau vers les moyens de détection

optiques ( 27) par lesdits seconds moyens.

7 Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 4, caractérisés en ce que ledit élément optique passif ( 35) 20 comprend au moins une paire de coins ( 50, 51) transparents à la lumière desdits faisceaux, un premier coin ( 50) de cette paire de coins étant rigidement fixée sur le boîtier ( 32) et un second coin ( 51) de cette paire étant montée rigidement sur ledit bloc ( 21) en juxtaposition avec le premier coin pour coagir avec lui 25 afin de corriger les effets d'oscillation dans la sortie du gyroscope, et en ce qu'ils comprennent en outre un élément optique réflecteur supplémentaire ( 53) fixé rigidement sur ledit bloc ( 21) pour renvoyer ledit faisceau audit, coin lors d'un premier passage dudit faisceau à travers celui-ci, afin de provo30 quer une seconde traversée desdits coins par le faisceau avant que ledit faisceau ne soit renvoyé vers les moyens de détection

optiques ( 27) par les seconds moyens.

8 Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 2, caractérisés en ce que les moyens de détection optiques 35 ( 27) sont disposés dans ledit second plan ( 39).

9 Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 8, caractérisés en ce que les premiers moyens comprennent une paire d'éléments optiques réflecteurs destinés à renvoyer les faisceaux laser (CW, CCW) dudit premier plan ( 38) vers le second plan ( 39). Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 9, caractérisés en ce que l'élément optique passif est constitué d'une paire de prismes rétroréflecteurs ( 42, 43) montés sur le boîtier ( 32) de part et d'autre dudit axe ( 31) des distances de celui-ci approximativement égales à la moitié de ladite plus petite distance, les seconds moyens ( 22) comprenant un miroir destiné à renvoyer vers les moyens de détection optiques ( 27) un premier faisceau de ladite paire de faisceaux laser lors du passage du premier faisceau à travers un prisme de ladite 15 paire de prismes ( 42, 43), les seconds moyens comprenant un combinateur de faisceaux ( 40) destinés à transmettre vers les moyens de détection optiques ( 27) le premier faisceau lors de la réflexion de celui-ci par ledit miroir et pour renvoyer vers les moyens de détection optiques ( 27) un second faisceau de ladite 20 paire de faisceaux laser lors du passage du second faisceau à

travers un autre prisme de ladite paire de prismes rétroréflecteurs ( 42, 43).

11 Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 9, caractérisés en ce que l'élément optique passif comprend au moins une paire de coins ( 42, 43), un premier coin de cette paire de coins étant fixé rigidement sur le bottier ( 32) et un second coin de cette paire étant monté rigidement sur le bloc ( 21) en juxtaposition par rapport au premier coin pour coagir avec celui-ci afin de corriger les effets d'oscillations dans la 30 sortie du gyroscope, les seconds moyens comprenant un combinateur de faisceaux ( 40) dans le second plan ( 39) pour renvoyer vers les moyens de détection optiques ( 27) un faisceau composite comprenant ledit faisceau lors de sa traversée des coins et un autre faisceau de ladite paire de faisceaux laser lors de la réflexion 35 de celui-ci dans ledit second plan par un des éléments optiques réflecteurs.

12 Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 2, caractérisés en ce que l'élément optique passif comprend au moins une paire de coins juxtaposés transparents à la lumière des faisceaux laser, un des coins étant fixés sur le 5 boîtier ( 32) et un autre coin étant fixé rigidement sur ledit

bloc ( 21).

13 Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 12, caractérisés en ce que l'élément optique passif comprend une paire supplémentaire d'un coin juxtaposé ( 61, 62), 10 ladite paire supplémentaire comprenant un coin fixé sur le boîtier et un autre coin fixé sur ledit bloco 14 Moyens de compensations d'oscillations selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque coin de ladite paire de coins juxtaposés ( 61, 62) comporte une surface de miroir ( 63, 64) 15 sur un côté opposé à l'autre coin de la paire, ces surfaces de miroir étant positionnées pour provoquer des traversées multiples

des coins par ledi L faisceau.

Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 2, caractérisés en ce que l'élément optique passif 20 cooprend un prisme rétro-réflecteur ( 37).

16 Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 15, caractérisés en ce que l'élément optique passif comprend une paire de prismes rétroréflecteurs ( 45, 46) rigides par rapport au boîtier ( 32) et disposes à une distance dudit axe 25 ( 31) égale à approximativement la moitié de ladite plus petite distance, les premiers moyens comprenant deux éléments optiques re-'iecteurs solidaires dudit bloc ( 21) pour renvoyer la lumière des faisceaux laser respectifs vers les prismes respectifs de

ladite paire.

17 Moyens de compensation d'oscillations selon la revendication 2, caractérisés en ce que les premiers moyens comprennent un dédoubleur de faisceaux ( 56, 57) disposé sur ledit parcours ( 3).