Brevet FR2111906A1 — publié le 19720609

i 2111906 L'invention concerne un télémètre optique. On connaît des télémètres optiques dans lesquels un laser émet des impulsions lumineuses qui, après réflexion sur un ou plusieurs objets à mesurer situés dans la trajectoire 5 du faisceau, sont captées par un récepteur. A partir du temps de propagation des impulsions individuelles réfléchies entre le laser et le récepteur, on détermine 1'éloignement des différents objets à mesurer. Dans ces conditions, il est impossible de déterminer la distance à attribuer à un objet-cible reclierché 10 et les distances qu'il y a lieu d'attribuer à des objets perturbateurs. On connaît par ailleurs un appareil de vision scotopique de la Société Laser Diode Laboratories, U.S.A., qui éclaire par impulsions l'objet-cible au moyen d'une diode-laser 15 à l'arséniure de gallium et le rend visible sur un écran au moyen d'un appareil de télévision à amplificateur d'images. Pour exclure les sources de réflexion situées devant l'objet— cible, l'entrée du récepteur n'est ouverte que pendant un intervalle de temps dans lequel une impulsion réfléchie à la 20 distance approximative de l'objet-cible peut revenir au récepteur. Ce procédé est connu sous le nom de "range-gating" ou "gated-view". Le but de l'invention est de réaliser un appareil avec lequel il est d'une part possible de déterminer, dans urne 25 plage de mesure préalablement choisie, la distance de tous les objets à mesurer atteints par au moins une impulsion lumineuse émise et, d'autre part, il est possible de distinguer lequel de ces objets à mesurer est un objet-cible recherché. Ce but est atteint conformément à l'invention., âans 30 un télémètre optique, par le fait qu'un télémètre à laser, en soi connu, est pourvu d'un premier émetteur d'impulsions contenant un laser, un premier récepteur et un dispositif indicateur de distance qui sert à déterminer et à indiquer 1'éloignement d'au moins un objet à mesurer détecté, par le fait qu'un 35 appareil de télévision actif d'observation de cible est prévu avec un second émetteur d'impulsions optiques, susceptible d'être également pointé sur les objets à mesurer, un second récepteur contenant un amplificateur d'image et un écran, ainsi qu'un dispositif sélecteur de distance de cible qui ouvre 40 pendant un intervalle de temps réglable le second récepteur au COPY 71 38552 2 2111906 bout d'un laps de temps réglable après l'émission de chaque impulsion (procédé "range-gating" ou "gated-view") et par le fait qu'il est prévu un dispositif de réglage qui règle sélecti vement le dispositif de sélection de distance de cible sur 5 l'une des distances d'objet à mesurer, déterminées par le télémètre à laser. En ce qui concerne la réalisation pratique du principe de l'invention, il est avantageux de prévoir également un laser à titre de second émetteur d'impulsions optiques. Si 30 on le désire, on peut prévoir un seul émetteur d'impulsions à laser qui, dans un premier état de fonctionnement, sert de premier émetteur d'impulsions et, dans un second état de fonctionnement, remplit le rôle du second émetteur d'impulsions. Dans ces conditions, il est avantageux de prévoir, pour un 15 état de fonctionnement, un convertisseur de fréquence optique dans le trajet du faisceau du laser. Dans une autre forme d'exécution avantageuse de l'invention, il est prévu un émetteur d'impulsions à laser dont les impulsions sont traitées par les récepteurs, tant du 2) télémètre que de l'appareil de télévision d'observation de cible. Dans ces conditions, il est avantageux de prévoir un diviseur de faisceau dans le trajet du faisceau de l'émetteur d'impulsions à laser et un convertisseur de fréquence optique dans le trajet d'un faisceau partiel. 25 Dans une autre forme d'exécution avantageuse de l'invention, il est prévu un émetteur d'impulsions à laser qui délivre simultanément des impulsions de deux longueurs d'on de différentes. Il est avantageux que le premier émetteur d'impul 30 sions émette des ondes optiques infra-rouges d'une longueur de l,06|jet que le second émetteur d'impulsions émette des ondes optiques vertes d'une longueur de 0,53 ou que l'émetteur d'impulsions à laser qui délivre deux longueurs d'onde fonction ne sur ces longueurs. 35 Dans une réalisation pratique du principe de l'in vention, il s'est révélé avantageux de prévoir un dispositif indicateur de distance qui signale numériquement la distance des objets à mesurer et d'associer aux différents panneaux indi cateurs digitaux des commutateurs faisant partie du dispositif 40 de réglage, le dispositif sélecteur de distance de cible étant 71 38552 3 2111906 réglé chaque fois sur l'une des distances d'objets à mesurer par la manoeuvre de ces commutateurs. Si l'objet-cible et/ou l'appareil selon l'invention sont susceptibles de variations dans l'espace, il est particulièrement avantageux de prévoir un 5 réajustement automatique du dispositif de sélection de la distance des cibles. Il est également avantageux, en cas de variation dans l'espace de l'objet-cible et/ou du télémètre et de l'appareil d'observation des cibles, de prévoir un réajustement auto-30 matique du dispositif de sélection des distances des cibles. Pour une observation simultanée d'objets à mesurer qui se trouvent à différentes distances, il est avantageux d'utiliser un téléviseur d'observation de cibles à plusieurs écrans d'image. 15 II est particulièrement avantageux que le télé viseur actif d'observation de cibles soit réalisé sous la forme d'appareils d'observation diurne et nocturne. Dans une forme d'exécution avantageuse de l'invention, il est prévu un téléviseur d'observation des cibles 20 avec un récepteur à angle d'ouverture variable. Dans ces conditions, il est préférable que l'angle d'ouverture soit modifié automatiquement en fonction de la distance de l'objet à mesurer. L'appareil selon l'invention sera utilisé avantageusement à bord de véhicules terrestres, aériens ou 25 marins. L'invention est ci-après décrite de façon plus détaillée à propos d'exemples de réalisation. La figure 1 illustre un premier exemple d'exécution du télémètre optique et de l'appareil d'observation de 30 cibles selon l'invention. Cet appareil contient un télémètre à laser LG, un téléviseur d'observation de cibles ZG et un dispositif de réglage EE. Le télémètre à laser LG contient un émetteur d'impulsions à laser SI avec sa sortie optique al, un récepteur 35 El avec son entrée optique el et un dispositif indicateur de distance EA avec sa sortie de commande SA. Le téléviseur d'observation de cibles ZG comprend un émetteur d'impulsions à laser S2 avec sa sortie optique a2, un récepteur E2 avec amplificateur d'image BY et entrée 40 optique e2 et avec écran d'image BS, ainsi qu'un dispositif 71 38552 4 2111906 ZA de sélection des distances des cibles. On a par ailleurs indiqué sur la figure 1, trois objets à mesurer MOI, M02 et M03, parmi lesquels l'objet M03 est la cible et les objets à mesurer MOI et M02 sont des 5 objets parasites. , Le mode de fonctionnement de l'appareil de la figure 1 est le suivant. L'émetteur d'impulsions à laser SI émet, à sa sortie optique al, des impulsions en faisceau étroit qui frappent les objets à mesurer MOI, M02 et M03. Les impul-10 sions sont réfléchies sur tous les trois objets à mesurer et parviennent, par l'entrée optique el, au récepteur El. Le dispositif EA indicateur des distances, détermine le temps de parcours des impulsions réfléchies sur les différents objets, entre émetteur et récepteur, et indique les distances correspondantes. 15 A partir de l'émetteur d'impulsions à laser S2 et par la sortie optique a2, les trois objets à mesurer MOI, M02 et M03 sont également frappés par des impulsions ayant une fréquence de répétition de 25 Hz et une longueur de salve de 15 ns environ. Les impulsions sont réfléchies par les objets 20 à mesurer et parviennent à l'entrée optique e2 de l'amplificateur d'image BV du récepteur E2. Le temps d'ouverture de l'entrée optique e2 est déterminé quant à sa durée et en ce qui concerne son début à la suite de l'émission de l'impulsion par l'émetteur S2, au moyen du dispositif ZA de sélection des dis-25 tances des cibles. Le temps d'ouverture de l'entrée optique e2 peut être par exemple fixé pour que seules parviennent à l'amplificateur d'image BV les impulsions qui sont réfléchies par des objets à mesurer situés à une distance de 1000 m environ. Dans le cas ici considéré, on supposera que 30 les distances de l'appareil aux objets à mesurer MOI, M02 et M03 sont par exemple de 900 m, 1000 m et 1050 m. Ces valeurs sont signalées par le dispositif indicateur de distance EA. Cependant, l'opérateur ne sait pas quelle est celle des trois distances qui doit être attribuée à l'objet-cible M03. Pour 35 cette raison, le dispositif indicateur des distances EA présente successivement au dispositif ZA de sélection des distances de cibles les trois valeurs de distance et 1?opérateur voit successivement sur l'écran BS les trois objets MOI, M02 et M03. L'opérateur distingue celle des trois images qui représente 40 l'objet-cible et il lit la distance correspondante sur le dis 71 38552 5 2111906 positif indicateur des distances EA. Une information concernant cette distance peut être prélevée à la sortie de commande SA pour être traitée dans un appareil additionnel. Si, à la suite de la détection de l'objet-5 cible M03 par le téléviseur ZG d'observation des cibles, la position dans l'espace, par exemple de l'objet-cible, varie, le téléviseur ZG d'observation des cibles peut être entraîné, au moyen du dispositif indicateur des distances EA et du dispositif de réglage EE, de telle sorte que l'objet-cible M03 persiste 20 sur l'écran BS et que la distance instantanée soit délivrée constamment à la sortie de commande SA. En cas d'utilisation dans un environnement clair, par exemple le jour ou même par pleine lune, des dispositions doivent être prises, par la mise en place d'un filtre 15 spectral devant l'entrée optique e2, pour que seule la lumière dans la gamme de longueurs d'onde de l'émetteur d'impulsions SI parvienne à l'amplificateur d'image BV» Les impulsions produites par l'émetteur S2 peuvent détecter la totalité de l'objet à mesurer avec une plage 20 angulaire relativement grande, ou seulement une petite partie de celui-ci. La figure 2 illustre un autre exemple d'exécution de l'invention qui se distingue de celui de la figure 1 par le fait que les émetteurs d'impulsions SI et S2 sont réunis 25 en un émetteur d'impulsions commun S dont le rayonnement est réfléchi aussi bien vers le premier récepteur El que vers le second récepteur E2. 71 3ÔS52 6 2111906 10 REVENDICATIONS 1. Télémètre optique, caractérisé par le fait qu'il comprend un télémètre à laser (LG) connu en soi, avec un premier émetteur d'impulsions (SI) à laser, un premier récepteur (El) et un dispositif indicateur des distances (EA) qui sert à déterminer et à indiquer 1'éloignement d'au moins un objet à mesurer détecté, qu'il comprend un appareil de télévision actif d'observation des cibles (ZG), avec un second émetteur d'impulsions optiques (S2), susceptible d'être également braqué sur les objets à mesurer, un second récepteur (E2) comportant un amplificateur d'image (BV) et un écran (BS), ainsi qu'un dispositif sélecteur des distances des cibles (ZA) qui ouvre pendant un intervalle de temps réglable le second récepteur au bout d'un laps de temps réglable après l'émission de chaque impulsion 15 (procédé "range-gating" ou "gated-viewing") et qu'il comprend un dispositif de réglage (EE) qui règle sélectivement le dispositif de sélection des distances des cibles (ZA) sur l'une des distances d'objet à mesurer, déterminées par le télémètre à laser (LG). 20 2. Appareil selon la revendication 1, caracté risé par le fait qu'un laser est prévu à titre de second émetteur d'impulsions optiques (S2). 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il est prévu un émetteur d'impulsions 25 à laser (S) qui, dans un premier état de fonctionnement, sert de premier émetteur d'impulsions (Si) puis, dans un second état de fonctionnement, joue le rôle de. second émetteur d'impulsions (S2>. 4. Appareil selon la revendication 3, caracté- 50 risé par le fait qu'un convertisseur de fréquence optique est prévu dans le trajet du faisceau du laser pour l'un des états de fonctionnement. 5. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il est prévu un émetteur d'impulsions 55 à laser (S) dont les impulsions sont traitées chaque fois par les récepteurs, tant du télémètre (LG) que du téléviseur d'observation des cibles (ZG). 60 Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'un diviseur de faisceau est prévu dans le trajet du faisceau de l'émetteur d'impulsions à laser, et 40 71 38552 7 2111906 qu'un convertisseur de fréquence optique est disposé dans le trajet d'un faisceau partiel. 7. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il est prévu un émetteur d'impulsions 5 à laser (S') qui délivre en même temps des impulsions de deux longeurs d'onde différentes. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le premier émetteur d'impulsions (Si) émet des ondes optiques d'une longueur 10 de 1,06 p et le second émetteur d'impulsions (S2) des ondes optiques d'une longueur de 0,53 y , ou qu'un unique émetteur d'impulsions (S) émet des ondes optiques de ces deux longueurs. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il est prévu un dis- 15 positif (EA) indicateur des distances qui affiche numériquement la distance des objets à mesurer, et par le fait qu'aux différents panneaux indicateurs digitaux, sont associés des commutateurs appartenant au dispositif de réglage (EE), par la manoeuvre desquels le dispositif (ZA) de sélection des distances 20 des cibles est réglé chaque fois sur l'une des distances des objets mesurés. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'en cas de variation dans l'espace de l'objet-cible (M03) et/ou de l'appareil 25 télémètrique et d'observation des cibles (LG-), il est prévu un réajustement automatique du dispositif (ZA) de sélection des distances des cibles. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il est prévu un 30 dispositif déclencheur mécanique ou électronique, à l'actionne-ment duquel le dispositif indicateur des distances (EA) délivre, pour la commande d'au moins un appareil additionnel, une information concernant la distance de l'objet-cible. 12. Appareil selon l'une quelconque des reven- 35 dications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'il est prévu un téléviseur actif d'observation des cibles (ZG) à plusieurs écrans pour l'observation simultanée de plusieurs objets à mesurer se trouvant à des distances différentes. 13. Appareil selon l'une quelconque des reven- 40 dications 1 à 12, caractérisé par le fait que le téléviseur 71 38S52 8 2111906 actif d'observation des cibles (ZG) est réalisé sous la forme d'un appareil d'observation diurne et nocture. 14. Appareil selon l'une quelconque des reven dications 1 à 13, caractérisé par le fait qu'il est prévu un 5 téléviseur actif d'observation des cibles (ZG) avec un récepteur (E2) à angle d'ouverture variable. 15. Appareil selon la revendication 13, carac térisé par le fait qu'il est prévu un téléviseur actif d'obser vation des cibles (ZG) avec un récepteur (E2) dont l'angle 10 d'ouverture est modifié automatiquement en fonction de la distance de l'objet à mesurer. 16. Appareil selon l'une quelconque des reven dications 1 à 15, caractérisé par le fait qu'un filtre otpique est monté devant l'entrée optique (e2) de l'amplificateur 15 d'image (BV) filtre qui n'est perméable que pour des longueurs d'onde émises par l'émetteur d'impulsions (S2, S'). 17« Appareil selon l'une quelconque des reven dications 1 à 16, caractérisé par le fait qu'il est déstiné à être utilisé à bord de véhicules terrestres, aériens ou 2o marins.