Brevet FR2213501A1 — publié le 19740802

La présente invention concerne un appareil optique pour mesurer la vitesse et plus particulièrement un appareil dans lequel une composante spectrale de modulation dépendant de la vitesse est obtenue à partir d'un dispositif photosensible recevant des réflexions lumineuses spatiales produites lorsqu'une surface mobile passe devant un réseau optique, entre celle-ci et le dispositif photosensible. L'invention cherche à procurer un tel appareil perfectionné ayant un déplacement de ligne globale satisfaisant et une ouverture de concentration de lumière satisfaisante. Selon l'invention un appareil optique pour mesurer la vitesse comprend un jeu d'élémentsréfléchissantsélémentaires dont chacun est disposé de manière à voir une portion différente espacée de la ligne de trajectoire d'un objet de façon à constituer un réseau optique effectif dans l'espace le long de cette ligne et disposés chacun pour diriger la lumière en provenance de sa portion respective sur un dispositif photosensible commun, ltensemble de l'agencement étant tel que, en fonctionnement, la sortie électrique de ce dispositif comprenne-une composante de modulation spectrale qui soit dépendante de la vitesse d'un objet se déplaçant le long de ladite ligne. Ce dispositif photosensible est normalement dispo-sé de manière à recevoir la lumière de ces éléments réfléchissants élémentaires à travers une ouverture et chacun de ces éléments réfléchissants individuels est un miroir cylindrique partiel, l'ensemble de l'agencement étant tel que pour chaque élément réfléchissant on ait la relation dans laquelle d est la largeur de ladite ouverture telle qu'elle est vue par l'élément u est la distance de objet dudit élément à sa partie respective de ladite ligne de trajectoire et est choisie arbitrairement en considérant une distance moyenne v est la distance d'image dudit élément réfléchissant et s 2 est la fréquence spatiale de ce réseau dans lespace. Les éléments réfléchissants individuels peuvent astre alignés dans un plan commun perpendiculaire aux plans optiques des éléments. Toutefois, dans un mode de réalisation de l'invention, chaque élément est incliné suivant un angle quoi est supérieur à celui d'un élément adjacent et s'écarte d'un plan commun perpendiculaire aux plans optiques desdits éléments dans une mesure croissante de façon à fournir une lumière réfléchie optimale à ce dispositif photosensible. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, un groupe d'éléments réfléchissants est disposé suivant une courbe de façon que, pour chaque élément, la relation entre la distance d'image entre chaque élément individuel et l'ouverture, d'une part, et la largeur de fente projetée sur le miroir d'autre part, soit au moins sensiblement la même pour chaque élément du groupe. On peut prévoir deux jeux d'éléments réfléchissants formant chacun une moitié de cuvette et dirigeant chacun la lumière vers un dispositif photosensible commun particulier à ce groupe. Dans chaque cas, le dispositif photosensible peut comprendre deux détecteurs photoélectriques montés côte à cote pour voir les parties adjacentes de chaque ligne de réseau dans l'espace, les sorties des deux détecteurs étant relativement inversées et combinées de façon telle que les réponses parasites aient tendance à s'annuler. L'invention est représentée et décrite plus complètement avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente, en plan, un mode de réalisation d'appareil optique pour mesurer la vitesse selon la présente invention; La figure 2 représente un autre mode de réalisation d'appareil optique pour mesurer la vitesse selon la présente i-nvention; et Les figures 3 et 4 sont des graphiques explicatifs montrant les éléments à prendre en considération pour le positionnement de chacun des miroirs élémentaires de l'agencement de la figure 2. Concernant la figure 1, un ensemble dans ce cas dix, de miroirs cylindriques partiels, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, consistant chacun en un bloc de substance telle que celle connue sous la marque déposée Araldite, avec une couche réfléchissante d'aluminium 11 déposée sur une face, sont disposés de façon à voir différentes parties espacées d'une ligne de trajectoire dans l'es- pace d'un objet mobile, de façon à constituer un réseau optique effectif dans l'espace. Les miroirs 1 à 10 sont disposés dans un boîtier 12 possédant une surface à fenêtre 13' à travers laquelle les miroirs 1 à 10 voient ladite ligne de trajectoire.Comme précaution contre les réflexions parasites, les trajectoires de la lumire depuis chacune des parties de cette ligne de trajectoire vers chaque miroir 1 à 1G sont séparées par des éléments de séparation 14. Chaque miroir 1 à 10 est agencé de façon à concentrer la lumière reçue de sa partie respective de ladite ligne de trajectoire sur un dispositif photosensible commun 14 à travers une ouverture en fente 15 dans un écran 16. Ainsi qu'on le constatera les éléments de séparation 13 sont progressivement plus courts en allant de gau che à droite, comme représenté, afin d'éviter une interruption de la trajectoire de la lumière des miroirs 2 à 10 à la fente 15. La courbure de chacun des miroirs 1 à 1C, leurs dispositions relativement au dispositif photosensible 14 et la largeur ef fective de l'ouverture 15 dans 1 ltécran 16 telle qu'elle est vue par chaque miroir individuel sont telles que où d est la largeur de cette ouverture vue par l'élément u est la distance de l'objet de cet élément à la partie respective de ladite ligne de trajectoire, choisie arbitrairement en considérant une distance moyenne v est la distance d'image de cet élément réfléchissant, et 2s est la fréquence spatiale de cette grille dans l'espace. Gn notera que les miroirs individuels 1 à 10 ne sont pas alignés suivant un plan commun perpendiculaire aux plans optiques desdits miroirs mais sontinclinés l'un sur l'autre suivant des angles qui augmentent, de droite à gauche considérés l'un par rapport à l'autre, et qui s'écartent de ce plan commun de manière à fournir une lumière optimale reçue de chaque miroir par le dispositif photosensible 11. Dans un cas pratique, avec une disposition des miroirs élémentaires relativement au dispositif photosensible ll,comme représenté, le rayon de courbure de chacun des miroirs 1 à 10 était le suivant 1. 208,6 mm 2. 214,6 mm 3. 229,8 mm 4. 251,6'mm 5. 278,2 mm 6. 310,0 mm 7. 34 21 mm 8. 378,2 mm 9. 418,0 mm 10. 460,2 mm La sortie électrique du dispositif photosensible 11 contient, en fonctionnement, une composante spectrale de modulation lu mineuse qui dépend de la vitesse de la surface du corps passant à travers-ledit réseau dans l'espace et peut titre traitée de façon connue. Alors que le dispositif photosensible 14 peut comporter un seul détecteur photoélectrique, on peut disposer,si désiré, deux détecteurs photoélectriques côte à côte pour voir des portions adjacentes de chaque ligne de réseau dans l'espace, les sorties des deux détecteurs étant relativement inversées et combinées de façon telle que les réponses parasites aient tendance à s'annuler. L'agencement décrit jusqu'ici peut former en lui-mEme une tte de vision optique complète, mais le dispositif représenté par le dessin serait normalement répété en tant qu'image réfléchie vers la droite du dessin (tel qu'on le regarde). En fait, sur la figure 1, l'écran à ouverture 17 et le dispositif photosensible 18 d'une telle seconde moitié d'image réfléchie sont représentés. Pour des raisons de commodité, les écrans miroirs à ouverture et les dispositifs photosensibles sont montés en un seul élément sous vide de nature quelque peu similaire aux éléments de projecteurs automobile scellés d'utilisation générale courante.On pourra se rendre compte que le dispositif décrit plus haut est concentré dans l'espace de manière à fournir un espacement de réseau effectif sensiblement constant de façon à rendre le dispositif sensiblement insensible à la portée. Concernant la figure 2, sur laquelle les mimes repères numériques sont utilisés pour désigner les memes éléments que sur la figure 1, il y a encore dix miroirs, 1 à 10, disposés de façon à voir différentes portions de la ligne de trajectoire dans l'espace d'un objet mobile. Dans le cas de la figure 2, le dispositif constitué par les miroirs 1 à 10 et leurs images réfléchies la à lOa est représenté au complet. Le bottier 12 avec sa fenêtre 13' et son élément de séparation 13 ne sont pas représentés sur la figure 2. Sur la figure 2, les écrans à ouverture 16 et 17 et les dispositifs photosensibles ne sont pas situés autour de lXaxe de l'ensemble des miroirs, mais sont déplacés vers la gauche et vers la droite (tels que représentés). L'écran à ouverture 16 et le dispositif photosensible 14 pour la séria de gauche des miroirs 1 à 10 sont déportés du cSté droit de l'ensemble de miroirs tandis que l'écran à ouverture 17 et le dispositif photosensible 18 de la série de droite de miroirs la à 10a sont déportés du cté gauche de l'en- semble de miroirs (tels que représentés). L'agencement des miroirs de la figure 2 diffère également de celui des iirs de la figure 1 en étant disposé suivant une courbe telle que, pour chaque miroir, la relation entre la distance d'image entre chaque élement individuel et l'ouverture qui lui est associée d'une part ,et la lareur de la fente projetée sur le mi- oir d'autre part, saint sensiblement la même pour chaque miroir. Dans le cas de l'agencement représenté par la figure 2, dans un cas pratique le rayon de -courbure ae chacun des miroirs était comme suit 1 et la - 567, mm 2 et 2a - 611,2 mm 3 et 3a - 654,4 mm 4 et 4a - 698,8 mm 5 et 5a - 735,3 mm 6 et 6a - 73,4 mm 7 et 7a - 844,9 mm 8 et 8a - 900,8 mm a et 9a - 963,8 mm 10 et lOa- 1.037,0 mm Les ouvertures des écrans 17 et 16 s'étendent toutes les deux dans des plans faisant 27,360 avec chaque axe de miroir. Les miroirs individuels sont espacés de 20 mm tandis que la distance au plan de fente est de 5 m. La largeur de fente est de 0,94 mm donnant une largeur effective de fente de 10 mm à l'objet. Référence sera maintenant faite aux figures 3 et 4 qui représentent les éléments à prendre en considération pour le positionnement de chacun des miroirs individuels dans l'agencement de la figure 2. Concernant les figures 3 et 4, le plan-objet moyen, c'est-à-dire la ligne de trajectoire dans l'espace d"un objet mobile, est représenté par le repère numérique 19 sur la figure 3. Mn est l'un quelconque des miroirs 1 à 10 ou la à lOa de la figure 2 tandis que l'ouverture en fente à laquelle le miroir est associée est indiquée par S.Le plan de fente et l'axe de fente sont indiqués respectivement nar les repères numériques 20 et 21. L'axe de miroir est indiqué par le repère numérique 22. Uc est la distance entre le plan-objet moyen 19 et une ligne 23 perpendiculaire à l'axe de fente 21. "Un" est ia distance entre ie plan-objet moyen 19 et le miroir Mn. dn est la distance entre l'axe de miroir 22 et l'axe de fente 21. en est l'angle formé entre la trajectoire de la lumière depuis le plan-objet moyen jusqu'au miroir Mn et la trajectoire de la lumière depuis le miroir Mn jusqu'à la fente de l'écran S.W est la largeur réelle de la fente dans l'écran S, tandis que w est la largeur efficace de la fente dans l'écran S telle qu'elle est vue par le miroir. D'après cette géométrie Largeur apparente de la fente (largeur d'-image) à la fente = f-t' = = W Sin ( z + a) où W = largeur de fente d'où largeur de l'image dans le plan-objet = mW = S où S est la largeur de la ligne de réseau projetée dans l'espace. Le dispositif représenté par la figure 2 est préféré dans la plupart des cas étant donné que le grossissement de l'image à la fente est similaire pour chaque miroir. Chaque dispositif photosensible peut encore comprendre deux détecteurs photoélectriques montés côte à cRte pour voir des parties adjacentes de chaque ligne de réseau dans l'espace, les sorties des deux détecteurs étant inversées relativement et combinées de façon telle que les réponses parasites aient tendance à s'annuler. L'appréciation de certaines des valeurs de mesures indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles proviennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métriques. La présente invention n' est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'trie décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Appareil optique de mesure de vitesse caractérisé en ce qu'il comprend un jeu d'éléments réfléchissants élémentaires disposés chacun de manière à voir une partie espacée différente de la ligne de trajectoire d'un objet de manière à constituer un réseau optique effectif dans l'espace le long de cette ligne, chacun de ces éléments étant agencé de façon à diriger la lumière issue de sa partie respective sur un, dispositif photosensible commun, l'ensemble de l'agencement étant tel que, en fonctionnement, la sortie électrique de ce dispositif comprenne une composante spectrale de ondulation qui soit fonction de la vitesse d'un objet se déplaçant suivant cette ligne. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif photosensible est agencé de façon à recevoir la lumière desdits éléments réfléchissants élémentaires à travers une ouverture et que ces éléments réfléchissants individuels sont chacun des miroirs cylindriques partiels, l'ensemble de l'agencement étant tel que pour chaque élément réfléchissant où d est la. largeur de cette ouverture vue par l'élé- ment u est la distance de l'objet à partir de cet élément à la partie respective de ladite ligne de trajectoire et choisie arbitrairement en considérant une distance moyenne v est la distance d'image de cet élément réfléchissant et 2s est la fréquence spatiale de ce réseau dans l'espace. 2 3 - Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments réfléchissants individuels sont alignés dans un plan commun perpendiculaire aux plans optiques des éléments. 4 - Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque élément est incliné suivant un angle qui est superieur à celui d'un élément adjacent et s'écarte d'un plan commun perpendiculaire aux plans optiques de ces éléments dans une mesure croissante de façon à fournir une lumière réfléchie optimale auxdits dispositifs photsensibles. 5 - Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un groupe d'éléments réfléchissants est disposé suivant une courbe telle que pour chaque élément la relation entre la distance d'image entre chaque élément individuel et l'ouverture, d'une part, et la largeur de fente projetée sur le miroir, d'autre part, soit au moins sensiblement la même pour chaque élément de l'ensemble. 6 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que deux ensembles d'éléments réfléchissants sont prévus & forment chacun une moitié de cuvette, dirigeant chacun la lumière vers un dispositif photosensible com mun particulier à cet ensemble. 7 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif photosensible, ou chaque dispositif photosensible, comporte deux détecteurs photoélectriques montés côte à côte pour voir des parties adjacentes de chaque ligne de réseau dans l'espace, les sorties des deux détecteurs étant inversées relativement et combinées de façon telle que les réponses parasites aient tendance à s'annuler.