Brevet FR2467378A1 — publié le 19810417

La présente invention concerne un procédé d'harmonisation manuelle ou automatique des axes optiques d'un viseur optronique et d'un second appareil optronique pouvant titre couplé mécaniquement, de façon rigide, avec ledit viseur au moyen d'un projecteur de marquage rigidement intégré dans ce second appareil . L'invention concerne également un dispositif de mise en pratique de ce procédé Le brevet allemand 26 25 081 et la demande de brevet allemand mise à l'examen public sous le no 26 31 814 décrivent un dispositif de ce genre . Ce dispositif comporte un projecteur introduisant une marque dans les canaux optiques des divers appareils constitutifs pour vérifier, et éventuellement corriger, l'ajustement réciproque de leurs axes optiques .Le brevet allemand 25 50 941 décrit un dispositif dans lequel les points de mire dun nombre quelconque d'appareils associés ayant des gammes de longueurs d'ondes différentes peuvent être introduits dans les appareils concernés (selon les axes optiques qui leur sont attribués) au moyen de deux projecteurs de points de mire . La demande de brevet allemand mise à l'examen public sous le no 26 07 608 décrit et représente l'introduction réciproque d'un point de mire dans deux appareils pcrticipants seulement, au moyen d'un projecteur de point de mire unique La présente invention a pour objet de combiner les viseurs optroniques précités avec un télémètre laser ou avec un illuminateur de cible laser de façon à satisfaire aux exigences très poussées d'exactitude de centrage .Le télémètre laser ne se distingue de l'illuminateur de cible laser que par ce qu'il comporte en outre un récepteur optronique (rigidement couplé mécaniquement avec l'émetteur laser) dont l'axe optique est exactement centré sur la direction d'émission de l'émetteur laser, et dont l'angle très petit de champ visuel est adapté à la divergence d'ir radiation de I'émetteur en vue d'éviter les erreurs de mesure et les échos doubles .Ce but est atteint, conformément à l'invention, par un dispositif caractérisé en ce que le projecteur de marquage émet un repère de référence et que le second appareil optronique émet un rayonnement lumineux ou laser très focalisé de façon que les axes optiques se rencontrent à l'infini, en ce que la direction du rayonnement lumineur ou laser réfléchi par une cible sélectionnée vient former un repère correctement placé dans le plan focal du viseur optronique au moyen du projecteur de marquage, d'une lame triple et d'une pupille d'entrée, et en ce que ce repère est amené à se superposer, dans le viseur, avec la cible sélectionnée, par déplacement, par rapport à l'axe optique du viseur, du second appareil optronique ou des éléments optiques déviateurs qui lui sont associés .Ce dispositif permet d'ajuster exactement l'un sur l'autre, de façon relativement simple, les axes optiques de deux appareils, rigidement reliés l'un à l'autre uniquement en cas de besoin, de façon à éliminer les erreurs de mesure . En pratique, il conviendra que le repère et la cible soient amenés en superposition au moyen d'un organe interne de poursuite et d'un servomoteur Si le viseur prend la forme dlun appareil périscope que à miroir d'élévation oscillant sur un axe horizontal, l'appareil ou sa tête orientable pouvant tourner sur un axe vertical, un développement de l'inven tiorévoit qu'un bottier entourant le second appareil optronique sera couplé avec une tête orientable du viseur optronique de façon que les axes optiques des deux appareils soient situés dans un plan vertical passant par l'axe de rotation de la tête orientable et que le second appareil, ou ses éléments optiques déviateurs, seront conformés de façon à osciller, par rapport au viseur, sur au moins un axe horizontal L'avantage de ce mode de réalisation est que l'ajustement du télémètre laser sur la cible, en asimuth, peut s'effectuer par rotation du viseur et n' exige un ajustement séparé du télémètre laser par rapport au viseur qu'en élévation et n'exige donc qu'un seul organe d'entratnement supplémentaire .Il en découle en outre l'avantage de ne nécessiter qu'un seul organe de poursuite sur un axe unique en cas d'amenée automatique du télémètre laser sur la ligne de mire du viseur. Pour la réalisation de l'invention relativement au parallélisme des axes du télémètre laser et du projecteur de marquage intégré, en particulier, il conviendra que le rayonnement laser, d'une part, et le rayonnement du projecteur, d'autre part, possèdent des gammes différentes de longueurs d'ondes et soient réunis par un prisme diviseur spectral comportant une couche spectrale . Ce prisme sera disposé, à 45Q sur l'axe, entre le récepteur laser et un objectif récepteur associé à ce dernier et laissera passer le rayonnement laser réfléchi par une -cible, tandis qu'il réfléchira sur l'objectif le rayonnement du projecteur situé dans l'autre gamme visible de longueurs d'ondes et établira ainsi un rapport angulaire fixe entre la direction du rayonnement laser et la direction du rayonnement du projecteur .Les viseurs périscopiques pour véhicules blindés possèdent un ventail d'oscillation angulaire en élévation d' envi- ron + 202 dont on doit tenir compte également pour le transfert du repère de référence du télémètre laser par la lame triple . Selon une autre conception de l'invention, la lame triple pourra se déplacer longi- tudinalement de façon à être amenée automatiquement à une position extrême inférieure lorsque le télémètre laser sera irradié dans la moitié inférieure d'un éventail vertical d'oscillation, et à une position extrime supérieure lorsque le télémètre laser sera irradié dans la moitié supér.ieure de l'éventail vertical d'oscillation . La position extrême supérieure sera utilisée pour un éventail d'environ OQ à +202 tandis que la position extrême inférieure sera utilisée pour un éventail d'environ -200 à go . A ce propos, il pourra y avoir avantage à ce que, d'une part, les éléments optiques déviateurs du télémètre laser soient montés, ajustés, dans un tube porteur et conformés de façon à pouvoir être mis en rotation, manuellement ou par un moteur, sur l'axe de-rotation pour osciller en élévation et, d'autre part, à ce que la lame triple puisse se déplacer de façon continue sous l'action d'un aimant élévateur ou d'un accouplement mécanique avec le tube porteur .L'axe du télémètre laser pourra ainsi osciller en élévation d'un angle relativement grand de + 200 Dans un autre mode de conformation de l'invention dans lequel le boîtier du télémètre laser à équiper est fixé au bottier de la tête orientable du viseur, il est prévu que les organes optiques déviateurs se composent d'un miroir déviant de 90g (en direction de l'axe de rotation) le rayonnement provenant de l'émetteur laser par une lunette de Galilée, d'un prisme ramenant ensuite le rayonnement dans la direction d'oorigine en le déviant de 900 et le dirigeant sur la cible, d'un second prisme déviant de 90 (en direction de l'axe de rotation) la fraction du rayonnement réfléchie par la cible, et d'un second miroir ramenant ladite fraction dans la direction d'origine en la déviant de 90 et la dirigeant sur l'objectif récepteur du récepteur laser Selon une autre caractéristique de l'invention, un second diviseur spectral, séparant le rayonnement visible du viseur du rayonnement du projecteur, est disposé, pour l'harmonisation automatique des axes, dans le parcours convergent des rayons de l'objectif du viseur ; en outre, la radiation du projecteur pourra être représentée par un point correctement placé dans le plan focal d'un "pisteur" ou "poursuiveur" d'harmonisation comportant un goniomètre, et la dérive de ce point de repère par rapport à la ligne de mire définie par le repère de la cible .engendrerat dans les transducteurs de coordonnées,des valeurs régulatrices pour les moteurs d'entraînement .Il conviendra de conformer le goniomètre de façon que le marquage ait une forme ponctuelle, et d'utiliser un procédé de modulation de poursuite possédant une bonne sélection des points par rapport aux surfaces On pourra concevoir une variante économique du dispositif selon l'invention utilisant un canal optique pour le guidage d'un missile anti-char à goniomètre à rayons infrarouges intégré (selon les principes MILAN ou HOT, par exemple) en faisant émettre le projecteur de marquage et le goniomètre à infrarouge dans la meme gamme de longueurs d'ondes .Dans ce cas, le goniomètre en question déterminera, à l'aide du point de marquage, la dérive du rayon laser par rapport à la ligne de mire, adressera des signaux électriques aux transducteurs de coordonnées pour l'har- monisation automatique du télémètre laser sur le viseur, et sera recommuté sur les transducteurs de coordonnées de l'électronique de guidage après le départ du missile (pour déterminer la dérive de ce dernier par le rayonnement de la partie luminescente) simultanément à l'interruption du rayonnement du projecteur L'invention est décrite ci-après en détail en se référant à un exemple préféré, non limitatif, de réalisation représenté sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue perspective schématique montrant le montage optique du télémètre laser et la production ainsi que la projection du repère de référence - la figure 2 est une vue de dessus montrant la tête orientable surmontée du télémètre laser avec son tube porteur, ainsi que les éléments optiques por tés par lui ou immédiatement avoisinants - la figure 3 est une vue de cbté de la tette orien table surmontée du télémètre laser avec son tube porteur de la figure 2 - la figure 4 est une vue de côté de la tête orien table surmontée du télémètre laser avec son tube porteur, après rotation de 90 par rapport à sa position de la figure 3 ; et - la figure 5 est une représentation schématique de l'har...onisawion automatique des axes du télémètre laser et du viseur L'installation d'un télémètre laser sur les véhicules de combat blindés, équipés d'armes balistiques à tube, augmente sensiblement leurs chances d'atteindre une cible et présente également un intérêt comme complément d'équipement augmentant la valeur combative des véhicules de combat blindés mis en service sans télémètre laser .Dans les armes anti-chars à projectiles volants, dont on doit utiliser au maximum la portée plus grande par rapport aux armes à tubes pour compenser l'inconvénient de la moindre vitesse en trajectoire, l'adjonction d'un télémètre laser s'impose également du fait qu'en raison de l'estimation inexacte des distances pendant le jour et de leurs possibilités d'estimation encore plus mauvaises pendant la nuit, la portée maximale ne peut être obtenue qu'au prix d'une mesure exacte de la distance au moyen d'un télémètre laser garantissant que cette exactitude sera la méme de jour comme de nuit . L'appareil à adjoindre devra être aussi petit que possible, couvrir tout le champ angulaire du viseur et représenter dans le viseur optométrique toutes les informations nécessaires à l'estimation des paramètres de la cible. Dans le télémètre laser 2, représenté en perspective sur la figure 1, on distingue les composants essen tiers à'mission constitués par l'émetteur laser 14 et la lunette de Galilée 3 . Le rayonnement laser produit par l'émettez laser 14 et réfléchi par la cible 24 est reçu par le récepteur laser 15 (après avoir franchi l'objectif récepteur 8 et le prisme diviseur spectral 16 à couche séparatrice) et traité sous forme de signal électrique . Le diviseur spectral est transparent pour un rayonnement laser de 1,064 P de longueur d'onde par exemple, et réfléchissant pour les radiations visibles .Le rayonnement visible consiste-en un point de référence produit, dans le plan focal de l'objectif récepteur 8, par la lampe 19 et son optique d'adaptation 20, par l'intermédiaire du diviseur spectral réfléchissant . Le rayonnement de référence quitte l'objectif récepteur sous forme d'un faisceau de rayons parallèles et est. introduit, par l'unité d'introduction constituée par une lame triple 11, indépendamment de sa position, dans le canal optique 13 du périscope de jour (non représenté) dans lequel l'image du point lumineux se forme dans le plan du repère de pointage par l'intermédiaire de l'objectif de jour, non représenté nonplus sur les dessins Le rayonnement laser partant de l'émetteur laser 14 et traversant la lunette de Galilée 3 est, comme le montre la figure 2, irradié par l'intermédiaire du miroir dbviateur 4 et du prisme déviateur 5 . Le rayonnement réfléchi par la cible 24 parvient au récepteur laser 15 (figure 1) en passant par le prisme déviateur 6, le miroir déviateur 7 et l'objectif récepteur 8 . L'émetteur laser et le récepteur laser sont réglés l'un sur l'autre, en azimuth et en élévation, avec une précision d'au moins 0,1 milliradian . Le télémètre laser 2, étant joint rigidement à la tête orientable 1 (figure 5) du viseur optronique 1, peut être centré sur la ligne de mire du canal de jour avec une précision d'environ + 0,1 milliradian . Pour obtenir l'éventail étendu nécessaire de + 200 en élévation avec un appareil de forme plate, les deux prismes déviateurs 5 et 6 sont montés dans le tube porteur 18, percé d'ouvertures 23 pour le passage des rayons optiques, et qui est monté rotatif sur l'axe 9 dans les paliers 21 et 22 et mis en mouvement par le moteur 1 0. Ce moteur reçoit ses signaux de l'indicateur d'angle du périscope de jour avec une précision de poursuite d'environ + 2 milliradians . Le rayonnement du point de référence produit dans le plan focal de l'objectif récepteur 8 est dirigé sur la lame triple il sous forme de faisceau de rayons parallèles par l'intermédiaire du miroir déviateur 7 et du prisme déviateur 6, puis introduit dans le canal de jour .Pour maintenir à la plus petite valeur possible les dimensions de l'unité d'introduction et par conséquent la coupure d'ouverture dans le canal du goniomètre du périscope de jour, la lame triple 11 doit pouvoir être amenée, par un déplacement longitudinal,dans deux positions extrêmes, la position extrême supérieure valant pour un éventail d'élévation compris, par exemple, entre 0 et +200, et la position extrême inférieure pour un éventail d'élévation compris, par exemple, entre 0 et -200 . Dans l'exemple de réalisation selon la figure 5, il est prévu un palier 12 permettant de faire tourner la tête orientable 1' par rapport à la partie inférieure de l'appareil . Dans l'harmonisation automatique du télémètre laser 2 avec le viseur optronique 1, la gamme de longueurs d'ondes du rayonnement du projecteur de marquage 19, 20 n'est pas située dans le spectre visibleypour arriver à une séparation, largement exempte de déperdition, du rayonnement du projecteur d'avec le rayonnement du viseur au moyen d'un diviseur spectral .Le rayonnement 25 du projecteur de marquage quitte le télémètre laser 2 avec son axe parallèle à celui du rayonnement laser et est introduit dans 1' ouverture d'entrée du viseur 1 par l'in- termédiaire de la lame triple 11, puis dirigé, conjointement avec le rayonnement visible 26, sur l'objectif 28 du viseur par l'intermédiaire d'un miroir déviateur 27 oscillant sur un axe horizontal Dans le parcours convergent des rayons de l'objectif 28, les deux faisceaux de rayons sont séparés à nouveau l'un de l'autre par la couche séparatrice spectrale 29 du prisme diviseur spectral 30 .Le rayonnement visible, par le repère de pointage 31 situé dans le plan focal de l'objectif, et l'oculaire 32 permettent donc l'observation d'une scène, tandis que li- mage du rayonnement 25 du projecteur vient former un point de marquage, correctement placé, dans le plan focal du poursuiveur d'harmonisation 33 et que la position de ce point de marquage par rapport à la ligne de mire établie par le repère de pointage 91 se trouve déterminée Le signal de dérive tS x pour la dérive horizontale est transformé en dérive angulaire iE T par le transducteur de coordonnées 34 et utilisé comme valeur de réglage pour le déplacement du télémètre laser 2 dans un plan horizontal, tandis lue le signal de dérive verticale a y, transformé en dérive angu laire t E par le transducteur de coordonnées 36 servira à commander le oteur 10 entraînant en rotation le tube porteur 18 Dans l'exemple représenté et décrit, le marquage prend une forme ponctuelle et le goniomètre utilisé possède une capacité de séparation suffisante des points par rapport aux surfaces .Avec une bonne sélection spectrale, par exemple en utilisant un laser à semiconducteurs comme projecteur, il sera également possible d'arriver a une précision suffisante du repérage au moyen d'un détecteur à quadrants qui devra être placé dans le plan local de l'objectif 28 . rour les systèmes à missiles anti-chars, tels que les systèmes Mi- lan et Hot, il serait possible d'utiliser, en mode auxiliaire, le goniomètre 33', déterminant la dérive du missile, pour l'harmonisation du télémètre laser Si le projecteur de marquage 19, 20 travaille dans la gamme de longueurs d'ondes du goniomètre, si les signaux de dérive sont transmis aux transducteurs de coordonnées 34 et 36, si le rayonnement du projecteur est automatiquement interrompu dès le départ du missile, et si, pendant la durée de la trajectoire, le goniomètre agit à nouveau sur le transducteur de coordonnées de l'armement pour produire un signal de commande du missile Dans les deux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, le viseur optronique 1 (ou sa tête orientable 1') est joint rigidement au télémètre laser . Dans de tels cas, le point de marquage ne peut être amené à coïncider avec lb cible choisie dans le viseur par le pointeur qu'en déplaçant la totalité des appareils ou en faisant tourner les éléments optiques déviateurs 4 à 7 au moyen de l'axe horizontal 9 du tube porteur 18 . Mais dans un autre mode de réalisation, non représenté sur les dessins, il est possible de faire tourner les éléments optiques déviateurs par rapport au viseur sur deux axes, c'est a dire dans un sens perpendiculaire à l'axe 9 . Dans ce cas, lesdits éléments ou leur tube porteur seront montés, en cardan, dans une fourche En conclusion, par ses composants optiques ajustés ensemble de façon permanente, le dispositif selon l'invention permet, m6me à un non-spécialåste, de réaliser très simplement, en tout temps et sans ajustement complémentaire, un couplage du dispositif avec d'autres appareils opto-électroniques que l'on désire utiliser simultanément (par exemple un appareil à images thermiques) REVENDICATIONS 1. Procédé d'harmonisation manuelle ou automatique des axes optiques d'un viseur optronique et d'un second appareil optronique pouvant être couplé mécaniquement, de façon rigide, avec ledit viseur au moyen d'un projecteur de marquage rigidement intégré dans ce second appareil, caractérisé en ce que le projecteur de marquage (19, 20) émet un repère de référence et que le second appareil op tronique (2) émet un rayonnement lumineux ou laser très focalisé de façon que les axes optiques se rencontrent à l'infini, en ce que la direction du rayonnement lumineux ou laser réfléchi par une cible sélectionnée (24) vient former un repère correctement placé dans le plan focal du viseur optronique (1) au moyen du projecteur de marquage (19, 20), d'une lame triple (11) et d'une pupille d'entrée, et en ce que ce repère est amené à se superposer, dans le viseur, avec la cible sélec tionnée (24) par déplacement, par rapport à l'axe optique du viseur, du second appareil optronique (2) ou des éléments optiques déviateurs (4 à 7) qui lui sont associés 2. Procédé selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le repère et la cible (24) sont amenés en superposition au moyen d'un organe interne de poursuite et d'un servomoteur (10) 3.Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon les Revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un bottier entourant le second appareil optronique (2), couplé avec une tête orientable du viseur optronique (1) de façon que les axes optiques des deux appareils soient situés dans un plan vertical passant par l'axe de rotation de la tête orientable, ledit second appareil optronique (2) ou ses éléments optiques déviateurs (4 à 7) étant conformés de façon à osciller, par rapport au viseur, sur au moins un axe horizontal 4. Dispositif selon une quelconque des Revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les axes optiques et par conséquent les champs visuels des appareils mécaniquement couplés (1 et 2) sont conformés de façon à pouvoir se déplacer l'un par rapport à l'autre dans au moins une direction 5.Dispositif selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que l'axe optique du viseur (1) est défini par un repère interne (31) 6. Dispositif selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le rayonne ment laser, d'une part, et le rayonnement du pro jecteur, d'autre part, possèdent des gammes diffé rentes de longueurs d'ondes et sont réunis par un prisme diviseur spectral (16) comportant une cou che spectrale (17) 7.Dispositif selon une quelconque des Revendications 1 2, 3 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que le second appareil optronique (2) est constitué par un télé mètre laser , le diviseur spectral (16) étant dis posé dans le rayonnement convergent de l'objectif récepteur (8), et en ce que le point de repère et le diaphragme du champ visuel du récepteur laser (15) sont-amenés à se superposer coaxialement à l'infini par le diviseur spectral et l'objectif 8.Dispositif selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que la lame triple (11) peut se déplacer longitudinalement de façon à être amenée automatiquement à une posi tion extrême inférieure lorsque le télémètre laser (2) est irradié dans la moitié inférieure d'un é ventail vertical d'oscillation, et à une position extrême supérieure lorsque ledit télémètre laser sera irradié dans la moitié supérieure dudit éven tail 9. Dispositif selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que les éléments optiques déviateurs (4 à 7) du télé mètre laser (2) sont montés, ajustés, dans un tube porteur (18) et conformés de façon à pouvoir être mis en rotation, manuellement ou par un moteur (10) sur l'axe de rotation pour osciller en élévation 10.Dispositif selon les Revendications 8 et 9, carac térisé en ce que la lame triple (11) peut se dépla cer de façon continue sous l'action d'un aimant élévateur ou d'un accouplement mécanique avec le tube porteur (18) 11. Dispositif selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que les organes optiques déviateurs (4 à 7) se com posent d'un miroir (4) déviant de 90g (en direction de l'axe de rotation 9) le rayonnement provenant de l'émetteur laser (14) par une lunette de Galilée (3), d'un prisme (5) ramenant ensuite le rayonne ment dans la direction d'origine en le déviant de 902 et le dirigeant sur la cible (24), d'un second prisme (6) déviant de 902 (en direction de l'axe de rotation) la fraction du rayonnement réfléchie par la cible, et d'un second miroir (7) ramenant ladite fraction dans la direction d'origine en la déviant de 902 et la dirigeant sur l'objectif ré capteur (8) du récepteur laser (15) 12.Dispositif selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, caractérisé en ce qu'un second diviseur spectral (30) séparant le rayonnement visible du viseur du rayonnement du projecteur est disposé, pour l'harmonisation auto matique des axes, dans le parcours convergent des rayons de l'objectif du viseur (28), en ce que la radiation du projecteur est représentable par un point correctement placé dans le plan focal d'un pisteur d'h & monisation (33) comportant un gonio mètre (33'), et en ce que la dérive de ce point de repère par rapport à la ligne de mire définie par le repère de la cible (31) engendre, dans les transducteurs de coordonnées (34) et (35), des valeurs régulatrices pour les moteurs d'entratne- - ment (35) et (10) - (Figure 5) 13.Dispositif selon la Revendication 12, caractérisé en ce que le marquage a une forme ponctuelle et en ce qu'il utilise un procédé de modulation de pour suite possédant une bonne sélection des points par rapport aux surfaces 14. Procédé selon les Revendications 12 et 13, compor tant un canal optique de guidage de missile anti char, caractérisé en ce que le projecteur de mar quage (19, 20) et le goniomètre à rayons infra rouges (33') émettent dans la même gamme de lon gueurs d'ondes - (Figure 5) 15. Procédé selon la Revendication 14, caractérisé en ce que le goniomètre à rayons infrarouges (33') détermine, à l'aide du point de marquage, la dérive du rayon laser par rapport à la ligne de mire, adresse des signaux électriques aux transducteurs de coordonnées (34) et (35) pour l'harmonisation automatique du télémètre laser (2) sur le viseur (1), et est recommuté sur les transducteurs de co ordonnées de l!électronique de guidage après le départ du missile (pour déterminer la dérive de ce dernier par le rayonnement de la partie lumi nescente) simultanément à l'interruption du rayon nement du projecteur - (Figure 5)