Brevet FR2493540A1 — publié le 19820507

La présente invention concerne un dispositif destiné à l'analyse de signaux optiques à l'aide d'un interrupteur. Les interrupteurs sous forme d'obturateurs rota- tifs sont déjà utilisés pour la localisation de signaux optiques, par exemple du rayonnement émis par un objet afin que les coordonnées représentant la direction de l'objet puissent être déterminées. Le rayonnement émis par l'objet est alors projeté sur le plan de l'interrup- teur sous forme d'un point image. L'interrupteur comporte une ou plusieurs parties opaques nettement délimitées qui empêchent la traversée de l'interrupteur par le rayon- nement incident. Cela signifie que, lors de la rotation de l'interrupteur, plusieurs impulsions sont formées par un photodétecteur placé derrière l'interrupteur. Le signal pulsé provenant du photodétecteur est alors analysé par évaluation de la distance radiale séparant le point image du centre de l'interrupteur et par déter- mination de sa position angulaire, si bien que la direc- tion de la source du rayonnement peut être déterminée. La demande de brevet suédois n0 76.13 514-4 décrit un exemple d'un tel dispositif de mesure. Les signaux émis par un objet éloigné sont sou- vent très faibles si bien qu'il faut une amplification très importante des signaux. Etant donné lé bruit de fond, une amplification élevée rend souvent le signal incompréhensible par le dispositif de traitement de si- gnaux du dispositif de mesure. Il existe un risque im- portant pour qu'une ou plusieurs des impulsions du signal soient perturbées par le bruit de fond si bien que l'ana- lyse peut être erronée. L'invention concerne l'analyse de signaux optiques incidents. Elle se caractérise en ce que l'interrupteur opaque a une surface destinée à réfléchir le signal optique incident sur un photodétecteur supplémentaire destiné à recevoir le signal optique réfléchi. Ce montage indique que le signal optique incident est utilisé et détecté dans sa totalité, c'est-à-dire y compris la partie du rayonnement qui vient sur la partie opaque de l'interrupteur. A la place de la détection de la seule partie du signal qui est transmise par la partie transparente de l'interrupteur, les parties ré- fléchie et transmise du rayonnement incident sont dé- tectées, si bien que l'analyse du signal a une plus grande fiabilité. L'invention concerne aussi la réduction au mini- mum des pertes d'énergie. Pour cette raison, le dispositif comporte un élément optique sous forme d'un coin optique dont une seule et même face est utilisée pour la transmis- sion du signal optique et pour sa réflexion. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va sui- vre, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation avantageux de dispositif selon l'invention; et la figure 2 est un schéma d'une variante de dispositif selon l'invention. Le dispositif représenté sur la figure 1 est destiné à recevoir le rayonnement 1 émis par un objet, par exemple un objet guidé ou une cible qui doit être suivie. Le rayonnement émis 'peut être créé par une source placée dans l'objet ou par une source placée à proximité du dispositif de mesure et dont le rayonnement est réflé- chi vers ce dernier par un réflecteur placé dans l'objet. Le rayonnement émis 1 qui doit être analysé est projeté vers un point image sur un interrupteur 2. Celui-ci a deux parties, une partie transparente, par exemple une ouverture, et une partie opaque formant obturateur. Lorsque l'interrupteur tourne autour d'un axe 4, le point image projeté décrit un cercle par rapport à l'interrupteur, le centre du cercle se trouvant au centre de rotation de l'interrupteur. Suivant la position angulaire de l'in- terrupteur, les faisceaux incidents viennent frapper la partie opaque 3 ou sont transmis par l'interrupteur. 24935 O Pendant la partie de la rotation dans laquelle le point image.se trouve dans la partie transparente de la surface de l'interrupteur, un signal est transmis par le photo- détecteur 6 sous forme d'une impulsion lorsque la source du rayonnement émet un rayonnement continu, ou d'un train d'impulsions lorsque la source forme un rayonnement modulé par impulsions. Le signal de sortie du photodétecteur 6 est donc sous forme d'une impulsion ou d'un train d'im- pulsions qui se répète à chaque tour de l'interrupteur et ce signal de sortie parvient à un dispositif électroni- que de traitement de signaux destiné à l'analyser. Ce dispositif de traitement est de type connu et on ne le décrit pas en détail. Comme indiqué précédemment, le signal optique incident est souvent très faible et un bruit de fond rend plus ou moins impossible la distinction entre le signal véritable et le bruit de fond. Le risque pour qu'une ou plusieurs impulsions du signal soient pertur- bées par le bruit de fond, provoquant une analyse erronée du signal, est important. L'analyse du signal optique incident est amélio- rée par utilisation de l'obturateur opaque 3 de l'inter- rupteur de manière qu'il ait deux fonctions; il a ainsi une surface réfléchissante i destinée à tirer avantage aussi de la partie du signal optique incident qui vient frapper la partie opaque formant obturateur. Cette partie du rayonnement est alors réfléchie par la surface réf lé- chissante et elle est projetée par une lentille 8 sur un second photodétecteur 9. Ce montage est tel que, lors- qu'une impulsion noir-blanc par exemple est émise par le premier photodétecteur 6, une impulsion blanc-noir est émise par le second photodétecteur 9. En outre, le signal de sortie du second photodétecteur 9 est transmis vers le dispositif de traitement de signaux et la com- paraison des deux signaux permet une analyse plus fiable lorsque le signal incident est très faible ou lorsque sa distinction du bruit de fond est difficile. 2 493540 L'interrupteur ou au moins la surface réflé- chissante de l'obturateur, doit être incliné afin que les faisceaux réfléchis ne repartent pas dans la même direction que les faisceaux incidents. Les pertes d'énergie peuvent être réduites au minimum par utilisation d'un élément optique sous forme d'un prisme ou d'un coin optique 10 qui joue le rôle d'un coin de réfraction des faisceaux incidents et d'un prisme réfléchissant pour les faisceaux renvoyés par l'obturateur de l'interrupteur. La même surface 11 du prisme 10 est utilisée pour la transmission et pour la réception du rayonnement. Un coin optique compensateur 12, destiné à compenser les écarts de l'image et no- tamment à faire tourner le plan image afin qu'il coïncide avec celui de l'interrupteur, est placé au-dessus du prisme 10. Il n'est pas nécessaire que les angles ou la nature du verre du coin optique compensateur 12 soient les mêmes que ceux du prisme 10. Le coin compensateur 12 peut par exemple être formé d'un verre sodique clas- sique et le prisme 10 peut être formé d'un verre à indice de réfraction très élevé ou inversement. La raison de l'utilisation de telles différences est que le plan image doit être placé dans le plan de l'interrupteur. La figure 2 représente une variante de l'invention qui, comme dans le mode de réalisation déjà décrit, com- porte un interrupteur 2' ayant un obturateur rotatif 3' et deux photodétecteurs 6' et 9' destinés à recevoir respectivement le rayonnement transmis et le rayonnement réfléchi. Dans ce cas, le dispositif comporte des coins optiques compensateurs convenables 13, 14 destinés à former un trajet à angle droit pour le rayonnement. Les coins compensateurs peuvent avoir une orientation telle qu'ils sont inclinés par rapport à l'axe optique de ma- nière qu'ils assurent la coïncidence du plan image et du plan de l'interrupteur. Le cas échéant, on peut utiliser des surfaces cylindriques afin que la netteté de l'image soit améliorée. 24935 0 Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'analyse de signaux optiques par mise en oeuvre d'un interrupteur (obturateur rotatif) et d'un photodétecteur destiné à détecter le signal trans- mis par l'interrupteur, ledit dispositif étant caracté- risé en ce que l'obturateur (3, 3') a une surface réflé- chissante (7) destinée à renvoyer le signal optique par- venant sur l'obturateur (3, 3'), et le dispositif compor- te un photodétecteur supplémentaire (9, 9') destiné à détecter le signal optique réfléchi. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un système à prisme (10, 10') qui est commun au signal optique incident (1) et au signal réfléchi. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système à prisme comprend un prisme ou un coin optique (10, 10') dans lequel une même surface (11) est utilisée pour la transmission et la réflexion. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le coin optique ou le prisme (10, 10') est disposé de manière que le signal optique incident soit transmis par ladite surface (11) mais, après réflexion du signal sur l'interrupteur (2, 2'), soit. réfléchi par ladite surface du prisme (11). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un coin optique auxiliaire (12, 13) placé sur le trajet du rayonnement en avant du prisme (10, 10') et destiné à compenser les écarts de l'image. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le coin optique auxiliaire (12, 13) est formé d'un verre normal, mais le prisme (10, 10') est formé d'un verre à indice élevé de réfraction, ou inversement.