Brevet FR2505505A1 — publié le 19821112

Dispositif laser pour détecter et neutraliser l'optique d'un appareil de repérage adverse La présente invention concerne un dispositif laser pour détecter et neutraliser l'optique d'un appareil de repérage adverse, cette optique étant pointée sur le dispositif laser. La destruction d'un objectif militaire tel qu'un char de combat exige un repérage préalable qui s'effectue à l'aide d'un appareil comprenant toujours une optique. Cette optique peut être, à titre d'exemple, le système optique d'un télémètre laser commun à l'émission et à la réception. Après pointage de l'optique sur l'objectif militaire, l'appareil associé est capable de calculer très rapidement les coordonnées telles que position angulaire et distance de la cible. Ces indications permettent alors de diriger sur cet objectif, de façon très précise, le tir d'une arme telle qu'un canon antichar, dès que cet objectif se trouve à portée de l'arme. Tout système optique pointé sur un objectif militaire constitue donc une menace mortelle pour celui-ci. La présente invention a pour but de protéger les objectifs militaires par l'installation d'un dispositif comportant un seul laser, donc relativement simple et peu encombrant, ce dispositif étant capable de détecter les optiques adverses pointées sur lui et de les neutraliser avant qu'il soit à portée de l'arme ennemie. La présente invention a pour objet un dispositif laser pour détecter et neutraliser l'optique d'un appareil de repérage adverse, cette optique étant pointée sur le dispositif laser, caractérisé en ce qutil comporte - un générateur d'un faisceau laser, - un système déflecteur commandable de l'axe du faisceau laser, - un système optique à focalisation variable disposé entre le générateur et le système déflecteur, - des moyens pour faire varier la focalisation du système optique, cette focalisation étant d'abord réglée de façon à obtenir un faisceau laser divergent, - un système de réception disposé à proximité du générateur pour former dans un plan de réception l'image des objets illuminés par le faisceau laser divergent, ladite optique apparaissant dans le plan de réception sous forme d'un point brillant, - un système de balayage du plan de réception pour déterminer la place du point brillant dans le plan de réception, cette place étant représentative de la position angulaire de ladite optique dans le champ du faisceau laser divergent, - et des moyens pour commander le système déflecteur de façon que l'axe du faisceau laser soit dirigé vers ladite optique, lesdits moyens pour faire varier la focalisation du système optique étant alors commandés de façon à diminuer la divergence du faisceau laser pour concentrer l'énergie de ce faisceau sur ladite optique afin de la neutraliser. Des formes particulières d'exécution de l'objet de la présente invention sont décrites ci-dessous, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels les figures 1 et 2 représentent respectivement deux modes de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur la figure 1, un générateur laser 1 émet un faisceau 2 suivant un axe 3. Le faisceau 2 traverse un système optique à focali- sation variable composé d'une lentille divergente 4 et d'une lentille convergente 5 centrées sur l'axe 3. Le faisceau laser sortant du système optique est successivement réfléchi sur un miroir de renvoi 6 et sur un miroir rotatif 7 pour former un faisceau 8 dirigé suivant un axe 9. Entre le générateur laser 1 et le système optique 4-5 est disposé un miroir 10 muni d'une ouverture centrale 11. Le miroir 10 est incliné à 45 degrés sur l'axe 3 et laisse passer le faisceau 2 par son ouverture 11. Le faisceau 8 est dirigé vers une zone de l'espace qui peut contenir une optique d'un appareil adverse. Les objets illuminés par le faisceau 8 renvoient un faisceau 12 qui est réfléchi successivement sur les miroirs 7 et 6 puis traverse le système optique, en sens inverse de celui du faisceau 2, pour être réfléchi sur le miroir 10 suivant un faisceau 13. Une lentille convergente 14 concentre le faisceau 13 suivant une petite surface 15 d'un plan de réception dans lequel est placé une mosafque de photodétecteurs 16. Le miroir rotatif 7 peut tourner autour d'une rotule 17 grâce à un système d'entraînement 18 comprenant par exemple deux moteurs électriques capables de commander le déplacement du miroir 7 respectivement en site et en gisement. Le système 18 est relié à une sortie d'un circuit électronique 19. La distance entre les lentilles 4 et 5 peut etre réglée à l'aide d'un système électromécanique 20, de type connu, relié aussi à une autre sortie du circuit 19. Un système de balayage 21 pouvant comprendre par exemple un registre à décalage permet d'explorer successivement les photodétecteurs de la mosaïque 16. Le système 21 est relié d'une part au circuit 19 et d'autre part aux sorties électriques des photodétecteurs de la mosaique 16. Le dispositif laser décrit ci-dessus et illustré par la figure 1 fonctionne de la manière suivante. L'ensemble du dispositif est installé par exemple sur la tourelle d'un char de combat se déplaçant dans une zone d'opérations. Le circuit 19 comporte un circuit élémentaire de commande capable de programmer les opérations successives du dispositif à partir d'un instant initial. Le générateur laser 1 est par exemple d'un type capable d'émettre une suite d'impulsions déclenchées grâce au circuit de commande. La longueur d'onde de ces impulsions peut être située dans la gamme visible ou invisible, en particulier infrarouge. Au départ, la distance entre les lentilles 4 et 5 est réglée par le système 20 de façon que le faisceau laser sortant du système optique 4-5 soit divergent. Le faisceau 8 illumine donc une zone conique de l'espace, l'angle au sommet du cône correspondant étant relativement important. Le rayonnement du faisceau 8 est, d'une façon générale, diffusé dans l'espace par les objets situés dans cette zone, de sorte que le rayonnement 12 renvoyé vers le miroir 7 est de faible intensité. Cependant, lorsque le miroir 7 est orienté de façon que l'optique d'un appareil adverse pointée sur le char soit disposée dans le champ du faisceau 8, cette optique renvoie vers le miroir 7, par effet catadioptrique, un mince pinceau de rayonnement laser relativement très intense et de faible divergence. La petite surface 15 apparait donc comme un point très brillant sur le fond relativement sombre de l'image du champ exploré par le faisceau 8. Le dispositif 21 permet d'effectuer un balayage systématique des photodétecteurs de la mosalque 16 et de délivrer un signal représentatif de la position du point brillant dans le plan de réception. Ce signal est transmis au circuit 19 qui comporte des moyens pour déterminer, à partir de ce signal, la position angulaire de l'optique détectée dans le champ du faisceau 8. Le circuit 19 alimente alors le système d'entraînement 18 qui fait tourner le miroir 7 autour de la rotule 17 de façon que le joint brillant soit situé au centre de la mosaïque 16, l'axe 9 du faisceau 8 étant alors orienté sur l'optique détectée. En même temps le circuit 20 commandé par le circuit 19 déplace la lentille 5 de façon à augmenter la distance entre les deux lentilles 4 et 5 jusqu'à l'obtention d'un faisceau parallèle à la sortie du système 4-5, ce système étant alors afocal. L'optique du système adverse est ainsi illuminée par des impulsions laser successives de forte puissance. Le système de réception de cette optique subit donc un éblouissement qui empêche le fonctionnement de l'appareil associé à l'optique détectée. Si l'illumination de l'optique est extrêmement intense, il peut en résulter une détérioration irréversible du système de réception ou de l'optique. De toutes façons, l'optique adverse et par conséquent l'appareil de repérage associé sont neutralisés. Dans certains cas il peut être utile d'associer au dispositif laser décrit ci-dessus un dispositif de télémétrie. Il suffit pour cela de disposer entre le générateur 1 et le miroir 10 une lame optique inclinée sur l'axe 3 de façon à prélever une petite partie de l'énergie du faisceau 2, la partie prélevée étant reçue par une photodétecteur auxiliaire dont la sortie électrique est connectée au circuit 19. Ce dernier comporte alors une horloge capable de mesurer l'intervalle de temps compris entre d'une part l'instant de départ d'une impulsion laser, c'est-à-dire l'instant où le photodétecteur auxiliaire délivre le signal correspondant, et d'autre part l'instant où un photodétecteur de la monarque 16 est illuminé par le point brillant. Cet intervalle de temps est représentatif de la distance entre le dispositif laser et l'optique détectée.Le système 20 permet alors de déplacer la lentille 5 de façon que le faisceau 8 soit focalisé sur l'optique détectée qui reçoit alors un rayonnement de densité maximale. Le dispositif représenté sur la figure 2 comporte des éléments identiques à ceux du dispositif illustré par la figure 1, ces éléments étant désignés par les mêmes références numériques. La différence essentielle entre les deux dispositifs consiste en ce que le système optique à focalisation variable est réalisé, dans le dispositif de la figure 2, sous la forme d'un système électro-optique adaptatif comprenant un miroir 22 à surface déformable et un récepteur électro-optique 23. Le faisceau 2 émis par le générateur 1 est, après avoir traversé l'ouverture 11 du miroir 10, réfléchi sur un miroir de renvoi 24 vers la surface réfléchissante du miroir à surface déformable 22. Ce miroir comporte, comme il est bien connu, n éléments piézoélectriques fixés d'une part sur une plaque rigide et d'autre part sur la surface de réflexion du miroir 22. Les électrodes des éléments piézoélectriques sont reliées à un circuit de polarisation 25. Le miroir orientable 7 réfléchit, suivant un faisceau 8 d'axe 9, l'énergie laser renvoyée successivement par le miroir déformable 22 et un miroir auxiliaire 28. Le récepteur 23 est disposé de façon à recevoir à travers une lentille 26 une partie du rayonnement provenant des objets illuminés par le faisceau 3. La sortie électrique du récepteur 23 est relié à une entrée d'un circuit 27 qui joue un rôle analogue à celui du circuit 19 de la figure 1, une sortie du circuit 27 étant reliée à l'entrée du circuit 25. Au début du fonctionnement du dispositif laser on polarise les électrodes des éléments piézoélectriques du miroir 22 de façon à introduire des différences de phase entre les divers faisceaux réfléchis sur les éléments de surface réfléchissante du miroir 22. On obtient ainsi un faisceau 8 divergent et l'énergie reçue par le récepteur 23 est faible. Pour concentrer ensuite le faisceau 8 sur l'optique détectée, il suffit de modifier la polarisation des électrodes de façon à corriger ces différences de phase, l'énergie reçue sur le récepteur 23 étant plus importante. On conçoit donc qu'il est possible de commander à chaque instant la focalisation du faisceau 8 à la valeur convenable, l'amplitude du signal électrique délivrée par le récepteur 23 étant représentative de la focalisation du faisceau 9. Le fonctionnement du dispositif illustré sur la figure 2 est donc tout à fait analogue à celui représenté sur la figure 1. Le dispositif selon l'invention peut être appliqué à l'équi- pement des installations ou véhicules militaires tels que les chars. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ou représentés qui n'ont té donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, on peut sans sortir du cadre de l'inven- tion remplacer certains moyens techniques par des moyens équivalents. C'est ainsi que la mosaïque de photodétecteurs peut être remplacée par la surface sensible d'une caméra de télévision, le balayage de cette surface sensible étant assuré bien entendu par le balayage électronique de la caméra. De plus, le miroir orientable peut etre remplacé par un dispositif déflecteur appelé ndiasporamètre" comprenant deux prismes optiques traversés par le faisceau laser, un des prismes étant entraîné en rotation par rapport à l'autre autour d'un axe parallèle à celui du faisceau. Enfin le système optique adaptatif fonctionnant par réflexion comme représenté sur la figure 2 peut être remplacé par un système optique fonctionnant par transparence. REVENDICATIONS 1/ Dispositif laser pour détecter et neutraliser l'optique d'un appareil de repérage adverse, cette optique étant pointée sur le dispositif laser, caractérisé en ce qu'il comporte - un générateur d'un faisceau laser, - un système déflecteur commandable de l'axe du faisceau laser, - un système optique à focalisation variable disposé entre le générateur et le système déflecteur, - des moyens pour faire varier la focalisation du système optique, cette focalisation étant d'abord réglée de façon à obtenir un faisceau laser divergent, - un système de réception disposé à proximité du générateur pour former dans un plan de réception l'image des objets illuminés par le faisceau laser divergent, ladite optique apparaissant dans le plan de réception sous forme d'un point brillant, - un système de balayage du plan de réception pour déterminer la place du point brillant dans le plan de réception, cette place étant représentative de la position angulaire de ladite optique dans le champ du faisceau laser divergent, - des moyens pour commander le système déflecteur de façon que l'axe du faisceau laser soit dirigé vers ladite optique, lesdits moyens pour faire varier la focalisation du système optique étant alors commandés de façon à diminuer la divergence du faisceau laser pour concentrer l'énergie de ce faisceau sur ladite -optique afin de la neutraliser. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système optique à focalisation variable est un système optique comprenant une lentille divergente et une lentille convergente centrées sur l'axe du faisceau et que les moyens pour faire varier la focalisation du système optique sont des moyens pour faire varier la distance entre les lentilles divergente et convergente. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système optique à focalisation variable est un système optique adaptatif comprenant n éléments correcteurs de la phase du front d'onde du faisceau laser et que lesdits moyens pour faire varier la focalisation du système optique comportent un récepteur électro-optique disposé pour recevoir le rayonnement renvoyé par les objets illuminés par le faisceau laser et des moyens pour polariser les n éléments correcteurs de façon à faire varier l'amplitude du signal électrique délivré par le récepteur. 4/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de réception comporte un miroir muni d'une ouverture centrale pour laisser passer le faisceau laser et un système optique de concentration dont le plan focal est disposé selon ledit plan de réception, le miroir étant incliné sur l'axe du faisceau pour réfléchir vers le système optique de concentration le rayonnement renvoyé par les objets illuminés par le faisceau. 5/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de réception comporte une caméra de télévision dont la surface sensible est disposée selon ledit plan de réception et que ledit système de balayage est constitué par le système de balayage de la caméra de télévision. 6/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé entre que le système de réception comporte une mosaïque de photodétecteurs disposée dans le plan de réception et que le système de balayage comporte des moyens pour explorer successivement les signaux délivrés par ces photodétecteurs. 7/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système déflecteur comporte un miroir rotatif et que lesdits moyens pour commander le système déflecteur sont des moyens pour entraîner le miroir en rotation. 8/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système déflecteur comporte deux prismes optiques traversés par le faisceau et que lesdits moyens pour orienter le système déflecteur sont des moyens pour entraîner en rotation l'un des prismes par rapport à l'autre. 9/ Dispositif selon la revendication*1, caractérisé en ce que, le faisceau étant constitué par une impulsion laser, il comporte en outre des moyens pour mesurer l'intervalle de temps compris entre le départ de l'impulsion et instant où le point brillant apparait dans le plan de réception, cet intervalle de temps étant représentatif de la distance entre le dispositif et ladite optique.