Brevet FR2522828A1 — publié le 19830909

Télémètre explorateur B lasers La présente invention concerne un télémètre explorateur à lasers comportant des systèmes optiques d'émission, de déviation et de réception ainsi que des unités correspondantes de commande, d'évaluation et d'affichage. On connaît de tels télémètres explorateurs ou appareils radars à lasers sous les plus différentes formes de réalisa tison. Mais toutes ces formes de réalisation appartenant au niveau connu de la technique présentent ce trait en commun de ne pouvoir pour la plupart absolument pas mesurer les vitesses radiales d'un but se déplaçant où que ce soit dans le champ visuel ou de nécessiter C cet effet l'utilisation très compliquée et coûteuse d'une réception hétérodyne, c'est-à-dire à battements. L'invention a pour objet un télémètre explorateur à lasers qui, pour tous les points explorés du but, soit capable demesurer simultanément en simple réception directe la vitesse radiale. Ce télémètre explorateur à lasers, du genre annoncé, est caractérisé par le fait qu'en vue de la formation de deux ou quatre faisceaux de rayons d'émission étroitement voisins,lui sont affectés de même deux ou quatre lasers émetteurs ainsi que le cas échéant un système optique additionnel et la commande de ce dernier. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, un système optique émetteur commun est affecté aux faisceaux de rayons d'émission. Suivant d'autres particularités avantageuses possibles de l'invention : les faisceaux de rayons d'émission possèdent des fréquences de modulation différentes les unes des autres ; des filtres électroniques sont affectés aux différents faisceaux de rayons de réception dans le récepteur commun ; le système optique additionnel dispose chaque fois deux faisceaux de rayons d'émission l'un derrière l'autre par rapport C la direction d'exploration ; une unité de commande dont les signaux sont simultanément amenés à l'unité d'évaluation du rayonnement de réception est affectée au système optique additionnel et au système optique d'exploration. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de deux modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel t la figure 1 est un schéma synoptique d'un exemple de réalisation de système à deux rayons selon ladite invention 3 la figure 2 est une image d'exploration pour un système à deux rayons, avec système optique additionnel, pour orientation de ladite image selon la figure 1 g la figure 3 est une image d'exploration pour un système à quatre rayons, sans système optique additionnel, d'un deuxième exemple de réalisation. La figure 1 représente la structure d'un télémètre explo rateur è lasers. Ce télémètre explorateur lq 10 renferme deux lasers émetteurs 10a, lOb étroitement voisins qui sont de préférence des lasers à deux circuits semi-conducteurs intégrés. Aux deux lasers iota, lOb sont affectés un système optique émetteur commun 12 pour la formation de deux faisceaux de rayons d'émission lia, llb étroitement voisins et en outre un géné- rateur de signal 108 qui dote chaque faisceau de rayons individuel d'une fréquence de modulation particulière $1,32. Dans ce système à deux rayons, il est nécessaire de faire précéder les deux faisceaux de rayons d'émission d'un système optique additionnel 13 qui ordonne, comme on 115 représenté schématiquement sur la figure 2, des faisceaux lia, ilb l'un derrière l'autre par rapport B la direction d'exploration. Cela signifie que les faisceaux de rayons d'émission lia, llb viennent frapper l'un après l'autre en direction d'exploration les mêmes points du but. Un système optique de déviation 14 est disposé dans le parcours des rayons des faisceaux d'ómis- sion lia, 11b en vue de l'exploration. Les faisceaux de rayons d'émission lia, 11b munis chacun d'une fréquence de modulation particulière viennent donc frapper pendant le processus d'exploration l'un après l'autre les points du but déplacés avec une composante radiale de vitesse et sont réfléchis. A travers le système optique de déviation 14 et le système optique de réception 16a, les rayons de réception 21a, tb modulés en fréquence de façon différente et réfléchis sont focalisés sur un détecteur commun 16b dont la sortie est reliée à travers deux filtres électroniques 17 aux deux détecteurs de phase 19. On détermine lC, constituant une mesure pour la distance du but, les différences de phases entre les deux signaux de référence donnés par le générateur de signal 10s et les deux signaux de réception.Les deux signaux de sortie sont amenés de façon connue, en vue de l'obtention de la distance et de la vitesse radiale des points du but, en même temps que les angles de direction e, # à l'unité d'évaluation 18, qui transmet ses résultats a' l'unité d'affichage 20.Les symboles adoptés sont les suivants t R1 = valeur de mesure de distance du ter rayon d'explo ration à l'instant tl ; R2 = valeur de mesure de distance du 2e rayon d'explo ration à l'instant t2=tl+ t t A t = intervalle de temps au bout duquel le 2e rayon d'exploration prend la place précédente du ter rayon, c'est-à-dire au bout duquel il se produit un changement de direction de ##, A cp des deux rayons d'exploration ; t = vitesse radiale (R2-R1)/# t ; e = angle d'azimut du ler rayon d'exploration à l'instant t1 ;; e-ae = angle d'azimut du 2e rayon d'exploration à l'instant t1 ; # = angle d'élévation du ler rayon d'exploration à l'instant t1 3 #-## = t = angle d'élévation du 2e rayon d'exploration à l'instant t1. Une unité de commande 15 qui engendre les angles de direction variables en temps e, f de l'exploration et les transmet aux appareils précités sert à l'harmonisation du système optique additionnel 13 avec le système optique de deviation ainsi qu'à la commande de l'unité d'évaluation 18. Dans un système à quatre rayons, conservant essentiellement la m8me structure que ci-dessus, quatre lasers émetteurs toua, b, c, d sont disposés dans le télémètre à lasers 10 en sorte que leursfaisceauxde rayons 11a à lld, modulés avec les fréquences #1, #2, #3, #4, donnent l'image d'exploration selon la figure 3. Dans ce cas une disposition en série des faisceaux de rayons lasers n'est plus nécessaire si ltexplo- ration n'a lieu que dans des directions pour lesquelles un deuxième rayon d'exploration-prend avec une précision suffisante la direction d'un premier au bout d'un intervalle de temps At. Ces quatre directions sont portées sur la figure 3. Dans ce cas il n'est plus besoin de système optique additionnel 13. Le procédé, l'évaluation, etc. restent inchangés. L'invention crée ainsi un système par lequel la vitesse radiale d'un but se trouvant à un emplacement quelconque du champ visuel exploré est déterminable par simple réception directe. En corrélation avec les différentes fréquences de modulation des rayons, le système à multiples effets crée de plus une grande zone de certitude simultanément avec un pouvoir de résolution en distance élevé. REVENDICAT IONS 1. Télémètre explorateur à lasers comportant des systèmes optiques d'émission, de déviation et de réception ainsi que des unités correspondantes de commande, d'évaluation et d'affichage caractérisé par le fait qu'en vue de la formation de deux ou quatre faisceaux de rayons d'émission (lia, b, c, d) étroitement voisins, ledit télémètre à lasers (10) se voit affecter de mOme deux ou quatre lasers émetteurs (lOa, b ou 10a à d) ainsi qu'éventuellement un système optique additionnel (13) et la commande (15) de ce dernier. 2. Télémètre à lasers selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'un système optique d'émission (12) est affecté en commun aux iaisceaux de rayons d'émission (lia, b ou a à d). 3. Télémètre à lasers selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que les faisceaux de rayons d'émission (lita à d) possèdent des fréquences de modulation différentes les unes des autres. 4. Télémètre à lasers selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que des filtres électroniques (17) sont affectés aux différents faisceaux de rayons de réception (21a à d) dans le récepteur commun (16a, 16b). 5. Télémètre C lasers selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que le système optique additionnel (13) dispose chaque fois deux faisceaux de rayons d'émission (lia, llb) l'un derrière l'autre par rapport à la direction d'exploration. 6. Télémètre à lasers selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait qu'une unité de commande (15) dont les signaux sont simultanément amenés å l'unité d'évaluation (18) du rayonnement de réception (21a, 21b) est affectée au système optique additionnel (13) et au système optique d'exploration (14).