Brevet FR2559911A1 — publié le 19850823

La presente invention concerne le domaine du balayage optique en général, et plus particulièrement, la simulation de tir avec écartométrie et télémètre laser. La fonction -écartométrie assurée par un système à laser permet de situer la position angulaire d'une cible refléchis- sante, par rapport a un référentiel lie au système ; la fonction télémètre permet d'en mesurer la distance. Le champ d'acquisition est divisé en un certain nombre de cellules élémentaires distribuées généralement sous forme matricielle ( lignes et colonnes ). Une cible réfléchissante située a l'intérieur de l'une quelconque de ces cellules donne un écho " de retour qu'il est possible de positionner dans l'espace en fonction du rang de la cellule concernée La division de l'espace en cellules élémentaires peut se faire soit à l'émission de la lumière, soit a la réception, soit par combinaison des deux. Les dispositifs d'émission de lumière peuvent être mono-source ou multi-sources, les dispositifs de réception, mono-dé- tecteur ou multi-detecteurs. Actuellement, les sources preferentiellement utilisées pour emettre la lumiere sont des diodes laser, c'est- -dire des lasers a semi-conducteur. Les systèmes de balayage optique utilisés a ce jour pour les simulateurs de tir ( en particulier avec les dispositifs mono-source ) font tous appel, sans exception, a un ou plusieurs deflecteurs optiques mis en mouvement ( rotation de prismes, de polygones, miroirs vibrants ... On conçoit aisement que, compte tenu d'une part de l'utilisation faite de ces simulateurs ( conditions d'environnement sévères puisque embarqués sur des chars ou autres engins militaires ) et de l'usure mécanique d'autre part nécessairement engendrée par la ou les dites mises en mouvement, de tels systemes présentent, par rapport aux performances qui leur sont demandées, des déficiences tant sur le plan de la fiabilité que sur le plan de la précision ( vibrations, usure, jeux mécaniques ... > ).En outre, ils nécessitent un entretien onéreux et délicat ( réglages fréquents, remplacement des organes uses... ). Pour remedier a ces problèmes, on peut remplacer les dispositifs classiques de balayage mécanique par un système basé sur une déviation acousto-optique, c'est-à-dire une déviation obtenue en faisant varier l'indice de réfraction du dispositif de balayage, ou d1un de ses éléments. Les déflecteurs acousto-optiques fonctionnent sur le principe de la diffraction. Un transducteur piézo-électrique communique une onde acoustique dans un- bloc de materiau transparent. Cette onde produit une variation périodique de la densité du matériau et par conséquent, de son indice de réfraction optique. Lorsqu'un faisceau de lumière traverse ce milieu perpendiculairement a la direction de propagation de l'onde acoustique, il y a diffraction due au reseau de phase de la modulation de l'indice En effet, ce réseau de diffraction synthétique diffuse la lumière avec des angles liés au pas du réseau, lui-même dependant de la fréquence de l'onde acoustique. Ainsi un balayage en fréquence Af de l'onde acoustique produit une deflexion tO du faisceau incident. La résolution du dispositif est fonction de l'angle total de deflexion, de la dimension du faisceau et du temps de transit T de l'onde acoustique a travers le faisceau. L'angle de deflexion est proportionnel a la variation de la fréquence acoustique #f Le nombre de points résolus N est alors donné par T ssf T N (1-- ) a T avec a = facteur d'ouverture T = période de balayage 1-# ) est la valeur relative du cycle utile. T Il est possible d'atteindre ainsi des résolutions de 1000 a 2000 points dans la ligne. Cette résolution est donnée par le critère de Rayleigh ( 20% de contraste ). Ces dispositifs présentent l'avantage de pouvoir fonctionner en acces aléatoire ; ils ne sont pas sensiblez aux variations de la température et a la polarisation de la lumière. Ils offrent de plus une excellente fiabilité. L'angle de déflexion relativement faible peut être amplifié optiquement. Les fréquences de balayage peuvent atteindre et dépasser 10 000 lignes par seconde. Les déflecteurs acousto-optiques ont été conçus pour dévier des faisceaux issus des lasers a gaz, lasers qui sont malheureusement très difficilement embarquables sur engins, donc peu utilisables dans un systeme de simulation de tir. La présente invention permet de surmonter cette difficulté ; elle décrit un dispositif original de balayage optique ( sour- ce + déflecteur ) entièrement " à l'état solide ", ne possedant aucune pie ce en mouvement. Elle consiste a associer une ou plusieurs diodes lasers I source lumineuse ) avec un ou plusieurs déflecteurs acousto-optiques 9 balayage ) ; cette association sera préferentiellement réalisée par l'intermédiaire d'une optique de transfert ou collimateur La figure 1 schématise le dispositif de balayage selon l'inven- tion.Une diode laser ( 1 ) emet un faisceau ( 2 ) préférentiellement repris par un collimateur ( 3 ) afin de rendre Ba divergence du dit faisceau ( 2 ) compatible avec un déflecteur acousto-optique ( 4 ) i déviation Z ou Y 3 et/ou un déflecteur acousto-optique ( 5 ) ( déviation Y ou X ). On a, sur la figure 2, schématisé le principe de fonctionne@ ment de l'écartométre -telometre pour un simulateur de tir. Le faisceau ( 8 ), issu d'une diode laser ( i 3 pilotée par son alimentation ( 6 3 tout d'abord traité par une optique de transfert ou collimateur ( 3 ), puis mis en forme par des lentilles ( 4' 3, dévie par des déflecteurs acousto-optiques X - Y ( 4 ) et ( 5 3, reconditionné par des lentilles ( 5' ) balaye un champ prédéterminé ( 7 3. Le faisceau de retour ( 9 ) réfléchi par une cible 1 7' ) est focalisé par l2in- termédiaire d'une optique de réception ( 10 3 sur un détecteur il j. Le signal électrique émis par le dit détecteur ( il 3 est préamplifié dans un étage électronique ( 12 3 pour être traite :: - par la fonction écartomètre -I 13 ) qui relève les positions X et Y des déflecteurs acousto optiques ( 4 3 et ( 5 ) et par voie de consé quence, les positions X et Y dans le champ ( 7 ) de la cible ( 71 ), - par la fonction télémètre ( 14 ) qui calcule le temps écoulé entre le départ de l'impulsion au niveau de l'alimentation ( 6 ) et son arrivée au niveau du télémétrie ( 14 ). Cette mesure permet de déterminer la distance, suivant un axe Z, séparant la cible ( 7') de l'ensemble du système. Il va de soi que les applications indiquées içia titre d'exemple ne sont pas limitatives. Les performances du dispositif qui dépendent des caractéristiques des diodes,des deflecteurs, des optiques de transfert utilises,pourront en particulier être adaptées au type d'utilisation envisagé ; on pourra par exemple disposer sur le chemin optique du ou des faisceaux des optiques supplementaires pour élargir, rétrécir ou modifier les caractéristiques du ou des dits faisceaux, disposer ces optiques aussi bien devant, entre, que derrière le ou les déflecteurs acoustooptiques, ceci afin d'adapter le champ balayé a l'utilisation souhaitée. Diverses modifications pourront être apportees par l'homme de l'art aux formes d'exécution décrites et représentées, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de balayage optique comportant au moins une source lumineuse et un dé flecteur acousto-optique caractérise par le fait que la source lumineuse est une diode laser. 2 - Dispositif de balayage selon la revendi cation 1 caractérisé par le fait qu'il comprend une optique de transfert desti née à rendre compatible la divergence du ou des faisceaux émis par la ou les dio des lasers avec le ou les déflecteurs acousto-optiques. 3 - Dispositif de balayage selon l'une quel conque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comprend deux deflecteurs acousto-optiques, l'un assurant le balayage X et l'autre le balayage Y. 4 - Dispositif d'écartométrie ou télémétrie laser caractérisé par le fait qu'il com prend un dispositif de balayage selon l'une quelconque des revendications pré cedentes. 5 - Dispositif de simulation de tir caracté- risé par le fait qu'il comprend un dispo sitif d1écatométrie ou télémètre laser selon la revendication 4.