Brevet FR2594535A1 — publié le 19870821

La présente invention est relative à un dispositif de télémétrie optique fondé sur le principe d'une mesure du temps que met la lumière à parcourir le trajet entre un émetteur, un objet situé à une distance que l'on veut mesurer et un récepteur pratiquement confondu avec 1' émetteur. Un tel dispositif, de façon classique, comprend : - une source de lumière modulée, - des moyens optiques d'émission capables d'assurer la production, à partir de la lumière émise par ladite source, d'un faisceau lumineux vers l'objet dont on veut mesurer la distance, - des moyens optiques de réception capables de recevoir la lumière réémise par l'objet et de la transmettre à un détecteur sensible à ladite lumière et capable de produire en réponse des signaux électriques conte nant des informations relatives à ladite distance, Les disDositifs de télémétrie optique de ce type qui sont cuuramment utilisés constituent un ensemble dans lequel les différents éléments constitutifs sont groupés, les moyens optiques d'émission étant placés à c8té des moyens optiques de réception, de façon que ceux-ci soient dégagés au maximum pour recevoir au mieux les signaux de lumière réémise, lesquels sont d'intensité relativement faible par rapport aux signaux de lumière émis. Pour une meilleure qualité de mesure, on cherche à donner aux optiques les dimensions les plus grandes possibles. Il en résulte que les dispositifs sont relativement encombrants et coûteux pour une puissance donnée. En particulier, pour l'équipement de véhicules, notamment de véhicules automobiles, les dispositifs de télémétrie optique n'ont pu, jusqu'ici, atteindre le stade de la production en grande série. Cela est dû, entre autres, au fait qu'il n'est guère possible de placer des dispositifs encombrants à l'avant d'un véhicule, où la place est limitée. En outre, l'électronique de commande de la source de lumière et d'extraction des informations de distance à partir des signaux du détecteur doit aussi être groupée avec le dispositif, pour limiter les perturbations électro-magnétiques dues notamment au voisinage du moteur. La présence de cette électronique augmente encore l'encomtre- ment; elle n'est pas souhaitable, en outre, du fait que l'avant du véhicule constitue une zone exposée aux chocs et aux intempéries. Le but de l'invention est de fournir un dispositif qui, à performances égales, soit d'encombrement et de coût inférieurs à ceux des appareils existants, et qui, en outre, permette de placer l'électronique de commande et de traitement à distance des moyens optiques sans avoir à craindre des perturbations. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un dispositif du type indiqué plus haut et dans lequel les moyens optiques d'émission et de réception comprennent - une optique de focalisation communie servant à la fois à l'émission et la réception, - un conducteur à fibre optique reliant la zone focale de ladite optique à des moyens de couplage optique qui relient ledit conducteur à la source de lumière et au détecteur. Suivant des modalités préférées, et qui peuvent se combiner - Le conducteur de lumière comprend une fibre qui conduit a la fois la lumière émise par la source et la lumière transmise vers le détecteur. iventageusement, le conducteur de lumière ne comprend qu'une fibre. Avantageusement aussi, les moyens de couplage optique comprenrent un coupleur à fibre optique en Y. - L'extrémité du conducteur de lumière qui est située dans ladite zone focale de l'optique est mobile pour permettre un balayage angulaire du faisceau, de préférence en état assujetti à un dispositif de balayage à champs magnétiques croisés. - L'extrémité du conducteur de lumière présente une forme sphérique, de rayon adapté aux caractéristiques de l'optique. - La source, le détecteur et le courleur sont montés dans un même bloc, qui est éloigné de optique de focalisation. Dans le cas d'un dispositif monté sur un véhicule, avantageusement, l'optique de focalisation est montée à l'avant, et la source, le détecteur et le coupleur, groupés en un bloc ou séparés, sont placés dans une partie plus centrale du véhicule L'invention va maintenant être exposée plus en détail à l'aide d'un exemple pratique de réalisation, non limitatif, illustré à l'aide de la figure unique, qui est un schéma de principe. Le dispositif décrit à la figure est un appareil destiné à la mesure de distances de l'ordre de 3 m à 200 m environ et qui peut être monté à bord d'un véhicule. Il comprend une source de lumière 1 calculée pour émettre des signaux lumineux impulsionneis dans une lumière de longueur d'onde 904 nanomètres. Ces signaux lumineux ont une durée de 10 à 20 manosecondes et sont émis avec une fréquence de 10 kilohertz. Leur puissance lumineuse de sortie est 40 watts (en crête). Dans la pratique, il s'agit d'un émetteur du type "Diode Laser" commercialisé par 1G société "a.C.X.". La sortie optique de l'émetteur 1 est constituée par une fibre optique en verre 2 du type "50-125" commercialisée par la société "FOI". La fibre optique 2 achemine la lumière depuis l'émetteur 1 jusqu'au coupleur 3, en Y, de type ADPFC Y commercialisé par la Société TECHMADION. Ce coupleur transmet la lumière reçue de la fibre 2 à une fibre 4, du même type que la fibre 2, qui l'achemine vers l'optique d'émission-réception 5. Le coupleur 3 est d'autre part relié par une fibre 2A, de même type que la fibre 2, au détecteur 6, et il transmet la lumière qu'il reçoit de la fibre 4 à la fibre 2A. La lumière circule donc dans les deux sens dans la fibre 4, et dans un seul sens dans chacune des fibres 2 et 2A. L'optique d'émission-réception 5 comprend un dispositif focalisateur représenté comme une lentille 7 aplanétique, mais qui pourrait aussi être un miroir parabolique. L'extrémité 8 de la fibre 4 est placée dans la zone focale du dispositif focalisateur. Elle peut présenter une forme sphérique, adaptée a' à l'ouverture de l'optique. Un dispositif de balayage 9 à champs magnétiques croisés, supporte la fibre 4 près de son extrémité 8, et est apte à la déplacer dans le plan focal du dispositif 7, afin de lui faire balayer ce plan dans deux directions x, y perpendiculaires. Le détecteur 6 est du type "Diode à avalanche au Silicium" commercialisé par la Société "R.CA.". les signaux électriques de sortie du détecteur 6 sont envoyés à un microprocesseur de traitement et commande 1G. Celui-ci est d'autre part relié à l'émetteur 1, pour permettre le calcul des distances en mesurant du décalage de temps entre les impulsions lumineuses émises par l'émetteur 1 et les impulsions lumineuses réfléchies émises par le détecteur 6 Le microprocesseur 10 est, d'autre part, relié au dispositif moteur 9, pour la localisation exacte de la direction de mesure. Enfin, le microprocesseur 10 est relié à des moyens d'affichage sonore ou visuel 11, ou de commande qui agissent à partir des indications provenant de la mesure de distance d'une part, et des données relatives à la direction de mesure d'autre part. Les résultats sont également transmis à des moyens d'enregistrement 12. On notera que l'émetteur 1 et le détecteur 6 peuvent être placés à proximité du microprocesseur, les liaisons étant facilement protégées contre les perturbations électro-magnétiques dans le cas de montage sur un véhicule. La fibre optique 2 assure une protection parfaite de la transmission entre l'émetteur, le détecteur, et l'optique 5. Seule la liaison entre le microprocesseur et le disposi- tif de balayage est faite par l'intermédiaire d'un câble électrique, mais l'homme de métier comprendra au'une telle liaison présente peu de risques de perturbations venantes. D'ailleurs, elle pourrait, en cas de nécessité, être aussi remplacée par un moyen optique. L'ensemble réalisé est donc particulièrement robuste et fiable. REVENDICATIONS 1. Dispositif de télémétrie optique comprenant - une source de lumière modulée (1), - des moyens optiques d'émission capables d'assurer la production, à partir de la lumière émise par ladite source, d'un faisceau lumineux vers l'objet dont on veut mesurer la distance, - des noyens optiques de réception capables de recevoir la lumière réémise par l'objet et de la transmettre à un détecteur sensible à ladite lumière et capables de produire en réponse des signaux électriques contenant des informations relatives à ladite distance, caractérisé en ce que lesdits moyens optiques d'émission et de réception comprennent - une optique de focalisation commune (7), servant à la fois à l'émission et à la réception, - un conducteur de lumière commun comprenant au moins une fibre optique (4) servant à relier la zone focale de ladite optique de focalisation à des moyens de couplage optique, - des moyens de couplage optique capables de relier ledit conducteur de lumière d'une part à ladite source de lumière et d'autre part audit détecteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur de lumière (4) comprend une fibre qui conduit à la fois la lumière émise par la source et la lumière transmise vers le détecteur. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de couplage optique sont un coupleur à fibre optique en Y (3). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'extrémité (8) du conducteur à fibre (4) qui est située dans la zone focale de l'optique (7) est mobile pour permettre un balayage angulaire du faisceau. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bout du conducteur à fibre est assujetti à un dispositif (9) de balayage à champs magnétiques croisés. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité (8) de la fibre optique présente une forme sphérique, de rayon adapté aux caractéristiques de l'optique. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la source, le détecteur et le coupleur sont montés dans un même bloc, qui est éloigné de l'optique de focalisation. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'optique de focalisation est montée à l'avant du véhicule alors que la source, le détecteur et le coupleur sont disposés dans une partie plus centrale du véhicule, de préférence à proximité d'un microprocesseur de traitement et de commande.