Brevet FR2621398A1 — publié le 19890407

DISPOSITIF OPTOELECTRIQUE DE DETECTION ET DE LOCALISATION D'UNE SOURCE RAYONNANTE La présente invention concerne un dispositif optoélectrique de détection et de localisation de source rayonnante. La localisation est obtenue par rapport à deux axes de référence, tels les axes site et gisement, ce qui donne la direction de la source par rapport au dispositif; avec deux dispositifs on peut produire deux localisations directionnelles sécantes et donc mesurer la localisation spatiale de la source. Par source rayonnante on entend, soit une source éloignée, soit une source plus proche mais de faible dimension de manière à l'assimiler à une source ponctuelle ou à l'infini. Il est connu d'effectuer une écartométrie dite deux axes, d'une source lumineuse ponctuelle ou assimilable à une source à l'infini, en utilisant un détecteur à quatre quadrants. Le détecteur est situé en aval d'un objectif optique qui concentre le rayonnement incident reçu de la source sous forme d'un faisceau parallèle pour en former une tache lumineuse de dimension moyenne déterminée dans le plan de photodétection. Les quatre signaux respectifs détectés sont traités par sommation et pondération pour mesurer le dépointage angulaire en site et en gisement de la source par rapport à l'axe optique du dispositif. Le brevet français 2.420.144 (ou US 4.286.760) décrit un dispositif de détection et de localisation de source rayonnante de ce genre. Face à l'utilisation de plus en plus fréquente des lasers dans les système d'armes (télémètres, illuminateurs,...) il devient nécessaire de prévenir l'équipage d'un véhicule ou d'un aéronef en cas d'illumination de celui-ci. Des équipements correspondants appelés détecteurs d'alerte laser, n'ont pour but que de détecter la présence d'une menace, ceci dans un champ important autour du porteur, par exemple de 360 en gisement et en site. Les dispositifs de localisation précités ne sont généralement pas prévus pour fonctionner dans des champs aussi importants. Leur adaptation à ces champs entraîne une baisse de sensibilité incompatible avec la détection du signal utile. Un objet de l'invention est de remédier aux inconvénients précités en combinant le détecteur quatre quadrants avec une simple ouverture circulaire en amont formant diaphragme. L'absence d'optique de focalisation permet à un tel dispositif d'avoir simultanément un grand champ qui peut être supérieur à + 45 et une grande pupille liée seulement à la dimension du détecteur. Le dispositif peut en outre être utilisé dans n'importe quelle bande spectrale et aussi bien pour la réception d'émissions continues ou impulsionnelles. La résolution est de quelques degrés et la sensibilité, liée à la surface de détection, est importante. Selon l'invention il est réalisé un dispositif optoéleetrique de détection et de localisation de source rayonnante comportant un détecteur plan à quatre quadrants précédé d'un élément optique récepteur, et des circuits de traitement et d'écartométrie des quatre signaux détectés pour mesurer le dépointage angulaire de la source par rapport à une direction optique de référence, le dispositif étant caractérisé en ce que l'élément optique est un diaphragme plan parallèle au détecteur, formant un cache opaque à l'exception d'une zone circulaire transparente. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit donnée à titre d'exemple, à l'aide des figures annexées qui représentent: - Fig. 1, un schéma d'un dispositif de détection et de localisation conforme à l'invention; - Fig.2, un bloc-diagramme relatif au détecteur et au circuit électronique; - Fig.3,un schéma en coupe transversaledu dispositif - Fig.4, la courbe de réponse du dispositif. En se reportant à la figure 1, le dispositif comporte un boîtier 1 pour isoler le dispositif détecteur à quatre quadrants 2 du rayonnement ambiant. Ce détecteur plan est monté sur une face plane 5 au fond du boîtier. Parallèlement au détecteur 2, un diaphragme 3 est contenu dans un plan parallèle au dispositif détecteur. Le diaphragme a été partiellement découpé pour clarifier la représentation. Il comporte une partie transparente ou une ouverture, par exemple circulaire de diamètre 0d (figure 3), par laquelle passent les rayons lumineux. La partie restante du diaphragme 3 est de transparence nulle et forme un cache opaque. De manière préférentielle, le diaphragme est précédé d'un hublot transparent 4 qui constitue la face avant du boîtier 1 de manière à isoler le dispositif de l'environnement et, en particulier, éviter l'entrée de poussières. Le hublot 4 peut être pourvu d'un dépôt 7 (figure 3) formant un filtre optique et situé côté interne au boîtier 1, ou être constitué d'un verre absorbant limitant la bande spectrale. Selon une variante de réalisation, la partie transparente 4 formant hublot peut être reportée au niveau de l'ouverture du diaphragme 3 ce qui simplifie l'équipement mais qui impose une valeur fixe du diamètre 0d du diaphragme. Le dispositif est complété par les circuits électroniques de traitement et d'écartométrie 6 qui calculent les écarts EX et EY du point C correspondant au centre du cercle de la tache lumineuse T formée par les rayons incidents passant par l'ouverture circulaire du diaphragme. Le rayonnement provient de la source S et peut être considéré reçu sous forme d'un faisceau de rayons parallèles. L'axe Z passant par le centre O du détecteur et le centre O' de l'ouverture est l'axe optique Z du dispositif. La direction ZS est celle présentée par la source S et l'angle 0 le dépointage angulaire de cette source par rapport au dispositif. Les coordonnées d'écarts XC et YC correspondent aux écarts en site et en gisement de la source détectée selon les deux axes cartésiens X et Y. La figure 2 représente les circuits électroniques. Les quatre sorties de détection V1 à V4 sont appliquées aux circuits d'écartométrie 61. Par ailleurs, une deuxième voie peut être prévue ayant à l'entrée un sommateur 62 suivi d'un circuit comparateur à seuil 63 pour valider la détection d'une source rayonnante d'intensité déterminée. Le signal de validation est transmis notamment aux circuits d'écartométrie 61. Les écarts EX et EY sont déduits par le calcul à partir des formules classiques (V1+V4) - (V2+V3) EX = V1+V2+V3+V4 (V1+V2) - (V3+V4) EY = V1+V2+V3+V4 2O Il est possible d'adapter la forme de la courbe d'écartométrie (figure 4) en jouant sur la distance D présentée entre le diaphragme 3 et le détecteur 2 (figure 3), ainsi que sur la forme et la dimension du trou du diaphragme. La forme du trou peut être différente de celle circulaire représentée. Par exemple un trou carré donne une écartométrie proportionnelle à tgO, étant l'angle de dépointage, et donc non linéaire avec ce paramètre. Un trou rond par contre permet de linéariser la courbe de réponse en fonction du dépointage. La figure 4 représente cette courbe de réponse pour le dépointage selon l'axe Y en relation avec la figure 3 qui correspond à une coupe selon les axes Y et Z. La distance D peut être choisie réduite ce qui accroît considérablement le champ de détection sans changer la sensibilité du dispositif. Le système est optimisé dans le cas de l'ouverture circulaire envisagée, le diamètre 0d est choisi égal au rayon R du détecteur 2. Dans ce cas, l'écartomètre sature lorsque XC=0d/2 soit tg OX=0d/2D. Il en est de même pour EX et ey (figure 4). Dans une réalisation plus complexe on peut considérer les paramètres D et 0d réglables en utilisant un diaphragme variable et déplaçable selon des techniques connues. Les circuits électroniques de traitement et de calcul 6 peuvent être réalisés sous faible dimension en circuit solide et incorporés dans le boîtier à l'arrière de la face 5. On peut également, pour le calcul, utiliser un calculateur annexe disponible. La sélection du rayonnement utile, c'est-à-dire celui provenant de la source S à localiser, est obtenue de manière connue avec un détecteur sensible dans les spectres de radiation correspondant aux sources à détecter. Le domaine spectral d'exploitation peut, dans le cas de détection d'illuminateurs laser se situer dans l'infrarouge proche ou lointain. Il n'est pas exclu d'utiliser en complément le filtrage optique réalisé avantageusement par dépôt sur la paroi interne du hublot 4. Dans le cas d'utilisation pour la détection d'alerte laser émettant à 1, 06pm on trouve des détecteurs standards de diamètre 16mm. En plaçant un diaphragme 3 circulaire d'ouverture 8mm à une distance de 4mm devant le détecteur on obtient un signal d'écartométrie linéaire en fonction du dépointage dans un champ de + 45 . La surface des pupilles est dans cet exemple de 0,5cm2 REVENDICATIONS 1. Dispositif optoélectrique de détection et de localisation de source rayonnante, comportant un détecteur plan à quatre quadrants précédé d'un élément optique récepteur, et des circuits de traitement et d'écartométrie des quatre signaux détectés pour localiser la direction de la source par rapport à la direction optique de référence du dispositif, caractérisé en ce que ledit élément optique est un diaphragme (3) plan parallèle au détecteur (2) et formant un cache opaque excepté une zone centrale transparente. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone centrale est circulaire. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le diaphragme est précédé par un hublot (4) transparent de protection formant la face avant d'un boîtier (1) à l'intérieur duquel sont disposés le diaphragme (3) et le détecteur (2). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que qu'il comporte un filtre optique (7). 5. Dispositif selon l'ensemble des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le filtre optique (7) est réalisé par dépôt sur la face du hublot (4) interne au boîtier. 6. Dispositif selon la revendication 2, ou l'un quelconque des ensembles de revendications 2-3, 2-4, 2-5, caractérisé en ce que le diamètre (0d) du diaphragme (3) est déterminé égal au rayon (R) du détecteur quatre quadrants lequel est de forme circulaire. 7. Dispositif selon la revendication 2, ou 6, ou l'un quelconque des ensembles de revendications 2-3, 2-4, 2-5, caractérisé en ce que le diaphragme (3) est réglable pour modifier le diamètre de l'ouverture centrale et il est également déplaçable pour modifier sa distance d'éloignement par rapport au détecteur plan (2). 8. Dispositif de détection et de localisation spatiale de source rayonnante formé en utilisant au moins deux dispositifs de détection et de localisation selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, utilisé pour la détection et la localisation de sources lasers.