Brevet FR2904121A1 — publié le 20080125

SYSTEME DE DETECTION ET D'ILLUMINATION LASER A UN SEUL TELESCOPE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte à un système utilisant un laser pour illuminer un objet dans un champ de vue et pour recueillir la lumière rétrodiffusée par l'objet. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les systèmes employant un laser pour illuminer un objet situé dans un champ de vue utilisent souvent deux optiques séparées entre la voie d'émission du faisceau laser et la voie de réception de la lumière rétrodiffusée par l'objet. Cette approche classique de conception permet de : - séparer les problèmes de dégradation des traitements de la voie de réception dus à l'énergie concentrée des tirs lasers ; - éviter les problèmes de lumière parasite et de diffusion multiple au sein de la voie de réception, qui pourraient perturber le rapport signal sur bruit de la voie de réception ; - simplifier la conception dans la mesure où les voies d'émission et de réception sont séparées. Par contre, cette approche présente les inconvénients suivants . 2904121 2 nécessité d'aligner les deux optiques l'une par rapport à l'autre avec existence d'un biais résiduel qu'il faut caractériser et mesurer ; nécessité de juxtaposer les deux optiques 5 qui vont se déformer indépendamment l'une de l'autre face aux contraintes mécaniques et créer un bruit sur la précision de co-alignement ; - encombrement important lié à l'existence de deux optiques co-alignées ; 10 - coût important lié à la fabrication de deux télescopes séparés. EXPOSÉ DE L'INVENTION Pour remédier aux inconvénients présentés 15 par les dispositifs de l'art antérieur, il est proposé, selon la présente invention, un système d'illumination laser à un seul télescope. Ce système utilise donc un seul télescope, disposé sur la voie réception, pour renvoyer le faisceau laser dans le champ objet. On 20 supprime ainsi les difficultés d'alignement, de biais, de bruit et de caractérisation. Le système selon l'invention ne présente pas de difficultés liées à la diffusion de lumière parasite. Il permet de supprimer les risques de dégradation des traitements optiques 25 liés aux impacts des tirs laser concentrés en énergie sur une petite surface. Il permet le réglage de la divergence du laser. Il permet de réduire l'encombrement total de la partie télescope du système. Il ne modifie en rien les caractéristiques techniques ou la définition optique du télescope placé dans la voie réception du système. 2904121 3 L'invention a donc pour objet un système d'illumination laser d'un objet, comprenant : une source laser émettant un faisceau laser, 5 - une optique d'émission pour former, selon un axe d'émission, un faisceau d'illumination laser dudit objet à partir du faisceau laser, - un télescope pour recevoir, selon son axe principal, de la lumière provenant de la rétrodiffusion 10 du faisceau d'illumination laser sur ledit objet, le télescope comprenant une optique de réception pour diriger la lumière rétrodiffusée vers un détecteur de lumière, l'optique de réception comprenant un miroir primaire recueillant la lumière rétrodiffusée et la 15 renvoyant sur un miroir secondaire focalisant la lumière rétrodiffusée vers le détecteur de lumière, caractérisé en ce que l'optique d'émission comprend un premier miroir de renvoi, disposé au dos du miroir secondaire et renvoyant le faisceau laser émis 20 par la source laser pour constituer le faisceau d'illumination laser, l'axe d'émission et l'axe principal du télescope étant ainsi confondus. Avantageusement, le tube du télescope est percé d'une ouverture pour le passage du faisceau laser 25 émis par la source laser située à l'extérieur du télescope. Dans ce cas, la source laser peut être disposée sur le flanc du télescope et le système peut comprendre un deuxième miroir de renvoi disposé également sur le flanc du télescope pour renvoyer le 30 faisceau laser vers le premier miroir de renvoi en 2904121 4 passant par l'ouverture percée dans le tube du télescope. Le miroir primaire peut être pourvu d'une ouverture pour le passage de la lumière focalisée par 5 le miroir secondaire vers le détecteur de lumière (télescope de type Cassegrain). Avantageusement, l'axe de l'ouverture du miroir primaire est confondu avec l'axe principal du télescope. L'optique d'émission peut comprendre un 10 système afocal de réglage de la divergence du faisceau laser et du champ illuminé par le faisceau laser. BRÈVE DESCRIPTION DU DESSIN L'invention sera mieux comprise et d'autres 15 avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée du dessin annexé qui est une vue en coupe longitudinale du système d'illumination laser à un seul télescope selon 20 l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La figure annexée est une vue en coupe longitudinale du système d'illumination laser selon 25 l'invention. La coupe a été effectuée selon l'axe principal du télescope. Le télescope 1 comprend un tube 2 dont la paroi interne forme un baffle optique et dont l'axe de symétrie constitue l'axe principal du télescope. L'une 30 des extrémités du tube 2 est fermée par un miroir 2904121 5 concave 3 encore appelé miroir primaire. En vis-à-vis du miroir primaire 3 et centré sur l'axe principal du télescope, se trouve un miroir secondaire 4. Le miroir secondaire 4, du petit diamètre par rapport au diamètre 5 du tube 2, est disposé pour recevoir la lumière réfléchie par le miroir primaire 3 et pour réfléchir un faisceau convergent en direction du détecteur de lumière 7. La lumière réfléchie par le miroir secondaire 4 passe par une ouverture 5 située au centre 10 du miroir primaire 3 et est focalisée par le système optique de reprise 6 avant d'atteindre le détecteur de lumière 7. La référence 8 représente une source laser placée à l'extérieur du télescope 1. Elle est associée 15 à un miroir de renvoi 10 permettant de renvoyer à 90 le faisceau laser 9 émis par la source laser 8. Le faisceau laser renvoyé par le miroir 10 entre dans le télescope 1 par une ouverture 11 pratiquée dans la paroi du tube 2 en traversant un système afocal 20 (lentilles 12 et 14) disposé dans l'ouverture 11 et sous le miroir de renvoi 13. Cette disposition de la source laser 8 et du miroir de renvoi 10 pratiquement sur le flanc du télescope permet de minimiser l'encombrement du système. La surface du miroir de 25 renvoi 10 recevant les impacts de tirs laser reçoit un traitement de surface spécifique pour supporter ces impacts (forte énergie sur faible surface). Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, un miroir de renvoi 13 est 30 disposé dans le télescope 1, au dos du miroir secondaire 4. Ce miroir de renvoi 13 reçoit le faisceau 2904121 6 laser renvoyé par l'autre miroir de renvoi 10. Le faisceau laser atteint le miroir de renvoi 13 (dont la surface de réception a reçu un traitement spécifique laser) après passage par le système afocal (lentilles 5 12 et 14) déjà décrit. Les lentilles 12 et 14 constituent le système afocal permettant de régler en partie la divergence du faisceau laser et le champ illuminé. Le miroir de renvoi 13 renvoie le faisceau 10 laser en direction de l'objet à illuminer dans l'axe principal du télescope. Le faisceau laser renvoyé par le miroir de renvoi 13 traverse une lentille 15 de réglage du champ illuminateur et de la divergence pour fournir un faisceau d'illumination laser 16. 15 La lumière provenant de la rétrodiffusion du faisceau d'illumination laser sur l'objet illuminé et atteignant le télescope est traitée comme indiqué plus haut dans la description du télescope. Le système d'illumination laser selon 20 l'invention permet de renvoyer le faisceau laser dans le champ objet sans risque de dégradation des miroirs primaire et secondaire du télescope par les impacts de tirs laser. REVENDICATIONS 1. Système d'illumination laser d'un objet, comprenant : - une source laser (8) émettant un faisceau laser (9), - une optique d'émission pour former, selon un axe d'émission, un faisceau d'illumination laser (16) dudit objet à partir du faisceau laser (9), - un télescope (1) pour recevoir, selon son axe principal, de la lumière provenant de la rétrodiffusion du faisceau d'illumination laser (16) sur ledit objet, le télescope (1) comprenant une optique de réception pour diriger la lumière rétrodiffusée vers un détecteur de lumière (7), l'optique de réception comprenant un miroir primaire (3) recueillant la lumière rétrodiffusée et la renvoyant sur un miroir secondaire (4) focalisant la lumière rétrodiffusée vers le détecteur de lumière (7), caractérisé en ce que l'optique d'émission comprend un premier miroir de renvoi (13), disposé au dos du miroir secondaire (4) et renvoyant le faisceau laser émis par la source laser (8) pour constituer le faisceau d'illumination laser (16), l'axe d'émission et l'axe principal du télescope étant confondus. 2. Système d'illumination laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (2) du télescope (1) est percé d'une ouverture (11) pour le passage du faisceau laser émis par la source laser (8) située à l'extérieur du télescope (2). 2904121 8 3. Système d'illumination laser selon la revendication 2, caractérisé en ce que la source laser (8) étant disposée sur le flanc du télescope (1), le 5 système comprend un deuxième miroir de renvoi (10) disposé également sur le flanc du télescope (1) pour renvoyer le faisceau laser (9) vers le premier miroir de renvoi (13) en passant par l'ouverture (11) percé dans le tube (2) du télescope (1). 10 4. Système d'illumination laser selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le miroir primaire (3) est pourvu d'une ouverture (5) pour le passage de la lumière focalisée par le 15 miroir secondaire (6) vers le détecteur de lumière (7). 5. Système d'illumination selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'axe de l'ouverture (5) du miroir primaire (3) est confondu 20 avec l'axe principal du télescope. 6. Système d'illumination selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'optique d'émission comprend un système afocal de réglage de la 25 divergence du faisceau laser et du champ illuminé par le faisceau laser. 7. Système d'illumination selon la revendication 6, caractérisé en ce que le système 30 afocal est formé de deux lentilles (12, 14).