Brevet FR2911693A1 — publié le 20080725

TELEMETRE LASER La présente invention se rapporte à un télémètre et, plus particulièrement, à un télémètre laser servant à mesurer une distance à l'aide d'ondes lumineuses. Les télémètres laser offrent les avantages d'être commodes à utiliser, très précis et rapides, si bien qu'ils ont été largement employés dans diverses applications, notamment en architecture, en prospection et autres. Un télémètre laser selon la technique antérieure comprend un dispositif générateur de laser, une lentille collimatrice placée à une extrémité émettrice du dispositif générateur de laser pour convertir en faisceau de mesure à collimation un faisceau laser généré par le dispositif générateur de laser, une lentille réceptrice disposée sur un côté du dispositif générateur de laser pour recevoir un faisceau de mesure réfléchi par un objet à mesurer et focaliser ledit faisceau sous la forme d'une image, un détecteur optoélectronique disposé dans le télémètre pour recevoir l'image du faisceau de mesure réfléchi et pour y convertir des signaux optiques en signaux électriques correspondants qui sont traités pour obtenir un résultat de télémétrie. En fait, le résultat de télémétrie dérivé des signaux électriques convertis à partir des signaux optiques reçus par le détecteur optoélectronique contient encore une distance sur laquelle le faisceau de mesure est émis dans le télémètre. En outre, pendant la télémétrie, la précision du résultat de la mesure est directement affectée par des erreurs liées à la dérive de signaux électriques transportés dans le circuit, lesquelles sont provoquées par l'auto-échauffement de composants électroniques du circuit et par des influences de la température ambiante. Par conséquent, une distance interne de référence ayant une longueur connue est prévue dans le télémètre pour améliorer la précision de la mesure, et un élément réflecteur est disposé sur un trajet optique du faisceau de mesure à collimation. Lors de la mesure d'une distance externe, l'élément réflecteur est en position de non blocage de façon que le faisceau de mesure à collimation puisse être projeté hors du télémètre. Lors de la mesure de la distance interne de référence, l'élément réflecteur est en position de blocage pour réfléchir le faisceau de mesure à collimation dans le télémètre afin de former un trajet optique interne. Un bouton directement relié à l'élément réflecteur est prévu dans le télémètre laser classique pour qu'un utilisateur puisse modifier manuellement les positions de l'élément réflecteur, ce qui est très malcommode. Dans certains autres télémètres optiques, un moteur est prévu pour faire pivoter l'élément réflecteur, et il faut prévoir une source d'énergie pour fournir du courant de façon continue au moteur afin que l'élément réflecteur puisse être maintenu dans une position voulue lorsque l'élément réflecteur pivote pour venir dans la position voulue, ce qui consomme beaucoup d'énergie et est particulièrement préjudiciable au télémètre qui est principalement alimenté par des piles. De plus, le télémètre laser est tellement 0 sensible que le courant fourni de façon continue au moteur affecte le résultat des mesures et réduit fortement la précision des mesures. La présente invention vise à supprimer les inconvénients de la technique antérieure pour proposer un télémètre laser consommant peu d'énergie, avec un 15 élément réflecteur pouvant pivoter de manière automatique. Pour atteindre cet objectif, la présente invention propose un télémètre laser comprenant un dispositif générateur de laser, une lentille collimatrice disposée dans une direction d'une extrémité émettrice du dispositif générateur de laser pour convertir en faisceau de mesure à collimation un faisceau laser généré par le 20 dispositif générateur de laser, une lentille réceptrice pour recevoir un faisceau de mesure réfléchi par un objet à mesurer et focaliser ledit faisceau sous la forme d'une image, un détecteur optoélectronique disposé dans le télémètre pour recevoir le faisceau de mesure réfléchi, un élément réflecteur monté de manière à pouvoir être tourné sur un trajet optique le faisceau de mesure à collimation à l'aide d'un arbre 25 rotatif, ledit élément réflecteur étant adapté pour tourner jusqu'à une première position et une deuxième position autour de l'arbre. L'arbre rotatif est relié à un arbre de sortie d'un moteur. Le télémètre laser comprend en outre un ressort, dont une extrémité est reliée à l'élément réflecteur et dont une autre extrémité est montée de manière fixe dans le télémètre, et une position de déformation maximale du ressort se 30 situe entre la première position et la deuxième position. Avec une telle structure, la déformation maximale du ressort survient lorsque le centre de rotation de l'arbre rotatif et les deux extrémités du ressort sont alignés sur une même ligne. Une fois que le moteur entraîne l'arbre rotatif pour croiser la position de déformation maximale, l'élément réflecteur est mis forcément 35 dans une position voulue immédiatement sous l'effet d'une force élastique du ressort et reste dans cette position voulue. Il n'est pas nécessaire de fournir de l'énergie d'une façon continue au moteur pour maintenir l'élément réflecteur dans la position voulue, contrairement à la technique antérieure. Du fait de l'utilisation de différents stades de déformations du ressort, l'élément réflecteur est entraîné plus rapidement et d'une manière plus exacte jusqu'à la position voulue, et en outre la consommation d'énergie est réduite. Ledit détecteur optoélectronique peut alors se trouver au foyer de ladite lentille réceptrice. Ledit arbre rotatif dudit élément réflecteur peut être directement relié à 10 l'arbre de sortie dudit moteur. Ledit ressort peut être un ressort de traction. Ledit arbre rotatif dudit élément réflecteur peut se trouver entre un emplacement où ledit ressort est relié audit élément réflecteur et un emplacement où ledit ressort est relié d'une manière fixe audit télémètre. 15 Ladite position de déformation maximale dudit ressort peut se situer sur une bissectrice d'un angle défini par ladite première position et ladite deuxième position dudit élément réflecteur. Ledit arbre rotatif dudit élément réflecteur peut faire partie dudit élément réflecteur. 20 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation de la présente 25 invention ; la figure 2 est une vue en perspective d'organe correspondant à un élément réflecteur représenté sur la figure 1 ; et la figure 3 est une vue schématique représentant différentes positions de l'élément réflecteur et des organes correspondants représentés sur la figure 1. 30 Dans un télémètre laser selon un mode de réalisation de la présente invention, représentée sur la figure 1, un module 4 de DL (diodes laser) pour émettre un faisceau de mesure 2 à collimation est monté de manière fixe sur un support 1. Un dispositif générateur de laser est monté dans le module 4 de DL et une lentille 35 collimatrice est disposée dans une direction d'une extrémité émettrice du dispositif générateur de laser. Il apparaît que le dispositif générateur de laser et la lentille collimatrice peuvent être montés directement sur le support. Une lentille réceptrice 9 disposée sur un côté du module 4 de DL est montée à une extrémité avant du support 1, et un détecteur optoélectronique 3 situé à un foyer de la lentille réceptrice 9 est monté à une extrémité arrière du support 1. Dans le mode de réalisation, la lentille réceptrice 9 fait partie d'une lentille convexe, alors que dans d'autres modes de réalisation la lentille réceptrice 9 peut être une autre lentille appropriée. Le détecteur optoélectronique peut être une photodiode à avalanche, ou une photodiode PIN, ou d'autres éléments ou dispositifs de détection. Dans d'autres modes de réalisation encore, le dispositif générateur de laser et/ou la lentille collimatrice peuvent être disposés sur l'axe optique de la lentille réceptrice 9. Dans le mode de réalisation, un élément réflecteur 7 est monté pivotant pour pouvoir être placé sur un trajet optique d'émission du faisceau de mesure 2 à collimation. Une partie intermédiaire de l'élément réflecteur 7 servant d'arbre rotatif pour l'élément réflecteur est reliée à un arbre de sortie du moteur 8. Considérant la figure 2, une tige 71 est formée à une extrémité de l'élément réflecteur 7, et un doigt fixe 5 se trouve sur une bissectrice d'un angle défini par deux positions limites de l'élément réflecteur 7. Les deux extrémités d'un ressort de traction 6 sont respectivement suspendues à la tige 71 et au doigt fixe 5. Pendant le processus de télémétrie, l'élément réflecteur 7 entraîné par le moteur 8 peut être déplacé entre une position limite C et une position limite B, comme représenté sur la figure 3. Le ressort de traction 6 a une déformation maximale lorsque l'élément réflecteur 7 est dans une position A où les deux extrémités du ressort de traction et le centre de rotation de l'arbre rotatif sont alignés sur une même ligne. Une fois que l'élément réflecteur 7 est entraîné par le moteur 8 pour passer par la position A, il tourne rapidement de lui-même jusqu'à une position voulue, par exemple la position C ou la position B, et est maintenu dans la position voulue sous l'effet d'une force de rappel du ressort de traction. Lorsque l'élément réflecteur 7 est dans la position C, il est sensiblement parallèle au faisceau de mesure à collimation 2, de sorte à permettre au faisceau de mesure à collimation d'être projeté directement à l'extérieur du télémètre laser. Lorsque l'élément réflecteur 7 est dans la position B, il bloque le faisceau de mesure à collimation 2 pour le réfléchir vers un miroir réfléchissant 11 situé dans le support 1 de façon que le faisceau de mesure à collimation 2 soit à nouveau réfléchi par le miroir réfléchissant I l pour atteindre le détecteur optoélectronique 3, ce qui crée un trajet optique interne. Lorsque l'élément réfléchissant 7 tourne jusqu'à la position B ou la position C, il peut être maintenu dans cette position par le ressort de traction. Ainsi, il n'est pas nécessaire de fournir de manière continue de l'énergie au moteur afin de maintenir l'élément réflecteur 7 dans cette position, ce qui évite que la fourniture de courant au moteur n'affecte la précision de la télémesure. Lorsqu'il est nécessaire de modifier la position de l'élément réflecteur, de l'énergie est fournie à nouveau au moteur de façon que l'élément réflecteur puisse être entraîné par le moteur pour vaincre la force du ressort de traction et passer par la position de déformation maximale du ressort de traction. Suivant le même principe que celui présenté par la forme de réalisation préférée, on peut facilement comprendre que, dans d'autres formes de réalisation, une autre partie de l'élément réflecteur peut servir d'arbre rotatif et peut être reliée à l'arbre de sortie du moteur. En outre, l'arbre rotatif peut être relié à l'arbre de sortie du moteur par un moyen de transmission, tous deux pouvant également être directement accouplés, et le ressort de traction peut être remplacé par un ressort de compression. Dans la présente invention, la déformation maximale du ressort de traction se situe à l'emplacement de la bissectrice de l'angle défini par la position B et la position C. En réalité, l'homme du métier peut facilement comprendre que l'élément réflecteur peut être maintenu dans la position B ou la position C aussi longtemps que la déformation maximale du ressort se situe n'importe où entre la position B et la position C.25 REVENDICATIONS 1. Télémètre laser, comprenant : un dispositif générateur de laser, une lentille collimatrice dans une direction d'une extrémité émettrice dudit dispositif générateur de laser pour convertir en faisceau de mesure à collimation un faisceau laser généré par ledit dispositif générateur de laser, une lentille réceptrice (9) pour recevoir un faisceau de mesure réfléchi par un objet à mesurer et focaliser ledit faisceau sous la forme d'une image, un détecteur optoélectronique (3) disposé dans ledit télémètre pour recevoir ledit faisceau de mesure réfléchi, un élément réflecteur (7) monté de façon à pouvoir être tourné sur un trajet optique dudit faisceau de mesure à collimation par l'intermédiaire d'un arbre rotatif (71), ledit élément réflecteur (7) étant adapté pour tourner jusqu'à une première position et une deuxième position autour dudit arbre rotatif, ledit arbre rotatif (71) étant relié à un arbre de sortie d'un moteur (8), dans lequel ledit télémètre laser comprend en outre un ressort (6) dont une extrémité est reliée audit élément réflecteur (7) et dont une autre extrémité est montée de manière fixe dans ledit télémètre, et une position de déformation maximale dudit ressort (6) se situe entre ladite première position et ladite deuxième position. 2. Télémètre laser selon la revendication 1, dans lequel ledit détecteur optoélectronique (3) se trouve au foyer de ladite lentille réceptrice (9). 3. Télémètre laser selon la revendication 1, dans lequel ledit arbre rotatif dudit élément réflecteur (7) est directement relié à l'arbre de sortie dudit moteur (8). 4. Télémètre laser selon la revendication 1, dans lequel ledit ressort (6) est un ressort de traction. 5. Télémètre laser selon la revendication 4, dans lequel ledit arbre rotatif (71) dudit élément réflecteur (7) se trouve entre un emplacement où ledit ressort (6) est relié audit élément réflecteur (7) et un emplacement où ledit ressort (6) est relié d'une manière fixe audit télémètre. 6. Télémètre laser selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite position de déformation maximale dudit ressort (6) se situe sur une 6bissectrice d'un angle défini par ladite première position et ladite deuxième position dudit élément réflecteur (7). 7. Télémètre laser selon la revendication 6, dans lequel ledit arbre rotatif dudit élément réflecteur (7) fait partie dudit élément réflecteur (7).5