Brevet FR2920228A1 — publié le 20090227

La présente invention concerne un ensemble de détection embarqué à bord d'un véhicule, pour détecter et déterminer l'incidence d'un rayonnement laser infrarouge dans un grand champ de vision, sans optique de focalisation, et comprenant un groupe de quatre quadrants circulaires de détection de grande surface sensible, associé à une pupille d'entrée. Un tel ensemble détecteur goniométrique peut être utilisé à bord de tout véhicule terrestre, aéronef ou navire, pour détecter une menace annoncée par un tir laser. C'est pourquoi l'invention concerne un ensemble à large champ de vision qui exclut à priori les systèmes à optique de focalisation ou à dispositif de balayage, ne permettant pas une détection instantanée. Et sans optique convergente, une pupille, ou diaphragme, d'entrée est naturellement nécessaire dans une application goniométrique. Par grande surface de détection, il faut, dans le cadre de la présente demande, entendre une surface dont l'ordre de grandeur est le millimètre carré ou la dizaine de millimètres carrés, une petite surface étant très approximativement une centaine ou un millier de fois plus petite. La nécessité de détecteurs de grande surface est liée au fait que le rapport signal / bruit varie comme la racine carrée de la surface. Pour détecter des signaux faibles, il faut donc des grandes surfaces. Il s'est avéré que quatre détecteurs quadrants permettaient de déterminer, avec une bonne résolution et une linéarité satisfaisante, l'incidence en site et en gisement d'un faisceau. Les détecteurs infrarouge classiques, qu'ils soient en HgCdTe, InGaAs ou en Si, par exemple, doivent fonctionner, en référence à la courbe caractéristique tension - courant dans une zone de non saturation, entre la droite de pente égale à leur résistance série, d'une part, et la zone d'avalanche, d'autre part. Si on considère les détecteurs sensibles dans la bande spectrale s'étendant sensiblement de 1 à 12 Am et plus particulièrement de 8 à 12/mm de longueur/ d'onde, la demanderesse a constaté, de façon surprenante, que la saturation apparaissait pour des photocourants de l'ordre de 10 mA, mais cruelle que soit la taille des détecteurs. Cela signifie si on considère, non plus les courants, mais l'éclairement ou le flux, qu'un détecteur de grande surface se sature pour des flux une centaine ou un millier de fois plus faibles que pour un détecteur de petite surface. En d'autres termes, les détecteurs de grande surface sensible ne sont pas appropriés pour les forts éclairements. C'est dans ces conditions que la demanderesse propose son invention, pour perfectionner l'ensemble de détection du type mentionné ci-dessus, et le transformer en un ensemble à très grande dynamique de flux. La présente invention concerne un ensemble de détection embarqué à bord d'un véhicule, pour détecter et déterminer l'incidence d'un rayonnement laser infrarouge dans un grand champ de vision, sans optique de focalisation, et comprenant un groupe de quatre quadrants circulaires de détection de grande surface sensible, associé à une pupille d'entrée, ensemble de détection caractérisé par le fait qu'il est agencé pour détecter des rayonnements dans une bande spectrale s'étendant sensiblement de 1 à 12/Am, de préférence de 8 à 12/Am, de longueur d'onde et qu'au premier groupe de quatre quadrants de grande surface sensible, pour la détection des faibles rayonnements, est également associé un deuxième groupe de quatre détecteurs spatiaux filiformes disposés en croix, de petite surface sensible, de même champ de vision que les détecteurs du premier groupe, pour la détection des forts rayonnements. Dans la forme de réalisation préférée de l'ensemble de détection de l'invention, qui peut être une forme monobloc, d'encombrement minimal, les détecteurs du deuxième groupe sont intercalés entre les détecteurs du premier groupe. 15 Le deuxième groupe de détecteurs spatiaux filiformes et disposés en croix, essentiel à l'ensemble de détection perfectionné selon l'invention, considéré en tant que tel, procédant à l'évidence du même concept inventif que 20 cet ensemble considéré globalement, la demanderesse entend également revendiquer isolément ce deuxième groupe de détecteurs. La présente demande concerne donc aussi un groupe de 25 détection embarqué à bord d'un véhicule, de grand champ de vision et sans optique de focalisation, pour détecter et déterminer l'incidence d'un fort rayonnement laser infrarouge dans une bande spectrale s'étendant sensiblement de 1 à 12 m, de préférence de 8 à 12 ,(,gym, 30 de longueur d'onde, comprenant un groupe de quatre détecteurs spatiaux filiformes disposés en croix, de petite surface sensible, associé à une pupille d'entrée. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la 35 description suivante de la forme de réalisation préférée 10 de l'ensemble de détection de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel la figure 1 représente une vue en plan de la plaquette de détection de l'ensemble de l'invention et la figure 2 représente une vue en coupe axiale de la plaquette de la figure 1, associée à sa pupille d'entrée. L'ensemble de détection comporte, dans un boîtier, une plaquette 1 de photodiodes de détection, associée à une pupille d'entrée 2, ici circulaire, dont les dimensions et le positionnement relatifs déterminent un grand champ de vision. La plaquette de détection est naturellement associée aussi à une plaquette de prétraitement des signaux des 20 diodes et une chaîne de traitement qu'il est inutile de décrire ici comme étant parfaitement connues de l'homme de métier. Les diodes de détection de la plaquette 1 sont sensibles 25 dans une bande de longueurs d'onde s'étendant sensiblement de 1 à 12 um, de préférence de 8 à 12 m, correspondant à une détection infrarouge de rayonne ents laser 14 et une goniométrie de leurs incidences. Il peut s'agir de diodes en HgCdTe, de préférence, mais aussi 30 en Si, InGaAs ou autres matériaux semiconducteurs. Il peut s'agir principalement de rayonnements émis par des lasers CO2 pulsés ou lasers YAG. En raison de sa constitution et de sa structure, la 35 dynamique de flux de la plaquette 1 est très grande. Elle comporte huit détecteurs organisés en deux 10 15 groupes 3, 4 inscrits à l'intérieur d'un cercle. Le groupe 3, pour la goniométrie des flux faibles, comporte ici quatre quadrants circulaires 5-8 identiques, de grande surface sensible, à bords rectilignes 5 respectivement parallèles deux à deux à ceux des autres et dans le prolongement deux à deux les uns des autres et à bord circulaire sur un cercle commun. Les quadrants sont sensiblement écartés de l'axe 9 de la plaquette 1 et de l'ensemble de détection. Le groupe 4, pour la goniométrie des flux forts, comporte ici quatre détecteurs spatiaux filiformes 10-13, c'est-à-dire en forme de barreaux ou de barrettes, de petite surface sensible, disposés en croix, chaque détecteur filiforme étant disposé entre deux quadrants, avec trois de ses bords parallèles à ceux des quadrants qui l'entourent et un quatrième bord sur le cercle commun aux quatre quadrants 5-8. Les quatre détecteurs 10-13 sont, comme les quadrants, écartés de l'axe 9. Compte tenu des mêmes dimensions hors-tout des deux groupes de détecteurs 3, 4, ils ont le même champ de vision. L'ensemble de détection décrit ci-dessus permet une goniométrie précise sur une grande dynamique de flux incidents. Naturellement, la précision de la goniométrie est limitée, pour les faibles flux incidents, par le niveau de bruit des quadrants de détection, pour les forts flux, par la linéarité de la réponse des détecteurs filiformes, au demeurant satisfaisante et, globalement, par la précison du positionnement relatif de la pupille 2 et du boîtier de l'ensemble de détection. 5 - 6 - Les détecteurs 10-13 du groupe 4 peuvent recevoir un traitement optique permettant de diminuer leur réponse et d'augmenter ainsi leur dynamique. A cet effet, on peut les revêtir d'une couche métallique semi-absorbante, par exemple en chrome ou en or. 10 15 20 25 30 35 Revendications 1. Ensemble de détection embarqué à bord d'un véhicule, pour détecter et déterminer l'incidence d'un rayonnement laser infrarouge dans un grand champ de vision, sans optique de focalisation, et comprenant un groupe (3) de quatre quadrants circulaires de détection (5-8), de grande surface sensible, associé à une pupille d'entrée (2), ensemble de détection caractérisé par le fait qu'il est agencé pour détecter des rayonnements dans une bande spectrale s'étendant sensiblement de 1 à 12 Am, de préférence de 8 à 12/ m, de longueur d'onde et qu'au premier groupe (3) de quatre quadrants de grande surface sensible (5-8), pour la détection des faibles rayonnements, est également associé un deuxième groupe (4) de quatre détecteurs spatiaux filiformes (10-13) disposés en croix, de petite surface sensible, de même champ vision que les détecteurs du premier groupe (3), pour la détection des forts rayonnements. 2. Ensemble de détection selon la revendication 1, dans lequel les détecteurs (10-13) du deuxième groupe (4) sont intercalés entre les détecteurs (5-8) du premier groupe (3). 3. Ensemble de détection selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les détecteurs (10-13) du deuxième groupe (4) sont des détecteurs optiquement traités de grande dynamique. 4. Groupe de détection embarqué à bord d'un véhicule, de grand champ de vision et sans optique de 35 focalisation, pour détecter et déterminer l'incidence d'un fort rayonnement laser infrarouge dans une bande 7 8 spectrale s'étendant sensiblement de 1 à 12/,(,gym, de préférence de 8 à 12 m, de longueur d'onde, comprenant un groupe 4) de quatre détecteurs spatiaux filiformes (10-13), disposés en croix, de petite surface sensible, associé à une pupille d'entrée (2). 15 20 25 30 35