EP2137549A2 - Procédé et dispositif à un laser pour la détection de systèmes optiques grossissants - Google Patents

Procédé et dispositif à un laser pour la détection de systèmes optiques grossissants

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EP2137549A2
EP2137549A2 EP08787922A EP08787922A EP2137549A2 EP 2137549 A2 EP2137549 A2 EP 2137549A2 EP 08787922 A EP08787922 A EP 08787922A EP 08787922 A EP08787922 A EP 08787922A EP 2137549 A2 EP2137549 A2 EP 2137549A2
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scene
detector
image
laser
illuminated
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EP08787922A
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Jean-Louis Duvent
Jean-Yves Thomas
Pierre Morin
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Compagnie Industriel des Lasers CILAS SA
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Compagnie Industriel des Lasers CILAS SA
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    • G—PHYSICS
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    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/487—Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for the detection of magnifying optical systems.
  • magnifying optical systems such as riflescopes and eyes
  • retroreflective objects such as retro-reflectors of motor vehicles, indicating signs, etc.
  • the light spots shown by the images do not necessarily correspond to magnifying optical systems and therefore there is ambiguity as to the detection of the latter.
  • the present invention aims to overcome this disadvantage.
  • the method for the detection of a magnifying optical system being in a scene with other objects capable of retroreflecting light the method according to which the said scene is illuminated by at least one pulse laser emitted by a laser transmitter and taking a first image of said scene illuminated by said laser pulse by means of a first detector observing said scene, said first detector and said laser transmitter being at least approximately transversely adjacent to the direction of said scene, is remarkable in that: said scene is observed by at least one second detector spaced apart from said laser transmitter transversely to the direction of said scene;
  • one of said objects is considered to be a magnifying optical system if its image is present in said first image of said scene, but absent from said second image of said scene.
  • the applicant has observed that the retroreflective cone of a magnifying optical system is very narrow (of the order of 0.1 mrad), whereas that of the usual reflex reflectors is much wider (at least equal to 50 mrad). ).
  • said second detector will be able to receive the emitted retro-reflected light from the conventional retro-reflectors, but will not see the light retroreflected by a magnifying optical system.
  • the transverse difference between the second detector and said transmitter to benefit from the invention depends on the distance separating the second detector and said magnifying optical system, as well as the angle of the retroreflective cone thereof.
  • a fixed transversal difference of at least 200 mm, preferably of the order of 400 mm makes it possible to discriminate an optical system from a conventional retro-reflector for distances of between a few meters and several meters. kilometers.
  • the present invention further relates to a device for detecting a magnifying optical system in a scene with other objects capable of retroreflecting light, said device comprising a laser transmitter for illuminating said jet scene with a first detector capable of detecting the light retroreflected by said objects illuminated by said emitter, said first detector and said laser emitter being at least approximately transverse to the direction of said scene, the detection device being remarkable in that it comprises:
  • a second detector spaced apart from said laser emitter transversely to the direction of said scene and able to detect the light retroreflected by said objects illuminated by said laser emitter;
  • Figure 1 schematically illustrates the present invention in the case of a magnifying optical system.
  • Figure 2 schematically illustrates the present invention in the case of a conventional retro-reflector.
  • a device comprising a first and a second detectors D1 and D2, for example of the CCD matrix type, and a pulsed laser emitter E.
  • the laser emitter E and the first detector D1 are very close to each other and can even form a single physical unit. They are oriented in a direction towards a scene which is distant from the distance L and in which there is an object OP or OR able to retroreflect the light.
  • the second detector D2 is located, transversely to the direction d, of a deviation x with respect to the laser emitter E.
  • the Bngle of the emission cone of the laser emitter E is designated by e.
  • the retroreflective object OP shown in FIG. 1, is a magnifying optical system, such as an eye, a telescope, etc. Consequently, its retroreflection cone is narrow, with an angle r, for example order of 0.1 mrad.
  • the light emitted by the emitter E adjacent to the first detector D1 and retroreflected by the magnifying optical system OP into such a narrow retroreflection cone can be received by said first detector D1.
  • this light emitted by said emitter E and retroreflected by the magnifying optical system OP can not be received by said second detector D2, separated from the emitter E.
  • the retroreflective object is a magnifying optical system OP
  • the second detector D2 can not receive the light emitted by the emitter E spaced and retroreflected by the magnifying optical system OP.
  • the retroreflective object is a conventional retro-reflector OR
  • the retroreflective cone of the latter is wide, with an angle R, for example at least equal to 50 mrad.
  • the light emitted by the emitter E and retroreflected by the object OR is received, both simultaneously by said first and second detectors.
  • the laser emission of the emitter E can be constituted by a train of laser pulses.
  • the detectors D1 and D2 are able to form first and second images of the scene in which the retroreflective objects OP and OR are located in synchronism with said laser pulses, respectively.
  • both said first images and said second images respectively formed by the detectors D1 and D2 comprise the image of the object OR illuminated by said laser pulses, respectively;
  • the retroreflective object is a magnifying optical system OP
  • only said first images formed by said first detector D1 comprise the image of the object OP illuminated by said first laser pulses, said second images formed by said second detector; D2 can not include the image of the OP object illuminated by said laser pulses.
  • the latter is a conventional retro-reflector

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Abstract

Selon l'invention, on éclaire la scène où peut se trouver ledit système optique grossissant (OP) par au moins une impulsion émise par un émetteur laser (E). L'émetteur laser (E) et un premier détecteur de la scène ainsi éclairée (D1 ) sont adjacents, alors qu'un second détecteur (D2) est écarté dudit émetteur (E) transversalement à la direction (d) de ladite scène.

Description

Procédé et dispositif à un laser pour la détection de systèmes optiques grossissants.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la détection de systèmes optiques grossissants.
On sait que les systèmes optiques grossissants (tels que les lunettes de visée et les yeux) présentent la propriété de rétroréfléchir la Iu- mière. Aussi, pour détecter un tel système optique grossissant se trouvant dans une scène, il est connu d'éclairer ladite scène par des impulsions laser et d'en prendre des images en synchronisme avec les éclairements laser correspondants. Ainsi, sur lesdites images apparaît une tache lumineuse correspondant audit système optique grossissant. Cependant, dans ladite scène ainsi éclairée, peuvent se trouver d'autres objets rétroréfléchissants, tels que des catadioptres de véhicules automobiles, des panneaux indicateurs, etc ... Il en résulte que les taches lumineuses montrées par les images ne correspondent pas obligatoirement à des systèmes optiques grossissants et qu'il existe donc une ambiguïté quant à la détection de ces derniers.
La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. A cette fin, selon l'invention, le procédé pour la détection d'un système optique grossissant se trouvant dans une scène avec d'autres objets aptes à rétroréfléchir la lumière, procédé selon lequel on éclaire Ia- dite scène par au moins une impulsion laser émise par un émetteur laser et on procède à la prise d'une première image de ladite scène éclairée par ladite impulsion laser au moyen d'un premier détecteur observant ladite scène, ledit premier détecteur et ledit émetteur laser étant au moins approximativement adjacents transversalement à la direction de ladite scène, est remarquable en ce que : - on observe ladite scène par au moins un second détecteur écarté dudit émetteur laser transversalement à la direction de ladite scène ;
- au moyen dudit second détecteur, on procède à la prise d'au moins une seconde image de ladite scène éclairée par ladite impulsion laser ; - on compare lesdites première et seconde Images simultanées ; et
- on considère que l'un desdits objets est un système optique grossissant si son image est présente dans ladite première image de ladite scène, mais absente de ladite seconde image de ladite scène.
En effet, la demanderesse a observé que le cône de rétroréflexion d'un système optique grossissant est très étroit (de l'ordre de 0,1 mrad), alors que celui des catadioptres usuels est beaucoup plus large (au moins égal à 50 mrad). Ainsi, en écartant ledit second détecteur de l'émetteur, ledit second détecteur pourra recevoir la lumière émise rétro réfléchie par les catadioptres usuels, mais ne verra pas la lumière rétroréfléchie par un système optique grossissant.
Bien entendu, l'écart transversal entre le second détecteur et ledit émetteur permettant de bénéficier de l'invention dépend de la distance séparant le second détecteur et ledit système optique grossissant, ainsi que de l'angle du cône de rétroréflexion de celui-ci. Toutefois, l'expérience a montré qu'un écart transversal fixe au moins égal à 200 mm, de préférence de l'ordre de 400 mm, permettait de discriminer un système optique d'un catadioptre usuel pour des distances comprises entre quelques mètres et plusieurs kilomètres.
Il est avantageux d'éclairer ladite scène au moyen d'une suite d'impulsions laser émises par ledit émetteur laser, de procéder aux prises de couples d'images successifs comprenant chacun une première image et une seconde image simultanées correspondant à chaque impulsion laser de la suite et de comparer successivement la première image et la seconde image de chaque couple d'images. La présente invention concerne de plus un dispositif pour la détection d'un système optique grossissant se trouvant dans une scène avec d'autres objets aptes à rétroréfléchir Ja lumière, ledit dispositif comportant un émetteur laser pour éclairer ladite scène jet un premier détecteur apte à détecter la lumière rétroréfléchie par lesdits objets éclairés par ledit émetteur, ledit premier détecteur et ledit émetteur laser étant au moins approximativement adjacents transversalement à la direction de ladite scène, le dispositif de détection étant remarquable en ce qu'il comporte :
- un second détecteur écarté dudit émetteur laser transversalement à la direction de ladite scène et apte à détecter la lumière rétroréfléchie par lesdits objets éclairés par ledit émetteur laser ; et
- un comparateur apte à comparer les images simultanées de ladite scène éclairée par ledit émetteur laser, prises respectivement par lesdits premier et second détecteurs. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
La figure 1 illustre schématiquement la présente invention dans le cas d'un système optique grossissant. La figure 2 illustre schématiquement la présente invention dans le cas d'un catadioptre usuel.
Sur ces figures, on a représenté un dispositif conforme à la présente invention comportant un premier et un second détecteurs D1 et D2, par exemple du type à matrice CCD, et un émetteur laser impulsionnel E. L'émetteur laser E et le premier détecteur D1 sont très proches l'un de l'autre et peuvent même former une seule unité physique. Ils sont orientés selon une direction d, vers une scène qui est distante de la distance L et dans laquelle se trouve un objet OP ou OR apte à rétroréfléchir la lumière. En revanche, le second détecteur D2 se trouve distant, transversalement à la direction d, d'un écart x par rapport à l'émetteur laser E.
Sur les figures T et 2, on -a- désigné l'Bngle du cône d'émission de l'émetteur laser E par e. L'objet rétroréfléchissant OP, montré sur la figure 1 , est un système optique grossissant, comme un œil, une lunette de visée, etc ... Par suite, son cône de rétroréflexion est étroit, avec un angle r, par exemple de l'ordre de 0, 1 mrad. Il en résulte, comme représenté sur la figure 1 , que la lumière émise par l'émetteur E adjacent au premier détecteur D1 et rétroréfléchie par le système optique grossissant OP dans un tel cône de rétroréflexion étroit peut être reçu par ledit premier détecteur D1 . En revanche, cette lumière émise par ledit émetteur E et rétroréfléchie par le système optique grossissant OP ne peut être reçue par ledit second détecteur D2, écarté de l'émetteur E. Ainsi, lorsque l'objet rétroréfléchissant est un système optique grossissant OP, le second détecteur D2 ne peut recevoir la lumière émise par l'émetteur E écarté et rétroréfléchie par le système optique grossissant OP.
Lorsque, comme cela est représenté sur la figure 2, l'objet rétroré- fléchissant est un catadioptre usuel OR, le cône de rétroréflexion de ce dernier est large, avec un angle R, par exemple au moins égal à 50 mrad.
Il en résulte que la lumière émise par l'émetteur E et rétroréfléchie par l'objet OR est reçue, à la fois et simultanément par lesdits premier et second détecteurs. L'émission laser de l'émetteur E peut être constituée par un train d'impulsions laser. Quant à eux, les détecteurs D1 et D2 sont aptes à former des premières et des secondes images de la scène dans laquelle se trouvent les objets rétroréfléchissants OP et OR en synchronisme avec lesdites impulsions laser, respectivement. De ce qui précède, on déduit donc que :
- dans le cas où l'objet rétroréfléchissant est un catadioptre usuel OR, aussi bien lesdites premières images que lesdites secondes images formées respectivement par les détecteurs D1 et D2 comportent l'image de l'objet OR éclairé par lesdites impulsions laser, respectivement ; et
- dans le cas où i'objet rétroréfléchissant est un système optique grossissant OP, seules lesdites premières images formées par ledit premier détecteur D1 comportent l'image de l'objet OP éclairé par lesdites premières impulsions laser, lesdites secondes images formées par ledit second détecteur D2 ne pouvant comporter l'image de l'objet OP éclairé par lesdites impulsions laser.
Il résulte de ce qui précède que la comparaison, réalisée dans un comparateur C, d'une première et d'une seconde images simultanées formées respectivement par lesdits premier et second détecteurs D1 et D2 et correspondant à une même impulsion laser, permet de considérer que :
- si la première image et la seconde image comportent toutes les deux l'image de l'objet rétroréfléchissant, celui-ci est un catadioptre usuel ; et
- si seule la première image comporte l'image de l'objet rétroréfléchis- sant, celui-ci est un système optique grossissant.
L'expérience a montré que ce qui précède était vérifié lorsque l'écart transversal x entre l'émetteur E et le second détecteur D2 était au moins égal à 200 mm et, de préférence, de l'ordre de 400 mm.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé pour la détection d'un système optique grossissant (OP) se trouvant dans une scène avec d'autres objets (OR) aptes à rétroré- fiéchJr !a lumière, procédé selon lequel on éclaire ladite scène par au moins une impulsion laser émise par un émetteur laser (E) et on procède à la prise d'une première image de ladite scène éclairée par ladite impulsion laser au moyen d'un premier détecteur (D 1 ) observant ladite scène, ledit premier détecteur (DD et ledit émetteur laser (E) étant au moins approximativement adjacents transversalement à la direction (d) de ladite scène, caractérisé en ce que :
- on observe ladite scène par au moins un second détecteur (D2) écarté dudit émetteur laser (E) transversalement à la direction (d) de ladite scène ;
- au moyen dudit second détecteur (D2), on procède à la prise d'au moins une seconde image de ladite scène éclairée par ladite impulsion laser ;
- on compare lesdites première et seconde images simultanées ; et
- on considère que l'un desdits objets est un système optique grossissant (OP) si son image est présente dans ladite première image de ladite scène, mais absente de ladite seconde image de ladite scène.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'écart transversal (x) entre ledit second détecteur (D2) et ledit émetteur laser (E) est au moins égal à 200 mm.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit écart transversal (x) est de l'ordre de 400 mm.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on éclaire ladite scène au moyen d'une suite d'impulsions laser émises par ledit émetteur laser (E), en ce qu'on procède aux prises de couples d'images successifs comprenant chacun une première image et une seconde image simultanées correspondant à chaque impulsion laser de la suite et en ce qu'on compare successivement la première image et la seconde image de chaque couple d'images.
5. Dispositif pour la détection d'un système optique grossissant {OP) se trouvant dans une scène avec d'autres objets (OR) aptes à rétroré- fléchir la lumière, ledit dispositif comportant un émetteur laser (E) pour éclairer ladite scène et un premier détecteur (D1 ) apte à détecter la lumière rétroréfléchie par lesdits objets éclairés par ledit émetteur (E), ledit premier détecteur (D 1 ) et ledit émetteur laser (E) étant au moins approxi- mativement adjacents transversalement à la direction (d) de ladite scène, caractérisé en ce qu'il comporte :
- un second détecteur (D2) écarté dudit émetteur laser (E) transversalement à la direction (d) de ladite scène et apte à détecter la lumière rétroréfléchie par lesdits objets éclairés par ledit émetteur ; et - un comparateur (C) apte à comparer les images simultanées de ladite scène éclairée par ledit émetteur laser (E), prises respectivement par lesdits premier et second détecteurs (D1 , D2).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'écart transversal (x) entre ledit second détecteur (D2) et ledit émetteur laser (E) est au moins égal à 200 mm.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit écart transversal (x) est de l'ordre de 400 mm.
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