FR2458823A1

FR2458823A1 - Proximity detector using light sources - produces intersecting beams which form spots on target with separation dependent on distance between source and target

Info

Publication number: FR2458823A1
Application number: FR7914755A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-06-08
Filing date: 1979-06-08
Publication date: 1981-01-02
Also published as: FR2458823B1

Abstract

The proximity detector is illustrated by an example using a bomb (1) to which two light sources (5,6) are attached. These produce beams of light (7,8) directed towards the target surfaces with thier axes crossing some distance in front of the bomb. The light emitted is modulated or pulsed either by mechanical or electrical means. In the centre of the nose of the bomb there is a light receiver (10) sensitive to light reflected from the object. The two beams form two spots of light on the target object which approach each other as the bomb nears the target. When the bomb is at a specified distance from the target the spots of light overlap. The light intensity received by the receiver (10) is increased and then passes through a maximum. This is used to provide the required indication of promixity. The receiver may be receptive to light from a limited angle to minimise ambient light disturbance.

Description

L'invention concerne la détection de la proximité d'un obstacle en mouvement relatif par la mesure d'un maximum de lumière diffusée ou réfléchie par cet obstacle recevant une lumière incidente du dispositif détecteur de proximité. The invention relates to detecting the proximity of an obstacle in relative motion by measuring a maximum of light scattered or reflected by this obstacle receiving an incident light of the proximity detector device.

Le dispositif détecteur de proximité se caractérise essentiellement par l'association d'un émetteur ou d'émetteurs de lumière dont la réflexion ou la diffusion par l'obstacle présente une intensité maximale pour une distance prédéterminée entre le dispositif et l'obstacle et d'un récepteur de lumière réfléchie ou diffusée qui mesure la variation de l'intensité de cette lumière reçue de l'obstacle en fournissant un signal électrique de déclenchement au passage par un maximum de cette intensité de lumière reçue, ce signal permettant toute commande désirée lorsque l'obstacle parvient à la distance relative prédéterminée. The proximity detector device is essentially characterized by the combination of a transmitter or light emitters whose reflection or diffusion by the obstacle has a maximum intensity for a predetermined distance between the device and the obstacle and of a reflected or scattered light receiver which measures the variation of the intensity of this light received from the obstacle by providing an electrical triggering signal to the passage through a maximum of this received light intensity, this signal allowing any desired control when the obstacle reaches the predetermined relative distance.

La lumière est avantageusement émise suivant des axes optiques décalés pour l'obtention du maximum de luminosité à la distance prédéterminée à déceler. The light is advantageously transmitted along optical axes offset to obtain the maximum brightness at the predetermined distance to be detected.

La lumière émise est une lumière modulée ou pulsée à une ou des fréquences déterminées et le récepteur n'est sensible qu'à la fréquence ou aux fréquences de modulation ou de pulsation de la lumière émise en ne répondant qu'à des variations de luminosité gui correspondent à des vitesses relatives supérieures à une valeur donnée, grâce à une réception électronique amplifiée seulement pour le captage d'une lumière diffusée ou réfléchie présentant la ou les fréquences de pulsation de l'émission ainsi qu'une variation de luminosité dépassant un seuil déterminé. The light emitted is a modulated or pulsed light at a determined frequency or frequencies and the receiver is sensitive only to the frequency or frequencies of modulation or pulsation of the light emitted by responding only to variations in luminosity which correspond to relative speeds greater than a given value, thanks to an amplified electronic reception only for the capture of a scattered or reflected light having the pulsation frequency or frequencies of the emission and a brightness variation exceeding a determined threshold .

Le dispositif détecteur peut employer des longueurs d'onde telles que le brouillage est impossible dans l'état actuel des connaissances. En outre le brouillage nécessiterait l'émission d'une lumière modulée ou pulsée à la fréquence utilisée et projetée suivant l'axe optique du récepteur. En outre, le récepteur ne réagit aux impulsions de lumière reçue gue si la différence de niveau d'intensité entre deux impulsions successives est suffisamment grande et supérieure à une valeur donnée. The detector device may employ wavelengths such that scrambling is impossible in the current state of knowledge. In addition, the interference would require the emission of a modulated or pulsed light at the frequency used and projected along the optical axis of the receiver. In addition, the receiver responds to received light pulses only if the difference in intensity level between two successive pulses is sufficiently large and greater than a given value.

Selon une forme d'exécution préférée, l'émetteur ou les émetteurs de lumière projettent des faisceaux de lumière dont les axes optiques convergent à la distance prédéterminée de façon à former sur l'obstacle deux spots lumineux qui viennent Be confondre aveo une intensité maximale guand l'obstacle se trouve à la distance prédéterminée et renvoie alors vers le dispositif détecteur un maximum de lumière diffusée ou réfléchie de façon que le récepteur décèle ce maximum et fournisse le signal de déclenchement désiré, la détection se faisant par l'abaissement de la luminosité reçue après passage du maximum, cet abaissement étant repéré par des procédés de dérivation électronigue pouvant être classiqueso
Le récepteur est précédé avantageusement d'un filtre optique qui élimine toute lumière ambiante.According to a preferred embodiment, the emitter or the light emitters project beams of light whose optical axes converge at the predetermined distance so as to form on the obstacle two light spots which come to be confused with a maximum intensity of light. the obstacle is at the predetermined distance and then returns to the detector device a maximum of light scattered or reflected so that the receiver detects this maximum and provides the desired trigger signal, the detection being done by lowering the brightness received after passage of the maximum, this lowering being identified by electronic derivation methods that can be classical
The receiver is advantageously preceded by an optical filter which eliminates any ambient light.

Bien que le détecteur de proximité puisse recevoir diverses applications, on indiquera, à titre d'exemple, qu'il peut servir à commander le déclenchement d'un engin, tel qu'une bombe de fragmentation, au voisinage d'un obstacle ou objectif. Although the proximity detector can receive various applications, it will be indicated, by way of example, that it can be used to control the triggering of a machine, such as a fragmentation bomb, in the vicinity of an obstacle or objective. .

Pour bien faire comprendre l'invention, on en décrira ciaprès, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution en référence au dessin schématique annexé dont la figure unique montre le principe du fonctionnement d'un détecteur de proximité à l'approche d'un obstacle, par exemple d'un détecteur de proximité équipant une bombe pour déclencher la mise à feu d'une fusée à l'approche du Solo
Au dessin, on a indiqué en 1 l'engin, tel gu'une bombe larguée d'un aéronef et en 2-3-4 des positions successives d'un obstacle tel que le sol lors de l'approche de l'engin 1. L'engin porte deux sources lumineuses 5-6, situées de part et d'autre de l'engin et éméttant vers l'avant deux faisceaux lumineux 7-8 dont les axes convergent en 9, par exemple à une distance de 7 mètres de l'engin.La lumière émise est modulée ou pulsée à une fréquence f, soit mécaniquement par des choppers, soit électriquement.For a better understanding of the invention, will be described hereinafter, by way of non-limiting example, an embodiment with reference to the attached schematic drawing whose single figure shows the principle of operation of a proximity sensor to the Approaching an obstacle, for example a proximity detector equipping a bomb to trigger the firing of a rocket at the approach of the Solo
In drawing, it was indicated in 1 the machine, such as a bomb dropped from an aircraft and in 2-3-4 successive positions of an obstacle such as the ground when approaching the machine 1 The machine carries two light sources 5-6, located on both sides of the craft and emitting forward two light beams 7-8 whose axes converge in 9, for example at a distance of 7 meters. The light emitted is modulated or pulsed at a frequency f, either mechanically by choppers, or electrically.

L'engin 1 porte en outre un système optique 10 pour recevoir en retour la lumière diffusée ou réfléchie par l'obstacle en donnant une image nette d'un objet situé à 7 m dans l'axe Il de l'engin 1. The machine 1 also carries an optical system 10 for receiving in return the light scattered or reflected by the obstacle, giving a sharp image of an object located at 7 m in the axis II of the machine 1.

Les deux faisceaux lumineux émis établissent sur l'obsta- cle su-delà de 7 mètres, par exemple sur le sol dans sa position relative 2, deux spots 12-13 gui se rapprochent l'un de l'autre à mesure gue le sol se rapproche de la position 3 passant par le point de convergence 9 pour laquelle les deux spots se confondent en ce point 9 en renvoyant vers l'engin 1 suivant l'axe Il du système optique 10, c'est-à-dire l'axe de l'engin 1, une lumière d'intensité maximale, tandis qu'une diminution supplémentaire de la distance du sol écarte les deux spots qui viennent par exemple en.14-15 quand le sol est dans la position relative 4 en diminuant considérablement la lumière reçue par le système optique. The two light beams emitted establish on the obstacle beyond 7 meters, for example on the ground in its relative position 2, two spots 12-13 which come closer to each other as the ground approaching the position 3 passing through the point of convergence 9 for which the two spots merge at this point 9 by returning to the machine 1 along the axis II of the optical system 10, that is to say the axis of the machine 1, a light of maximum intensity, while a further decrease in the distance from the ground apart the two spots that come for example in.14-15 when the ground is in the relative position 4 by decreasing considerably the light received by the optical system.

Le champ du système optique est très étroit et, ai possible, limité à l'angle solide sous lequel on voit l'engin du spot unique 9. On ne peut cependant pas diminuer sévèrement le champ sans soulever des problèmes relatifs à la luminosité et & BR< la profondeur de ce champ0 Aussi, pour restreindre l'information qui atteint un récepteur photosensible situé derrière le système optique 10 à ce qui se passe au niveau du spot unigue 9 , on jouera sur la surface utile du récepteur qui sera limitée à celle qu'occupe l'image du spot unique 9. On utilisera éventuellement pour cela comme organe capteur une photodiode dont la surface est très faible.Dans ces conditions, l'intensité du courant en provenance du récepteur passe par un maximum lorsque, dans l'axe 11 de l'engin 1, le sol se trouve à 7 m dans le cas de l'exemple considérés La quantité de lumière reçue est alors maximale car les deux spots confondus en 9 sont dans le champ du système optiqu 10 et leur image occupe la surface active du récepteur tandis que, lorsque l'engin s'approche davantage du sol, l'image de ces spots sort de la surface active du récepteur et ces spots sortent du champ du système optique 10. The field of the optical system is very narrow and, possibly, limited to the solid angle under which we see the craft of the single spot 9. However, we can not severely reduce the field without raising problems relating to brightness and & BR <the depth of this field0 Also, to restrict the information that reaches a photosensitive receiver located behind the optical system 10 to what happens at the level of the single spot 9, we will play on the useful surface of the receiver which will be limited to that The image of the single spot 9 is used for this purpose. A photodiode with a very small surface area is used for this purpose. In these conditions, the intensity of the current coming from the receiver passes through a maximum when, in the axis 11 of the machine 1, the ground is at 7 m in the case of the example considered The amount of light received is then maximum because the two spots combined at 9 are in the field of the optical system 10 and their image occupies the active surface of the receiver while, when the machine is closer to the ground, the image of these spots emerges from the active surface of the receiver and these spots leave the field of the optical system 10.

On ne peut se baser sur la hauteur du maximum de courant pour provoquer le déclenchement car sa valeur dépend de la nature du sol. Si l'on fixait un seuil d'intensité au-delà duquel se produirait le déclenchement, il y aurait risque de ne pas atteindre ce seuil. On utilise donc un détecteur de maximum fournissant le signal de déclenchement loraque ce maximum est franchi, c'està-dire lorsque la dérivée de l'intensité de lumière reçue passe d'une valeur positive à une valeur négative. Derrière le récepteur, une capacité ou divers systèmes électroniques classi ques permettent d'éliminer la composante due à la luminosité ambian te pour ne conserver que le signal alternatif correspondant à la modulation de la lumière des sources. Pour éviter cependant des difficultés dues à d'éventuelles variations périodiques de la luminosité ambiante, il est préférable d'employer un amplificateur sélectif réglé sur la fréquence f de modulation des sources et de prévoir un filtre optique en avant du récepteur pour éliminer la luminosité ambiante. The height of the overcurrent can not be used to trigger the trip as its value depends on the nature of the ground. If we set an intensity threshold beyond which triggering occurs, there is a risk of not reaching this threshold. Thus, a maximum detector providing the trigger signal is used when this maximum is exceeded, that is to say when the derivative of the received light intensity changes from a positive value to a negative value. Behind the receiver, a capacitance or various conventional electronic systems make it possible to eliminate the component due to the ambient brightness in order to keep only the alternating signal corresponding to the modulation of the light of the sources. However, to avoid difficulties due to periodic variations in the ambient brightness, it is preferable to use a selective amplifier set on the source modulation frequency f and to provide an optical filter in front of the receiver to eliminate the ambient light. .

Qn peut envisager d'autres systèmes de détection reposant sur le même principe de base, par exemple en doublant le système. Other detection systems based on the same basic principle can be envisaged, for example by doubling the system.

1-2-10 par un second système analogue fonctionnant sur une autre fréquence, le point de convergence des faisceaux émis par le second système étant différent de celui des faisceaux du premier système de façon à observer deux maxima successifs de lumière reçue dont la présence serait nécessaire pour la production du signal de déclenchemento On peut compliquer encore le détecteur en utilisant deux ensembles de sources émettant des longueurs d'onde différentes et utiliser sur chaque récepteur un filtre optique isolant la longueur d'onde destinée à ce récepteur
Les sources lumineuses ne devant fonctionner que peu de temps, une source énergétique (pile)de faible encombrement suffit pour leur alimentation, surtout si l'on utilise comme émetteurs des diodes photoémissivesfonctionnant dans l'infrarouge ou le visible) avec une ou des photodiodes comme récepteur. On peut aussi disposer une hélice sur l'engin pour assurer le fonctionnement d'une dynamo ou d'un alternateur assurant l'alimentation électrique des sources lumineuses. 1-2-10 by a second analogous system operating on another frequency, the point of convergence of the beams emitted by the second system being different from that of the beams of the first system so as to observe two successive maxima of received light whose presence would be The detector can be further complicated by using two sets of sources emitting different wavelengths and use on each receiver an optical filter isolating the wavelength intended for this receiver.
Since the light sources only need to operate for a short time, an energy source (battery) with a small footprint is sufficient for their power supply, especially if light-emitting diodes operating in the infrared or the visible are used as emitters with one or more photodiodes. receiver. One can also have a propeller on the machine to ensure the operation of a dynamo or an alternator ensuring the power supply of the light sources.

Claims

R E V E N D I C AT IO N S0

1. Proximity detector, characterized by a single or multiple light emitter associated with a slave receiving light received back from an obstacle by diffusion or reflection, the receiver providing an electrical signal triggering by dynamic reaction to a finding of maximum received light intensity, which corresponds to a predetermined adjustable distance from the obstacle, combined with a minimum adjustable rate of change of the received light intensity variation.

2. A proximity detector as claimed in claim 1, wherein the light emitter comprises at least two modulated light sources formed by light emitting diodes emitting two beams of light which converge at the predetermined trigger distance while the receiver comprises an optical system. narrow field along the axis of the machine to actuate a photodiode which controls an electronic assembly providing the trigger signal.

3. Application of a proximity sensor according to claim 1 or claim 2 to airborne gears and weapons and dropped from aircraft which must perform a function near an obstacle or objective.

4. Application of a proximity sensor according to claim 3, wherein the light emitter projects pulsed light beams while the receiver system is sensitive only to a received light having the same pulse frequency, this which makes the jamming impossible.

5. Prepared fragmentation bomb, provided with a conventional fuzing fuse controlled in proximity to an obstacle or objective by a detector according to claim 1 or claim 2.