FR2479975A1 - Distance measurement device - uses frequency changes in IR detectors as analogue of distance between object and focus of optical system - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne d'une manière générale les appareils sensibles à la distance d'une cible, et concerne en particulier les appareils de télémétrie. The present invention generally relates to devices sensitive to the distance of a target, and particularly concerns telemetry devices.
On sait que la distance séparant une cible d'un point donné peut être déterminée par des procédés mettant en jeu un radar. It is known that the distance separating a target from a given point can be determined by methods involving a radar.
Cependant, même dans le cas de télémétrie en vision directe, un dispositif radar tend à être complexe et relativement volumineux, et son fonctionnement consomme une puissance considérable.However, even in the case of direct vision telemetry, a radar device tends to be complex and relatively bulky, and its operation consumes considerable power.
Dans le cas de la télémétrie en vision directe, on peut utiliser des dispositifs optiques dans lesquels deux images d'une cible sont observées chacune à travers un prisme différent, le déplacement relatif des prismes nécessaire pour amener les deux images en coincidence donnant une indication de la distance de l'objet considéré. In the case of direct vision telemetry, it is possible to use optical devices in which two images of a target are each observed through a different prism, the relative displacement of the prisms necessary to bring the two images into coincidence giving an indication of the distance of the considered object.
Un tel appareil est relativement simple et peu volumineux, mais les résultats obtenus dépendent essentiellement de l'habileté de l'opérateur, et peuvent donc être facilement affectés par des erreurs de celui-ci.Such an apparatus is relatively simple and not bulky, but the results obtained depend essentially on the skill of the operator, and can therefore easily be affected by errors thereof.
De plus, ce type d'appareil ne peut être utilisé que lorsque la cible est visible à l'oeil.In addition, this type of device can only be used when the target is visible to the eye.
L'invention concerne un appareil perfectionné sensible à > distance d'une cible, et concerne en particulier un appareil perfectionné de télémétrie dans lequel les défauts mentionnés précédemment sont atténués. The invention relates to an improved device sensitive to> distance from a target, and relates in particular to an improved telemetry apparatus in which the aforementioned defects are attenuated.
Selon l'invention, un appareil sensible à la distance d'une cible comporte un détecteur d'énergie conçu à recevoir simultané slent de l'énergie électromagnétique venant de plusieurs parties séparées d'un champ de vision, et un dispositif produisant un balayage dudit champ de vision par rapport à la direction de la cible dont on veut déterminer la distance, de façon qu'en cours de fonctionnement le signal électrique de sortie dudit détecteur d'énergie comporte une composante de fréquence dépendant de la distance de ladite cible. According to the invention, a device sensitive to the distance of a target comprises an energy detector designed to simultaneously receive electromagnetic energy coming from several separate parts of a field of view, and a device producing a scan of said field of view with respect to the direction of the target whose distance is to be determined, so that during operation the electrical output signal of said energy detector comprises a frequency component dependent on the distance of said target.
Le détecteur d'énergie peut comporter plusieurs détecteurs individuels d'énergie, chaque détecteur individuel étant disposé de façon à recevoir de l'énergie de l'une particulière desdites parties séparées dudit champ de vision, et les signaux de sortie des différentsx détecteurs individuels étant combinés. Cependant, de prdférence, ledit détecteur d'énergie est constitué par un seul détecteur disposé de façon à recevoir de énergie de toutes lesdites parties séparées dudit champ de vision. The energy detector may comprise a plurality of individual energy detectors, each individual detector being arranged to receive energy from a particular one of said separate portions of said field of view, and the output signals of the individual individual detectors being combined. However, preferably, said energy detector is constituted by a single detector arranged to receive energy from all said separate portions of said field of view.
Du fait que le signal de sortie dudit détecteur comporte une composante de fréquence dépendant de la distance d'une cible, l'appareil selon l'invention peut être utilisé pour constituer un téle- mètre. Dans ce cas, un dispositif sensible à la fréquence est connecté de façon à indiquer la distance d'une cible. Du fait que des cibles se trouvant à des distances différentes font apparaître différentes composantes de fréquence à la sortie dudit détecteur d'énergie, un ou plusieurs filtres passe-bande peuvent être connectés à la sortie dudit détecteur d'énergie, de façon à établir une ou plusieurs fenetres de distance, afin d'exclure des distances sélectionnées. Cette carac éristique peut être utilisée pour éliminer des réponses parasites venant d'objets se trouvant dans le champ de vision, mais ne présentant pas d'intérêt.Un ou plusieurs filtres peuvent avoir leur sortie reliée a un dispositif sensible à la fréquence, de façon à indiquer la distance d'une cible se trouvant dans la ou les fenêtres de distance correspondantes. En supplément, ou alternativement, un ou plusieurs filtres peuvent avoir leur sortie appliquée à un dispositif sensible à la fréquence produisant un signal indiquant la présence d'une cible à une distance présentant de l'intérêt, comprise dans la ou les fenêtres de distance
Le dispositif produisant le balayage dudit champ de vision par rapport à la direction dé la cible comporte de préférence un dispositif produisant une rotation dudit champ de vision.Since the output signal of said detector has a frequency component dependent on the distance of a target, the apparatus according to the invention can be used to constitute a meter. In this case, a frequency sensitive device is connected to indicate the distance of a target. Since targets at different distances show different frequency components at the output of said energy detector, one or more bandpass filters may be connected to the output of said energy detector, so as to establish or more windows, to exclude selected distances. This characteristic can be used to eliminate unwanted responses from objects in the field of view, but not of interest.One or more filters may have their output connected to a frequency sensitive device, so to indicate the distance of a target in the corresponding distance window or windows. In addition, or alternatively, one or more filters may have their output applied to a frequency-sensitive device producing a signal indicating the presence of a target at a distance of interest, included in the distance window (s).
The device producing the scanning of said field of view with respect to the direction of the target preferably comprises a device producing a rotation of said field of view.
Ledit détecteur d'énergie est géneralement constituE par un détecteur d'énergie électromagnétique infrarouge. Said energy detector is generally constituted by an infrared electromagnetic energy detector.
Normalement, les lignes limitant les différentes parties du champ de vision divergent dans la direction de la cible, de façon à présenter un point focal. Dans ce cas, lorsqu'il existe un dispositif produisant une rotation du champ de vision, l'axe de rotation est situé de préférence entre la cible et ledit point focal. Normally, the lines limiting the different parts of the field of vision diverge in the direction of the target, so as to present a focal point. In this case, when there is a device producing a rotation of the field of view, the axis of rotation is preferably located between the target and the focal point.
Une série d'éléments réfléchissants distincts peut être intercalée entre ledit point focal et l'axe de rotation, un élément réfléchissant étant affecté à chaque partie du champ de vision. Chaque réflecteur élémentaire est dispose de façon à diriger énergie électromagnétique sur un détecteur commun, par l'intermédiaire d'une fente particulière d'un réseau de fentes. En fait, dans ce cas, les différentes parties du champ de vision sont définies par le réseau de fentes dont l';mageest reprêsentéedans l'espace par lesdits réflecteurs élémencalres. A series of separate reflective elements may be interposed between said focal point and the axis of rotation, a reflective element being assigned to each part of the field of view. Each elementary reflector is arranged to direct electromagnetic energy on a common detector, via a particular slot of a network of slots. In fact, in this case, the different parts of the field of view are defined by the network of slots whose mage is represented in space by said elementary reflectors.
Normalement, les fentes sont étroites dans le plan de rotation et relativement allongées dans un plan perpendiculaire au plan de rotation, de façon à recueillir l'énergie de manière satisfaisante. Normally, the slots are narrow in the plane of rotation and relatively elongated in a plane perpendicular to the plane of rotation, so as to collect energy satisfactorily.
Dans un mode de réalisation de l'invention, lesdits réflecteurs élémentaires sont inclinés de façon que les images des fentes du réseau soient adjacentes dans le champ de vision, afin que ce champ de vision soit: divisé en une série de parties adjacentes correspondant chacune a une image d'une fente différente. De plus, dans ce mode de réalisation, il existe des moyens permettant de diviser optiquement en deux parties chaque fente, et donc chacune des parties adajacentes du champ de vision, la séparation étant effectuée dans une direction perpendiculaire au plan de rotation. L'énergie reçue par une partie de chaque fente est dirigée sur un détecteur, tandis que l'énergie reçue par l'autre partie de chaque fente est dirigée sur un autre détecteur, et les sorties des deux détecteurs sont combinées en opposition de phase avant d'être appliquées au dispositif de mesure de fréquence.Ce mode de réalisation fonctionne de façon très satisfaisante, en particulier, pour les distances élevées. Cependant, du fait que chaque élément réflecteur est associé à deux parties du champ de vision, une certaine confusion peut se produire aux courtes distances entre les deux parties du champ de vision correspondant à chaque dldmcnt réflecteur, du fait de l'utilisation d'une zone de formation d'image commune. Dans un mode de réalisation modifié, il existe une série d'éléments réflecteurs individuels, associés chacun à une partie du champ de vision, l'élément réflecteur individuel correspondant à une partie du champ de vision étant disposé de façon à diriger la lumiere sur une partie d'une fente du réseau, tandis que l'élément réflecteur individuel adjacent est disposé de façon à diriger à travers l'autre partie de la meme fente la lumière reçue à partir de la partie adjacente du champ de vision. En d'autres termes, pour chaque paire de parties adjacentes du champ de vision formée par l'image d'une fente, il existe deux éléments réflecteurs individuels associés chacun avec une partie différente de la même fente. In one embodiment of the invention, said elementary reflectors are inclined so that the images of the grating slits are adjacent in the field of view, so that this field of view is: divided into a series of adjacent portions each corresponding to an image of a different slot. In addition, in this embodiment, there are means for optically dividing into two parts each slot, and therefore each of the adjoining portions of the field of view, the separation being effected in a direction perpendicular to the plane of rotation. The energy received by one part of each slot is directed at one detector, while the energy received by the other part of each slot is directed at another detector, and the outputs of the two detectors are combined in phase opposition before This embodiment operates very satisfactorily, in particular for high distances. However, since each reflective element is associated with two parts of the field of view, there may be some confusion at short distances between the two parts of the field of view corresponding to each reflective element, because of the use of a field of view. common image forming area. In a modified embodiment, there is a series of individual reflective elements, each associated with a portion of the field of view, the individual reflective element corresponding to a portion of the field of view being arranged to direct light onto a field of view. part of a slot of the array, while the adjacent individual reflective element is arranged to direct through the other part of the same slot the light received from the adjacent part of the field of view. In other words, for each pair of adjacent portions of the field of view formed by the image of a slot, there are two individual reflective elements each associated with a different part of the same slot.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il existe un réseau d'éléments réfléchissant et concentrant l'énergie électromagnétique5 disposés de façon à diriger de 1'énergie électromagnétique sur un détecteur, chaque élément réfléchissant et concentrant voyant une partie distincte du champ de vision.De préférence, un second détecteur d'énergie électromagnétique est disposé de façon à recevoir de l'énergie électromagnétique d'un second réseau éléments réfléchissant et concentrant l'énergie électromagnétique, les éléments réfléchissants et concentrantsdudit second réseau étant intercalés alternativement entre les éléments réfléchissants et concentrantsdudit premier réseau, et disposés de façon à voir des parties distinctes différentes du champ de vision, intercalees alternativement entre les parties du champ de vision vues par les éléments réfléchissantset-concentrantsdudit premier réseau.Normalement, les partis du champ de vision vues par l'ensemble des éléments réfléchissants des deux réseaux présentent la même longueur dans le plan de rotation et, normalement, il existe des moyens combinant les signaux de sortie des deux détecteurs en opposition de phase, avant que le signal combiné ne soit appliqué à un dispositif sensible à la fréquence. In another embodiment of the invention, there is an array of electromagnetic energy reflecting and focusing elements arranged to direct electromagnetic energy onto a detector, each reflecting and focusing element seeing a distinct portion of the field. Preferably, a second electromagnetic energy detector is arranged to receive electromagnetic energy from a second array elements reflecting and concentrating the electromagnetic energy, the reflective and concentrating elements of the second array being interspersed alternately between reflective and concentrating elements of the first network, and arranged to see different distinct parts of the field of view, interspersed alternately between the parts of the field of view seen by the reflective and concentrating elements of the first network.Normally, the parties of the field vision seen by all the reflective elements of the two networks have the same length in the plane of rotation and, normally, there are means combining the output signals of the two detectors in phase opposition, before the combined signal is applied to a frequency sensitive device.
Chaque élément réfléchissant et concentrant est de préférence un élément réfléchissant sphérique. Each reflective and focusing element is preferably a spherical reflective element.
Lesdits éléments réfléchissants et concentrants sont disposés de préférence de façon à diriger sur le détecteur d'énergie électromagnétique, ou sur le détecteur d'énergie électromagnétique respectif, la lumière venant des différentes parties du champ de vision, par l'intermédiaire d'un réseau de réflecteurs plans.Lesdits éléments réfléchissants et concentrants sont en outre disposés de façon à se trouver dans un plan distinct du plan dans lequel se trouve le réseau d'éléments réfléchissants plana, ces deux derniers plans étant cependant parallèles au plan de rotation, et lesdits éléments réfléchissants et concentrants ainsi que lesdits éléments réfléchissants plans étant inclinés par rapport à la perpendiculaire au plan de rotation de la valeur nécessaire pour transmettre au détecteur, ou aux détecteurs, selon le cas, l'énergie venant des éléments réfléchissants et concen tranLs. Said reflective and concentrating elements are preferably arranged so as to direct on the electromagnetic energy detector, or on the respective electromagnetic energy detector, the light coming from the different parts of the field of view, via a network These reflective and concentrating elements are furthermore arranged so as to lie in a plane distinct from the plane in which the network of planar reflective elements is located, the latter two planes however being parallel to the plane of rotation, and reflective and concentrating elements as well as said planar reflective elements being inclined with respect to the perpendicular to the plane of rotation of the value necessary to transmit to the detector, or to the detectors, as the case may be, the energy coming from the reflecting and concen trating elements.
De préférence, un second réseau d'éléments réfléchissants plans est intercalé entre ledit premier réseau d'éléments réfléchissants plans et le ou les détecteurs, ledit second réseau d'éléments réfléchissants plans se trouvant dans un plan distinct dudit plan dans lequel se trouve le premier réseau d'éléments réfléchissants plans, mais parallèle à ce dernier, et du côté de ce dernier opposé par rapport audit plan dans lequel se trouvent les éléments réfléchissants et concentrants. Les éléments réfléchissants plans dudit second réseau sont également inclinés de la manière nécessaire par rapport à la perpendiculaire au plan de rotation.Le détecteur, ou les détecteurs, peuvent se trouver dans le même plan que le second réseau d'éléments réfléchissants plans, ou dans un autre plan, distinct du plan dans lequel se trouve ledit second réseau d'éléments réfléchissants plans, mais parallèle à ce dernier et situé du côté de ce dernier opposé par rapport au plan dans lequel se trouve ledit premier réseau d'éléments réfléchissants plans. Preferably, a second array of planar reflective elements is interposed between said first array of planar reflective elements and the detector or detectors, said second array of planar reflective elements being in a plane distinct from said plane in which the first plane is located. network of flat reflective elements, but parallel to the latter, and the latter opposite to said plane in which the reflective and concentrating elements are located. The planar reflecting elements of said second network are also inclined in the necessary manner with respect to the perpendicular to the plane of rotation. The detector, or the detectors, may lie in the same plane as the second array of flat reflective elements, or in another plane, distinct from the plane in which is located said second network of flat reflective elements, but parallel to the latter and located on the opposite side thereof with respect to the plane in which is located said first network of flat reflective elements.
Dans un mode de réalisation pratique dans lequel le plan de rotation est le plan horizontal, ledit réseau d'éléments réfléchissants et concentrants est disposé à un certain niveau à l'arrière d'un boîtier, de façon à diriger vers l'avant dudit boîtier l'énergie reçue dans la direction de la cible, afin que cette énergie atteigne ledit premier réseau d'éléments réfléchissants plans disposé à un niveau inférieur à l'avant dudit boîtier, ledit premier réseau d'éléments réfléchissants plans étant disposé de façon à diriger l'énergie électromagnétique vers l'arrière dudit boîtier, sur ledit second réseau d'éléments réfléchissants plans, lui-même disposé à un niveau encore inférieur de façon à diriger l'énergie électromagnétique vers ledit détecteur, ou lesdits détecteurs, montés à l'avant du boîtier à un niveau inférieur à celui dudit second réseau d'éléments réfléchissants plans. In a practical embodiment in which the plane of rotation is the horizontal plane, said network of reflective and concentrating elements is disposed at a certain level at the rear of a housing, so as to direct towards the front of said housing the energy received in the direction of the target, so that this energy reaches said first array of planar reflective elements disposed at a lower level in front of said housing, said first array of planar reflective elements being arranged to direct the electromagnetic energy towards the rear of said housing, on said second array of planar reflecting elements, itself disposed at a still lower level so as to direct the electromagnetic energy towards said detector, or said detectors, mounted to the front of the housing at a level lower than that of said second network of flat reflective elements.
L'axe de rotation est disposé de préférence de façon à passer approximativement par le milieu dudit réseau d'éléments réfléchissants et concentrants. The axis of rotation is preferably arranged to pass approximately through the middle of said network of reflective and concentrating elements.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés,sur lesquels
- la figure 1 montre le principe fondamental d'un appareil de détermination de distance fonctionnant dans l'infrarouge, correspondant à l'invention
- les figures 2 et 3 sont des graphiques explicatifs ;
- la figure 4 est un schéma d'un mode de réalisation pratique d'un appareil de détermination de distance correspondant à l'invention
- les figures Sa et 5b représentent plus en détail certaines parties de l'appareil de la figure 4
- la figure 6 représente une modification de l'appareil de la figure 4 ;;
- les figures 7 et 8 sont respectivement des vues en plan, et en coupe en élévation d'un autre mode de réalisation d'un appareil de détermination de dis tance correspondant à l'invention ; et
- la figure 9 est un schéma synoptique représentant un système complet comprenant un appareil du type représenté sur les figures 7 et 8.Other features and advantages of the invention will be better understood on reading the following description of embodiments and with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 shows the fundamental principle of a distance measuring device operating in the infrared, corresponding to the invention.
FIGS. 2 and 3 are explanatory graphs;
FIG. 4 is a diagram of a practical embodiment of a distance determination apparatus corresponding to the invention.
FIGS. 5a and 5b show in greater detail certain parts of the apparatus of FIG. 4
FIG. 6 represents a modification of the apparatus of FIG. 4;
Figures 7 and 8 are respectively plan views, and elevational sectional views of another embodiment of a distance determination apparatus corresponding to the invention; and
- Figure 9 is a block diagram showing a complete system comprising an apparatus of the type shown in Figures 7 and 8.
On se référera maintenant à la figure 1 qui représente un diagramme de sensibilité en azimut représenté par les lignes 1 à 11. Referring now to Figure 1 which shows an azimuth sensitivity diagram represented by lines 1 to 11.
Par exemple, ce diagramme peut être engendré dans ltespace d'une manière similaire à celles utilisées dans l'une des demandes de brevet britanniques n" 45 065/71, 38 861/71 et 39 167/71, déposées par la demanderesse et concernant des cinémomètres optiques.For example, this diagram can be generated in space in a manner similar to that used in one of the British patent applications Nos. 45,065 / 71, 38,861 / 71 and 39,167 / 71, filed by the Applicant and concerning optical speedmeters.
Dans le cas le plus simple, le diagramme de sensibilité peut être tel qu'un récepteur infrarouge se trouvant en un point de réception du rayonnement (par exemple au foyerF dans le cas simple de la figure 1) reçoive un rayonnement infrarouge venant de parties alternées du champ de vision (par exemple,entre les lignes 1 et 2, 3 et 4, 5 et 6, 7 et 8, 9 et 10), mais ne venant pas des parties alternées restantes du champ de vision (par exemple, entre les lignes 2 et 3, 4 et 5, 6 et 7, 8 et 9, 10 et 11). Ceci peut être obtenu simplement en utilisant un réseau approprié placé entre le détecteur et la cible, ce réseau éliminant toutes ces parties alternées restantes du champ de vision. On supposera que le "facteur de forme" entre les parties adjacentes du champ de vision est égal à l'unité. In the simplest case, the sensitivity diagram may be such that an infrared receiver at a radiation reception point (for example at the focal point F in the simple case of FIG. 1) receives infrared radiation coming from alternating portions. field of view (for example, between lines 1 and 2, 3 and 4, 5 and 6, 7 and 8, 9 and 10), but not coming from the remaining alternating parts of the field of view (for example, between lines 2 and 3, 4 and 5, 6 and 7, 8 and 9, 10 and 11). This can be achieved simply by using an appropriate network placed between the detector and the target, this array eliminating all these remaining alternating portions of the field of view. It will be assumed that the "form factor" between adjacent parts of the field of view is equal to unity.
Fondamentalement, dans le cas d'un mouvement uniforme, la relation entre la distance et le temps est donnée par
vxt=d v étant la vitesse dans la direction du déplacement.Basically, in the case of uniform motion, the relation between distance and time is given by
vxt = dv being the speed in the direction of travel.
Cette relation peut également être exprimée à partir des inverses des quan titres considérées ci-dessus, à savoir
1 1 1
d t v
Ceci peut encore s'écrire :
fréquence temporelle
fréquence spatiale = (1)
vitesse
Si l'on fait tourner le diagramme de sensibilité de la figure 1 autour d'un point P situé sur l'axe de symétrie à une distance r du foyer F, avec une vitesse angulaire w constante, et si ia distance entre le point P et une cible T est égab à R, on peut écrire
v = R# (2) et la fréquence spatiale fondamentale f produite par le diagramme de
s sensibilité est donnée par
darus laquelle a est l'angle sous-tendu au foyer F par une paire de lignes (c'est-à-dire l'angle entre deux lignes limitant une partie du champ de vision).This relation can also be expressed from the inverses of the quan titles considered above, namely
1 1 1
dTV
This can still be written:
time frequency
spatial frequency = (1)
speed
If the sensitivity diagram of FIG. 1 is rotated around a point P situated on the axis of symmetry at a distance r from the focus F, with a constant angular velocity w, and if the distance between the point P and a target T is equal to R, we can write
v = R # (2) and the fundamental spatial frequency f produced by the
s sensitivity is given by
where a is the angle subtended at focus F by a pair of lines (i.e. the angle between two lines limiting a part of the field of view).
En combinant les équations (1), (2) et (3), on obtient
1 f
(r + R)α = R# soit
1 f
(r + R) α = R # be
En supposant que l'écartement entre les cycles consécutifs du diagramme de sensibilité au niveau de l'ouverture optique est égal à s, on a
s = ra et f = # x rR (4)
s r + R
Dans un système collimaté, c'est-à-dire dans un système où les lignes 1 à 11 sont parallèles entre elles, la distance r est infinie, ce qui simplifie l'équation (4) qui devient f= uR (5)
s
Dans ce cas, la fréquence fondamentale engendrée par le diagramme de sensibilité tournant et par le contraste dû à la cible est directement proportionnelle à la distance.Assuming that the spacing between the consecutive cycles of the sensitivity diagram at the optical aperture is equal to s, we have
s = ra and f = # x rR (4)
sr + R
In a collimated system, that is to say in a system where the lines 1 to 11 are parallel to each other, the distance r is infinite, which simplifies the equation (4) which becomes f = uR (5)
s
In this case, the fundamental frequency generated by the rotating sensitivity diagram and by the contrast due to the target is directly proportional to the distance.
Dans le cas d'un système non collimaté > dans lequel la distance r est relativement petite, lléquation (4) est approximativement équivalente à
f = #r (b)
s et la fréquence fondamentale est indépendante de la distance de la cible.In the case of a non-collimated system> in which the distance r is relatively small, the equation (4) is approximately equivalent to
f = #r (b)
s and the fundamental frequency is independent of the distance of the target.
Dans le cas d'un système partiellement collimaté, dans lequel les lignes 1 à 11 ne sont pas parallèles entre elles, mais dans lequel la distance r est relativement grandie, l-téquation (4) peut être écrite sous la forme
qui peut être comparée directement avec l'équation (5). On voit alors que pour une distance particulière R, le comportement du système est équivalent à celui d'un système collimaté ayant un écartement entre cycles adjacents égal à
which can be compared directly with equation (5). It can be seen that for a particular distance R, the behavior of the system is equivalent to that of a collimated system having a spacing between adjacent cycles equal to
Ainsi, dans le cas du système partiellement collimaté) l'écartement entre cycles augmente avec la distance. Ceci ne permet d'utiliser qu'une ouverture optique totale plus faible pour que l'écartement du diagramme de sensibilité soit adapté de façon optimale à la taille de la cible, à la distance maximale appropriée.Par exemple, la figure 2 montre la relation entre les facteurs (R + r) et R, dans
r le cas où l'écartement entre les paires de lignes individuelles au niveau de l'ouverture optique est choisi égal à 0,1 m. L'ouverture effective de la paire de lignes pour différentes valeurs de r est donnée dans le tableau ci-après. Thus, in the case of the partially collimated system) the spacing between cycles increases with distance. This makes it possible to use only a smaller total optical aperture so that the spacing of the sensitivity diagram is optimally adapted to the size of the target at the appropriate maximum distance. For example, FIG. between the factors (R + r) and R, in
r the case where the spacing between the pairs of individual lines at the optical aperture is chosen equal to 0.1 m. The actual opening of the pair of lines for different values of r is given in the table below.
TABLEAU
Ouverture effective d'une paire de lignes écartées de 0,1 m,à une distance de 5000 m
Effective opening of a pair of lines spaced 0.1 m apart, at a distance of 5000 m
<tb> <SEP> r <SEP> (mètres) <SEP> 125 <SEP> 250 <SEP> 500 <SEP> 1000
<tb> ouverture <SEP> (mètres) <SEP> 4 > 1 <SEP> J <SEP>
<tb> effective <SEP> 2,1 <SEP> 1,1 <SEP> 0,6 <SEP> 0 > 1 <SEP>
<tb>
En supposant , s et r constants, on peut déterminer la précision des mesures de distance fournies par un tel système partiellement collimaté, en partant de l'équation (4) et en opérant de la manière suivante.En prenant le logarithme des deux membres de l'équation (4) et en différentiant l'équation obtenue, on a
df - r dR (8)
f r + R x R
Il s'ensuit que la précision des mesures de distance est diminuée dans le rapport
r
r+R par rapport à un système collimaté. Ce rapport est égal à l'inverse de l'augmentation de l'écartement entre cycles.<tb><SEP> r <SEP> (meters) <SEP> 125 <SEP> 250 <SEP> 500 <SEP> 1000
<tb> open <SEP> (meters) <SEP>4> 1 <SEP> J <SEP>
<tb> effective <SEP> 2.1 <SEP> 1.1 <SEP> 0.6 <SEP>0> 1 <SEP>
<Tb>
Assuming, s and r constant, one can determine the accuracy of the distance measurements provided by such a partially collimated system, starting from equation (4) and operating in the following way. Taking the logarithm of the two members of equation (4) and by differentiating the equation obtained, we have
df - r dR (8)
fr + R x R
It follows that the accuracy of the distance measurements is decreased in the report
r
r + R compared to a collimated system. This ratio is equal to the inverse of the increase in the spacing between cycles.
Si on suppose qu'il existe un nombre de cycles fixes dans l'ouverture optique, la largeur de bande relative df/f est constante. Assuming there are a number of fixed cycles in the optical aperture, the relative bandwidth df / f is constant.
Ainsi, la capacité du système à mesurer les distances et à éliminer les réponses parasites est d'autant meilleure que le facteur r est élevé.Thus, the ability of the system to measure distances and eliminate spurious responses is better than the factor r is high.
La figure 3 représente la réponse en fréquence pour différentes valeurs de r. Dans chaque cas, on utilise les paramètres suivants - ouverture horizontale du système : 1 m - nombre de cycles : 10 - écartement horizontal d'une seule
paire de lignes au niveau de
l'ouverture optique : 0,1 m - bande passante relative : + 10 % - période de rotation : 10 s
Ainsi, dans un mode de réalisatinn. pratique dtun dis- positif de surveillance au sol, pouvant détecter des cibles jusqu'à une distance de 5000 m, r serait choisi entre 500 et 1000 m.Ceci conduirait à une ouverture effective de 1,1 à 0,6 m par paire de lignes, à une distance de 5000 m,avec une ouverture effective proportionnellement moindre pour des distances plus courtes (voir figure 2).Figure 3 shows the frequency response for different values of r. In each case, the following parameters are used: - horizontal opening of the system: 1 m - number of cycles: 10 - horizontal spacing of a single
pair of lines at the level of
optical aperture: 0.1 m - relative bandwidth: + 10% - rotation period: 10 s
Thus, in a mode of realization. the practice of a ground-based monitoring device capable of detecting targets up to a distance of 5000 m, would be chosen between 500 and 1000 m. This would lead to an effective opening of 1.1 to 0.6 m per pair of lines, at a distance of 5000 m, with a correspondingly smaller effective opening for shorter distances (see Figure 2).
On voit que la dimension r constitue un paramètre important dans la réalisation pratique d'un dispositif de télémétrie correspondant à l'invention. It can be seen that the dimension r constitutes an important parameter in the practical realization of a telemetry device corresponding to the invention.
Lorsque r croît, le système s'approche de plus près d'un système collimaté, et il présente une meilleure résolution en distance, ainsi qu'une meilleure élimination des réponses parasites. Inverserment, lorsque r décroît, l'écartement entre les cycles du diagramme dc sensibilité devient plus grand, et les dimensions globales du système optique deviennent plus petites. As r grows, the system comes closer to a collimated system, and has better resolution in distance, as well as better elimination of spurious responses. Inversely, as r decreases, the distance between the cycles of the sensitivity diagram becomes larger, and the overall dimensions of the optical system become smaller.
La conception du système résulte donc d'un compromis conduisant à donner au paramètre r la valeur la plus élevée possible. The design of the system therefore results from a compromise leading to giving the parameter r the highest possible value.
Ceci est accompli en adaptant l'écartement du diagramme de sensibilité a la taille de la cible etàla distance maximale appropriée.This is accomplished by adjusting the spacing of the sensitivity pattern to the size of the target and the appropriate maximum distance.
Dans le mode de réalisation pratique décrit ci-après en relation avec les figures 4, Sa et 5b, on peut utiliser une valeur de r relativement élevée, tout en évitant les dimensions globales importantes auxquelles on serait conduit en employant la configuration simple de la figure 1. In the practical embodiment described hereinafter with reference to FIGS. 4, 5a and 5b, a relatively high value of r can be used, while avoiding the large overall dimensions that would be carried out by employing the simple configuration of FIG. 1.
Les éléments desfigures4, Sa et 5b analogues à des éléments de la figure 1 portent les mêmes numéros de référence que sur la figure 1. The elements of Figs. 4, 5a and 5b similar to elements of Fig. 1 bear the same reference numerals as in Fig. 1.
Contrairement à la configuration de la figure 1, les parties correspondant à la division du champ de vision ne comportent pas de parties correspondant aux parties pleines du réseau 12, entre les fentes. Ceci est obtenu en inclinant de façon appropriée chacun des éléments réfléchissants 13 à 22, de façon à juxtaposer les images des fentes du réseau 12. Unlike the configuration of Figure 1, the portions corresponding to the division of the field of view do not have portions corresponding to the solid portions of the network 12, between the slots. This is achieved by appropriately tilting each of the reflecting elements 13 to 22 so as to juxtapose the images of the slits of the grating 12.
L'énergie reçue à partir de chaque partie distincte du champ de vision, à travers les différentes fentes du réseau 12, est focalisée par une lentille collectrice 24 sur un système de détection de rayonnement infrarouge constitué par deux détecteurs distincts 25N et 25P. Le détecteur 25N est disposé de façon à recevoir de l'énergie à travers une moitié de chaque fente du réseau 12, tandis que le détecteur 25P est disposé de façon à recevoir de l'énergie à travers l'autre moitié de chaque fente du réseau 12. La disposition optique des détecteurs 25N et 25P, des lentilles 23 et 24 et du réseau 12 sera décrite plus en détail en relation avec les figures Sa et 5b. La figure 4 représente cependant l'action produite par cet ensemble optique.Chaque partie du champ de vision (par exemple entre la paire de lignes 1 et 2) correspondant à une fente du réseau 12, est divisée elle-même en deux partiels, une partie vue finalement par le détecteur 25N et l'autre partie vue finalement par le détecteur 25P. Si les signaux de sortie électriques des deux détecteurs sont combinés en opposition de phase, c'est-à-dire si le signal de sortie du détecteur 25N est inversé et additionné au signal de sortie du détecteur 25P, on obtient un diagramme de sensibilité du type de celui représenté en 26.Comme on le voit, le diagramme de sensibilité présente un cycle complet sur la largeur de chaque partie du champ de vision vue à travers une fente, un demi-cycle négatifcorres- pondant à la partie vue par le détecteur 25N, et un demi-cycle positif correspondant à la partie vue par le détecteur 25P. The energy received from each distinct part of the field of view, through the different slots of the grating 12, is focused by a collecting lens 24 on an infrared radiation detection system consisting of two separate detectors 25N and 25P. The detector 25N is arranged to receive power through one half of each slot of the array 12, while the detector 25P is arranged to receive energy through the other half of each slot in the network. 12. The optical arrangement of detectors 25N and 25P, lenses 23 and 24 and array 12 will be described in more detail in connection with Figures 5a and 5b. FIG. 4, however, represents the action produced by this optical assembly. Each part of the field of view (for example between the pair of lines 1 and 2) corresponding to a slot of the network 12, is divided into two partials, a part finally seen by the detector 25N and the other part finally seen by the detector 25P. If the electrical output signals of the two detectors are combined in phase opposition, i.e. if the output signal of the detector 25N is inverted and added to the output signal of the detector 25P, a sensitivity diagram of the detector 25P is obtained. 26. As can be seen, the sensitivity diagram shows a complete cycle over the width of each part of the field of view seen through a slot, a negative half-cycle corresponding to the portion seen by the detector. 25N, and a positive half cycle corresponding to the portion seen by the detector 25P.
Comme il a été indiqué précédemment, le diagramme de sensibilité est constitué par 10 parties du champ de vision, entre les lignes 1 et 2, 2 et 3, 3 et 4, etc..., chaque partie comportant une partie de sensibilité négative vue finalement par le détecteur 25N, et une partie de sensibilité positive vue finalement par le détecteur 25P. As indicated above, the sensitivity diagram consists of 10 parts of the field of view, between lines 1 and 2, 2 and 3, 3 and 4, etc., each part having a negative sensitivity part seen finally by the detector 25N, and a portion of positive sensitivity finally seen by the detector 25P.
Les dix parties différentes du champ de vision sont définies en formant dans l'espace les images des fentes du réseau à dix fentes 12, par l'in- termédiaire des dix éléments distincts 13 à 22, réfléchissant les rayons infrarouges. Un objectif 23 est intercalé entre le réseau 12 et les éléments réfléchissants 13 à 22.The ten different parts of the field of view are defined by forming in space the images of the slits of the ten slot network 12, through the ten distinct elements 13 to 22, reflecting the infrared rays. An objective 23 is interposed between the network 12 and the reflective elements 13 to 22.
Les détecteurs 25N et les lentilles 23 et 24, le réseau 12 et Les éléments réfléchissants distincts 13 à 22 sont contenus dans un boîtier 27 monté de façon à pouvoir tourner en azimut autour du point P. The detectors 25N and the lenses 23 and 24, the grating 12 and the separate reflective elements 13 to 22 are contained in a housing 27 mounted to be rotatable in azimuth around the point P.
Les fentes du réseau 12 sont relativement étroites en azimut, c'est-à-dire dans le plan de rotation (autrement dit dans le plan du dessin), mais relativement longues en élévation, c'est-à-dire dans le plan perpendiculaire au plan de rotation, de façon à collecter la plus grande quantité d'energie possible. The slits of the network 12 are relatively narrow in azimuth, that is to say in the plane of rotation (in other words in the plane of the drawing), but relatively long in elevation, that is to say in the perpendicular plane to the plane of rotation, so as to collect as much energy as possible.
Le système optique est en fait-un système du type partiellement collimaté, défini précédemment. Les lignes 1 à 11 limitant les différentes parties du champ de vision sont divergentes dans la direction de la cible T et, si on les prolongeait au-delà des éléments réfléchissants 13 à 22 (comme il est représenté par les lignes en pointillé 1V à 11V) elles se couperaient en un point commun situé en un foyer virtuel éloigné (non représenté). On comprend maintenant que dans le cas de la configuration représentée sur la figure 4, la distance r entre le point de rotation P et le foyer correspondant au point F de la figure 1, peut être grande sans que les dimensions globales de la tête optique contenues dans le boîtier 27 soient excessivement grandes.Ceci est important, non seulement du fait que la tête optique tourne autour du point P, mais aussi du fait que la tête a d'autant moins de chance d'être remarquée au niveau de la cible, que ses dimensions sont petites. The optical system is in fact a system of the type partially collimated, defined above. The lines 1 to 11 limiting the different parts of the field of view are divergent in the direction of the target T and, if extended beyond the reflecting elements 13 to 22 (as shown by the dotted lines 1V to 11V ) they would intersect at a common point in a remote virtual home (not shown). It will now be understood that in the case of the configuration shown in FIG. 4, the distance r between the point of rotation P and the focus corresponding to the point F of FIG. 1 can be large without the overall dimensions of the optical head contained in FIG. in the case 27 are excessively large.This is important, not only because the optical head rotates around the point P, but also because the head is all the less likely to be noticed at the target, that its dimensions are small.
On se référera maintenant en particulier aux figures Sa et 5b 5b,montrant que le réseau 12 se trouve dans un plan image conjugué de l'objectif 23. Pour diviseur en deux parties égales l'énergie reçue par chaque fente, l'une de ces parties devant être reçue par le détecteur 25N, et l'autre par le détecteur 25P, un élément de réfraction 28, de forme prismatique symétrique, (représente à plus grande échelle sur la figure 5b) est disposé dans chaque fente. Reference will now be made in particular to FIGS. 5a and 5b, showing that the grating 12 is in a conjugated image plane of the objective 23. For dividing into two equal parts the energy received by each slot, one of these which parts are to be received by the detector 25N, and the other by the detector 25P, a refractive element 28 of symmetrical prismatic shape (represents on a larger scale in FIG. 5b) is arranged in each slot.
L'énergie correspondant à une moitié d cycle spatial d'information frappe l'une des faces de chaque élément prismatique, tandis que l'énergie correspondant à l'autre moitié du cycle spatial d'information frappe l'autre face de chaque élément prismatique. The energy corresponding to one half of the information spatial cycle strikes one of the faces of each prismatic element, while the energy corresponding to the other half of the information spatial cycle strikes the other face of each prismatic element. .
Dans chaque cas, l'énergie atteignant l'une des faces (par exemple la face supérieur sur le dessin) est réfractée dans une direction génerale donnée (c'est-à-dire vers le bas sur le dessin), tandis que l'énergie atteignant l'autre face est réfractée dans une autre direction générale donnée (c'est-à-dire vers le haut sur le dessin). Dans l'ensemble optique complet, le condenseur 24 concentre cette énergie réfractée en deux zones dans lesquelles sont placés les photodétecteurs 25N et 25P, comme si l'énergie venait en fait de deux lentilles équivalentes 23N et 23P placées respectivement de chaque côté de l'objectif 23, comme il est représenté en pointillé.Ainsi, la totalité de l'énergie venant des demi-cycles de rang pair ou demi-cycles positifs, du diagramme de sensibilité atteint l'un des photodétecteurs (par exemple le photodétecteur 25P), et toute énergie venant de demi-cycles de rang impair, ou demi-cycles négatifs, atteint l'autre photodétecteur (par exemple le photodétecteur 25N) ce qui permet d'équilisrer les signaux en combinant en opposition de phase les sorties des deux détecteurs. Ceci renforce le signal désiré et tend à annuler les signaux parasites. In each case, the energy reaching one of the faces (for example, the upper face in the drawing) is refracted in a given general direction (i.e., downward on the drawing), while the energy reaching the other side is refracted in another given general direction (that is, upward in the drawing). In the complete optical assembly, the condenser 24 concentrates this refracted energy in two zones in which the photodetectors 25N and 25P are placed, as if the energy actually came from two equivalent lenses 23N and 23P placed respectively on each side of the 23, as shown in dashed line. Thus, the totality of the energy coming from half-cycles of even rank or half-positive cycles, of the sensitivity diagram reaches one of the photodetectors (for example the photodetector 25P), and any energy coming from half-cycles of odd rank, or negative half-cycles, reaches the other photodetector (for example the photodetector 25N) which makes it possible to balance the signals by combining the outputs of the two detectors in phase opposition. This reinforces the desired signal and tends to cancel the spurious signals.
On se référera maintenant à la figure 6 sur laquelle on a utilisé les mêmes numéros de référence que sur la figure 4 pour désigner les éléments similaires à des éléments de la figure 4. Comme on le voit, la seule différence entre la configuration représentée sur la figure 6 et celle décrite en relation avec les figures 4, 5a et 5b,consiste en ce que chaque élément réfléchissant distinct du rayonnement infrarouge, correspondant aux références 13 à 22 sur la figure 4, est remplacé par deux éléments distincts réfléchissant le rayonnement infrarouge.Les deux éléments distincts réfléchissant le rayonnement infrarouge et rempla çant l'élément 13 de la figure 4 portent les références 13P et 13N, respectivement, les deux éléments remplaçant l'élément 14 de la figure 4 portent les références 14P et 14N, respectivement, et ainsi de suite. Reference will now be made to FIG. 6, in which the same reference numerals as in FIG. 4 have been used to denote elements similar to elements of FIG. 4. As can be seen, the only difference between the configuration represented on FIG. Figure 6 and that described in relation to Figures 4, 5a and 5b, is that each reflective element distinct from the infrared radiation, corresponding to the references 13 to 22 in Figure 4, is replaced by two separate elements reflecting the infrared radiation. The two distinct elements reflecting the infrared radiation and replacing the element 13 of FIG. 4 bear the references 13P and 13N, respectively, the two elements replacing the element 14 of FIG. 4 bear the references 14P and 14N, respectively, and and so on.
Les éléments 13P, 14P, 15P, 16P, 17P, 18P, 19P, 20P, 21P et 22P sont disposés de façon à diriger sur le détecteur 25P de la lumière venant des parties du champ de vision correspondant aux demi-cycles positifs du diagramme de sensibilité, tandis que, de façon similaire, les éléments 13N à 22N sont disposés de façon à diriger sur le détecteur 25Nla lumière venant des parties du champ de vision correspondant aux demi-cycles négatifs du diagramme de sensibilité.The elements 13P, 14P, 15P, 16P, 17P, 18P, 19P, 20P, 21P and 22P are arranged so as to direct on the detector 25P light coming from the parts of the field of view corresponding to the positive half-cycles of the sensitivity, while, similarly, the elements 13N to 22N are arranged to direct on the detector 25Nla light from the parts of the field of view corresponding to the negative half cycles of the sensitivity diagram.
Cette configuration fonctionne de façon similaire au mode de réalisation représenté sur la figure 4. On notera cependant qu'elle apporte une diminution de la tendance à la confusion se manifestant pour les courtes distances entre la lumière venant de parties adjacentes du champ de vision, du fait de la région de formation d'image commune du mode de réalisation de la figure 4. This configuration works in a manner similar to the embodiment shown in FIG. 4. It will be noted, however, that it brings about a decrease in the tendency towards confusion manifesting itself for the short distances between the light coming from adjacent parts of the field of view, the makes the common image forming region of the embodiment of Figure 4.
On considérera maintenant les figures 7 et 8, dans lesquelles on utilise un système optique n'utilisant que des éléments réfléchissants, sans faire appel à un réseau de fentes. La figure 7 est une vue en plan,darls le plan de rotation autour du point P, tandis que la figure 8 est une vue en coupe en élévation. FIGS. 7 and 8, in which use is made of an optical system using only reflective elements, without using a network of slots, will now be considered. Figure 7 is a plan view, darls the plane of rotation about the point P, while Figure 8 is a sectional elevation view.
Le diagramme de sensibilité est engendré par 20 éléments sphériques réfléchissant et concentrant le rayonnement infrarouge,
portant les références 27A à 46A. Ces éléments réfléchissants sont montés
à un niveau supérieur à l'arrière d'un boîtier 47 possédant une face
avant 48 pouvant être soit ouverte, soit fermée par une feuille d'un
matériau transparent au rayonnement infrarouge.The sensitivity diagram is generated by 20 spherical elements reflecting and concentrating the infrared radiation,
bearing references 27A to 46A. These reflective elements are mounted
at a higher level at the back of a case 47 having a face
before 48 can be either opened or closed by a sheet of a
material transparent to infrared radiation.
Comme dans la configuration des figures 4 et 6, le
champ de vision est divisé en dix parties, chacune étant constituée
par deux parties égales comprises entre les lignes 49 et 50, 50 et 51,
51 et52, etc. Chaque paire de parties adjacentes correspond à un cycle
complet du diagramme de sensibilité, représenté à nouveau en 26. Comme
dans la configurationde la figure 6, un élément réfléchissant distinct,
27A à 46A, est affecté à chaque partie du champ de vision. Les éléments
réfléchissants 27A à 46A de rang impair reçoivent de l'énergie des
parties du champ de vision correspondant aux demi-cycles positifs du
diagramme de sensibilité, tandis que les éléments réfléchissants 27A à 46A de rang pair reçoivent de l'énergie des parties du champ de vision
correspondant aux demi-cycles négatifs du diagramme de sensibilité.As in the configuration of Figures 4 and 6, the
field of view is divided into ten parts, each consisting of
by two equal parts lying between lines 49 and 50, 50 and 51,
51 and 52, etc. Each pair of adjacent parts corresponds to one cycle
complete sensitivity chart, represented again in 26. As
in the configuration of Figure 6, a separate reflective element,
27A to 46A, is assigned to each part of the field of view. The elements
reflectors 27A to 46A of odd rank receive energy from
parts of the field of view corresponding to the positive half-cycles of the
sensitivity diagram, whereas the even-rank reflective elements 27A to 46A receive energy from the parts of the field of view
corresponding to the negative half-cycles of the sensitivity diagram.
La nature périodique du diagramme de sensibilité résulte à nouveau du fait
que, comme on le verra ultérieurement, on utilise deux détecteurs infra
rouges dont les signaux de sortie sont combinés en opposition de phase.The periodic nature of the sensitivity diagram results again from the fact that
that, as we will see later, we use two detectors infra
red whose output signals are combined in phase opposition.
Ces deux détecteurs de rayonnement infrarouge portent les références 25N
et 25P, du fait qu'ils sont essentiellement analogues aux détecteurs por
tant les mêmes références dans les configurations des figures 4 et 6.These two detectors of infrared radiation are 25N
and 25P, since they are essentially analogous to porous detectors
both the same references in the configurations of Figures 4 and 6.
Dans le plan horizontal, les axes des éléments réflé
chissants 27A à 46A sont disposés de façon à coincider avec les lignes
médianes des différentes parties du diagramme de sensibilité (parties
positives ou négatives selon le cas), ce diagramme de sensibilité pouvant
être collimaté, ou partiellement collimaté, comme il a été indiqué précé
demment. Dans le plan vertical, les éléments réfléchissants 27A à 46A
sont inclinés vers le bas (comme il est nettement plus visible sur la
figure 8), et chaque élément réfléchissant dirige l'énergie reçue sur
un miroir particulier appartenant à un premier réseau de vingt miroirs
plans 27B à 46B, disposés à un niveau inférieur vers l'avant du boîtier 47.In the horizontal plane, the axes of the elements reflected
falling 27A to 46A are arranged to coincide with the lines
medians of the different parts of the sensitivity diagram (parts
positive or negative as the case may be), this sensitivity diagram being
be collimated, or partially collimated, as indicated above
ously. In the vertical plane, reflective elements 27A to 46A
are tilted down (as it is clearly more visible on the
8), and each reflective element directs the energy received over
a particular mirror belonging to a first network of twenty mirrors
planes 27B to 46B, arranged at a lower level towards the front of the housing 47.
Chaque élément réfléchissant plan 27B à 46B est disposé à son tour de
façon à réfléchir l'énergie reçue sur un réflecteur particulier apparte
nant à un autre réseau de vingt réflecteurs plans 27C à 46C, disposés à un niveau encore plus inférieur vers l'arrière du boîtier 47. Each planar reflecting element 27B to 46B is in turn disposed of
to reflect the energy received on a particular reflector
to another array of twenty planar reflectors 27C-46C, disposed at an even lower level towards the rear of the housing 47.
Le second réseau de réflecteurs plans. 27C à 46C est finalement disposé de façon à réfléchir l'énergie reçue sur l'un ou l'autre des deux détecteurs infrarouges 25N et 25P mentionnés précédemment, qui sont montés vers l'avant du boîtier et à un niveau inférieur à celui dudit second réseau de réflecteurs plans. The second network of planar reflectors. 27C to 46C is finally arranged to reflect the energy received on one or other of the two infrared detectors 25N and 25P mentioned above, which are mounted towards the front of the housing and at a level lower than that of said second network of flat reflectors.
Comme il est~représenté, les réflecteurs du réseau de réflecteurs plans 27B à 46B sont inclinés dans le plan horizontal de façon à juxtaposer les éléments du système optique, et sont également inclinés dans le plan vertical, de façon à réfléchir l'énergie vers le bas, en direction des éléments réfléchissants 27C à 46C,se trouvant au niveau inférieur. As it is ~ represented, the reflectors of the network of planar reflectors 27B to 46B are inclined in the horizontal plane so as to juxtapose the elements of the optical system, and are also inclined in the vertical plane, so as to reflect the energy towards the bottom, towards the reflective elements 27C to 46C, located at the lower level.
On voit que l'énergie reçue par les réflecteurs de rang impair appartenant au réseau de réflecteurs plans 27C à 46C est dirigée sur le détecteur 25P tandis que l'énergie reçue par les réflecteurs de rang pair appartenant au réseau de réflecteurs plans 27C à 46C est dirigée sur le détecteur 25N. Ainsi, le détecteur 25P reçoit l'énergie venant des éléments réfléchissants et concentrants 27A à 46A de rang impair, et donc des parties du champ de vision correspondant aux demi-cycles positifs du diagramme de sensibilité, tandis que le détecteur 25N reçoit l'énergie venant des éléments réfléchissants et concentrants 27A à 46A de rang pair, et donc des parties du champ de vision correspondant aux demi-cycles négatifs du diagramme de sensibilité.Comme il a été mentionné précédemment, la polarité du signal de sortie du détecteur 25N est inversée avant que ce signal ne soit combiné avec le signal de sortie du détecteur 25P, puis le signal combiné est soumis à une détection de fréquence, comme il a été indiqué précédemment. Ceci sert à réaliser un effet d'équilibrage tendant à réduire la sensibilité du système en ce qui concerne le bruit. It can be seen that the energy received by the odd-sized reflectors belonging to the array of planar reflectors 27C-46C is directed at the detector 25P while the energy received by the even-rank reflectors belonging to the planar reflector network 27C-46C is directed at the 25N detector. Thus, the detector 25P receives the energy coming from the reflective and concentrating elements 27A to 46A of odd rank, and thus parts of the field of view corresponding to the positive half-cycles of the sensitivity diagram, while the detector 25N receives the energy from the reflective and concentrating elements 27A to 46A of even rank, and therefore parts of the field of view corresponding to the negative half-cycles of the sensitivity diagram. As mentioned above, the polarity of the output signal of the detector 25N is reversed. before this signal is combined with the output signal of the detector 25P, then the combined signal is subjected to frequency detection as previously indicated. This serves to achieve a balancing effect tending to reduce the sensitivity of the system with respect to noise.
Les longueurs totales des chemins optiques entre les réflecteurs 27.N à 46A et les détecteurs 25P et 25N, ainsi que la distance focale des éléments réfléchissants et concentrants 27A à 46A, sont choisies de façon à former sur les détecteurs des images correspondant à une distancc nominale, déterminée en fonction des besoins, avec un grossissement tel que l'image correspondant à un demi-cycle (c'est-à-dire à la moitié de la distance entre les lignes 49 et 50, 50 et 51, etc...), occupe exactement un détecteur à cette distance nominale. The total lengths of the optical paths between the reflectors 27.N to 46A and the 25P and 25N detectors, as well as the focal length of the reflective and concentrating elements 27A to 46A, are chosen so as to form on the detectors images corresponding to a distance nominal, determined according to requirements, with a magnification such as the image corresponding to half a cycle (that is to say half the distance between lines 49 and 50, 50 and 51, etc. .), occupies exactly one detector at this nominal distance.
Les avantages des systèmes représentés sur les figures 7 et 8, en comparaison par exemple avec les systèmes représentés sur les figures 4 ou 6, viennent de ce qu'ils permettent d'accomplir la formation des images sans décalage par rapport à l'axe principal dans le plan horizontal, de façon à réduire les aberrations dans ce plan. Le plan horizontal présente une grande importance, dans la mesure où on suppose qu'il correspond au plan de rotation. Le système représenté présente une diffraction limitée dans le plan horizontal. Le fait que les élémentsconcentrants 27A à 46A soient inclinés verticalement ne présente pas de conséquence défavorable en pratique, du fait que la légère aberration pouvant en résulter-dans le plan vertical demeure tolérable. L'utilisation exclusive éléments réfléchissants évite tout effet chromatique.On notera également que cette configuration permet de régler le degré de collimation, en réglant convenablement chacun des éléments réfléchissants et concentrants 27A à 46A. The advantages of the systems shown in FIGS. 7 and 8, in comparison for example with the systems represented in FIGS. 4 or 6, come from the fact that they make it possible to accomplish the formation of the images without any offset with respect to the main axis in the horizontal plane, so as to reduce the aberrations in this plane. The horizontal plane is of great importance, insofar as it is assumed that it corresponds to the plane of rotation. The system shown has limited diffraction in the horizontal plane. The fact that the concentrating elements 27A to 46A are vertically inclined does not present any adverse consequences in practice, since the slight aberration that can result therefrom in the vertical plane remains tolerable. The exclusive use of reflective elements avoids any chromatic effect. It will also be noted that this configuration makes it possible to adjust the degree of collimation, by suitably adjusting each of the reflective and concentrating elements 27A to 46A.
On se référera maintenant à la figure9 sur laquelle le système représenté comporte une tête de balayage 60 correspondant à celle représentée sur les figures 7 et 8. Deux détecteurs de rayonnement infrarouge sont représentés schématiquement en 25N et 25P. La sortie du détecteur de rayonnement infrarouge 25N est connectée à un inverseur 61. Referring now to Figure 9 wherein the system shown has a scanning head 60 corresponding to that shown in Figures 7 and 8. Two infrared radiation detectors are shown schematically in 25N and 25P. The output of the infrared radiation detector 25N is connected to an inverter 61.
La sortie de l'inverseur 61 est combinée avec la sortie de l'autre détecteur de rayonnement infrarouge,25P.The output of the inverter 61 is combined with the output of the other infrared radiation detector 25P.
Le signal de sortie combiné est appliqué aux entrées de plusieurs filtres passe-bande qui, dans ce cas, sont au nombre de quatre 62, 63, 64 et 65. Chaque filtre passe-bande possède une bande passante pouvant être très étroite ou relativement large, en fonction des besoins, correspondant à une fenêtre de distance intéressante. La sortie de chaque filtre passe-bande 62 à 65 est connectée à l'entrée d'un détecteur de fréquence 66 à 69, respectivement. Chaque détecteur de fréquence 66 à 69 fournit un signal de sortie s'il détecte une fréquence transmise par le filtre passe-bande respectif. Les sorties des détecteurs de fréquence 66 à 69 sont connectées aux entrées de quatre indicateurs 70 à 73, respectivement. The combined output signal is applied to the inputs of a plurality of bandpass filters which in this case are four in number 62, 63, 64 and 65. Each bandpass filter has a bandwidth that can be very narrow or relatively wide. , as needed, corresponding to an interesting distance window. The output of each bandpass filter 62 to 65 is connected to the input of a frequency detector 66 to 69, respectively. Each frequency detector 66 to 69 provides an output signal if it detects a frequency transmitted by the respective bandpass filter. The outputs of the frequency detectors 66 to 69 are connected to the inputs of four indicators 70 to 73, respectively.
Chaque indicateur 70 à 73 fournit une indication sous une forme désirée en cas de détection d'une cible à une distance se trouvant dans la fenêtre de distance correspondant au filtre passe-bande respectif. Dans sa forme la plus simple, chaque indicateur peut servir simplement à alerter un opérateur. Each flag 70 to 73 provides an indication in a desired form if a target is detected at a distance in the range window corresponding to the respective bandpass filter. In its simplest form, each indicator can be used simply to alert an operator.
Comme il est représenté, la sortie de chaque filtre passebande 62 à 65 est également appliquée à un indicateur de distance accomplissant une mesure de fréquence, 74, ce qui permet d'indiquer également la distance dela cible. L'indicateur de distance est constitué essentiellement par la combinaison d'un convertisseur fréquence-tension et d'un appareil de mesure. Une telle combinaison peut être affectée à chaque fenêtre de distance > ou à plusieurs fenêtres, ou à toutes les fenêtres, en combinant de façon appropriée les sorties des filtres 62 à 65 appliquées à l'indicateur de distance 74. Electriquement, l'indicateur de distance 74 est similaire à l'appareil utilisé pour indiquer la vitesse à partir d'un signal d'entrée correspondant à une fréquence "Doppler" dans un système de radar. As shown, the output of each bandpass filter 62 to 65 is also applied to a distance indicator performing a frequency measurement, 74, which also indicates the distance of the target. The distance indicator consists essentially of the combination of a frequency-voltage converter and a measuring device. Such a combination can be assigned to each window of distance> or to several windows, or to all windows, by suitably combining the outputs of filters 62 to 65 applied to the distance indicator 74. Electrically, the indicator of The distance 74 is similar to the apparatus used to indicate the speed from an input signal corresponding to a "Doppler" frequency in a radar system.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art devices or methods that have just been described by way of non-limiting examples without departing from the scope of the invention.
Claims (24)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB7557/74A GB1605012A (en) | 1974-02-19 | 1974-02-19 | Range responsive apparatus |
| GB2317374 | 1974-05-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2479975A1 true FR2479975A1 (en) | 1981-10-09 |
| FR2479975B1 FR2479975B1 (en) | 1983-05-27 |
Family
ID=26241512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR7505102A Granted FR2479975A1 (en) | 1974-02-19 | 1975-02-19 | Distance measurement device - uses frequency changes in IR detectors as analogue of distance between object and focus of optical system |
Country Status (3)
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|---|---|
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| FR (1) | FR2479975A1 (en) |
| NL (1) | NL7501897A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3118156A1 (en) | 2020-12-23 | 2022-06-24 | Nexter Systems | HARMONIZATION DEVICE FOR SIGHTING MEANS COMPRISING AT LEAST ONE ILLUMINATION MEANS AND HARMONIZATION METHOD FOR IMPLEMENTING SUCH A DEVICE |
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| GB1249302A (en) * | 1968-01-16 | 1971-10-13 | Secr Defence | Improvements in or relating to optical beam splitter devices and apparatus |
| FR2160399A1 (en) * | 1971-11-15 | 1973-06-29 | Leitz Ernst Gmbh | |
| FR2174863A1 (en) * | 1972-03-06 | 1973-10-19 | Leitz Ernst Gmbh |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1975
- 1975-02-17 DE DE19752506531 patent/DE2506531C2/en not_active Expired
- 1975-02-18 NL NL7501897A patent/NL7501897A/en not_active Application Discontinuation
- 1975-02-19 FR FR7505102A patent/FR2479975A1/en active Granted
Patent Citations (4)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2506531A1 (en) | 1982-12-02 |
| DE2506531C2 (en) | 1983-07-28 |
| NL7501897A (en) | 1981-07-01 |
| FR2479975B1 (en) | 1983-05-27 |
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