FR2505505A1 - Laser detecting and neutralising enemy tank optical system - uses optical system with aligning mirror to control beam elevation and bearing - Google Patents
Laser detecting and neutralising enemy tank optical system - uses optical system with aligning mirror to control beam elevation and bearing Download PDFInfo
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Abstract
Description
Dispositif laser pour détecter et neutraliser l'optique d'un appareil de repérage adverse
La présente invention concerne un dispositif laser pour détecter et neutraliser l'optique d'un appareil de repérage adverse, cette optique étant pointée sur le dispositif laser.Laser device for detecting and neutralizing the optics of an opposing tracking device
The present invention relates to a laser device for detecting and neutralizing the optics of an opposing tracking device, this optics being pointed at the laser device.
La destruction d'un objectif militaire tel qu'un char de combat exige un repérage préalable qui s'effectue à l'aide d'un appareil comprenant toujours une optique. Cette optique peut être, à titre d'exemple, le système optique d'un télémètre laser commun à l'émission et à la réception. The destruction of a military objective such as a combat tank requires a preliminary location which is carried out using a device always including an optics. This optic can be, for example, the optical system of a laser rangefinder common to transmission and reception.
Après pointage de l'optique sur l'objectif militaire, l'appareil associé est capable de calculer très rapidement les coordonnées telles que position angulaire et distance de la cible. Ces indications permettent alors de diriger sur cet objectif, de façon très précise, le tir d'une arme telle qu'un canon antichar, dès que cet objectif se trouve à portée de l'arme. After pointing the optics at the military objective, the associated device is able to calculate coordinates such as angular position and distance from the target very quickly. These indications then make it possible to direct, very precisely, the firing of a weapon such as an anti-tank gun, as soon as this objective is within range of the weapon.
Tout système optique pointé sur un objectif militaire constitue donc une menace mortelle pour celui-ci. Any optical system aimed at a military objective therefore constitutes a lethal threat to it.
La présente invention a pour but de protéger les objectifs militaires par l'installation d'un dispositif comportant un seul laser, donc relativement simple et peu encombrant, ce dispositif étant capable de détecter les optiques adverses pointées sur lui et de les neutraliser avant qu'il soit à portée de l'arme ennemie. The present invention aims to protect military objectives by installing a device comprising a single laser, therefore relatively simple and compact, this device being capable of detecting the opposing optics pointed at it and of neutralizing them before it is within range of the enemy weapon.
La présente invention a pour objet un dispositif laser pour détecter et neutraliser l'optique d'un appareil de repérage adverse, cette optique étant pointée sur le dispositif laser, caractérisé en ce qutil comporte - un générateur d'un faisceau laser, - un système déflecteur commandable de l'axe du faisceau laser, - un système optique à focalisation variable disposé entre le générateur et le système déflecteur, - des moyens pour faire varier la focalisation du système optique, cette focalisation étant d'abord réglée de façon à obtenir un faisceau laser divergent, - un système de réception disposé à proximité du générateur pour former dans un plan de réception l'image des objets illuminés par le faisceau laser divergent, ladite optique apparaissant dans le plan de réception sous forme d'un point brillant, - un système de balayage du plan de réception pour déterminer la place du point brillant dans le plan de réception, cette place étant représentative de la position angulaire de ladite optique dans le champ du faisceau laser divergent, - et des moyens pour commander le système déflecteur de façon que l'axe du faisceau laser soit dirigé vers ladite optique, lesdits moyens pour faire varier la focalisation du système optique étant alors commandés de façon à diminuer la divergence du faisceau laser pour concentrer l'énergie de ce faisceau sur ladite optique afin de la neutraliser. The subject of the present invention is a laser device for detecting and neutralizing the optics of an opposing tracking device, this optics being pointed at the laser device, characterized in that it comprises - a generator of a laser beam, - a system controllable deflector of the axis of the laser beam, - an optical system with variable focus placed between the generator and the deflector system, - means for varying the focus of the optical system, this focus being first adjusted so as to obtain a divergent laser beam, - a reception system arranged near the generator to form in a reception plane the image of the objects illuminated by the divergent laser beam, said optic appearing in the reception plane in the form of a bright point, - a reception plane scanning system to determine the place of the bright point in the reception plane, this place being representative of the angular position of said optics in the divergent laser beam field, - and means for controlling the deflector system so that the axis of the laser beam is directed towards said optics, said means for varying the focusing of the optical system then being controlled so as to decrease the divergence of the laser beam to concentrate the energy of this beam on said optic in order to neutralize it.
Des formes particulières d'exécution de l'objet de la présente invention sont décrites ci-dessous, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels les figures 1 et 2 représentent respectivement deux modes de réalisation du dispositif selon l'invention. Particular embodiments of the object of the present invention are described below, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which FIGS. 1 and 2 respectively represent two embodiments of the device according to invention.
Sur la figure 1, un générateur laser 1 émet un faisceau 2 suivant un axe 3. Le faisceau 2 traverse un système optique à focali- sation variable composé d'une lentille divergente 4 et d'une lentille convergente 5 centrées sur l'axe 3. Le faisceau laser sortant du système optique est successivement réfléchi sur un miroir de renvoi 6 et sur un miroir rotatif 7 pour former un faisceau 8 dirigé suivant un axe 9. In FIG. 1, a laser generator 1 emits a beam 2 along an axis 3. The beam 2 passes through an optical system with variable focus composed of a diverging lens 4 and a converging lens 5 centered on the axis 3 The laser beam leaving the optical system is successively reflected on a deflection mirror 6 and on a rotary mirror 7 to form a beam 8 directed along an axis 9.
Entre le générateur laser 1 et le système optique 4-5 est disposé un miroir 10 muni d'une ouverture centrale 11. Le miroir 10 est incliné à 45 degrés sur l'axe 3 et laisse passer le faisceau 2 par son ouverture 11. Between the laser generator 1 and the optical system 4-5 is arranged a mirror 10 provided with a central opening 11. The mirror 10 is inclined at 45 degrees on the axis 3 and lets the beam 2 pass through its opening 11.
Le faisceau 8 est dirigé vers une zone de l'espace qui peut contenir une optique d'un appareil adverse. Les objets illuminés par le faisceau 8 renvoient un faisceau 12 qui est réfléchi successivement sur les miroirs 7 et 6 puis traverse le système optique, en sens inverse de celui du faisceau 2, pour être réfléchi sur le miroir 10 suivant un faisceau 13. Une lentille convergente 14 concentre le faisceau 13 suivant une petite surface 15 d'un plan de réception dans lequel est placé une mosafque de photodétecteurs 16. The beam 8 is directed towards a zone of space which can contain an optics of an opposing apparatus. The objects illuminated by the beam 8 return a beam 12 which is reflected successively on the mirrors 7 and 6 then passes through the optical system, in the opposite direction to that of the beam 2, to be reflected on the mirror 10 in a beam 13. A lens convergent 14 concentrates the beam 13 along a small surface 15 of a reception plane in which is placed a mosaic of photodetectors 16.
Le miroir rotatif 7 peut tourner autour d'une rotule 17 grâce à un système d'entraînement 18 comprenant par exemple deux moteurs électriques capables de commander le déplacement du miroir 7 respectivement en site et en gisement. Le système 18 est relié à une sortie d'un circuit électronique 19. The rotary mirror 7 can rotate around a ball joint 17 thanks to a drive system 18 comprising for example two electric motors capable of controlling the movement of the mirror 7 respectively in elevation and in bearing. The system 18 is connected to an output of an electronic circuit 19.
La distance entre les lentilles 4 et 5 peut etre réglée à l'aide d'un système électromécanique 20, de type connu, relié aussi à une autre sortie du circuit 19. The distance between the lenses 4 and 5 can be adjusted using an electromechanical system 20, of known type, also connected to another output of the circuit 19.
Un système de balayage 21 pouvant comprendre par exemple un registre à décalage permet d'explorer successivement les photodétecteurs de la mosaïque 16. Le système 21 est relié d'une part au circuit 19 et d'autre part aux sorties électriques des photodétecteurs de la mosaique 16. A scanning system 21 which can for example comprise a shift register makes it possible to successively explore the photodetectors of the mosaic 16. The system 21 is connected on the one hand to the circuit 19 and on the other hand to the electrical outputs of the photodetectors of the mosaic 16.
Le dispositif laser décrit ci-dessus et illustré par la figure 1 fonctionne de la manière suivante. The laser device described above and illustrated in Figure 1 operates as follows.
L'ensemble du dispositif est installé par exemple sur la tourelle d'un char de combat se déplaçant dans une zone d'opérations. The entire device is installed for example on the turret of a combat tank moving in an area of operations.
Le circuit 19 comporte un circuit élémentaire de commande capable de programmer les opérations successives du dispositif à partir d'un instant initial. The circuit 19 comprises an elementary control circuit capable of programming the successive operations of the device from an initial instant.
Le générateur laser 1 est par exemple d'un type capable d'émettre une suite d'impulsions déclenchées grâce au circuit de commande. La longueur d'onde de ces impulsions peut être située dans la gamme visible ou invisible, en particulier infrarouge. The laser generator 1 is for example of a type capable of emitting a series of pulses triggered by the control circuit. The wavelength of these pulses can be located in the visible or invisible range, in particular infrared.
Au départ, la distance entre les lentilles 4 et 5 est réglée par le système 20 de façon que le faisceau laser sortant du système optique 4-5 soit divergent. Le faisceau 8 illumine donc une zone conique de l'espace, l'angle au sommet du cône correspondant étant relativement important. Le rayonnement du faisceau 8 est, d'une façon générale, diffusé dans l'espace par les objets situés dans cette zone, de sorte que le rayonnement 12 renvoyé vers le miroir 7 est de faible intensité. Cependant, lorsque le miroir 7 est orienté de façon que l'optique d'un appareil adverse pointée sur le char soit disposée dans le champ du faisceau 8, cette optique renvoie vers le miroir 7, par effet catadioptrique, un mince pinceau de rayonnement laser relativement très intense et de faible divergence. At the start, the distance between the lenses 4 and 5 is adjusted by the system 20 so that the laser beam leaving the optical system 4-5 is divergent. The beam 8 therefore illuminates a conical area of space, the angle at the top of the corresponding cone being relatively large. The radiation of the beam 8 is, in general, scattered in space by the objects located in this area, so that the radiation 12 returned to the mirror 7 is of low intensity. However, when the mirror 7 is oriented so that the optics of an opposing device pointed at the tank are arranged in the field of the beam 8, this optics returns to the mirror 7, by catadioptric effect, a thin brush of laser radiation. relatively very intense and of slight divergence.
La petite surface 15 apparait donc comme un point très brillant sur le fond relativement sombre de l'image du champ exploré par le faisceau 8. The small surface 15 therefore appears as a very bright point on the relatively dark background of the image of the field explored by the beam 8.
Le dispositif 21 permet d'effectuer un balayage systématique des photodétecteurs de la mosalque 16 et de délivrer un signal représentatif de la position du point brillant dans le plan de réception. Ce signal est transmis au circuit 19 qui comporte des moyens pour déterminer, à partir de ce signal, la position angulaire de l'optique détectée dans le champ du faisceau 8. The device 21 makes it possible to carry out a systematic scanning of the photodetectors of the mosque 16 and to deliver a signal representative of the position of the bright point in the reception plane. This signal is transmitted to the circuit 19 which includes means for determining, from this signal, the angular position of the optics detected in the field of the beam 8.
Le circuit 19 alimente alors le système d'entraînement 18 qui fait tourner le miroir 7 autour de la rotule 17 de façon que le joint brillant soit situé au centre de la mosaïque 16, l'axe 9 du faisceau 8 étant alors orienté sur l'optique détectée. The circuit 19 then feeds the drive system 18 which rotates the mirror 7 around the ball joint 17 so that the shiny seal is located in the center of the mosaic 16, the axis 9 of the beam 8 then being oriented on the optics detected.
En même temps le circuit 20 commandé par le circuit 19 déplace la lentille 5 de façon à augmenter la distance entre les deux lentilles 4 et 5 jusqu'à l'obtention d'un faisceau parallèle à la sortie du système 4-5, ce système étant alors afocal. At the same time the circuit 20 controlled by the circuit 19 moves the lens 5 so as to increase the distance between the two lenses 4 and 5 until a beam is obtained parallel to the output of the system 4-5, this system then being afocal.
L'optique du système adverse est ainsi illuminée par des impulsions laser successives de forte puissance. Le système de réception de cette optique subit donc un éblouissement qui empêche le fonctionnement de l'appareil associé à l'optique détectée. Si l'illumination de l'optique est extrêmement intense, il peut en résulter une détérioration irréversible du système de réception ou de l'optique. De toutes façons, l'optique adverse et par conséquent l'appareil de repérage associé sont neutralisés. The optics of the opposing system are thus illuminated by successive high-power laser pulses. The reception system of this optic therefore undergoes a glare which prevents the operation of the device associated with the detected optic. If the illumination of the optics is extremely intense, it may result in an irreversible deterioration of the reception system or the optics. In any case, the opposing optics and therefore the associated tracking device are neutralized.
Dans certains cas il peut être utile d'associer au dispositif laser décrit ci-dessus un dispositif de télémétrie. Il suffit pour cela de disposer entre le générateur 1 et le miroir 10 une lame optique inclinée sur l'axe 3 de façon à prélever une petite partie de l'énergie du faisceau 2, la partie prélevée étant reçue par une photodétecteur auxiliaire dont la sortie électrique est connectée au circuit 19. Ce dernier comporte alors une horloge capable de mesurer l'intervalle de temps compris entre d'une part l'instant de départ d'une impulsion laser, c'est-à-dire l'instant où le photodétecteur auxiliaire délivre le signal correspondant, et d'autre part l'instant où un photodétecteur de la monarque 16 est illuminé par le point brillant. Cet intervalle de temps est représentatif de la distance entre le dispositif laser et l'optique détectée.Le système 20 permet alors de déplacer la lentille 5 de façon que le faisceau 8 soit focalisé sur l'optique détectée qui reçoit alors un rayonnement de densité maximale. In some cases it may be useful to associate with the laser device described above a telemetry device. It suffices for this to have between the generator 1 and the mirror 10 an optical blade inclined on the axis 3 so as to take a small part of the energy from the beam 2, the part taken being received by an auxiliary photodetector whose output electric is connected to circuit 19. The latter then includes a clock capable of measuring the time interval between on the one hand the start time of a laser pulse, that is to say the time when the auxiliary photodetector delivers the corresponding signal, and on the other hand the instant when a photodetector of the monarch 16 is illuminated by the bright point. This time interval is representative of the distance between the laser device and the detected optics. The system 20 then makes it possible to move the lens 5 so that the beam 8 is focused on the detected optics which then receives radiation of maximum density. .
Le dispositif représenté sur la figure 2 comporte des éléments identiques à ceux du dispositif illustré par la figure 1, ces éléments étant désignés par les mêmes références numériques. La différence essentielle entre les deux dispositifs consiste en ce que le système optique à focalisation variable est réalisé, dans le dispositif de la figure 2, sous la forme d'un système électro-optique adaptatif comprenant un miroir 22 à surface déformable et un récepteur électro-optique 23. The device shown in Figure 2 has elements identical to those of the device illustrated in Figure 1, these elements being designated by the same reference numerals. The essential difference between the two devices consists in that the optical system with variable focus is produced, in the device of FIG. 2, in the form of an adaptive electro-optical system comprising a mirror 22 with a deformable surface and an electro receiver -optics 23.
Le faisceau 2 émis par le générateur 1 est, après avoir traversé l'ouverture 11 du miroir 10, réfléchi sur un miroir de renvoi 24 vers la surface réfléchissante du miroir à surface déformable 22. Ce miroir comporte, comme il est bien connu, n éléments piézoélectriques fixés d'une part sur une plaque rigide et d'autre part sur la surface de réflexion du miroir 22. Les électrodes des éléments piézoélectriques sont reliées à un circuit de polarisation 25. Le miroir orientable 7 réfléchit, suivant un faisceau 8 d'axe 9, l'énergie laser renvoyée successivement par le miroir déformable 22 et un miroir auxiliaire 28. The beam 2 emitted by the generator 1 is, after passing through the opening 11 of the mirror 10, reflected on a deflection mirror 24 towards the reflecting surface of the mirror with a deformable surface 22. This mirror comprises, as is well known, n piezoelectric elements fixed on the one hand on a rigid plate and on the other hand on the reflection surface of the mirror 22. The electrodes of the piezoelectric elements are connected to a polarization circuit 25. The orientable mirror 7 reflects, according to a beam 8 d axis 9, the laser energy reflected successively by the deformable mirror 22 and an auxiliary mirror 28.
Le récepteur 23 est disposé de façon à recevoir à travers une lentille 26 une partie du rayonnement provenant des objets illuminés par le faisceau 3. La sortie électrique du récepteur 23 est relié à une entrée d'un circuit 27 qui joue un rôle analogue à celui du circuit 19 de la figure 1, une sortie du circuit 27 étant reliée à l'entrée du circuit 25. The receiver 23 is arranged so as to receive through a lens 26 a portion of the radiation coming from the objects illuminated by the beam 3. The electrical output of the receiver 23 is connected to an input of a circuit 27 which plays a role similar to that of circuit 19 in FIG. 1, an output of circuit 27 being connected to the input of circuit 25.
Au début du fonctionnement du dispositif laser on polarise les électrodes des éléments piézoélectriques du miroir 22 de façon à introduire des différences de phase entre les divers faisceaux réfléchis sur les éléments de surface réfléchissante du miroir 22. At the start of operation of the laser device, the electrodes of the piezoelectric elements of the mirror 22 are polarized so as to introduce phase differences between the various beams reflected on the elements of the reflecting surface of the mirror 22.
On obtient ainsi un faisceau 8 divergent et l'énergie reçue par le récepteur 23 est faible. Pour concentrer ensuite le faisceau 8 sur l'optique détectée, il suffit de modifier la polarisation des électrodes de façon à corriger ces différences de phase, l'énergie reçue sur le récepteur 23 étant plus importante. On conçoit donc qu'il est possible de commander à chaque instant la focalisation du faisceau 8 à la valeur convenable, l'amplitude du signal électrique délivrée par le récepteur 23 étant représentative de la focalisation du faisceau 9.A divergent beam 8 is thus obtained and the energy received by the receiver 23 is low. To then focus the beam 8 on the detected optics, it suffices to modify the polarization of the electrodes so as to correct these phase differences, the energy received on the receiver 23 being greater. It can therefore be seen that it is possible to control the focusing of the beam 8 at any time at the appropriate value, the amplitude of the electrical signal delivered by the receiver 23 being representative of the focusing of the beam 9.
Le fonctionnement du dispositif illustré sur la figure 2 est donc tout à fait analogue à celui représenté sur la figure 1. The operation of the device illustrated in FIG. 2 is therefore completely similar to that shown in FIG. 1.
Le dispositif selon l'invention peut être appliqué à l'équi- pement des installations ou véhicules militaires tels que les chars. The device according to the invention can be applied to the equipment of military installations or vehicles such as tanks.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ou représentés qui n'ont té donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, on peut sans sortir du cadre de l'inven- tion remplacer certains moyens techniques par des moyens équivalents. Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described or shown which have been given only by way of example. In particular, it is possible, without departing from the scope of the invention, to replace certain technical means with equivalent means.
C'est ainsi que la mosaïque de photodétecteurs peut être remplacée par la surface sensible d'une caméra de télévision, le balayage de cette surface sensible étant assuré bien entendu par le balayage électronique de la caméra. De plus, le miroir orientable peut etre remplacé par un dispositif déflecteur appelé ndiasporamètre" comprenant deux prismes optiques traversés par le faisceau laser, un des prismes étant entraîné en rotation par rapport à l'autre autour d'un axe parallèle à celui du faisceau. Thus the mosaic of photodetectors can be replaced by the sensitive surface of a television camera, the scanning of this sensitive surface being of course ensured by the electronic scanning of the camera. In addition, the adjustable mirror can be replaced by a deflector device called an ndiasporameter "comprising two optical prisms traversed by the laser beam, one of the prisms being driven in rotation relative to the other about an axis parallel to that of the beam.
Enfin le système optique adaptatif fonctionnant par réflexion comme représenté sur la figure 2 peut être remplacé par un système optique fonctionnant par transparence. Finally, the adaptive optical system operating by reflection as shown in FIG. 2 can be replaced by an optical system operating by transparency.
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