FR2585484A1 - Procede et dispositif de pilotage optique - Google Patents

Abstract

DES SIGNAUX DE PILOTAGE 818, 824 SONT PRODUITS QUI SONT DES MESURES QUALITATIVES OU QUANTITATIVES DE LA FORME OU DE LA POSITION D'UN SPOT LUMINEUX 804 SUR UNE TETE OPTIQUE 802 RELATIVE A DES RECEPTEURS A, B A OPTIQUE A FIBRE DANS LA TETE OPTIQUE. UNE PAIRE (OU DEUX) PEUT ETRE UTILISEE. LA PRODUCTION DES SIGNAUX DE PILOTAGE COMPORTE: LA MODULATION DE LA LUMIERE INCIDENTE FORMANT LE SPOT LUMINEUX 804 A UNE FREQUENCE PREDETERMINEE; LE RETARD DES SIGNAUX SUR UN (OU PLUS) DES RECEPTEURS B PAR RAPPORT AUX SIGNAUX SUR L'AUTRE RECEPTEUR A, DE PAR EXEMPLE UN DEMI-SIECLE D'UNE FREQUENCE PREDETERMINEE, LA COMBINAISON DES SORTIES DES RECEPTEURS POUR PRODUIRE UN SIGNAL LUMINEUX COMPOSE 810; LA PRODUCTION D'UN SIGNAL ELECTRIQUE COMPOSE EQUIVALENT PAR LA PHOTODIODE 812; ET LE TRAITEMENT DU SIGNAL COMPOSE DANS LE PROCESSEUR 814, 816, 822 POUR EXTRAIRE UN COMPOSANT POUR AGIR COMME SIGNAL DE PILOTAGE 818, 824. L'INVENTION S'APPLIQUE EN PARTICULIER DANS LE PILOTAGE DE DEPLACEMENTS RELATIFS AVEC DES SYSTEMES OPTIQUES FORMANT L'IMAGE D'UNE SOURCE LUMINEUSE PLACEE SUR UN OBJET, SUR UNE TETE OPTIQUE 802 PLACEE SUR UN AUTRE OBJET, POUR FORMER AINSI LE SPOT LUMINEUX 804 DONT LA FORME OU LA POSITION CHANGE EN FONCTION DU DEPLACEMENT RELATIF ENTRE LES DEUX OBJETS ET DU TYPE DE SYSTEME OPTIQUE UTILISE.

Description

La présente invention a trait au pilotage de caractéristiques géométriques

ou positionnelles de spots lumineux, tels que ceux qui sont produits par les sytèmes optiques utilisés pour piloter les déplacements, par exemple les variations des positions relatives de deux objets. Dans le domaine de la conception et du fonctionnement des moteurs à turbine à gaz, Il est particulièrement souhaitable de piloter avec précision les jeux entre les extrémités des aubes de rotor de turbine ou de compresseur, et des carters qui les enveloppent, parce que 1 o des jeux excessifs abaissent le rendement du moteur, tandis que le contact entre les aubes et le carter provoque des dommages. Un tel pilotage est devenu important comme outil de recherche et de développement dans l'industrie des turbines à gaz, et des dispositifs de pilotage appropriés peuvent aussi être utilisés comme composants dans 1 s les systèmes actifs de contrôle de jeux de divers types connus, afin de fournir un signal de commande de réaction pour maintenir le jeu à une

valeur optimum dans toutes les conditions opératoires.

Il y a bien entendu un besoin de piloter les déplacements dans de nombreux autres domaines de la technologie dans des buts de mesure et de contrôle. Dans ces domaines, et dans le domaine des turbines à gaz, il existe de nombreuses propositions qui permettent de réaliser le pilotage des déplacements en utilisant des dispositifs qui émettent un rayon de lumière sur un objet, dont la distance qui le sépare du dispositif doit être pilotée. La lumière réfléchie par l'objet est alors focalisée en un spot lumineux sur une surface sensible, et la forme, la dimension ou la déflection du spot lumineux, est pilotée en utilisant plusieurs photodiodes ou une série de photodiodes. Les signaux des photodiodes sont alors traités pour produire un signal de pilotage qui,

une fois calibré, peut être utilisé comme une mesure du déplacement.

Dans certains buts, par exemple, un signal de réaction à un système asservi, il suffit d'une détermination "qualitative" des déplacements plutôt que "quantitative", c'est-à-dire, il suffit de produire un signal qui indique clairement si par exemple un jeu est à sa valeur idéale ou non, plus le sens de toutes variations à partir du jeu idéal, mais il n'est pas nécessaire de maintenir un calibrage initial de la

combinaison pilotage-système asservi en terme de valeur exacte du jeu.

D'un autre côté, la détermination quantitative du déplacement est nécessaire dans certains cas, tels que la mesure exacte des jeux, et ceci 1 o nécessite souvent que le signal finalement produit à partir de la sortie du dispositif de pilotage soit mis en rapport avec son entrée pour minimiser les conséquences des variations de luminance afin de

maintenir la validité du calibrage original de la combinaison pilotage-

système asservi dans des limites acceptables.

Un objet de la présente invention est donc de fournir un moyen pour piloter des déplacements optiquement, qui peut fournir un signal de sortie capable d'être facilement traité pour extraire des informations

qualitatives et/ou quantitatives concernant les déplacements.

Dans certains environnements, les bas niveaux de lumière sont un problème. Ainsi, dans les moteurs à turbine à gaz, les ouvertures de lentilles dans le système projection-image sont minimisées afin de les obtenir dans une ouverture aussi petite que possible dans le carter de la turbine ou du compresseur à l'étude. Ce fait, plus la réflectivité basse des pointes d'aubes dont le Jeu doit être piloté, et la probabilité de contamination de la lentille dans l'environnement du moteur, conduit à des flux lumineux très bas dans les optiques, et il en résulte des niveaux de signaux photo-électriques bas. Les caractéristiques des photodiodes, par exemple, sont telles qu'à de faibles niveaux de photocourant, leurs sorties varient plus largement en pourcentage qu'elles-mêmes, qu'à des hauts niveaux de photocourant; c'est-à-dire à de faibles niveaux d'illumination, leurs sorties ont du bruit. De plus, dans certains cas, un détecteur à photodiodes en avalanche -ou un photomultiplicateur- peut être nécessaire pour travailler avec les faibles niveaux lumineux, mais de tels détecteurs sont sujets à des variations de gains à long terme, et par conséquent, peuvent quelquefois produire des signaux de sortie qui

ne sont pas des indications sores de la véritable illumination.

De telles fluctuations de sortie aux faibles niveaux lumineux donnent lieu à un problème avec les signaux de pilotage, mettant en jeu des termes dérivés par différenciation des sorties de photodiodes, du fait que, si les sorties sont d'amplitudes similaires, la valeur d'un terme de différence représentera de grandes fluctuations en pourcentage de luimême pour des fluctuations relativement faibles des sorties en pourcentage d'elles-mêmes. Par conséquent, la précision du

signal de pilotage en souffre.

La présente invention contribue à résoudre le problème ci-dessus 1 o en modifiant la façon dont le signal de pilotage est dérivé des valeurs du

flux lumineux dans le système optique.

Par conséquent, la présente invention fournit un procédé pour piloter une caractéristique géométrique ou positionnelle d'un spot lumineux par rapport à au moins un premier et un second moyen de réception de lumière disposés dans une relation fixe l'un par rapport à l'autre, le spot lumineux étant formé par la lumière incidente sur le moyen de récepteur qui produit les signaux lumineux dans chaque moyen de récepteur, l'amplitude des signaux lumineux dans chaque moyen de récepteur dépendant des caractéristiques dudit spot lumineux, le procédé comprenant: a) on module la lumière incidente à une fréquence prédéterminée; b) on retarde le signal lumineux dans le second moyen de récepteur, par rapport aux signaux lumineux dans le premier moyen de récepteur, d'une fraction prédéterminée d'un cycle de la fréquence prédéterminée; c) on combine les sorties du premier et du second moyen de récepteur pour produire un signal lumineux composé ayant une amplitude à la fréquence prédéterminée qui dépend de l'intensité de la différence entre les signaux lumineux dans le premier et le second moyen de récepteur; et, d) on dérive du signal de lumière composé un signal de pilotage représentatif de l'amplitude du signal de lumière composé à la fréquence prédéterminée, et par suite, de ladite différence entre les amplitudes des signaux lumineux dans le premier et le second moyen de récepteur, d'o il résulte que ledit signal de pilotage est expressif de la

caractéristique dudit spot lumineux.

Ce procédé présente l'avantage sur les arrangements antérieurs, que les termes de différence, expressifs de par exemple la forme ou la position du spot lumineux, sont en effet produits optiquement plutôt que par combinaison des sorties de photodiodes, le traitement de signal subséquent servant seulement à séparer le composant de différence dans le signal lumineux composé. Par conséquent, le problème d'amplification des fluctuations du photocourant pendant la dérivation du terme de

différence des sorties des photodiodes est réduit de façon significative.

Un autre avantage associé est que l'invention permet l'usage de o seulement une photodiode comme transducteur pour produire un signal électrique équivalent au signal lumineux composé. Puisque le signal lumineux composé est plus fort que les signaux lumineux des récepteurs individuels, les photocourants résultants sont plus grands que dans l'art antérieur, de sorte que des fluctuations mineures du photocourant ont un effet moins sérieux. L'emploi d'une seule photodiode évite les problèmes d'instabilité relative entre les différentes sorties de photodiodes, et

permet aussi des économies, et simplifie l'appareil dans son ensemble.

Si l'on désire produire un signal de pilotage utilisable au maximum pour la détermination quantitative des déplacements, il est préférable que le procédé ci-dessus comprenne les étapes additionnelles suivantes: a) on dérive du signal lumineux composé un signal d'addition représentatif du flux lumineux total incident sur le moyen de récepteur de lumière; et, b) on normalise le -ou chaque- signal de pilotage en obtenant son

rapport avec le signal d'addition.

L'étape de retard dans le procédé ci-dessus produit une relation hors de phase entre les composants du signal lumineux composé et ceci permet un traitement électronique facile du signal lumineux composé après qu'il ait été transmis à un élément transducteur photo-électrique qui produit un signal électrique composé équivalent. Par exemple, le flux lumineux de l'un des moyens de récepteur lumineux peut être retardé en transmission par rapport au flux lumineux de l'autre, d'une demi-longueur d'onde de la fréquence prédéterminée, le signal de pilotage étant alors produit par entrée du signal électrique composé dans un détecteur sensible à la phase ou analogue, synchronisé à la

fréquence prédéterminee.

D'autres aspects de la présente invention apparaîtront à la

lecture de la description suivante.

Des formes de réalisation de l'invention vont maintenant être

décrites à titre d'exemple seulement, en référence aux dessins ci-

joints, sur lesquels: la figure 1 A est une reproduction de la figure 1 du brevet anglais antérieur 2 066 449 et du brevet américain 4 357 104, reproduisant schématiquement le plan et les composants d'un capteur électrique qui peut être utilisé dans le cadre de la présente invention; la figure lB est un diagramme illustrant une variante de plan optique pour le capteur optique;

la figure 2 est une vue agrandie de la section suivant la ligne 1 1 -

I l sur la figure 1; la figure 3 est une représentation graphique d'un signal de pilotage que l'on désire dériver du capteur, en fonction d'une distance mesurée par le capteur; la figure 4 est une représentation schématique d'un système incorporant un appareil selon la présente invention; la figure 5 est une représentation graphique de signaux à différents stades de traitement dans l'appareil de la figure 4; la figure 6 est une représentation schématique d'une variante de l'invention; la figure 7 est un schéma-bloc repésentant une forme d'un appareil de traitement de signal conforme à l'invention; et, la figure 8 est une représentation schématique d'une autre

variante de l'invention.

En se référant d'abord à la figure 1, il y est représenté un capteur optique connu 1, qui peut être localisé avec précision contre une ouverture 3 dans le carter 5 de turbine d'un moteur à turbine à gaz afin de piloter le jeu x entre les pointes 7 des aubes 9 de turbine et le carter , qui, par simplicité, est représenté avec une seule épaisseur de paroi. Le capteur 1 fonctionne sur le principe qu'un rayon lumineux qui est focalisé par un système de lentilles astigmatiques change de forme lorsqu'il passe par le foyer. Un objet solide, tel que la pointe 7 de l'aube de turbine 9 placée près du foyer, reçoit un spot de lumière qui est projeté sur lui, la forme du spot dépendant de la distance exacte S de l'objet à partir de l'extrémité objective du système de lentille qui est pris pour définir une donnée à partir de laquelle S est mesurée. Si un détecteur est alors incorporé pour produire une sortie dépendante de la forme du spot, cette sortie fournira alors une mesure de la distance 5,

et par conséquent du jeu x.

Dans le capteur 1, l'extrémité 13 d'une fibre optique unique 11 fonctionne comme source lumineuse primaire. La fibre optique 11 reçoit la lumière d'un projecteur approprié, une diode émettrice de lumière ou une diode laser 12 alimentée à son autre extrémité éloignée du capteur 1. La lumière 15, émise par l'extrémité 13 de la fibre optique 11, est collimatée par une lentille 17, l'astgmatisme est introduit par une lentille cylindrique faible 19, et une image astigmatique de l'extrémité 13 de la fibre optique 11 est projetée sur la pointe d'aube par la lentille

convexe 21.

La lentille cylindrique faible 19 a une face plane P et une face convexe cylindrique C dont l'axe longitudinal est perpendiculaire au plan du dessin. La distance focale du système de lentilles 17, 19, 21 dans le plan du dessin est donc différente de sa distance focale dans un plan perpendiculaire à celui du dessin. En fait, la distance focale dans le plan perpendiculaire au plan du dessin est plus courte, la distance focale dans le plan du dessin n'étant presque pas affectée par la lentille 19

parce que, dans ce plan, il y a effectivement une feuille plane de verre.

Lorsqu'un objet, tel qu'un pointe d'aube 7, est déplacé vers le capteur 1 à partir de la première position focale correspondant à la grande distance focale, vers la seconde position focale correspondant à la courte distance focale, l'image que le système de lentille projette sur lui changera de forme, respectivement d'un ligne dans le plan du dessin vers une ligne dans un plan perpendiculaire au plan du dessin. A une position entre les deux positions focales, l'image 13 sera également hors du foyer dans les deux plans, et par suite l'image sera circulaire. On

s'arrange pour que cette dernière position corresponde au jeu x optimum.

Une dimension appropriée pour ce spot circulaire de lumière est 0,25 à 0, 5 mm. Par comparaison, l'épaisseur d'une pointe d'aube peut être 1 mm

à 1 cm.

L'image sur la pointe d'aube peut être considérée elle-même comme une source de lumière, et le système de lentilles 17, 19, 21 permet la projection de l'image lumineuse 23 (lignes en trait interrompu) en arrière à travers le système sur la source lumineuse 13 et la zone qui l'entoure. Comme un astigmatisme additionnel est introduit dans l'image lorsqu'elle est retransmise en arrière à travers le système de lentilles, la transformation ligne-cercle se produit autour de la source 13, mais avec l'effet accru d'une intensité dépendant du rapport des distances focales des lentilles 17 et 21. Afin de détecter le changement de forme du spot lumineux avec le changement de distance x, le flux lumineux tombe sur les extrémités de chacun de quatre récepteurs lumineux comprenant des fibres optiques ou des faisceaux de fibres optiques a, b, c et d, dont les extrémités sont 1 o réparties équi-angulairement immédiatement autour de l'extrémité émettrice de lumière 13 de la fibre-source 1 l (voir figure 2). Les photodiodes 29-32 reçoivent des signaux lumineux des quatre optiques à fibres et produisent des signaux électriques pour un traitement ultérieur. Comme représenté sur les figures 1 et 2, le détecteur de forme d'images formé par des optiques à fibres a, b, c et d, et la fibre source de lumière 11, sont tous incorporés dans un composant 57 de tête

optique composite.

Le montage d'une diode laser 12 éloigné du corps du capteur et l'emploi de la fibre optique 11 pour injecter la lumière est bien entendu souhaitable en raison des effets de chaleur et de vibrations dans l'environnement immédiat de la turbine à gaz, mais il serait aussi possible de monter une diode laser directement dans la tête optique 57

si cela était désirable pour une raison quelconque.

Pour obtenir d'autres détails de construction du capteur optique et de ses composants, on consultera les brevets antérieurs déjà mentionnés. Cependant, en addition, on devra noter que l'emploi du capteur dans l'environnement chaud d'une turbine nécessitera bien entendu en pratique de munir la sonde d'une chemise à air de

refroidissement, comme il est connu dans la technique de pyrométrie-

radiation et indiqué sur la figure 4 en J. Une partie de cet air sera utilisée comme air de purge pour protéger la lentille 21 de la contamination par les produits de combustion, l'air de purge étant injecté dans la chambre devant la lentille 21 à travers les trous H et

s'échappant dans le passage de la turbine.

Il est bien entendu que diverses modifications pourraient être apportées au plan optique du capteur optique décrit ci-dessus sans changer l'essentiel du fonctionnement de l'invention, tel que décrit ensuite ciaprès. Par exemple, la lentille cylindrique unique 19 pourrait être remplacée par une paire de lentilles cylindriques croisées. En outre, alors que l'incorporation d'optiques à fibres émettant et recevant la lumière dans une tête optique unitaire 57 permet de construire un capteur particulièrement compact, parce que tous ses composants ont un axe optique commun, il serait possible d'injecter la lumière 15 autrement qu'à travers une fibre émettrice 1 1 ou une diode laser disposée de façond équivalente. Par exemple, se référant à la figure lB, la lumière 15' pourrait être injectée à angle droit sur l'axe optique principal X' du capteur à partir d'une source de lumière appropriée 12' située sur un côté de l'axe X', la lumière 15' étant collimatée par une lentille 70 et dirigée le long de l'axe X' au moyen d'un diviseur de faisceau 72, le reste de l'arrangement de lentille du capteur restant le même que représenté sur la figure lA. Il serait bien entendu aussi possible d'incorporer la lentille cylindrique ou des lentilles entre la lentille 70 et le diviseur de faisceau 72 au lieu de les mettre entre les lentilles 17 et 21 comme représenté, mais dans ce cas, l'avantage de l'astigmatisme additionnel introduit par la lentille 19' sur la lumière 23

renvoyée par l'objet 9 serait perdue.

Revenant maintenant à une considération du fonctionnement de la tête optique 57 sur les figures 1 A et lB, les trois modes de base dans lesquels la lumière image 23 tombe sur les optiques à fibres a à d (et par suite, sur les photodiodes 29 - 32 auxquelles elles sont connectées) sont illustrés sur la figure 2 par les références 33, 34 et 35. Le capteur 1 est orienté par rapport à l'ouverture 3 du carter (figure 1) de façon que, quand la distance S, et par suite le jeu x, est grande, le spot de lumière allongé 33 (forme en trait mixte) est produit quand la pointe d'aube 7 traverse l'axe optique X - X. Le spot 33 tombe principalement sur l'extrémité réceptrice de lumière des optiques a et c, produisant des photocourants relativement importants dans les cellules 29 et 31, mais

seulement de petits photocourants dans les cellules 32 et 30.

Quand le jeu x est à sa valeur nominale optimum, un spot circulaire de lumière 34 (cercle en trait interrompu) est produit et tombe également sur tous les quadrants, produisant momentanément des photocourants égaux dans toutes les quatre cellules. Quand le jeu est petit, le spot allongé de lumière 35 (en pointillé) alors produit tombe principalement sur les quadrants b et d, produisant des photocourants relativement importants dans les cellules 30 et 32, mais seulement de

faibles courants dans les cellules 29 et 31.

Si les lettres de référence des quadrants a à d sont prises pour représenter la quantité de lumière que reçoit chacun d'eux, elles peuvent aussi être prises pour représenter la tension de sortie des cellules correspondantes 29 à 32, puisque celles-ci sont proportionnelles aux flux de lumière incidant sur elles. Il est nécessaire de produire un signal de pilotage de jeu dont l'intensité est une mesure de la forme du spot lumineux. Un tel signal de pilotage peut être obtenu si les tensions de o sortie des cellules photo-électriques sont combinées dans le rapport: (a + c) + (b + d) (a + c) + (b + d) qui, par commodité, sera exprimé par A - B A+B A + B La figure 3 montre comment la valeur de (A - B) / (A + B) varie avec la distance 5. Quand la pointe d'aube est à la position S1 de grande distance focale du capteur 1, avec le spot 33 tombant principalement sur les optiques a et c, alors par inspection (A - B) / (A + B), approchera la valeur + 1. A la position Ss de courte distance focale, avec le spot 35 tombant principalement sur les optiques b et d, (A - B) / (A + B) approchera la valeur - I1. A la position focale moyenne So avec le spot 34 tombant également sur les optiques a, b, c et d, (A - B) / (A + B) sera nul

(jeu optimum).

La production d'un tel signal est sujette au problème expliqué précédemment, et comment la présente invention contribue à leur solution va maintenant être décrit en se référant en particulier aux

figures 4 et 5.

En se référant à la figure 4, les canaux optiques à fibres a, b, c et d indiqués par des lignes en pointillé ne sont pas utilisés pour alimenter les photodiodes individuelles correspondantes comme pour la figure 1; à la différence, ils injectent leur flux lumineux dans un seul câble optique à fibre 101 au moyen d'un connecteur optique 103 à entrées multiplex pour produire un signal optique combiné qui, à son tour, est injecté à travers les connecteurs optiques optionnels 104 dans un détecteur à photodiodes unique et préamplificateur 105. Le câble optique à fibres 101 peut être réalisé avec une longueur suffisante pour permettre de placer le module détecteur-préamplificateur 105 à un emplacement approprié favorable sur le moteur à turbine à gaz à piloter, ou sur une autre structure dans la cellule de test ou l'avion. En variante, il serait possible de connecter les extrémités des optiques a, b, c et d au détecteur préamplificateur 105 à travers un connecteur optique à entrée multiplex, comme le connecteur 103. Ceci combinerait encore les signaux lumineux des optiques pour donner un signal d'entrée optique

1 o combiné à la photodiode.

Ayant combiné la lumière des optiques a, b, c et d dans l'entrée 101 d'une photodiode à canal optique unique avec une sortie 107 de

signal électrique composé correspondant du photodiode-

préamplificateur 105, il apparaît que, pour obtenir les signaux désirés A - B ou (A - B) / (A + B) de la sortie 107, il est nécessaire de fournir des moyens de différenciation entre les signaux lumineux a + c et b + d qui, autrement, ne peuvent pas être distingués l'un de l'autre dans le canal optique unique. Pour permettre ceci, il est prévu que la source de lumière 12 à diode laser qui injecte dans la fibre émettrice optique 11 du capteur (voir aussi figure 1) est modulée (par exemple, basculé ouvert et fermé) à une fréquence élevée (par exemple 20 MHz) par le circuit de commande 108, et que les signaux dans une paire des optiques à fibres de récepteurs, par exemple b et d, sont retardés par rapport aux signaux d'autres paires au moyen de lignes retard Lb, Ld qui font les optiques à fibres b et d plus longues que l'autre paire, d'une grandeur qui assure que les signaux lumineux b et d arrivent au connecteur multiplex 103 hors de phase avec les signaux lumineux a et b d'un demi-cycle de la fréquence de modulation 20 MHz. Le résultat est que le signal de lumière combiné est en fait un signal de lumière composé. Par conséquent, la sortie du photodiode-préamplificateur 105 est un signal électrique composé dont l'amplitude à une fréquence de 20 MHz représente la valeur A - B chaque fois qu'une pointe d'aube passe sur l'axe optique X-X du

capteur 1 (figure 1).

Cette situation est représentée graphiquement sur la figure 5.

Sur la figure 5 (i), nous voyons l'entrée de lumière modulée sur la fibre optique d'entrée 11 représentée en intensité en fonction du temps et apparaissant sous la forme d'une onde rectangulaire. Le signal lumineux d'entrée est seulement réfléchi par les pointes d'aube et renvoyé sur les optiques à fibres de récepteur a, b, c et d quand une pointe d'aube est présente sur le trajet optique du capteur, et le passage d'une aube devant le capteur est représenté sur la figure 5 (ii), o on notera que la présence d'une pointe d'aube sur le trajet optique du capteur coincide avec plusieurs des impulsions d'entrée de lumière à 20 MHz -de la figure (i). Par suite, les impulsions de lumière interceptées par les aubes seront transmises aux optiques à fibres a, b, c et d. L'importance de la lumière reçue par chaque fibre quand une aube passe dépend de l'état de

o foyer de l'image astigmatique sur la pointe d'aube.

Une possibilité est représentée sur les figures 5 (iii) à 5 (vi), o le graphique de l'intensité de la lumière en fonction de la base de temps commune pour chaque fibre optique lorsqu'une pointe d'aube passe devant le capteur est représentée pour la situation pour laquelle la pointe d'aube est à un petit jeu, et par conséquent le spot lumineux tombant sur les optiques de fibres a la forme allongée 35 de la figure 2. Dans ce cas, les niveaux de lumière sur les fibres optiques a et -c sont nominalement égaux et faibles, mais dans les fibres b et d, ils sont nominalement égaux et élevés. Comme représenté sur la figure 5 (v) et 5 (vi), par le temps que les signaux de lumière mettent pour atteindre les extrémités

des optiques à fibres longues b et d, elles sont retardées d'un demi-

cycle (c'est-à-dire une demi-longueur d'onde) de la fréquence de modulation 20 MHz par rapport aux signaux lumineux aux extrémités des optiques à fibres courtes a et c. Les signaux lumineux des quatre optiques à fibres sont additionnés dans les connecteurs 103 et le câble à fibre 101 (figure 4) et par suite, l'entrée du signal de lumière composé au détecteur est comme représentée sur la figure 5 (vii), avec les composants A et B qui sont hors de phases de 180'. Du fait de cette différence de phase et du fait que le spot lumineux 35 (figure 2) tombe principalement sur les optiques b et d du fait B est plus grand A, l'amplitude du signal de lumière composé à la fréquence de modulation de 20 MHz est B - A, c'est-à-dire - (A - B), ceci étant le troisième constituant du signal de lumière composé et par suite aussi de la sortie

du signal électrique composé de la photodiode 105.

On va maitenant voir qu'au jeu optimum quand le spot lumineux est circulaire (34 sur la figure 2), les signaux lumineux a, b, c et d sont tous de valeur égale et aucune sortie à 20 MHz n'est obtenue du photodétecteur-préamplificateur 105. Quand l'un de A ou B croit, un signal à 20 MHz est obtenu, dont la phase indique lequel de A ou B a

augmenté, et par suite, si le jeu a augmenté ou diminué.

Afin d'isoler le composant A - B, la sortie 107 du photodiode-

préamplificateur 105 est passée par la première branche 109 d'un processeur à signal analogique électronique. Cette branche est constituée principalement d'un démodulateur synchrone ou détecteur sensible à la phase 111 qui est connecté au modulateur 108 pour permettre la synchronisation à la fréquence modulée à 20MHz. La sortie du détecteur 1 1 1 sensible à la phase peut être considérée comme un pilote de la forme du spot lumineux, et par suite du jeu, et est, comme représenté sur la figure 5 (viii), à savoir un signal de différence récurrent de valeur - (A - B) si B > A, ou A - B si A > B; la récurrence étant à la fréquence des passages des aubes. Clairement, si A = B, ce qui est le cas pou un jeu optimum, il n'y a pas de signal sortant du détecteur

sensible à la phase.

La sortie du signal pilote A - B du détecteur 111 sensible à la phase peut être utilisé comme signal de réaction pour un système asservi 113 capable d'ajuster le jeu des aubes de turbine d'une quelconque de plusieurs façons connues qui ne fait pas partie de la présente invention. Dans un tel cas, le capteur optique représenté sur la figure 1 fonctionne simplement comme un détecteur de zéro, signalant la déviation à partir du jeu idéal entre la pointe d'aube et le carter du moteur. A moins que le servo 113 n'incorpore effectivement un filtre passe-bas, il est nécessaire d'incorporer un filtre passe-bas 123 entre le détecteur 111 sensible à la phase et le servo 113.

Si les valeurs effectives de déplacement des pointes d'aubes de turbine à partir du point zéro sont nécessaires afin d'évaluer les jeux exactement, alors un signal d'addition A + B est aussi nécessaire afin de normaliser la sortie du signal de pilotage du détecteur 111 sensible à la phase, l'objet d'une telle normalisation étant de supprimer l'effet sur le signal de choses telles que des variations d'intensité de la source lumineuse, contaminations de lentilles, et variations dans la réflectivité des aubes. La normalisation est obtenue en rendant le signal de sortie du processeur de signal, le rapport (A - B) / (A + B), le terme A + B étant le résultat d'addition des amplitudes des deux quantités A et B indépendamment de la différence de phase, ceci étant effectivement obtenu dans la seconde branche 115 du processeur, dans laquelle un filtre passe-bande 117 reçoit le signal photodiode 107 amplifié et donne un signal de sortie (A + B) / 2, comme indiqué sur la figure 5 (viii). Ceci est mis en rapport avec le signal de pilotage A - B de l'autre branche du processeur dans un diviseur 1 19 pour donner au processeur un signal de sortie de la forme 2(A - B) / (A + B). Le facteur 2 et toutes autres constantes du système sont bien entendu compensées pour le

calibrage initial du système complet quand il est installé.

Ce qui précède est une description de deux variantes simples d'un

o système pour traiter électroniquement le signal électrique composé et

le spécialiste trouvera toutes sortes de raffinements.

Par exemple, la discussion ci-dessus laisse hors de considération l'effet d'éblouissement dans le système optique dû aux réflections et réfractions indésirées. Le composant éblouissement du signal du photodiodepréamplificateur 105 est en fait annulé dans le terme A - B de la branche 109 du processeur, mais il est toujours présent dans le sortie (A + B) / 2 du filtre passe-bas 117. Si le composant éblouissement était une fraction significative du terme (A + B) / 2, il serait nécessaire de le compenser et en fait il pourrait facilement être écarté si nécessaire en passant la sortie du filtre passe-bas 117 à travers un autre filtre 121 (en trait interrompu) adapté à enlever l'éblouissement en laissant passer seulement les composants de signaux à la fréquence de passage des aubes. Ceci nécessiterait bien entendu d'être un filtre passe-bande d'approche de synchronisation commandé par un signal de vitesse de rotation T dérivé d'un tachymètre

sur le moteur.

Une autre complication provient du fait qu'il peut y avoir des fluctuations dans la force du signal superposé au signal de sortie du détecteur-préamplificateur 107, ces fluctuations étant provoquées par o30 des variations de la texture de surface des parties des pointes d'aube qui sont balayées par le capteur. De telles fluctuations, bien que rapides, auraient une fréquence très inférieure à 20 MHz et seraient par conséquent lissées par le filtrage passe-bas. En conséquence, la sortie de la branche 1 15 du processeur électronique est corrigée à cet égard du fait de la présence du filtre passe-bas 117, mais la branche 109 pourrait nécessiter l'addition d'un filtre passe-bas 123 après le détecteur 111 sensible à la phase afin de lisser le signal, en supposant

qu'il n'est pas déjà incorporé pour assister le servo 113.

Notons qu'il est supposé ci-dessus que le détecteur 111 sensible à la phase comporte dans tous les cas un filtre passe-bas sur sa sortie, qui serait efficace pour filtrer la modulation 20 MHz, mais il ne serait probablement pas efficace pour filtrer les fluctuations à basse

fréquence dues à la structure de la surface.

Bien que l'invention ait été décrite jusqu'ici en rapport avec son application au pilotage des variations de distances, elle est aussi utile 1 o pour piloter d'autres types de déplacements. Par exemple, une source de lumière modulée et une tête optique comme la tête optique 57 sur les figures 1A et 1B pourraient être incorporées dans des instruments de surveillance, avec des lignes à retard appropriées, pour obtenir des niveaux, des élévations et des triangulations. Un exemple intéressant de ce type d'emplol est le guidage d'une machine de creusement de galeries,

et ceci va être maintenant décrit en regard de la figure 6.

Ce qui est nécessaire est un dispositif optique 600 qui détecte la déviation d'une machine de creusement de galerie (non représenté), à partir d'un trajet rectiligne nominal prescrit 602, ce dernier étant défini commodément par un rayon laser 604 Le rayon laser peut être modulé à une fréquence élevée et est projeté à partir d'une base convenablement surveillée (non représentée) en bas de la galerie, sur le dispositif optique 600 qui est monté sur l'arrière de la machine. Il est nécessaire de piloter à la fois les déviations verticales (y) et horizontales (x) du trajet théorique 602 et, pour cela le dispositif optique a une tête optique 606 similaire à la tête optique 57 des figures 1 et 2, avec cette différence que bien entendu il ne comporte pas de source lumineuse. Il consiste ainsi en quatre fibres réceptrices de lumière ou quatre faisceaux de fibres a', b', c' et d' sur lesquels le rayon laser est focalisé par un système optique approprié représenté par la lentille 608. Le médaillon sur la figure 6 représente une vue en bout de la tête optique 606 avec le rayon laser 604 incident comme un spot lumineux sur les extrémités de récepteur des optiques à fibres a', b', c'

et d'.

Quand la machine de creusement est dans la position correcte par rapport au rayon laser 604, le rayon laser illumine également les quatre optiques à fibres réceptrices de lumière comme représenté sur le médaillon. Ces optiques transportent les flux de lumière interceptés à un connecteur 610 à optiques à fibres multiplex, o les entrées de lumière sont combinées et acheminées par une seule optique à fibres 611 à un détecteur photodiode unique et préamplificateur 612, comme dans le cas de la figure 4. Afin de munir le dispositif de la possibilité de détecter les déviations positives et négatives par rapport aux axes, et y, les optiques à fibres b', c' et d', cormportent des lignes à retard 614, 616 et 618 respectivement. De cette façon, les longueurs des optiques à fibres b', c' et d' sont rendues plus grandes que a' d'un quart, une moitié et trois quarts d'une longueur d'onde respectivement, de la fréquence de modulation. En supposant une illumination égale pour les quatre optiques par le rayon laser et un cycle de travail de 50 % pour la modulation du rayon laser, le résultat est que les entrées lumineuses a', b', c' et d' ajoutent dans le connecteur multiplex 610 une entrée de flux lumineux constante à la photodiode: les variations dans l'entrée du flux lumineux indiquent que la machine de creusement s'écarte du trajet prescrit et

sont traitées de la façon suivante.

La sortie 620 du détecteur-préamplificateur 612 est injectée à l'équivalent d'un détecteur sensible à la phase sous forme d'un amplificateur 622 à enclenchement à deux phases, qui est synchronisé en S à la fréquence de modulation et à deux sorties 624 et 626 qui indiquent respectivement les intensités des signaux en phase et en quadrature présents dans le signal composé sur la ligne 620. La sortie en phase 624 de l'amplificateur 622 peut être utilisée comme premier signal de pilotage et représente la valeur a' - c', et la sortie en quadrature peut être utilisée comme un second signal de pilotage et représente b' - d', par consequent, on voit que quand le positionnement nominal de la machine de creusement de galeries a pour effet que les amplitudes de a', c', b' et d' sont égales, les sorties de signal de pilotage

624 et 626 seront zéro.

Si la machine de creusement de galeries dévie horizontalement, le spot lumineux se déplacera sur l'axe x de sorte que, par exemple, l'optique à fibres b' est illuminée plus que d', tandis que les optiques à

fibres a' et c' resteront également illuminées l'une par rapport à l'autre.

En supposant que le signal de référence S à l'amplificateur 622 est en phase avec le signal lumineux a', alors la sortie en quadrature 626 de l'amplificateur 622 aura une intensité et un signe proportionnel à b' d', indiquant une déviation horizontale à gauche ou à droite. De même, la sortie en phase 624 de l'amplificateur 622 indique la déviation suivant la verticale ou l'axe y. Si la déviation a des composantes sur les deux axes x et y, ceci engendrera des signaux dans les deux sorties en quadrature et en phase, qui seront proportionnelles aux composantes x

et y de la déviation.

On comprendra de ce qui précède que les sorties 624 et 626 peuvent être utilisées comme une entrée de signal de commande à la machine de creusement de galeries pour la ramener à sa position prescrite. Si l'on désire obtenir une mesure quantitative de la déviation et non seulement un signal de réaction pour un système de commande, la sortie du détecteurpréamplificateur 612 peut être injectée à travers un filtre passe-bas 632 en parallèle avec l'amplificateur d'enclenchement. Cet arrangement est analogue à celui de la figure 4, et donnera une sortie du filtre 632 qui est proportionnelle à la valeur (a' +

b' + c' + d'), donc proprotionnelle à l'intensité moyenne du spot lumineux.

Ainsi, la sortie du filtre 632 peut être utilisée pour normaliser les sorties des signaux de pilotage en quadrature et en phase de l'amplificateur 622 au moyen des diviseurs 634 et 636. On notera que bien qu'un amplificateur d'enclenchement disponible couramment dans le commerce est connu comme fonctionnant à 50 MHz, la plupart sont susceptibles de fréquences plus basses, ce qui a pour effet que les

lignes à retard doivent être très longues.

La figure 7 représente une façon de réaliser l'amplificateur d'enclenchement à deux phases 622 de la figure 6. Deux détecteurs monophase 700, 702 sensibles à la phase sont montés en parallèle, chacun recevant des signaux de synchronisation 704, 706 respectivement, du circuit 708 de commande laser qui module le rayon laser à la haute fréquence requise. Le signal de synchronisation reçu par le détecteur 700 sensible à la phase est en phase avec la modulation du rayon laser, tandis que celui qui est reçu par le détecteur 102 est en quadrature par rapport à la modulation. Par conséquent, après passage à travers les filtres passe-bas respectifs 710, 712, les sorties des détecteurs 700 et 702 sont respectivement le signal de pilotage en phase a' - c' et le signal de pilotage en quadrature b' - d'. Ceux-ci sont normalisés en les divisant par la sortie du filtre passe-bas 602, comme

sur la figure 6.

Afin d'éviter le besoin d'une liaison physique entre le laser et le dispositif 600 pour fournir le signal ou les signaux de synchronisation à l'amplificateur d'enclenchement 622, les signaux de synchronisation requis en phase et en quadrature pourraient être obtenus en incorporant un autre photodétecteur et préarmplificateur pour piloter la fréquence de modulation du rayon laser au moyen d'un récepteur dans le centre de la tête optique. La sortie modulée de l'autre combinaison photodiode / préamplificatpeur serait conditionnée pour donner des signaux de synchronisation en phase et en quadrature qui seraient injectés dans les

détecteurs sensibles à deux phases 700, 702.

Une autre forme de réalisation, analogue à celle de la figure 6, peut être envisagée pour être utilisée dans la commande d'altitude ou le guidage d'un satellite ou d'un autre appareil de l'espace. A nouveau, le dispositif comprendrait un système optique pour focaliser l'image du soleil ou d'une étoile déterminée sur une tête optique analogue à celle décrite ci-dessus, et des signaux de contrôle ou de pilotage similaires pourraient en être dérivés. Cependant, la lurmière incidente n'est pas modulée de la façon désirée à la source, et par conséquent il faudrait insérer un pulsateur optique dans le système optique. Cet expédient serait aussi applicable à la forme de réalisation de la figure 6 et

éviterait le besoin de moduler le rayon laser à la source.

Les formes de réalisation mentionnées ci-dessus de l'invention concernaient le pilotage de déplacement, soit par des variations bidimensionnelles de la position d'un spot lumineux ou des variations bidimensionnelles de sa forme. Cependant, des déplacements peuvent être pilotés aussi en utilisant un système optique qui produit seulement une variation unidimensionnelle dans la position ou la forme d'un spot lumineux. Un exemple d'un tel système optique est celui qui est connu généralement comme système de triangulation optique. Dans ces systèmes, une source lumineuse, telle qu'une diode laser est focalisée comme spot lumineux sur un objet dont la distance à partir du système optique doit être mesurée. La lumière est réfléchie par la surface de l'objet, et l'image du spot lumineux est focalisée sur une matrice linéaire de photodiode ou autre détecteur de position de spot de lumière à semiconducteur. L'arrangement des éléments optiques du système est tel que, quand la distance entre l'objet et le système optique varie, la position du spot lumineux change sur le détecteur, le mouvement étant le long de l'axe longitudinal du détecteur. Des exemples de système de triangulation optique sont l'optocator Selcon, disponible dans le commerce, chez Selective Electronics Inc., Valdese, N.C. USA, et celui qui est décrit dans la demande de brevet européen publiée n' 0 119 679

A par la présente demanderesse.

Conformément à la présente invention, il est proposé de remplacer les détecteurs à semi-conducteurs utilisés dans les systèmes de triangulation optique de l'art antérieur par une seule paire de fibres optiques maintenues côte à côte dans une tête optique, et une ligne à retard optique associée. L'arrangement est tel que représenté sur la figure 8, o deux optiques à fibres a" et b" sont maintenues dans une tête optique 802 de section rectangulaire, représentées en élévation en bout, et le spot lumineux 804 (cercle en trait interrompu) illumine les extrémités de récepteur des optiques à fibres également quand l'objet dont la distance doit être mesurée est à une distance moyenne connue du système optique (non représenté). Les optiques émergent de l'arrière de la tête optique 802, comme représenté en trait interrompu. Le spot lumineux 804 se déplace dans la direction x selon que l'objet est plus proche ou plus éloigné du système optique que ne l'est la position médiane. Le rayon lumineux, qui forme le spot lumineux 804, est modulé comme dans les formes de réaliation précédentes. Comme représenté schématiquement sur la figure 8, l'optique à fibre b" est munie d'une ligne à retard 806 qui retarde la fibre optique b" par rapport à la fibre optique a" d'une longueur égale à une demi-longueur d'onde (c'est-à-dire un demi-cycle) de la fréquence de modulation. Ensuite, le connecteur 808 combine les signaux lumineux en joignant les fibres optiques a" et b" à une seule fibre optique 810. Le reste de l'appareil de traitement de signal est le même que celui représenté sur la figure 4, avec la conversion en signal électrique dans un photodiode-préamplificateur 812, la production d'une sortie qualitative (a" - b") d'un détecteur 814 sensible à la phase, qui donne une sortie calibrable proportionnelle à (a" - b") / (a" + b"), quand elle est normalisée avec la sortie d'un filtre

passe-bas 816.

Ceci est peut être la forme de réalisation la plus simple de l'invention, dont les autres formes de réalisation peuvent être

considérées comme plus élaborées.

On notera que le remplacement proposé ci-dessus d'une matrice linéaire de photodiode ou d'un autre détecteur à semi-conducteur par une tête à fibre optique et une ligne à retard, comrnme représenté sur la figure 8, est sujet à certaines restrictions en rapport avec les dimensions relatives du spot lumineux et des extrémités des récepteurs des optiques à fibres. Ainsi, pour éviter les rayons de sensibilité réduite O10 et les zones mortes, dans lesquelles l'illumination d'une ou de plusieurs extrémités de récepteurs restent constantes malgré le mouvement du spot lumineux, le diamètre du spot lumineux ne doit pas être plus grand que le diamètre des extrémités de récepteurs, tout en étant au moins

aussi grand que l'amplitude du mouvement attendu.

1 5 On notera encore que pour la détection de signaux très faibles, les photodiodes et détecteurs des figures 4, 6, 7 et 8 pourraient être remplacés par des photodiodes en avalanche ou photomultiplicateur qui

n'ont pas besoin d'avoir une sensibilité élevée.

Tandis que la description ci-dessus en référence aux dessins n'a

pas mentionné la possibilité d'utiliser des fibres de récepteurs de lumière ou des faisceaux de fibres moulés à des formes de section autres que circulaire, il rentre dans le cadre de la présente invention d'utiliser d'autres formes avantageuses; par exemple, des quarts de cercles dans le cas d'une tête optique comme celle qui est représentée sur la figure 2 ou sur la figure 6, ou rectangulaire dans le cas de celle

représentée sur la figure 8.

Les arrangements optiques discutés ci-dessus sont en rapport avec les déplacements relatifs provoquant des changements dans la forme ou la position d'un spot lumineux par rapport à une ou deux paires de récepteurs de lumière. Comme le comprendra l'homme de l'art, il pourrait être possible d'utiliser plus de deux paires de récepteurs de lumière si cela était très souhaitable pour n'importe quelle raison, par exemple pour détecter des variations de forme d'un spot lumineux qui pourrait ne pas être garanti de changer les dimensions suivant deux axes mutuellement perpendiculaires ou dont l'orientation définie par le

récepteur de lumière n'est pas prédéterminée.

On pense que l'invention est particulièrement avantageuse dans les appareils utilisables dans les environnements exigeants, tels que ceux qui sont associés avec des engins aériens à turbine à gaz et les satellites, dans lesquels il est difficile de maintenir une stabilité relative différente des différents photodétecteurs et amplificateurs qui, sans cela, seraient nécessaires pour traiter les signaux lumineux de plusieurs canaux optiques; pour les appareils utilisables quand de nombreux photodétecteurs et amplificateurs coûteux seraient, sans cela, nécessaires; et les appareils utilisables dans des circonstances dans lesquelles de très faibles niveaux de lumière imposent l'emploi de photodiodes à avalanche ou de photomultiplicateurs comme photodétecteurs, car l'invention dispense du besoin d'un photomultiplicateur stable coûteux à haut gain pour chaque canal optique, en permettant leur substitution par un photomultiplicateur bon

marché à faible stabilité.

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Procédé de pilotage d'une caractéristique géométrique ou positionnelle d'un spot lumineux par rapport à au moins un premier et un second moyen de récepteur, disposés de façon fixe l'un par rapport à l'autre, le spot luminexu étant formé par de la lumière incidente sur le moyen récepteur qui produit des signaux lumineux dans chaque moyen de récepteur, l'intensité des signaux lumineux dans chaque moyen de récepteur dépendant de ladite caractéristique du spot lumineux, le procédé comprenant: a) on module la lumière incidente à une fréquence prédéterminée; b) on retarde les signaux lumineux dans le second moyen de récepteur par rapport aux signaux lumineux dans le premier moyen de récepteur, d'une fraction prédéterminée d'un cycle de la fréquence prédéterminée; c) on combine les sorties du premier et du second moyen de récepteur pour engendrer un signal lumineux composé, ayant une amplitude à la fréquence prédéterminée qui dépend de l'intensité de la différence des amplitudes entre les signaux lumineux dans les premier et second moyens de récepteur; et, d) on dérive du signal lumineux composé un signal de pilotage représentatif de l'amplitude du signal lumineux composé à la fréquence prédéterminée, et par conséquent de ladite différence entre les signaux lumineux dans le premier et le second moyen de réception, d'o il résulte que ledit signal de pilotage est l'expression de ladite caractéristique de

spot lumineux.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit premier et ledit second moyen de récepteur lumineux sont respectivement une première et une seconde paire de récepteurs lumineux, les récepteurs étant disposés équi-angulairement autour d'un point central, et les récepteurs dans chaque paire sont opposés angulairement l'un à l'autre de sorte que ladite première et ladite seconde paire de récepteurs lumineux définissent mutuellement un premier et un second axe perpendiculaire, d'o il résulte que le signal de pilotage est l'expression de ladite caractéristique de spot lumineux par rapport audit premier et second axe;

3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit premier et ledit second moyen de récepteur lumineux sont respectivement un premier et un second récepteur lumineux d'une première paire de récepteurs lumineux, alors qu'il y a aussi un premier et un second récepteur lumineux d'une seconde partie de récepteurs lumineux, les récepteurs étant disposés équi- angulairement autour d'un point central et les récepteurs dans chaque paire étant angulairement opposés l'un à 1 o l'autre de sorte que la première et la seconde paire de récepteurs définissent un premier et un second axe respectivement perpendiculaires, dans lequel procédé les signaux lumineux dans le second récepteur de chaque paire de récepteurs sont retardés par rapport aux signaux lumineux dans le premier récepteur de chaque paire 1 s de récepteurs d'une fraction prédéterminée d'une longueur d'onde de la fréquence prédéterminée, le retard des signaux lumineux dans le premier récepteur de la seconde paire de récepteurs étant sensiblement plus grand que le retard des signaux lumineux dans le second récepteur de la première paire de récepteurs, les sorties des récepteurs étant combinées pour engendrer un signal lumineux composé ayant, à la fréquence prédéterminée, une première amplitude dépendant de l'intensité de la différence d'amplitude des signaux lumineux dans la première paire de récepteurs, et une seconde amplitude dépendant de l'intensité de la différence d'amplitude des signaux lumineux dans la seconde paire de récepteurs, les premier et second signaux de pilotage étant dérivés du signal lumineux composé, le premier signal de pilotage étant représentatif de la première amplitude du signal lumineux composé, et par conséquent de ladite différence entre les signaux lumineux dans la première paire de récepteurs, le second signal de pilotage étant représentatif de la seconde amplitude du signal lumineux composé et par conséquent de ladite différence entre les signaux lumineux dans la seconde paire de récepteurs, d'o il résulte que lesdits premier et second signal de pilotage sont expressifs de ladite caractéristique de spot lumineux respectivement par rapport audit

premier et second axe.

4. Procédé selon une des revendications 1 ou 2, dans lequel les

signaux lumineux dans le second moyen de récepteur sont retardés par rapport aux signaux lumineux dans le premier moyen de récepteur d'une

moitié d'un cycle de la fréquence prédéterminée.

5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les signaux lumineux dans chacun des seconds récepteurs sont retardés par rapport

aux signaux lumineux dans chacun des premiers récepteurs d'un demi-

cycle de la fréquence prédéterminée, les signaux lumineux dans le premier récepteur de la seconde paire de récepteurs étant retardés par 1 0 rapport aux signaux lumineux dans le premier récepteur de la première

paire de récepteurs d'un quart d'un cycle de la Fréquence prédéterminée.

6. Procédé selon une des revendications 1 à S comprenant les

étapes additionnelles suivantes: a) on dérive du signal lumineux composé un signal d'addition représentatif du flux lumineux total incident sur le moyen de récepteur lumineux; et, b) on normalise le -ou chaque- signal de pilotage en obtenant son

rapport avec le signal d'addition.

7. Appareil pour le pilotage d'une caractéristique géométrique ou positionelle d'un spot lumineux, comprenant au moins un premier (a, c) et un second (b, d) moyen de récepteur lumineux, disposés de façon fixe l'un par rapport à l'autre et des moyens optiques (17, 19, 21) pour produire l'image de la lumière incidente quand ledit spot lumineux se forme sur le moyen de récepteur, ce qui produit dans chaque moyen de récepteur des signaux lumineux dont l'intensité dépend de ladite caractéristique de spot lumineux, l'appareil comportant en outre: a) des moyens (108) pour moduler les signaux lumineux dans le second moyen de récepteur par rapport aux signaux lumineux dans le premier moyen de récepteur d'une fraction prédéterminée d'un cycle de la fréquence prédéterminée; b) des moyens (Lb, Ld) pour retarder les signaux lumineux dans le second moyen de récepteur par rapport aux signaux lumineux dans le premier moyen de récepteur d'une fraction prédéterminée d'un cycle de la fréquence prédéterminée; c) des moyens (103) pour combiner les sorties des premier et second moyens de détecteur pour produire un signal lumineux composé, ayant une amplitude à la fréquence prédéterminée qui dépend de l'intensité de la différence des amplitudes entre les signaux lumineux dans les premier et second moyens de détecteur; et, d) des moyens (105, 111, 117, 119) pour dériver du signal lumineux composé un signal de pilotage représentatif de l'amplitude du signal lumineux composé à la fréquence prédéterminée et, par conséquent de ladite différence entre les signaux lumineux dans les o premier et second moyens de détecteur, d'o il résulte que le signal de

pilotage est l'expression de ladite caractéristique de spot lumineux.

8. Appareil selon la revendication 7, dans lequel le premier et le second moyen de récepteur lumineux comprennent respectivement une première (a, c) et une seconde (b, d) paire de récepteurs lumineux, les récepteurs étant disposés équi-angulairement autour d'un point central, et les récepteurs dans chaque paire étant angulairement opposés l'un à l'autre de sorte que lesdites première et seconde paires de récepteurs lumineux définissent un premier et un second axes mutuellement perpendiculaires, d'o il résulte que le signal de pilotage est l'expression de ladite caractéristique de spot lumineux par rapport

auxdits premier et second axes.

9. Appareil selon la revendication 7, dans lequel le premier et le second moyen de récepteur lumineux comprennent respectivement un premier (a) et un second (c) récepteur lumineux d'une première paire de récepteurs lumineux, l'appareil comprenant en outre un premier (b) et un second (d) récepteur lumineux d'une seconde paire de récepteurs lumineux, les récepteurs lumineux étant disposés équi-angulairement autour d'un point central et les récepteurs lumineux dans chaque paire, étant angulairement opposés l'un à l'autre, de sorte que lesdites première et seconde paires de récepteurs définissent un premier et un second axe, mutuellement perpendiculaires, des moyens pour retarder les signaux lumineux dans le second récepteur de chaque paire de récepteurs par rapport aux signaux lumineux dans le premier récepteur de chaque paire de récepteurs d'une fraction prédéterminée d'un cycle de la fréquence prédéterminée, lesdits moyens pour retarder les signaux lumineux étant adaptés à retarder les signaux lumineux dans le premier récepteur de la seconde paire de récepteurs d'un retard sensiblement supérieur à celui des signaux lumineux dans le second récepteur de la première paire de récepteurs, des moyens pour combiner les sorties des récepteurs pour produire un signal lumineux composé ayant à la fréquence prédéterminée une première amplitude dépendant de l'intensité de la différence en amplitude des signaux lumineux dans la première paire de récepteurs, et une seconde amplitude dépendant de l'intensité de la différence en amplitude entre les signaux lumineux dans 1 o la seconde paire de récepteurs, des moyens pour dériver du signal lumineux composé, un premier signal de pilotage représentatif de ladite première amplitude du signal lumineux composé, et par conséquent de ladite différence entre les signaux lumineux dans la première paire de récepteurs et un second signal de pilotage représentatif de ladite seconde amplitude du signal lumineux composé, et par conséquent de ladite différence entre les signaux lumineux dans la seconde paire de récepteurs, d'o il résulte que lesdits premier et second signaux de pilotage sont l'expression de ladite caractéristique de spot lumineux par

rapport auxdits premier et second axes respectivement.

10. Application selon une des revendications 7 ou 8, dans lequel

le moyen pour retarder les signaux lumineux est adapté à retarder les signaux lumineux dans le second moyen de récepteur par rapport aux signaux lumineux dans le premier moyen de récepteur de la moitié d'un

cycle de la fréquence prédéterminée.

11. Appareil selon la revendication 9, dans lequel le moyen pour retarder les signaux lumineux est adapté à retarder les signaux lumineux dans chacun des seconds récepteurs de la moitié d'un cycle de la fréquence prédéterminée par rapport aux signaux lumineux dans chacun des premiers récepteurs, et est aussi adapté à retarder les signaux lumineux dans le premier récepteur de la seconde paire de récepteurs d'un quart d'un cycle de la fréquence prédéterminée par rapport aux signaux lumineux dans le premier récepteur de la première

paire de récepteurs.

12. Appareil selon une quelconque des revendications 7 à 11,

comprenant en outre: a) des moyens (612) pour dériver du signal lumineux composé un signal d'addition représentatif du flux lumineux total incident sur les récepteurs; et, b) des moyens diviseurs (634, 636) pour normaliser le -ou

chaque- signal de pilotage en le divisant par le signal d'addition.

13. Procédé pour piloter un déplacement relatif entre un premier et un second objet, dans lequel un système optqiue monté sur le premier objet forme l'image d'une source lumineuse sur le second objet, sur un moyen de récepteur lumineux sur le premier objet, formant ainsi un spot lumineux ayant une caractéristique géométrique ou positionelle qui dépend dudit déplacement relatif, ladite caractéristique étant pilotée

par le procédé selon une des revendications 1 à 6, pour dériver ainsi un

signal expressif dudit déplacement relatif.

14. Procédé selon la revnedication 13, comprenant la projection de lumière, depuis une source lumineuse primaire située sur le premier

objet, sur le second objet pour y produire la source lumineuse.

15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel la source lumineuse primaire est conjointe au système optique sur le premier objet, la source lumineuse prlmalre produisant son image à travers le système optique sur le second objet pour y produire une image de la source lumineuse primaire, l'image de la source lumineuse sur le second objet produisant à son tour une image à travers le système optique sur

le moyen de récepteur lumineux.

16. Appareil pour piloter un déplacement relatif entre un premier et un second objet, comprenant un système optique et un moyen de récepteur lumineux monté sur le premier objet, le système optique étant agencé pour former l'image d'une source lumineuse située sur le second objet, sur le moyen de récepteur lumineux, en forme d'un spot lumineux ayant une caractéristique géométrique ou positionelle qui dépend dudit déplacement relatif, l'appareil comportant en outre un appareil selon

une quelconque des revendications 7 à 12 pour piloter ladite

caractéristique pour dériver ainsi un signal expressif dudit déplacement relatif.

17. Appareil selon la revendication 16, comportant une source lumineuse primaire (13) sur le premier objet et des moyens (17, 19, 21) pour projeter la lumière de la source lumineuse primaire sur le second

objet pour y produire la source lumineuse.

18. Appareil selon la revendication 17, dans lequel la source lumineuse primaire est agencée conjointement avec le système optique sur le premier objet, l'agencement étant tel que le système optique 1 o forme une image de la source lumineuse primaire sur le second objet, et reforme une image de l'image résultant de la source lumineuse primaire

sur le moyen de récepteur lumineux.

19. Appareil selon une quelconque des revendications 7 à 12 et

16 à 18, dans lequel le moyen de récepteur lumineux comprend un moyen de transmission de lumière par optique à fibre muni de façon appropriée de lignes à retard optiques pour retarder les signaux lumineux de la

façon requise.

20. Appareil selon la revendication 19, comprenant des moyens de connecteur par optique à fibre, connectés au moyen de transmission de lumière par optique à fibre pour combiner des signaux lumineux

entrés dedans et en sortir le signal lumineux composé.

21. Appareil selon une quelconque des revendications 7 à 12, et

16 à 20, comprenant un élément transducteur photoélectrique connecté pour recevoir le signal lumineux composé pour produire ainsi un signal électrique composé équivalent, et des moyens de traitement électronique de signal comprenant un détecteur sensible à la phase ou

analogue pour dériver le signal de pilotage du signal électrique composé.

22. Appareil selon la revendication 12, dans lequel le moyen pour dériver un signal d'addition à partir du signal lumineux composé, comprend un élément transducteur photoélectrique connecté pour recevoir le signal lumineux composé pour produire ainsi un signal électrique composé équivalent, et un filtre passe-bande adapté à dériver

le signal d'addition à partir du signal électrique composé.