FR2769710A1 - WAVELENGTH MEASURING DEVICE FOR SHORT LASER PULSES - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de mesure de longueur d'onde pour des impulsions de lumière courtes de lumière dispersée à bande étroite, la lumière incidente étant divisée en un nombre déterminé de canaux de mesure et la longueur d'onde de la lumière incidente étant déterminée par calcul à partir des valeurs de mesure desdits canaux de mesure.The invention relates to a wavelength measuring device for short light pulses of narrowband scattered light, the incident light being divided into a fixed number of measuring channels and the wavelength of the incident light being determined by calculation from the measurement values of said measurement channels.
Description
Appareil de mesure de longueur d'onde pour impulsions lasers courtesWavelength measuring device for short laser pulses
L'invention concerne un appareil de mesure de longueur d'onde pour impulsions lasers courtes de lumière dispersée à bande étroite de faible intensité -par exemple d'un télémètre à laser-, un champ visuel The invention relates to a wavelength measuring device for short laser pulses of scattered narrowband light of low intensity - for example a laser rangefinder - a visual field
déterminé étant surveillé de manière simultanée par une optique addition- determined being monitored simultaneously by an optical addition-
nelle. Dans l'état actuel de la technique, tous les filtres variables de Fabry et Perot, les filtres dégradés d'interférence, les monochromateurs etc., à un instant donné ne peuvent recevoir qu'une longueur d'onde et la probabilité de détection d'impulsions isolées de courte durée sans une nelle. In the current state of the art, all the variable filters of Fabry and Perot, the degraded interference filters, the monochromators etc., at a given instant can only receive a wavelength and the probability of detection d isolated short pulses without a
synchronisation temporelle est très faible. time synchronization is very weak.
Les spectromètres à rangées de diodes à mesure simultanée tra- Simultaneous diode row spectrometers work
vaillent avec une intégration sur la puce du signal de mesure; avec les temps de mesure importants comparés aux impulsions de l'ordre de la nanoseconde, le signal de fond pose des problèmes, son bruit couvrant la faible intensité des impulsions à mesurer. De plus il est difficile avec les faibles dimensions de pixel habituelles d'avoir simultanément un champ visuel suffisamment grand et une grande pupille d'entrée, car ceci mène à are worth with an integration on the chip of the measurement signal; with long measurement times compared to pulses of the order of a nanosecond, the background signal poses problems, its noise covering the low intensity of the pulses to be measured. In addition, it is difficult with the usual small pixel dimensions to simultaneously have a sufficiently large visual field and a large entrance pupil, as this leads to
par des exigences diamétralement opposées en ce qui concerne la focale. by diametrically opposed requirements with regard to the focal length.
La présente invention a donc pour but de réaliser un appareil de mesure du type indiqué en introduction qui rende possible et assure la The present invention therefore aims to achieve a measuring device of the type indicated in the introduction which makes possible and ensures the
mesure de la longueur d'onde de la lumière diffusée à bande étroite, pro- measurement of the wavelength of narrowband scattered light, pro-
duite par des impulsions lasers courtes - par exemple par des télémètres à laser. Ce but est atteint par le fait que l'on divise dans l'espace la lumière incidente et on la répartit sur un certain nombre de canaux de mesure, ces canaux de mesure présentant des sensibilités différentes les picked up by short laser pulses - for example by laser rangefinders. This object is achieved by dividing the incident light in space and distributing it over a certain number of measurement channels, these measurement channels having different sensitivities.
unes des autres sur le plan spectral qui sont produites par des filtres spec- of each other spectrally which are produced by spec filters
traux disposés sur la marches des rayons d'une optique convergente ou par des détecteurs différents et la longueur d'onde de la lumière incidente étant déterminée par calcul à partir des valeurs de mesure des différents canaux. traux arranged on the treads of the rays of a converging optic or by different detectors and the wavelength of the incident light being determined by calculation from the measurement values of the different channels.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention on uti- According to an advantageous embodiment of the invention, use is made of
lise comme optique convergente une optique à miroirs ou une optique à lentilles. Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'invention une optique de focalisation et un détecteur adapté sont associés à chaque canal de mesure de sensibilité différente sur le plan spectral produit par le filtre reads as a converging optic a mirror optic or a lens optic. According to another advantageous embodiment of the invention, a focusing optic and a suitable detector are associated with each measurement channel of different sensitivity on the spectral plane produced by the filter.
spectral ou les filtres spectraux.spectral or spectral filters.
Un exemple de réalisation de l'objet de l'invention est décrit de manière détaillée dans ce qui suit à l'aide d'un exemple de réalisation en faisant référence aux dessins. Ceux-ci montrent: figure 1, l'agencement de principe d'un exemple de réalisation d'un diviseur de faisceau avec deux détecteur dans une représentation schématique et, An exemplary embodiment of the object of the invention is described in detail in the following with the aid of an exemplary embodiment with reference to the drawings. These show: FIG. 1, the basic arrangement of an exemplary embodiment of a beam splitter with two detectors in a schematic representation and,
figure 2, un diagramme se rapportant à une courbe de transmis- Figure 2, a diagram relating to a transmission curve
sion d'un filtre spectral.sion of a spectral filter.
Il est décrit ci-après un exemple de réalisation d'un appareil de mesure de longueur d'onde pour des impulsions de lumière à bande étroite, telles qu'elles existent par exemple dans la lumière diffusée produite par des télémètres à laser. Les données de situation sont d'une part une courte durée d'impulsion et une très faible intensité. La durée d'impulsion est An exemplary embodiment of a wavelength measuring apparatus for pulses of narrowband light, as they exist for example in scattered light produced by laser rangefinders, is described below. The situation data are on the one hand a short pulse duration and a very low intensity. The pulse duration is
typiquement de l'ordre de la nanoseconde. Par ailleurs, l'instant de déclen- typically on the order of a nanosecond. Furthermore, the moment of decline
chement de l'impulsion et la direction exacte ne sont pas connus et de ce impulse tracking and exact direction are unknown and as a result
fait toutes les longueurs d'ondes dans la bande spectrale intéressante doi- does all the wavelengths in the interesting spectral band doi-
vent être surveillées en même temps et un certain champ visuel doit être be monitored at the same time and a certain field of vision must be
surveillé à l'aide d'une optique additionnelle adaptée. monitored using a suitable additional lens.
L'idée générale de l'invention prévoit ainsi de diviser dans l'espace l'impulsion de lumière incidente et de la répartir sur un certain nombre de canaux de mesure - sur au moins deux canaux de mesure -. Ces canaux de mesure se caractérisent par des sensibilités différentes sur le plan spectral et les courbes de sensibilité en fonction de la longueur The general idea of the invention thus provides for dividing the incident light pulse in space and distributing it over a certain number of measurement channels - over at least two measurement channels -. These measurement channels are characterized by different spectral sensitivities and sensitivity curves as a function of length.
d'onde sont supposées croissantes monotones ou décroissantes monoto- are assumed to be increasing monotonic or decreasing monotonic
nes, de manière idéale linéaires. nes, ideally linear.
A partir des valeurs de mesure des différents canaux on peut déterminer de manière claire par le calcul, tout au moins par formation du From the measurement values of the different channels, it can be determined clearly by calculation, at least by training the
quotient, la longueur d'onde de la lumière incidente. Les courbes de sensi- quotient, the wavelength of the incident light. Sensitivity curves
bilité spectrale adaptées sont construites à l'aide de différents filtres spec- spectral bility are constructed using different spec-
traux et de différents détecteurs. traux and different detectors.
Un exemple de réalisation de l'appareil de mesure de longueur d'onde mentionné plus haut est représenté de manière schématique à la figure 1 et montre un objectif convergent formé de miroirs ou de lentilles sur l'axe de convergence duquel est disposé un filtre spectral qui divise le faisceau concentré en fonction de la longueur d'onde en deux faisceaux partiels ST1 et ST2 qui sont déviés par des optiques de focalisation FO1 et An exemplary embodiment of the wavelength measuring device mentioned above is shown diagrammatically in FIG. 1 and shows a converging objective formed by mirrors or lenses on the axis of convergence of which a spectral filter is arranged. which divides the concentrated beam as a function of the wavelength into two partial beams ST1 and ST2 which are deflected by focusing optics FO1 and
FO2 sur les détecteurs 1 et 2 associés auxdites optiques de focalisation. FO2 on detectors 1 and 2 associated with said focusing optics.
Le diagramme de la figure 2 montre un exemple d'une courbe de transmission avantageuse du filtre spectral utilisé. On constate qu'en fonction des longueurs d'onde, les détecteurs voient des intensités de signal différentes les unes par rapport aux autres. Le signal Il du détecteur The diagram in FIG. 2 shows an example of an advantageous transmission curve of the spectral filter used. It can be seen that, as a function of the wavelengths, the detectors see different signal intensities with respect to each other. The signal Il of the detector
1 est Il = T * I0 et le signal I2 du détecteur 2 est 12 = R * 10. 1 is Il = T * I0 and the signal I2 from detector 2 is 12 = R * 10.
La longueur d'onde 3 est donnée par exemple par 11/12 = T/R (\) Wavelength 3 is given for example by 11/12 = T / R (\)
indépendamment de l'intensité I0 de la lumière incidente. regardless of the intensity I0 of the incident light.
Grâce aux dispositions proposées, qui n'étaient pas connues jusqu'à présent dans l'état de la technique, il est désormais possible de déterminer de manière étonnamment simple la longueur d'onde de lumière Thanks to the proposed arrangements, which were hitherto unknown in the state of the art, it is now possible to determine the wavelength of light in a surprisingly simple manner.
dispersée à bande étroite d'impulsions laser courtes. scattered narrow band of short laser pulses.
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| DE1997144565 DE19744565C2 (en) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | Wavelength measuring device for short laser pulses |
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