FR2929718A1 - Combined laser system and infra-red imaging system for e.g. surveillance aid - uses common optical system with paired zinc sulphide and zinc selenide lenses at objective and eyepiece - Google Patents
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Abstract
Description
Alla F : -lÇ ° / ~ k?) lPc 29f~71 1 5e-ç ( r)S _ (' La présente invention concerne un appareil comprenant en combinaison un système laser transmetteur et/ou receveur, par exemple pour un dispositif de surveillance, et un système formateur d'images infrarouge. This invention relates to an apparatus comprising in combination a transmitting and / or receiving laser system, for example for a device of the type described in US Pat. monitoring, and an infrared imaging system.
Le but de la présente invention est de créer dans des conditions avantageuses, un appareil comprenant en combinaison un système laser transmetteur et/ou receveur, par exemple pour un dispositif de surveillance, et un système formateur d'images à infrarouge. The object of the present invention is to create, under advantageous conditions, an apparatus comprising in combination a transmitting and / or receiving laser system, for example for a monitoring device, and an infrared imaging system.
Suivant la présente invention, cet appareillage est caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison un système laser transmetteur et/ou receveur, utilisant en fonctionne-ment un faisceau de radiation laser de longueur d'onde compriseentre 0,5 et 14 micromètres pour traverser dans chaque direction le système laser transmetteur et/ou receveur, et un système formateur d'images à infrarouge adapté pour employer une radiation de longueur d'onde comprise entre 7,5 et 14 micromètres, à partir d'objets devant être créés, l'appareillage comprenant en outre un système optique commun corn- prenant un télescope, à travers lequel passent simultanément le faisceau laser, et la radiation issue des objets devant être créés , le télescope étant adapté pour être sensible-ment exempt d'aberrations chromatiques pour la radiation de longueur d'onde comprise entre7,5 et 14 micromètres. According to the present invention, this apparatus is characterized in that it comprises in combination a transmitting and / or receiving laser system, using in operation a beam of laser radiation of wavelength between 0.5 and 14 micrometers to cross in each direction the transmitting and / or receiving laser system, and an infrared imaging system adapted to employ a radiation of wavelength between 7.5 and 14 micrometers, from objects to be created, apparatus further comprising a common optical system comprising a telescope, through which the laser beam passes simultaneously, and radiation from the objects to be created, the telescope being adapted to be substantially free of chromatic aberrations for radiation of wavelength between 7.5 and 14 micrometers.
Habituellement le faisceau laser est une radiation de longueur d'onde inférieure à 7,5 micromètres, mais étant donné que le faisceau laser est monochromatique, il n'est le plus souvent pas important que chaque élément réfringent du télescope soit corrigé de façon convenable à l'égard des aberrations chromatiques du faisceau laser. Ainsi est créée la combinaison d'un système laser transmetteur et/ou receveur et d'un système infrarouge formateur d'images, ayant un système optique commun. Il n'est pas évident qu'un système optique commun puisse être réalisé35 2 de façon convenable pour ces différents systèmes. Ce dernier doit en outre fonctionner de façon satisfaisante avec les différentes radiations employées à la fois dans le système constitutif laser transmetteur et/ou receveur et dans le système formateur d'images à infrarouge d'un tel appareil. Pour permettre une correction suffisante de l'aberration chromatique,au moins les éléments réfringents de l'objectif et de l'oculaire du télescope comprennent chacun au moins deux lentilles constitutives. Usually the laser beam is a radiation of wavelength less than 7.5 micrometers, but since the laser beam is monochromatic, it is often not important for each refracting element of the telescope to be suitably corrected. with regard to the chromatic aberrations of the laser beam. Thus is created the combination of a laser transmitter and / or receiver system and an infrared imaging system, having a common optical system. It is not obvious that a common optical system can be conveniently made for these different systems. The latter must also function satisfactorily with the different radiations employed both in the constituent laser transmitting and / or receiving system and in the infrared imaging system of such apparatus. To allow sufficient correction of the chromatic aberration, at least the refracting elements of the objective and the eyepiece of the telescope each comprise at least two constituent lenses.
Il peut exister des parties du système optique commun autres que le télescope, à travers lesquelles peuvent passer simultanément le faisceau laser et la radiation issue des objets destinés à être créés , et chacun des éléments ré- fringents inclus dans ces parties du système optique commun doit être adapté pour être capable de transmettre le faisceau laser et d'être suffisamment exempt d'aberrations chromatiques pour la radiation de longueur d'onde comprise entre 7,5 et 14 micromètres et pouvant être transmise au travers d'elles. Il peut exister des parties du système optique commun autres que le télescope, à travers lesquelles seul peut passer le faisceau laser ou la radiation issue des objets destinés à être créés , et chacun des éléments réfringents inclus dans ces parties du système optique commun est adapté pour être capable de transmettre la radiation des longueurs d'ondes destinée à traverser ces parties. Chacun de ces éléments réfringents est adapté pour être capable de transmettre la radiation à partir des objets destinés à créés, et doit être suffisamment exempt d'aberrations chromatiques pour la radiation de longueur d'onde comprise entre 7,5 et 14 micromètres. Chacun de ces éléments réfringents adapté pour être capable de transmettre le faisceau laser peut ne comporter qu'une seule lentille constitutive. Lorsque le faisceau laser est une radiation de longueur d'onde comprise entre 2 et 14 micromètres, on peut utiliser du germanium pour chacune des lentilles constitutives du télescope. There may be parts of the common optical system other than the telescope, through which the laser beam and the radiation from the objects to be created may pass simultaneously, and each of the refracting elements included in those parts of the common optical system must be adapted to be able to transmit the laser beam and to be sufficiently free of chromatic aberrations for radiation of wavelength between 7.5 and 14 micrometers and transmittable therethrough. There may be parts of the common optical system other than the telescope, through which only the laser beam or radiation from the objects to be created may pass, and each of the refracting elements included in these parts of the common optical system is adapted to to be able to transmit the radiation of the wavelengths intended to cross these parts. Each of these refracting elements is adapted to be capable of transmitting radiation from objects intended to be created, and must be sufficiently free of chromatic aberrations for radiation of wavelength between 7.5 and 14 microns. Each of these refracting elements adapted to be able to transmit the laser beam may have only one constituent lens. When the laser beam is a radiation of wavelength between 2 and 14 microns, germanium can be used for each of the constituent lenses of the telescope.
Lorsque le faisceau laser est une radiation de longueur d'onde comprise entre 0,5 et 14 micromètres, les éléments réfringents du télescope peuvent comporter chacun l'une des lentilles constitutives en séléniure de zinc et/ou l'une des lentilles constitutives en sulfure de zinc. Le sulfure de zinc et le séléniure de zinc donnent tous deux lieu à When the laser beam is a radiation of wavelength between 0.5 and 14 micrometers, the refracting elements of the telescope may each comprise one of the lenses constituting zinc selenide and / or one of the lenses constituting sulfide of zinc. Zinc sulphide and zinc selenide both give rise to
une importante dispersion, mais lorsqu'ils sont combinés par exemple en un doublé, de façon qu'une lentille positive est l'un de réalisée à partir de/ces matériaux, et une lentille négative réalisée dans l'autre matériau, le pouvoir de dispersion de chacune de ces lentilles constitutives présente des sens différents. Ainsi, par un choix approprié de chacune de ces lentilles constitutives, on obtient un élément réfringent sensiblement exempt d'aberrations chromatiques pour la ra- diation infrarouge de longueur d'onde comprise entre 7,5 et 14 micromètres, ce qui est requis au moins pour les éléments réfringents de l'oculaire et de l'objectif du télescope du système optique commun. Ces deux lentilles constitutives d'un tel élément réfringent peuvent être formées à partir d'un bloc composite obtenu par le dépôt sur l'un des matériaux choisis parmi le sulfure de zinc et le séléniure de zinc, sur l'une des surfaces réfringentes d'une lentille constitutive réalisée dans l'autre des matériaux précités, ou bien les deux lentilles constitutives d'un tel élément réfringent peuvent être maintenues espacées suivant une distance axiale prédéterminée. a large dispersion, but when combined for example in a doubled, so that a positive lens is one made from / these materials, and a negative lens made in the other material, the power of The dispersion of each of these constituent lenses has different meanings. Thus, by a suitable choice of each of these component lenses, a refracting element substantially free of chromatic aberrations for infrared radiation with a wavelength of between 7.5 and 14 micrometers is obtained, which is required at least for the refractive elements of the eyepiece and the objective of the telescope of the common optical system. These two lenses constituting such a refractive element can be formed from a composite block obtained by the deposition on one of the materials chosen from zinc sulphide and zinc selenide, on one of the refractive surfaces of a constituent lens made in the other of the abovementioned materials, or the two lenses constituting such a refractive element can be kept spaced along a predetermined axial distance.
Il est avantageux que le télescope possède un grand angle de vision comme il est prévu de façon appropriée par exemple lorsque le système laser transmetteur et/ou receveur comporte t dispositif de surveillance Une réalisation avantageuse et compacte d'un tel télescope est constituée par un télescope astronomique ayant un élément de champ. Un tel télescope astronomique est avantageux par le fait qu'il présente un important angle de vision, ce qui permet de diminuer la dimension des éléments réfringents qui suivent le télescope par rapport à ce qui serait le cas autrement. Toutefois, il est nécessaire que la radiation traversant le télescope soit focalisée en un point de l'élément de champ. Lorsqu'un faisceau laser de haute énergie est focalisé en un point compris à l'intérieur du système optique commun, par exemple dans un télescope astronomique, le champ électrique intense ainsi produit pourrait endommager sévèrement le verre ou autre matériau solide au point de focalisation, ou pourrait engendrer des disruptions diélectriques de l'air si la focalisa- Lion a lieu à l'air libre, les deux effets précités ayant tous deux pour conséquence une atténuation importante de la radiation du faisceau laser. Toutefois, l'élément de champ du télescope astronomique peut comporter au moins deux lentilles constitutives séparées l'une de l'autre suivant leur axe commun et servant ensemble à définir une cavité hermétiquement close réalisée à l'intérieur du télescope astronomique, le faisceau laser traversant le système devant être focalisé dans cette cavité, l'intérieur de cette dernière comprenant une atmosphère qui n'engendre aucune atténuation de la radiation incidente lorsqu'elle est soumise au faisceau laser focalisé. Les lentilles constitutives de l'élément de champ peuvent être réalisées dans le même matériau et il n'est pas indispensable que l'élément de champ soit sensiblement exempt d'aberrations chromatiques pour la radiation issue des objets destinés à être créés. L'atmosphère comprise à l'intérieur dela cavité hermétiquement close peut comprendre de l'air à une pression inférieure à 15 Newtons par m2 ou de l'azote si possible à une pression inférieure à la pression atmosphérique. Habituellement un faisceau laser receveur ne possède pas une puissance suffisante pour que la focalisation du faisceau laser receveur cause des dommages au verre ou autres matériaux solides au point de focalisation ou provoque une disruption dans l'air diélectrique si la focalisation a lieu dans l'air. It is advantageous that the telescope has a large viewing angle as is conveniently provided, for example, when the transmitting and / or receiving laser system includes a monitoring device. An advantageous and compact embodiment of such a telescope is constituted by a telescope. astronomical having a field element. Such an astronomical telescope is advantageous in that it has a large viewing angle, which makes it possible to reduce the size of the refracting elements that follow the telescope compared to what would otherwise be the case. However, it is necessary that the radiation passing through the telescope be focused at one point of the field element. When a high energy laser beam is focused at a point within the common optical system, for example in an astronomical telescope, the intense electric field thus produced could severely damage the glass or other solid material at the point of focus, or could give rise to dielectric breakdowns of the air if the focalisa- Lion takes place in the open air, the two aforementioned effects both resulting in a significant attenuation of the radiation of the laser beam. However, the field element of the astronomical telescope may comprise at least two component lenses separated from each other along their common axis and serving together to define a hermetically closed cavity made inside the astronomical telescope, the laser beam through the system to be focused in this cavity, the interior of the latter including an atmosphere that does not cause any attenuation of the incident radiation when subjected to the focused laser beam. The lenses constituting the field element may be made of the same material and it is not essential that the field element be substantially free of chromatic aberrations for radiation from the objects to be created. The atmosphere within the hermetically sealed cavity may include air at a pressure of less than 15 Newtons per square meter or nitrogen if possible at a pressure below atmospheric pressure. Usually a receiving laser beam does not have sufficient power to focus the receiving laser beam to damage glass or other solid materials at the focus point or to disrupt the dielectric air if the focus is in the air .
Même lorsque le faisceau laser receveur doit traverser le télescope, une source laser peut être incorporée dans l'appareil, cette source permettant d'obtenir un faisceau laser de haute puissance pour traverser le téles- cope. Even when the receiving laser beam must pass through the telescope, a laser source may be incorporated into the apparatus, this source providing a high power laser beam to traverse the telescope.
Lorsque le faisceau laser destiné à traverser le système optique commun est un faisceau laser receveur, et lorsque la radiation issue des objets à créer est destinée à traverser le télescope dans la même direction que celle du faisceau laser receveur, desrmyens séparateurs When the laser beam intended to pass through the common optical system is a receiver laser beam, and when the radiation coming from the objects to be created is intended to pass through the telescope in the same direction as that of the receiving laser beam, desrmyens separators
de faisceaux , pour séparer le faisceau laser receveur de la radiation issue des objets à créer , sont prévus beams, for separating the receiver laser beam from the radiation from the objects to be created, are provided
à l'intérieur du système optique commun, qui suit le télescope. inside the common optical system, which follows the telescope.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description qui va suivre. Other features and advantages of the invention will become apparent in the following description.
Au dessin unique annexé donné à titre d'exemple non limitatif, on a représenté en coupe un système optique commun d'un appareil comprenant une réalisation selon la présente invention, cet appareil comprenant en combinaison un système laser transmetteur et/ou receveur, et un système formateur d'images à infrarouge. In the accompanying single drawing given by way of non-limiting example, there is shown in section a common optical system of an apparatus comprising an embodiment according to the present invention, this apparatus comprising in combination a transmitting laser system and / or receiver, and a infrared imaging system.
Le système optique représenté sur les figures com- prend un télescope astronomique comportant un objectif 10, d' une lentille/oculaire 11, et une lentille de champ 12. L'axe du télescope est désigné par la référence 14 et des miroirs 16 et 17 sont prévus entre l'objectif 10 et l'élément 12 qui sont placés sur l'axe optique 14 du télescope. The optical system shown in the figures comprises an astronomical telescope having a lens 10, a lens / eyepiece 11, and a field lens 12. The telescope axis is designated 14 and mirrors 16 and 17 are provided between the objective 10 and the element 12 which are placed on the optical axis 14 of the telescope.
Ce système optique est destiné à être associé avec un système laser transmetteur et/ou receveur, et les éléments réfringents du système optique sont destinés à transmettre une radiation de longueur d'onde comprise entre0,5 14 microeAres habituellement inférieure à 7,5 micromètres et comprenant un faisceau laser. De plus, étant donné que le système optique est destiné à être associé à un système 6 formateur d'images à infrarouge, les éléments réfringents du système optique sont destinés à transmettre une radiation infrarouge de longueur d'onde comprise entre 7,5 et 14 micromètres, comprenant une radiation émise par des objets des- tinés à être formés sur un terrain. Ainsi, les éléments réfringents peuvent comporter chacun au moins une lentille constitutive en sulfure de zinc ou en séléniure de zinc. Chacun de ces matériaux transmet des radiations de longueur d'onde comprise entre 0,5 et 14 micromètres. This optical system is intended to be associated with a transmitting and / or receiving laser system, and the refracting elements of the optical system are intended to transmit a radiation of wavelength between 0.5 14 microeAres usually less than 7.5 micrometers and comprising a laser beam. In addition, since the optical system is intended to be associated with an infrared imaging system 6, the refractive elements of the optical system are intended to transmit infrared radiation of wavelength between 7.5 and 14. micrometers, comprising a radiation emitted by objects intended to be formed on a ground. Thus, the refracting elements may each comprise at least one constitutive lens zinc sulfide or zinc selenide. Each of these materials transmits radiations of wavelength between 0.5 and 14 micrometers.
La radiation infrarouge émise par les objets dans l'angle de vision du système optique est reçue par l'objectif 10 et traverse le télescope jusqu'à un dispositif formateur d'images infrarouge de construction classique, désigné par la référence générale 20. La radiation infrarouge destinée à créer des objets est désignée par la référence 21. Dans un but de simplicité, on a représenté seulement les trajets àpproximatifs de rayors constitutif de la radiation qui traverse le télescope astronomique, ces rayons étant les rayons parallèles à l'axe formant les bords du faisceau axial. Etant donné que cette radiation infrarouge est destinée à créer des objets à partir desquels est émise la radiation, le télescope doit être sensiblement corrigé à l'égard des aberrations chromatiques des radiations de longueur d'onde comprise entre 7,5 et14 micromètres. The infrared radiation emitted by the objects in the viewing angle of the optical system is received by the objective 10 and passes through the telescope to an infrared imaging device of conventional construction, designated by the general reference 20. The radiation An object-designating infrared is designated by reference 21. For the sake of simplicity, only the approximate paths of rayors constituting the radiation passing through the astronomical telescope are shown, these rays being the rays parallel to the axis forming the edges of the axial beam. Since this infrared radiation is intended to create objects from which radiation is emitted, the telescope must be substantially corrected for chromatic aberrations of the wavelength radiations of between 7.5 and 14 micrometers.
En particulier, l'objectif 10 et l'oculaire 11 doivent être corrigés ensemble à l'égard de l'aberration chromatique et doivent de ce fait comporter une combinaison appropriée d'au moins deux lentilles constitutives. Dans la réalisation représentée, l'une des lentilles constitutives de chaque élé- ment réfringent 10 et 11, est réalisée en sulfure de zinc et une autre lentille constitutive est réalisée en séléniure de zinc. Ces éléments réfringents sont décrits et revendiqués dans la demande de brevet français déposée le même jour au nom de la Demanderesse sous le numéro 79 29024 et ces élé- ments réfringents comprennent chacun une combinaison appro- priée de lentilles obtenue par un choix approprié de puissance de lentilles. De ce fait, dans le télescope astronomique représenté, l'objectif 10 présente deux lentilles constitutives 30 et 31, formées à partir d'un bloc obtenu par dépôt de sulfure de zinc ou de séléniure de zinc sur l'une des surfaces réfringentes de l'une des lentilles constitutives 30 ou 31 et sur l'autre de ces deux matériaux. Les deux lentilles 30 et 31 sont ensuite finies par meulage et polissage des surfaces extérieures du matériau déposé et de préférence également le matériau de la lentille sur lequel l'autre matériau est déposé. La lentille 30 représentée est réalisée en sulfure de zinc et la lentille 31 est en séléniure de zinc. L'oculaire 11 présente deux lentilles constitutives 36 et 37 séparées axialement suivant une distance prédéterminée suivanttout moyen approprié. La lentille 36 est en sulfure de zinc et la lentille 37 est en séléniure de zinc. Il n'est pas obligatoire que l'élément de champ 12 soit corrigé à l'égard de l'aberration chromatique si la radiation traversant le télescope est focalisée sur l'élé- ment de champ et lorsqu'il en résulte uniquement une aberration de pupille. Une source laser de haute puissance (non représentée) produit un faisceau laser approprié représenté seulement en partie par la référence 40 destiné à rencontrer un miroir 41 et à pénétrer dans l'oculaire 11 du télescope astronomique par l'intermédiaire d'une surface réflectrice 42. Le faisceau laser est ransmis de l'appareil par l'intermédaire de l'objectif 10 et une partie réfléchie du faisceau laser incident est reçue en retour par l'objectif. On admettra que ce rayonnement laser récepteur peut être également considéré comme un faisceau laser traversant le système optique commun. Le faisceau laser émis par la source et le faisceau laser réfléchi traversent tous deux le télescope astronomique suivant les mêmes trajets, mais dans des directions différentes. In particular, the objective 10 and the eyepiece 11 must be corrected together with respect to chromatic aberration and must therefore comprise an appropriate combination of at least two constituent lenses. In the embodiment shown, one of the constituent lenses of each refractive element 10 and 11 is made of zinc sulphide and another constituent lens is made of zinc selenide. These refracting elements are described and claimed in the French patent application filed on the same day in the name of the Applicant under the number 79 29024 and these refracting elements each comprise a suitable combination of lenses obtained by an appropriate choice of power of light. lenses. Therefore, in the astronomical telescope shown, the lens 10 has two constituent lenses 30 and 31, formed from a block obtained by depositing zinc sulfide or zinc selenide on one of the refractive surfaces of the lens. one of the constituent lenses 30 or 31 and on the other of these two materials. Both lenses 30 and 31 are then finished by grinding and polishing the outer surfaces of the deposited material and preferably also the material of the lens on which the other material is deposited. The lens 30 shown is made of zinc sulfide and the lens 31 is zinc selenide. The eyepiece 11 has two constituent lenses 36 and 37 separated axially by a predetermined distance in any appropriate manner. The lens 36 is zinc sulfide and the lens 37 is zinc selenide. The field element 12 is not required to be corrected for chromatic aberration if the radiation passing through the telescope is focused on the field element and when it results only in an aberration of the field element. pupil. A high power laser source (not shown) produces a suitable laser beam represented only in part by reference numeral 40 intended to meet a mirror 41 and to enter the telescope 11 of the astronomical telescope through a reflecting surface 42 The laser beam is transmitted from the apparatus through lens 10 and a reflected portion of the incident laser beam is received back by the lens. It will be recognized that this receiving laser radiation can also be considered as a laser beam passing through the common optical system. The laser beam emitted by the source and the reflected laser beam both cross the astronomical telescope along the same paths, but in different directions.
Un détecteur 50 pour le faisceau laser réfléchi est également prévu dans l'appareil, ce détecteur étant adapté pour recevoir 8 la partie du faisceau réfléchi qui est transmise autour du bord du miroir 41 et focalisée sur le détecteur 50 par une lentille 51. La lentille 51 est réalisée en un matériau tel qu'il transmette la radiation laser et ne transmette pas la radiation infrarouge pour obtenir la dispersion requise. Un tel matériau peut être en un verre de composition appropriée. Cette partie du faisceau réfléchi qui n'est pas autoùrisée à passer autour du miroir 41 est réfléchie le long d'un trajet commun de transmission et de réception, par le miroir 41 vers un récepteur de laser (non représenté), et détectée par un détecteur. Il n'est pas nécessaire que le télescope soit sensiblement exempt d'aberrations chromatiques à l'égard de la radiation comprenant le rayonnement laser, étant donné que le faisceau laser est monochromatique. A detector 50 for the reflected laser beam is also provided in the apparatus, which detector is adapted to receive the portion of the reflected beam which is transmitted around the edge of the mirror 41 and focused on the detector 50 by a lens 51. The lens 51 is made of a material such that it transmits laser radiation and does not transmit infrared radiation to obtain the required dispersion. Such a material may be in a glass of suitable composition. That part of the reflected beam that is not self-sufficient to pass around the mirror 41 is reflected along a common transmission and reception path, by the mirror 41 to a laser receiver (not shown), and detected by a detector. It is not necessary for the telescope to be substantially free of chromatic aberrations with respect to the radiation comprising the laser radiation, since the laser beam is monochromatic.
Le système laser de transmission et/ou de réception comprend à la fois un chercheur de gammes et un système de guidage, ce dernier comportant un détecteur pour produire une information directionnelle et pouvant présenter une surface sensible aux radiations divisée en cadrans. Le dé tecteur représenté avec la référence 50 peut comporter le détecteur du système de guidage et l'information de gammes est collectée par le détecteur non illustré. Etant donné que le système laser récepteur et/ou transmetteur de l'appareil illustré comporte un système de guidage, ce système considéré en combinaison avec le système formateur d'images infrarouge, nécessite que cet appareillage présente un angle de vision aussi large qu'il est possible d'obtenir. En conséquence, le télescope astronomique comportant un élément de champ comme il vient d'être décrit, présente une compacitexcellente . Un tel télescope est avantageux du fait qu'il présente un angle de vision très large, ce qui permet aux dimensions des éléments réfringents qui suivent le télescope d'être plus réduites que ce qui serait le cas autrement.35 9 Etant donné qu'un faisceau laser de haute puissance doit traverser le télescope astronomique comportant un élément de champ 12, le faisceau laser est de façon inhérente focalisé en un point de focalisation situé sur l'élément de champ du télescope. Cependant, en focalisant le faisceau laser de haute puissance, le champ électrique intense ainsi produit pourrait endommager sérieusement le verre ou autres matériaux solides au point de focalisation, ou pourrait en- gendrer une disruption de l'air diélectrique si la focalisa- tion a lieu dans l'air libre, chacun de ces deux effets engendrant une atténuation importante de la radiation du faisceau laser. Ainsi, l'élément de champ 12 représenté comprend deux lentilles constitutives 60 et 61 espacées l'une de l'autre suivant une distance prédéterminée le long de leur axe commun, cette distance étanttelle que le matériau de la lentille puisse résister à la puissance du faisceau laser. Les lentilles 60 et 61 considérées en combinaison servent partiellement à déf:inir une cavité hermétiquement close, comme décrite et revendiquée dans la demande de brevet fran- çais déposée le même jour au nom de la Demanderesse sous le numéro 79 29 025 . Le faisceau laser est focalisé sur un plan 62 disposé à l'intérieur de la cavité. Les lentilles 60 et 61 sont montées de façon appropriée dans un tube 63, qui sert à compléter la définition de la cavité hermétiquement close. L'intérieur de la cavité comporte une atmosphère qui n'engendre aucune atténuation de la radiation incidente lorsqu'elle est soumise au faisceau laser focalisé à l'intérieur de celle-ci, cette atmosphère pouvant être par exemple de l'air à une pression inférieure à 15 Newtons par m2, ou de l'azote pouvant avoir une pression inférieure à celle de la pression atmosphérique. Etant donné qu'il n'est pas nécessaire que l'élément de champ 12 soit corrigé à l'égard des aberrations chromatiques, les lentilles 60 et 61 peuvent être toutes deux réalisées dans le même matériau, par exemple en séléniure de zinc ou en sulfure de zinc. 10 Comme dans le cas de la réalisation représentée, lorsqu'un faisceau laser récepteur et la radiation desti- née à former les objets doivent tous deux traverser le télescope dans la même direction, un détecteur pour le fais- ceau laser récepteur étant incorporé dans le système, il est nécessaire que des moyens séparateurs de faisceaux, pour séparer le faisceau laser récepteur de la radiation devant créer les objets _, soient prévus entre le téles- cope et les détecteurs ainsi que le disposif,if formateur d'i mages infrarouge. Les moyens séparateurs de faisceau repré- sentés doivent permettre une réflection du faisceau laser et permettre la transmission de la radiation infrarouge pour former les objets. Alternativement, les moyens séparateurs de faisceaux doivent permettre une réflection de la radiation in- frarouge pour créer les objets permettre la transmis- sion du faisceau laser. Les moyens séparateurs de faisceaux représentés sont constitués par une plaque 70 de ~é- léniure de zinc ou de sulfure de zinc, ou de germanium, ont la surface réfléchissante 42 estrevêtue par un matériau approprié pour permettre la réflection de la longueur d'onde désirée. L'objectif 10 et le miroir 16 peuvent être montés en rotation autour de deux axes, l'un des axes 80 étant re présenté et comportant la partie de l'axe optique 14 comprise entre les miroirs 16 et 17. L'autre axe est perpendiculaire au plan de la figure. La rotation de l'objectif et du miroir 16 autour des deux axes précités permet d'obtenir la stabilisation et le guidage de la ligne de visée, et ce mouvement de l'objectif doit être adapté pour permettre l'effet de réflection de l'angle double. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple que l'on vient de décrire et on peut apporter à celuiùci de nombreuses modifications. The transmission and / or reception laser system comprises both a range searcher and a guidance system, the latter comprising a detector for producing directional information and having a radiation-sensitive surface divided into dials. The detector shown with reference numeral 50 may comprise the detector of the guidance system and the range information is collected by the detector not shown. Since the receiving laser system and / or transmitter of the illustrated apparatus comprises a guidance system, this system considered in combination with the infrared imaging system, requires that this apparatus has a viewing angle as wide as is possible to obtain. Accordingly, the astronomical telescope having a field element as just described, has a compacitexcellente. Such a telescope is advantageous because it has a very wide viewing angle, which allows the dimensions of refracting elements that follow the telescope to be smaller than would otherwise be the case.35 9 Since High power laser beam must pass through the astronomical telescope having a field element 12, the laser beam is inherently focused at a focus point located on the field element of the telescope. However, by focusing the high-power laser beam, the intense electric field thus produced could seriously damage the glass or other solid materials at the focus point, or could result in a disruption of the dielectric air if the focusing takes place. in the open air, each of these two effects causing a significant attenuation of the radiation of the laser beam. Thus, the illustrated field element 12 comprises two constituent lenses 60 and 61 spaced apart from each other by a predetermined distance along their common axis, this distance being such that the lens material can withstand the power of the lens. laser beam. The lenses 60 and 61 considered in combination serve partly to define a hermetically sealed cavity, as described and claimed in the French patent application filed the same day in the name of the Applicant under the number 79 29 025. The laser beam is focused on a plane 62 disposed within the cavity. The lenses 60 and 61 are suitably mounted in a tube 63, which serves to complete the definition of the hermetically sealed cavity. The interior of the cavity has an atmosphere that does not cause any attenuation of the incident radiation when it is subjected to the focused laser beam inside thereof, this atmosphere being, for example, air at a pressure less than 15 Newtons per m2, or nitrogen may have a lower pressure than that of atmospheric pressure. Since it is not necessary for the field element 12 to be corrected for chromatic aberrations, the lenses 60 and 61 may both be made of the same material, for example zinc selenide or zinc sulphide. As with the illustrated embodiment, both a receiver laser beam and the object-forming radiation must traverse the telescope in the same direction, a detector for the receiving laser beam being incorporated into the telescope. In the system, it is necessary that beam splitter means for separating the receiving laser beam from the radiation to create the objects be provided between the telescope and the detectors as well as the infrared imaging device. The beam splitter means shown should allow reflection of the laser beam and allow the transmission of infrared radiation to form the objects. Alternatively, the beam splitter means must allow reflection of the infrared radiation to create the objects to allow transmission of the laser beam. The beam splitter means shown is a plate of zinc or zinc sulfide, or germanium, which has the reflective surface 42, is coated with a suitable material to allow reflection of the desired wavelength. . The objective 10 and the mirror 16 can be mounted in rotation about two axes, one of the axes 80 being represented and having the portion of the optical axis 14 between the mirrors 16 and 17. The other axis is perpendicular to the plane of the figure. The rotation of the objective and the mirror 16 around the two aforementioned axes makes it possible to obtain stabilization and guidance of the line of sight, and this movement of the objective must be adapted to allow the reflection effect of the double angle. Of course, the invention is not limited to the example just described and can be made to it many changes.
Lorsqu'il n'est pas nécessaire que l'angle de vision de l'appareil soit aussi grand que possible, on peut utiliser un télescope de Galilée. Ainsi, il n'est pas nécessaire de créer une cavité hermétiquement close à l'intérieur du télescope, étant donné que le faisceau laser n'est dans ce cas pas focalisé. When the viewing angle of the camera is not required to be as large as possible, a Galilean telescope can be used. Thus, it is not necessary to create a hermetically sealed cavity inside the telescope, since the laser beam is in this case not focused.
Lorsque le télescope n'est pas destiné à être traversé par un faisceau laser de grande puissance, par exemple si l'appareil doit uniquement recevoir un faisceau laser et la radiation émise par les objets devant être créés et si le faisceau laser ne doit pas être émis par l'appareil, il n'est pas nécessaire de réaliser une cavité hermétiquement close à l'intérieur du télescope et l'élément de champ si ce dernier présent , peut ne présenter qu'une seule lentille. Si le télescope n'est pas destiné à être traversé par un faisceau laser récepteur dans la même direction que la radiation destinée à créer les objets, les moyens de séparation de faisceau n'ont pas besoin d'être inclus dans l'appareil. Lorsque le faisceau laser est une radiation de ion gueur d'onde comprise entre 2 et 14 micromètres, une lentille en germanium peut être utilisée pour chacun des éléments réfringents du système optique commun. L'oculaire peut avoir une construction similaire à celle de l'objectif représenté ou bien l'objectif peut avoir une construction similaire à celle de l'oculaire représenté. La construction de l'objectif représenté est optiquement inférieure à la construction de l'élément oculaire représenté, mais présente l'avantage d'être plus compacte et robuste. Plus de deux lentilles peuvent être utilisées dans la réalisation de l'objectif, et/ou de l'élément de champ, et/ou de l'oculaire, toutes les lentilles constitutives étant en matériau transparent aux longueurs d'ondes requises. Les éléments constitutifs du système optique commun peuvent au moins être sensiblement exempts d'aberrations chromatiques pour les radiations de longueur d'onde comprise entre 7,5 et 14 micromètres, et être capables de transmettre des radiations de longueur d'onde comprise entre 0,5 et 14 micromètres, en étant réalisé en des matériaux appropriés autres que le sulfure de zinc et/ou le séléniure de zinc, et/ou le germanium. Le système optique commun peut avoir d'autres parties non illustrées, pouvant comporter des éléments réfringents. Il est nécessaire que chaque élément réfringent des- tiné à transmettre la radiation infrarouge émise par les objets créer soit sensiblement exempt d'aberrations chromatiques pour les radiations de longueur d'onde comprise entre 7,5 et 14 micromètres. Cependant, il n'est pas nécessaire que chaque élément réfringent destiné à transmettre seulement le faisceau laser soit corrigé de cette façon, et chacun de ces éléments réfringents peut comporter seulement une lentille simple, telle que la lentille 51. Pour chaque partie du système optique commun, il est nécessaire qu'elle soit capable de transmettre seulement la radiation incidente correspondante. Dans la réalisation représentée, seulement le télescope est destiné à transmettre simultanément la radiation infrarouge issue des objets destinés à être créés et le faisceau laser, mais il est possible de prévoir que d'autres parties représentées du système optique commun puissent également transmettre chacune des radiations précitées. Chaque élément réfringent disposé à la suite du télescope, par exemple la lentille 51, peut être adapté pour corriger différents effets de focalisation. Les miroirs 16 et 17 du système optique représenté peuvent être supprimés. Les rôles des deux détecteurs du système laser récepteur et/ou transmetteur peuvent être inversés, ou bien35 seulement l'un des détecteurs peut être incorporé au système, ce détecteur unique étant adapté pour assurer simultanément les informations requises de gamme et de direction . Le système laser récepteur et/ou transmetteur peut comporter uniquement un chercheur de gammes ou uniquement un système de guidage. Une caméra de télévision, fonctionnant dans la région visible de la gamme de longueur d'onde des radiations transmises par le système optique commun, peut également être incorporée dans l'appareillage, des moyens séparateurs de faisceaix appropriés étant prévus à des emplacements convenables à l'intérieur du système optique commun.15 When the telescope is not intended to be traversed by a high-power laser beam, for example if the device only needs to receive a laser beam and the radiation emitted by the objects to be created and if the laser beam should not be emitted by the device, it is not necessary to make a hermetically sealed cavity inside the telescope and the field element, if present, may have only one lens. If the telescope is not to be traversed by a receiving laser beam in the same direction as the radiation for creating the objects, the beam splitting means need not be included in the apparatus. When the laser beam is wavelength ion radiation between 2 and 14 microns, a germanium lens may be used for each of the refracting elements of the common optical system. The eyepiece may have a construction similar to that of the lens shown or the lens may have a construction similar to that of the eyepiece shown. The construction of the lens shown is optically inferior to the construction of the ocular element shown, but has the advantage of being more compact and robust. More than two lenses can be used in the realization of the objective, and / or the field element, and / or the eyepiece, all constituent lenses being made of transparent material at the required wavelengths. The constituent elements of the common optical system may be at least substantially free of chromatic aberrations for radiation with a wavelength of between 7.5 and 14 micrometers, and be capable of transmitting radiation of wavelength between 0, 5 and 14 microns, being made of suitable materials other than zinc sulfide and / or zinc selenide, and / or germanium. The common optical system may have other parts not shown, which may include refracting elements. It is necessary that each refractive element intended to transmit the infrared radiation emitted by the objects to be created be substantially free of chromatic aberrations for radiations of wavelength between 7.5 and 14 micrometers. However, it is not necessary that each refractive element intended to transmit only the laser beam be corrected in this way, and each of these refracting elements may comprise only a single lens, such as the lens 51. For each part of the optical system common, it is necessary that it be capable of transmitting only the corresponding incident radiation. In the embodiment shown, only the telescope is intended to simultaneously transmit the infrared radiation from objects to be created and the laser beam, but it is possible to provide that other parts of the common optical system can also transmit each of the radiation above. Each refractive element disposed after the telescope, for example the lens 51, can be adapted to correct different focusing effects. The mirrors 16 and 17 of the illustrated optical system can be removed. The roles of the two detectors of the receiver and / or transmitter laser system can be reversed, or only one of the detectors can be incorporated into the system, this unique detector being adapted to simultaneously provide the required range and direction information. The laser receiving system and / or transmitter may comprise only a range finder or only a guidance system. A television camera, operating in the visible region of the wavelength range of radiation transmitted by the common optical system, may also be incorporated into the apparatus, with suitable beam splitter means provided at suitable locations at the same time. inside the common optical system.15
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