Dispositif télémétrique optique L'invention est relative aux dispositfs télémétri- ques optiques, c'est-à-dire aux dispositifs qui sont propres à évaluer la distance séparant ces dispositifs d'un objet quelconque et dont le fonctionnement est lié à la propagation de rayons situés dans ou au voisinage du spectre lumineux (rayons visibles, infra rouges ou ultra-violets).
De tels dispositifs peuvent servir soit à donner l'indication de cette distance pour un objet identifié, soit à déceler la présence d'un objet quelconque à une distance prédéterminée ou encore à commander une action quelconque (par exemple la mise à feu d'un projectile) lorsque ladite distance atteint une valeur prédéterminée. Le vocable objet est pris ici dans son sens le plus général et peut s'appliquer aussi bien à un corps solide de di mensions limitées tel qu'un avion ou de dimensions pratiquement illimitées tel que la terre, qu'à une masse liquide telle qu'un plan d'eau.
Le dispositif télémétrique optique objet de l'in vention comporte un boitier d'un objectif propre à former dans un plan image situé à l'intérieur du boi- tier une image réelle de l'objet dont la distance est à mesurer.
Ce dispositif est caractérisé par au moins deux cellules photosensibles voisines situées dans le plan image et propres à créer chacune une différence de potentiel électrique variant dans le même sens que l'intensité du flux lumineux qu'elles reçoivent respec tivement et par un dispositif propre à comparer entre elles lesdites différences de potentiel.
Si l'objet dont la distance est à mesurer se trouve dans le plan conjugué dudit plan image, l'image réelle est nette, donc bien délimitée et fortement contrastée et par conséquent les éclairements respec tifs des deux cellules photosensibles sont sensible- ment différents, ce qui n'est pas le cas lorsque l'objet se trouve en dehors du plan conjugué et que, par conséquent, l'image est floue.
La comparaison des dif férences de potentiel produites par lesdites cellules permet donc de constater si l'objet se trouve au moins approximativement dans le plan conjugué du plan image, l'approximation dépendant d'ailleurs de la nature de l'objet.
Le dessin représente, à titre d'exemple, des for mes d'exécution du dispositif selon l'invention. La fig. 1 montre en coupe axiale une fusée de proximité pour projectile explosif antiaérien équipée d'une première forme d'exécution du dispositif télé- métrique. La fig. 2 est un schéma illustrant le fonctionne ment de la fusée de la fig. 1.
Les fig. 3 et 4 montrent, respectivement en coupe axiale partielle et en coupe transversale au niveau du plan P de la fig. 3, un projectile à correcteur de direction équipé d'une deuxième forme d'exécution. Les fig. 5 et 6 montrent, respectivement en coupe axiale partielle et en coupe transversale au niveau du plan P de la fig. 5, une fusée de proximité équipée d'une variante.
La fig. 7 montre en coupe axiale partielle une troisième forme d'exécution constituant un altimètre pour aérodyne à vol sensiblement horizontal.
Les fig. 8 et 9 montrent en coupe schématique une quatrième et une cinquième forme d'exécution, constituant des altimètres pour aérodyne à vol éven tuellement vertical. Les fig. 10 et 11 montrent, respectivement en coupe axiale et en coupe transversale au niveau du plan P de la fig. 10, une fusée de proximité équipée d'une seconde variante de la première forme d'exé cution.
La fig. 12, enfin, montre en élévation et coupe partielle un projectile comportant une fusée de pro ximité du genre de celle des fig. 10 et 11, le dispositif télémétrique étant légèrement modifié.
On supposera tout d'abord qu'un dispositif télé- métrique est destiné à évaluer la distance d'objets, en particulier d'avions, ayant des dimensions limitées se détachant sur un fond de luminosité sensiblement uniforme.
Dans ce cas, le dispositif télémétrique comprend deux cellules équilibrées de manière à res ter insensibles à un éclairement identique, quelle que soit son intensité absolue (et pouvant à cet effet avoir des surfaces actives sensiblement égales),-et qui ont une forme de révolution autour de l'axe optique de l'objectif, l'une ayant une forme de couronne et en tourant l'autre.
On conçoit que, dans un tel dispositif, l'image de tout objet situé dans le champ de l'objectif est floue et se répartit sur les deux cellules lorsque ledit objet est situé en dehors du plan de mise au point du dispositif, ce qui laisse les deux cellules équilibrées (la différence d'éclairement des deux cel lules étant nulle ou tout au moins inférieure à un seuil de déséquilibre), alors que cette image est nette et ne se focalise que sur l'une des deux cellules lorsque l'objet est situé dans le plan de mise au point du dispositif,
ce qui produit un déséquilibre des deux cellules qui est mis à profit pour fournir un signal électrique indicateur et/ou déclencheur de toute opé ration voulue.
La fig. 1 représente une fusée de proximité com portant un boîtier 1 en matière opaque muni d'une portée filetée la permettant de la fixer sur un pro jectile antiaérien (non montré). La partie antérieure du boîtier 1, qui a de préférence une forme en ogive s'adaptant à la forme d'ensemble du projectile, est fermée par un objectif 2, de préférence du type grand angulaire. A l'intérieur du boîtier sont disposées deux cellules photosensibles 3 et 4. Leur axe de révolution commun, qui est confondu avec l'axe optique de l'ob jectif 2, est aligné avec l'axe longitudinal du pro jectile.
La distance focale de l'objectif 2 et la distance séparant cet objectif du plan commun P des cellules 3 et 4 sont choisies en fonction de la valeur désirée pour la distance d'éclatement du projectile par rap port à la cible, c'est-à-dire de la distance pour la quelle la cible offre une image nette dans le plan P.
Les cellules 3 et 4 sont par exemple, comme représenté, des cellules photoélectriques à couche d'arrêt avec collecteurs annulaires négatifs<I>3a, 4a,</I> électrodes métalliques semi-transparentes <I>3b, 4b,</I> élé ments semi-conducteurs 3c, 4c et collecteurs positifs <I>3d, 4 d.</I> Les collecteurs des deux cellules sont reliés en opposition à deux bornes 5 et 6,
le collecteur né- gatif 3a de la cellule centrale et le collecteur positif 4d de la cellule annulaire étant reliés à la même borne 5 alors que le collecteur négatif 4a de la cel lule annulaire et le collecteur positif 3d de la cellule centrale sont reliés à la même borne 6.
Le courant éventuellement recueilli aux bornes 5 et 6 est dirigé après amplification vers l'amorce élec trique d'un détonateur 7. On peut utiliser à cet effet un amplificateur électronique classique à lampes mi niatures, mais il paraît préférable d'utiliser un ampli ficateur à transistors.
Dans l'amplificateur à transistors montré à la fig. 1, le montage est tel qu'il ne soit sensible qu'au déséquilibre de tension provoqué par la formation de l'image uniquement sur la cellule annulaire 4, mais pas au déséquilibre de tension provoqué par la formation de l'image uniquement sur la cellule cen trale 3. Un tel amplificateur est constitué par trois étages de transistors à jonction 8, 9 et 10, dont l'ali mentation est assurée par une pile 11.
Le fonctionnement d'une telle fusée est illustré par la fig. 2, dont le plan passe par l'axe optique OX du dispositif, lequel est schématisé par ses deux cellules 3 et 4.
Les points de l'espace susceptibles de donner une image (nette ou floue) sur la cellule centrale 3 sont situés dans un cône plein limité par les généra trices OY, OY alors que le points de l'espace suscep tibles de donner une image (nette ou floue) sur la cellule annulaire 4 sont situés dans l'espace compris entre le susdit cône et le cône limité par les généra trices OZ, OZ. Le plan où doit être situé l'objet pour que l'explosion du projectile se produise est indiqué en Q.
Un avion situé en dehors du cône OZ ne peut former d'image sur les cellules 3 et/ou 4 alors qu'un avion tel que A situé entre les cônes OY et OZ ou B situé à l'intérieur du cône OY à une distance supé rieure à la distance d'éclatement forme une image qui s'étale à la fois sur les deux cellules 3 et 4. Dans ces deux cas, les. cellules restent donc équili brées et il n'y a pas éclatement du projectile.
Mais un avion tel que C situé entre les cônes OY et OZ et dans le plan Q, c'est-à-dire à la dis tance d'éclatement, donne lieu à une image seulement sur la cellule annulaires 4, ce qui provoque un désé quilibre des deux cellules, dans un sens tel que l'am plificateur 8, 9, 10, 11 envoie un courant à l'amorce du détonateur 7, et assure la mise à feu du projectile.
Enfin, un avion tel que D situé dans le cône OY et dans le plan Q donne lieu à une image seulement sur la cellule centrale 3, ce qui provoque un désé quilibre des deux cellules dans un sens tel que l'am plificateur y reste insensible. Mais l'angle au som met du cône OY est suffisamment étroit pour que le projectile vienne frapper l'avion D l'instant d'après et éclater sous l'effet d'une fusée de percussion usuelle (non montrée).
On pourrait également, selon une variante, in verser le branchement de l'amplificateur 8 à 11 sur les bornes 5 et 6 de manière à provoquer la mise à feu du projectile uniquement à l'intérieur du cône d'exploration OY, OY, l'angle au sommet de ce cône étant alors plus grand que dans le cas précédent.
Le montage obtenu dans cette variante pourrait également être utilisé pour commander un contrô leur de tir antiaérien couplé avec les armes de bord d'un avion. Il suffirait pour cela de monter le dispo sitif de la fig. 1, sur lequel on aurait inversé le branchement de l'amplificateur 8 à 11 parallèle ment à l'axe de l'arme à contrôler, de remplacer le détonateur 7 par un dispositif enregistreur de type usuel et de prévoir un interrupteur (non montré), propre à mettre la pile 11 en circuit au moment du tir réel ou simulé. Le dispositif enregistreur pour rait ainsi aisément différencier les tirs corrects à la fois en distance (plan Q de la fig. 2) et en direction (cône OY).
Les deux montages d'amplificateur à transistors ci-dessus décrits, c'est-à-dire celui représenté à la fig. 1 et celui obtenu par inversion du branchement de ce dernier, pourraient être juxtaposés dans la même fusée de proximité. De cette manière, la mise à feu du projectile serait obtenue pour tout déséquilibre optique à une distance prédéterminée, c'est-à-dire aussi bien pour un avion C que pour un avion D de la fig. 2, que le but soit sombre sur fond clair ou clair sur fond sombre.
La deuxième forme d'exécution dont est équipé le correcteur de direction représenté aux fig. 3 et 4 comporte un certain nombre de paires de cellules 12a-12b, 13a-13b, 13a-14b et 15a-15b analogues aux paires de cellules 3 et 4 de la fig. 1. Les paires de cellules 12a-12b, 13a-13b, 14a-14b et 15a-15b sont réparties uniformément autour de l'axe optique OX de l'objectif 2 et elles sont, par exemple, au nom bre de quatre comme visible à la fig. 4.
Une cellule de chaque paire (celle affectée à l'indice b) est dis posée à l'extérieur de l'autre (celle affectée de l'in dice a) par rapport audit axe optique OX. Chaque paire de cellules comporte un amplificateur de cou rant 16 ou 17 (fig. 3), tel que celui montré à la fig. 1, par exemple, sensible uniquement au déséquilibre provoqué par la présence d'une image sur la seule cellule extérieure de la paire. Chaque amplificateur est relié à un système propre à dévier le projectile dans le plan axial de celui-ci qui correspond à l'es pace exploré par la paire de cellules correspondante.
Les systèmes de déviation en question peuvent être constitués chacun par une charge de poudre propul sive telle que 18 et 19 à allumeur électrique, chaque charge propulsive étant disposée dans la tête 20 du projectile et dans le plan axial de celui-ci qui sépare en deux parties égales les cellules de la paire corres pondante et inclinée vers l'arrière et l'extérieur com me visible à la fig. 3.
Le fonctionnement du correcteur de direction des fig. 3 et 4 est illustré également par la fig. 2. D'une part, lorsque le projectile se dirige vers un avion tel que D situé à l'intérieur du cône OY dans le plan de mise au point commun de chacun des dispositifs télémétriques, l'image de cet avion se forme unique ment sur l'une ou plusieurs des cellules intérieures 12a à 15a. Le montage est tel qu'il reste insensible au déséquilibre ainsi provoqué.
D'autre part, lorsque le projectile se dirige vers un avion tel que C situé dans le même plan que l'avion D susdit mais entre les cônes OY et OZ, l'image de cet avion se forme uniquement sur l'une ou plusieurs des cellules extérieures 12b à 15b. Pour fixer les idées, on supposera que-l'avion C se trouve dans le secteur exploré par la paire de cellules 14a, 14b. Le courant créé par le déséquilibre de la paire de cellules en question donne naissance à un courant qui, amplifié par l'amplificateur 17, provoque l'allu mage de la charge propulsive 19. Ceci a pour effet d'incliner la tête 20 du projectile vers la gauche de la fig. 3, c'est-à-dire dans le sens qui rapproche de l'avion C la trajectoire du projectile.
L'éclatement de ce dernier est ensuite provoqué soit par le courant sortant de l'amplificateur 17 avec un retard appro prié sur la mise à feu de la cartouche déviatrice 19, soit par percussion ou tout autre système approprié.
Les dispositifs décrits ci-dessus en référence aux fig. 1 à 4 fonctionnent normalement à l'éclairage diurne. Pour permettre leur emploi dans l'obscurité, il y aurait lieu de prévoir le lancement des projectiles par rafales, chaque rafale comportant une certaine proportion (par exemple 10 11/o) de projectiles éven tuellement non explosifs qui émettraient vers l'avant un rayonnement d'une longueur d'onde située dans la zone de sensibilité des cellules, de façon à éclairer le but.
On supposera maintenant que le dispositif est destiné à évaluer la distance d'objets de dimensions quelconques ne se détachant pas sur un arrière-plan à luminosité uniforme. Le problème qui se pose alors est d'explorer une région de l'objet suffisamment vaste pour qu'il y ait une quasi-certitude de trouver dans cette région une zone à luminosité localement contrastée.
On peut à cet effet disposer dans le même plan image d'un objectif une sorte de mosaïque constituée par une multiplicité de paires de cellules reliées en parallèle. De cette manière, un objet situé dans le champ et le plan de mise au point de l'objectif pro voque très certainement un déséquilibre d'au moins l'une des paires da cellules. Une telle solution s'ap plique avantageusement à un télémètre, l'objectif pouvant alors être à distance de mise au point va riable. En faisant varier cette distance de mise -au point comme il est usuel de le faire avec les objectifs photographiques, il serait facile de déterminer la dis tance donnant lieu audit déséquilibre, c'est-à-dire la distance de l'objet.
Il semble cependant plus avantageux dans la plupart des cas de faire comporter au dispositif télé- métrique des moyens de balayage, c'est-à-dire des moyens, propres à diriger successivement sur une même paire de cellules les rayons lumineux provenant de zones différentes de l'objet dont il faut évaluer la distance, en vue d'augmenter la probabilité que l'image reçue par la paire de cellules soit celle d'une zone à luminosité contrastée de l'objet.
Si le dispositif est susceptible d'être utilisé avec des objets sombres, notamment la nuit ou par temps de brume, on peut le munir d'une source lumineuse propre à projeter un faisceau lumineux parallèle à l'axe optique de l'objectif, la section de ce faisceau ayant une forme autre que de révolution, par exem ple la forme d'une croix. Il se forme alors sur le but une tache lumineuse en forme de croix et, dans le plan P, une image qui, pour un but situé à la dis tance de mise au point, a également la forme d'une croix et présente par conséquent, devant les cellules, des zones d'ombre et de lumière contrastées suscepti bles de déséquilibrer lesdites cellules.
Selon une première solution pour réaliser les sus dits moyens de balayage, le dispositif télémétrique est animé d'un mouvement de rotation autour de l'axe optique de son objectif et ses deux cellules photo sensibles sont disposées au voisinage l'une de l'autre à l'écart dudit axe optique. Cette solution est parti culièrement avantageuse dans le cas des fusées de proximité pour projectiles qui sont ou peuvent être animés d'un mouvement de rotation autour de leur axe longitudinal.
Une telle fusée est montrée aux fig. 5 et 6. Comme dans le cas de la fig. 1, le dispositif télémé- trique comprend un boitier 1 et un objectif 2, cet objectif étant de préférence à faible profondeur de champ. Le projectile est animé sur sa trajectoire d'un mouvement de rotation autour de son axe longitu dinal OX comme schématisé par des flèches sur les figures.
Au lieu de placer les deux cellules concen triquement comme dans le cas de la fig. 1, on les aligne dans le même plan P sur la trace dans ce plan de l'axe optique OX, comme visible en 21 et 22 à la fig. 6. On peut avoir recours, par exemple, à deux cellules photoconductrices à jonction au germanium, ces cellules présentant l'avantage, grâce à des sur faces actives extrêmement réduites, de permettre de comparer l'éclairement de zones très rapprochées d'une image.
Ces cellules, qui sont alimentées par des piles 23 et 24, ont leurs circuits de polarisation reliés en opposition à des bornes 5 et 6, lesquèlles sont elles-mêmes reliées à un amplificateur à transis tors et à un détonateur (non montrés) analogues à ceux (7 à 11) de la fig. 1.
Le fonctionnement de la fusée des fig. 5 et 6 est le suivant. Lorsque le projectile se déplace sur sa trajectoire en tournant sur lui-même, il se forme dans le plan P l'image du but du projectile, par exemple du sol, ou de la tache lumineuse projetée sur ledit but. Comme cette image tourne par rapport au pro jectile en rotation, les cellules 21 et 22 explorent ainsi la région annulaire du but qui correspond à l'image annulaire marquée par des traits obliques in terrompus à la fia. 6.
Quand le projectile se trouve à une distance du but supérieure à la distance de ré- glage, l'image reçue par la paire de cellules est floue, sans contrastes locaux, ce qui ne déséquilibre pas les circuits de polarisation des deux cellules. Mais quand le projectile se trouve à une distance du but<I>égale à</I> la distance de réglage, l'image devient nette dans le plan P et les contrastes de la zone explorée provo quent un déséquilibre des circuits de polarisation qui est mis à profit pour provoquer l'éclatement du pro jectile.
Le champ en profondeur de l'objectif est bien entendu choisi assez grand pour que l'image formée dans le plan P reste nette durant le déplacement lon gitudinal du projectile qui correspond à une rotation de 360,1 autour de son axe.
Selon une deuxième solution, le dispositif télémé- trique est animé d'un mouvement de translation transversalement- par rapport à son axe optique. Cette solution est particulièrement avantageuse dans le cas des altimètres pour avions. Il suffit alors d'orienter le dispositif vers le sol et le déplacement de l'avion fait balayer par l'objectif la bande de terrain survolée.
Dans la forme d'exécution, montrée à -la fig. 7 et constituant un altimètre, plusieurs paires de cel lules telles que 25 et 26, 25a et 26a, etc., sont com binées à un objectif unique 2 et échelonnées en profondeur, c'est-à-dire situées à des distances respectives différentes de l'objectif 2, et décalées latéralement les unes par rapport aux autres de manière qu'elles ne portent pas ombre les unes sur les autres, chaque paire de cellules étant associée à un dispositif indicateur correspondant à la distance du plan conjugué de ladite paire de cellules par rapport à l'objectif.
On peut avoir re cours, pour chaque paire, à deux cellules identiques juxtaposées, notamment à deux photocathodes à jonction au germanium. Mais il paraît plus avanta geux de combiner deux telles photocathodes telles que 25, 26 dans le même cylindre 27 en les sépa rant par un isolement 28 de manière à rapprocher encore plus les zones explorées du plan image. Deux piles 23 et 24 fournissent les courants de polarisa tion.
Une lampe témoin 29 (ou tout autre dispositif indicateur et/ou enregistreur a ses deux bornes reliées respectivement à une prise reliant deux pôles de signes contraires de chacune des piles et aux deux élec trodes de sortie 30 et 31 des cellules, alors que les électrodes, d'entrée 32 et 33 de ces cellules sont re liées respectivement aux pôles restants des piles. Toutes les lampes témoins sont groupées sur le ta bleau de bord de l'avion.
Le fonctionnement de l'altimètre de la fig. 7 est le suivant. Si les deux cellules d'une paire telles que 25 et 26 sont éclairées uniformément, ce qui est le cas lorsqu'elles reçoivent une image floue, pas au point, elles ne débitent pas de courant de polarisa tion. Lorsque l'avion évolue dans le sens marqué par la flèche. inférieure, l'image du sol défile comme in diqué par la flèche supérieure sur la série de paires de cellules. La seule paire qui se trouve dans le champ de netteté reçoit une image nette qui provoque des passages de contrastes d'éclairement ou de cou- leur.
La lampe témoin 29 correspondant à l'altitude de mise au point s'allume alors, par passage d'un courant de polarisation dû au déséquilibre de con ductibilité des deux cellules.
Selon une troisième solution, applicable au cas où le dispositif peut être fixe par rapport à l'objet dont on veut évaluer la distance ou tout au moins être mobile seulement le long de son axe optique, le dispositif comprend un miroir animé d'un mouve ment alternatif et agencé de manière à réfléchir sur la paire de cellules photosensibles des rayons lumineux d'incidence variable en provenance de l'objectif.
La fig. 8 représente un dispositif télémétrique constituant un altimètre pour hélicoptère établi selon ce principe, lequel altimètre comporte une pluralité de paires de cellules photosensibles 25 et 26, 25a et <I>26a, 25b</I> et 26b, ... échelonnées en profondeur comme dans le cas de la fig. 7 et reliées chacune à des dispositifs indicateurs tels que les lampes témoins 29 de cette figure. Entre l'objectif 2 et les paires de cellules est interposé un miroir 34 animé d'un mou vement oscillant autour d'un axe 35 à l'aide d'un plateau tournant 36 et d'une bielle 37.
De cette ma nière, le faisceau lumineux reçu par le miroir balaye l'ensemble des paires de cellules comme indiqué par les deux flèches f et une même paire de cellules telles que 25 et 26 reçoit successivement les divers rayons lumineux en provenance d'un faisceau incident schématisé par ses rayons extrêmes Il et L, sur la fig. 8, ledit faisceau provenant d'une large bande de terrain exploré. Le fonctionnement de cet altimètre est, à l'exception de son système de balayage, iden tique à celui de la fig. 7.
La fig. 9 représente un télémètre utilisable comme altimètre et destiné à mesurer des distances dans une gamme située de part et d'autre d'une distance moyenne donnée. Cet altimètre comporte un objectif 2 dont la monture 38 est montée de façon coulis sante sur le boîtier 1 parallèlement à l'axe optique de l'objectif et qui peut être déplacée, de part et d'autre de la position moyenne représentée, par un moteur 39, qui attaque la monture par l'intermédiaire d'un pignon 40 et d'une crémaillère 41.
Un miroir oscillant 34, analogue à celui de la fig. 8, réfléchit le faisceau incident sur des paires de cellules divisées en un premier et un second groupes, selon que leur distance à l'objectif en position moyenne, mesurée selon le trajet des rayons lumineux, est plus ou moins grande respectivement qu'une distance moyenne don née.
Sur la fig. 9, on a représenté par un arc de cercle L en trait mixte le lieu des points dont la dis tance à l'objectif, mesurée comme indiqué, est égale à ladite distance moyenne donnée, les paires de cel lules du premier groupe (25a-26a, 25c-26c ... ) étant situées au-dessus des paires des cellules du second groupe (25b-26b, 25d-26d ... ). Les cellules de chaque groupe sont reliées entre elles en parallèle respective ment à des amplificateurs 42 et 43, par exemple du type à transistors comme montré à la fig. 1.
Les sorties des amplificateurs sont reliées aux bornes d'alimentation 44 et 45 du moteur 39 en polarité de signes opposés.
Le fonctionement de l'altimètre de la fig. 9 est le suivant. Si le champ de netteté de l'image coïncide avec la ligne L, les deux groupes de cellules ne re çoivent que des images floues, sans contrastes, qui ne déséquilibrent les cellules ni de l'un ni de l'autre groupe. Il ne passe aucun courant de polarisation, le moteur n'est pas excité et l'objectif reste immobile.
Mais si le champ de netteté de l'image vient au ni veau d'une paire de cellules du groupe supérieur (25a-26a, 25c-26c ... ), les contrastes qui sont reçus par cette paire de cellules produisent un déséquilibre générateur d'un courant électrique qui, amplifié, fait tourner le moteur 39 dans le sens qui éloigne l'ob jectif du miroir (c'est-à-dire qui le déplace vers le bas de la figure) jusqu'à ce que le champ de netteté vienne coïncider avec la ligne L.
C'est l'inverse qui se produit lorsque le champ de netteté de l'image vient au niveau d'une paire de cellules du groupe inférieur (25b-26b, 25d-26d). Un dispositif indica teur, asservi à la monture 38 de l'objectif ou à la crémaillère 41, évalue la distance de l'objet en fonc tion de la position que prend dans chaque cas ladite monture ou crémaillère.
Un système analogue pourrait être utilisé dans le même but pour rapprocher ou éloigner du miroir l'ensemble des paires des cellules, l'objectif étant alors fixe par rapport au boîtier. Selon cette variante, la distance s'évaluerait en fonction de la position prise par l'ensemble des paires des cellules.
Dans ce qui précède, on a supposé tout d'abord que la cible avait des dimensions limitées et se déta chait sur un fond de luminosité sensiblement uni forme, puis que la cible avait des dimensions prati quement illimitées.
Mais, on peut être ramené du second au premier de ces cas. Le dispositif télémétrique comprend alors une source de rayonx lumineux (ou infrarouges) pro pre- à former sur tout élément opaque éventuellement situé dans le plan objet une tache lumineuse de forme déterminée et en donnant à l'une des cellules de la paire, dite cellule de netteté une forme et une sur face sensiblement identiques à celles de l'image nette qui est obtenue de ladite tache dans le plan image, l'autre cellule dite cellule de flou étant située à proximité de la première.
Cette solution offre l'avantage que, par un choix judicieux de la longueur d'onde du rayonnement de la source et une adaptation des cellules photosensi bles à cette seule longueur d'onde, on peut encore mieux rendre le dispositif indépendant de l'éclai rage ambiant, ou de sources lumineuses de brouil lage émises par des stations ennemies dans le cas d'une application d'ordre militaire.
Comme source de rayons lumineux, on peut uti liser des lampes à arcs, des mélanges pyrotechniques et de façon plus générale tout dispositif à grande puissance. Avantageusement, on agence cette source de manière qu'elle émette un faisceau de section an- nulaire, par exemple à l'aide d'un miroir annulaire à allure parabolique. Dans ce cas, il peut être utile d'avoir recours à une cellule de netteté de forme an nulaire et de diviser la cellule de flou en deux cel lules reliées en parallèle et disposées respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule de netteté.
Une fusée de proximité comportant un dispositif de ce genre est montrée aux fig. 10 et 11. Sur cette figure, 1 désigne -le boitier du système optique récep teur qui est ici différent du boitier principal 46 qui est destiné à être fixé, par l'intermédiaire de la por tée filetée 46a, sur le corps du projectile. L'objectif 2 est un téléobjectif, de préférence à faible profon deur de champ.
Le système émetteur est schématisé par une am poule 47, une pile 48 et un miroir annulaire parabo lique 49 émettant vers l'avant du projectile un rayon nement annulaire 50. Le système récepteur comporte une cellule annulaire de netteté 51 et deux cellules de flou, l'une circulaire 52 et l'autre annulaire 53 dis posées respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule de netteté 51. La cellule 51 et l'ensemble des cellules 52-53 reliées en parallèles sont bran chées sur les bornes 5 et 6 de la même façon que les cellules 4 et 3 de la fi-. 1, l'amplificateur 8 à 11 et le détonateur 7 étant eux-mêmes identiques à ceux de ladite fig. 1.
Le fonctionnement de la fusée des fig. 10 et 11 est le suivant. Lorsque le faisceau émis par le dispo sitif ne rencontre pas d'obstacle, les. deux cellules. 51 et 52-53 sont excitées de façon identique par l'éclai rage ambiant. Lorsque le faisceau émis par le dis positif rencontre un obstacle situé à une distance supérieure à celle de mise au point, la tache formée sur cet obstacle donne lieu à une image floue qui s'étale sur les trois cellules. Dans les deux cas, la cellule 51 et le groupe des cellules 52 et 53 reçoivent le même flux lumineux et restent équilibrées : il ne se produit aucune différence de potentiel entre les bor nes 5 et 6.
Mais si l'obstacle rencontré par le faisceau lumineux est à la distance de mise au point, il se forme dans le plan des cellules, en plus de l'image de l'obstacle due à l'éclairage ambiant et qui se ré partit sur les trois cellules, une image superposée nette de la tache annulaire qui excitera de façon pré dominante la cellule 51, ce qui produira un déséqui libre faisant naitre entre les bornes 5 et 6 un courant qui, amplifié, provoquera la mise à feu du projectile à l'aide de l'amorce électrique du détonateur 14. Cette mise à feu sera donc provoquée à la distance voulue de l'obstacle, indépendamment des variations de l'éclairage ambiant, aussi bien le jour que la nuit.
La forme annulaire du faisceau lumineux émis ainsi que de la cellule de netteté 51 n'est citée qu'à titre d'exemple et elle pourrait être remplacée par exemple par une forme en croix. On pourrait égale ment avoir recours à une combinaison de plusieurs faisceaux séparés. et à des paires de cellules disposées de façon similaire. Le dispositif télémétrique illustré aux fig. 10 et 11 peut, au lieu d'équiper un engin mobile, être situé à un point fixe et être agencé de manière à déclen cher, à l'approche d'un objet mobile, soit une mise à feu, soit une commande, soit un enregistrement.
La fig. 12 représente une forme d'exécution équi pant un projectile comportant une fusée de proxi mité semblable à celle des fig. 10 et 11. Le miroir annulaire ,parabolique 49, au lieu d'être situé sensi blement au niveau du plan P des cellules 51, 52, 53, est écarté de celui-ci de pratiquement toute la lon gueur du projectile.
Le champ d'exploration de la cellule annulaire de netteté 51 est délimité par des surfaces 54 d'al lure conique, divergeant à partir de l'objectif 2, ces surfaces 54 devant nécessairement recouper dans le plan Q conjugué du plan P par rapport à l'objectif le faisceau lumineux 50 issu du projectile. Les sur faces 54 et 50 se coupent dans une zone qui peut avoir une dimension importante dans la direction de l'axe du faisceau. De préférence, comme indiqué sur la fig. 12, on s'arrange pour que cette intersection ait une dimension relativement faible dans ladite di rection (en donnant aux surfaces 50 et 54 des angles d'ouverture bien différents l'un de l'autre) et se trouve bien entendu sensiblement dans le plan Q. Ceci fournit un facteur de sécurité supplémentaire pour le fonctionnement de l'appareil.
En effet, ce n'est que lorsqu'elle se trouve dans ce plan Q que la tache lumineuse est susceptible de fournir une image exactement située dans les limites de la cellule annulaire 51.
Optical telemetry device The invention relates to optical telemetry devices, that is to say to devices which are suitable for evaluating the distance separating these devices from any object and whose operation is linked to the propagation of rays. located in or near the light spectrum (visible, infrared or ultra-violet rays).
Such devices can be used either to give an indication of this distance for an identified object, or to detect the presence of any object at a predetermined distance or else to command any action (for example the firing of a projectile) when said distance reaches a predetermined value. The term object is taken here in its most general sense and can be applied as well to a solid body of limited dimensions such as an airplane or of practically unlimited dimensions such as the earth, as to a liquid mass such as 'a body of water.
The optical rangefinder device which is the subject of the invention comprises a housing of an objective suitable for forming in an image plane situated inside the housing a real image of the object whose distance is to be measured.
This device is characterized by at least two neighboring photosensitive cells situated in the image plane and capable of each creating an electric potential difference varying in the same direction as the intensity of the luminous flux which they respectively receive and by a device specific to the device. compare said potential differences with each other.
If the object whose distance is to be measured is in the conjugate plane of said image plane, the real image is clear, therefore well delimited and highly contrasted, and consequently the respective illuminances of the two photosensitive cells are appreciably different, which is not the case when the object is outside the conjugate plane and, consequently, the image is blurred.
The comparison of the potential dif ferences produced by said cells therefore makes it possible to observe whether the object is located at least approximately in the conjugate plane of the image plane, the approximation depending moreover on the nature of the object.
The drawing represents, by way of example, embodiments of the device according to the invention. Fig. 1 shows in axial section a proximity fuze for an anti-aircraft explosive projectile equipped with a first embodiment of the telemetry device. Fig. 2 is a diagram illustrating the operation of the rocket of FIG. 1.
Figs. 3 and 4 show, respectively in partial axial section and in transverse section at the level of the plane P of FIG. 3, a directional corrector projectile equipped with a second embodiment. Figs. 5 and 6 show, respectively in partial axial section and in transverse section at the level of the plane P of FIG. 5, a proximity rocket equipped with a variant.
Fig. 7 shows in partial axial section a third embodiment constituting an altimeter for an aerodyne with substantially horizontal flight.
Figs. 8 and 9 show in schematic section a fourth and a fifth embodiment, constituting altimeters for aerodyne with possibly vertical flight. Figs. 10 and 11 show, respectively in axial section and in transverse section at the level of the plane P of FIG. 10, a proximity rocket equipped with a second variant of the first embodiment.
Fig. 12, finally, shows in elevation and partial section a projectile comprising a fuze of proximity of the type of that of FIGS. 10 and 11, the telemetry device being slightly modified.
It will first of all be assumed that a telemetry device is intended for evaluating the distance of objects, in particular airplanes, having limited dimensions standing out against a background of substantially uniform luminosity.
In this case, the telemetry device comprises two cells balanced so as to remain insensitive to identical illumination, whatever its absolute intensity (and being able for this purpose to have substantially equal active surfaces), - and which have a shape of revolution around the optical axis of the objective, one having a crown shape and rotating the other.
It can be seen that, in such a device, the image of any object located in the field of the lens is blurred and is distributed over the two cells when said object is located outside the focusing plane of the device, which leaves the two cells balanced (the difference in illumination of the two cells being zero or at least less than an imbalance threshold), whereas this image is sharp and only focuses on one of the two cells when the object is located in the focus plane of the device,
which produces an imbalance of the two cells which is used to provide an electrical signal indicating and / or triggering any desired operation.
Fig. 1 shows a proximity fuze comprising a housing 1 of opaque material provided with a threaded bearing surface allowing it to be fixed on an anti-aircraft projectile (not shown). The anterior part of the housing 1, which preferably has an ogive shape matching the overall shape of the projectile, is closed by a lens 2, preferably of the wide angle type. Inside the housing are arranged two photosensitive cells 3 and 4. Their common axis of revolution, which coincides with the optical axis of the lens 2, is aligned with the longitudinal axis of the projection.
The focal length of the objective 2 and the distance separating this objective from the common plane P of the cells 3 and 4 are chosen as a function of the desired value for the distance of the bursting of the projectile with respect to the target, that is - i.e. the distance for which the target offers a clear image in the P plane.
Cells 3 and 4 are for example, as shown, barrier layer photoelectric cells with negative annular collectors <I> 3a, 4a, </I> semi-transparent metal electrodes <I> 3b, 4b, </ I > semiconductor elements 3c, 4c and positive collectors <I> 3d, 4 d. </I> The collectors of the two cells are connected in opposition to two terminals 5 and 6,
the negative collector 3a of the central cell and the positive collector 4d of the annular cell being connected to the same terminal 5 while the negative collector 4a of the annular cell and the positive collector 3d of the central cell are connected to the same terminal 6.
The current possibly collected at terminals 5 and 6 is directed after amplification to the electric primer of a detonator 7. A conventional electronic amplifier with miniature lamps can be used for this purpose, but it seems preferable to use an amplifier. transistor.
In the transistor amplifier shown in fig. 1, the assembly is such that it is sensitive only to the voltage imbalance caused by the formation of the image only on the ring cell 4, but not to the voltage imbalance caused by the image formation only on the central cell 3. Such an amplifier consists of three stages of junction transistors 8, 9 and 10, the supply of which is provided by a battery 11.
The operation of such a rocket is illustrated by FIG. 2, the plane of which passes through the optical axis OX of the device, which is shown schematically by its two cells 3 and 4.
The points in space likely to give an image (sharp or blurred) on the central cell 3 are located in a solid cone limited by the generators OY, OY while the points in space likely to give an image ( sharp or fuzzy) on the annular cell 4 are located in the space between the aforesaid cone and the cone limited by the generators OZ, OZ. The plane where the object must be located for the explosion of the projectile to occur is indicated in Q.
An airplane located outside the OZ cone cannot form an image on cells 3 and / or 4 while an airplane such as A located between the OY and OZ cones or B located inside the OY cone at a distance greater than the burst distance forms an image which spreads over both cells 3 and 4. In these two cases, the. cells therefore remain balanced and there is no bursting of the projectile.
But an airplane such as C situated between the cones OY and OZ and in the plane Q, that is to say at the burst distance, gives rise to an image only on the annular cell 4, which causes a imbalance of the two cells, in a sense such that the amplifier 8, 9, 10, 11 sends a current to the primer of the detonator 7, and ensures the firing of the projectile.
Finally, an airplane such as D located in the OY cone and in the Q plane gives rise to an image only on the central cell 3, which causes an imbalance of the two cells in a direction such that the amplifier remains insensitive to it. . But the angle at the top of the cone OY is narrow enough for the projectile to strike the plane D the next moment and explode under the effect of a usual percussion fuse (not shown).
One could also, according to a variant, in pour the connection of the amplifier 8 to 11 on the terminals 5 and 6 so as to cause the firing of the projectile only inside the exploration cone OY, OY, l the angle at the top of this cone then being greater than in the previous case.
The assembly obtained in this variant could also be used to control an anti-aircraft fire controller coupled with the onboard weapons of an airplane. It would suffice for this to mount the device of fig. 1, on which the connection of amplifier 8 to 11 parallel to the axis of the weapon to be tested would have been reversed, to replace the detonator 7 by a recording device of the usual type and to provide a switch (not shown) , suitable for putting the battery 11 in circuit at the time of real or simulated firing. The recording device could thus easily differentiate the correct shots both in distance (Q plane of FIG. 2) and in direction (OY cone).
The two transistor amplifier assemblies described above, that is to say the one shown in FIG. 1 and that obtained by reversing the connection of the latter, could be juxtaposed in the same proximity fuse. In this way, the firing of the projectile would be obtained for any optical imbalance at a predetermined distance, that is to say both for an airplane C and for an airplane D of FIG. 2 whether the goal is dark on a light background or light on a dark background.
The second embodiment with which the directional corrector shown in FIGS. 3 and 4 comprises a number of pairs of cells 12a-12b, 13a-13b, 13a-14b and 15a-15b analogous to the pairs of cells 3 and 4 of FIG. 1. Cell pairs 12a-12b, 13a-13b, 14a-14b and 15a-15b are evenly distributed around the optical axis OX of objective 2 and they are, for example, in number of four as visible. in fig. 4.
One cell of each pair (that assigned to index b) is placed outside the other (that affected by index a) with respect to said optical axis OX. Each pair of cells has a current amplifier 16 or 17 (fig. 3), such as that shown in fig. 1, for example, sensitive only to the imbalance caused by the presence of an image on the only outer cell of the pair. Each amplifier is connected to a system capable of deflecting the projectile in the axial plane thereof which corresponds to the space explored by the corresponding pair of cells.
The deflection systems in question can each be constituted by a charge of propellant powder such as 18 and 19 with an electric igniter, each propellant charge being arranged in the head 20 of the projectile and in the axial plane thereof which separates into two equal parts the cells of the corresponding pair and inclined towards the back and the outside as visible in fig. 3.
The operation of the directional corrector of FIGS. 3 and 4 is also illustrated by FIG. 2. On the one hand, when the projectile is directed towards an airplane such as D located inside the cone OY in the common focusing plane of each of the telemetry devices, the image of this airplane is formed only on one or more of the interior cells 12a to 15a. The assembly is such that it remains insensitive to the imbalance thus caused.
On the other hand, when the projectile is directed towards an airplane such as C located in the same plane as the aforementioned airplane D but between the cones OY and OZ, the image of this airplane is formed only on one or more outer cells 12b to 15b. To fix ideas, we will assume that the plane C is in the sector explored by the pair of cells 14a, 14b. The current created by the imbalance of the pair of cells in question gives rise to a current which, amplified by the amplifier 17, causes the ignition of the propellant charge 19. This has the effect of tilting the head 20 of the projectile. to the left of fig. 3, that is to say in the direction which brings the trajectory of the projectile closer to the aircraft C.
The bursting of the latter is then caused either by the current leaving the amplifier 17 with an appropriate delay on the firing of the deflector cartridge 19, or by percussion or any other appropriate system.
The devices described above with reference to FIGS. 1 to 4 normally operate on daytime running lights. To allow their use in the dark, provision should be made for launching the projectiles in bursts, each burst comprising a certain proportion (for example 10 11 / o) of possibly non-explosive projectiles which would emit radiation towards the front. of a wavelength located in the zone of sensitivity of the cells, so as to illuminate the goal.
It will now be assumed that the device is intended to evaluate the distance of objects of any size not standing out against a background of uniform brightness. The problem which then arises is to explore a region of the object large enough for there to be a virtual certainty of finding in this region an area with locally contrasted luminosity.
For this purpose, it is possible to place in the same image plane of an objective a sort of mosaic formed by a multiplicity of pairs of cells connected in parallel. In this way, an object located in the field and the focusing plane of the objective most certainly causes an imbalance of at least one of the pairs of cells. Such a solution is advantageously applied to a range finder, the objective then being able to be at a variable focusing distance. By varying this focusing distance as is customary with photographic lenses, it would be easy to determine the distance giving rise to said imbalance, that is to say the distance from the object.
However, it seems more advantageous in most cases to have the telemetry device include scanning means, that is to say means suitable for directing successively onto the same pair of cells the light rays coming from different zones. of the object whose distance is to be evaluated, in order to increase the probability that the image received by the pair of cells is that of a zone of contrasting luminosity of the object.
If the device is likely to be used with dark objects, in particular at night or in foggy weather, it can be fitted with a light source capable of projecting a light beam parallel to the optical axis of the objective, the section of this beam having a shape other than of revolution, for example the shape of a cross. A cross-shaped spot of light is then formed on the goal and, in the plane P, an image which, for a goal located at the focusing distance, also has the shape of a cross and therefore has , in front of the cells, areas of contrasting light and shade liable to unbalance said cells.
According to a first solution for producing the aforesaid scanning means, the rangefinder device is driven by a rotational movement around the optical axis of its objective and its two sensitive photo cells are placed in the vicinity of one another. away from said optical axis. This solution is particularly advantageous in the case of proximity rockets for projectiles which are or can be driven by a movement of rotation about their longitudinal axis.
Such a rocket is shown in FIGS. 5 and 6. As in the case of FIG. 1, the telemetry device comprises a housing 1 and a lens 2, this lens preferably having a shallow depth of field. The projectile is animated on its trajectory with a rotational movement around its longitudinal axis OX as shown schematically by arrows in the figures.
Instead of placing the two cells concentrically as in the case of fig. 1, they are aligned in the same plane P on the trace in this plane of the optical axis OX, as visible at 21 and 22 in FIG. 6. One can have recourse, for example, to two photoconductive cells with germanium junction, these cells having the advantage, thanks to extremely small active surfaces, of making it possible to compare the illumination of very close areas of an image. .
These cells, which are powered by batteries 23 and 24, have their bias circuits connected in opposition to terminals 5 and 6, which are themselves connected to a twisted transistor amplifier and detonator (not shown) similar to those (7 to 11) of fig. 1.
The operation of the rocket of FIGS. 5 and 6 is next. When the projectile moves on its trajectory by rotating on itself, the image of the goal of the projectile, for example of the ground, or of the light spot projected on said goal is formed in the plane P. As this image rotates relative to the rotating projectile, cells 21 and 22 thus explore the annular region of the goal which corresponds to the annular image marked by oblique lines interrupted at the end. 6.
When the projectile is at a distance from the goal greater than the set distance, the image received by the pair of cells is blurred, without local contrasts, which does not unbalance the polarization circuits of the two cells. But when the projectile is at a distance from the target <I> equal to </I> the adjustment distance, the image becomes clear in the plane P and the contrasts of the zone explored cause an imbalance of the polarization circuits which is used to cause the bursting of the pro jectile.
The depth field of the objective is of course chosen large enough so that the image formed in the plane P remains clear during the longitudinal displacement of the projectile which corresponds to a rotation of 360.1 around its axis.
According to a second solution, the telemetry device is driven in a translational movement transversely with respect to its optical axis. This solution is particularly advantageous in the case of altimeters for airplanes. It is then sufficient to orient the device towards the ground and the movement of the airplane causes the objective to sweep the strip of land overflown.
In the embodiment, shown in FIG. 7 and constituting an altimeter, several pairs of cells such as 25 and 26, 25a and 26a, etc., are combined with a single objective 2 and staggered in depth, that is to say located at different respective distances of the lens 2, and laterally offset with respect to each other so that they do not cast shadows on each other, each pair of cells being associated with an indicating device corresponding to the distance from the conjugate plane of said pair cells compared to the target.
It is possible, for each pair, to use two identical juxtaposed cells, in particular two germanium junction photocathodes. However, it seems more advantageous to combine two such photocathodes such as 25, 26 in the same cylinder 27 by separating them by an insulation 28 so as to bring the explored zones even closer to the image plane. Two batteries 23 and 24 supply the polarization currents.
An indicator lamp 29 (or any other indicating and / or recording device has its two terminals connected respectively to a socket connecting two poles of opposite signs of each of the batteries and to the two output electrodes 30 and 31 of the cells, while the electrodes , input 32 and 33 of these cells are respectively linked to the remaining poles of the batteries.All the indicator lights are grouped on the instrument panel of the airplane.
The operation of the altimeter of FIG. 7 is the following. If the two cells of a pair such as 25 and 26 are illuminated evenly, which is the case when they receive a blurry image, not in focus, they are not outputting bias current. When the airplane is moving in the direction marked by the arrow. lower, the soil image scrolls as indicated by the upper arrow over the series of cell pairs. The only pair that is in the field of sharpness receives a sharp image which causes passages of contrast in illumination or color.
The indicator lamp 29 corresponding to the focusing altitude then lights up, by the passage of a bias current due to the conductivity imbalance of the two cells.
According to a third solution, applicable to the case where the device can be fixed with respect to the object whose distance is to be evaluated or at least be mobile only along its optical axis, the device comprises a mirror animated by a movement. alternately and arranged so as to reflect on the pair of photosensitive cells light rays of varying incidence coming from the objective.
Fig. 8 represents a telemetry device constituting an altimeter for a helicopter established according to this principle, which altimeter comprises a plurality of pairs of photosensitive cells 25 and 26, 25a and <I> 26a, 25b </I> and 26b, ... staggered in depth as in the case of fig. 7 and each connected to indicator devices such as the indicator lamps 29 of this figure. Between the objective 2 and the pairs of cells is interposed a mirror 34 driven by an oscillating movement about an axis 35 using a rotating plate 36 and a connecting rod 37.
In this way, the light beam received by the mirror scans all the pairs of cells as indicated by the two arrows f and the same pair of cells such as 25 and 26 successively receives the various light rays coming from a beam incident schematized by its extreme radii II and L, in fig. 8, said beam coming from a wide strip of explored terrain. The operation of this altimeter is, with the exception of its scanning system, identical to that of FIG. 7.
Fig. 9 represents a rangefinder usable as an altimeter and intended to measure distances in a range situated on either side of a given average distance. This altimeter comprises an objective 2, the mount 38 of which is slidably mounted on the housing 1 parallel to the optical axis of the objective and which can be moved, on either side of the average position shown, by a motor 39, which attacks the mount via a pinion 40 and a rack 41.
An oscillating mirror 34, similar to that of FIG. 8, reflects the incident beam on pairs of cells divided into a first and a second group, depending on whether their distance to the objective in the middle position, measured according to the path of the light rays, is greater or less respectively than a distance average gift born.
In fig. 9, the locus of the points whose distance to the objective, measured as indicated, is equal to said given mean distance, is represented by an arc of a circle L in phantom, the pairs of cells of the first group (25a- 26a, 25c-26c ...) being located above the pairs of cells of the second group (25b-26b, 25d-26d ...). The cells of each group are connected to each other in parallel respectively to amplifiers 42 and 43, for example of the transistor type as shown in FIG. 1.
The outputs of the amplifiers are connected to the supply terminals 44 and 45 of the motor 39 in polarity of opposite signs.
The operation of the altimeter of fig. 9 is as follows. If the sharpness field of the image coincides with the L line, both groups of cells receive only blurry, contrast-free images which do not unbalance the cells of either group. It does not pass any bias current, the motor is not energized and the lens remains stationary.
But if the field of sharpness of the image comes to the level of a pair of cells of the higher group (25a-26a, 25c-26c ...), the contrasts which are received by this pair of cells produce a generator imbalance of an electric current which, when amplified, turns the motor 39 in the direction which moves the objective away from the mirror (that is to say which moves it towards the bottom of the figure) until the field of sharpness coincides with the line L.
The reverse occurs when the sharpness field of the image comes to a pair of cells in the lower group (25b-26b, 25d-26d). An indicating device, slaved to the lens mount 38 or to the rack 41, evaluates the distance from the object as a function of the position that said mount or rack takes in each case.
A similar system could be used for the same purpose to bring all the pairs of cells closer to or away from the mirror, the objective then being fixed relative to the housing. According to this variant, the distance would be evaluated as a function of the position taken by all the pairs of cells.
In the foregoing, it was first assumed that the target had limited dimensions and stood out against a background of substantially uniform luminosity, then that the target had practically unlimited dimensions.
But, we can be reduced from the second to the first of these cases. The telemetry device then comprises a source of light (or infrared) rays pro pre- to form on any opaque element possibly located in the object plane a light spot of determined shape and giving one of the cells of the pair, called cell of sharpness, a shape and a surface substantially identical to those of the sharp image which is obtained from said spot in the image plane, the other cell called the blur cell being situated close to the first.
This solution offers the advantage that, by a judicious choice of the wavelength of the radiation from the source and an adaptation of the photosensitive cells to this single wavelength, it is possible to make the device even better independent of the light. ambient rage, or light sources of interference emitted by enemy stations in the case of a military application.
As a source of light rays, it is possible to use arc lamps, pyrotechnic mixtures and more generally any high power device. Advantageously, this source is arranged so that it emits a beam of annular section, for example using an annular mirror with a parabolic shape. In this case, it may be useful to use a sharpening cell of annular shape and to divide the blur cell into two cells connected in parallel and arranged respectively inside and outside the cell. of sharpness.
A proximity fuse comprising a device of this type is shown in FIGS. 10 and 11. In this figure, 1 denotes -the housing of the receiving optical system which is here different from the main housing 46 which is intended to be fixed, by means of the threaded port 46a, on the body of the projectile. Lens 2 is a telephoto lens, preferably shallow depth of field.
The emitting system is shown schematically by an am poule 47, a battery 48 and a parabolic annular mirror 49 emitting an annular ray 50 towards the front of the projectile. The receiving system comprises an annular cell of sharpness 51 and two blur cells, one circular 52 and the other annular 53 arranged respectively inside and outside the sharpness cell 51. The cell 51 and the set of cells 52-53 connected in parallel are connected to the terminals 5 and 6 in the same way as cells 4 and 3 of the fi. 1, the amplifier 8 to 11 and the detonator 7 being themselves identical to those of said FIG. 1.
The operation of the rocket of FIGS. 10 and 11 is next. When the beam emitted by the device does not encounter any obstacle, the. two cells. 51 and 52-53 are excited identically by the ambient lighting. When the beam emitted by the positive device encounters an obstacle located at a distance greater than the focusing distance, the spot formed on this obstacle gives rise to a blurred image which is spread over the three cells. In both cases, cell 51 and the group of cells 52 and 53 receive the same luminous flux and remain balanced: there is no potential difference between terminals 5 and 6.
But if the obstacle encountered by the light beam is at the focusing distance, it is formed in the plane of the cells, in addition to the image of the obstacle due to the ambient lighting and which is distributed over the three cells, a clear superimposed image of the annular spot which will predominantly excite cell 51, which will produce a free imbalance giving rise between terminals 5 and 6 a current which, amplified, will cause the firing of the projectile to using the electric primer of the detonator 14. This firing will therefore be caused at the desired distance from the obstacle, independently of variations in the ambient lighting, both day and night.
The annular shape of the emitted light beam as well as of the sharpness cell 51 is only cited by way of example and it could be replaced for example by a cross shape. It would also be possible to use a combination of several separate beams. and pairs of cells arranged in a similar fashion. The telemetry device illustrated in fig. 10 and 11 may, instead of equipping a mobile device, be located at a fixed point and be arranged so as to trigger, on the approach of a mobile object, either a firing, a command, or a recording.
Fig. 12 shows an embodiment equi pant a projectile comprising a proximity fuze similar to that of FIGS. 10 and 11. The annular, parabolic mirror 49, instead of being located substantially at the level of the plane P of the cells 51, 52, 53, is spaced therefrom by practically the entire length of the projectile.
The field of exploration of the annular cell of sharpness 51 is delimited by surfaces 54 of conical shape, diverging from the objective 2, these surfaces 54 necessarily having to intersect in the plane Q conjugate of the plane P with respect to the objective the light beam 50 coming from the projectile. The surfaces 54 and 50 intersect in an area which may have a large dimension in the direction of the beam axis. Preferably, as indicated in fig. 12, we arrange for this intersection to have a relatively small dimension in said direction (by giving the surfaces 50 and 54 very different opening angles from each other) and is of course substantially in the plan Q. This provides an additional safety factor for the operation of the device.
Indeed, it is only when it is in this Q plane that the light spot is capable of providing an image exactly situated within the limits of the annular cell 51.