FR2608284A1

FR2608284A1 - Optical range-finder with coherent illuminator, insensitive to vibrations and to thermal variations

Info

Publication number: FR2608284A1
Application number: FR8617576A
Authority: FR
Inventors: Georges Couderc; Yves Cojan; Bertrand Remy
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1986-12-16
Filing date: 1986-12-16
Publication date: 1988-06-17
Also published as: FR2608284B1

Abstract

The range-finder enables a local oscillation wave to be formed by sampling a fraction of the wave from a continuous wave laser by an optical system insensitive to vibrations and to thermal variations. The range-finder comprises an optical beam splitter 3 separating the transmission path (VE) from the reception path (VR) and the small fraction of the wave emitted by a continuous wave laser 11 not transmitted to the outside (VE/R) is used by a catadioptric device 4 in the form of the corner of a cube for subsequent partial reflection by the splitter 3 in the direction of the detecting device 21. An attenuator formed by an optical density 5 is added to the system in order to avoid saturating the detector 211. Application to any range-finder using modulated continuous-wave or pulsed emission for obtaining stable and reliable superheterodyne reception in a hostile environment.

Description

TELEMETRE OPTIQUE A ILLUMINATEUR COHERENT,
INSENSIBLE AUX VIBRATIONS ET
AUX VARIATIONS THERMIQUES
La présente invention concerne un télémètre optique à illuminateur cohérent, insensible aux vibrations et aux variations thermiques.COHERENT ILLUMINATOR OPTICAL TELEMETER,
INSENSITIVE TO VIBRATION AND
THERMAL VARIATIONS
The present invention relates to an optical rangefinder with a coherent illuminator, insensitive to vibrations and thermal variations.

Il est connu dans le cas d'un laser continu de prélever une fraction de l'onde laser par une optique séparatrice de voies, généralement un miroir partiellement transparent, interposée sur le trajet optique pour constituer une onde d'oscillation locale. Le prélèvement peut s'effectuer avant ou après la modulation et dépend du type de modulation utilisé. Par exemple, en modulation de fréquence dite FM-CW en anglo-saxon, l'onde d'oscillation locale peut être prélevée après modulation tandis que, dans le cas de modulation avec compression d'impulsions, l'onde locale sera prélevée avant modulation. It is known in the case of a continuous laser to collect a fraction of the laser wave by a path-separating optic, generally a partially transparent mirror, interposed on the optical path to constitute a local oscillation wave. The sample can be taken before or after modulation and depends on the type of modulation used. For example, in frequency modulation called FM-CW in Anglo-Saxon, the local oscillation wave can be sampled after modulation while, in the case of modulation with pulse compression, the local wave will be sampled before modulation .

Une autre technique consiste à utiliser, outre un laser de puissance, un deuxième laser du type à émission continue pour créer l'onde locale. Ce deuxième laser présente la même longueur d'onde que le laser d'émission. Sa fréquence peut être asservie par une boucle à la longueur d'onde d'émission, ou vice-versa. Another technique consists in using, in addition to a power laser, a second laser of the continuous emission type to create the local wave. This second laser has the same wavelength as the emission laser. Its frequency can be controlled by a loop at the emission wavelength, or vice versa.

Une solution de ce genre est décrite, par exemple, dans le brevet français 2 519 771 relatif à un lidar à compression d'impulsions.A solution of this kind is described, for example, in French patent 2,519,771 relating to a pulse compression lidar.

Pour ces montages conventionnels de réception à détection cohérente, il est nécessaire que la surface photosensible utile du détecteur sur laquelle est focalisé le rayonnement de réception soit adaptée aux dimensions prévues de la tache utile résultant d'un écho. En effet, la mise en oeuvre de la détection cohérente (ou hétérodyne) nécessite une adaptation en phase des ondes optiques correspondant au signal echo et à l'oscillateur local. Cette adaptation est en général obtenue en focalisant ces ondes sur un détecteur de petite dimension. Le diamètre des taches est alors en général lié aux phénomènes de diffraction et la surface de photodétection est choisie de façon à correspondre à la dimension de la tache écho, ce qui permet d'optiminer la réception.Si cette surface est plus grande que la tache utile, il faut néanmoins illuminer intégralement la surface de détection par le faisceau oscillateur local pour produire le battement avec la tache utile dont la position peut être décentrée ; la surface de photodétection en dehors de la tache utile est génératrice de signaux de bruit Shottky par suite de l'éclairement par l'onde locale. Il en résulte une dégradation très importante du rapport signal à bruit en puissance du signal électrique hétérodyne fourni par le détecteur. Cette dégradation s exprime approximativement comme le rapport de la surface totale de photodétection et de la surface de la tache écho laser.Par contre, si la surface photodétectrice est bien adaptée au diamètre de la tache utile, les déplacements de l'optique séparatrice en présence de vibrations ou de variations thermiques sont génératrice d'un décentrage du faisceau oscillateur local par rapport au centre de la surface détectrice ; il en résulte des perturbations du fonctionnement du récepteur cohérent, en particulier, une baisse du signal hétérodyne. For these conventional coherent detection reception arrangements, it is necessary that the useful photosensitive surface of the detector on which the reception radiation is focused is adapted to the expected dimensions of the useful spot resulting from an echo. Indeed, the implementation of coherent detection (or heterodyne) requires an adaptation in phase of the optical waves corresponding to the echo signal and to the local oscillator. This adaptation is generally obtained by focusing these waves on a small detector. The diameter of the spots is then generally linked to diffraction phenomena and the photodetection surface is chosen so as to correspond to the dimension of the echo spot, which makes it possible to eliminate reception. If this area is larger than the spot useful, it is nevertheless necessary to fully illuminate the detection surface by the local oscillating beam to produce the beat with the useful spot whose position can be offset; the photodetection surface outside the useful spot generates Shottky noise signals as a result of the illumination by the local wave. This results in a very significant degradation of the signal to noise ratio in power of the heterodyne electrical signal supplied by the detector. This degradation is expressed approximately as the ratio of the total photodetection surface and the surface of the laser echo spot. On the other hand, if the photodetector surface is well adapted to the diameter of the useful spot, the displacements of the separating optics in the presence vibrations or thermal variations generate a decentralization of the local oscillating beam relative to the center of the detector surface; this results in disturbances in the operation of the coherent receiver, in particular, a drop in the heterodyne signal.

Ces techniques connues présentent donc des inconvénients non négligeables lorsque ces matériels sont utilisés dans un environnement sévère. These known techniques therefore have significant drawbacks when these materials are used in a harsh environment.

Le but de l'invention est d'obtenir un télémètre à détection cohérente qui remédie aux inconvénients précités. The object of the invention is to obtain a rangefinder with coherent detection which overcomes the aforementioned drawbacks.

Suivant l'invention il est réalisé un télémètre optique à illuminateur cohérent équipé d'un séparateur optique pour séparer la voie coaxiale d'émission-réception selon une voie d'émission ayant au moins un illuminateur et une voie de réception ayant un détecteur sensible au rayonnement d'émission, ledit séparateur dirigeant une partie d'un rayonnement d'émission vers la voie d'émission-réception. Une voie d'oscillation locale est produite avec un dispositif rétroréflecteur - disposé sur le trajet de la partie restante dudit rayonnement et qui opère en conjonction avec le séparateur optique pour prélever une fraction de cette partie restante et la diriger vers le détecteur pour y constituer l'onde d'oscillation locale, ledit rayonnement résultant d'une émission continue. According to the invention there is provided an optical rangefinder with coherent illuminator equipped with an optical splitter for separating the coaxial transmission-reception channel according to a transmission channel having at least one illuminator and a reception channel having a detector sensitive to transmission radiation, said separator directing part of a transmission radiation towards the transmission-reception channel. A local oscillation channel is produced with a retroreflective device - arranged on the path of the remaining part of said radiation and which operates in conjunction with the optical separator to take a fraction of this remaining part and direct it towards the detector to constitute the local oscillation wave, said radiation resulting from a continuous emission.

Les particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit donnée à titre d'exemple à l'aide des figures annexées qui représentent - figure 1, un schéma d'un télémètre optique équipé d'une voie d'oscillation locale conforme à l'invention - figure 2, un schéma partiel montrant l'élaboration de l'onde d'oscillation locale à partir du rayonnement d'émission par les éléments optiques mis en jeu - figure 3, un schéma d'un télémètre laser utilisant un illuminateur de puissance du type laser à impulsions et équipé d'un dispositif oscillateur local conforme à l'invention;; - figure 4, un schéma partiel d'un télémètre optique conforme à l'invention, montrant un dispositif de réglage automatique du niveau de l'onde d'oscillation locale - figure 5, un schéma relatif à l'aspect dimensionnel du détecteur pouvant être utilisé avantageusement dans un télémètre conforme à l'invention. The features and advantages of the invention will appear in the description which follows, given by way of example with the aid of the appended figures which represent - FIG. 1, a diagram of an optical rangefinder equipped with a local oscillation channel conforming to the invention - Figure 2, a partial diagram showing the development of the local oscillation wave from the emission radiation by the optical elements involved - Figure 3, a diagram of a laser rangefinder using a power illuminator of the pulse laser type and equipped with a local oscillator device according to the invention; - Figure 4, a partial diagram of an optical rangefinder according to the invention, showing a device for automatically adjusting the level of the local oscillation wave - Figure 5, a diagram relating to the dimensional aspect of the detector can be advantageously used in a rangefinder according to the invention.

Sur la figure 1 on distingue un émetteur 1 d'axe X1 selon la voie d'émission VE, un récepteur 2 qui reçoit le rayonnement de réception selon la voie VR de réception et d'axe X2. De manière connue, un séparateur optique 3 généralement constitué par un miroir partiellement transparent, est utilisé pour former la voie d'émission-réception VE/R d'axe X3 commun à l'émission et à la réception. Dans le cas représenté la voie d'émission est réfléchie par le miroir 3 et la voie de réception est transmise à travers ce miroir; à noter qu'une disposition inverse est tout aussi bien réalisable. In FIG. 1 there is a transmitter 1 of axis X1 according to the transmission channel VE, a receiver 2 which receives the reception radiation according to the channel VR of reception and of axis X2. In known manner, an optical splitter 3 generally constituted by a partially transparent mirror, is used to form the transmission / reception channel VE / R of axis X3 common to the transmission and to the reception. In the case shown the transmission channel is reflected by the mirror 3 and the reception channel is transmitted through this mirror; note that a reverse arrangement is equally feasible.

L'fllumlnateur 1 comporte un émetteur optique 11 qui est utilisé dans cette réalisation pour constituer également l'onde d'oscillation locale. En conséquence, l'émetteur 11 est à émission continue constitué généralement par un laser de ce type. Le bloc 12 représente un modulateur pour moduler le faisceau continu émis par le laser 11 de manière à pouvoir extraire ensuite à la réception, l'information distance. La modulation utilisée est généralement une modulation de fréquence pour constituer un illuminateur 1 du type FM-CW, ou à compression d'impulsions. Le modulateur 12 peut, dans certains cas, être intégré à la cavité laser (modulateur intracavité). The illuminator 1 comprises an optical transmitter 11 which is used in this embodiment to also constitute the local oscillation wave. Consequently, the transmitter 11 is of continuous emission generally constituted by a laser of this type. The block 12 represents a modulator for modulating the continuous beam emitted by the laser 11 so as to be able to then extract, on reception, the distance information. The modulation used is generally a frequency modulation to constitute an illuminator 1 of the FM-CW type, or with pulse compression. The modulator 12 can, in certain cases, be integrated into the laser cavity (intracavity modulator).

Côté récepteur, on distingue un dispositif détecteur 21 groupant une optique focalisatrice 210 et le détecteur proprement dit 211 qui est sensible dans une bande correspondant au rayonnement d'émission. A titre indicatif, pour un laser à 10,6 inn le détecteur devra être sensible aux infrarouges, par exemple dans la bande 8 à 12 Cun. Le bloc 22 représente les circuits de traitement pour exploitation du signal électrique détecté SV. Le séparateur optique 3 introduit un certain coefficient de pertes à la réflexion pour le rayonnement d'émission VE. On the receiver side, there is a detector device 21 grouping a focusing optic 210 and the actual detector 211 which is sensitive in a band corresponding to the emission radiation. As an indication, for a laser at 10.6 inn the detector must be sensitive to infrared, for example in the band 8 to 12 Cun. Block 22 represents the processing circuits for processing the detected electrical signal SV. The optical splitter 3 introduces a certain coefficient of reflection losses for the emission radiation VE.

En se reportant à la figure 2 où la voie optique d'oscillation locale est représentée par des pointillés, il est indiqué que pour une puissance P émise et en appelant K le coefficient de réflexion (K inférieur à 1), la partie KP du rayonnement est réfléchie selon la direction X3 vers la sortie du télémètre et la partie restante (1-K)P est transmise à travers le miroir séparateur 3. Pour former l'onde locale on utilise un dispositif catadioptre 4, symbolisé par un dispositif rétroréflecteur en forme de coin de cube, qui permet de renvoyer ce rayonnement perdu d'illumination selon la même direction X1, c'est-s-dire à nouveau vers le miroir séparateur 3. On considère que l'élément 4 n'apporte pratiquement pas de pertes à la transmission optique. La partie (1-K)P rétroréfiéchie est ensuite partiellement réfléchie vers détecteur 21 selon la direction X2 ; le reste est transmis à travers le miroir 3 vers l'illuminateur 1 et est perdu. La fraction utile K(1-K)P ainsi reçue par le détecteur 211, constitue l'onde d'oscillation locale désirée. Referring to FIG. 2 where the optical local oscillation path is represented by dotted lines, it is indicated that for a power P emitted and by calling K the reflection coefficient (K less than 1), the part KP of the radiation is reflected in the direction X3 towards the output of the rangefinder and the remaining part (1-K) P is transmitted through the separating mirror 3. To form the local wave, use a reflector device 4, symbolized by a shaped retroreflective device cube corner, which allows to return this lost radiation of illumination in the same direction X1, that is to say again towards the separating mirror 3. It is considered that the element 4 brings practically no losses to optical transmission. The retrorefected part (1-K) P is then partially reflected towards detector 21 in the direction X2; the rest is transmitted through the mirror 3 to the illuminator 1 and is lost. The useful fraction K (1-K) P thus received by the detector 211 constitutes the desired local oscillation wave.

Le coefficient de réflexion K est choisi assez élevé pour ne pas trop altérer la puissance P émise par l'illuminateur 1. The reflection coefficient K is chosen to be high enough not to alter the power P emitted by the illuminator 1 too much.

En conséquence, le facteur de transmission (l-K) introduit lors de la traversée de la glace 3, puis celui de réflexion K lors de la réflexion sur cette glace, introduisent des pertes énergétiques importantes sur le trajet optique de formation de l'onde d'oscillation locale. Il y a lieu cependant d'atténuer encore le niveau de ce signal lumineux oscillateur local pour éviter de saturer le détecteur 211. A cette fin on utilise un atténuateur optique 5, dit densité optique, qui est avantageusement constitué par une lame de transparence déterminée interposée sur le trajet lumineux correspondant, entre le miroir 3 et le coin de cube 4. Cette densité optique 5 agit deux fois, lors du trajet aller du miroir 3 au coin de cube 4 et lors du trajet retour après rétroréflexion par le coin de cube.Une autre solution consisterait à opacifier le milieu transparent qui peut former le coin de cube ; dans ce cas on ne peut guère modifier l'atténuation de - la voie d'oscillation locale ssuf changement du coin de cube lui-même. La solution à lame est plus simple pour régler ~ l'atténuation comme on le verra par la suite.Consequently, the transmission factor (lK) introduced during the crossing of the ice 3, then that of reflection K during the reflection on this ice, introduce significant energy losses on the optical path of the wave formation. local oscillation. However, it is necessary to further attenuate the level of this local oscillating light signal to avoid saturating the detector 211. To this end, an optical attenuator 5, called optical density, is used which is advantageously constituted by a plate of determined transparency interposed on the corresponding light path, between the mirror 3 and the cube corner 4. This optical density 5 acts twice, during the outward journey from the mirror 3 to the cube corner 4 and during the return journey after retroreflection by the cube corner. Another solution would consist in opacifying the transparent medium which can form the cube corner; in this case one can hardly modify the attenuation of - the local oscillation path unless the cube corner itself changes. The blade solution is simpler to adjust ~ the attenuation as we will see later.

Comme représenté sur la figure I le coin de cube 4 est positionné en sorte que son sommet se trouve sur l'axe du faisceau d'émission à renvoyer vers le séparateur optique 3; dans le cas de la figure cet axe correspond à l'axe X1 de l'illuminateur 1. Il est positionné symétriquement par rapport à cet axe et constitue un invariant optique en présence de vibrations mécaniques ou de variations thermiques. De même, la densité optique 5 se comporte comme un invariant optique. As shown in FIG. 1, the cube corner 4 is positioned so that its apex is on the axis of the emission beam to be returned to the optical splitter 3; in the case of the figure, this axis corresponds to the axis X1 of the illuminator 1. It is positioned symmetrically with respect to this axis and constitutes an optical invariant in the presence of mechanical vibrations or thermal variations. Similarly, the optical density 5 behaves like an optical invariant.

Le dispositif catadioptre 4 peut être constitué différemment, par exemple selon un montage connu d'un ou plusieurs éléments juxtaposés, chacun d'eux combinant un dioptre sphérique de focalisation et un plan focal réfléchissant. The reflector device 4 can be constituted differently, for example according to a known arrangement of one or more juxtaposed elements, each of them combining a spherical focusing diopter and a reflecting focal plane.

Dans le cas de la figure 3 on retrouve sensiblement les mêmes éléments, à la différence toutefois que l'illuminateur y est constitué par un laser à impulsions 13 et qu'il est équipé, en outre, d'un deuxième laser 14, de moindre puissance qui est utilisé pour constituer l'onde d'oscillstion locale, ce laser 14 étant du type à émission continue. Un deuxième miroir partiellement transparent 15 est utilisé en mélangeur pour regrouper selon la même direction X1 les axes d'émission du laser de puissance 13 et du laser oscillateur local 14. On retrouve à la partie supérieure les éléments 3 à 5 déjà mentionnés et le récepteur 2.Les trajets optiques des différentes voles ont été différenciés sur ce schéma en utilisant une flèche pour l'émission relative à l'onde d'oscillation locale, deux flèches pour l'émission laser à impulsions et trois flèches pour la réception de cette émission laser à impulsions réfléchie par une cible illuminée. L'émission continue du laser oscillateur local 14 ainsi que l'onde d'émission à impulsions sont dirigées en sortie du mélangeur 15 vers la lame semi-transparente 3, cette lame 3 étant utilisée selon la représentation faite, à la transmission pour l'onde d'émission et à la réflexion pour l'onde d'oscillation locale. In the case of Figure 3 there are substantially the same elements, with the difference however that the illuminator is constituted by a pulse laser 13 and that it is equipped, in addition, with a second laser 14, of lesser power which is used to constitute the local oscillation wave, this laser 14 being of the continuous emission type. A second partially transparent mirror 15 is used as a mixer to group in the same direction X1 the emission axes of the power laser 13 and the local oscillator laser 14. The elements 3 to 5 already mentioned are found at the top and the receiver 2.The optical paths of the different flights have been differentiated in this diagram by using an arrow for the emission relating to the local oscillation wave, two arrows for the pulse laser emission and three arrows for the reception of this emission. pulsed laser reflected by an illuminated target. The continuous emission of the local oscillator laser 14 as well as the pulse emission wave are directed at the output of the mixer 15 towards the semi-transparent plate 3, this plate 3 being used according to the representation made, at transmission for the emission and reflection wave for the local oscillation wave.

Elle présente donc un coefficient de transmission élevé pour éviter des pertes de tonde du laser de puissance 13 (dans la version figure 1, l'onde d'émission VE étant réfléchie c'est le coefficient de réflexion K qui est choisi élevé). L'onde du laser 14 après réflexion partielle sur le miroir 3 subit les mêmes effets que précédemment par les éléments 5 et 4 et ensuite c'est la fraction rétroréfléchie et transmise à travers la glace 3 qui est dirigée vers le le détecteur 21 pour former l'onde d'oscillation locale.It therefore has a high transmission coefficient to avoid losses of the laser laser 13 (in the version of FIG. 1, the emission wave VE being reflected, it is the reflection coefficient K which is chosen to be high). The wave of the laser 14 after partial reflection on the mirror 3 undergoes the same effects as previously by the elements 5 and 4 and then it is the retroreflected fraction and transmitted through the glass 3 which is directed towards the detector 21 to form the local oscillation wave.

Les lasers 13 et 14 peuvent être des lasers C02 dont la longueur d'onde se situe à 10,6 pn environ, le détecteur 21 étant sensible à ces rayonnements. The lasers 13 and 14 can be CO 2 lasers whose wavelength is approximately 10.6 pn, the detector 21 being sensitive to these radiations.

L'atténuation de la voie d'oscillation locale est déterminée comme il a été décrit par les coefficients de transmission (1-K) et de réflexion K du séparateur 3 (fig. 2) et par l'atténuation complémentaire apportée par la densité optique 5. L'optimisation de la réception hétérodyne au niveau du détecteur 211 suppose l'illumination de celui-ci avec une onde osciliateur locale de puissance déterminée. A cet effet et pour pallier à d'éventuelles variations de la puissance émise par le laser d'émission 11 (Fig. 1) ou par le laser oscillateur local 14 (Fig 3), il y a lieu de contrôler le niveau de la puissance d'oscillation locale reçue par le détecteur en s'assurant, au moins périodiquement, que l'atténuation globale de la voie d'oscillation lves st correcte.L'utilisation d'une lame 5 permet de modifier aisément ee paramètre d'atténuation globale et de l'ajuster en changeant la lame dans le cas d'une intervention manuelle, ou par une commande appropriée dans le cas d'une intervention automatique ou semi-automatique. Ceci suppose l'utilisation d'un élément 5 commandable, par exemple un élément dont la transparence est réglable par application d'un signal électrique ou bien, selon un autre exemple, avec une densité optique non-uniforme que l'on déplace transversalement au trajet optique correspondant. The attenuation of the local oscillation path is determined as described by the transmission (1-K) and reflection K coefficients of the separator 3 (fig. 2) and by the additional attenuation provided by the optical density 5. The optimization of heterodyne reception at the level of the detector 211 supposes the illumination of the latter with a local oscillating wave of determined power. To this end and to compensate for any variations in the power emitted by the emission laser 11 (Fig. 1) or by the local oscillator laser 14 (Fig 3), it is necessary to control the level of the power of local oscillation received by the detector, ensuring, at least periodically, that the overall attenuation of the lves oscillation path is correct. The use of a blade 5 makes it possible to easily modify the overall attenuation parameter and to adjust it by changing the blade in the case of a manual intervention, or by an appropriate control in the case of an automatic or semi-automatic intervention. This supposes the use of a controllable element 5, for example an element whose transparency is adjustable by application of an electrical signal or, according to another example, with a non-uniform optical density which is moved transversely to the corresponding optical path.

La figure 4 représente une solution de ce dernier type où un asservissement de position 50 commande un moteur 51 qui déplace la lame 5 en fonction du niveau présenté par le signal détecté SV. Selon des réalisations connues la lame 5 peut être de forme circulaire ou linéaire ayant une densité optique variable.Cette solution est aisément réalisable du fait que l'émission laser continue polarise le détecteur à une tension négative de quelques centaines de mlllivolts, et que le niveau du signal utile modulé qui vient se superposer à cette tension de polarisation n'a guère d'influence car il n'est au plus que un à quelques microvolts. On peut donc directement comparer le signal détecté SV à une tension de seuil - VS correspondant A la valeur de référence de polarisation désirée dans un comparateur 52 dont la sortie allmente un amplificateur de puissance 53. FIG. 4 represents a solution of the latter type where a position control 50 controls a motor 51 which moves the blade 5 as a function of the level presented by the detected signal SV. According to known embodiments, the blade 5 can be circular or linear in shape with a variable optical density. This solution is easily achievable since the continuous laser emission polarizes the detector at a negative voltage of a few hundred mlllivolts, and the level the modulated useful signal which is superimposed on this bias voltage has little influence since it is at most only one to a few microvolts. It is therefore possible to directly compare the detected signal SV with a threshold voltage - VS corresponding to the desired polarization reference value in a comparator 52, the output of which powers a power amplifier 53.

L'action de l'organe moteur 51 sur la lame atténuatrice 5 permet de maintenir la tension de polarisation du détecteur à la valeur de référence voulue et d'assurer les conditions optimales d'oscillation locale sur le détecteur. I1 n'est pas exclu, à titre de variante, d'avoir une lame 5 de transparence donnée à laquelle est associé un élément atténuateur complémentaire 55 de transparence variable indiqué en pointillé sur la figure. Cet élément 55 peut être, comme précédemment, commandé en position par le moteur 51, ou d'un type à atténuation variable sur réception d'une commande électrique, cette commande pouvant être fournie par la sortie de l'amplificateur 53 pour l'obtention d'un même effet technique.L'élément 55 peut être par exemple une cuve électrolytique, une lame quart d'onde, ou autre
En présence de vibrations ou de variations thermiques, comme on l'a vu les éléments optiques 4 et 5 sont des invariants pour la direction du faisceau oscillateur local et les effets au niveau de l'ensemble en incluant la glace partiellement réfléchissante 3, l'iliuminateur 1 et le récepteur 2 ne peuvent se traduire que par un décentrage sans nuire à la colinéarité du faisceau écho et du faisceau oscillateur local aboutissant au détecteur 211.The action of the motor member 51 on the attenuating blade 5 makes it possible to maintain the detector bias voltage at the desired reference value and to ensure optimal conditions for local oscillation on the detector. I1 is not excluded, as a variant, from having a blade 5 of given transparency with which is associated an additional attenuator element 55 of variable transparency indicated in dotted lines in the figure. This element 55 can be, as previously, controlled in position by the motor 51, or of a variable attenuation type on receipt of an electrical command, this command being able to be supplied by the output of the amplifier 53 for obtaining with the same technical effect. Element 55 can be, for example, an electrolytic cell, a quarter-wave plate, or the like.
In the presence of vibrations or thermal variations, as we have seen, the optical elements 4 and 5 are invariants for the direction of the local oscillating beam and the effects at the level of the assembly including the partially reflecting glass 3, the the ilinator 1 and the receiver 2 can only result in decentering without harming the collinearity of the echo beam and the local oscillator beam terminating at detector 211.

La figure 5 illustre un effet de décentrage de l'axe X2 correspondant réfléchi vers le détecteur. Les faisceaux colinéaires correspondent à la tache écho TE et à la tache oscillateur local TOL centrées en C. La tache oscillateur local
TOL suit parfaitement les mouvements de la tache écho TE et peut donc avoir une surface du même ordre au niveau de la surface photodétectrice 211S. Ceci assure une efficacité optimale de la détection hétérodyne même lorsque le détecteur est sensiblement plus grand que la tache laser. D'autre part, la taille du détecteur est choisie en fonction des amplitudes des mouvements possibles des taches laser dans les cas plus sévères de vibrations et de déformations thermiques internes au télémètre pour assurer un rendement optimum du détecteur. Le point C est dépointé des quantités dx, dy par rapport au centre
O de la surface 211S du détecteur. Du fait de la colinéarité ces taches TE et TOL sont produites sensiblement de même dimension. Comme représenté, le détecteur est choisi pour présenter une surface 211S plus grande que le diamètre de la tache TE ou TOL en sorte de remédier aux faibles dépointages pouvant encore subsister pour un tel équipement utilisé dans un environnement sévère et de préserver le bon fonctionnement avec une fiabilité optimisée. FIG. 5 illustrates an off-center effect of the corresponding axis X2 reflected towards the detector. The collinear beams correspond to the echo spot TE and the local oscillator spot TOL centered in C. The local oscillator spot
TOL perfectly follows the movements of the TE echo spot and can therefore have a surface of the same order at the level of the photodetector surface 211S. This ensures optimum efficiency of heterodyne detection even when the detector is significantly larger than the laser spot. On the other hand, the size of the detector is chosen as a function of the amplitudes of the possible movements of the laser spots in the more severe cases of vibrations and thermal deformations internal to the range finder to ensure optimum performance of the detector. The point C is depointed by the quantities dx, dy relative to the center
O of surface 211S of the detector. Due to the collinearity these spots TE and TOL are produced substantially of the same size. As shown, the detector is chosen to have a surface 211S larger than the diameter of the spot TE or TOL so as to remedy the small deviations which may still remain for such equipment used in a harsh environment and to preserve the good functioning with a optimized reliability.

Claims

1 optical rangefinder with coherent illuminator equipped with an optical splitter to separate the coaxial transmission-reception channel of the rangefinder according to a transmission channel having at least one illuminator and a reception channel having a detector sensitive to emission radiation, said separator directing part of an emission radiation towards the emission-reception path, characterized in that a local oscillation path is produced with a reflector device (4) arranged on the path of the remaining part of said radiation and which operates in conjunction with the optical separator (3) to take a fraction of this remaining part and direct it towards the detector (21) to form the local oscillation wave, said radiation resulting from a continuous emission.

3. Rangefinder according to claim 2, characterized in that the emission channel consists of said continuous laser (11) and of modulation means (12) to produce a modulated wave which is then reflected by the optical separator (3) and transmitted with respect to said remaining part to the reflector device (4), the laser wave received in return by the range finder being transmitted through the separator (3) to the detector (21).

2. Rangefinder according to claim 1, characterized in that the emission channel comprises a power illuminator of the continuous laser type (11) providing both the telemetry emission and said radiation to constitute said local oscillation wave.

4. Rangefinder according to claim 1, characterized in that the emission channel comprises two illuminators, a first power illuminator (13) of the pulse laser type for producing a pulsed telemetry emission and a second power illuminator (14) more moderate, formed by a continuous laser intended to constitute said local oscillation wave, and an optical mixer (15) for mixing the two emitted waves and transmitting them according to said emission channel.

5. Rangefinder according to claim 4, characterized in that the pulsed emission is transmitted through the optical separator (3) and the continuous emission is reflected by the latter towards the reflector device (4) then returned to the detector (21 ) by transmission through the optical splitter (3).

6. Rangefinder according to any of claims 1 to 5, characterized in that it includes a reflector device (4) of the cube corner reflector type, or with spherical focusing diopter and reflective focal plane.

7. Range finder according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises> in addition, an optical attenuation means (5) placed between the optical separator (3) and the retro-reflector device (4), on the path of said fraction of continuous emission radiation, to attenuate this radiation during the outward and return journeys between these two optical elements.

8. Rangefinder according to claim 7, characterized in that the optical attenuation means is an optical density in the form of a blade (5).

9. Rangefinder according to claim 8, characterized in that the blade (5) is a variable optical density.

10. Rangefinder according to claim 9, characterized in that the blade has a variable transparency and is controlled in position by a servo (50,51) according to the level of the detected signal (SV) to maintain constant the level of the local oscillator signal .

11. Rangefinder according to claim 7, characterized in that the optical attenuation means is constituted by a blade (5) of determined transparency and by an additional attenuating element (55) of variable transparency and electrically controlled.

12. Rangefinder according to claim 11, characterized in that the complementary attenuating element (55) has an attenuation.variabile on reception of an electrical signal.

13. Rangefinder according to any one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the useful spot corresponding to an illuminated target (TE) and that of the spot corresponding to the local oscillation radiation (TOL) are of the same order of size and concentric, the dimensions of the photodetector surface (211S) of the detector being determined greater than this diameter so as to absorb residual depointings of said spots.