FR2892206A1

FR2892206A1 - MULTI-PARAMETRABLE LASER DOUBLE-SCAN OPTICAL DEVICE

Info

Publication number: FR2892206A1
Application number: FR0553157A
Authority: FR
Inventors: Alexandre Paleologue
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2007-04-20
Anticipated expiration: 2025-10-18
Also published as: FR2892206B1; WO2007045638A1

Abstract

L'invention concerne un dispositif optique multi-paramétrable de double-balayage laser, qui comprend deux diasporamètres en rotation continue, chaque diasporamètre étant constitué de deux prismes en contrerotation disposés consécutivement sur le trajet de ce faisceau laser, et dans lequel les paramètres suivants sont réglables :- alpha1, alpha2, alpha3, alpha4 : angles au sommet des prismes des deux diasporamètres (25, 26),- omega1, omega2, omega3, omega4 : vitesses de rotation des prismes des deux diasporamètres (25, 26),- n1, n2, n3, n4 : indices des prismes des deux diasporamètres (25, 26),- beta1, beta2 : angles que forment entre eux les deux prismes de chaque diasporamètre (25, 26) dans un plan perpendiculaire à l'axe du faisceau.The invention relates to a multi-parametric optical double-scanning laser device, which comprises two diasporameters in continuous rotation, each diasporameter consisting of two counter-rotating prisms arranged consecutively in the path of this laser beam, and in which the following parameters are adjustable: - alpha1, alpha2, alpha3, alpha4: angles at the top of the prisms of the two diasporameters (25, 26), - omega1, omega2, omega3, omega4: rotational speeds of the prisms of the two diasporameters (25, 26), - n1 , n2, n3, n4: prism indices of the two diasporameters (25, 26), - beta1, beta2: angles that form between them the two prisms of each diasporameter (25, 26) in a plane perpendicular to the axis of the beam .

Description

DISPOSITIF OPTIQUE MULTI-PARAMETRABLE DE DOUBLE- BALAYAGE LASERMULTI-PARAMETRABLE LASER DOUBLE SCAN OPTICAL DEVICE

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un dispositif optique 5 multiparamétrable de double-balayage laser. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans le domaine optique de la détection active et de la mesure de distance sans contact, on 10 peut être amené à utiliser des dispositifs de double-balayage optique laser, chacun de ces balayages étant obtenu mécaniquement et électroniquement avec une figure de balayage donnée, par exemple de type balayage télévision. 15 Le document référencé [1] en fin de description décrit ainsi un procédé de balayage qui permet d'augmenter le champ de vue (FOV) d'une caméra à réseau plan focal (FPA) en faisant tourner des prismes optiques devant l'optique de la caméra, ces deux 20 prismes tournant avec des vitesses de rotation continues, et opposées, autour d'un axe commun. Ce procédé permet d'obtenir une vitesse non uniforme de mouvement de la ligne de visée (LdV). Dans ce procédé quatre images prises selon différentes directions de la 25 ligne de visée sont liées ensemble en une grande image résultant en un champ de vue augmenté de manière significative dans deux directions. TECHNICAL FIELD The invention relates to a multiparameter optical device 5 of laser double-scanning. STATE OF PRIOR ART In the optical field of active detection and non-contact distance measurement, it may be necessary to use laser optical double-scanning devices, each of these scans being obtained mechanically and electronically with a FIG. given scan, for example television scan type. The document referenced [1] at the end of the description thus describes a scanning method that makes it possible to increase the field of view (FOV) of a focal plane array camera (FPA) by rotating optical prisms in front of the optics of the camera, these two prisms rotating with continuous and opposite rotational speeds around a common axis. This method makes it possible to obtain a non-uniform speed of movement of the line of sight (LdV). In this process four images taken in different directions of the line of sight are linked together in a large image resulting in a field of view significantly increased in two directions.

Le document référencé [2] décrit l'utilisation d'un diasporamètre pour réaliser un simple balayage dans un dispositif de télémétrie et son application à un système de détection d'obstacle. Comme illustré sur la figure 1, ce dispositif comprend une source laser 10 émettant un faisceau 11, cette source étant commandée en impulsions, suivant un axe de visée (A) pour mesurer la distance séparant cette source laser 10 d'une cible 12 10 renvoyant en écho au moins une partie de l'énergie reçue vers la source laser 10. Un récepteur monoélément (lentille 13, filtre interférentiel 14, photodiode 15) de l'énergie ainsi renvoyée (rayon réfléchi 22) et des moyens 16 de détermination de ladite distance génèrent 15 un signal de commande de la source laser 10. Un diasporamètre 17, muni de deux prismes 18 et 19 animés de vitesses de rotation opposées en directions autour dudit axe (A), imprime au faisceau 11 une déflexion variable dans le temps de manière à ce qu'il décrive 20 une figure de balayage déterminée dans un plan perpendiculaire audit axe (A). Ce faisceau 11 balaye la cible 12 selon la configuration d'une figure de balayage. Un cube séparateur de polarisation 20 associé à une lame quart d'onde 21 permettent d'utiliser une 25 optique d'émission/réception commune avec séparation sur la polarisation de la lumière. Dans ce dispositif le diasporamètre 17 est utilisé en émission et en réception. L'inventeur envisage toutefois la possibilité d'utiliser deux diasporamètres : un en 30 émission, l'autre en réception, ces deux diasporamètres5 fonctionnant alors en phase, ce qui rend cette solution complexe. Les diasporamètres sont des systèmes optiques bien connus. Mais ils sont peu utilisés car ils génèrent des aberrations chromatiques importantes en bande large et des effets de déformation géométrique en bord de champ marqués en faisceau convergent. Les dispositifs de balayage du champ de vue à l'aide d'un laser de pointage (détection, ou illumination d'un objet) de l'art connu peuvent également utiliser des miroirs deux axes pilotés. Mais ceci impose des tailles de miroirs importantes et donc des besoins contraignants (masse, volume, puissance) en terme de motorisation. De plus, ces dispositifs ne sont pas à moment d'inertie résultant nul, ce qui impose des systèmes de correction mécanique à la fois lourds et complexes. Les dispositifs de double-balayage de l'art connu ont donc comme inconvénients d'être lourds, complexes à mettre en oeuvre et de présenter des petites vitesses de balayage et de faibles champs. L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif optique multi-paramétrable de double-balayage laser. The referenced document [2] describes the use of a diasporameter to perform a simple scan in a telemetry device and its application to an obstacle detection system. As illustrated in FIG. 1, this device comprises a laser source 10 emitting a beam 11, this source being pulse-controlled along a line of sight (A) to measure the distance separating this laser source 10 from a target 12 echoing at least a portion of the energy received to the laser source 10. A mono-element receiver (lens 13, interference filter 14, photodiode 15) of the energy thus returned (reflected ray 22) and means 16 for determining said Remote control generates a control signal from the laser source 10. A diasporameter 17, provided with two prisms 18 and 19 animated with rotational speeds opposite in direction about said axis (A), imparts to the beam 11 a variable deflection over time. in such a way that it describes a determined scanning pattern in a plane perpendicular to said axis (A). This beam 11 scans the target 12 according to the configuration of a scanning figure. A polarization splitter cube 20 associated with a quarter-wave plate 21 makes it possible to use a common transmission / reception optics with separation on the polarization of the light. In this device the diasporameter 17 is used in transmission and reception. The inventor however envisages the possibility of using two diasporameters: one in transmission, the other in reception, these two diasporameters 5 then operating in phase, which makes this solution complex. Diasporameters are well-known optical systems. But they are little used because they generate large chromatic aberrations broadband and geometric deformation effects at the edge of the field marked convergent beam. Scanning devices of the field of view using a pointing laser (detection, or illumination of an object) of the prior art can also use two-axis mirrors driven. But this imposes large mirror sizes and therefore binding requirements (mass, volume, power) in terms of motorization. In addition, these devices are not of zero moment of inertia, which imposes mechanical correction systems both heavy and complex. The double-scanning devices of the prior art have the drawbacks of being cumbersome, complex to implement and having low scanning speeds and low fields. The object of the invention is to overcome these disadvantages by proposing a multiparameter optical device for double-scanning lasers.

EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne un dispositif optique multi-paramétrable de double-balayage laser, caractérisé en ce qu'il comprend deux diasporamètres en rotation continue, chaque diasporamètre étant constitué de deux prismes en contrerotation disposés consécutivement sur le trajet d'un faisceau laser, et en ce que les paramètres suivants sont réglables : - al, a2, a3, a4 : angles au sommet des prismes des deux diasporamètres, - col, o2, w3, o4 : vitesses de rotation des prismes des deux diasporamètres, - n1, n2, n3, n4 : indices des prismes des deux diasporamètres, - (3l, (32 : angles que forment entre eux les 10 sommets des deux prismes de chaque diasporamètre dans un plan perpendiculaire à l'axe du faisceau. Dans un mode de réalisation avantageux, le dispositif de l'invention comprend, en outre, des moyens de couplage à un télescope passif à miroir, par 15 exemple de type Infra-Rouge, un détecteur actif, et éventuellement un détecteur passif. Dans un mode de réalisation avantageux les deux diasooramètres sont disposés entre une source laser suivie d'une lentille et le télescope au travers 20 d'une première lame semi-transparente et une première lentille. Une seconde lame semi-transparente, disposée entre les deux diasporamètres, est associée à un détecteur actif via une troisième lentille. La première lame semi-transparente est associée à un détecteur 25 passif et une seconde lentille. Le dispositif de l'invention comprend en outre : - des moyens électroniques de commande de la source laser, - des moyens électroniques de commande des deux diasporamètres, 30 - des moyens électroniques de commande du détecteur actif, ces différents moyens de commande étant reliés entre eux. Il comprend ainsi : - des moyens électroniques de commande du détecteur passif, - des moyens électroniques de traitement du signal passif, - des moyens électroniques de traitement du signal reçu par le détecteur actif, - des moyens électroniques de stockage et de traitement des données reçues de ces moyens électroniques de traitement. 15 Le dispositif de l'invention présente de nombreux avantages . - La cadence de balayage est uniquement liée à la vitesse de rotation des prismes des deux 20 diasporamètres. - Ce dispositif ne présente aucun balourd : le moment d'inertie résiduel est donc nul. - L'encombrement de ce dispositif est réduit. 25 Par rapport au dispositif de l'art connu décrit dans le document référencé [2], le dispositif de l'invention présente les avantages suivants : - Il comprend un double diasporamètre et non plus un seul diasporamètre ou deux diasporamètres 30 en phase : les paramètres de réglage sont donc plus 10 nombreux. Les motifs réalisables sont également plus nombreux. Le FOV obtenu est plus important. - La détection utilisée est une détection matricielle, et non plus une détection monoélément : il en découle une information directe de position dans le FOV, en plus de l'information de distance. - Le couplage avec le télescope infrarouge passif est simple, alors que le document référencé [2] ne propose pas de couplage astucieux avec un tel télescope. PRESENTATION OF THE INVENTION The invention relates to a multi-parametric optical double-scanning laser device, characterized in that it comprises two diasporameters in continuous rotation, each diasporameter consisting of two counter-rotating prisms arranged consecutively on the path of a laser beam, and in that the following parameters are adjustable: - al, a2, a3, a4: vertex angles of the prisms of the two diasporameters, - col, o2, w3, o4: rotational speeds of the prisms of the two diasporameters, - n1, n2, n3, n4: indices of the prisms of the two diasporameters, - (3l, (32: angles that form between them the 10 vertices of the two prisms of each diasporameter in a plane perpendicular to the axis of the beam. Advantageously, the device of the invention further comprises means for coupling to a passive mirror telescope, for example of the Infra-Red type, an active detector, and possibly a passive detector. In an advantageous embodiment, the two diasoorameters are arranged between a laser source followed by a lens and the telescope through a first semi-transparent plate and a first lens. A second semi-transparent plate, disposed between the two diasporameters, is associated with an active detector via a third lens. The first semi-transparent plate is associated with a passive detector and a second lens. The device of the invention furthermore comprises: electronic means for controlling the laser source; electronic control means for the two diasporameters; electronic control means for the active detector, these various control means being connected between them. It thus comprises: electronic control means for the passive sensor, electronic passive signal processing means, electronic means for processing the signal received by the active detector, electronic storage and processing means for the received data. of these electronic means of treatment. The device of the invention has many advantages. The scanning rate is solely related to the rotational speed of the prisms of the two diasporameters. - This device has no imbalance: the residual moment of inertia is zero. - The size of this device is reduced. With respect to the device of the known art described in the document referenced [2], the device of the invention has the following advantages: - It comprises a double diasporameter and no longer a single diasporameter or two diasporameters 30 in phase: Setting parameters are therefore more numerous. The realizable reasons are also more numerous. The FOV obtained is more important. - The detection used is a matrix detection, and no longer a monoelement detection: it results a direct position information in the FOV, in addition to the distance information. - The coupling with the passive infrared telescope is simple, while the document referenced [2] does not offer clever coupling with such a telescope.

Le dispositif de l'invention lorsqu'il est couplé avec un télescope Infra-Rouge passif peut avantageusement être utilisé dans des véhicules intercepteurs exo-atmosphériques (altitude supérieure à 120 km), ces véhicules étant alors dotés de capacités de détection infrarouge et de capacités de mesure de distance. The device of the invention when coupled with a passive infrared telescope can advantageously be used in exo-atmospheric interceptor vehicles (altitude greater than 120 km), these vehicles then having infrared detection capabilities and capabilities distance measurement.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 illustre un dispositif de l'art connu. Les figures 2A, 2B et 2C illustrent le dispositif de l'invention, qui comprend deux diasporamètres, ainsi que les motifs de balayage obtenus en sortie de chaque diasporamètre. Les figures 3A à 5D illustrent différents motifs de balayage obtenus avec le dispositif de l'invention illustré sur la figure 2A. La figure 6 illustre le dispositif de l'invention associé à un télescope infrarouge passif.30 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La figure 2A illustre le dispositif optique multi-paramétrable de double-balayage laser de l'invention, qui comporte deux diasporamètres 25 et 26 consécutifs en rotation continue disposés sur le trajet d'un faisceau laser. Les caractéristiques optiques et cinématiques de ces deux diasporamètres 25 et 26 diffèrent, offrant ainsi une palette importante de motifs de balayage du champ de vue et du champ de l'illumination laser, comme illustré sur les figures 2B (motif de balayage 27) et 2C (motif de balayage 28). Les vitesses de balayage des deux diasporamètres 25 et 26 ne sont limitées que par les vitesses de rotation w1, o2, o3 et w4 qu'il est possible d'atteindre avec des moteurs en rotation continue. La cadence de balayage obtenue peut donc être tout à fait intéressante. Le fait d'utiliser deux diasporamètres 25, 26 consécutifs permet de générer des figures de balayage tout à fait originales. La figure 2B correspond au motif de balayage obtenu en sortie du premier diasporamètre 25. La figure 2C correspond au motif de balayage obtenu en sortie du second diasporamètre 26. Le motif de balayage illustré sur la figure 3C peut être adapté en temps réel par une partie des paramètres de réglage suivants : - w1, w2, o3, o4 : vitesses de rotation des 30 prismes des deux diasporamètres 25 et 26, - X31 et (32 : angles que forment entre eux les deux prismes de chaque diasporamètre 25 ou 26 quand on les regarde dans un plan perpendiculaire à la ligne de visée. Il y a donc 14 paramètres de réglage dont six variables en temps réel au total pour commander les deux diasporamètres 25 et 26 du dispositif de l'invention. Les figures 3A à 5D illustrent différents 10 types de motifs de balayage générés avec le double diasporamètre 25, 26. La figure 3A illustre le parcours de la ligne de visée ( line of sight ou LOS) du premier diasporamètre 25 ( diasporamètre 1 ) dans le plan 15 image (plan (oy, oz)). La figure 3B illustre le parcours de la ligne de visée du second diasporamètre 26 ( diasporamètre 2 ) dans le plan image. La figure 3C illustre la sortie globale de 20 la ligne de visée (sur quelques pas) des deux diasporamètres 25 et 26, montés l'un derrière l'autre. La figure 3D illustre la sortie globale de la ligne de visée (parcours complet) des deux diasporamètres 25 et 26 montés l'un derrière l'autre, 25 le motif du premier diasporamètre 25 se superposant, pour chaque position, au motif du second diasporamètre 26 ce qui finit par donner le parcours illustré sur cette figure 3D. Les figures 4A à 4D et 5A, 5B et 5D 30 illustrent des parcours analogues à ceux illustrés sur5 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 illustrates a device of the prior art. FIGS. 2A, 2B and 2C illustrate the device of the invention, which comprises two diasporameters, as well as the scanning patterns obtained at the output of each diasporameter. FIGS. 3A to 5D illustrate various scanning patterns obtained with the device of the invention illustrated in FIG. 2A. FIG. 6 illustrates the device of the invention associated with a passive infrared telescope. DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS FIG. 2A illustrates the multi-parametric laser double-scanning optical device of the invention, which comprises two diasporameters. and 26 consecutive continuous rotation disposed in the path of a laser beam. The optical and kinematic characteristics of these two diasporameters 25 and 26 differ, thus offering a large range of scanning patterns of the field of view and the field of laser illumination, as illustrated in FIGS. 2B (scan pattern 27) and 2C (scan pattern 28). The scanning speeds of the two diasporameters 25 and 26 are limited only by the speeds of rotation w1, o2, o3 and w4 that can be achieved with motors in continuous rotation. The scan rate obtained can therefore be quite interesting. The fact of using two diasporameters 25, 26 consecutive makes it possible to generate completely original scanning figures. FIG. 2B corresponds to the scanning pattern obtained at the output of the first diasporameter 25. FIG. 2C corresponds to the scanning pattern obtained at the output of the second diasporameter 26. The scanning pattern illustrated in FIG. 3C can be adapted in real time by a part the following adjustment parameters: w1, w2, o3, o4: rotational speeds of the prisms of the two diasporameters 25 and 26, - X31 and (32: angles formed between them by the two prisms of each diasporameter 25 or 26 when viewed in a plane perpendicular to the line of sight, there are thus 14 adjustment parameters including six variables in real time in total to control the two diasporameters 25 and 26 of the device of the invention, Figures 3A to 5D illustrate different 10 types of scanning patterns generated with the double diasporameter 25, 26. Figure 3A illustrates the line of sight (LOS) of the first diasporameter 25 (diasporameter 1) in s the image plane (plane (oy, oz)). FIG. 3B illustrates the course of the line of sight of the second diasporameter 26 (diasporameter 2) in the image plane. Figure 3C illustrates the overall output of the line of sight (within a few steps) of the two diasporameters 25 and 26, mounted one behind the other. FIG. 3D illustrates the overall output of the line of sight (complete course) of the two diasporameters 25 and 26 mounted one behind the other, the pattern of the first diasporameter 25 superimposed, for each position, on the pattern of the second diasporameter 26 which ends up giving the path illustrated in this 3D figure. FIGS. 4A to 4D and 5A, 5B and 5D illustrate paths similar to those illustrated in FIG.

les figures 3A à 3D pour des motifs de balayage différents. Le dispositif de l'invention offre donc la possibilité d'effectuer le double-balayage d'un champ de vue et d'un champ illuminé par un laser selon 14 paramètres, certains de ces paramètres pouvant être ajoutés en temps réel. Le dispositif de l'invention est purement rotatif, les prismes des deux diasporamètres 25, 26 fonctionnant en contre rotation. Ce dispositif est donc d'une compacité extrême et présente un moment d'inertie résultant nul. Il est, de plus, possible, grâce aux 14 paramètres de réglage, d'optimiser le système complet soit en maximisant le champ de vue, soit en maximisant la vitesse de balayage, soit encore en pilotant la ligne de visée sur un motif prédéterminé. La figure 6 illustre le dispositif optique multi-paramétrable de double balayage laser de l'invention avec couplage à un télescope Infra-Rouge passif à miroir 32, permettant de collecter des photons et de les focaliser sur un détecteur passif 36 qui a pour but de convertir lesdits photons en électrons pour en faire une image 2D électronique. Les deux diasporamètres 25 et 26 sont disposés entre une source laser 30 suivie d'une lentille 31, et le télescope passif 32, au travers d'une première lame semi-transparente 33 et une première lentille 34. La première lame semi-transparente 33 est 30 associée à un détecteur passif 36 et une seconde lentille 37. Figures 3A to 3D for different scanning patterns. The device of the invention thus offers the possibility of performing the double-scanning of a field of view and a field illuminated by a laser according to 14 parameters, some of these parameters can be added in real time. The device of the invention is purely rotary, the prisms of the two diasporameters 25, 26 operating in counter rotation. This device is therefore extremely compact and has a moment of inertia resulting zero. It is also possible, thanks to the 14 adjustment parameters, to optimize the complete system either by maximizing the field of view, by maximizing the scanning speed, or by driving the line of sight on a predetermined pattern. FIG. 6 illustrates the multiparameter optical double scanning laser device of the invention with coupling to a passive infrared telescope with mirror 32, enabling photons to be collected and focused on a passive detector 36 which aims to converting said photons into electrons to make an electronic 2D image. The two diasporameters 25 and 26 are arranged between a laser source 30 followed by a lens 31, and the passive telescope 32, through a first semi-transparent plate 33 and a first lens 34. The first semi-transparent plate 33 is associated with a passive detector 36 and a second lens 37.

Une seconde lame semi-transparente 40 disposée entre les deux diasporamètres 25 et 26 associée à un détecteur APD (photodiode avalanche) 41, dit détecteur actif , via une troisième lentille 42, permet de diriger le faisceau afocal vers ce détecteur actif 41. Le télescope 32 adapté à l'Infra-Rouge (fonctionnement entre 3 m et 12 m, c'est-à-dire couvrant l'Infra-rouge moyen et lointain) ou adapté à toute autre longueur d'onde intéressant l'utilisateur (UV/VIS...) est composé classiquement de deux miroirs ; un miroir primaire M1 et un miroir secondaire M2. Mais tout autre type de combinaison de télescope est envisageable (Cassegrain, trois miroirs...) Ce télescope catadiotrique 32, associé à l'objectif dioptrique afocal (de quelques degrés maximum), permet de réaliser l'image d'une scène : (i) sur le détecteur passif 36 après traversée des lentilles 34 et 37, permettant la 20 focalisation du faisceau, et de la lame semiù transparente 33, (ii) sur le détecteur actif 41 à travers la seconde lame semi-transparente 40 et la lentille de focalisation 42. 25 Le détecteur passif 36 est un dispositif permettant la conversion de l'énergie photonique de la scène en énergie électrique discrétisée à travers les pixels qui le composent. Ce détecteur 36 est dit passif dans la mesure où il n'utilise pas d'autre 30 information que celle contenue dans la scène vue à travers le télescope 32.15 Grâce à la seconde lame semi-transparente 40, le faisceau afocal est dévié vers la voie active . Ce faisceau passe alors à travers le diasporamètre 26, la première lame semi-transparente 33 et les lentilles 34 et 42 permettant (comme pour le détecteur passif) la focalisation sur le détecteur actif 41. Cette voie est dite active car elle utilise une information supplémentaire à celle de la scène qui est la lumière émise par le laser 30 et réfléchie par l'objet (scène) que l'on cherche à imager ou détecter. La source laser 30 émet une impulsion optique qui se propage : (i) à travers la première lentille 31 permettant de rentrer dans le télescope 32, (ii) à travers le premier diasporamètre 25 qui donne un motif de balayage élémentaire, (iii) à travers la lame semi-transparente 40 qui dévie le faisceau vers le second diasporamètre 26 qui donne l'extension de champ par un second motif de balayage, (iv) à travers la première lame semi-transparente 33 qui renvoie le faisceau vers le télescope 32 pour illuminer l'objet dans la scène. A second semi-transparent plate 40 disposed between the two diasporameters 25 and 26 associated with an APD detector (avalanche photodiode 41), said active detector, via a third lens 42, makes it possible to direct the afocal beam towards this active detector 41. The telescope 32 adapted to the Infra-Red (operating between 3 m and 12 m, that is to say covering the infra-red medium and far) or adapted to any other wavelength of interest to the user (UV / VIS ...) is conventionally composed of two mirrors; a primary mirror M1 and a secondary mirror M2. But any other type of telescope combination is conceivable (Cassegrain, three mirrors ...) This catadiotric telescope 32, associated with the afocal dioptric objective (of a few degrees maximum), allows to realize the image of a scene: ( i) on the passive sensor 36 after passing through the lenses 34 and 37, allowing the focusing of the beam, and the semi-transparent plate 33, (ii) on the active detector 41 through the second semi-transparent plate 40 and the lens The passive detector 36 is a device for converting the photonic energy of the scene into discretized electrical energy through the pixels that compose it. This detector 36 is said to be passive insofar as it does not use any other information than that contained in the scene seen through the telescope 32.15. Thanks to the second semi-transparent plate 40, the afocal beam is diverted towards the track. active. This beam then passes through the diasporameter 26, the first semi-transparent plate 33 and the lenses 34 and 42 allowing (as for the passive detector) focusing on the active detector 41. This channel is said to be active because it uses additional information to that of the scene which is the light emitted by the laser 30 and reflected by the object (scene) that one seeks to image or detect. The laser source 30 emits an optical pulse which propagates: (i) through the first lens 31 to enter the telescope 32, (ii) through the first diasporameter 25 which gives an elementary scanning pattern, (iii) to through the semi-transparent plate 40 which deflects the beam towards the second diasporameter 26 which gives the field extension by a second scanning pattern, (iv) through the first semi-transparent plate 33 which returns the beam towards the telescope 32 to illuminate the object in the scene.

La scène (objet) réfléchit la lumière laser qui repart (avec un diagramme de diffusion angulaire) vers le télescope 32. On remarque que le détecteur actif 41 est placé entre les deux diasporamètres 25 et 26 grâce à l'utilisation d'une lame semi-transparente 40. Le second diasporamètre 26 a, en effet, pour objectif de propager le motif élémentaire que l'on trouve en sortie du premier diasporamètre 25 sur tout le champ de vue grâce à son balayage propre. Le champ de vue s'en trouve légèrement agrandi (et on peut l'optimiser en ce sens) ce qui permet de disposer d'un espace de détection plus important. La voie passive n'est pas strictement nécessaire pour la détection. En effet, en utilisant un détecteur APD 2D (à deux dimensions) de type photodiode avalanche matriciel, on aurait une information 3D (x, y et distance pour chaque pixel). L'adjonction d'un détecteur 2D Infra-Rouge (ou d'une autre longueur d'onde) permet simplement de disposer d'une information 2D plus riche (beaucoup plus de pixels disponibles pour les détecteurs passifs que pour les détecteurs type APD (photodiode à avalanche)) et d'améliorer ainsi les processus de détection multi-spectraux... L'objectif afocal permet, en outre, de rendre le grandissement indépendant de la position de l'objet : (i) de dévier et d'aménager le faisceau optique sans craindre les problèmes de convergence et de champ, (ii) de travailler avec les diasporamètre 25 et 26 en faisceau parallèle ce qui simplifie les éventuels systèmes de correction optique. Comme illustré sur la figure 6 le dispositif de l'invention comprend également : - des moyens électroniques 45 de commande du laser 30, - des moyens électroniques 46 de commande des deux diasporamètres 25 et 26, - des moyens électroniques 47 de commande du détecteur actif 41, ces différents moyens de commande étant reliés entre eux. Il comprend aussi : - des moyens électroniques 50 de commande du détecteur passif 36, - des moyens électroniques 51 de traitement du signal infra-rouge passif, - des moyens électroniques 52 de traitement du signal LIDAR reçu par le détecteur actif 41, - des moyens électroniques 53 de stockage et de traitement des données reçues de ces moyens électroniques de traitement 51 et 52. Un tel concept global de dispositif de balayage associé à un télescope Infra-Rouge passif 32 permet un gain de volume et de masse considérable par rapport à un dispositif à miroir amont. L'utilisation d'un objectif afocal dans la combinaison optique d'un télescope Infra-Rouge 32 permet . - une réduction notable de la taille, du 25 volume et de la masse des optiques, de s'affranchir des contraintes d'aberrations géométriques liées aux diasporamètres 25 et 26. Le dispositif de l'invention permet de 30 résoudre le problème technique suivant : effectuer un balayage du FOV élémentaire (FOV ou Field of View ou champ de vue qui est le champ que voit un instrument optique de manière instantanée c'est-à-dire sous balayage) d'un capteur passif 36 (lui-même étendu au FOR ou Field of Regard ou champ de regard qui correspond à la partie de l'espace balayée par l'instrument) par un faisceau laser (source 30) de faible divergence couplé à un détecteur matriciel de type APD 41 (diode à avalanche), avec un minimum d'encombrement, compatible avec des systèmes embarqués, et des cadences de balayage élevées. Le dispositif de l'invention est faible champ (inférieur à 2 X2 ), et quasi monochromatique (illumination avec laser). On s'arrange ainsi du second défaut des diasporamètres 25 et 26 qui est l'aberration chromatique. Le dispositif de l'invention ne crée aucune perturbation sur le porteur, par exemple un véhicule terrestre (tourelle de char, véhicule blindé...), ou un avion, un drone, un satellite..., à l'inverse d'un système à miroir dont le balourd doit être compensé. Par un choix judicieux des prismes (indice de réfraction, angle au sommet), on peut augmenter légèrement le champ de vue initial du télescope infra-rouge 32 tout en couvrant le même champ avec l'illuminateur laser grâce au second diasporamètre 26. The scene (object) reflects the laser light that leaves (with an angular scattering pattern) towards the telescope 32. It is noted that the active detector 41 is placed between the two diasporameters 25 and 26 through the use of a semi blade The second diasporameter 26 has, in fact, the objective of propagating the elementary pattern that is found at the output of the first diasporameter 25 over the entire field of view thanks to its own scanning. The field of view is slightly enlarged (and can be optimized in this sense) which allows to have a larger detection space. The passive path is not strictly necessary for detection. Indeed, using a 2D APD detector (two-dimensional) avalanche photodiode matrix, we would have a 3D information (x, y and distance for each pixel). The addition of a 2D infra-red detector (or another wavelength) simply makes it possible to have a richer 2D information (many more pixels available for passive detectors than for APD type detectors ( avalanche photodiode)) and thus improve multi-spectral detection processes ... The afocal objective also makes it possible to make the magnification independent of the position of the object: (i) to deflect and to develop the optical beam without fear of convergence and field problems, (ii) work with the parallel beam diasporameter 25 and 26, which simplifies possible optical correction systems. As illustrated in FIG. 6, the device of the invention also comprises: electronic means 45 for controlling the laser 30, electronic control means 46 for controlling the two diasporameters 25 and 26, electronic means 47 for controlling the active detector. 41, these different control means being interconnected. It also comprises: electronic means 50 for controlling the passive detector 36, electronic means 51 for processing the passive infra-red signal, electronic means 52 for processing the signal LIDAR received by the active detector 41, means 53 and 52. Such a global concept of scanning device associated with a passive infrared telescope 32 allows a considerable gain in volume and mass compared to a upstream mirror device. The use of an afocal lens in the optical combination of an Infra-Red telescope 32 allows. a significant reduction in the size, volume and mass of the optics, to overcome the constraints of geometric aberrations related to the diasporameters 25 and 26. The device of the invention makes it possible to solve the following technical problem: to perform a scanning of the elementary FOV (FOV or field of view which is the field seen by an optical instrument instantaneously that is to say under scanning) of a passive sensor 36 (itself extended to FOR or Field of Gaze or field of view which corresponds to the part of the space swept by the instrument) by a low divergence laser beam (source 30) coupled to an APD matrix detector 41 (avalanche diode), with a minimum of congestion, compatible with embedded systems, and high scan rates. The device of the invention is weak field (less than 2 × 2), and almost monochromatic (illumination with laser). The second defect of the diasporameters 25 and 26, which is chromatic aberration, is thus arranged. The device of the invention does not create any disturbance on the carrier, for example a land vehicle (tank turret, armored vehicle ...), or an airplane, a drone, a satellite ..., unlike a mirror system whose imbalance must be compensated. By a judicious choice of the prisms (refractive index, angle at the apex), it is possible to slightly increase the initial field of view of the infra-red telescope 32 while covering the same field with the laser illuminator thanks to the second diasporameter 26.

Exemple de réalisation Dans un exemple concret de réalisation on utilise les paramètres de réglage suivants : - vitesses de rotation des diasporamètres 25 et 26 : wl, w2, w3, o4 = de quelques /s à quelques dizaines de /s, indices des prismes des deux diasporamètres 25 et 26 : nl, n2, n3, n4 = 1 à 5 (dépendant du choix des verres), - angles d'ouverture des prismes des deux diasporamètres 25 et 26 : al, a2, a3, a4 = quelques à quelques dizaine de , - angles au sommet des prismes des deux diasporamètres 25 et 26 : R1, R2 = 0 à 180 . Example of Implementation In a concrete example of embodiment, the following adjustment parameters are used: rotational speeds of the diasporameters 25 and 26: w1, w2, w3, o4 = from a few to a few tens of seconds, indices of the prisms of two diasporameters 25 and 26: nl, n2, n3, n4 = 1 to 5 (depending on the choice of glasses), - aperture angles of the prisms of the two diasporameters 25 and 26: al, a2, a3, a4 = a few to a few tens of, - angles at the apex of the prisms of the two diasporameters 25 and 26: R1, R2 = 0 to 180.

REFERENCESREFERENCES

[1] Article intitulé "Step scan method to enlarge the field-of-view of focal plane array cameras by continuously rotating optical elements" de Michael Assel et Jocken Barth (Infrared Technology and Application, SPIS 2004, vol 5406, pages 755-764) [2] US 5,359,403 [1] Michael Assel and Jocken Barth, entitled "Step scan method to enlarge the field-of-view of focal plane array cameras by our rotary optical elements" (Infrared Technology and Application, SPIS 2004, vol 5406, pages 755-764 ) [2] US 5,359,403

Claims

1. A multi-parametric laser double-scanning optical device, characterized in that it comprises two diasporameters in continuous rotation, each diasporameter consisting of two counter-rotating prisms arranged consecutively on the path of this laser beam, and in that the following parameters are adjustable: - a1, a2, a3, a4: angles at the apex of the prisms of the two diasporameters (25, 26), - m1, m2, m3, m4: rotational speeds of the prisms of the two diasporameters (25, 26 ), - n1, n2, n3, n4: prism indices of the two diasporameters (25, 26), -R1, R2: angles that form between them the two prisms of each diasporameter (25, 26) in a plane perpendicular to the axis of the beam. 20

2. Device according to claim 1 comprising means for coupling to a mirror telescope (32), and an active detector (41).

3. The device of claim 2, wherein the telescope (32) is an Infra-Red telescope.

4. Device according to claim 2 comprising a passive sensor (36). 30

5. Device according to claim 2, wherein the two diasporameters (25, 26) are arranged between a laser source (30) followed by a lens and the telescope (32) through a first semi-transparent plate ( 33) and a first lens (34).

The device of claim 5, wherein a second semitransparent plate (40) disposed between the two diasporameters (25,26) is associated with an active detector (41) via a third lens (42).

The device of claim 5, wherein the first semi-transparent plate (33) is associated with a passive sensor (36) and a second lens (37).

8. Device according to claim 7 comprising: - electronic means (45) for controlling the laser source (30), - electronic means (46) for controlling the two diasporameters (25 and 26), - electronic means (47). ) of the active detector (41), these different control means being interconnected. 30

9. Device according to claim 8, comprising: electronic means (50) for controlling the passive detector (36), electronic passive signal processing means (51), electronic means (52) for processing the passive signal; signal received by the active detector (41), - electronic means (53) for storing and processing data received from these electronic processing means (51 and 52).

Apparatus according to any one of the preceding claims, which is used in an exo-atmospheric interceptor vehicle.