FR2920228A1 - Infrared laser radiation's incidence detecting and determining assembly for e.g. terrestrial vehicle, has group of detection quadrants associated to group of spatial detectors that have same field of vision of quadrants to detect radiations - Google Patents

Abstract

The assembly has a group (3) of four circular detection quadrants (5-8) with a large surface, associated to an entrance pupil, where the assembly is arranged for detecting radiations in a spectral band extending from 1 to 12 micrometer, of wavelength. The group of detection quadrants for detecting weak radiations is associated to another group (4) of filiform spatial detectors (10-13) with small surface, where the detectors have same field of vision of the detectors (3) for detecting the strong radiations. The detectors are sandwiched between the detection quadrants. The detectors are sandwiched between the detection quadrants.

Description

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La présente invention concerne un ensemble de détection embarqué à bord d'un véhicule, pour détecter et déterminer l'incidence d'un rayonnement laser infrarouge dans un grand champ de vision, sans optique de focalisation, et comprenant un groupe de quatre quadrants circulaires de détection de grande surface sensible, associé à une pupille d'entrée.  The present invention relates to a sensor assembly on board a vehicle, for detecting and determining the incidence of infrared laser radiation in a large field of view, without focusing optics, and comprising a group of four circular quadrants of detection of large sensitive area associated with an entrance pupil.

Un tel ensemble détecteur goniométrique peut être utilisé à bord de tout véhicule terrestre, aéronef ou navire, pour détecter une menace annoncée par un tir laser. C'est pourquoi l'invention concerne un ensemble à large champ de vision qui exclut à priori les systèmes à optique de focalisation ou à dispositif de balayage, ne permettant pas une détection instantanée. Et sans optique convergente, une pupille, ou diaphragme, d'entrée est naturellement nécessaire dans une application goniométrique.  Such a goniometric detector assembly can be used on board any land vehicle, aircraft or ship, to detect a threat announced by a laser shot. This is why the invention relates to a wide-field of vision assembly that excludes a priori focusing optics or scanning device systems, not allowing instantaneous detection. And without convergent optics, a pupil, or diaphragm, input is naturally necessary in a goniometric application.

Par grande surface de détection, il faut, dans le cadre de la présente demande, entendre une surface dont l'ordre de grandeur est le millimètre carré ou la dizaine de millimètres carrés, une petite surface étant très approximativement une centaine ou un millier de fois plus petite.  By large detection surface, it is necessary, in the context of the present application, to hear a surface whose order of magnitude is the square millimeter or ten millimeters squares, a small area being very approximately a hundred or a thousand times smaller.

La nécessité de détecteurs de grande surface est liée au fait que le rapport signal / bruit varie comme la racine carrée de la surface. Pour détecter des signaux faibles, il faut donc des grandes surfaces. Il s'est avéré que quatre détecteurs quadrants permettaient de déterminer, avec une bonne résolution et une linéarité satisfaisante, l'incidence en site et en gisement d'un faisceau.  The need for large area detectors is related to the fact that the signal-to-noise ratio varies as the square root of the surface. To detect weak signals, therefore, large areas are required. It turned out that four quadrant detectors made it possible to determine, with a good resolution and a satisfactory linearity, the incidence in site and in beam deposit.

Les détecteurs infrarouge classiques, qu'ils soient en HgCdTe, InGaAs ou en Si, par exemple, doivent fonctionner, en référence à la courbe caractéristique tension - courant dans une zone de non saturation, entre la droite de pente égale à leur résistance série, d'une part, et la zone d'avalanche, d'autre part.  Conventional infrared detectors, whether in HgCdTe, InGaAs or Si, for example, must operate, with reference to the voltage-current characteristic curve in a zone of unsaturation, between the slope line equal to their series resistance, on the one hand, and the avalanche zone on the other.

Si on considère les détecteurs sensibles dans la bande spectrale s'étendant sensiblement de 1 à 12 Am et plus particulièrement de 8 à 12/mm de longueur/ d'onde, la demanderesse a constaté, de façon surprenante, que la saturation apparaissait pour des photocourants de l'ordre de 10 mA, mais cruelle que soit la taille des détecteurs. Cela signifie si on considère, non plus les courants, mais l'éclairement ou le flux, qu'un détecteur de grande surface se sature pour des flux une centaine ou un millier de fois plus faibles que pour un détecteur de petite surface. En d'autres termes, les détecteurs de grande surface sensible ne sont pas appropriés pour les forts éclairements.  If we consider the sensitive detectors in the spectral band extending substantially from 1 to 12 Am and more particularly from 8 to 12 / mm of wavelength, the Applicant has surprisingly found that the saturation appeared for photocurrents of the order of 10 mA, but cruel that the size of the detectors. This means if we consider, not the currents, but the illumination or the flux, that a detector of large surface saturates for flows a hundred or a thousand times weaker than for a detector of small surface. In other words, detectors with a large sensitive surface are not suitable for strong illuminations.

C'est dans ces conditions que la demanderesse propose son invention, pour perfectionner l'ensemble de détection du type mentionné ci-dessus, et le transformer en un ensemble à très grande dynamique de flux.  It is in these conditions that the applicant proposes its invention, to perfect the detection assembly of the type mentioned above, and transform it into a set with very large flow dynamics.

La présente invention concerne un ensemble de détection embarqué à bord d'un véhicule, pour détecter et déterminer l'incidence d'un rayonnement laser infrarouge dans un grand champ de vision, sans optique de focalisation, et comprenant un groupe de quatre quadrants circulaires de détection de grande surface sensible, associé à une pupille d'entrée, ensemble de détection caractérisé par le fait qu'il est agencé pour détecter des rayonnements dans une bande spectrale s'étendant sensiblement de 1 à 12/Am, de préférence de 8 à 12/Am, de longueur d'onde et qu'au premier groupe de quatre quadrants de grande surface sensible, pour la détection des faibles rayonnements, est également associé un deuxième groupe de quatre détecteurs spatiaux filiformes disposés en croix, de petite surface sensible, de même champ de vision que les détecteurs du premier groupe, pour la détection des forts rayonnements.  The present invention relates to a sensor assembly on board a vehicle, for detecting and determining the incidence of infrared laser radiation in a large field of view, without focusing optics, and comprising a group of four circular quadrants of detection of large sensitive area, associated with an entrance pupil, detection assembly characterized in that it is arranged to detect radiation in a spectral band extending substantially from 1 to 12 / Am, preferably from 8 to 12 / Am, of wavelength and that at the first group of four quadrants of large sensitive area, for the detection of low radiation, is also associated a second group of four spacial spatial sensors arranged in a cross, of small sensitive surface, same field of view as the detectors of the first group, for the detection of strong radiation.

Dans la forme de réalisation préférée de l'ensemble de détection de l'invention, qui peut être une forme monobloc, d'encombrement minimal, les détecteurs du deuxième groupe sont intercalés entre les détecteurs du premier groupe. 15 Le deuxième groupe de détecteurs spatiaux filiformes et disposés en croix, essentiel à l'ensemble de détection perfectionné selon l'invention, considéré en tant que tel, procédant à l'évidence du même concept inventif que 20 cet ensemble considéré globalement, la demanderesse entend également revendiquer isolément ce deuxième groupe de détecteurs.  In the preferred embodiment of the detection assembly of the invention, which may be a one-piece shape, of minimal size, the detectors of the second group are interposed between the detectors of the first group. The second group of filamentary and cross-shaped spatial detectors, essential to the improved detection assembly according to the invention, considered as such, proceeding from the evidence of the same inventive concept as this ensemble considered globally, the Applicant also intends to claim separately this second group of detectors.

La présente demande concerne donc aussi un groupe de 25 détection embarqué à bord d'un véhicule, de grand champ de vision et sans optique de focalisation, pour détecter et déterminer l'incidence d'un fort rayonnement laser infrarouge dans une bande spectrale s'étendant sensiblement de 1 à 12 m, de préférence de 8 à 12 ,(,gym, 30 de longueur d'onde, comprenant un groupe de quatre détecteurs spatiaux filiformes disposés en croix, de petite surface sensible, associé à une pupille d'entrée.  The present application therefore also relates to an onboard vehicle detection group, with a large field of view and without a focusing optics, for detecting and determining the incidence of a strong infrared laser radiation in a spectral band. extending substantially from 1 to 12 m, preferably from 8 to 12, w / w, wavelength, comprising a group of four spacial spatial spacecraft arranged in a cross, of small sensitive area, associated with an entrance pupil .

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la 35 description suivante de la forme de réalisation préférée 10 de l'ensemble de détection de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel  The invention will be better understood from the following description of the preferred embodiment of the detection assembly of the invention, with reference to the accompanying drawing, in which:

la figure 1 représente une vue en plan de la plaquette de détection de l'ensemble de l'invention et  FIG. 1 represents a plan view of the detection plate of the assembly of the invention and

la figure 2 représente une vue en coupe axiale de la plaquette de la figure 1, associée à sa pupille d'entrée.  Figure 2 shows an axial sectional view of the wafer of Figure 1, associated with its entrance pupil.

L'ensemble de détection comporte, dans un boîtier, une plaquette 1 de photodiodes de détection, associée à une pupille d'entrée 2, ici circulaire, dont les dimensions et le positionnement relatifs déterminent un grand champ de vision.  The detection assembly comprises, in a housing, a plate 1 of detection photodiodes, associated with an entrance pupil 2, here circular, whose relative dimensions and positioning determine a large field of view.

La plaquette de détection est naturellement associée aussi à une plaquette de prétraitement des signaux des 20 diodes et une chaîne de traitement qu'il est inutile de décrire ici comme étant parfaitement connues de l'homme de métier.  The detection pad is naturally also associated with a pre-processing pad of the diode signals and a processing string which need not be described here as being well known to those skilled in the art.

Les diodes de détection de la plaquette 1 sont sensibles 25 dans une bande de longueurs d'onde s'étendant sensiblement de 1 à 12 um, de préférence de 8 à 12 m, correspondant à une détection infrarouge de rayonne ents laser 14 et une goniométrie de leurs incidences. Il peut s'agir de diodes en HgCdTe, de préférence, mais aussi 30 en Si, InGaAs ou autres matériaux semiconducteurs. Il peut s'agir principalement de rayonnements émis par des lasers CO2 pulsés ou lasers YAG.  The detection diodes of the wafer 1 are sensitive in a wavelength band extending substantially from 1 to 12 μm, preferably from 8 to 12 μm, corresponding to infrared detection of laser beam 14 and direction finding. their implications. These may be HgCdTe diodes, preferably, but also Si, InGaAs or other semiconductor materials. It can be mainly radiation emitted by pulsed CO2 lasers or YAG lasers.

En raison de sa constitution et de sa structure, la 35 dynamique de flux de la plaquette 1 est très grande. Elle comporte huit détecteurs organisés en deux 10 15 groupes 3, 4 inscrits à l'intérieur d'un cercle. Le groupe 3, pour la goniométrie des flux faibles, comporte ici quatre quadrants circulaires 5-8 identiques, de grande surface sensible, à bords rectilignes 5 respectivement parallèles deux à deux à ceux des autres et dans le prolongement deux à deux les uns des autres et à bord circulaire sur un cercle commun. Les quadrants sont sensiblement écartés de l'axe 9 de la plaquette 1 et de l'ensemble de détection.  Because of its constitution and structure, the flow dynamics of the wafer 1 is very large. It comprises eight detectors organized in two groups 15, 3, 4 inscribed within a circle. Group 3, for the goniometry of weak flows, here comprises four circular quadrants 5-8 identical, large sensitive surface, with straight edges 5 respectively parallel two by two to those of the others and in the extension two by two from each other and on a circular board on a common circle. The quadrants are substantially spaced from the axis 9 of the wafer 1 and the detection assembly.

Le groupe 4, pour la goniométrie des flux forts, comporte ici quatre détecteurs spatiaux filiformes 10-13, c'est-à-dire en forme de barreaux ou de barrettes, de petite surface sensible, disposés en croix, chaque détecteur filiforme étant disposé entre deux quadrants, avec trois de ses bords parallèles à ceux des quadrants qui l'entourent et un quatrième bord sur le cercle commun aux quatre quadrants 5-8. Les quatre détecteurs 10-13 sont, comme les quadrants, écartés de l'axe 9. Compte tenu des mêmes dimensions hors-tout des deux groupes de détecteurs 3, 4, ils ont le même champ de vision.  Group 4, for the goniometry of strong flows, here comprises four filamentary spatial detectors 10-13, that is to say in the form of bars or bars, of small sensitive surface, arranged in a cross, each filiform detector being arranged between two quadrants, with three of its edges parallel to those of the surrounding quadrants and a fourth edge on the circle common to the four quadrants 5-8. The four detectors 10-13 are, like the quadrants, spaced apart from the axis 9. Given the same overall dimensions of the two groups of detectors 3, 4, they have the same field of view.

L'ensemble de détection décrit ci-dessus permet une goniométrie précise sur une grande dynamique de flux incidents. Naturellement, la précision de la goniométrie est limitée, pour les faibles flux incidents, par le niveau de bruit des quadrants de détection, pour les forts flux, par la linéarité de la réponse des détecteurs filiformes, au demeurant satisfaisante et, globalement, par la précison du positionnement relatif de la pupille 2 et du boîtier de l'ensemble de détection. 5 - 6 -  The detection assembly described above allows precise direction finding on a large dynamic of incident flows. Naturally, the precision of the direction finding is limited, for the low incident flows, by the noise level of the detection quadrants, for the strong fluxes, by the linearity of the response of the filiform detectors, which is satisfactory and, overall, by the precison relative positioning of the pupil 2 and the housing of the detection assembly. 5 - 6 -

Les détecteurs 10-13 du groupe 4 peuvent recevoir un traitement optique permettant de diminuer leur réponse et d'augmenter ainsi leur dynamique.  The detectors 10-13 of the group 4 can receive optical processing to reduce their response and increase their dynamics.

A cet effet, on peut les revêtir d'une couche métallique semi-absorbante, par exemple en chrome ou en or. 10 15 20 25 30 35  For this purpose, they can be coated with a semi-absorbent metal layer, for example chromium or gold. 10 15 20 25 30 35

Claims (4)

Revendicationsclaims 1. Ensemble de détection embarqué à bord d'un véhicule, pour détecter et déterminer l'incidence d'un rayonnement laser infrarouge dans un grand champ de vision, sans optique de focalisation, et comprenant un groupe (3) de quatre quadrants circulaires de détection (5-8), de grande surface sensible, associé à une pupille d'entrée (2), ensemble de détection caractérisé par le fait qu'il est agencé pour détecter des rayonnements dans une bande spectrale s'étendant sensiblement de 1 à 12 Am, de préférence de 8 à 12/ m, de longueur d'onde et qu'au premier groupe (3) de quatre quadrants de grande surface sensible (5-8), pour la détection des faibles rayonnements, est également associé un deuxième groupe (4) de quatre détecteurs spatiaux filiformes (10-13) disposés en croix, de petite surface sensible, de même champ vision que les détecteurs du premier groupe (3), pour la détection des forts rayonnements.  1. Onboard vehicle detection unit for detecting and determining the incidence of infrared laser radiation in a large field of view, without focusing optics, and comprising a group (3) of four circular quadrants of detection (5-8), of large sensitive area, associated with an entrance pupil (2), detection assembly characterized in that it is arranged to detect radiation in a spectral band extending substantially from 1 to 12 Am, preferably 8 to 12 / m wavelength and that in the first group (3) of four quadrants of large sensitive area (5-8), for the detection of low radiation, is also associated a second group (4) of four filamentary spatial sensors (10-13) arranged in a cross, of small sensitive area, of the same field of vision as the detectors of the first group (3), for the detection of strong radiation. 2. Ensemble de détection selon la revendication 1, dans lequel les détecteurs (10-13) du deuxième groupe (4) sont intercalés entre les détecteurs (5-8) du premier groupe (3).  2. Detection assembly according to claim 1, wherein the detectors (10-13) of the second group (4) are interposed between the detectors (5-8) of the first group (3). 3. Ensemble de détection selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les détecteurs (10-13) du deuxième groupe (4) sont des détecteurs optiquement traités de grande dynamique.  3. Detection assembly according to one of claims 1 and 2, wherein the detectors (10-13) of the second group (4) are optically processed detectors of high dynamics. 4. Groupe de détection embarqué à bord d'un véhicule, de grand champ de vision et sans optique de 35 focalisation, pour détecter et déterminer l'incidence d'un fort rayonnement laser infrarouge dans une bande 7 8 spectrale s'étendant sensiblement de 1 à 12/,(,gym, de préférence de 8 à 12 m, de longueur d'onde, comprenant un groupe 4) de quatre détecteurs spatiaux filiformes (10-13), disposés en croix, de petite surface sensible, associé à une pupille d'entrée (2). 15 20 25 30 35  4. An onboard vehicle detection unit having a large field of view and without focusing optics for detecting and determining the incidence of strong infrared laser radiation in a spectral band extending substantially from 1 to 12 /, (, gym, preferably 8 to 12 m, wavelength, comprising a group 4) of four spatial sensors filiform (10-13), arranged in a cross, of small sensitive surface, associated with an entrance pupil (2). 15 20 25 30 35