Brevet FR2111829A1 — publié le 19720609

La présente invention concerne un appareillage de surveillance optico-électronique et plus particulièrement un appareillage destiné à déceler des modifications de l'apparence d'un lieu, ou sujet, surveillé. 5 II existe de nombreux cas où il est nécessaire" de déceler des modifications ou variations de l'apparence d'un lieu surveillé. Par exemple, dans un appareil de détection des intrusions, le lieu situé dans le champ utile de l'appareil est surveillé en permanence afin de déceler les changements du contenu de ce lieu qui indi-10 quent une intrusion, la plupart des appareils de la technique antérieure sont du type actif, ce qui signifie qu'ils émettent un rayonnement lumineux, ultra-sonore, etc. en direction de la région surveillée. Ce rayonnement est ensuite surveillé pour déceler l'entrée d'un objet dans le faisceau rayonné ou le déplacement 15 d'un objet à l'intérieur de la région surveillée. Un appareillage passif serait préférable, étant donné qu'il éliminerait l'obligation de diriger un rayonnement en direction de ladite région et par conséquent serait moins susceptible d'être brouillé, les caractéristiques souhaitées d'un tel appareillage sont, en particulier, 20 une grande fiabilité et un prix peu élevé pour permettre son utilisation sur une grande échelle. Ce dernier résultat ne pourrait être atteint que par la réalisation d'un appareillage simple et fiable d'exploration d'une région qui agit en liaison avec des moyens simples pour recevoir et traiter les signaux qui en provien-25 nent. Aucun appareil connu ne présente ces caractéristiques.- la présente invention a pour objet un nouvel appareillage perfectionné de détection des changements ou des intrusions dans une région, qui est très sûr bien que relativement bon marché et qui est passif et très fiable, bien que simple, pour surveiller 30 la région ou le lieu considéré et y déceler des intrusions ou des changements. Selon une particularité essentielle de l'appareillage de l'invention un rayonnement électromagnétique provenant du sujet est recueilli par un système optique et un mécanisme d'exploration, 35 puis transformé en signaux électriques pendant chacune des périodes successives d'exploration et d'échantillonnage, les signaux provenant des périodes d1exploration successives sont comparés soit 71 38286 2 2111829 point par point, soit sous forme de signaux intégrés pendant une période d'exploration. Si la différence entre les signaux comparés dépasse un seuil choisi, un circuit d'alarme est mis en action. Selon un mode de réalisation dans lequel le mécanisme d'ex-5 ploration comprend un miroir tournant prismatique polygonal qui est placé sur le trajet du rayonnement, les signaux correspondant aux périodes successives d'exploration sont mémorisés temporairement sur un support tournant de mémorisation des signaux, par exemple un tambour magnétique. Ce dernier est couplé au miroir 10 tournant de manière à réaliser un alignement correct des signaux mémorisés pour une comparaison point par point, quelles que soient les variations à long terme de la vitesse de rotation du miroir. D'autres objets et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un 15 exemple de réalisation et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma fonctionnel d'ensemble de l'appareillage selon l'invention ; les figures 2 à 4 sont des schémas destinés à expliquer les 20 principes de l'invention ; la figure 5 est une vue en perspective d'une réalisation d'un mécanisme d'exploration ; et la figure 6 représente un champ de balayage produit par le mécanisme d'exploration représenté sur la figure 5. 25 Sur la figure 1, les références 11 et 12 désignent respecti vement un système optique et un mécanisme de balayage ; ce dernier est représenté sous la forme d'un mécanisme rotatif destiné à explorer le sujet visé pendant une série de périodes d'échantillonnage successives, dénommées également ci-après "périodes d'explo-30 ration". Un rayonnement électromagnétique, provenant du sujet, qui est recueilli par le système 11 et exploré par le mécanisme 12, est transmis à un transducteur 14. Ce dernier transforme le rayonnement obtenu par exploration en signaux électriques correspondants. Ces signaux électriques, représentant l'information concernant le 35 lieu surveillé contenue dans une période de balayage, sont enregistrés et mémorisés dans un dispositif 15 de mémorisation et de restitution de l'information, si bien qu'ils sont disponibles pour 71 38286 3 2111829 une restitution et une comparaison avec des signaux électriques correspondants émis pendant la période d'exploration suivante, les signaux correspondants des périodes d'exploration successives sont comparés par un dispositif 18 de comparaison dont le signal 5 de sortie ne déclenche un circuit d'alarme 20 que si la différence entre les deux signaux comparés dépasse un seuil choisi. Bien que les principes fondamentaux de l'invention paraissent simples, on se heurte à une grave difficulté dans sa mise en oeuvre. Cette difficulté concerne l'enregistrement des signaux, 10 provenant de deux périodes d'exploration successives, de manière à être certain que des signaux correspondants, provenant de deux périodes d'exploration successives, sont effectivement comparés, quelles que soient les variations de la durée d'une période d'exploration. Si la période d'exploration pouvait rester invariable, 15 on pourrait employer des moyens techniques relativement simples, par exemple une ligne à retard créant un retard i^igoureusement égal à la période de balayage, pour mémoriser les signaux obtenus pendant une période d'exploration afin de les comparer aux signaux reçus pendant une période ultérieure. Cependant, le maintien de 20 la période de balayage à une durée invariable, en particulier sans le moindre changement pendant de longues durées de fonctionnement, est difficile et ne peut être réalisé sans augmenter la complication et le coût de l'appareillage. Il est presque impossible de réaliser une période fixe de balayage avec un appareillage trans-25 portable dans lequel la source d'énergie est une batterie dont la tension varie avec le temps. Il est également difficile de définir une période d'exploration précise avec un apparei3.1age pla,cé à une certaine distance, sans un entretien et des révisions fréquentes. 30 Selon les principes de l'invention, ces difficultés sont éliminées par un mécanisme tournant 12 d'exploration et d'un dispositif 15 d'enregistrement et de restitution des signaux, qui tourne aussi, par exemple un tambour magnétique, la rotation du mécanisme 12 et du tambour magnétique 15 est commandée par un dis-35 positif régulateur 25 qui règle la vitesse de rotation du tambour de manière qu'elle soit une fraction invariable de la vitesse de rotation du r.éer-ioirr.e d1 exploration» coiisequOiïUc toute r.odx— 71 38286 2111829 fication de la vitesse de rotation du mécanisme 12 qui correspond à une modification de la période d'exploration influe directement sur la mémorisation et la restitution des signaux sur le tambour, d'une manière qui garantit que les signaux correspondants de deux 5 périodes d'exploration différentes sont disponibles simultanément pour être comparés par le circuit 18. les nouveaux principes de l'invention seront mieux compris à propos d'un exemple particulier, décrit ci-après, dans lequel on admet qu'une période d'exploration complète est représentée 10 par un tour complet du mécanisme 12 et que le tambour 15 tourne à la moitié de la vitesse du mécanisme 12. Comme l'indique la figure 2, on admet que le tambour 15 est fixé sur un arbre tournant 26 comme l'indique la flèche 28. Une tête ¥ d'enregistrement ou d'écriture, deux têtes de reproduction ou lecture B.1 et R2 et une tête 15 d'effacement E sont associées au tambour, les deux têtes de lecture sont en des emplacements diamétralement opposés du tambour. les signaux de sortie du transducteur 14 sont appliqués à la tête dfinscription W de manière que, lorsque le tambour tourne, les signaux sont enregistrés sur sa surface magnétique, de manière 20 connue, les signaux sont effacés de la surface magnétique quand elle passe près de la tête d'effacement E. les deux têtes de lecture R1 et R2 sont représentées connectées à un amplificateur différentiel 30 qui constitue un élément du circuit de comparaison 18. les signaux de sortie de cet amplificateur sont appliqués à 25 un circuit à seuil 32 dont les signaux de sortie n'actionnent le circuit d'alarme 20 que quand l'amplitude des signaux d'une tête de lecture dépasse l'amplitude des signaux de l'autre tête de lecture d'une quantité réglée ou définie par le niveau de seuil affiché sur le circuit 32. 30 Comme on l'a supposé ci-dessus, la période d'exploration est représentée par un tour complet du mécanisme d'exploration 12 et, étant donné que le tambour tourne à la moitié de la vitesse de rotation du mécanisme d'exploration, ce tambour accomplit seulement une demi-révolution pendant une période d'exploration. Par 35 conséquent, les signaux correspondants provenant du même point du sujet et reçus pendant deux périodes d'exploration successives sont sur les points de la surface magnétique à proximité des têtes 71 38286 5 2111829 de lecture R1 et R2 et ce sont ces signaux que l'amplificateur différentiel compare. Il va de soi que si, pour un motif quelconque, par exemple une réduction de la tension de la batterie, la vitesse de rotation 5 du mécanisme d'exploration 12 diminue, la durée de la période d'exploration augmente. Cependant, ceci n'influe pas sur le présent appareillage, étant donné que la vitesse de rotation du tambour diminue dans la même proportion. Par conséquent, le temps nécessaire pour qu'un point de la surface du tambour contigu à R1 vienne 10 en R2 est exactement égal à la période d'exploration prolongée. De même, l'appareillage n'est pas affecté par une diminution de la durée de la période d'exploration. Tout ce qui peut arriver dans ce cas est une augmentation de la vitesse d'enregistrement des signaux pendant la période d'exploration. Cependant,comme, dans ce 15 cas aussi, une période d'exploration est représentée par un tour complet du mécanisme d'exploration, le tambour tourne à la moitié de la vitesse de rotation du mécanisme et les deux têtes de lecture sont diamétralement opposées, les signaux correspondants provenant du même point du sujet observé, reçus pendant deux inter-20 valles de temps successifs, seraient lus simultanément par les deux têtes de lecture. Il faut insister sur le fait que l'appareil selon l'invention ne compense pas automatiquement la différence de durée de deux périodes successives d'exploration. Cependant, cette différence 25 peut être négligée pour toute vitesse d'exploration raisonnable. Par ailleurs, cette différence peut être réduite en fixant au tambour 15 un volant de manière que l'inertie totale du tambour empêche l'apparition d'une différence appréciable entre deux périodes de balayage successives. Au contraire, l'invention est principale-30 ment destinée à compenser des différences de durée de périodes d'exploration qui sont séparées par un nombre appréciable de périodes, jamais inférieur à 1. Autrement dit l'appareil selon l'invention est destiné à compenser les variations de la période d'exploration qui sont observées pendant une période assez longue. 35 II faut insister sur le fait que la mise en place des têtes de lecture R1 et R2 en des points diamétralement opposés du tambour 14 n'est employée que dans le cas où le rapport des vitesses 71 38286 6 2111829 de rotation du mécanisme d'exploration et du tambour est de ^ à 1 et où le sujet est entièrement exploré par un tour complet du mécanisme d'exploration. D'une manière générale, les têtes de lecture doivent être placées autour du tambour de manière à former 5 un angle au centre 0 (figure 3) qui est fonction de la rotation angulaire dudit tambour par période d'exploration du mécanisme d'exploration ainsi que du rapport des vitesses de rotation de ce dernier et du tambour, l'angle © peut être défini par : e = 2É0 . i x y 10 relation dans laquelle x représente le nombre de périodes d'exploration du sujet par tour du mécanisme d'exploration et ^ représente le nombre de tours du mécanisme d'exploration par tour du tambour. Evidemment, si x = 1 et y = 2, © est, comme dans l'exemple ci-dessus, égal à 180° (figure 2). Pour un fonctionnement optimal il 15 est préférable de choisir 9 aussi petit que possible, compte tenu de la densité de mémorisation maximale réalisable des signaux du support d'enregistrement sur le tambour. En choisissant 0 aussi petit que possible, l'effet d'une faible variation des périodes d'exploration successives est encore diminué. 20 Un seul transducteur 14 est représenté sur la figure 1. Pour ce montage, une tête d'inscription, une tête d'effacement et deux têtes de lecture seulement sont nécessaires. Cependant, si l'exploration du sujet est réalisée avec plusieurs transducteurs qui émettent des signaux représentant le sujet exploré, un groupe sé-25 paré de têtes comportant une tête d'inscription, une tête d'effacement et deux têtes de lecture doit être incorporé pour chaque transducteur. La figure 4 représente un ensemble avec six de ces groupes pour un dispositif d'exploration comportant six transducteurs. Par ailleurs, la figure 4 représente un dispositif de commande simpli-30 fié 25, qui comprend deux pignons 41 et 42 qui sont respectivement fixés à un arbre 26 auquel est fixé le tambour 15 et à un arbre 44 lié au mécanisme d'exploration. L'arbre mené 46 d'un moteur d'entraînement 48, qui est représenté alimenté par une batterie 50, est également couplé au pignon 42. 35 La figure 5 représente une réalisation du système optique 11 et du mécanisme 12, et un ensemble à six transducteurs du type destiné à mettre en oeuvre les principes de la présente invention 71 38286 7 2111829 peut leur être associé. L'exploration du sujet est représentée réalisée par balayage et détection d'un rayonnement infra-rouge (I.R.) 55 émis par le sujet. En principe, l'ensemble comprend un miroir prismatique 52 qui renvoie le rayonnement I.R. prove-5 nant du sujet sur une lunette ou un objectif infra-rouge 54. Ces derniers concentrent le rayonnement sur un ensemble de détecteurs d'infra-rougeq6u transducteurs D1 à D6 placés dans un ensemble détecteur fortement refroidi dans un vase de Dewar 56. On admet que le miroir est fixé sur un arbre 44 qui définit son axe 10 de rotation. Dans l'exemple représenté F = 12. Les faces ou côtés du miroir 52 sont inclinées par rapport à l'axe de rotation si bien que chaque face dévie le champ de vision de l'ensemble de détecteur d'une quantité égale à un élément de résolution pour obtenir des lignes d'exploration contiguës. En faisant tourner le 15 miroir 52 autour de son axe de rotation, on engendre une grille ou champ de balayage entrelacé semblable à un champ de balayage pour télévision. Le champ de balayage entrelacé est représenté sur la figure 6 pour un ensemble à six détecteurs avec ÎT = 12. Cet ensemble pro-20 duit un champ de balayage à 72 (6 x 12) lignes. Les lignes 1 à 12, 13 à 24, 25 a 36 etc. représentent les signaux de sortie des détecteurs D1, D2, D3, etc. Les lignes 1, 13, 25, 37, 49 et 61 sont engendrées quand une des faces du miroir 52 se trouve sur le trajet du rayonnement infra-rouge. Des groupes successifs de lignes, 25 chacun de 6, sont engendrés lorsque les faces successives du miroir sont amenées par rotation sur le trajet du rayonnement infrarouge. Les signaux de sortie des six détecteurs D1 à D6 sont transmis, respectivement, aux têtes d'inscription ¥1 à ¥6. Par consé-30 quent, des signaux provenant de sis points différents du sujet exploré sont enregistrés s j.mltanéaent. Il convient d'insister sur le fait que les signaux de sortie de chaque paire de têtes de lecture sont appliqués à un amplificateur différentiel séparé, pour effectuer des comparais ons d'amplitude entrqfôeux—ci ? comme 35 on l'a exposé ci-dessus. On peut admettre, par conséquent, que l'amplificateur unique de la figure 2 représente en fait un ou plusieurs amplificateurs, suivant le nombre de detectours employé» 71 38286 8 2111829 et par conséquent le nombre de signaux qui sont simultanément enregistrés et comparés. On a admis ci-dessus que l'information provenant de périodes de balayage successives est comparée (point par point). Cette dia-5 position conduit à une sensibilité très élevée de la détection. Si l'on peut se contenter d'une sensibilité moindre, les signaux provenant de chaque période d'exploration peuvent être intégrés et comparés aux signaux intégrés provenant de la période d'exploration suivante. 10 II va de soi que la présente invention n'a été décrite qn*' titre indicatif mais nullement limitatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 71 38286 ^ 2111829 REVENDICATIONS 1. Appareillage destiné à détecter des modifications du contenu d'un lieu ou sujet, caractérisé en ce qu'il comprend un premier sous-ensemble comprenant un dispositif d'exploration tournant, 5 destiné à explorer ledit sujet pendant toutes les périodes d'exploration successives et à émettre pendant chaque période d'exploration des signaux qui indiquent le contenu du sujet, un dispositif rotatif de mémorisation des signaux destiné à enregistrer les signaux émis par ledit premier sous-ensemble, un dispositif couplé 10 audit dispositif rotatif d'exploration et audit dispositif de mémorisation des signaux pour faire tourner ce dispositif de mémorisation à une vitesse qui est dans un rapport donné avec la vitesse de rotation dudit dispositif d'exploration, un dispositif de lec-. ture associé audit dispositif de mémorisation pour lire en même 15 temps les signaux correspondants mémorisés dans ledit dispositif de mémorisation au cours des périodes d'exploration successives et un dispositif de sortie pour utiliser lesdits signaux qui sont lus en même temps. 2. Appareillage selon là revendication 1, caractérisé en ce 20 que ledit dispositif de lecture comprend des premier et second éléments de lecture ■ qui sont placés, par rapport audit dispositif de mémorisâtion,dans des positions relatives qui sont fonction du nombre d'explorations dudit sujet par tour dudit dispositif d'exploration et du rapport fixe des vitesses de rota- 25 tion dudit dispositif d'exploration et dudit dispositif de mémorisation, 3. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de mémorisation comprend un tambour cylindrique muni d'un support d'enregistrement^es signaux sur sa surface 30 extérieure et ledit tambour tourne autour d'un axe de rotation sur des rayons duquel lesdits premier et second éléments de lecture sont placés,ces rayons formant un angle 9 qui est égal, en degrés, à : 560 _L x * y 55 relation dans laquelle x représente le nombre de périodes d'exploration du sujet par tour dudit dispositif d'exploration et £ repré 71 38286 10 211182g sente le nombre de tours dudit dispositif d'exploration par tour dudit dispositif de mémorisation. 4. Appareillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que x est un entier supérieur ou égal à 1 et £ est supérieur à 1. 5 5. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de sortie comprend un circuit de comparaison destiné à émettre un signal chaque fois que l'écart d'amplitude entre les signaux correspondants qui sont lus en même temps par ledit dispositif de lecture dépasse un seuil prédéterminé. ^ 6. Appareillage pour déceler des modifications du contenu d'un sujet , caractérisé en ce qu'il comprend un premier sous-ensemble, comportant un dispositif rotatif d'exploration destiné à explorer ledit sujet pendant chacune des périodes de balayage successives et à émettre pendant chaque période de balayage des "•5 signaux, qui indiquent le contenu du sujet,et ledit dispositif d'exploration comprend un miroir prismatique de forme polygonale comportant plusieurs faces extérieures et qui tourne autour d'un axe, et les faces adjacentes de ce miroir font des angles différents prédéterminés par rapport audit axe de rotation, afin de 20 réaliser une exploration par lignes successives du sujet quand ledit miroir prismatique tourne autour de son axe, un dispositif rotatif de mémorisation des signaux destiné à enregistrer les signaux émis par ledit premier sous-ensemble, un dispositif couplé audit dispositif rotatif d'exploration et audit dispositif de mé-25 morisation des signaux pour faire tourner ledit dispositif de mémorisation des signaux à une vitesse qui est dans un rapport fixe avec la vitesse de rotation dudit dispositif d'exploration, un dispositif de lecture associé audit dispositif de mémorisation pour lire en même temps les signaux correspondants enregistrés 30 dans ledit dispositif de mémorisation pendant des périodes successives de balayage et. un dispositif de sortie pour utiliser lesdits signaux qui sont lus simultanément. 7. Appareillage selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit dispositif de mémorisation est constitué par un tambour 35 cylindrique muni d'un support d'enregistrement des signaux sur sa surface extérieure, ledit dispositif de lecture ' comprend des premier et second éléments de lecture qui sont 71 38286 n 2111829 placés, par rapport audit dispositif de mémorisation, dans des positions relatives qui sont fonction du nombre d'explorations dudit sujet par tour dudit dispositif d'exploration et du rapport fixe des vitesses do rotation dudit dispositif d'exploration et 5 dudit dispositif de mémorisation et ledit tambour tourne autour d'un axe de rotation sur des rayons duquel lesdits premier et second éléments de lecture sont placés, ces rayons formant un angle 0 qui est égal, en degrés, à : 360 1 x * y 10 formule où x représente le nombre de périodes d'exploration du sujet par tour dudit dispositif d'exploration et £ représente le nombre de tours dudit dispositif d'exploration par tour dudit dispositif de mémorisation. 8. Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce 15 que ledit support d'enregistrement des signaux est une matière magnétique et lesdits premier et second éléments de lecture sont des têtes de lecture magnétiques. 9. Appareillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que x est un entier supérieur ou égal à 1 et j est supérieur à 1. 20 10. Appareillage selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit dispositif de sortie comprend un dispositif de comparaison destiné à émettre un signal chaque fois que l'écart d'amplitude entre les signaux correspondants qui sont lus en même temps par lesdits dispositifs de lecture dépasse un seuil prédéterminé.