Brevet FR2173338A1 — publié le 19731005

La présente invention se rapporte à un détecteur de corps ou obstacles dans des milieux diffus et en particulier dans le brouillard. Ce dispositif est surtout avantageux pour les véhicules dans le but d'améliorer la visibilité lors de la conduite dans le brouillard. Il existe déåà des dispositifs visant ce but et ceux-ci peuvent entre rangés en deux cateoories, à savoir : phares antibrouillards se basant sur des propriétés phctoétriques particulieres des faisceaux de lumière émis, et lunettes ouen général, des écrans devant réduire l'effet de la réfle-ion de la lumière dans le brouillard. Il existe en outre des dispositifs tels que les radars et visualiseurs de radiations électro-magnétiques infra-rouges lesquels se basent sur 16 principe que le brouillard est perméable aux radiations de longueur d'onde de beaucoup supérieure à celie de la lumière apparente. Tous les dispositifs existant à l'état actuel de la technique résolvent cependant seulement partiellement le problème de la visibilité dans les milieux diffus et en particulier dans le brouillard. En effet, les dispositifs basés ezolusivenient sur des phénomènes optiques présentent une certaine atténuation des effets de la réflezion tandis que les dispositifs basés sur le principe du radar et les appareils sensibles aux radiations infra-rouges ont un effet beaucoup plus efficace. Le dispositif suivant l'invention permet la détection d'objets, surtout lorsqu'il s'agit d'obstacles dans le brouillard et autres milieux diffusJpar l'amélioration de la visibilité obtenue par l'annulation presque complète de l'effet de la réflexion des radiations émises par les sources d'éclairage. Il est un fait que les radiations diffusées par les particules d'eau constituant le brouillard rencontrées par un faisceau ayant une ouverture angulaire aussi réduite que possible, émettent des radiations électro-magnétiques ultra-violettes visibles ou infra-rouges linéairement polarisées qui ont la propriété de se présenter principalement polarisées linéairement à un observateur se trouvant par rapport à l'axe du faisceau, soit sur un plan parallèle, soit sur un plan orthogonal au plan de polarisation de la radiation. En conséquence, un observateur se trouvant sur l'un d'un tel plan géométrique et regardant à travers un filtre polarisateur la radiation diffusée par le brouillard, peut remarquer une annulation presque complète de la perception de la radiation, pourvu que le filtre polarisa teur soit orienté de manière que son axe de polarisation situé dans un plan orthogonal à celui où la lumière diffusée se présente ,;incipalement polarisée. Pratiquement c'est la pupille de ltoeil qui observe ou, plus généralement, la surface d'entrée d'un détecteur de radiations electro- magnétiques ultra-violettes, visibles ou infra-rouges. Un filtre polarisateur linéaire permet par ailleurs la transmission avec une atténuation indépendante de l'orientation de son axe de cha- que radiation non polarisée ou oirculairement polarisée. Il en suit que la radiation électro-magnétique ultra-violette visible ou infra-rouge, diffus sée par un obstacle pourvu de surface non reluisante, illuminé par un faisceau de radiation polarisée lineairement, est partiellement transmise aussi à travers un filtre polarisateur. Ce dispositif, adapté à la détection dans le brouillard et, plus généralement, dans les milieux diffus est caractérisé en particulier par la combinaison et l'aménagement dtune ou plusieurs sources de radiations elec tro-magnétiques, ultra-violettes visibles ou infra-rouges polarisées linéairement et d'un filtre polarisateur linéaire lié à un détecteur des radiations. Ces sources peuvent émettre des radiations déjà polarisées linéairement en raison de leur comportement, telles que par exemple les sources " Laser ". I1 est aussi possible d'utiliser, en combinaison, des sources de radiations non polarisées et un polarisateur linéaire en les soumettant entièrement à un filtrage tout en les faisant agir sur la bande de fréquences correspondant à la bande de sensibilité du détecteur. Le filtre polarisateur linéaire combiné avec le détecteur agit également sur la bande de fréquences correspondant à la bande de sensibilité du détecteur. Ce filtre polarisateur linéaire en commun avec le détecteur peut être dimensionné et relié au détecteur de n'importe quelle manière à condition que, lors de l'utilisation du dispositif, chaque radiation provenant des objets à détecter atteigne le détecteur seulement après avoir travers sé le filtre. Les sources de radiations peuvent,à leur tour,être reliées partiellement ou totalement d'une manière rigide au filtre polarisateur com- biné avec le détecteur, à l'aide de n'importe quel moyen mécanique approprié. Dans la pratique il est préférable que les radiations émises par chaque source considérée séparément se propagent le long de plans géométriques convergeant dans une meme ligne droite passant par le centre de la surface d'entrée du détecteur d'une fanon orthogonale ou parallèle au plan de polarisation des radiations émises. La combinaison visant la disposition d'une ou plusieurs sources de radiations électro-magnétiques linéairement polarisées avec un filtre polarisateur lié au détecteur permet la détection d'objets, en particulier d'obstacles et signaux diffus en les dépolarisant, les radiations po polarisées provenant des sources moines. La disposition répondant aux conditions de reliage précitées empêche que les radiations émises par les sources et > réfléchies par le brouillard atteignent le détecteur. La combinaison d'une ou de plusieurs sources de radiations électro-magnétiques ultra-violettes visibles ou infra-rouges, linéairement polarisees, et d'un filtre polarisateur linéaire, lié à un détecteur de mêmes radiations, trouve une utilisation avantageuse dans la conduite automatique dans le brouillard de véhiculeeX qu'il s'agis- se d'automobiles ou d'engins de travail. I1 suffira d'utiliser les sources non reliées rigidement au véhicule ou à l'engin de travail pour déterminer automatiquement, par l'intermédiaire de servomécanismes, la position de fonctionnement et la trajectoire du véhicule en respectant la disposition et l'orientation mentionnées plus haut des sources et du filtre. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution d'un tel détecteur. Fig. 1 fait voir schématiquement en coupe transversale la source de lumière polarisées Fig. 2 correspond à une vue de face de la source illustrée à la Fig. i, Fig. 3 montre l'emplacement de la source de lumière polarisée sur une au tomobile ainsi que le filtre polarisateur combiné avec le détecteur, Fig. 4 fait voir latéralement la disposition sur une automobile de la sour ce de lumière polarisée selon les Fig. 1 et 2. Le dispositif comporte une ampoule H, du type utilisé pour les phares antibrouillards montée sur le support Is de manière à se trouver au milieu d'un écran réfléchissant F et près du foyer 0 d'un miroir parabolique G. L'écran F est fixé au milieu d'une bague M par l'intermédiaire d'un bras F' et la bague M est maintenue à l'intérieur d'un élément tubulaire cylindrique E. Dans ledit élément tubulaire cylindrique E est introduit sous pression ou par vissage un tube N fermé à une extrémité et dont le diamètre extérieur est égal au diamètre intérieur de l'élément E. Le tube N serrant le bord du miroir G contre le bord de la bague M, fixe la position du miroir G par rapport à la source H. pans l'élément tubulaire cylindrique E sont en outre introduits, à l'opposé du miroir parabolique G, un filtre i perméable aux radiations visibles et non perméable aux radiations infra-rouges et > par interposition d'une bague d'entretoise L, un filtre polarisateur linéaire B. Ce filtre polarisateur B est de couleur neutre ou ambrée, t son pouvoir de transmission lumineuse totale oorrespondant à environ 30 %. Le même filtre est adapté à résister à des températures maxima d'au moins 700C. L'élément tubulaire cylindrique E est renfermé antérieurement par un écran de protection A en matière transparente, tels que verre, quartz ou semblables dont les surfaces traversées par l'axe Z', sont aplaties et parallèles. L'élément tubulaire z est relié rigidement et suivant une orientation appropriée à la carrosserie d'une automobile. IPS éléments A, 3, E, i G, I et N mentionnés ci-dessus, pos sèdent un plan de symétrie de révolution autour de l'axe zz tç La source de lumière polarisée 1 est prévue à la partie avant d'un véhicule 3, de préférence au-dessous du pare-chocs 2. Le centre P de cette source I se trouve, dans l'exemple présent, dans le plan vertical déterminé par la ligne droite RR' passant par l'axe du volant de direction 4 du véhicule 3 et parallèle au plan de symétrie longitudinal de celui-ci suivant la ligne droite SS'. La source t est reliée de manière appropriée au véhicule 3, tout en respectant la condition que la direction Y, d'intensité maximum du faisceau de lumière émis soit de préférence parallèle au plan de symétrie longitudinal du véhicule. L'emplacement de la source 1 sur le véhicule est en outre, choisi de manière gue le plan de polarisation de la lumière émise par cette source soit parallèle au plan défini par la ligne droite RRt. L'écran 5 est constitué d'un filtre polarisateur linéaire de préférence en laminé plastique ou laminé acrylique de couleur neutre avec transmission lumineuse totale d1aumoins 30 %. Ce filtre est relié, de préférence à l'aide d'une charnière au support horizontal 7 placé à l'intérieur de l'habitacle du véhicule, du côté du conducteur. Le support 7 peut avoir n'importe quelle dimension convenable et etre fixé à la structure du véhicule 3 par des moyens appropriés au type et au modèle du véhicule.0 En particulier, la position du support 7 doit etre telle que le filtre 5 vienne se trouver entre le pare-brise 6 et le conducteur. est Le filtre 5 de forme appropriée/monté de manière à pouvoir être pivoté par le conducteur autour du support 7. L'axe de polarisation du filtre 5 est, de préférence, orthogonal au plan défini par la ligne droite RR'. Le centre Q du filtre 5 doit,de préférence, se situer dans le plan défini par ladite ligne droite RR et sa rotation doit se faire à la hauteur des yeux du conducteur. Le fonctionnement du dispositif est le suivant s La lumière émise par l'ampoule H est recueillie dans un faisceau par l'intermédiaire du réflecteur parabolique G le projetant sur le filtre D. Ce dernier permet le passage de la composante visible de la lumière et empeche principalement le passage de la composante infra-rouge. Le filtre 3 livre à son tour le passage de la composante de la lumière laquelle est paralisée parallèlement au plan défini par la ligne droite RR'. Le faisceau de lumière polarisée emis par la source 1 est en partie réfléchi par les particules de brouillard vers les yeux du conducteur -lesquels se trouvent à la hauteur de la ligne droite horizontale W et en partie diffusé par les obstacles qu'il rencontre. La lumière réfléchie par le brouillard vers les yeux du conducteur est absorbée en majeure partie puisque polarisée prinoipalement parallèlement au plan suivant la ligne droite RRt et du fait que c'est l'axe de polarisation du filtre 5 qui absorbe orthogonalement par rapport ce plan. Etant donné que cette lumière polarisée réfléchie par le brouillard traverse le pare-brise 6 du véhicule avant d'atteindre le filtre 5 qui l'absorbe > il faut que la struoture du pare-brise soit telle qu'elle ne provoque pas des variations sensibles et irrégulières de la polarisation de la lumière. La lumière diffusée par les obstacles et renvoyée vers le conducteur est transmise par contre, au moins partiellement, par le filtre 5 aux yeux du conducteur du fait qu 'elle a perdu dans la diffusion, la propriété d'entrée polarisée. En présence d'éclairages additionnels ambiants non polarisés, il est en outre possible dtobtenir, par le dispositif selon l'invention, une amélioration du contraste visuel surtout si la couleur de la lumière émise par la source 1 est différente de la couleur de la lumière additionnelle ambiante polarisée. Le nouveau dispositif est applicablea n'importe quel type de véhicule ou machine ayant à se déplacer dans le brouillard ou autres milieux diffus. Pour la détection d'objets rencontres, il est possible d'utiliser des organes tenant lieu de l'oeil humain et cela particulièrement sous forme d'appareils amplificateurs de la luminosité des images et d'appareils téléviseurs. Il y a aussi lieu de remarquer que le plan ZR' contenant les centres P et Q > peut affecter n'importe quelle déviation angulaire par rapport au plan vertical de symétrie longitudinal du véhicule, la position de la source I pouvant sur le véhicule etre choisie dans des conditions les plus favorables. D'une façon générale, dans ce genre le détecteur les sources de la radiation peuvent, par n'importe quel moyen, etre prevues de fanon que les radiations émises par chaque source considérée séparément se propagent le long de plans géométri-ues lesquels convergent vers une même ligne droite à travers le centre de la surface d'entrée du détecteur et est orthogonale ou parallèle à l'axe de polarisation des radiations, l'axe de polarisation du filtre étant en outre orthogonal à l'axe de polarisation de ces radiations émises par ces sources. I1 va sans dire ue l'invention ne se limite pas à la forme d'exécution décrite, mais admet des variantes et des modifications dictées par la pratique et poursuivant le même but. REVEND 1 CATI ONS 1) Détecteur d'obstacles ou d'autres objets dans des milieux diffus, en particulier le brouillard adapté à des véhicules et autres engins mobiles, caractérisé en ce qu'il est constitué par la combinaison 2 'une ou plusieurs sources de radiations électro-magnétiojies ultra-violettes visibles ou in ra-rouges polarisées linéairement et d'un filtre polarisateur linéaire en association avec un détecteur de ces radiations, la ou les sources-de lumière polarisée étant disposées à la partie avant du véhicule de manière cue leur centre se trouve sur le plan vertical passant par l'axe lu volant de direction et parallèle au plan de symétrie longitudinal du véhicule et qu'en outre la direction d'intensité lumineuse maximum du faisceau de lumière émis soit parallèle à ce plan de symétrie et que le plan de polarisation de la lumière soit parallèle au plan vertical passant par l'axe du volant sur lequel plan se situe également le centre du filtre polarisateur tandis que l'axe de polarisation de ce filtre est orienté orthogonalement au plan vertical. 2) Détecteur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la source de radiations électro-magnétiques ultra-violettes visibles ou infra-rouges polarisées linéairement est constituée par une ampoule du type utilisé pour les phares antibrouillards laquelle est montée sur un su > 3port spécial de manière à se situer au milieu d'un écran réfléchissant et près du-foyer drun miroir parabolique, cet écran réfléchissant étant fixé dans une bague maintenue à l'intérieur d'un manchon cylindrique dans lequel est aussi introduit par pression ou vissage un tronpon de tube fermé à une extrémité dans lequel manchon est en outre introduit du côté opposé au miroir parabolique un filtre perméable aux radiations visibles et non perméable aux radiations infra-rouges avec en plus un filtre polarisateur linéaire fixé dans une bague de manchon étant antérieurement protégé par un écran en matière transparente,les éléments constitutifs de l'ensemble ayant une symétrie axiale de révolution. 3) Déflecteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le filtre polarisateur est de couleur neutre ou ambrée et présente une perméabilité lumineuse d'environ 30 . 4) Détecteur suivant l'une ou l'autre des revendications préoédentes, ca ractérisé en ce que le filtre polarisateur est en laminé plastique ou acrylique 5) Détecteur suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre est placé à l'intérieur de l'habitacle du véhicule du côté du conducteur et se situant entre le pare-brise et le conducteur à la hauteur des yeux de oelui-ci. 6) Détecteur suivant l'une ou l'autre des revendications nrécédentes, caractérisé en ce que les sources de radiation peuvent, par importe quel moyen, être prévues de fayon que les radiations émises par chaque source considérée séparément se propagent le long de plans géométriques lesquels convergent vers une meme ligne droite à travers le centre de la surface d'entrée du détecteur et est orthogonale ou parallèle à l'axe de polarisation des radiations, l'axe de polarisation du filtre étant en outre orthogonal à l'axe de polarisation de ces radiations émises par ce sources.