Brevet FR2466024A1 — publié le 19810327

4o. 2. 11 2466024 La présente invention concerne un appareil explorateur, détecteur de sources de radiations, et en particulier un appareil de surveillance à balayage linéaire pour rayons infrarouges. Un tel appareil est généralement combiné à un télescope ou à une jumelle et, fréquemment aussi, à un renforçateur d'images permettant son utili- sation par nuit claire ou dans des conditions de clair- obscur. En. génaral, le champ visuel du télescope ou de la jumelle est également balayé par un miroir faisant osciller une image de la scène sur un détecteur de ra- diations infrarouges relativement petit Quand la partie de l'image tombant sur le détecteur de radiations infra- rouges contient une radiation infrarouge provenant d'une source quelconque nettement plus chaude que son envi- ronnenient, le'détecteur fournit un signal électrique servant souvent à actionner une diode semiconductrice photoémettrice. L'appareil est disposé de façon à ré- fléchir la lumière provenant de la diode, par le miroir explorateur, dans le système optique de façon que l'u- tilisateur du télescope ou ce la jumelle perçoive un point lumineux superposé à l'emplacement de la source de radiations détectée. L'inconvénient de-ce système est que le point lumineux tend à occulter un détail visible qui pourrait se trouver sur la source ou à 2466024 2 proximité de celle-ci, spécialement pendant la nuit, mais qu'il est difficilement perceptible en plein jour. Si l'appareil comporte un dispositif de régulation de la brillance du poiit lumineux, il introduit dans le système une commande supplémentaire à ne pas omettre et une composante supplémentaire pouvant faire défaut La Demande de Brevet Britannique 20.105/74 et les Deman- des de Brevets Conventionnelles correspondantes décrivent un appareil détecteur disposé de façon à donner une in- dication audible de la détection d'une source de radia- tions infrarouges et un signal audible distinctif dépen- dant de la proximité de la source du centre d'un champ visuel. Dans cette Demande de Brevet, les modes de réa- lisation décrits montrent un appareil dans lequel le si- - 15 gnal audible distinct est dérivé de la comparaison des intervalles de temps entre les détections de la source sur des balayages linéaires consécutifs La présente invention a pour objet de réaliser un appa- reil explorateur, détecteur de sources de radiations, donnant des indications audibles de la détection d'une source de radiations, qui aideront un opérateur à loca- liser la position de la source avec plus de précision et même plus rapidement et de façon plus sûre. L'a ?-.rci] exp]'.iateur, détecteur de sources de radia- tions, selon tl'i.iventiou comprend: un orgrne forFmant une image d'un champ visuel; un détecteur de radiationls ayant une ouverture optique , considérablementet.plus étroite que ledit champ visuel; un organe explorateur faisant se déplacer l'image du champ visuel sur l'ouverture optique du détecteur de radiations; et un générateur de signaux d'audiofréquence produisant des 1] signaux d'audiofréquence d'une fréquence variable selon l'étendue de la réponse du détecteur de radiations à une radiation provenant d'une zone centrale du champ visuel. L'appareil comprend de préférence des organes dérivant un signal de réponse genéral en réponse à une radiation reçue d'un point quelconque du champ visuel, et des or- ganes dérivant un signal de réponse central en réponse à une radiation reçue d'un point central du champ visuel. Le générateur de signaux d'audiofréquence peut compren- dre un générateur dtaudiofréquences à fréquence fixe et un générateur d'audiofréquences à fréquence variable connectés de façon à produire un signal d'audiofréquence d'une fréquence dépendant de la grandeur du signal de réponse central v Ce dernier signal pourra être dérivé de la sortie du détecteur de radiations par un circuit de porte commandé par l'organe explorateur. Le circuit 2466024 4 de porte pourra être connecté au.générateur d'audio- fréquence à fréquence variable par un circuit discrimi- nateur-accumulateur, ou par un circuit intégrateur. Dans un autre mode de réalisation, le générateur de si- gnaux d'audiofréquence pourra comprendre un générateur d'audiofréquences à fréquence variaole connecté de façon à donner des signaux d'une fréquence dépendant de la som- mation du signal de réponse général et du signal de ré- ponse central. Ltappareil pourra comporter un disposi- tif à semiconducteur photoémetteur connecté à la sortie du détecteur de radiations, et un système optique disposé de façon à recevoir de la lumière provenant de ce dispo- sitif par le miroir explorateur de façon que, lorsque le détecteur de radiations recevra une radiation d'un point quelconque du champ visuel et provoquera une émission lumineuse de ce dispositif, l'organe explorateur dirigera cette-iumière dans le système optique de façon à éclairer une partie correspondante d'un plan d'image contenu dans ce système. Ltorgane dérivateur du signal de réponse central pourra être un premier photodétecteur de surface relativement réduite, disposé au centre du plan d'image o il sera éclairé si une source de radiations est détec- tée au centre du champ visuel. L'organe dérivateur du signal de réponse général pourra être un photodétecteur plus grand, disposé dans un autre plan de façon à n'in- tercepter qu'une partie des rayons lumineux dirigés par le systëme sur les parties extrêmes du plan d'image. 2466024 5 Avec cette dispost ion, lorsqu'un opérateur déplace l'appareil pour ai-. r:e-r son champ visuel sur une source de radiations, cette dernières, en pénétrant dans le champ visuel, provoque l'excit-tion du dispositif photo- émetteur quand le miroir explorateur est en position extrême ou proche d'une position extrême, ce qui dirige la lumière du dispositif vers une position extrême dans le plan de l'image, et le grand détecteur intercepte une proportion croissante de cette lumière au fur et à mesure que le centre du champ visuel se rapproche de la direc- tion de la source, produisant une tension croissant jus- qu'à un maximum. Puis, quand le centre du champ visuel se rapproche de la direction de la source, le petit dé- tecteur au centre du plan d'image commence à recevoir de la lumière provenant du dispositif photoémetteur et produit une tension de sortie croissante jusqu'à ce que le champ visuel soit centré sur la source. La fréquence du générateur est commandée par la somme des signaux de sortie des détecteurs et s'élève de plus en plus pen- dant cettè opération, ce qui donne à l'opérateur des in- dications claires et précises lui permettant de localiser vite et exactement la direction de la source. L'appareil précité peut être réalisé sous forme d'une a- daptation ou d'une addition à un appareil détecteur exis- tant-du type comprenant déjà une diode photoémettrice connectée à son détecteur de radiations 2466024 6 L'invention est décrite ci-après en détail en se réfé- rant à deux exemples préférés, non limitatifs, de réa- lisation représentés sur les dessins annexés dans les- quels: - la Figure 1 est un schéma ae montage d'un appareil de surveillance à rayons infrarouges à balayage linéaire selon l'invention; la Figure 2 est un schéma de montage d'un autre mode de-réalisation de l'appareil de la Figure 1; et - la Figure 3 est;une vue perspective explicative d'une partie du détecteur dé la Figure 2 La Figure 1 montre un appareil de surveillance comprenant un miroir concave 130 monté à une extrémité d'un tube 131 de façon à capter la lumière infrarouge et à la diriger vers un miroir explorateur 2 poui' former une image qui sera explorée par un détecteur de radiations infrarouges 1 monté au centre du miroir 130. Le miroir 2 est monté sur une barre 132 portée par des paliers fixés dans les pa- rois du tube 131; des- oscillations sont communiquées à la barre 132 et au miroir 2 par un mécanisme mû par un moteur électrique (non représenté). La sortie du détec-, teur de radiations 1 est appliquée, par un amplificateur 3, à-un circuit de seuil 4 dont le seul but est d'empêcher des signaux de bruits de fond de se transmettre au reste du circuit. Les sorties du circuit de seuil 4 sont ap- pliquées à l'entrée de signal analogique d'un circuit de porte 5 à transistor à effet de champ et à une entrée de 2466024--- commanrde d'un circuit oscillatcur à fré-iuence fJ;e 1), La barre 132 porte également un bras ? oscillant avec elle et se déplaçant entre une diode photoémettrice 8 et un photodétecteur 9 À Le bras 7 intercepte la luFiiere provenant de la diode 8 lorsque le miroir 2 franchit le point médian de son mouvement oscillant. La sortie du photodétecteur 9 est connectée, par un amplificateur inverseur (non représenté), de façon à commander le circuit de porte 5 afin que ce dernier puisse transmettre des signaux du circuit de seuil 4 à un commutateur 10 pendant un court laps de temps au milieu de chaque cycle d'exploration. Le commutateur 10 est à deux directions de façon à mettre la sortie du circuit de porte 5 en communication soit avec un circuit discrimrinateur-accu= mulateur 11, soit avec un circuit intégrateur 13; les sorties de ces deux circuits sont connectées à l'entrée de commande d'un oscillateur à régulation de tension 12. Une autre partie (non représentée) du com- mutateur 10 peut servir à mettre hors circuit, si néces- saire, celui des deux circuits 11 et 13 ne servant pas. Les signaux d'audiofréquence sortant de lloscillateur à fréquence fixe 133 et de l'oscillateur à régulation de tension 12 sont transmis à un haut-parleur 6. Quand l'appareil est pointe sur un paysage ou une scène quelconques, les miroirs 130 et 2 forment une image du champ visuel qui sera déplacée relativement au détecteur d'infrarouges par le mouveIenIoscillant du miroir 2 de façon A etre explorée par ledit détecteur 1. Toute source non négligeable de radiation infrarouge dans le champ vi- suel provoquera l'émission, par le détecteur 1, d'un si- gnal qui sera transmis, par l'amplificateur 3 et le cir- cuit de seuil 4, à l'oscillateur à fréquence fixe 133 et produira, dans le haut-parleur 6, un son d'audiofréquence de fréquence fixe. Ce signal et le son d'audiofréquence en résultant-seront intermittents du fait qu'ils se pro- duisent chaque fois que le mouvement de balayage du mi- roir 2 dirige l'image de la source de radiation sur le détecteur d'infrarouges. Pour localiser la source de radiation, l'opérateur diri- gera l'appareil de façon que son champ visuel balaie len- tement la scène. Quand ce mouvement amène le centre du champ visuel à proximité de la source de radiation, le détecteur 1 commence à émettre des signaux de sortie pendant les périodes (au milieu de chaque cycle d'explo- ration) au cours desquelles le circuit de porte 5 est mis en état de transmettre des signaux au commutateur 10. Des tensions croissantes prennent donc-naissance à la sortie du circuit de porte 5 et sont appliquées, par le commutateur 10, à l'un des circuits 11 ou 13 À 2466024 9 Le circuit d.iscriminateur-accumulateur 11 et le circuit intégrateur 13 -ervent alternativement de circuits fil- trants. Le circuit H1 possède une caractéristique d'ac- croissement rapide domnnant une réponse immédiate aux radiations; il prélève la sortie du circuit de porte 5 à savaleur de crete et maintient le signal prélevé pen- dant plu-ieurs périodes d'exploration en le laissant s'amortir lentement. Le circuit 13 totalise toute l'é- nergie des impulsions de signaux transmises par:le cir- cuit de porte pendant plusieurs périodes d'exploration et améliore ainsi le rapport signal/bruit en contrepartie d'un retard de réponse. Dans les deux cas, la tension appliquée à ltoscillateur à régulation de tension devien- dra maximale quand le centre du champ visuel est pointé directement sur la source de radiation et le haut-parleur 6 produira un autre son d'audiofréquence dont la fréquence augmentera au fur et à mesure qu'on se rapprochera de cette condition. La Figure 2 montre une autre forme d'appareil de surveil- lance dans laquelle une lentille de transmission d'infra- rouge/forme une image du champ visuel qu'un miroir oscil-' lant 16 déplaacera, en vue de son exploration, devant un détecteur d'infrarouge 17. La sortie du détecteur 17 est connectée à une diode photoémettrice 15 disposée de façon que la lumière qu'elle émet soit réfléchie par le miroir explorateur 16, à travers un dispositif périsco- pique 18, jusque dans un système optique comprenant une partie d'une lentille 30 et une autre lentille 20. 2466024 M La lentille 30 forme, avec un oculaire ou agrandisseur d'image 31, un télescope de surveillance visuelle par un opérateur dont l'oeil esu placé en 32. Les lentilles 30 et-20 sont disposées de façon à former une image de la diode 15 sur une ligne AB indiquée en trait interrompu sur le dessin. Cette image apparaîtra comme une partie de cette ligne AB selon la position du miroir explora- teur 16 lorsque la diode 15 esiyexcitée par le signal de sortie du détecteur 17 Ce système optique comporte deux photodétecteurs 21 et 22. Le détecteur21 ne couvrequ'une zone assez petite contiguë-au centre de la ligne AB et d'un seul c8té de celle-ci; lVautre détecteur 22 est plus grand et placé beaucoup plus près de la lentille 20 de façon à inter- cepter les rayons lumineux dirigés vers l'autre côté de la ligne-AB. Cette disposition apparaît plus clairement sur le dessin perspective de la Figure 3. Les sorties des détecteurs 21 et 22 sont connectées, par des amplificateurs 26 et 23, aux circuits discriminateurs- accumulateurs 27 et 24, respectivement. Les sorties des deux circuits 27 et 24 sont réunies, par un circuit ana- logique totalisateur de signaux 25, à l'entrée de commande d'un oscillateur à régulation de tension 28, lui-même connecté à un haut-parleur 29. Quand l'appareil de surveillence de 1a igu-re 2 eS pe 1:: sur une scène contenant une source de radiation úi-f?.'g et que cette source pénètre dans le champ visuel de l'a- pareil, le détecteur de radiation infrarouge 17 et la diode 15 seront excités en un certain point de chaque cycle d'exploration de l'oscillation du miroir et la lu- mière émise par la diode 1.5 sera focalisée sur une partie correspondante de la ligne AB. Quand l'opérateur balaie lentement la scène avec l'appareil et que le champ visuel ]0 atteint la source de radiation et la franchit, l'image de la diode 15 apparaît à une extrémité de la ligne AB et se déplace vers son centre. Quand cette image est proche d'une extrémité de la ligne AB, comme l'indiquent les traits portant des flèches doubles sur la Figure 3, le détecteur 22 n'interceptera que le quart du cone de rayons dirigés vers l'image sur la ligne AB. Au fur et à mesure que le centre du champ visuel se rapproche de la source de radiation et que-l'limage de la diode -15 se rapproche du centre de la ligne AB, la proportion de lu- mière interceptée par le détecteur 22 s'élève jusqu'à un maximum d'environ 50 % et la tension de sortie du circuit 24 atteint également une valeur maximale. Quand le centte du champ visuel vient proximité immé- diate de la source de radiation, le petit détecteur 21 commence à recevoir de la lumière de la diode 15 et donne un signal croissant également jusqu'à un maximum. Le signal de sortie du circuit 27 s'ajoute à celui du circuit 24. La somme des tensions des circuits 27 et 24 2466034 12 coimarinde la fréquence de l'oscillateur 28 et engendre, dans le hautparleur 29, un son dont la fréquence croit pendant l'opération et donne àl'opérateur une indication claire et précise lui permettant de localiser vite et exactement la source de radiation. Llappareil de la l"igure 2 peut être réalisé par une mo- dification et des additions à un appareil de surveillance à balayage linéaire pour rayons infrarouges de forme con- nue, dans lequel la diode 15 pourra être une diode desti- 10. née à l'origine à superposer un point lumineux à l'empla- cement dtune source de radiation infrarouge dans la vision donnée par le télescope. Ltappareil pourra également être réalisé indépendamment et être ajouté à un télescope. L'appareil pourra être monté de façon que la ligne AB 1s soit horizontale ou verticale. De préférence, l'appareil selon la Figure 1 sera aligné avec un télescope ou une jumelle, auquel il sera fixé ou avec lequel il se,éplacera synchroniquement de façon que l'opérateur puisse également inspecter de visu la zone o l'on aura détecté une source de radiation. RiÉVENDrg CAlT' OiNS 1. Appareil explorateur, détecteur de sources de radiations, caractérisé en ce qu'il comprend: un organe formant une image d'un champ visuel; un détecteur de radiations ayant une ouverture optique considérablement plus étroite que ledit champ visuel; un organe explorateur faisant se déplacer l'image du champ visuel sur l'ouverture optique du détecteur de radiations; et un générateur de signaux d'audiofréquence produisant des signaux d'audiofréquence d'une fréquence variable selon l'étendue de la réponse du détecteur de radiations à une radiation provenant d'une zone centrale du champ visuel. 2. Appareil selon la Revendication 1, comprenant en outre des organes dérivant un signal de réponse général en * réponse à une radiation reçue d'un point quelconque du champ visuel et des organes dérivant un signal de réponse central en réponse à une radiation reçue d'un point central du champ visuel, caractérisé en ce que le géné- rateur de signaux d'audiofréquence comprend un générateur diaudiofréquences à fréquence fixe commandé par le signal de réponse général et un générateur d'audiofréquences a fréquence variable connectés de façon à produire un signal diaudiofréquence d'une fréquence dépendant de la grandeur du signal de réponse central 2466 044 3-. Appareil selon la Revendication 2, caractérisé en ce que les organes dérivant le signal de réponse général com- prennent une connexion au détecteur de radiations et en ce que les organes dérivant le signal de réponse central comprennent un circuit de porte commandé par ltorgane explorateur et connecté de façon à ne trans- mettre de signaux du détecteur de radiations que lorsque l'organe explorateur dirige une partie centrale de l'i- mage du champ visuel sur l'ouverture optique du détec- teur de radiations 4. Appareil selon la Revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit discriminateur- accumulateur connecté de façon à recevoir la sortie du circuit de porte et à commander l'oscillateur à fréquence variable 5. Appareil selon la Revendication 3, caractérisé en ce qutil comporte en outre un circuit intégrateur connecté de façon à recevoir la sortie du circuit de porte et à commander l'oscillateur à fréquence variable. 2466024 15 6. lppi- -'. elon a Revendicationl 1 co.iprenan[ en outr. des:&.nes dS-rivant un signal de réponse général en répon:e a une radiation re.ue d'un point quelconque du chai:? visuel et des orga3.es dérivant un signal de réponse central en réponse à une radiation revue d'un point centrail du champ visuel, caractérisé- en ce, que le génos-- ratour de signaux dtaudiofréquence comprend un générateur d'audio'réquenjces à fréquence variable connecté de façon à produire des signaux d'audiofréquence d'une fréquence dépendant de la grandeur d'une sommation du signal de réponse général et du signal de réponse central. 7. Appareil selon la Revendication 6, comprenant en outre un dispositif à semiconducteur photoémetteur connecté à la sortie du détecteur de radiations, et un système op- tique disposé de façon a recevoir de la lumière provenant dudit dispositif à semiconducteur photoémetteur par l'organe explorateur ue façon que, lorsque le détecteur de radiations reçoit une radiation d'uln point particulier du champ visuel,il provoque une émission lumineuse dudit dispositif qui sera dirigée par l'organe explorateur dans le système optique de façon à éclairer une partie correspondante d'un plan d'image contenu dans ledit système, ledit appareil étant caractérisé en ce que l'organe dérivateur du signal de réponse central com- prend un premier photodétecteur de surface comparati- vement réduite disposé-essentiellement au centre du plan d'image dans le système optique, o ledit système optiqu3 formera une image du dispositif s'il est excité pendant que l'organe explorateur dirige la partie centrale diu champ visuel sur je détecteur de radiations, et on ce qov l'o or;anie:rivateur du signal de réponse général comprend un secoinc photod6tecteur de surface comparativemenit grande dispose de façon à recevoir la lumière dirigée par le système optique vers une zone plus étendue du plan d'i- mage. 8. Appareil selon la Revendication 7, caractérisé en ce que le second photodétecteur est disposé à une certaine dis- tance du plan d'image et que bes dimensions sont telles qu'il n'intercepte qu'une partie des rayons lumineux dirigés par le système optique vers les positions extre- mes du plan dtimage. 9. Appareil selon la Revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un premier circuit discriminateur-accumu= lateur connecté de façon à recevoir le signal de sortie du premier photpdétecteur, un second circuit discrimi= nateur-accumulatour connecté de façon à recevoir le signal de sortie du second photodétecteur, et un circuit analogique sommateur de tensions connecté de façon à recevoir les signaux de sortie des deux circuits discki= minateurs-accumulateurs et à commander l'oscillateur à fréquence variable.