Brevet FR2672132A1 — publié le 19920731

Détecteur à infrarouge comportant un montage de discrimination des signaux utiles. L'invention concerne un détecteur à infrarouge comportant un montage de discrimination des signaux utiles en comparant les signaux électriques fournis par différents rayonnements thermiques spectraux, notamment pour obtenir des critères d'objectif dans le cas de munitions commandées par détecteur. Un tel détecteur est connu d'après EP-A 192 69 Avec celui-ci, on obtient par comparaison soustractive d'un rayonnement thermique d'arrière-plan connu avec un rayonnement thermique qui représente une superposition de rayonnements thermiques d'arrière-plan et de sources de rayonnement, une information sur la seule source de rayonnement intéressante de surface limitée. L'invention est basée sur l'idée qu'un détecteur à infrarouge, tel qu'il est utilisé, notamment pour des munitions autoguidées commandées par détecteur, doit non seulement pouvoir faire une discrimination entre le rayonnement thermique d'une source de rayonnement intéressante en tant qu'objectif et la source de rayonnement thermique de son environnement, mais qu'il doit en outre être agencé pour ignorer les faux objectifs (simulacres ou leurres) afin de pouvoir concentrer l'intervention de la charge de combat, donc la valeur réelle d'intervention de la munition, sur un objectif authentique à combattre effectivement. Ce but est atteint conformément à l'invention par le fait qu'on dispose dans le plan de détection du détecteur, dans lequel est projetée l'image thermique de sources de rayonnement détectées, des dispositifs de détection ayant des sensibilités spectrales nettement différentes, et que des signaux électriques à imputer à une source de rayonnement chaude influencent un circuit d'évaluation pour fournir des informations d'écart ou de survol pour la commande de direction de vol et/ou d'allumage d'une munition équipée du détecteur. L'idée centrale consiste donc à équiper un tel détecteur à discrimination d'objectif de deux sensibilités spectrales nettement décalées l'une par rapport à l'autre; la plus grande sensibilité pour la plus courte longueur d'onde, correspondant au rayonnement thermique d'une source de rayonnement plus chaude, sert à détecter un faux objectif pour empêcher, par l'orientation à l'aide d'une évaluation de signaux de l'objectif réel, l'attaque sur la source de rayonnement thermique hautement énergétique de l'objectif simulé Lorsque, dans le proche environnement d'une source de rayonnement moins chaude, représentant donc avec une grande vraisemblance un objectif à combattre effectivement, l'énergie non dominante à plus courte longueur d'onde de la source de rayonnement chaude du faux objectif est captée, il est émis et traité un signal d'allumage pour la charge ainsi qu'éventuellement auparavant une information de poursuite pour la correction de cap pour l'approche de l'objectif authentique détecté. On utilise donc dans le cadre de la présente invention, pour la discrimination de l'objectif réel, l'évaluation de la répartition des 1 o puissances spectrales différentes de sources de rayonnement ayant des températures différentes, telles qu'on l'utilise de façon analogue selon US-PS 43 97 429 pour télécommander un missile au moyen de faisceaux de rayons décalés dans le spectre et dans l'espace, afin d'éviter la formation d'un halo sur la représentation de l'objectif visé par le missile à guider le long de la ligne de visée. Selon des développements particuliers de la solution de l'invention, on peut prévoir dans le plan de détection du détecteur d'objectif réel, dans lequel est projetée l'image thermique des sources de rayonnement captées, des capteurs à semi-conducteurs sensibles aux bandes larges (par exemple à base de mercure-cadmium-tellurure) ou un des matériaux pyroélectriques plus économiques, mais moins sensibles; la sensibilité pour le rayonnement thermique à ondes plus longues des sources de rayonnement plus froides est atténuée au moyen de filtres pectraux conçus comme passe-bande Un fort signal de détection indique alors la détection d'une source de rayonnement chaude, donc d'un faux objectif. On peut disposer l'un à côté de l'autre dans le plan de détection (ou dans le cas de matériaux perméables au rayonnement, même l'un au-dessus de l'autre), comme dispositifs de détection des capteurs; ayant des sensibilités pectrales décalées l'une par rapport à l'autre, pour des rayonnements chauds et des rayonnements plus froids On peut toujours utiliser les signaux provenant de sources de rayonnement chaudes, par exemple pour le blocage électrique du circuit d'évaluation, pour fournir par exemple une information de survol pour l'amorçage de la charge de combat; ou bien le signal provenant de la source chaude du faux objectif, nivelé par l'intermédiaire d'un amplificateur de réglage, est lié soustractivement au signal d'objectif véritable pour permettre l'évaluation avec un tel signal corrigé, malgré la présence simultanée d'un signal de faux objectif (dans une autre plage de spectre et de puissance. De façon avantageuse, les capteurs sont disposés en formant des lignes dans le plan de détection, transversalement au sens de déplacement, et ils sont répartis en sections pour permettre une résolution locale et calculer l'écart latéral de l'image thermique projetée par rapport à l'axe médian du plan de détection, donc au sens de déplacement du détecteur; s pour les faux objectifs, de toute façon généralement de grande surface, il n'est pas besoin d'identification de signature (résolution locale). De préférence, on prévoit en plus un élément de détecteur d'objectif réel, décalé dans le plan de détection, qui est décalé en sens inverse du sens de déplacement par rapport au capteur d'objectif réel mentionné précédemment et il est disposé dans l'axe médian du détecteur Ce décalage est choisi de telle sorte que l'ojectif réel saisi pour la première fois ne donne lieu à la projection de son image thermique sur l'élément de détecteur décalé que lorsque, une fois écoulé le temps pour le traitement de signaux, ou éventuellement la correction de cap, cet objectif est saisi dans le sens d'action de la charge offensive, donc qu'il peut être attaqué avec une probabilité de destruction optimale. Des développements et variantes supplémentaires, ainsi que d'autres caractéristiques et avantages de l'invention, apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation fortement schématisés sur20 le dessin pour se limiter à l'essentiel, dessin sur lequel: La figure l représente sur un schéma-bloc de principe l'utilisation d'un détecteur à infrarouge muni de capteurs sensibles aux larges bandes pour la discrimination de l'objectif véritable à partir d'une munition de survol; et La figure 2 représente un détecteur à infrarouge correspondant à la figure 1 muni de capteurs pour deux couleurs. Le détecteur à infrarouge l l se trouve par exemple dans la tête chercheuse d'une munition qui survole un terrain 13 dans le sens de déplacement 12 et ce faisant explore la présence de sources de30 rayonnement thermique 14, 15 Une exploration transversale au sens de déplacement 12 s'effectue, par exemple, par suite du déplacement propre du détecteur 1 1 par rapport au terrain 13 ou par le mouvement de pivotement d'un miroir 16 ou d'un autre dispositif d'exploration opto- mécanique Le rayonnement thermique 17 en provenance du terrain 13 est projeté par l'intermédiaire d'une optique infrarouge 18 sous forme d'image thermique 19 dans un plan de détection 20 Celui-ci est garni de capteurs 21 sensibles à la chaleur, qui transforment l'image thermique projetée 19 en signaux électriques 22 A partir de cela, on peut obtenir dans un circuit d'évaluation 23, selon l'équipement en capteurs 21 (voir figure 2) du plan de détection 20 une information d'écart 24 et/ou une information de survol 25 relative aux sources de rayonnement thermique 14, 15 détectées sur le terrain 13, par rapport à la position momentanée du détecteur 1 1. Les sources de rayonnement thermique 14, 15 ont de façon typique des températures différentes l'une de l'autre et généralement différentes également de celle du terrain 13; elles émettent donc un rayonnement thermique 17 avec un maximum de puissance dans des zones du spectre décalées l'une par rapport à l'autre Le maximum de puissance du10 rayonnement thermique 17 d'une source de rayonnement plus chaude 14 correspond à une plus faible longueur d'onde (d'un ordre de grandeur allant jusqu'à 2,5 g par exemple) que le rayonnement thermique 17 provenant d'une source de rayonnement moins chaude 15 (de l'ordre de grandeur de 8 1 i par exemple), comme il est montré à titre d'exemple sur la figure 2 du15 brevet US 4397429. Au cas o le détecteur 1 1 fait partie de l'unité de détection et d'amorçage d'une munition, les sources de rayonnement 14 de température plus élevée sur le terrain 13 exploré sont moins intéressantes que les sources de rayonnement 15 ayant une longueur d'onde située juste en20 dessous du rayonnement ambiant provenant du terrain 13 Car de telles munitions guidées par détecteurs sont destinées à combattre des objectifs qui constituent des sources de rayonnement 15 de surface limitée et de température moyenne, parce qu'il s'agit par exemple de véhicules à moteur à combustion interne Par contre, des sources de rayonnement 14 de grandes dimensions et de plus faible longueur d'onde de rayonnement thermique 17 constituent typiquement des leurres ou des faux objectifs à ne pas attaquer, à savoir des bandes de terrain ou des barils de pétrole allumés pour tromper ou des véhicules déjà inutilisables et en feu Il s'agit donc de prendre des dispositions dans le détecteur 1 1 pour que30 l'information de survol 25 ne soit pas émise pour amorcer une charge de combat contre un objectif véritable à combattre sur le terrain 13 si le détecteur 11 détecte un objectif non intéressant à savoir une source de rayonnement 14 anormalement chaude. On prévoit dans ce but, dans l'exemple de principe de la figure 1, d'utiliser dans le plan de détection 20 des capteurs 21 réagissant sur une bande large du spectre, derrière un filtre pour températures élevées 26 Ce filtre 26 est conçu pour moins atténuer un rayonnement thermique 17 de courte longeur d'onde qu'un rayonnement thermique 17 d'une source 15 de plus basse température Il en résulte que, lors de la détection d'une source de rayonnement chaude 14, un pourcentage d'énergie particulièrement grand des capteurs 21 est transformé en un signal électrique 22 de force correspondante A partir de ce comportement, on peut obtenir dans le circuit d'évaluation 23, par exemple l'émission d'une information de survols 25 de telle sorte que la charge offensive de la munition commandée par détecteur ne soit pas amorcée contre un objectif absolument sans intérêt sous la forme d'une source de rayonnement chaude 14 Pour réaliser le filtre spectral 26, on peut déposer sous vide sur les capteurs 21 des matériaux sélectivement sensibles au rayonnement infrarouge 17; ou bien10 on applique un vernis ou une feuille sur le plan de détection 20 revêtu des capteurs 21, ou bien on place devant un filtre diélectrique. La figure 2 représente, dans un schéma bloc simplifié en ce qui concerne le circuit d'évaluation 23, une vue en élévation dirigée vers le plan de détection 20, qui est ici revêtu de plusieurs éléments de capteursis pour deux couleurs 21 (en varimn de la représentation de principe de la figure 1, il ne comporte donc pas de capteurs à large bande 21 avec filtre spectral) On prévoit, orientées transversalement au sens de déplacement 12 et placées juste l'une derrière l'autre deux lignes de capteurs 21 14 et 21.15 qui présentent des maxima de sensibilité spectrale décalés l'un par rapport à l'autre, par exemple pour la détection de rayonnement thermique chaud 17 14, à base de plomb-soufre dont le maximum de sensibilité est situé autour de 2,5 gu et pour le rayonnement thermique 17 15 de l'objectif véritable plus froid, à base de plomb-sélénium, dont le maximum de sensibilité est situé autour de 5 Il Afin de permettre, lors de l'exploration25 du terrain 13, une définition locale en fonction de l'écart latéral de la source de rayonnement 14, ou 15 par rapport à l'axe du sens de déplacement 12, chacune des lignes de capteurs 21 est divisée en sections 27 Etant donné que les faux objectifs ou les leurres constituent des sources de chaleur 14 de grande surface et ne doivent, de toute façon, par donner lieu30 au déclenchement d'une information de survol 25, la division de la ligne de capteurs correspondante en quelques sections 27 14 de grande longueur transversalement au sens de déplacement 12 est suffisante Par contre, pour éviter un trop fort effet d'intégration locale, donc dans l'intérêt d'une définition locale relativement bonne, les lignes comportant les capteurs35 21 15 pour les sources de rayonnement 15 qui ne sont pas aussi chaudes, donc pour des objectifs véritables de petite surface, sont divisées en un plus grand nombre de sections 27 15. Au moyen de l'optique 8, la répartition et l'étendue des sources de rayonnement 14, 15 sur le terrain 13 sont projetées sous forme d'image thermique 19 sur le plan de détection 20 garni des capteurs 21 disposés en lignes, comme le montre symboliquement la figure 2 pour un faux objectif ayant une image thermique 19 14 de grande surface et pour un objectif véritable ayant une image thermique 19 15 de petite surface, représentés5 schématiquement Le rayonnement 17 14 chaud fortement énergétique donne donc lieu, avec une des sections 27 15 situées à droite, à un signal électrique 22 plus fort que le rayonnement thermique 17 15 moins énergétique provenant du véritable objectif à combattre effectivement, ce qui, sans autres dispositions, pourrait donner lieu à une information d'écart 24 en direction de la source de rayonnement chaud 14 sur le terrain 13 sans aucun intérêt, en tant que signal de commande de recherche d'objectif Pour éviter de viser et de combattre l'objectif chaud sans intérêt, la section 27 14 des capteurs 21 14 plus sensibles aux températures élevées forunit par l'intermédiaire d'un amplificateur de15 réglage 32 un signal nivelé 22 14 qui peut être amené comme information auxiliaire sur les entrées de blocage 28 d'amplificateurs 29 pour empêcher l'émission d'une information d'écart 24 et/ou d'une information de survol 25 s'adressant à une source de rayonnement 14 sans intérêt Mais on peut prévoir, facultativement ou en variante, comme le montre la figure 2, de lier soustractivement les signaux de faux objectifs nivelés 22 14 avec les signaux d'objectif véritable 22 15 qui proviennent des sections 27 15 (éventuellement par l'intermédiaire de préamplificateurs 33 montés à la suite ou intégrés), afin de disposer, lors de la détection d'une source de rayonnement d'objectif véritable également, des signaux d'évaluation 3425 corrigés, par exemple pour obtenir l'information d'écart 24. Dans le cas de l'exemple représenté sur la figure 2, une section d'objectif véritable 27 15, située dans la moitié gauche, est excitée par l'image thermique 19 15 projetée dans le plan de détection 20, sans que soit en même temps excitée dans la moitié gauche du plan de détection 2030 une section de faux objectif 27 14 Ceci donne lieu à un signal d'objectif véritable 22 15 (préamplifié) dans un des canaux de gauche (amplificateur 29) du circuit d'évaluation 23, et une information d'écart correspondante 24 qui peut être transformée aux fins de correction de cap pour aligner le sens de déplacement 12 sur la source de rayonnement froide 16 à gauche préalablement convenue, donc sur l'objectif véritable à combattre Une fois effectuée cette correction de cap, la projection de l'image thermique du véritable objectif 19 15 avance dans l'axe médian 30 de plan de détection 20 Au bout d'une autre période de vol dans le sens de déplacement 12, il apparaît dans le plan de détection 20 la projection de l'image thermique du véritable objectif 1915 à l'endroit d'un élément de détecteur 31, qui présente également une sensibilité de réponse spectrale élevée pour le rayonnement thermique 17 de sources de rayonnement 15 relativement plus froides, mais qui est décalé en sens inverse du sens de déplacement 12 par rapport à la ligne comportant les sections de capteurs 27.15 Ce décalage est choisi de telle sorte qu'après détection pour la première fois d'une source de rayonnement d'objectif véritable 15, il reste suffisamment de temps de traitement de signaux pour le fonctionnement du circuit d'évaluation 23 et pour la correction de cap -ainsi que le cas10 échéant pour d'autres mesures de traitement de signaux pour l'identification de l'objectif, avant que cette source de rayonnement d'objectif véritable 15 soit captée justement sur la direction de l'action de la charge de combat de la munition guidée par détecteurs (par exemple sur la direction de l'action d'une charge constituant un projectile amorcée par15 l'information de survol 25), et qu'elle puisse ainsi être combattue dans des conditions optimales, à moins que, par l'intermédiaire de l'élément OU 35, une entrée de blocage 38 soit commandée parce que la correction de trajectoire conduisait quand même à la saisie d'une source de faux objectif 14 qui est encore à survoler. REVENDICATIONS 1 Détecteur à infrarouge (l 1) comportant un montage de discrimination des signaux utiles en comparant les signaux électriques fournis par différents rayonnements thermiques spectraux, notamment pour obtenir des critères d'objectif dans le cas de munitions commandées5 par détecteurs, caractérisé en ce qu'on dispose dans le plan de détection ( 20) du détecteur ( 1 1), dans lequel est projetée une image thermique ( 19) de rayonnements détectés ( 14, 15), des dispositifs de détection ayant des sensibilités spectrales nettement différentes, et que des signaux électriques ( 22 14) à imputer à une source de rayonnement chaude ( 14) influencent un circuit d'évaluation ( 23) pour fournir des informations d'écart ou de survol ( 24, 25) pour la commande de direction de vol et/ou d'amorçage d'une munition équipée du détecteur ( 1 1). 2 Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dispose dans le plan de détection ( 20) des capteurs ( 21) sensibles aux bandes larges, derrière un filtre spectral ( 26) ayant une meilleure perméabilité pour un rayonnement thermique chaud ( 17 14). 3 Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on dispose dans le plan de détection ( 20) des capteurs ( 21 14, 21 15) ayant des sensibilités spectrales différentes. 4 Détecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les capteurs ( 21 14, 21 15) ayant des sensibilités spectrales différentes sont disposés en lignes les uns derrière les autres dans le plan de détection ( 20) transversalement au sens de déplacement du détecteur ( 12). Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs ( 21) disposés en lignes dans le plan de détection ( 20) sont répartis en sections ( 27) disposées l'une à côté de l'autre. 6 Détecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les capteurs ( 21 15) ayant une plus grande sensibilité de réponse pour le rayonnement chaud à ondes longues ( 17 15) provenant de sources de rayonnement plus froides ( 15) sont répartis en un plus grand nombre de sections placées l'un à côté de l'autre ( 27 15) que la ligne de capteurs ( 21 14) présentant une plus grande sensibilité au rayonnement à ondes courtes ( 17 14) provenant de sources de rayonnement chaudes ( 14). 7 Détecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on prévoit dans l'axe médian ( 30) du plan de détection ( 20), décalé en sens inverse du sens de déplacement ( 12), un autre élément de détecteur ( 31), qui, en raison de sa matière ou d'un filtre spectral placé devant, a une sensibilité de réponse élevée pour le rayonnement thermique à ondes longues ( 17 15).