Brevet FR2699694A1 — publié le 19940624

DISPOSITIF RETROREFLECTEUR ET SYSTEME D'IDENTIFICATION La présente invention concerne un dispositif optique dont la réflectivité est modulée et qui peut être utilisé dans l'identification amis-ennemis (IFF). Actuellement, les systèmes optiques d'identification (TUF) mettent en oeuvre une source laser modulée qui éclaire l'objectif à identifier. Ce dernier étant mum d'un dispositif optique du type réflecteur modulable, le signal détecté en retard au niveau de la source émettrice est caractéristique d'une cible amie ou ennemie. Plus précisément, les systèmes généralement utilisés associent un laser semiconducteur modulé, la propagation libre du faisceau collimaté un modulateur électroeptique rétroréflecteur incluant un modulateur électrooptique et un photodétecteur comme l'illustre la figure 1. A titre d'exemple, la figure 2a représente un rétroréflecteur réalisé par l'association d'une lentille et d'un miroir et la figure 2b illustre un rétroréflecteur constitué par un trièdre de verre. Pour chaque configuration de rétroréflecteur on dispose dans la pupille de celui-ci un modulateur électrooptique de grande surface (pouvant être de l'ordre de 10 cm2). Les modulateurs électrooptiques utilisés dans l'art antérieur sont réalisés à partir de céramiques de type PLI ou de cristaux liquides ferroélectriques. Les inconvénients majeurs de ces systèmes optiques d'identification demeurent l'encombrement et la nécessité d'utiliser le modulateur en lumière polarisée. Le dispositif rétroréflecteur selon l'invention assure les mêmes fonctions que les dispositifs rétroréflecteurs selon l'art antérieur mais avec une structure optique simple ne nécessitant plus l'emploi de polariseurs. En effet, l'invention consiste à recouvrir une surface cathadioptrique par un film de matériau électro- diffusif, ledit matériau électro-diffusif étant capable de passer d'un état transparent à un état diffusant. Ainsi dans l'état transparent, les propriétés de la surface cathadioptrique sont conservées, c'est-à-dire une très bonne réflectivité dans la direction de l'éclairement incident. Dans l'état diffusant la surface cathadioptrique est brouillée, il n'y a plus de réflectivité sélective mais une diffusion entièrement Lambertienne.De préférence, le dispositif rétroréflecteur selon l'invention peut utiliser comme matériau électro-diffusif, un polymère dans lequel sont disperses des billes comprenant des molécules cristal-liquide. Les billes peuvent avantageusement comprendre des molécules colorantes anisotropes (dichriques) entre les molécules cristal liquide de manière à absorber le rayonnement diffusé lorsque le dispositif est dans son état diffusant. Pour réaliser la surface cathadioptrique, on peut utiliser un film de polymère dont une surface est usinée ou moulée de manière à présenter un relief de microcoins de cube, ledit relief étant recouvert, ou non, d'une couche métallique. La surface cathadioptrique utilisée dans l'invention peut également être obtenue à partir d'un liant polymère dans lequel sont dispersées des petites billes de verre.De telles peintures sont déjà actuellement employées pour la signalisation routière. L'invention a également pour objet un système d'identification comprenant une station interrogatrice comportant des moyens d'émission lumineuse et un photodétecteur, communiquant avec un élément à identifier, caractérisé en ce que l'élément à identifier possède un dispositif rétroréflecteur modulable selon l'invention. Le dispositif rétroréflecteur est de préférence muni d'un circuit électronique pouvant comporter des mémoires dans lesquelles sont inscrites des codes connus de la station interrogatrice. Ainsi lorsqu'un dispositif rétroréflecteur modulable renvoie modulé un rayonnement lumineux, les informations qu'il renvoie permettent d'identifier si l'élément est un élément connu ou non.Ce système trouve tout particulièrement application à l'identification amiennemi. En effet l'ami en l'occurence un fantassin pouvant être muni d'un badge ou mieux d'un bandeau comprenant le dispositif réflecteur selon l'invention, est en mesure de renvoyer avec un code prédéterminé et connu de la station interrogatrice des informations optiques, permettant de l'identifier. La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaitront à la lecture de la description qui va suivre et des figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 illustre un système d'identification amiennemi selon l'art connu; - la figure 2 illustre des structures de rétroréflecteurs modulables selon l'art antérieur; la figure 2a représente un exemple de rétroréflecteur réalisé par l'association d'une lentille et d'un miroir; la figure 2b représente un exemple de rétroréflecteur constitué par un trièdre de verre; - la figure 3 montre un exemple de dispositif rétroréflecteur selon l'invention utilisant un film de polymère dont une surface a été usinée; la figure 3a illustre le fonctionnement du dispositif lorsque le matériau électrodiffusif est transparent;; la figure 3b illustre le fonctionnement du dispositif lorsque le matériau électrodiffusif est diffusant; - la figure 4 illustre un autre exemple de dispositif rétroréflecteur selon l'invention comprenant un film de polymère dont une surface a été usinée; - la figure 5 montre un exemple de dispositif rétroréflecteur selon l'invention dans lequel la surface cathadioptrique est obtenue à partir d'un liant dans lequel sont dispersées des billes de verre. Le dispositif rétroréflecteur modulable selon l'invention peut avantageusement employer comme matériau électrodiffusif un polymère dans lequel sont dispersées des billes de cristal liquide (PDLC). Typiquement, le matériau polymère peut être un polyvinylalcool ou une résine epoxy. Plusieurs techniques permettent l'obtention de films comportant un matériau composite de type PDLC. A partir d'un substrat léger de type feuille de plastique (polyester) on peut réaliser l'enduction dudit substrat par un latex de particules cristal liquide encapsulées par une couronne de polymère, mis en solution. L'évaporation du solvant génère un film de polymère à cristal liquide dispersé. 1l est également possible d'utiliser un cristal liquide à l'état fluide, un monomère liquide, de mélanger l'ensemble, de déposer ce mélange sur le substrat précité puis d'initier la polymérisation thermiquement ou par rayonnement ultraviolets, le polymère et le cristal liquide démixant et conduisant à l'obtention du film de PDLC. En déposant une autre feuille de plastique sur le film ainsi réalisé on obtient une cellule légère de matériau électrodiffusif. Les feuilles de plastique ont été préalablement recouvertes d'électrodes transparentes de type oxyde d'indium et d'étain. Le fonctionnement d'une telle cellule est le suivant: Le cristal liquide généralement employé est une nématique présentant des particules oblongues s'orientant parallèlement à un axe privilégié. L'ellipso?de des indices de telles molécules ne présente pas de symétrie sphérique et l'on définit classiquement deux indices optiques, l'indice optique ordinaire n, dans une direction perpendiculaire au grand axe de la molécule et l'indice extraordinaire ne dans une direction parallèle.La fabrication des films génère classiquement des microbilles allongées parallèlement au plan du film dans lesquelles les molécules nématiques sont contraintes à s'orienter parallèlement au grand axe de ces microbilles. En l'absence de tension le matériau est diffusant car le matériau est choisi de telle manière que l'indice ne est différent de l'indice moyen du polymère liant np.En présence de tension le matériau devient transparent pour un rayon lumineux incident perpendiculaire au plan du film. n s'avère qu'en pratique cette transparence est conservée pour des rayons lumineux incidents pouvant faire avec la normale au plan du film un angle de plusieurs dizaines de degrés. I1 est également possible de perfectionner le système en utilisant un polymère cristal liquide à chaumes pendantes ayant les mêmes indices ne et no que les molécules cristal liquide.La figure 3 illustre le fonctionnement du matériau électrodiffusif pour un exemple de rayon lumineux incident perpendiculaire au plan du film. 1l s'agit plus précisément d'un exemple de rétroréflecteur selon l'invention dans lequel une cellule contenant un film PDLC décrit précédemment est mise en contact avec un film de polymère Ps déposé sur un substrat (S) qui servira de support à l'objet fini. Par pressage à chaud un relief de micro-coins de cube a été imprimé sur ce film. Cette surface ainsi obtenue a été métallisée (il peut s'agir d'une évaporation d'un métal sous vide) de manière à constituer la surface cathadioptrique capable de renvoyer un rayon lumineux incident dans la même direction que celle dudit rayon lumineux. Pour protéger la surface métallisée, il peut être avantageux de la recouvrir d'une deuxième couche de polymère, la cellule électrodiffusive peut alors être collée sur la surface cathadioptrique Dans le support précité (S) on peut insérer une alimentation électrique et un circuit électronique qui rendent ainsi le rétroréflecteur autonome et pouvant renvoyer un faisceau lumineux incident en le modulant. La figure 3a illustre cet exemple de dispositif lorsque le matériau électrodiffusif est transparent sous l'action d'une tension pouvant être typiquement de l'ordre d'une dizaine de volts.La figure 3b illustre le même dispositif lorsque ce matériau est diffusant et plus précisément rétrodiffusant grâce à la surface cathadioptrique, sous tension nulle. La figure 4 montre un autre exemple de dispositif assez similaire au précédent. Néanmoins dans cet exemple la couche métallique réfléchissant constitue une des électrodes permettant de commander le film de PDLC. A titre d'exemple une solution de cristal liquide (F7 Merk) et de résine UV (Norland 65) est déposée sur cette surface. Par une insolation aux ultraviolets sous 10 mW/cm2 on peut réaliser le matériau avec des billes de cristal liquide dispersées dans un polymère. Un film de polyester avec son électrode rro peut alors être laminé au-dessus (l'électrode étant en regard du cristal liquide). Afin d'assurer un bon collage on peut opérer une nouvelle irradiation avec un rayonnement ultraviolets qui achèvera la polymérisation. Notons que selon les indices respectifs du polymère du matériau électrodiffusif et du polymère de la surface cathadioptrique on utilise une couche métallique ou non. Cette couche n'est pas nécessaire si l'indice de la surface cathadioptrique est inférieur à celui du matériau électrodiffusif. I1 faut néanmoins dans ce cas prévoir une électrode entre le support et la surface cathadioptrique pour appliquer la tension nécessaire au matériau électrodiffusif. Une variante de surface cathadioptrique peut être obtenue par un ensemble de billes dispersées dans un liant, ces billes servant alors à assurer la rétroréflexion. Ce type de dispositif est illustré par la figure 5. Les rétroréflecteurs modulables selon l'invention présentent l'intérêt de pouvoir être réalisés en grande surface, et coupés ultérieurement aux dimensions voulues. Ils peuvent également être montés sur tout support avec pile et électronique. ns présentent l'avantage d'être légers et de faible encombrement ne nécessitant pas de polariseur. ns peuvent de plus être rendus souples pour être portés sur des objets de forme quelconque (badge, bandeau, ...). En particulier ce type de dispositif est parfaitement adapté à l'identification de fantassin. C'est pourquoi l'invention a aussi pour objet un système d'identification amiennemi. En situation non active, le système peut être de la même couleur que celle de l'environnement et ce grâce à des molécules de colorant insérées entre les molécules de cristal liquide.Ainsi lorsqu'une station interrogatrice envoie un faisceau laser en direction du fantassin, celui cri est en mesure de moduler temporellement la réflectivité, permettant ainsi la transmission de code d'identification, connus de la station interrogatrice. Les molécules cristal liquide employées dans le film de PDLC possèdent généralement des temps de réponse tels qu'ils autorisent une bande passante d'une centaine de Hertz. Ceci est suffisant pour transmettre des messages simples et permettre d'identifier un ami. Notons que la forme bandeau est particulièrement intéressante dans la mesure où elle peut représenter une grande surface réceptrice de rayonnements lumineux issus de la station interrogatrice. I1 est alors souhaitable de déconnecter le support comprenant l'alimentation et le circuit électronique de la structure rétroréflectrice modulable, le support n'étant relié que par des connexions électriques à ladite structure et pouvant par exemple être inséré dans le casque du fantassin. REVENDICATIONS 1. Dispositif rétroréflecteur modulable caractérisé en ce qu il comprend une surface cathadioptrique recouverte par un film de matériau électro-diffusif capable de passer d'un état transparent à un état diffusant, et une alimentation électrique. 2. Dispositif rétroréflecteur modulable selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau électro-diffusif est un polymère dans lequel sont dispersées des billes comprenant des molécules cristal-liquide. 3. Dispositif rétroréflecteur modulable selon la revendication 2, caractérisé en ce que le polymère comprend des molécules de colorant entre les molécules de cristal liquide. 4. Dispositif rétroréflecteur modulable selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface cathadioptrique comprend un film de polymère dont une surface présente un relief de microcoins de cube, ledit relief étant recouvert d'une couche métallique. 5. Dispositif rétroréflecteur selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la surface cathadioptrique est un film de polymère dans lequel sont dispersées des billes de verre. 6. Dispositif rétroréflecteur selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électronique. 7. Système d'identification comprenant une station interrogatrice comportant des moyens d'émission lumineuse et un photodétecteur communiquant avec un élément à identifier caractérisé en ce que l'élément à identifier possède un dispositif rétroréflecteur modulable selon l'une des revendications 1 à 6. 8. Système d'identification selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'émission lumineuse est effectuée par un laser. 9. Système d'identification selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le dispositif rétroréflecteur modulable comprend un circuit électronique comportant des informations connues de la station interrogatrice. 10. Système d'identification selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'élément à identifier est un fantassin. 11. Système d'identification selon la revendication 10, caractérisé en ce que le fantassin possède le dispositif rétroréflecteur sous forme de badge. 12. Système d'identification selon la revendication 10, caractérisé en ce que le fantassin possède le dispositif rétroréflecteur sous forme de bandeau sur le casque dont il est muni.