Dispositif passif de protection optique à
vue et ensemble de réflecteur stabilisé
utilisé dans le dispositif Dispositif passif de protection optique à vue et ensemble
de réflecteur stabilisé utilisé dans le dispositif
La présente invention concerne de façon générale des systèmes optiques et, de façon plus particulière, des systèmes optiques à vue (ou à ligne de vision).
On a déjà proposé des systèmes optiques de protection de périmètres à vue dans lesquels un rayon laser est émis vers un récepteur et réfléchi vers un détecteur, de telle sorte qu'un intrus coupant le rayon donne lieu à une indication d'alerte. Du fait des problèmes.de stabilité et d'alignement,
<EMI ID=1.1>
chaque ligne droite à protéger exige une combinaison émetteurrécepteur. Les systèmes classiques de ce type présentent un certain nombre d'inconvénients, en plus de leur coût important. Parmi ces inconvénients, on peut citer le fait qu'ils exigent la présence d'une source de courant dans la zone à protéger et qu'ils sont relativement aisément détectés par des intrus potentiels avec la possibilité résultante d'être mis hors de service.
On connaît également un dispositif de réflecteur stabilisé pour renvoyer un rayon dans une direction donnée, quels que soient les changements de position du réflecteur selon un
axe donné. A titre d'exemple, on peut citer le pentaprisme dans lequel l'angle entre le rayon incident et le rayon sortant est toujours 90[deg.], indépendamment de petites variations dans l'orientation du pentaprisme dans le plan des rayons incident et sortant. On connaît également un prisme en forme de trièdre rétro-réflecteur qui réfléchit les rayons incidents d'exactement 180[deg.], indépendamment de l'orientation du prisme. Les dispositifs de réflecteur stabilisé actuellement connus présentent l'inconvénient que, ou l'angle de réflexion est limité, ou bien la position de l'axe par rapport auquel ils peuvent tourner sans modification du rayon réfléchi est limitée.
La présente invention vise à procurer un dispositif optique
à vue qui élimine les limitations des dispositifs actuels; elle vise également à procurer un dispositif de réflecteur de faisceaux dont les angles de réflexion peuvent être choisis et qui soient insensibles à de petites variations de position dans. un ou plusieurs plans.
Selon une réalisation de la présente invention, il est ainsi procuré un dispositif passif de communication optique à vue comportant une multiplicité de réflecteurs optiques de faisceaux disposés à des endroits éloignés les uns des autres pour communiquer optiquement entre eux selon un réseau délimitant une région protégée, l'un au moins des réflecteurs étant disposé pour transmettre un signal représentant l'état de la communication optique dans le réseau à une base éloignée de
la région protège.
En outre, selon une autre réalisation de l'invention, l'un au moins des réflecteurs est disposé pour recevoir de cette base un faisceau de rayons optiques incidents pour le transmettre dans le réseau.
En variante, le réseau peut recevoir des signaux émis dans la région protégée.
Dans les applications de la'présente invention, le terme "optique" n'est pas limité à des signaux dans le spectre visible, mais couvre les signaux dont la longueur d'onde est comprise entre environ 0,2 micron et 20 cm.
La base peut être équipée d'un dispositif d'affichage vidéo et d'un dispositif d'enregistrement.
En outre, selon une réalisation de l'invention, le réseau peut comporter des réflecteurs ne renvoyant pas les faisceaux à 180[deg.].
C'est une caractéristique particulière de l'invention qu'on puisse employer une source de faisceaux optiques et un dispositif récepteur d'affichage et d'enregistrement associé disposés à une base en partage de temps avec une multiplicité de réseaux indépendants éloignés les uns des autres.
Les réflecteurs utilisés dans le système peuvent être des systèmes de miroirs classiques ou des prismes des types décrits ci-dessus. Selon une réalisation préférée, les réflecteurs sont réalisés de façon que les angles entre les rayons incidents et les rayons sortants puissent être choisis.
En outre, selon une réalisation de la présente invention, il est procuré un dispositif de réflecteur stabilisé insensible à la rotation du dispositif autour de tout axe situé dans un plan X-Z dans un système de coordonnées dans lequel les rayons incidents et réfléchis sont situés dans le plan Y-Z
et dans lequel l'axe Z est la bissectrice de l'angle 2R entre le rayon incident et le rayon réfléchi, le dispositif réflecteur comportant un nombre pair de miroirs plans disposés de telle sorte que Et , l'angle entre la première et la deuxième surface de miroir équivalent , et !.'- le vecteur unité parallèle à la ligne d'intersection des surfaces de miroir équivalent , satisfassent l'une des deux conditions suivantes :
<EMI ID=2.1>
Lorsque les surfaces de miroir équivalent comportent plus d'un miroir, Et et it sont alors définis par les équations suivantes :
<EMI ID=3.1>
<EMI ID=4.1>
vecteurs unités des surfaces de miroirs ou des surfaces de miroir équivalent constituant chacune de la première et de la deuxième paire de miroirs équivalents.
On peut noter que, de cette manière, on peut réaliser un système de miroirs comportant un nombre pair de miroirs pour obtenir les caractéristiques stabilisées indiquées ci-dessus.
En outre, selon une réalisation de la présente invention, il est procuré un dispositif réflecteur stabilisé insensible à une rotation autour de tout axe parallèle au plan X-Y dans un système de coordonnées dans lequel les rayons incidents et réfléchis sont situés dans le plan Y-Z et dans lequel l'axe Z est la bissectrice de l'angle 2R entre le rayon incident et le rayon réfléchi, ce dispositif réflecteur comportant un nombre impair de miroirs plans comportant un nombre pair de
<EMI ID=5.1>
définies ci-dessus et recevant d'abord le faisceau de rayons incidents, et un seul miroir recevant en dernier le rayon
<EMI ID=6.1>
conditions suivantes sont remplies :
<EMI ID=7.1>
où n3 est un vecteur normal au plan du miroir unique et
<EMI ID=8.1>
En outre, selon une réalisation, il est procuré un dispositif pour surveiller la rotation d'une multiplicité de corps tournants comportant des moyens de réflecteurs montés sur chaque corps tournant pour produire un faisceau réfléchi relativement étroit et des moyens de mesure pour mesurer la périodicité de réception des faisceaux réfléchis pour surveiller la rotation.
En outre, selon une réalisation de l'invention, il est procuré des lunettes prismatiques formées par un prisme unitaire disposé pour que l'utilisateur puisse regarder au travers avec les deux yeux.
Toujours selon une réalisation de l'invention, il est procuré un dispositif de communication comportant un émetteur de faisceaux et un récepteur de faisceaux, le récepteur comportant un rétro-réflecteur,un modulateur et un transducteur,
le transducteur fournissant de l'énergie au modulateur à partir d'une portion de l'énergie du faisceau reçu. Le modulateur module le faisceau reçu qui est alors renvoyé à l'émetteur par le rétro-réflecteur, fournissant ainsi une information du récepteur de faisceaux à l'émetteur. On notera que le récepteur de faisceaux peut être un dispositif entièrement passif, n'ayant aucune source d'énergie autre que le faisceau reçu, et peut être situé.en un endroit éloigné relativement inaccessible.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, donnée à titre d'exemple seulement,
de plusieurs réalisations préférées, en liaison avec le dessin joint sur lequel :
la figure 1 est une représentation schématique d'un dispo- sitif de communication optique à vue réalisé et fonctionnant selon une réalisation de la présente invention; la figure 2 représente schématiquement un réflecteur utilisé dans le système de la figure 1;
les figures 3A et 3B représentent schématiquement des systèmes de miroirs stabilisés réalisés selon deux réalisations de l'invention; la figure 4A représente un système de miroirs stabilisé comportant trois miroirs;
les figures 4B, 4C et 4D sont des illustrations du système de miroirs de la figure .4A, prises dans des directions diffé- rentes indiquées par les axes et les vecteurs dessinés sur les figures;
les figures 5A et 5B sont deux vues d'un système de miroirs stabilisé à quatre miroirs;
les figures 6A et 6B représentent un système de miroirs stabilisé à deux miroirs, pouvant être orienté dans une première et une deuxième orientation; la figure 7 représente un dispositif de surveillance de rotation selon l'invention; la figure 8 représente de façon plus détaillée le dispositif de la fi.gure 7; la figure 9 est un détail d'un réflecteur monté sur un arroseur tournant; la figure 10 représente des lunettes prismatiques selon la présente invention; la figure 11 est une vue en coupe des lunettes de la figure
10, montrant les chemins optiques à l'intérieur; la figure 12 représente un dispositif de communication selon l'invention:
la figure 13 représente schématiquement un dispositif de commutateur à distance selon une réalisation de l'invention, installé dans une pièce pour régler l'éclairage de la place;
la figure 14 est un schéma d'une réalisation préférée du <EMI ID=9.1> la figure 15 est un schéma-bloc représentant le circuit employé dans le dispositif de commutation à distance de la figure 14.
On se reporte maintenant à la figure 1, sur laquelle on voit un système de communication optique à vue réalisé selon l'invention et comportant une multiplicité de réflecteurs de faisceaux optiques 10 disposés dans une zone protégée 12 pour communiquer optiquement avec un poste de détection 14 situé à une base. C'est une caractéristique particulière de l'invention que les réflecteurs 10 peuvent être entièrement passifs et n'exigent ainsi aucune source d'énergie associée.
Selon une réalisation de l'invention, les réflecteurs de faisceaux optiques 10 peuvent être disposés le long d'un péri.mètre à protéger contre des intrus éventuels à un endroit éloigné de la base. Un émetteur 16 disposé à l'emplacement de la base envoie un faisceau optique sur un réflecteur 10. Les réflecteurs sont disposés de telle façon que le faisceau doit circuler le long du périmètre,à moins qu'il ne soit interrompu par un intrus et qu'après avoir circulé le long de tout le périmètre, il soit réfléchi vers la base. L'absence d'un faisceau de retour dans cette réalisation indique une intrusion éventuelle.
Selon une variante de l'invention, l'émetteur 16 est supprimé et des réflecteurs 10 sont disposés pour renvoyer vers le poste de détection 14 à la base tout signal optique, à l'intérieur ou à l'extérieur du'spectre visible, tel que par exemple les phares d'un véhicule ou une énergie thermique.
On notera que, dans ces deux cas, les réflecteurs 10 disposés à un emplacement éloigné sont entièrement passifs et n'exi,gent aucune source d'énergie propre.
Le poste de détection 14 peut comporter un détecteur optique orientable 18 ou un détecteur optique fixe. On préfère utili-scr un détecteur optique orientable 18, du fait qu'il permet d'utiliser le poste de détection 14 en partage de temps avec une multiplicité d'endroits protégés éloignés les uns des autres, sans exiger l'utilisation d'autres dispositifs analogues à celui du poste de détection 14.
Le poste de détection 14 peut également comporter un affichage, par exemple un affichage vidéo 20, et des moyens appropriés d'enregistrement et d'alerte 22.
On notera que, dans toute la spécification et dans toutes les revendications, le terme "optique" ne doit pas être limité nécessairement au spectre visible, mais doit couvrir des signaux et des rayonnements dans une plage de longueurs d'ondes de 0,2 micron à 20 cm.
On se reporte maintenant à la figure 2, qui montre une portion d'un système de protection d'un périmètre employant le système de communication optique à vue.selon l'invention. Ici, les réflecteurs de faisceaux optiques 10 sont montés sur des poteaux 24 pour transmettre .les faisceaux optiques le long
du périmètre d'un réseau. On notera que les réflecteurs 10 comportent des réflecteurs procurant des réflexions de fais-
<EMI ID=10.1>
On notera que, pour pouvoir utiliser le dispositif des figures 1 et 2 dans des régions protégées à des distances importantes de la base, on doit utiliser des faisceaux relativement étroits. L'utilisation de tels faisceaux relativement étroits exige alors que l'alignement des réflecteurs soit maintenu avec précision et avec de faibles tolérances. En pratique, la stabilisation de systèmes de miroirs s'est révélée très difficile et, à quelques exceptions près, de tels systèmes n'existent pas actuellement.
Selon l'invention, il est procuré des réflecteurs stabilisés insensibles à la rotation du réflecteur autour de certains jeux d'axes. Ainsi, en utilisant un tel réflecteur stabilisé et en le fixant le long d'un axe donné, de telle façon qu'il ne puisse s'y déplacer axialement, tout autre mouvement du récepteur n'affecte pas son fonctionnement en ce qui concerne la réception et la réflexion de faisceaux lumineux dans des directions données. Des réflecteurs stabilisés de ce type sont extrêmement utiles dans l'invention décrite ci-dessus, bien qu'ils ne soient pas considérés comme en faisant partie. L'utilisation des réflecteurs stabilisés dans le dispositif des figures 1 et 2 est une réalisation préférée de ce dispositif.
Les figures 3 à 6 montrent un certain nombre d'exemples de systèmes de miroirs stabilisés réalisés selon l'invention. On notera que les systèmes de miroirs stabilisés de la présente invention ne sont pas limités aux exemples particuliers représentés sur les figures 3 à 6 et qu'à cet égard la portée de l'invention est considérablement plus large que les exemples individuels.
Les figures 3A et 3B représentent deux variantes de systèmes de réflecteurs stabilisés à deux miroirs réalisés selon l'invention. On doit noter que ces figures, ainsi que le reste des figures 3 à 6, se réfèrent toutes au même système de coordonnées et aux mêmes symboles; le faisceau incident s, identifié comme rayon objet, et le faisceau réfléchi s', identifié comme rayon image, sont tous deux situés dans le plan Y-Z, le faisceau incident s et le faisceau réfléchi s' forment entre eux un angle 2R et l'axe Z est la bissectrice de cet angle. E est défini comme étant l'angle entre les surfaces des miroirs et ! est le vecteur unité parallèle à la ligne d'intersection des surfaces des deux miroirs. Le vecteur unité i est défini comme suit :
<EMI ID=11.1>
dans laquelle n est le vecteur unité perpendiculaire à une surface de miroir.
Les deux variantes des systèmes de réflecteurs stabilisés à deux miroirs satisfont respectivement les conditions des équations (1) et (2) indiquées ci-dessus. Les deux réalisations sont insensibles à toute rotation autour de tout axe parallèle au plan X-z.
La figure 3A montre la réalisation du système de miroirs qui satisfait les conditions de l'équation (1). Ce système de miroirs comporte un premier et un deuxième miroir plan 30 et
32, dont les surfaces de miroirs sont parallèles à l'axe X <EMI ID=12.1> La figure 3B montre la réalisation d'un système de miroirs satisfaisant les conditions de l'équation (2). Ce système de miroirs comporte un premier et un deuxième miroir plan, 34 et 36, dont les surfaces de miroirs sont parallèles à l'axe X <EMI ID=13.1>
C'est une caractéristique particulière de la présente invention de pouvoir réaliser un système de miroirs avec tout nombre pair de miroirs,insensible à toute rotation autour de tout axe parallèle au plan X-Z. On peut réaliser un système ayant tout nombre pair de miroirs en se reportant aux équations (3) et (4), qui donnent l'angle équivalent total, Et , et le vecteur unité total, it , pour une paire de paires de
<EMI ID=14.1>
manière, une fois l'angle R désiré connu, on peut réaliser un système de miroirs de tout nombre pair de miroirs,insensible à toute rotation autour de tout axe parallèle au plan X-Z.
Les figures 5A et 5B illustrent un système de miroirs stabilisé à quatre miroirs,insensible à toute rotation autour de tout axe parallèle au plan X-Z et qui est réalisé selon les enseignements ci-dessus.
Le système de miroirs représenté sur les figures SA et 5B remplit les conditions de l'équation (2) ci-dessus et est
<EMI ID=15.1>
R = 50[deg.] et que les paramètres du système sont donnés comme suit :
<EMI ID=16.1>
<EMI ID=17.1>
comme suit :
<EMI ID=18.1>
<EMI ID=19.1>
et si l'on choisit les premiers deux miroirs sur lesquels tombe le faisceau incident de façon que les vecteurs perpendiculaires à ces deux miroirs soient :
<EMI ID=20.1>
on peut alors résoudre les équations (3) et (4) pour trouver
<EMI ID=21.1>
<EMI ID=22.1>
On peut alors positionner le troisième et le quatrième miroir de telle sorte que les vecteurs perpendiculaires à ces miroirs soient :
<EMI ID=23.1>
Sur les figures SA et 5B, les miroirs sont repérés de
1 à 4 dans l'ordre où ils reçoivent le faisceau incident.
Les figures 4A à 4D représentent un système de miroirs insensible à toute rotation autour de tout axe parallèle au plan X-Y. Le système de miroirs représenté sur les figures 4A à 4D comporte trois miroirs, mais on notera qu'on peut utiliser également un nombre impair de miroirs au-dessus de trois. Dans le cas général, le nombre impair total de miroirs est considéré comme comportant un nombre pair de miroirs et un miroir unique qui reçoit le faisceau du nombre pair de miroirs. La réalisation d'un système de miroirs ayant un nombre pair de miroirs a été envisagée ci-dessus et on sait comment déterminer l'angle E total et le vecteur! total d'un tel système.
Selon la présente invention, dans un système de miroirs à nombre impair de miroirs, insensible à toute rotation autour de tout axe parallèle au plan X-Y, les conditions devant être satisfaites sont exposées dans les expressions (5), (6) et
<EMI ID=24.1> stabilisé orientable selon l'invention; il comporte deux miroirs insensibles à toute rotation du système tout entier autour de tout axe parallèle au plan X-Z, de même que
<EMI ID=25.1>
Au contraire du dispositif des figures 3A et 3B, dans lequel les miroirs sont choisis pour être statiques dès que leurs positions relatives sont fixées, dans la réalisation des figures 6A et 6B, l'un des deux miroirs est disposé pour être orientable de façon à pouvoir choisir et changer de façon appropriée l'angle R.
Le système de miroirs orientables des figures 6A et 6B comporte un carter 40, monté par l'intermédiaire d'une monture pivotante 42 pouvant être fixée sur un socle fixe 44. Un premier miroir 46 est monté de façon fixe dans le carter 40 et reçoit un faisceau incident et le réfléchit sur un deuxième miroir 48 que l'on peut orienter à volonté. Comme on peut le noter en comparant les deux orientations du miroir 48 sur les figures 6A et 6B respectivement, on peut voir que, en choisissant la position du miroir 48, on détermine l'angle 2R, c'est-à-dire l'angle entre les faisceaux incidents et réfléchis.
On doit noter, du fait que le système de coordonnées utilisé définit l'axe Z comme l'axe bissecteur de l'angle 2R, une modification de R nécessite une modification correspondante dans le montage du carter pour en tenir compte, comme il est indiqué dans la figure 6B.
Les figures 7, 8 et 9 représentent un dispositif pour sur- veiller la rotation de corps tournants réalisé selon l'invention. Dans-ces figures, l'invention concerne particulièrement un système pour surveiller le fonctionnement d'arroseurs.
Il est bien entendu toutefois que l'invention ne se limite pas à une telle application.
Le coeur du dispositif est représenté sur la figure 9 et comporte un prisme réfléchissant à. angle droit 50 monté sur un élément tournant. Une caractéristique particulière du prisme à angle droit est qu'il réfléchit un faisceau lumineux incident perpendiculaire à la ligne d'intersection des deux surfaces réfléchissantes du prisme d'exactement 180[deg.].
Ainsi, lorsqu'un tel prisme est monté sur l'élément tournant de telle façon que la ligne d'intersection 52 soit perpendiculaire à son axe de rotation 54, le prisme sera amené,
à un point dans chaque rotation, à- une position dans laquelle il renvoie le faisceau lumineux à sa source. C'est une caractéristique importante que la période pendant laquelle
la lumière est renvoyée à sa source est très petite par comparaison à la période de rotation. Cette disposition résoud ainsi le problème rencontré si on utilisait un trièdre
<EMI ID=26.1>
période de rotation.
La figure 7 représente un système dans lequel chaque rangée d'arroseurs 56 est équipée d'un émetteur-récepteur de rayonnement 58. La largeur du faisceau de l'émetteur-récepteur est indiquée par le dessin plus détaillé de la figure 8.
Selon une réalisation préférée de la présente invention, chaque émetteur-récepteur de rayonnement 58 comporte un émetteur 59 et un récepteur 61 pour recevoir les impulsions réfléchies qui, comme on l'a noté ci-dessus, sont caractérisées en ce que leur longueur est extrêmement courte par rapport à la période de rotation de l'arroseur. Cette caractéristique permet de surveiller un grand nombre d'éléments tournants avec un seul émetteur-récepteur. Un compteur 60 et un calculateur 64 peuvent être montés pour indiquer si tous les arroseurs tournent à un moment donné ou non.
<EMI ID=27.1>
selon la présente invention. Le but de ces lunettes est de permettre à une personne de regarder dans une direction horizontalement tout en se penchant en arrière ou en s'étendant. Par rapport aux lunettes prismatiques connues, qui soulèvent un problème de parallaxe très complexe dû aux difficultés d'obtenir un alignement d'une paire de prismes avec des tolérances serrées, la présente invention utilise un prisme unitaire à travers lequel l'utilisateur regarde avec les deux yeux.
En se reportant particulièrement à la figure 11, on voit que les lunettes comportent un prisme 70 ayant des surfaces transparentes a et b et une surface argentée c. La lumière pénètre dans le prisme à travers la surface a et est réfléchie sur la surface c du fait de son argenture, et elle est alors réfléchie sur la surface a par une réflexion interne totale. La lumière quitte le prisme à travers la surface b et pénètre dans les yeux.
Afin d'empêcher une aberration chromatique unidimensionnelle dans l'image vue par l'utilisateur, la relation entre les angles A et B doit être la suivante :
<EMI ID=28.1>
L'angle D entre la lumière pénétrant dans le prisme et la lumière pénétrant dans l'oeil sera alors donné par :
<EMI ID=29.1>
L'angle B doit être inférieur à 60[deg.] et l'angle D doit être supérieur à 60[deg.].
En outre, selon une réalisation de l'invention, il n'est pas nécessaire que les lunettes soient montées sur le visage
de l'utilisateur, mais elles peuvent être montées sur une monture extérieure telle que sur un socle et non sur l'utilisateur.
La figure 12 montre un système de communication comportant à une base donnée un émetteur-récepteur de faisceaux optiques 70 comportant un émetteur de faisceaux 72 et un récepteur de faisceaux 74 ainsi que des moyens d'enregistrement et d'affichage appropriés 76 et 78. Un émetteurrécepteur entièrement passif est disposé à un endroit éloigné et comporte un rétro-réflecteur, un modulateur et un transducteur. Le modulateur détermine les caractéristiques de réflexion du rétro-réflecteur et est ainsi capable de transmettre l'information de cette manière. Le modulateur reçoit son énergie d'un transducteur qui reçoit la sienne du fais- ceau émis par l'émetteur de faisceaux 72. Le modulateur peut recevoir son information de toute source d'information appropriée, telle qu'un détecteur ou, en variante, une caméra de télévision.
La figure 13 représente un dispositif de commutation à distance selon l'invention, comportant un module de commande
110 associé à un dispositif électrique à commander, dans l'exemple une lampe électrique 112. Normalement, le module
de commande 110 est raccordé par des conducteurs électriques au dispositif à commander et peut être monté sur lui ou éventuellement y être incorporé.
Le module de commande 110, qui sera décrit ci-après en plus grand détail, comporte de façon caractéristique un commutateur à relais optique classique, ouvrant ou fermant un circuit électrique, tel que celui alimentant la lampe 112 en électricité, en réponse à la présence ou à l'absence d'une entrée optique. De façon caractéristique, le module de commande 110 comporte également une source de rayonnement qui produit un faisceau relativement large. Dans une variante, lorsqu'il existe au voisinage du dispositif de commutation une lumière ambiante ou tout autre rayonnement suffisant, on peut éliminer la source de lumière séparée.
Le module de commande 110 peut également comporter des instruments de mesure de rayonnement ou des filtres spécifiques qui permettent au commutateur à relais optique de ne fonctionner que lorsqu'il reçoit un rayonnement de caractéristiques prédéterminées. Le module de commande 110 peut également comporter un circuit logique pour décoder un modèle de modulation de rayonnement reçu et le comparer à un modèle prédéterminé pour n'actionner le commutateur à relais qu'en réponse à un rayonnement reçu ayant le modèle prédéterminé.
Selon une réalisation préférée de l'invention, il est prévu un interrupteur à distance 114 en communication optique avec le module de commande 110. Dans une réalisation proférée dans laquelle le module de commande comporte la source de ra_'on-
<EMI ID=30.1>
source de rayonnement et envoie en retour nn rayonnement
modulé dirigé vers le module de commande.
Selon une autre réalisation, l'interrupteur à distance 114
est en communication optique directe à vue avec le module de commande. Dans une variante, on peut monter un ou plusieurs réflecteurs optiques intermédiaires 115 afin de diriger la communication optique selon un trajet qui ne doit pas être interrompu par des personnes ou des objets.
La figure 14 représente schématiquement un dispositif de commutation à distance selon la présente invention. Le module de commande 110 contient un commutateur actionné par un
relais 120, qui règle la fourniture de courant d'une source
de courant électrique 122 à un dispositif électrique à commander, tel qu'une lampe 112. Le module de commande comporte également une source lumineuse 124 qui peut procurer un faisceau de dispersion désiré de lumière monochrome ou polychrome.
Un ensemble détecteur 126 reçoit les rayons et envoie une indication de réception de rayons à un circuit de traitement
128, qui à son tour envoie un signal de fonctionnement au conducteur 129 d'un commutateur à relais 120 pour actionner
le commutateur 120. Lorsqu'on emploie un seul détecteur, on
peut éliminer le circuit de traitement 128. Lorsque l'ensemble détecteur 126 comporte une multiplicité de détecteurs, on utilise un circuit logique pour déterminer un modèle pré- déterminé de coïncidence de sorties ou de non-coïncidence pour actionner le commutateur 120.
Selon une réalisation préférée, l'interrupteur à distance 114 comporte un rétro-réflecteur 130. Le.rétro-rêflecteur 130
peut être entièrement classique, comme par exemple être un trièdre
<EMI ID=31.1>
reçu par lui à. la source du rayonnement incident. Un ensemble modulateur de rayonnement actionné par l'interrupteur à distance 132 est disposé sur le trajet du rayonnement communiquant avec le rétro-réflecteur, et il sert à moduler le rayonnement renvoyé au module de commande en réponse à l'actionnement de l'interrupteur.
On peut noter que le système de commutation de la présente invention peut fonctionner selon plusieurs modes. Dans un mode, le commutateur à distance 114 n'envoie qu'un seul type de signal au module de commande 110, c'est-à-dire un signal d'état de changement. Dans ce cas, le circuit de traitement
128 du module de commande actionne le commutateur 120 pour modifier son état, quel que soit son état antérieur. En variante, le commutateur à distance 114 peut envoyer deux types de signaux au module de commande 110, c'est-à-dire marche et arrêt. Dans ce cas, le circuit de traitement 128 n'a pas besoin d'interpréter le signal reçu sur la base ce l'état de courant du commutateur.
Lorsque le dispositif de commutation fonctionne selon le premier mode, l'ensemble modulateur 132 peut simplement comporter un masque opaque ou tout autre modulateur à un seul paramètre et à "bit unique", qui envoie un faisceau réfléchi au module de commande seulement lorsque le commutateur est actionné,
ou qui,en variante interrompt le faisceau seulement lorsque
le commutateur est actionné. Dans ce cas, l'ensemble modulateur 132 peut comporter un simple bouton-poussoir assujetti
à un ressort, qui procure ou,en variante,interrompt le faisceau seulement lorsque le bouton est poussé, au moyen d'un masque attaché au bouton. En variante, le masque peut être remplacé par un filtre coloré ou un filtre polarisant qui est assorti à un filtre correspondant à l'ensemble détecteur 126 du module de commande.
Lorsque le dispositif de commutation fonctionne dans l'autre mode décrit, on doit monter un commutateur à deux positions dans l'ensemble modulateur 132. Si l'on utilise un masque,
une position peut correspondre au masquage du rayonnement, tandis que l'autre position peut correspondre à un passage ininterrompu de celui-ci. Lorsqu'on utilise des filtres, une position peut correspondre à un type de filtre 131 et une autre position peut correspondre à un autre type de filtre
133 ou à pas de filtre.
Si on désire un système plus sophistiqué pour éviter toute opération de commutation indésirable due à un rayonnement parasite reçu par l'ensemble détecteur du module de commande
126, il est possible de prévoir pour chaque position opérationnelle de l'ensemble modulateur 132 une signature de modulation, qui peut comporter une combinaison de paramètres. Un arrangement de telles signatures peut être le suivant :
<EMI ID=32.1>
On peut utiliser, en variante, toute autre combinaison de paramètres. On peut également utiliser une modulation de phase.
Selon une autre réalisation de l'invention, on peut également moduler dans le temps le rayonnement, l'actionnement du commutateur procurant alors une signature indiquée dans la séquence suivante :
<EMI ID=33.1>
On notera qu'on peut réaliser un commutateur à multiples positions selon la description ci-dessus.
On peut également noter qu'on peut, en variante, utiliser tout autre système de commutation approprié pour procurer une modulation du signal.
La figure 15 est un schéma bloc représentant un circuit utilisé dans- le dispositif.de commutation à distance de la figure 14. Ce circuit utilise deux détecteurs 140 et 142 qui sont disposés derrière des filtres appropriés, tels que des filtres polarisants ou des filtres de couleur, pour détecter la présence d'un signal modulé de façon appropriée en provenance du commutateur à distance 114. Chaque détecteur 140, 142 peut comporter un photomultiplicateur conventionnel ou tout autre type de détecteur approprié. La sortie de chaque détecteur 140 et 142 est envoyée à un circuit de seuil approprié 144 et 146 qui définit un seuil de détection afin d'empêcher un actionnement indésirable dû à des signaux parasites. Les sorties des circuits de seuil 144 et 146 sont envoyées à une porte ET 148 et en parallèle à une porte NON-ET 150.
En outre, la sortie du circuit 144 est envoyée à un inverseur 152 et la sortie de l'inverseur est envoyée à une deuxième porte ET 154 avec la sortie du circuit 146. La sortie du circuit 146 est envoyée à un deuxième inverseur 156 dont la sortie est envoyée à une troisième porte ET 158 en même temps que la sortie du circuit 144.
On notera que pour chaque bit de modulation, une seule des portes 148, 150, 154 et 158 émet une sortie. Les sorties des portes 148, 150, 154 et 158 sont envoyées à un circuit
'registre 160 qui enregistre une séquence de sortie qui est associée à un comparateur 162. Le comparateur reçoit la sortie du circuit reqistre 160 et la sortie- d'une mémoire
164 qui stocke une séquence prédéterminée de combinaisons de modulations. Lorsque la combinaison de modulations reçue correspond à celle stockée dans la mémoire 164, le comparateur 162 émet un signal de sortie qui fait fonctionner le commutateur à relais 120.
Lorsque le système de commutation fonctionne selon le premier mode, la modulation du signal procure un signal de changement d'état et, ainsi, la sortie du comparateur
162 est envoyée à un deuxième comparateur 165 qui détecte la présence d'un signal d'état en provenance du commutateur à relais, indiquant que celui-ci est, soit ouvert, soit fermé. Si le signal d'état indique que le commutateur est ouvert, une tension est envoyée sur des conducteurs 129
pour fermer le commutateur et, le signal d'état indique que le commutateur est fermé, la tension est retirée des conducteurs 129, ouvrant ainsi le commutateur.
Lorsque le système de commutation fonctionne selon le deuxième mode, on prévoit un comparateur additionnel 166
qui reçoit une entrée de la mémoire 164 et une sortie du
<EMI ID=34.1>
deux séquences codées, l'une correspondant à un signal marche et l'autre correspondant à un signal arrêt. La sortie du comparateur 162 correspond à un signal marche et envoie une tension sur les conducteurs 129 tandis que la sortie du comparateur 166 correspond à un signal arrêt et n'envoie pas de tension sur les conducteurs 129 selon une réalisation caractéristique.
Revendications
1.- Dispositif de communication optique à vue, caractérisé
en ce qu'il comporte une multiplicité de réflecteurs de
faisceaux optiques disposés dans une zone protégée pour communiquer optiquement entre eux, l'un des réflecteurs au
moins étant disposé pour renvoyer un signal reçu par ces réflecteurs à une base située à un endroit éloigné de la
zone protégée.
Passive optical protection device with
view and stabilized reflector assembly
used in the device Passive optical protection device at sight and assembly
stabilized reflector used in the device
The present invention relates generally to optical systems and, more particularly, to visual (or line of sight) optical systems.
Optical perimeter protection systems have already been proposed in which a laser beam is emitted towards a receiver and reflected towards a detector, so that an intruder cutting the beam gives rise to an alert indication. Due to stability and alignment issues,
<EMI ID = 1.1>
each straight line to be protected requires a transmitter-receiver combination. Conventional systems of this type have a number of drawbacks, in addition to their high cost. Among these disadvantages, we can cite the fact that they require the presence of a current source in the area to be protected and that they are relatively easily detected by potential intruders with the resulting possibility of being put out of service.
There is also known a stabilized reflector device for returning a ray in a given direction, whatever the position of the reflector changes according to a
given axis. By way of example, mention may be made of pentaprism in which the angle between the incident ray and the outgoing ray is always 90 [deg.], Independently of small variations in the orientation of the pentaprism in the plane of the incident and outgoing rays. . There is also known a prism in the form of a retro-reflective trihedron which reflects the incident rays of exactly 180 [deg.], Independently of the orientation of the prism. Currently known stabilized reflector devices have the drawback that either the angle of reflection is limited or the position of the axis with respect to which they can rotate without modifying the reflected ray is limited.
The present invention aims to provide an optical device
on sight which eliminates the limitations of current devices; it also aims to provide a beam reflector device whose reflection angles can be chosen and which are insensitive to small position variations in. one or more plans.
According to an embodiment of the present invention, there is thus provided a passive optical communication device at sight comprising a multiplicity of optical reflectors of beams arranged at locations distant from each other to communicate optically with one another according to a network delimiting a protected region, at least one of the reflectors being arranged to transmit a signal representing the state of the optical communication in the network to a base distant from
the region protects.
In addition, according to another embodiment of the invention, at least one of the reflectors is arranged to receive from this base a beam of incident optical rays to transmit it in the network.
Alternatively, the network can receive signals transmitted in the protected region.
In the applications of the present invention, the term "optical" is not limited to signals in the visible spectrum, but covers signals whose wavelength is between about 0.2 microns and 20 cm.
The base can be equipped with a video display device and a recording device.
In addition, according to one embodiment of the invention, the array may include reflectors which do not return the beams to 180 [deg.].
It is a particular feature of the invention that a source of optical beams and an associated display and recording receiver device arranged at a time-sharing base with a multiplicity of independent networks distant from each other can be used. other.
The reflectors used in the system can be conventional mirror systems or prisms of the types described above. According to a preferred embodiment, the reflectors are made so that the angles between the incident rays and the outgoing rays can be chosen.
Furthermore, according to an embodiment of the present invention, there is provided a stabilized reflector device insensitive to rotation of the device about any axis located in an XZ plane in a coordinate system in which the incident and reflected rays are located in the YZ plan
and in which the axis Z is the bisector of the angle 2R between the incident ray and the reflected ray, the reflecting device comprising an even number of plane mirrors arranged so that Et, the angle between the first and the second equivalent mirror surface, and! .'- the unit vector parallel to the line of intersection of the equivalent mirror surfaces, satisfy one of the following two conditions:
<EMI ID = 2.1>
When the equivalent mirror surfaces comprise more than one mirror, Et and it are then defined by the following equations:
<EMI ID = 3.1>
<EMI ID = 4.1>
unit vectors of mirror surfaces or equivalent mirror surfaces each constituting the first and second pair of equivalent mirrors.
It can be noted that, in this way, it is possible to produce a mirror system comprising an even number of mirrors in order to obtain the stabilized characteristics indicated above.
Furthermore, according to an embodiment of the present invention, there is provided a stabilized reflective device insensitive to rotation about any axis parallel to the XY plane in a coordinate system in which the incident and reflected rays are located in the YZ plane and in which the axis Z is the bisector of the angle 2R between the incident ray and the reflected ray, this reflecting device comprising an odd number of plane mirrors comprising an even number of
<EMI ID = 5.1>
defined above and receiving the beam of incident rays first, and a single mirror receiving the beam last
<EMI ID = 6.1>
The following conditions are met:
<EMI ID = 7.1>
where n3 is a vector normal to the plane of the single mirror and
<EMI ID = 8.1>
In addition, according to one embodiment, there is provided a device for monitoring the rotation of a multiplicity of rotating bodies comprising means of reflectors mounted on each rotating body to produce a relatively narrow reflected beam and measuring means for measuring the periodicity of reception of reflected beams to monitor rotation.
In addition, according to one embodiment of the invention, prismatic glasses are provided, formed by a unitary prism arranged so that the user can look through them with both eyes.
Still according to an embodiment of the invention, there is provided a communication device comprising a beam transmitter and a beam receiver, the receiver comprising a retro-reflector, a modulator and a transducer,
the transducer supplying energy to the modulator from a portion of the energy of the received beam. The modulator modulates the received beam which is then returned to the transmitter by the retro-reflector, thus providing information from the beam receiver to the transmitter. It will be noted that the beam receiver can be a completely passive device, having no energy source other than the received beam, and can be located in a relatively inaccessible remote location.
The present invention will be better understood on reading the detailed description, given by way of example only,
of several preferred embodiments, in conjunction with the attached drawing in which:
FIG. 1 is a schematic representation of an optical sight communication device produced and operating according to an embodiment of the present invention; Figure 2 shows schematically a reflector used in the system of Figure 1;
FIGS. 3A and 3B schematically represent stabilized mirror systems produced according to two embodiments of the invention; FIG. 4A represents a stabilized mirror system comprising three mirrors;
FIGS. 4B, 4C and 4D are illustrations of the mirror system of FIG. 4A, taken in different directions indicated by the axes and the vectors drawn in the figures;
FIGS. 5A and 5B are two views of a stabilized mirror system with four mirrors;
FIGS. 6A and 6B represent a stabilized mirror system with two mirrors, which can be oriented in a first and a second orientation; FIG. 7 represents a rotation monitoring device according to the invention; Figure 8 shows in more detail the device of fi.gure 7; Figure 9 is a detail of a reflector mounted on a rotating sprinkler; Figure 10 shows prismatic glasses according to the present invention; Figure 11 is a sectional view of the glasses of Figure
10, showing the optical paths inside; FIG. 12 represents a communication device according to the invention:
FIG. 13 schematically represents a remote switch device according to an embodiment of the invention, installed in a room for adjusting the lighting of the place;
FIG. 14 is a diagram of a preferred embodiment of the <EMI ID = 9.1> Figure 15 is a block diagram showing the circuit used in the remote switching device of Figure 14.
Referring now to FIG. 1, on which there is seen a visual optical communication system produced according to the invention and comprising a multiplicity of optical beam reflectors 10 arranged in a protected area 12 for communicating optically with a detection station 14 located at a base. It is a particular feature of the invention that the reflectors 10 can be entirely passive and thus do not require any associated energy source.
According to one embodiment of the invention, the optical beam reflectors 10 can be arranged along a perimeter to be protected against possible intruders at a location remote from the base. An emitter 16 disposed at the location of the base sends an optical beam on a reflector 10. The reflectors are arranged in such a way that the beam must circulate along the perimeter, unless it is interrupted by an intruder and that 'after circulating along the entire perimeter, it is reflected towards the base. The absence of a return beam in this embodiment indicates a possible intrusion.
According to a variant of the invention, the transmitter 16 is omitted and reflectors 10 are arranged to return to the detection station 14 at the base any optical signal, inside or outside of the visible spectrum, such as as for example the headlights of a vehicle or thermal energy.
It will be noted that, in these two cases, the reflectors 10 disposed at a remote location are entirely passive and do not require any source of clean energy.
The detection station 14 may include an adjustable optical detector 18 or a fixed optical detector. It is preferable to use an orientable optical detector 18, because it allows the use of the detection station 14 in time sharing with a multiplicity of protected places distant from each other, without requiring the use of other devices similar to that of the detection station 14.
The detection station 14 can also include a display, for example a video display 20, and appropriate recording and alerting means 22.
Note that, throughout the specification and in all the claims, the term "optical" need not necessarily be limited to the visible spectrum, but must cover signals and radiation in a wavelength range of 0.2 microns at 20 cm.
Referring now to Figure 2, which shows a portion of a perimeter protection system employing the optical communication system à vue.selon the invention. Here, the optical beam reflectors 10 are mounted on poles 24 to transmit the optical beams along
of the perimeter of a network. It will be noted that the reflectors 10 include reflectors providing beam reflections.
<EMI ID = 10.1>
It will be noted that, in order to be able to use the device of FIGS. 1 and 2 in protected regions at significant distances from the base, relatively narrow beams must be used. The use of such relatively narrow beams therefore requires that the alignment of the reflectors be maintained with precision and with low tolerances. In practice, stabilizing mirror systems has proven to be very difficult and, with a few exceptions, such systems do not currently exist.
According to the invention, there are provided stabilized reflectors insensitive to the rotation of the reflector around certain sets of axes. Thus, by using such a stabilized reflector and by fixing it along a given axis, so that it cannot move there axially, any other movement of the receiver does not affect its operation with regard to the reception and reflection of light beams in given directions. Stabilized reflectors of this type are extremely useful in the invention described above, although they are not considered to be one of them. The use of stabilized reflectors in the device of FIGS. 1 and 2 is a preferred embodiment of this device.
Figures 3 to 6 show a number of examples of stabilized mirror systems produced according to the invention. Note that the stabilized mirror systems of the present invention are not limited to the particular examples shown in Figures 3 to 6 and that in this regard the scope of the invention is considerably broader than the individual examples.
FIGS. 3A and 3B represent two variants of stabilized reflector systems with two mirrors produced according to the invention. It should be noted that these figures, as well as the rest of Figures 3 to 6, all refer to the same coordinate system and the same symbols; the incident beam s, identified as the object ray, and the reflected beam s', identified as the image ray, are both located in the YZ plane, the incident beam s and the reflected beam form an angle 2R and the Z axis is the bisector of this angle. E is defined as the angle between the surfaces of the mirrors and! is the unit vector parallel to the line of intersection of the surfaces of the two mirrors. The unit vector i is defined as follows:
<EMI ID = 11.1>
in which n is the unit vector perpendicular to a mirror surface.
The two variants of the stabilized reflector systems with two mirrors respectively satisfy the conditions of equations (1) and (2) indicated above. The two embodiments are insensitive to any rotation around any axis parallel to the X-z plane.
FIG. 3A shows the embodiment of the mirror system which satisfies the conditions of equation (1). This mirror system comprises a first and a second plane mirror 30 and
32, whose mirror surfaces are parallel to the X axis <EMI ID = 12.1> Figure 3B shows the realization of a mirror system satisfying the conditions of equation (2). This mirror system comprises first and second plane mirrors, 34 and 36, the mirror surfaces of which are parallel to the X axis <EMI ID = 13.1>
It is a particular feature of the present invention to be able to produce a mirror system with any even number of mirrors, insensitive to any rotation around any axis parallel to the plane X-Z. We can make a system with any even number of mirrors by referring to equations (3) and (4), which give the total equivalent angle, Et, and the total unit vector, it, for a pair of pairs of
<EMI ID = 14.1>
In this way, once the desired angle R is known, a system of mirrors of any even number of mirrors can be produced, insensitive to any rotation around any axis parallel to the plane X-Z.
FIGS. 5A and 5B illustrate a stabilized mirror system with four mirrors, insensitive to any rotation around any axis parallel to the plane X-Z and which is produced according to the teachings above.
The mirror system shown in Figures SA and 5B meets the conditions of equation (2) above and is
<EMI ID = 15.1>
R = 50 [deg.] And that the system parameters are given as follows:
<EMI ID = 16.1>
<EMI ID = 17.1>
as following :
<EMI ID = 18.1>
<EMI ID = 19.1>
and if we choose the first two mirrors on which the incident beam falls so that the vectors perpendicular to these two mirrors are:
<EMI ID = 20.1>
we can then solve equations (3) and (4) to find
<EMI ID = 21.1>
<EMI ID = 22.1>
We can then position the third and the fourth mirror so that the vectors perpendicular to these mirrors are:
<EMI ID = 23.1>
In FIGS. SA and 5B, the mirrors are marked with
1 to 4 in the order in which they receive the incident beam.
FIGS. 4A to 4D represent a system of mirrors insensitive to any rotation around any axis parallel to the X-Y plane. The mirror system shown in FIGS. 4A to 4D comprises three mirrors, but it will be noted that an odd number of mirrors can also be used above three. In the general case, the total odd number of mirrors is considered to include an even number of mirrors and a single mirror which receives the beam of the even number of mirrors. The realization of a mirror system having an even number of mirrors has been considered above and we know how to determine the total angle E and the vector! total of such a system.
According to the present invention, in a mirror system with an odd number of mirrors, insensitive to any rotation around any axis parallel to the X-Y plane, the conditions to be satisfied are set out in expressions (5), (6) and
<EMI ID = 24.1> stabilized orientable according to the invention; it includes two mirrors insensitive to any rotation of the entire system around any axis parallel to the X-Z plane, as well as
<EMI ID = 25.1>
Unlike the device of FIGS. 3A and 3B, in which the mirrors are chosen to be static as soon as their relative positions are fixed, in the embodiment of FIGS. 6A and 6B, one of the two mirrors is arranged to be orientable so as to be ability to select and appropriately change angle R.
The system of orientable mirrors of FIGS. 6A and 6B comprises a housing 40, mounted by means of a pivoting mount 42 which can be fixed on a fixed base 44. A first mirror 46 is fixedly mounted in the housing 40 and receives an incident beam and reflects it on a second mirror 48 which can be oriented at will. As can be noted by comparing the two orientations of the mirror 48 in FIGS. 6A and 6B respectively, it can be seen that, by choosing the position of the mirror 48, the angle 2R is determined, that is to say the angle between the incident and reflected beams.
It should be noted, since the coordinate system used defines the Z axis as the bisector axis of the angle 2R, a modification of R requires a corresponding modification in the mounting of the casing to take it into account, as indicated in Figure 6B.
Figures 7, 8 and 9 show a device for monitoring the rotation of rotating bodies produced according to the invention. In these figures, the invention particularly relates to a system for monitoring the operation of sprinklers.
It is understood, however, that the invention is not limited to such an application.
The heart of the device is shown in Figure 9 and has a reflective prism. right angle 50 mounted on a rotating element. A special feature of the right angle prism is that it reflects an incident light beam perpendicular to the line of intersection of the two reflecting surfaces of the prism of exactly 180 [deg.].
Thus, when such a prism is mounted on the rotating element so that the line of intersection 52 is perpendicular to its axis of rotation 54, the prism will be brought,
at a point in each rotation, at a position in which it returns the light beam to its source. It is an important characteristic that the period during which
the light is returned to its source is very small compared to the period of rotation. This arrangement thus solves the problem encountered if a trihedron was used.
<EMI ID = 26.1>
rotation period.
FIG. 7 represents a system in which each row of sprinklers 56 is equipped with a radiation transceiver 58. The width of the beam of the transceiver is indicated by the more detailed drawing of FIG. 8.
According to a preferred embodiment of the present invention, each radiation transceiver 58 comprises a transmitter 59 and a receiver 61 for receiving the reflected pulses which, as noted above, are characterized in that their length is extremely short compared to the sprinkler rotation period. This feature makes it possible to monitor a large number of rotating elements with a single transceiver. A counter 60 and a computer 64 can be fitted to indicate whether all the sprinklers are running at a given time or not.
<EMI ID = 27.1>
according to the present invention. The purpose of these glasses is to allow a person to look in one direction horizontally while leaning back or stretching. Compared to known prismatic glasses, which raise a very complex parallax problem due to the difficulties of obtaining an alignment of a pair of prisms with tight tolerances, the present invention uses a unitary prism through which the user looks with the two eyes.
With particular reference to FIG. 11, it can be seen that the glasses have a prism 70 having transparent surfaces a and b and a silver surface c. The light enters the prism through the surface a and is reflected on the surface c due to its silvering, and it is then reflected on the surface a by a total internal reflection. The light leaves the prism through the surface b and enters the eyes.
In order to prevent a one-dimensional chromatic aberration in the image seen by the user, the relationship between the angles A and B must be as follows:
<EMI ID = 28.1>
The angle D between the light entering the prism and the light entering the eye will then be given by:
<EMI ID = 29.1>
The angle B must be less than 60 [deg.] And the angle D must be greater than 60 [deg.].
Furthermore, according to one embodiment of the invention, it is not necessary for the glasses to be mounted on the face.
of the user, but they can be mounted on an external mount such as on a base and not on the user.
FIG. 12 shows a communication system comprising at a given base an optical beam transceiver 70 comprising a beam transmitter 72 and a beam receiver 74 as well as appropriate recording and display means 76 and 78. A fully passive transceiver is located in a remote location and includes a retro-reflector, a modulator and a transducer. The modulator determines the reflection characteristics of the retro-reflector and is thus capable of transmitting information in this way. The modulator receives its energy from a transducer which receives its energy from the beam emitted by the beam transmitter 72. The modulator can receive its information from any appropriate source of information, such as a detector or, alternatively, a television camera.
FIG. 13 represents a remote switching device according to the invention, comprising a control module
110 associated with an electric device to be controlled, in the example an electric lamp 112. Normally, the module
110 is connected by electrical conductors to the device to be controlled and can be mounted on it or optionally be incorporated therein.
The control module 110, which will be described below in greater detail, typically comprises a conventional optical relay switch, opening or closing an electrical circuit, such as that supplying the lamp 112 with electricity, in response to the presence or the absence of an optical input. Typically, the control module 110 also includes a radiation source which produces a relatively wide beam. Alternatively, when there is in the vicinity of the switching device ambient light or any other sufficient radiation, the separate light source can be eliminated.
The control module 110 may also include instruments for measuring radiation or specific filters which allow the optical relay switch to operate only when it receives radiation of predetermined characteristics. The control module 110 can also include a logic circuit for decoding a received radiation modulation model and comparing it with a predetermined model so as to actuate the relay switch only in response to received radiation having the predetermined model.
According to a preferred embodiment of the invention, a remote switch 114 is provided in optical communication with the control module 110. In a proffered embodiment in which the control module comprises the source of ra_'on-
<EMI ID = 30.1>
radiation source and send nn radiation back
modulated directed to the control module.
According to another embodiment, the remote switch 114
is in direct visual communication with the control module. Alternatively, one or more intermediate optical reflectors 115 can be mounted in order to direct the optical communication along a path which must not be interrupted by people or objects.
FIG. 14 schematically represents a remote switching device according to the present invention. The control module 110 contains a switch actuated by a
relay 120, which regulates the supply of current from a source
of electrical current 122 to an electrical device to be controlled, such as a lamp 112. The control module also includes a light source 124 which can provide a desired beam of dispersion of monochrome or full color light.
A detector assembly 126 receives the rays and sends an indication of reception of rays to a processing circuit
128, which in turn sends an operating signal to the conductor 129 of a relay switch 120 to operate
switch 120. When using a single detector,
can eliminate the processing circuit 128. When the detector assembly 126 comprises a multiplicity of detectors, a logic circuit is used to determine a predetermined model of coincidence of outputs or non-coincidence to actuate the switch 120.
According to a preferred embodiment, the remote switch 114 comprises a retro-reflector 130. The retro-reflector 130
can be entirely classical, such as being a trihedron
<EMI ID = 31.1>
received by him at. the source of the incident radiation. A radiation modulator assembly actuated by the remote switch 132 is disposed on the path of the radiation communicating with the retro-reflector, and it is used to modulate the radiation returned to the control module in response to the actuation of the switch.
It should be noted that the switching system of the present invention can operate in several modes. In one mode, the remote switch 114 sends only one type of signal to the control module 110, that is, a status change signal. In this case, the processing circuit
128 of the control module actuates the switch 120 to modify its state, whatever its previous state. As a variant, the remote switch 114 can send two types of signals to the control module 110, that is to say on and off. In this case, the processing circuit 128 does not need to interpret the received signal based on the current state of the switch.
When the switching device operates in the first mode, the modulator assembly 132 may simply comprise an opaque mask or any other modulator with a single parameter and "single bit", which sends a reflected beam to the control module only when the switch is activated,
or which alternatively interrupts the beam only when
the switch is actuated. In this case, the modulator assembly 132 may include a simple secured push button.
to a spring, which provides or, alternatively, interrupts the beam only when the button is pushed, by means of a mask attached to the button. Alternatively, the mask can be replaced by a color filter or a polarizing filter which is matched with a filter corresponding to the detector assembly 126 of the control module.
When the switching device operates in the other mode described, a two-position switch must be mounted in the modulator assembly 132. If a mask is used,
one position may correspond to the masking of the radiation, while the other position may correspond to an uninterrupted passage thereof. When using filters, one position may correspond to one type of filter 131 and another position may correspond to another type of filter
133 or no filter.
If a more sophisticated system is desired to avoid any undesirable switching operation due to parasitic radiation received by the detector assembly of the control module
126, it is possible to provide for each operational position of the modulator assembly 132 a modulation signature, which may include a combination of parameters. An arrangement of such signatures can be as follows:
<EMI ID = 32.1>
Alternatively, any other combination of parameters can be used. Phase modulation can also be used.
According to another embodiment of the invention, the radiation can also be modulated over time, the actuation of the switch then providing a signature indicated in the following sequence:
<EMI ID = 33.1>
It should be noted that a multi-position switch can be made according to the description above.
It should also be noted that, alternatively, any other suitable switching system can be used to provide modulation of the signal.
Figure 15 is a block diagram showing a circuit used in the remote switching device of Figure 14. This circuit uses two detectors 140 and 142 which are arranged behind suitable filters, such as polarizing filters or color, to detect the presence of an appropriately modulated signal from the remote switch 114. Each detector 140, 142 may include a conventional photomultiplier or any other suitable type of detector. The output of each detector 140 and 142 is sent to an appropriate threshold circuit 144 and 146 which defines a detection threshold in order to prevent unwanted actuation due to spurious signals. The outputs of threshold circuits 144 and 146 are sent to an AND gate 148 and in parallel to a NAND gate 150.
In addition, the output of circuit 144 is sent to an inverter 152 and the output of the inverter is sent to a second AND gate 154 with the output of circuit 146. The output of circuit 146 is sent to a second inverter 156 whose output is sent to a third AND gate 158 at the same time as the output of circuit 144.
It will be noted that for each modulation bit, only one of the gates 148, 150, 154 and 158 emits an output. The outputs of doors 148, 150, 154 and 158 are sent to a circuit
register 160 which records an output sequence which is associated with a comparator 162. The comparator receives the output of the register circuit 160 and the output of a memory
164 which stores a predetermined sequence of combinations of modulations. When the combination of modulations received corresponds to that stored in the memory 164, the comparator 162 emits an output signal which operates the relay switch 120.
When the switching system operates in the first mode, the signal modulation provides a change of state signal and thus the output of the comparator
162 is sent to a second comparator 165 which detects the presence of a status signal from the relay switch, indicating that the latter is either open or closed. If the status signal indicates that the switch is open, a voltage is sent to the conductors 129
to close the switch and, the status signal indicates that the switch is closed, voltage is removed from the conductors 129, thereby opening the switch.
When the switching system operates in the second mode, an additional comparator is provided 166
which receives an input from memory 164 and an output from
<EMI ID = 34.1>
two coded sequences, one corresponding to a start signal and the other corresponding to a stop signal. The output of comparator 162 corresponds to an on signal and sends a voltage to conductors 129 while the output of comparator 166 corresponds to a stop signal and does not send voltage to conductors 129 according to a characteristic embodiment.
Claims
1.- Visual optical communication device, characterized
in that it comprises a multiplicity of reflectors of
optical beams arranged in a protected area to communicate optically with each other, one of the reflectors at
least being willing to return a signal received by these reflectors to a base located at a location distant from the
protected area.