FR2465212A2

FR2465212A2 - Detecteur de rayonnement electromagnetique et procede pour sa mise en oeuvre

Info

Publication number: FR2465212A2
Application number: FR8019427A
Authority: FR
Inventors: Hansjurg Keller; Benjamin Hanselmann
Original assignee: Cerberus AG
Current assignee: Cerberus AG
Priority date: 1979-09-10
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1981-03-20
Also published as: DE3061791D1; DE2951388C2; FR2465212B2; DE2951388A1; DE7935901U1; EP0025188A1; JPS5640807A; EP0025188B1; CH651941A5

Abstract

A.DISPOSITIF OPTIQUE POUR UN DETECTEUR DE RAYONNEMENT. B.A L'AIDE DE PLUSIEURS LENTILLES 2, 3 OU DE REFLECTEURS 7, 8 LE RAYONNEMENT DE ZONES DE RECEPTION EST FOCALISE PAR REPRODUCTION ANAMORPHOSE SUR UN DETECTEUR DE RAYONNEMENT 4 OU PAR REPRODUCTION NETTE SUR LE DETECTEUR 4 DE FAISCEAU DE RAYONNEMENT DANS DEUX PLANS PERPENDICULAIRES ENTRE EUX 1, 6, AVEC UN NOMBRE DIFFERENT D'IMAGES INTERMEDIAIRES, OU DANS UN PLAN ET SANS IMAGE INTERMEDIAIRE. DANS LES DEUX PLANS PRINCIPAUX, LE DISPOSITIF OPTIQUE POSSEDE UN SEUL ET MEME FOYER 4 MAIS DES DISTANCES FOCALES F, F DIFFERENTES. C.APPLICATION POUR LA SIGNALISATION D'EFFRACTIONS.

Description

I L'invention concerne un détecteur de rayonnement

pour la mise en évidence simultanée de rayonnements électro-

magnétiques provenant de plusieurs régions de réception distinctes au moyen d'un unique récepteur de rayonnement et de moyens de focalisation optiques qui sont agencés

de manière à diriger sur ce récepteur commun les rayon-

nements provenant de ces diverses directions, dans lequel

les moyens de focalisation optiques possèdent des surfa-

ces asphériques ayant deux rayons de courbure principaux différents et le récepteur de rayonnement étant disposé sur l'un des foyers principaux de ces surfaces, de façon à former des régions de réception en forme de bandes,

selon le brevet principal.

De tels dispositifs servent à concentrer sur un ou sur plusieurs détecteurs de rayonnement, le

rayonnement provenant d'un ou de plusieurs objets à sur-

faces étendues. Le rayonnement peut être un rayonnement électromagnétique dans la plage spectrale infra-rouge, visible ou ultra-violette, le dispositif optique étant adapté, en ce qui concerne ses propriétés de transmission

ou de réflexion, au genre du rayonnement à détecter.

Dans ce rayorneement, il peut s'agir, par exemple dans le cas de son utilisation comme protection contre des effractions, du rayonnement propre d'une personne, dans la plage des infra-rouges de grande longueur d'onde (détecteur à infra-rouge contre une effraction) ou d'un rayonnement étranger réfléchi par une personne (détecteur

actif contre l'effraction).

Etant donné que la zone à surveiller ou que l'objet, par exemple un cambrioleur, à détecter ou à identifier, possède, suivant les différentes directions, une étendue relativement différente, il s'est avéré avantageux de pourvoir le détecteur de rayonnement d'un dispositif optique fournissant au moins une plage de réception de rayonnement en forme de bande qui possède, dans une direction, une étendue relativement faible ou 2463t1t un faible angle d'ouverture, mais relativement étendu dans la direction perpendiculaire à la précédente et

un angle d'ouverture important. Pour détecter ou signa-

ler la présence d'un cambrioleur qui se déplace dans cette zone, on utilise, par exemple, des dispositifs à plusieurs plages de réception de rayonnement en forme de

bandes parallèles et séparées les unes des autres, gé-

néralement orientées en position verticale. Un cambrio-

leur qui représente un objet allongé verticalement et émettant un rayonnement infra-rouge, traverse, lorsqu'il se déplace, plusieurs zones de réception ou des limites

de zones de réception, en sorte que le détecteur de ra-

yonnement reçoit un rayonnement d'intensité variable qui peut être transformé, de façon appropriée, en une

émission d'un signal d'alarme, comme cela est par exem-

ple décrit dans le brevet suisse No. 599 642.

Avec un dispositif tel que décrit dans le bre-

vet US No. 2 198 725, on produit, à l'aide d'un réseau

réticulé placé devant le détecteur de rayonnement, plu-

sieurs zones de réception en forme de bandes parallèles.

Toutefois, une telle disposition présente l'inconvénient d'une faible sensibilité et d'un mauvais rendement, car

une petite partie seulement du rayonnement émis par l'ob-

jet peut atteindre le détecteur de rayonnement et qu'au-

cun moyen optique n'est prévu pour assurer une concentra-

tion qui augmente l'efficacité. Etant donné qu'il faut prévoir pour le détecteur de rayonnement, dans l'intérêt d'une sensibilité aussi bonne que possible, une certaine

surface sensible au rayonnement, l'étendue de cette der-

nière ne permet pas d'obtenir des zones de réception de rayonnement nettes. A des distances éloignées, les zones

de réception se coupent et passent les unes dans les au-

tres ne permettant pas d'y détecter un quelconque mou-

vement d'un cambrioleur.

Dans le dispositif décrit dans la demande de brevet déposée en République Fédérale d'Allemagne sous 246S2lt

le No. P 26 45 040.8-35, on obtient une meilleure effi-

cacité et une plus grande sensibilité grâce au fait que l'on prévoit, pour chacune des zones de réception de rayonnement, en forme de bandes, un dispositif optique à réflecteur asphérique ou à lentillesasphériques, les surfaces optiquement actives présentant des rayons de courbure principaux différents suivant deux directions

perpendiculaires entre elles. Le détecteur de rayonne-

ment qui est commun pour toutes les zones de réception

est disposé dans un foyer principal des différents ré-

flecteurs ou lentilles asphériques, alors que l'autre

foyer principal est prévu en un autre emplacement. Ce-

la permet d'obtenir une reproduction optique relative-

ment bonne dans un plan de courbure principale des élé-

ments optiques correspondants, et, par voie de consé-

quence, une limitation relativement bonne des différen-

tes zones de réception de rayonnement, dans cette di-

rection. La portée d'un détecteur d'effraction, pour-

vu d'un tel dispositif optique, est donc augmentée

considérablement, en sorte que des personnes qui -se dé-

placent peuvent encore être détectées de façon sûre, à des distances importantes. Mais un inconvénient qui s'attache à une telle disposition réside dans le fait

que dans l'autre direction, par exemple dans la direc-

tion verticale, la zone de réception n'est pas nettement

délimitée, en raison de l'absence de reproduction op-

tique dans cette direction. Il en résulte que l'on

perd encore une partie du rayonnement et que l'on n'ob-

tient pas une sensibilité optimale.

La présente invention se propose de remé-

dier aux inconvénients des dispositifs connus, et plus

particulièrement d'améliorer le détecteur de rayonne-

ment selon ladite demande P 26 45 040.8-35, et plus particulièrement de proposer un détecteur de rayonnement simple et peu onéreux, dans lequel le rayonnement de

deux zones de réception de rayonnement, en forme de ban-

des et d'étendues différentes, et venant de deux directions perpendiculaires entre elles, sont encore mieux concentrées sur les surfaces sensibles des détecteurs de rayonnement,

en vue de l'amélioration de la sensibilité et de l'effi-

cacité et de limiter de façon encore plus nette, les zones

de réception, dans toutes les directions, avec pour résul-

tat d'augmenter la portée efficace, plus particulièrement

dans le cas de l'utilisation comme détecteur d'effrac-

tion et de pouvoir adapter, selon des besoins, le détec-

teur de rayonnement pour le rendre plus flexible du point

de vue de la direction, de la forme et de l'angle d'ouver-

ture de la zone de réception.

A cet effet, le détecteur de rayonnement selon l'invention, et qui est du type rappelé en tête du présent mémoire, est essentiellement. caractérisé par le fait que

le moyen optique de focalisation comporte plusieurs élé-

ments asphériques, les distances focales générales étant

distinctes dans les deux plans de courbure principaux, a-

lors que les foyers dans ces plans coïncident au moins

approximativement à l'emplacement du détecteur de rayon-

nement, ce qui permet d'obtenir une reproduction anamor-

phosée. A cet effet, on peut, par exemple, faire en sorte, qu'au moins deux éléments optiques asphériques

soient prévus sur le même axe optique, avec des orien-

tations perpendiculaires entre elles. Etant donné que les distances focales principales dans les deux plans

de courbure principaux sont différentes, les deux élé-

ments optiques susmentionnés ou plus de deux tels élé-

ments peuvent être associés ou constitués de telle ma-

nière que dans les deux plans perpendiculaires entre

eux se forment un nombre différent d'images intermédiai-

res d'objets éloignés, la dernière image derrière le

dernier élément optique coïncidant dans les deux direc-

-3-5 tions. Si l'on dispose en cet emplacement le détecteur

de rayonnement, on y obtient une reproduction nette. E-

R4SStIR

tant donné que les distances focales totales et effica-

ces de l'ensemble du système doivent être différentes dans

les deux plans perpendiculaires entre eux, le grossisse-

ment est différent dans ces deux plans. Cela signifie que pour un choix approprié des paramètres correspondants, une plage de réception de rayonnement rectangulaire et

allongée peut être reproduite, par déformation anamorpho-

sée, sur une surface carrée ou encore une ellipse allon-

gée peut être reproduite sur une surface sensiblede forme

circulaire,du détecteur de rayonnement.

Une disposition particulièrement simple de ce

genre peut toutefois être obtenue sans image ou reproduc-

tion intermédiaire, au moyen de deux lentilles cylindri-

ques croisées, un objet dans un plan de la première len-

tille étant reproduit par la seconde lentille sur le dé-

tecteur, alors que dans le plan qui est perpendiculaire

au premier, la seconde lentille donne une image directe.

A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté aux dessins annexés différentes formes de

réalisation de l'objet de l'invention.

La figure 1 représente un premier exemple à

deux lentilles asphériques.

La figure 2 montre un autre exemple d'exécution

à deux réflecteurs et à axe en éventail.

La figure 3 est représentative d'un exemple d'exécution à lentilles asphériques et à deux zones

distinctes de réception de rayonnement.

La figure 4 concerne un détecteur d'effraction

mettant en oeuvre un dispositif selon la figure 3.

La figure 5 montre un exemple d'exécution à réflecteurs et à trois zones séparées de réception de rayonnement. La figure 6 est une variante d'un exemple de

la figure 1.

La figure 7 montre l'allure des rayons dans un 3 5 2465t91

dispositif selon la figure 1.

Dans le dispositif représenté dans la figure 1, on a prévu, du côté de l'objet, sur l'axe optique Z, une lentille 2 dont une surface au moins est conformée de telle manière qu'elle présente, dans un plan passant

par l'axe X et par l'axe optique Z et dans un plan per-

pendiculaire au précédent et passant par l'axe Y et par l'axe Z, deux rayons de courbure différents. Une telle surface peut par exemple être une section de la surface d'un tore ou d'un paraboloide elliptique. En fonction de cette conformation, la réfringence de cette lentille

est différente dans les deux plans 1 et 6 qui sont per-

pendiculaires entre eux, et dans le cas présent, elle est supérieure dans le plan 1 contenant l'axe X que dans l'autre axe. Un faisceau de rayons provenant d'un objet éloigné est focalisé dans les deux plans 1 et 6 en des foyers différents, et plus particulièrement dans le plan 1 au point 5 avec la distance focale f1 et dans le plan 6 en un foyer 4 plus éloigné que le précédent et d'une distance focale de f2. Entre les deux foyers 4 et 5 il est prévu une seconde. lentille asphérique 3 qui est conformée sous la forme d'une lentille cylindrique ou prismatique, le rayon de courbure dans le plan YZ étant

infini. Le faisceau de rayonnement n'est donc pas in-

fluencé par ladite seconde lentille 3 dans le plan 6, et y reste focalisé au foyer 4. Par contre, l'autre faisceau de rayonnement est focalisé à nouveau dans le plan 1. Le foyer principal de la lentille 3 est choisi

de telle manière dans le plan 1 que le plan 13 qui con-

tient l'image intermédiaire soit reproduit dans le plan 14 qui contient l'image 4. Grâce à cette disposition, les images coïncident dans les deux plars au même point

4 o est disposé le détecteur de rayonnement. La dis-

position décrite agit donc en quelque sorte dans le plan YZ comme un téléobjectif et dans le plan XZ comme un objectif grand angulaire. Elle fournit donc dans le plan 2465t11 image 14, si les lentilles sont idéales, une image nette mais déformée,c'est-à-dire allongée dans la direction Y. Suivant la nature du rayonnement détecté ou en fonction des possibilités technologiques, il peut être avantageux de réaliser cette disposition avec des

réflecteurs à la place de lentilles. Plus particuliè-

rement, si l'on recherche une luminosité plus importante ou si l'on utilise un rayonnement infra-rouge de grande

longueur d'onde, comme cela est le cas dans des détec-

teurs d'effraction, la fabrication de réflecteurs peut être réalisée de meilleure façon tant du point de vue de

la forme qui est nécessaire que des propriétés souhai-

tées. La figure 2 montre une telle disposition à

deux-réflecteurs asphériques, le réflecteur 7 correspon-

dant à la lentille 2 et le réflecteur 8 à la lentille 3.

L'axe optique Z est, dans cet exemple, en forme d'éven-

tail ou en zigzag, et le foyer 4 se situe très près et en dessous du réflecteur 7. De cette manière on peut réaliser une disposition très lumineuse et de longueur

particulièrement réduite.

Une disposition à plusieurs champs de vision est représentée dans la figure 3. L'image optique des faisceaux de rayonnement incident dans les directions 21 et 22 est opérée de façon analogue à celle de la

figure 1, une lentille asphérique 31 et 32 étant respec-

tivement prévue pour chacune de ces deux directions, ces deux lentilles asphériques fournissant, dans la

direction verticale, des images intermédiaires respec-

tives dans le plan d'image intermédiaire 13. Les dif-

férentes images intermédiaires sont focalisées, par une

lentille commune 3, au foyer 4 auquel se situe le dé-

tecteur de rayonnement. En même temps, les faisceaux de rayonnement horizontaux sont également focalisés, sans subir d'influence notable, en ce point 4, par le moyen de la lentille commune. Il convient de noter

qu'au lieu d'utiliser une lentille commune, on peut pré-

voir pour chacune'des plages de réception une lentille

distincte, les images intermédiaires 5 ne devant pas a-

lors se situer dans le même plan d'image intermédiaire

13.

La figure 4 montre un détecteur d'effraction dans lequel on met en oeuvre une disposition selon la figure 3. Dans cette disposition on prévoit sur le côté frontal d'un bottier 29 les lentilles séparées qui sont destinées pour les plages de réception 26, 27, 28 ou pour les directions incidentes 23, 24, 25, alors qu'à

l'intérieur du bottier sont prévus la lentille commu-

ne 3, le détecteur de rayonnement 4 ainsi qu'un cir-

cuit d'évaluation associé qui peut par exemple être réa-

lisé selon le brevet suisse No. 599.642. Une telle dis-

position présente donc des zones de réception de rayon-

nement qui sont nettement délimitées et de forme allon-

gée, zones qui sont séparées les unes des autres par des plages foncées. Par un choix approprié des rayons de courbure des lentilles, on peut faire en sorte que l'extension en hauteur et en largeur de ces plages de réception soit à peu près adaptée aux dimensions d'un

individu. Avec une telle disposition on peut alors dé-

tecter-un cambrioleur dans la zone surveillée, et cela de façon particulièrement efficace et sensible. En raison de la limitation nette des zones de.réception, même pour des distances importantes, il est possible de détecter de façon sûre des personnes, même si elles se

trouvent à des distances importantes, sans perte nota-

ble de la sensibilité.

La figure 5 montre un dispositif qui est analo-

gue à celui de la figure 3, et dans lequel on utilise,

à nouveau, des réflecteurs 41, 42, 43 à la place de len-

tilles. A chacun de ces réflecteurs correspond une di-

rection incidente ou de réception 23, 24, 25. A la place d'une lentille commune on a prévu un réflecteur

8 qui focalise le rayonnement sur un détecteur de rayon-

nement 4. Dans le cas de la figure 5 on obtient, com-

parativement à une disposition à lentilles et en raison de la trajectoire en zigzag des rayonnements, à nouveau une construction particulièrement courte, telle qu'elle

est souvent souhaitée dans la mise en oeuvre pratique.

La lentille 3 utilisée dans les exemples

d'exécution décrits jusqu'ici n'a pas besoin d'être né-

cessairement cylindrique ou prismatique. Ainsi que cela ressort de la figure 6, on peut utiliser à sa place une lentille 10 en forme de"selle", la courbure dans le plan YZ pouvant être utilisée pour obtenir une correction de la reproduction pour le faisceau de rayonnement dans

le plan 6. Ce qui est essentiel, c'est que l'on ob-

tienne dans un plan une image intermédiaire dont la se-

conde lentille donne une image, alors que dans le plan

perpendiculaire au plan précédent la formation de l'ima-

ge par les deux lentilles ait au mnême point, sans

image intermédiaire.

Mais il est également possible de disposer des

lentilles asphériques supplémentaires dans la trajec-

toire du rayonnement, l'ensemble de la disposition de-

vant toujours être tel que pour un faisceau de rayonne-

ment dans un plan principal, le nombre d'images inter-

médiaires soit différent de celui pour le faisceau de

rayonnement dans le plan perpendiculaire à ce dernier.

L'un de ces deux nombres peut être nul. En règle géné-

rale, toutes les lentilles sont pourvues de rayons de

courbure principaux différents dans les deux plans per-

pendiculaires entre eux. Pour améliorer la qualité de

la reproduction, on peut toutefois disposer dans la tra-

jectoire des rayonnements également des lentilles à

symétrie de rotation, par exemple des lentilles sphé-

riques.

La figure 7 montre une trajectoire de rayonne-

ment telle qu'elle peut se présenter dans la pratique, par exemple dans le cas de détecteurs d'effraction. La

disposition optique correspond à celle qui est représen-

tée dans la figure 1. Le rayonnement qui est supposé

être de forme rectangulaire, l'objet émettant le rayonne-

ment et qui est supposé être de forme rectangulaire, avec une hauteur notablement supérieure à la largeur, et qui est par exemple représentatif d'un individu, est

reproduit par la première lentille 2, dans le plan d'i-

mage intermédiaire 13, sous la forme d'une ligne foca-

le 5. De cette dernière, la seconde lentille 3 fournit ensuite une image 11 qui est sensiblement rectangulaire

si les deux lentilles sont réalisées de façon corres-

pondante. L'objet allongé 12 fournit donc une image car-

rée 11 étant donné que des éléments de détecteurs de rayonnement habituels possèdent généralement une extension semblable dans toutes les directions, par exemple de forme circulaire ou carrée; avec la disposition décrite

on peut donc obtenir une concentration maximale du rayon-

nement d'un objet de forme déterminée, particulièrement d'objets allongés sur un élément de détecteur courant de

ce genre. Par un choix approprié des paramètres, la dé-

formation dans les deux directions principales peut être

adaptée aux conditions pratiques. Inversement, la dis-

position décrite peut être utilisée pour concentrer le -25 rayonnement d'une zone de réception carrée ou circulaire

sur un élément de détecteur de forme allongée ou rec-

tangulaire.

Il convient encore de noter qu'une reproduc-

tion anamorphosée peut être réalisée sans aucune formation d'image intermédiaire, par exemple en réalisant, dans la disposition selon la figure 1, la lentille 2 également comme lentille cylindrique, alors que l'axe du cylindre

de la lentille cylindrique 3 est perpendiculaire à la len-

tille précédente et est dirigée suivant la direction y.

La distance entre les deux lentilles cylindriques croisées 2461t2t il est choisie de telle manière que leurs lignes de foyer se coupent sensiblement à l'emplacement du détecteur de

rayonnement 4. De cette manière il est également possi-

ble d'obtenir une reproduction nette avec des grossis-

sements différents dans deux plans perpendiculaires en-

tre eux. -

2465tMt

Claims

REVENDICATIONS

1) Détecteur de rayonnement pour la mise en évi-

dence simultanée de rayonnements électromagnétiques pro-

venant de plusieurs régions de réception distinctes au moyen d'un unique récepteur de rayonnement et de moyens de Localisation optiques qui sont agencés de manière à

diriger sur ce récepteur commun les rayonnements prove-

nant de ces diverses directions, dans lequel les moyens

de focalisation optiques possèdent des surfaces asphéri-

ques ayant deux rayons de courbure principaux différents et le récepteur de rayonnement étant disposé sur l'un

des foyers principaux de ces surfaces, de façon à for-

mer des régions de réception en forme de bandes, caracté-

risé par le fait qu'à chacun des moyens de Localisation

optiques sont associées au moins deux surfaces optique-

ment actives à rayons de courbure principaux différents,

dans les mêmes plans de courbure principaux et perpendi-

culaires entre eux, les distances focales des moyens de Localisation dans les deux plans de courbure principaux

(1, 6) étant différentes entre elles alors que les fo-

yers des moyens de focalisation coïncident sensiblement dans les deux plans de courbure principaux (1, 6) au moins approximativement à l'emplacement du détecteur de

rayonnement (4), en sorte qu'une reproduction anamor-

phosée a lieu dans les deux plans de courbure principaux.

2) Détecteur suivant la revendication 1, caracté-

risé par le fait qu'il est prévu au moins deux lentil-

les asphériques (2, 3, 10, 31, 32) ayant des distances

focales différentes dans les deux plans de courbure prin-

cipaux (1, 6).

3) Détecteur selon la revendication 1, caractéri-

sé par le fait qu'il est prévu au moins deux réflecteurs asphériques (7, 8, 41, 42, 43) de différentes distances

focales dans les deux plans de courbure principaux (1,6).

Détecteur selon la revendication 1, caractéri-

4)

2465t1t

sé par le fait qu'il est prévu deux lentilles cylindri-

ques croisées dont les lignes focales se coupent au moins dans le voisinage de l'emplacement du détecteur de rayonnement. 5) Détecteur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il est prévu pour

un objet éloigné, dans les deux plans de courbure princi-

paux (1, 6),un nombre différent de reproductions d'images intermédiaires. 6) Détecteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'aucune formation d'image intermédiaire n'est prévue dans l'un des plans de courbure principaux (6) alors qu'une image intermédiaire (5) est prévue dans le plan de courbure principale (1) perpendiculaire au

précédent.

7) Détecteur selon la revendication 3, caractéri-

sé par le fait qu'il comporte comme surface optique acti-

ve au moins un réflecteur (7, 8),l'axe optique (Z) du

dispositif étant en forme de zigzag.

8) Détecteur selon la revendication 2, caractérisé

par le fait qu'il est prévu, du côté de l'objet, une len-

tille asphérique convexe (2) et du côté du détecteur, au choix, une lentille cylindrique (3) ou une lentille

torique (10), le foyer principal (5) de la lentille as-

phérique convexe (2) se situant devant la lentille cy-

lindrique ou la lentille torique alors que l'autre fo-

yer principal (4) est situé derrière la lentille cylin-

drique ou torique.

9) Détecteur selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 7, caractérisé par le fait que pour produire plusieurs zones de réception de rayonnement (26, 27, 28) il est prévu un élément optique (3, 8) commun pour toutes les zones de réception ainsi qu'un élément optiquement actif supplémentaire (31, 32, 41, 42, 43) pour chacune

des zones de réception de rayonnement.

) Mise en oeuvre d'un détecteur selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 8 pour la protection contre

une effraction, caractérisée par le fait que l'on détecte le rayonnement émis par une personne qui se trouve dans l'une des zones de réception du rayonnement.

11) Mise en oeuvre du détecteur selon la revendica-

tion 10, caractérisée par le fait que le détecteur de rayonnement est relié à un circuit d'évaluation qui émet un signal lorsque le rayonnement reçu varie d'une manière

prédéterminée.