FR2740638A1 - Procede pour empecher la detection et le leurrage d'une camera thermique par des moyens externes a la camera et dispositif mettant en oeuvre ce procede - Google Patents

Abstract

Procédé pour prévenir la détection et le leurrage d'une caméra thermique recevant le rayonnement infra-rouge (1) issu d'une source laser et consistant à associer à ladite caméra un détecteur spécialisé (2 à 9) comportant un analyseur spectral (8, 9) pour détecter les sources monochromatiques de hautes luminances dirigées vers la caméra et donnant sur le détecteur (7) un signal impulsionnel bref, tandis que les sources naturelles à large bande en provenance de la scène donnent un signal évolutif dans le temps au cours du balayage à large bande. Le balayage de la caméra est arrêté dès réception de ce signal impulsionnel avant même qu'elle ait pu fournir un écho significatif. Les impulsions de leurrage de forte puissance sont détectées par un autre détecteur spécialisé du même genre que le précédent mais dépourvu d'analyseur spectral. Application à la protection des caméras thermiques.

Description

PROCEDE POUR EMPECHER LA DETECTION ET LE LEURRAGE D'UNE CAMERA
THERHIOUE PAR DES MOYENS EXTERNES A LA CAMERA ET DISPOSITIF
METTANT EN OEUVRE CE PROCEDE.

L'invention concerne un procédé pour empêcher la détection et le leurrage d'une caméra thernique éclairée d'abord par une source laser continue utilisée pour la détection et fournissant grâce à un récepteur d'écho associé des impulsions électriques à la fréquence du balayage de la caié- ra, lesdites impulsions étant retardées par rapport au signal d'écho reçu au rythme dudit balayage et servant à synchroniser une autre source laser fournissant des iapulsions lumineuses éclairant également la caméra, lesdites impulsions lumineuses créant dans l'liage de la caméra grâce audit retard un objet fictif situé dans une autre direction que lesdites sources laser.

L'invention concerne également le dispositif réalisé par la aise en oeuvre de ce procédé.

Les caméras therniques actuelles possèdent deux ca- ractéristiques particulières pouvant être utilisées pour les détecter - les détecteurs sont refroidis à basse teapérature, par exe--
ple 800K, - l'analyse de la scène est réalisée par un dispositif opti
co-nécanique comprenant des pièces optiques mobiles telles
que l'iaage des détecteurs parcourt la scène à observer.

A partir de ces caractéristiques, deux aoyens de détection peuvent être utilisés - une détection purement passive mettant en évidence un point
froid pulsé dans le paysage, - une détection active utilisant les variations de propriétés
réfléchissantes en fonction du temps de l'ensemble balaya geldétecteur.

L'ensemble du système optique de la caméra therai- que se comporte coue un collinateur plaçant les détecteurs à l'infini et balayant la scène à la vitesse d'analyse. Une ca siéra peut ainsi être détectée de façon passive car la pupille d'entrée présente une teapérature apparente ayant des variations cycliques dues au fait qu'un observateur voit alternativement l'intérieur de la caméra à température nodale et les détecteurs refroidis à basse température.

La détection de ces variations de teipérature est possible théoriquement En pratique, la fréquence relativement basse du phénomène (quelques dizaines de Hz), et la dimension assez faible de la pupille d'entrée rend cette détection difficile dans un temps court. En effet, le dispositif de détection doit observer dans un champ peu supérieur à la dimension de la pupille de la caméra pour pouvoir lettre en évidence la variation de flux correspondant à la température très basse du détecteur, et il doit attendre dans chaque position d'observation au oins la durée d'un cycle de balayage de la caméra.

Pour la détection active, l'ensemble du système optique de la caméra se conporte comme un collinateur dont l'orientation varie selon le balayage. Au foyer de ce colle a teur se trouvent placés les détecteurs qui sont composés d'un certain nombre de surfaces diversenent réfléchissantes : parties sensibles et nétallisations par exemple. Cet ensemble a les propriétés d'un rétro-réflecteur vis à vis des sources situées sur la scène au novent où l'liage du détecteur passe sur ces sources. Un détecteur placé à côté d'une source va donc recevoir un fort signal d'écho au novent où le collimateur est convenablenent orienté. De plus, ce signal d'écho peut être nodulé par les différences de coefficient de réflexion des surfaces placées autour des détecteurs.Là encore, la fréquence à laquelle le phénomène se répète dépend de la structure de la cl géra Elle est au soins égale à la fréquence image (ou à la fréquence trame, si l'image est constituée de plusieurs traies entrelacées). Les difficultés relatées ci-dessus pour la détection passive se retrouvent de êie ici, lais coi- se le dispositif de détection est naître de l'intensité de la source, il est possible de concevoir un angle éléaentaire en principe beaucoup plus grand, ce qui diminue le temps d'observation nécessaire.

A partir des moyens de détection active, il est possible de leurrer une cl géra thermique selon le procédé décrit dans la demande de brevet français N 2 547 059 du 31 lai 1983 par exenple.

Le procédé de leurrage consiste à éclairer la casé- ra au troyen d'un laser énettant des iapulsions synchrones du balayage de la ca éra, à des moments où la caméra n'a pas son cheap élémentaire dirigé vers la source laser, avec l'hypothèse implicite qu'aucune énergie en provenance de la source ne peut parvenir sur les détecteurs, hormis la partie éventuellement diffusée sur les surfaces optiques, les baffles absorbants, etc... c'est-à-dire une proportion très petite de l'énergie, ce qui iaplique l'usage de sources très puissantes.

Pour prévenir la détection active on peut limiter les variations du coefficient de réflexion vis à vis des sources extérieures. On peut encore détecter les moyens de détection active avant de stopper le balayage de la cl géra On utilise à cet effet les propriétés de très haute luminance et de monochromaticité des sources laser que les détecteurs peuvent lettre en évidence.

Les sources naturelles rayonnent toujours comme un corps noir plus ou moins filtré. Le corps noir présentant la température la plus élevée courausent accessible est le soleil (60000K). La luainance différentielle soleil/fond du ciel représente donc la valeur axe ale possible qui peut être rencontrée en dehors des lasers. A cette valeur correspond un signal électrique axiial. Si cette valeur est dépassée, on peut en conclure que la caméra est en présence d'un laser qui l'éclaire.

Généralenent les circuits de la cl géra seront saturés avant d'atteindre la valeur correspondant au soleil. Il faut soit prévoir des circuits spéciaux à faible gain, soit, en cas de saturation, prévoir l'introduction d'un filtre optique pour déplacer la gamme de dynastique de la caméra vers les hautes températures
Toutefois, un laser peut présenter une luminance apparente inférieure à celle du soleil (laser éloigné, vu sous un angle plus petit que le champ éléientaire). Le caractère de très haute luminance s'avère alors difficile à déceler.

L'invention se propose de prévenir la détection et le leurrage d'une caméra theraique au moyen d'un procédé utilisant le caractère plus spécifique de nonochromaticité des sources laser. Ce procédé est remarquable en ce que le moyen de prévention contre la détection de la cl géra consiste à lui associer un détecteur spécialisé distinct des détecteurs infra-rouge de ladite caméra, couvrant au oins le même champ de vue et colportant entre autres un analyseur spectral destiné à détecter les sources monochrolatiques de hautes luminances dirigées vers la caméra, le balayage de la caméra pouvant être arreté dès détection de ladite source monochrolatique et avant même que la cl géra ait pu fournir un écho significatif, et en ce que le moyen de prévention contre le leurrage de la caméra consiste à lui associer un autre détecteur spécialisé distinct également des détecteurs infra-rouge de ladite caméra et conçu pour détecter les impulsions de leurrage de forte puissance, la sensibilité de la canéra étant inhibée pendant la durée desdites impulsions de façon qu'elle ne soit ni leurrée, ni aveuglée.

La description suivante en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple fera bien comprendre coi- nuent l'invention peut être réalisée.

La figure 1 représente le schéaa d'un premier ode de réalisation du détecteur spécialisé destiné à détecter les sources de lasers continus selon le procédé conforne à l'invention.

La figure 2 montre un disque tournant porteur de filtres optiques radiaux disposés sur sa périphérie pour la détection des sources nonochromatiques
La figure 3 représente le schéma d'un second mode de réalisation du détecteur spécialisé destiné à détecter les sources de lasers continus selon le procédé conforme à l'invention.

La figure 4 représente le schéma d'un détecteur spécialisé destiné à la détection des lasers à impulsion de forte puissance, selon le procédé conforîe à l'invention.

Le détecteur spécialisé représenté schématiquement sur la figure 1 reçoit le rayonnement monochromatique 1 en provenance d'une source laser continue utilisée pour la détection d'une cl géra athermique non représentée. Ledit détecteur associé à la caméra, conforiéient au procédé de l'invention colporte une lentille 3 focalisant l'énergie reçue à travers un atténuateur 2 à l'arrière d'un diaphragme 4 définissant le champ de vue d'un détecteur infra-rouge 5 éventuelleient refroidi. Le détecteur 5 fournit des signaux électriques translis à un préamplificateur 6 relié à un circuit électronique de traitement du signal 7.

L'analyseur spectral peut etre conçu de diverses ânières connues : prisse, réseau, filtre à longueur d'onde variable à défilement, disque porteur de filtre, détecteurs multiples à sensibilité spectrale décalée ou précédés de filtres...

Sur la figure 1, on a adopté le mode de réalisation de l'analyseur spectral au moyen du disque 8 représenté sur la figure 2 et portant sur sa périphérie une succession de filtres optiques f1, f2, f3 ... disposés radialeient, chaque filtre correspondant à une bande spectrale étroite, la plage du spectre balayé s'étendant par exemple de 8 à 13 pi.

La périphérie du disque 8 est disposée sur le trajet du rayonnelent laser entre le diaphragîe 4 et le détecteur 5. Lorsque le disque tourne, entrainé par un moteur 9, une source laser monochromatique donne sur le détecteur un signal inpulsionnel bref alors qu'une source naturelle à large bande spectrale donne un signal qui évolue lentement dans le temps au cours du balayage en longueur d'onde.

Le circuit électronique de traitement du signal 7 net en évidence l'apparition d'un signal électrique iapulsion- nel lorsqu'un filtre du disque tournant 8 passe sur la longueur d'onde correspondante de la source laser.

Avec un tel système, le balayage de la caméra thernique peut être arrêté dès qu'un signal est reçu et avant même qu'elle ait pu fournir un écho significatif. De plus le systè ie reste en veille et peut remettre en marche le balayage de la caméra dès que le faisceau du laser qui explore le paysage est passé.

D'autre part, on démontre facilement que le signal d'écho donné par ce système de détection peut être rendu indétectable.

En effet, en appelant
Ta : la transnission atiosphérique,
To : la transmission de l'atténuateur 2 placé à l'avant,
Cr : les variations de coefficients de réflexion du système,
considéré comme un rétro-réflecteur, S2 : la surface de l'optique de réception associée au laser,
Q : l'angle solide du laser éclaireur, et en considérant qu'après réflexion, l'angle solide est conservé, ce qui est très optimiste, le rapport
Pr2 : puissance reçue par le récepteur associé au laser
Prî : puissance reçue par le récepteur associé à la caméra
thermique est égal à
Pr2 = Ta To Cr 52
Pr1 Q D
D étant la distance.

En prenant par exemple
Ta = 0,5
To = 10-3
Cr = 10-i
S2 = 10-2 12
Q = 10-6 strd
D = 1000 i
Pr2 =
Pr1 - 0,5 10-6
Comme on peut utiliser dans le récepteur associé à la caméra thermique un détecteur aussi sensible que celui qui est utilisé dans le récepteur associé au laser, on peut prévoir un atténuateur 2 présentant une atténuation suffisante pour que le laser soit aisénent détectable alors que le dispositif de détection fournit une rétrodiffusion trop faible pour être détectée.

Dans un autre iode de réalisation du détecteur spécialisé destiné à lettre en évidence le rayonnenent d'un laser continu et représenté sur la figure 3, l'analyse spectrale est effectuée au loyen d'un prise dispersif 10 disposé entre l'atténuateur 2 et la lentille 3.

L'ensemble constitué par la lentille 3, le diaphragne 4 et le détecteur 5 est anisé d'un nouvement oscillatoire entrainé par le moteur il dans la direction de la dispersion du prisiez
Dans un autre iode de réalisation du détecteur spécialisé, destiné à lettre en évidence le rayonnement d'un laser continu, l'analyse spectrale est effectuée au moyen de plusieurs détecteurs couvrant chacun une partie de la bande spectrale, la juxtaposition des différentes bandes couvrant l'ensemble de la bande spectrale à surveiller. Dans le cas où le système reçoit un rayonnement ionochromatique, un seul des détecteurs fournit un signal, alors que vis à vis des sources naturelles, tous ces détecteurs fournissent une inforiation.

Ce même ensemble peut également être utilisé pour détecter le rayonnenent des lasers en impulsion
La figure 4 représente le schéma du détecteur spécialisé conçu pour détecter le rayonneuent 12 émis par le laser de type pulsé et de forte puissance destiné à leurrer la cl géra theriique.

Il comporte une lentille 13 focalisant l'énergie dans le plan d'un diaphragme 14 définissant le cheap de vue et un détecteur infra-rouge 15 éventuellement refroidi à la sortie duquel est connecté un circuit électronique mettant en évidence l'arrivée d'impulsions lumineuses de forte puissance. L'amplitude de ces impulsions étant très grande pour leurrer la caméra, donc aisément détectables, et les impulsions de leurrage selon la demande de brevet 2 547 059 étant répétitives et synchrones du balayage, il est facile d'inhiber la sensibilité de la caméra thermique pendant la durée des impul- sions de façon à n'être ni leurré, ni aveuglé. La détection et la localisation dans sa direction effective du laser continu destiné à localiser et à mesurer les caractéristiques du balayage de la caméra sont alors possibles en dépit du laser à impulsions.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour empêcher la détection et le leurrage d'une caméra thermique éclairée d'abord par une source laser continue utilisée pour la détection et fournissant grâce à un récepteur d'écho associé des impulsions électriques à la fréquence du balayage de la caméra, lesdites impulsions étant retardées par rapport au signal d'écho reçu au rythme dudit balayage et servant à synchroniser une autre source laser fournissant des impulsions lumineuses éclairant également la camé- ra, lesdites impulsions lumineuses créant dans l'image de la caméra grâce audit retard un objet fictif situé dans une autre direction que lesdites sources laser8 caractérisé en ce que le moyen de prévention contre la détection de la caméra consiste à lui associer un détecteur spécialisé distinct de ceux ladite caréna, couvrant au moins le même champ de vue et comportant entre autres un analyseur spectral destiné à détecter les sources monochromatiques de hautes luminances dirigées vers la ca éra, le balayage de la cl géra pouvant être arrêté dès détection de ladite source monochromatique et avant même que la caméra ait pu fournir un écho significatif, et en ce que le moyen de prévention contre le leurrage de la cl géra consiste à lui associer un autre détecteur spécialisé, distinct également de ceux de ladite caméra et conçu pour détecter des impulsions de leurrage de forte puissance, la sensibilité de la cl géra étant inhibée pendant la durée desdites impulsions de façon qu'elle ne soit ni leurrée, ni aveuglée, ce qui permet le repérage desdites sources laser dans leur position réelle.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit détecteur spécialisé utilisé en vue de prévenir la détection de la caméra comporte un atténuateur optique et une lentille focalisant l'énergie reçue à l'arrière d'un diaphragme définissant le champ de vue d'un détecteur infra-rouge éventuellement refroidi relié à un préamplificateur suivi d'un circuit électronique de traitement du signal, ledit analyseur spectral occupant selon sa constitution une position bien définie sur le trajet optique dudit détecteur.

3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit analyseur spectral est constitué par un disque rotatif dont la périphérie disposée entre le diaphragme et le détecteur infra-rouge porte des filtres optiques à bande étroite dont l'ensemble couvre une bande spectrale déterminée.

4. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit analyseur spectral est constitué par un prisme dispersif disposé entre l'atténuateur et la lentille, l'ensemble formé par la lentille, le diaphragme et le détecteur infra-rouge étant animé d'un mouvement oscillatoire dont l'amplitude couvre toute l'étendue du spectre.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit détecteur, spécialisé en vue de prévenir la détection de la caréna, comporte plusieurs éléments détecteurs sensibles dans une partie de la bande spectrale à couvrir.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit détecteur spécialisé utilisé en vue de prévenir le leurrage de la caméra comporte une autre lentille focalisant l'énergie reçue dans le plan d'un autre diaphragme définissant le champ de vue d'un autre détecteur éventuellement refroidi relié à un autre circuit électronique mettant en évidence la détection d'impulsions lumineuses de forte puissance.

7. Dispositif pour prévenir la détection et le leurrage d'une caméra thermique et réalisé par la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1, 2, 3 et 4 ou 1, 2, 3 et 6.