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FR2698971A1 - Surveillance security device - has light source passing digitally coded light through fibre optic cable to detector - Google Patents

Surveillance security device - has light source passing digitally coded light through fibre optic cable to detector Download PDF

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FR2698971A1
FR2698971A1 FR9214870A FR9214870A FR2698971A1 FR 2698971 A1 FR2698971 A1 FR 2698971A1 FR 9214870 A FR9214870 A FR 9214870A FR 9214870 A FR9214870 A FR 9214870A FR 2698971 A1 FR2698971 A1 FR 2698971A1
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FR
France
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light
elements
excitation
light source
optical fibers
Prior art date
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Pending
Application number
FR9214870A
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French (fr)
Inventor
Andre Jean-Claude
Iezequel Jean-Yves Jean-Pierre
Brun Gerald
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ARUFOG
Original Assignee
ARUFOG
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Publication date
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Publication of FR2698971A1 publication Critical patent/FR2698971A1/en
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    • GPHYSICS
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

The device has a light source (S) for passing light to a fibre optic cable (F) and then to a photodetector (D). The light source is coded with digital information, allowing logic information to be determined by the photodetector. A number of units may be provided to control a zone, or the unit may be used to control the opening and closing of secure doors. ADVANTAGE - Device can be used where there is a high magnetic field. Provides better security.

Description

DisDositif de reconnaissance de sécurité. Security recognition device.

L'invention concerne plus particulièrement les systèmes d'ouverture et de fermeture. The invention relates more particularly to opening and closing systems.

On connait de nombreux dispositifs mécaniques pour la mise au point de systèmes de fermeture adaptés à tout type d'ouverture. De tels dispositifs donnent satisfaction quant à leur principe de fonctionnement, mais sont assez vulnérables. Many mechanical devices are known for the development of closure systems suitable for any type of opening. Such devices are satisfactory as regards their operating principle, but are quite vulnerable.

On a proposé également des systèmes d'accès mettant en oeuvre des cartes magnétiques et des procédés de reconnaissance de la parole. Si de tels systèmes permettent de diminuer les risques d'effractions, leur emploi n'est pas toujours possible. C'est le cas notamment des cartes magnétiques, avec la présence de zones contaminées par la présence de champs magnétiques intenses. Access systems using magnetic cards and speech recognition methods have also been proposed. If such systems reduce the risk of break-ins, their use is not always possible. This is particularly the case with magnetic cards, with the presence of areas contaminated by the presence of intense magnetic fields.

L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients, de manière simple, sûre et efficace. The object of the invention is to remedy these drawbacks in a simple, safe and effective manner.

Le problème que se propose de résoudre l'invention est de réaliser un dispositif qui s'applique à tout domaine où l'on peut utiliser des fermetures de sécurité. The problem which the invention proposes to solve is to produce a device which applies to any field where it is possible to use safety closings.

Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un dispositif optique de fermeture codée, utilisant des conducteurs de lumière, notamment des fibres. To solve such a problem, an optical coded closure device has been designed and developed, using light conductors, in particular fibers.

Le principe à la base de l'invention est de créer un dispositif de décodage spatial, fréquentiel et/ou temporel, permettant, au moyen d'un organe contenant des fibres optiques susceptibles de recevoir des éléments luminescents, la reconnaissance et l'ouverture d'un circuit électrique. The principle underlying the invention is to create a device for spatial, frequency and / or time decoding, allowing, by means of a member containing optical fibers capable of receiving luminescent elements, the recognition and the opening of 'an electrical circuit.

Pour résoudre un tel problème, le dispositif comprend en combinaison, les éléments suivants:
- au moins une source lumineuse
- au moins un conducteur de lumière
- au moins un photo détecteur
lesdits éléments étant convenablement disposés pour permettre le transport de l'information lumineuse, en vue de créer un signal analogique digitalisable pour fournir une information logique.
To solve such a problem, the device comprises in combination, the following elements:
- at least one light source
- at least one light conductor
- at least one photo detector
said elements being suitably arranged to allow the transport of light information, with a view to creating a digitizable analog signal to provide logical information.

A partir de cette conception, le dispositif peut présenter différentes formes d'exécution. Soit les éléments sont assujettis à un circuit d'excitation et d'analyses continues, soit les éléments sont assujettis à un circuit d'excitation résolu dans le temps. From this design, the device can have different embodiments. Either the elements are subject to an excitation and continuous analysis circuit, or the elements are subject to an excitation circuit resolved over time.

Dans une autre forme de réalisation, le dispositif met en oeuvre une information photo-physique correspondant à des changements de fréquences et d'intensité de lumière émise et transmise par le ou les conducteurs. In another embodiment, the device implements photo-physical information corresponding to changes in frequency and intensity of light emitted and transmitted by the conductor (s).

Toujours en ayant pour objectif d'améliorer la qualité et la fiabilité du dispositif de reconnaissance; ce dernier met en oeuvre des substances émissives dissoutes dans le ou les conducteurs de lumière, dont la durée de vie de l'émission permet d'introduire une discrimination temporelle.  Always aiming to improve the quality and reliability of the recognition system; the latter uses emissive substances dissolved in the light conductor (s), the lifetime of the emission of which allows time discrimination to be introduced.

L'invention est exposée, ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une vue montrant le principe à la base du dispositif selon l'invention.
The invention is set out below in more detail using the appended drawings, in which:
Figure 1 is a view showing the principle behind the device according to the invention.

La figure 2 est une vue montrant le dispositif de reconnaissance, utilisant un nombre élevé d'éléments : sources lumineuses, conducteurs de lumière, photodétecteurs. Figure 2 is a view showing the recognition device, using a large number of elements: light sources, light conductors, photodetectors.

La figure 3 est une vue montrant le principe du fonctionnement du dispositif selon l'invention. Figure 3 is a view showing the principle of operation of the device according to the invention.

La figure 4 est une vue montrant le dispositif utlisant une résolution temporelle. Figure 4 is a view showing the device using time resolution.

La figure 5 est une vue montrant le principe du dispositif, utilisant une excitation temporelle des sources. FIG. 5 is a view showing the principle of the device, using a temporal excitation of the sources.

La figure 6 est une vue montrant le principe de l'absorption de la lumière. Figure 6 is a view showing the principle of light absorption.

La figure 7 est une vue montrant le principe de l'émission de fluorescence. Figure 7 is a view showing the principle of fluorescence emission.

La figure 8 est une vue montrant le spectre d'absorption et d'émission de fluorescence de la fluorescéine à pH = il.  Figure 8 is a view showing the fluorescence absorption and emission spectrum of fluorescein at pH = 11.

La figure 9 est une vue montrant le principe de fonctionnement du dispositif mettant en oeuvre un détecteur comportant des filtres optiques sélectionnant soit des longueurs d'ondes d'excitation, soit des longueurs d'ondes d'analyse de fluorescence. FIG. 9 is a view showing the operating principle of the device implementing a detector comprising optical filters selecting either excitation wavelengths or wavelengths for fluorescence analysis.

La figure 10 est une vue montrant une fibre optique placée dans un milieu contenant des monomères. FIG. 10 is a view showing an optical fiber placed in a medium containing monomers.

Comme le montre schématiquement la figure 1, le dispositif à la base de l'invention met en oeuvre la combinaison des trois éléments suivants:
- au moins une source lumineuse (S)
- au moins un conducteur de lumière (F)
- au moins un photodétecteur (D)
Avantageusement, le conducteur de lumière est une fibre optique.
As shown diagrammatically in FIG. 1, the device on which the invention is based implements the combination of the following three elements:
- at least one light source (S)
- at least one light conductor (F)
- at least one photodetector (D)
Advantageously, the light conductor is an optical fiber.

Ce dispositif fonctionne sans changement de fréquences et seule la coïncidence spatiale permettant le transport de l'information lumineuse, conduit à un signal analogique digitalisable, fournissant une information logique. This device works without changing frequencies and only the spatial coincidence allowing the transport of light information, leads to a digitizable analog signal, providing logical information.

Dans l'exemple de la figure 2, le dispositif de reconnaissance met en oeuvre un nombre élevé d'éléments (S) (F) (D). Lorsque l'utilisateur utilise l'organe correspondant au système de fermeture, les différentes sources lumineuses (S) se trouvent placées en correspondance avec les différents photodétecteurs (D). L'état de la fibre placée entre la source et le photodétecteur correspondant, correspondent à un niveau logique 1 ou 0, permet la reconnaissance de l'organe et de son utilisateur. L'information analogique digitalisable obtenue, permet l'enregistrement du passage et l'autorisation du passage. In the example of FIG. 2, the recognition device implements a high number of elements (S) (F) (D). When the user uses the member corresponding to the closure system, the different light sources (S) are placed in correspondence with the different photodetectors (D). The state of the fiber placed between the source and the corresponding photodetector, corresponding to a logic level 1 or 0, allows recognition of the organ and its user. The digitizable analog information obtained allows the recording of the passage and the authorization of the passage.

La figure 3 montre le principe de fonctionnement du système conforme au mode de réalisation de la figure 2. L'introduction de l'organe de reconnaissance excite le dispositif, notamment les différents éléments source lumineuse (S) et photodétecteur (D), donnant ainsi, après traitement électronique approprié, une information digitalisée. Sur cette figure, le système de lecture et de traitement des signaux logiques est représenté par (L). Les différentes sources lumineuses (S) sont de tout type connu et approprié telles que des sources de lumières blanches ou non, des diodes luminescentes... De même, en ce qui concerne les fibres optiques, ces dernières sont de tout type connu et approprié pour un homme du métier et couramment utilisées dans le commerce. Figure 3 shows the operating principle of the system according to the embodiment of Figure 2. The introduction of the recognition device excites the device, in particular the different light source (S) and photodetector (D) elements, thus giving , after appropriate electronic processing, digital information. In this figure, the system for reading and processing logic signals is represented by (L). The various light sources (S) are of any known and appropriate type such as white or non-white light sources, light-emitting diodes ... Similarly, as regards optical fibers, the latter are of any known and appropriate type for a person skilled in the art and commonly used in trade.

C'est le cas notamment des photodétecteurs qui avantageusement peuvent être constitués par des photodiodes. Les circuits logiques de traitement de l'information sont également de tout type connu et approprié. This is particularly the case for photodetectors which advantageously can be constituted by photodiodes. The logic circuits for processing information are also of any known and appropriate type.

Selon l'invention et dans le but d'obtenir une reconnaissance plus précise, le dispositif peut mettre en oeuvre une résolution temporelle. According to the invention and in order to obtain a more precise recognition, the device can implement a temporal resolution.

La figure 4 montre, à titre d'exemple, cette mise en oeuvre du dispositif. Au moyen des fibres optiques (F1) (F2) (F3) ... (Fn), il est possible de faire correspondre différentes sources (S1) (S2) (S3) ... (Sn) et différents photodétecteurs (D1) (D2) (D3) ... (Dn). Dans ces conditions, une excitation temporelle de l'une des sources lumineuses est suivie d'une information logique des photodétecteurs classés par exemple (mil) et (m2). Dans ces conditions, les informations logiques sont récupérées comme le montre la figure 5, correspondant pour les sources 1, 2 et n. A la source 2, I'excitation est décalée dans le temps. II résulte de ces dispositions, que l'utilisation temporelle des sources de lumière, ou bien une mesure résolue dans le temps, des photodétecteurs, permet de disposer d'une information beaucoup plus précise. Avec les moyens de mise en oeuvre du dispositif, illustré à la figure 2, si l'on dispose de n fibres, I'information sera définie par une matrice colonne 1 X n. Dans la forme de réalisation illustrée aux figures 4 et 5, I'information est définie par une matrice carrée n X n, ce qui représente une augmentation très significative du degré de sécurité.FIG. 4 shows, by way of example, this implementation of the device. By means of optical fibers (F1) (F2) (F3) ... (Fn), it is possible to match different sources (S1) (S2) (S3) ... (Sn) and different photodetectors (D1) (D2) (D3) ... (Dn). Under these conditions, a temporal excitation of one of the light sources is followed by logical information from the photodetectors classified for example (mil) and (m2). Under these conditions, the logical information is recovered as shown in FIG. 5, corresponding for sources 1, 2 and n. At source 2, the excitation is shifted in time. It follows from these provisions, that the temporal use of light sources, or a measurement resolved over time, of photodetectors, makes it possible to have much more precise information. With the means for implementing the device, illustrated in FIG. 2, if there are n fibers, the information will be defined by a column matrix 1 X n. In the embodiment illustrated in FIGS. 4 and 5, the information is defined by a square matrix n X n, which represents a very significant increase in the degree of security.

Toujours en ayant pour objectif d'augmenter la sensibilité et la précision du dispositif, il est possible d'employer des sources lumineuses sensiblement monochromatiques ou rendues sensiblement monochromatiques en utilisant des filtres colorés ou en utilisant des sondes luminescentes dissoutes dans les fibres. Still having the objective of increasing the sensitivity and the precision of the device, it is possible to use light sources which are substantially monochromatic or made substantially monochromatic by using colored filters or by using luminescent probes dissolved in the fibers.

Pour une meilleure compréhension de la suite de la description, on rappelle brièvement ce que l'on entend par luminescence. For a better understanding of the rest of the description, we briefly recall what is meant by luminescence.

Lorsqu'une substance absorbe de la lumière visible ou des rayons ultra-violet, un électron d'une orbitale liante de ladite substance est promu dans une orbitale anti-liante de celle ci, d'énergie supérieure à l'état fondamental. Un état excité électroniquement est donc formé. When a substance absorbs visible light or ultraviolet rays, an electron from a binding orbital of said substance is promoted into an anti-binding orbital thereof, with energy greater than the ground state. An electronically excited state is therefore formed.

Toutefois, compte-tenu de la rapidité du processus d'absorption, la molécule résultante peut être considérée comme fixe lors de la promotion de l'électron. II en résulte que l'on crée une molécule excitée possèdant la même géométrie que la molécule dans son état fondamental. Cette géométrie n'étant pas la plus stable à l'état excité, une première relaxation intervient, permettant d'obtenir une molécule excitée électroniquement, mais en équilibre thermique avec le milieu. However, given the speed of the absorption process, the resulting molecule can be considered fixed when promoting the electron. As a result, an excited molecule is created having the same geometry as the molecule in its ground state. This geometry is not the most stable in the excited state, a first relaxation occurs, allowing to obtain a molecule excited electronically, but in thermal equilibrium with the medium.

L'excitation reste portée par la molécule un temps variable, qui dépend, d'une part, de la molécule elle-même et, d'autre part, de son environnement, La disparition de l'énergie électronique peut se faire avec un temps de relaxation déterminée de différentes façons, à savoir, relaxation non radiative, processus chimique, processus émissif. The excitation remains carried by the molecule for a variable time, which depends, on the one hand, on the molecule itself and, on the other hand, on its environment, The disappearance of electronic energy can be done with time of relaxation determined in different ways, namely, non-radiative relaxation, chemical process, emissive process.

Cette émission est définie par un spectre de fluorescence ou de phosphorescence et par un rendement quantique défini par le nombre de photons, réémis en fluorescence, rapporté au nombre de photons absorbés. L'émission se traduit par une conservation de la géométrie de la molécule (figures 6 et 7), de sorte que les spectres d'excitation ou d'absorption et de fluorescence ou de phosphorescence ne se recouvrent pratiquement pas (figure 8). Dans ces conditions, le dispositif selon l'invention met en oeuvre des fibres optiques qui comportent:
- soit au moins une substance luminescente qui émet dans un autre domaine de longueurs d'ondes que l'excitation,
- soit une substance absorbante non luminescente.
This emission is defined by a fluorescence or phosphorescence spectrum and by a quantum yield defined by the number of photons, reemitted in fluorescence, relative to the number of photons absorbed. The emission results in a conservation of the geometry of the molecule (Figures 6 and 7), so that the excitation or absorption spectra and fluorescence or phosphorescence practically do not overlap (Figure 8). Under these conditions, the device according to the invention uses optical fibers which comprise:
- or at least one luminescent substance which emits in another wavelength domain than excitation,
- or an absorbent non-luminescent substance.

Dans cette forme de réalisation, les photodétecteurs comportent des filtres optiques sélectionnant soit les longueurs d'ondes d'excitation, soit les longueurs d'ondes de fluorescence. In this embodiment, the photodetectors include optical filters selecting either the excitation wavelengths or the fluorescence wavelengths.

Comme le montre la figure 9, I'excitation résolue temporellement ou non conduit en sortie de fibre, à des informations logiques qui dépendent de la susbstance dissoute et de sa concentration dans la fibre. As shown in FIG. 9, the excitation, whether temporally resolved or not, leads to the fiber output, to logical information which depends on the dissolved substance and its concentration in the fiber.

On peut également utiliser des substances luminescentes à durée de vie longue ou courte. On peut par exemple utiliser des fibres optiques dopées par deux substances à courte et à longue durée de vie, absorbant et émettant des radiations autour d'une certaine longueur d'ondes. II en résulte que si l'excitation est courte ou longue par rapport aux durées de vies, on dispose d'une information temporelle si la mesure de l'émission est décalée dans le temps. Ce second renseignement temporel est difficile à percevoir de la part d'un fraudeur éventuel. Luminescent substances with a long or short lifespan can also be used. One can for example use optical fibers doped by two substances with short and long life, absorbing and emitting radiation around a certain wavelength. It follows that if the excitation is short or long compared to the lifetimes, there is temporal information if the measurement of the emission is shifted in time. This second temporal information is difficult to perceive from a potential fraudster.

Bien évidemment, les différentes techniques décrites cidessus, peuvent être combinées entre elles. Obviously, the different techniques described above can be combined with one another.

Dans une variante de réalisation, il est possible d'utiliser un nombre plus restreint de sources lumineuses et de photodétecteurs, en utilisant une fibre optique du type de celle montrée à la figure 10. Cette fibre optique est placée dans un milieu contenant par exemple des monomères que l'on va polymériser. Après rigidification, le matériau est coupé (traits mixtes figure 10). In an alternative embodiment, it is possible to use a more limited number of light sources and photodetectors, using an optical fiber of the type shown in FIG. 10. This optical fiber is placed in a medium containing, for example, monomers that we will polymerize. After stiffening, the material is cut (dashed lines in Figure 10).

Avantageusement, on peut réaliser le dispositif avec un nombre de fibres optiques non reliées à la source et au détecteur, rendant ainsi une copie particulièrement difficile. Des relais luminescents peuvent être utilisés. Advantageously, the device can be produced with a number of optical fibers not connected to the source and to the detector, thus making a copy particularly difficult. Luminescent relays can be used.

Les avantages ressortent bien de la description.  The advantages are apparent from the description.

Claims (9)

REVENDICATIONS -1- Dispositif de reconnaissance de sécurité, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison, les éléments suivants - au moins une source lumineuse - au moins un conducteur de lumière - au moins un photo détecteur lesdits éléments étant convenablement disposés pour permettre le transport de l'information lumineuse, en vue de créer un signal analogique digitalisable pour fournir une information logique.-1- Safety recognition device, characterized in that it comprises in combination, the following elements - at least one light source - at least one light conductor - at least one photo detector, said elements being suitably arranged to allow transport luminous information, in order to create a digitizable analog signal to provide logical information. -2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments sont assujettis à un circuit d'excitation et d'analyses continues.-2- Device according to claim 1, characterized in that the elements are subject to a circuit of excitation and continuous analysis. -3- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments sont assujettis à un circuit d'excitation résolu dans le temps.-3- Device according to claim 1, characterized in that the elements are subject to an excitation circuit resolved over time. -4- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre une information photo-physique correspondant à des changements de fréquences et d'intensité de lumière émises et transmises par le ou les conducteurs.-4- Device according to claim 1, characterized in that it implements photo-physical information corresponding to changes in frequency and intensity of light emitted and transmitted by the conductor (s). -5- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre des substances émissives dissoutes dans le ou les conducteurs de lumière, dont la durée de vie de l'émission permet d'introduire une discrimination temporelle.-5- Device according to claim 1, characterized in that it uses emissive substances dissolved in the light conductor (s), whose lifetime of the emission allows to introduce time discrimination. -6- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs de lumière sont constitués par des fibres optiques. -6- Device according to claim 1, characterized in that the light conductors are constituted by optical fibers. -7- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres optiques comportent au moins une substance luminescente émettant dans un autre domaine de longueurs d'ondes que l'excitation.-7- Device according to claim 1, characterized in that the optical fibers comprise at least one luminescent substance emitting in another range of wavelengths than excitation. -8- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres optiques comportent une substance absorbante non luminescente.-8- Device according to claim 1, characterized in that the optical fibers comprise a non-luminescent absorbent substance. -9- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sources de lumière sont sensiblement monochromatiques, des sondas luminescentes étant dissoutes dans des fibres. -9- Device according to claim 1, characterized in that the light sources are substantially monochromatic, luminescent probes being dissolved in fibers.
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