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Accompagnement spécifique des travaux de recherches et d’innovation Défense (ASTRID)
Edition 2012


OMVIR


Optiques Moulées multispectrales transparentes dans le Visible et dans l’InFrarouge thermique

Optiques Moulées multispectrales transparentes dans le Visible et dans l’InfraRouge thermique
Il existe bien entendu des nombreuses optiques fonctionnant soit dans le visible/proche IR, soit dans l’infrarouge thermique. Deux matériaux connus depuis très longtemps, ZnS et ZnSe, peuvent être envisagés pour la fabrication d’optiques multi-spectrales, même si ces deux matériaux ne couvrent que partiellement ces deux bandes spectrales. Ces matériaux sont fabriqués avec un processus très complexe et sont très onéreux. Ces sont des matériaux poly cristallins et ils ne sont pas moulables

Objectif et perspective d’applications
L’objectif de ce projet est de développer des optiques moulables multi-spectrales fonctionnant simultanément dans le visible/proche infrarouge et dans l’infrarouge thermique entre 8-12 µm. La fusion de ces deux (ou trois) images complémentaires permet d’envisager beaucoup d’applications civiles et militaires. A titre d’exemple, pour l’aide à la conduite d’automobile, l’image visible/proche infrarouge permet de mieux lire les indications routières et de détecter la présence de verglas. L’image thermique permet de voir plus loin dans le brouillard et de détecter la présence de piétons même dans le noir. Pour les applications militaires, il est par exemple plus facile de se déplacer dans le noir avec une imagerie proche infrarouge intensifiée et l’imagerie thermique est indispensable pour dé-camoufler les cibles chauds

Programme de travail
Le programme de travail avec les équipes responsables est le suivant :
L a tâche 1 est consacré au management du projet
Tâche 2: Développement de verres transparents du visible jusqu'à 12µm (LVC)
L’objectif de cette tâche est de développer des verres transparents du visible jusqu’à la 12 µm, permettant d’imager simultanément dans la bande visible/SWIR et la bande thermique de 8-12 µm avec une même optique moulée. Cette tâche est décomposée en 3 sous-tâches
Tâche 3 : Fabrication d'optiques multi-spectrales par moulage (LVC)
L’objectif de cette tâche est de démontrer la faisabilité d’optiques multi-spectrales par moulage à partir des verres mis au point dans la tâche 2.
Tâches 4 : Étude et réalisation des traitements antireflets (TAGX)
Il s’agit de mettre au point un traitement antireflet très large bande pour obtenir des optiques avec une transmission moyenne supérieure à 97% dans les deux bandes spectrales spécifiées.

Tâche 5 : Étude des domaines d’emploi, évaluation des performances et proposition du développement future (TAGX)
Deux systèmes optiques fusionnant des images visible/infrarouge thermique 8-12 µm ou des images proche infrarouge (0,7 – 1,7 µm)/infrarouge thermique seront conçus et leur performance sera évaluée. Une application civile et une autre pour la défense seront proposées.

Résultats

Nous sommes dans la 1ère année de ce projet. La spécification des besoins a été établie par THALES-ANGENIEUX. Le système vitreux GeS2-Ga2S3-CsCl a été étudié en détail. Deux compositions ont été retenues pour des caractérisations complètes (transmission optique, durabilité chimique, indice de réfraction, dispersion chromatique, changement d’indice de réfraction en fonction de la température, masse volumique, résistance à la cristallisation…)

Perspectives

En cas de succès, ce projet améliorera la position de Thales Angénieux dans le domaine de la sécurité et de la surveillance: des systèmes multi-spectraux plus compacts à entrée unique pourront être proposés. TAGX affiche l’ambition de doubler son activité sur ce créneau en 5 ans.

Productions scientifiques et brevets

Une présentation orale dans un congrès international de référence
New solutions and technologies for uncooled infrared imaging,
Joël Rollin, Frédéric Diaz, Christophe Fontaine, Thales Angénieux S.A. (France);
Brigitte Loiseaux, Mane -Si Laure Lee, Christophe Clienti, Thales Research and
Technology (France); Xianghua Zhang, Laurent Calvez
2013 Defense, Security, and Sensing, April 29 – May 3 2013, Baltimore USA

Partenaires

Laboratoire public

TAGX THALES-ANGENIEUX

Aide de l'ANR 259 834 euros
Début et durée du projet scientifique janvier 2013 - 36 mois

Résumé de soumission

L’objectif de ce projet est de développer des optiques moulables multi-spectrales fonctionnant simultanément dans le visible/proche infrarouge et dans l’infrarouge thermique entre 8-12 µm. Ces optiques permettront la fusion d’images dans ces deux bandes complémentaires avec une seule optique, conduisant à une simplification de la conception, de la fabrication et une diminution de coût et de poids.
L’imagerie visible/proche infrarouge et infrarouge thermique (8-12 µm) trouve un grand nombre d’applications toujours en forte croissance. La fusion de ces deux (ou trois) images complémentaires permet d’envisager beaucoup d’applications civiles et militaires. A titre d’exemple, pour l’aide à la conduite d’automobile, l’image visible/proche infrarouge permet de mieux lire les indications routières et de détecter la présence de verglas. L’image thermique permet de voir plus loin dans le brouillard et de détecter la présence de piétons même dans le noir. Pour les applications militaires, il est par exemple plus facile de se déplacer dans le noir avec une imagerie proche infrarouge intensifiée et l’imagerie thermique est indispensable pour dé-camoufler les cibles chauds
Il existe bien entendu des nombreuses optiques fonctionnant soit dans le visible/proche IR, soit dans l’infrarouge thermique. Deux matériaux connus depuis très longtemps, ZnS et ZnSe, peuvent être envisagés pour la fabrication d’optiques multi-spectrales, même si ces deux matériaux ne couvrent que partiellement ces deux bandes spectrales. Ces matériaux sont fabriqués avec un processus très complexe et sont très onéreux. Ces sont des matériaux poly cristallins et ils ne sont pas moulables.
Dans ce projet, nous proposons de
- développer des verres transparents du visible jusqu’à 12 µm
- mettre au point un procédé de fabrication d’optiques multi spectrales par moulage
- développer des traitements antireflets très large bande
- étudier leurs cas d’emploi sur des combinaisons multi-spectrales visible/infrarouge. Une application civile et une application pour la défense seront proposées
L’originalité de ce projet est associée aux points suivants :
- Des verres inédits transparents à la fois dans le visible et jusqu’à la bande 8-12 µm seront développés. Les compositions de base sont protégées par un brevet CNRS étendus dans la plupart des pays industrialisés.
- Les premières optiques multi spectrales fabriquée par moulage seront développées.
- Un système de vision fusionnant l’imagerie visible ou proche infrarouge et l’imagerie thermique sera proposé avec une même optique d’entrée, simplifiant considérablement la conception et la fabrication. C’est une rupture technologique qui permet d’envisager de nombreuses applications aussi bien grand-publiques ou militaires.
Le consortium est composé d’un laboratoire académique et d’un industriel reconnus dans leur domaine d’expertises avec une longue histoire de collaborations fructueuses. Ces collaborations ont notamment permis l’industrialisation d’optiques infrarouges moulées pour la vision nocturne qui équipent notamment des voitures BMW et des caméras IR du plus grand fabriquant mondial.

 

Programme ANR : Accompagnement spécifique des travaux de recherches et d’innovation Défense (ASTRID) 2012

Référence projet : ANR-12-ASTR-0016

Coordinateur du projet :
Monsieur Xianghua ZHANG (Institut des Sciences Chimiques de Rennes)

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.