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WO2008040875A1 - Device and method for determining a light signal additive to sunlight - Google Patents

Device and method for determining a light signal additive to sunlight Download PDF

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WO2008040875A1
WO2008040875A1 PCT/FR2007/001603 FR2007001603W WO2008040875A1 WO 2008040875 A1 WO2008040875 A1 WO 2008040875A1 FR 2007001603 W FR2007001603 W FR 2007001603W WO 2008040875 A1 WO2008040875 A1 WO 2008040875A1
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WO
WIPO (PCT)
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signal
line
intensity
light
additive
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR2007/001603
Other languages
French (fr)
Inventor
Jean-Michel Roger
Boris Jérôme LARCHEVEQUE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sferis SARL
Institut National de Recherche en Sciences et Technologies pour Lenvironnement et lAgriculture IRSTEA
Original Assignee
Sferis SARL
Centre National du Machinisme Agricole du Genie Rural des Eaux et des Forets CEMAGREF
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sferis SARL, Centre National du Machinisme Agricole du Genie Rural des Eaux et des Forets CEMAGREF filed Critical Sferis SARL
Priority to EP07848302A priority Critical patent/EP2074406A1/en
Publication of WO2008040875A1 publication Critical patent/WO2008040875A1/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G01N2201/124Sensitivity
    • G01N2201/1244Ambient light detector, e.g. for invalidating

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining an additive light signal to sunlight. It also relates to a device implementing this method.
  • Such a method makes it possible to determine, from sunlight reflected by any surface, an additive signal to sunlight for certain wavelengths.
  • This method can be used in very varied fields of application, such as, for example, the measurement of the fluorescence of chlorophyll on a sheet under natural operating conditions, or else to isolate the signal of a light-emitting diode in daylight.
  • State of the art can be used in very varied fields of application, such as, for example, the measurement of the fluorescence of chlorophyll on a sheet under natural operating conditions, or else to isolate the signal of a light-emitting diode in daylight.
  • the object of the present invention is to propose a method and a device for determining an additive light signal to sunlight reflected by an object, and not requiring: reference measurement of the solar light intensity spectrum without additive signal, or measurement of the reflectance spectrum of the object.
  • a collection of light coming from an object the light collected comprising sunlight reflected by the object, and an additive light signal, a measurement, for at least a first and a second line of atmospheric absorption, a signal that depends on an intensity of the light collected at a wavelength of the line,
  • a method according to the invention makes it possible to determine a signal that is additive to sunlight in the vicinity of an atmospheric line, without having to collect and to make measurements on sunlight devoid of an additive signal in the vicinity of said line.
  • a measured signal which depends on an intensity at a wavelength of the light collected can be expressed in Watt, Watt per square centimeter, but also in Volt for example at the output of a photodiode.
  • One of the measured signals may, for example, depend proportionally on the intensity at a wavelength of the light collected.
  • the determined signal may be proportionally dependent on the intensity of the additive signal at a given wavelength.
  • the dependence between one of the measured signals and the intensity on which it depends is substantially the same for all the measured signals.
  • the dependence can for example follow the same quadratic or proportional law for all the measured signals.
  • the intensity of the additive signal is not negligible compared to the intensity of the reflected sunlight for wavelengths in the vicinity of the first line, and the intensity of the signal additive is substantially negligible compared to the intensity of the reflected solar light for wavelengths located in the vicinity of the second line.
  • the measurements may comprise for each line i * - a measurement of a signal which depends on an intensity of the light collected at a substantially central wavelength of the line, - a measurement of a signal which depends on a intensity of light collected at a wavelength on one of the edges of the line.
  • the determination may comprise an implementation of an algorithm for determining the additive signal, said algorithm comprising as input variables the measured signals.
  • the algorithm can implement a formula in which a depth of the first ray on a sunlight intensity spectrum is expressed as a depth function of other lines on an intensity spectrum of the collected light.
  • the algorithm can use parameters that depend on a concentration in the atmosphere of components at the origin of one of the atmospheric lines, and / or the molar extinction coefficient of one of these components to a length of wave close to one of these lines, and / or the transmittance of the atmosphere to a wavelength close to one of these lines.
  • the device according to the invention may further comprise a calibration or a parameter adjustment of the algorithm.
  • the algorithm can be implemented by substantially implementing the formula:
  • S a ( ⁇ 0 , t) being the determined signal which depends on the intensity of the additive signal at a wavelength I 0 and at time t; the first and second lines being respectively centered on the wavelength ⁇ 0 and X 1 ; X 0 and / L 1 + being wavelengths located on one edge respectively of the first and second line; At 1 " and X 0 being wavelengths located on the other edge - AT -
  • S [X 0 , t), S (X 0 + JJ r S [X 1 J), S [Xf, t), and S (KJ) being measured signals which depend on the intensity of the light collected at time t and respectively at the wavelength X 0 , X + , X 0 , X x , Xf and K;
  • the atmospheric lines can be due to the absorption of identical atmospheric compounds.
  • the first line may consist of the oxygen line centered on 760 nanometers.
  • the second line may consist of the oxygen line centered on
  • the additive signal may consist of a light signal emitted by the object.
  • it may consist of a fluorescence signal emitted by the object in response to reflected sunlight.
  • a device for determining an additive light signal to sunlight having passed through an atmosphere comprising: means for collecting light from an object, the light collected comprising sunlight reflected by the object, and an additive light signal,
  • a device according to the invention makes it possible to determine an additive signal to sunlight in the vicinity of an atmospheric line, without having to collect and to make measurements on sunlight devoid of additive signal in the vicinity of said atmospheric line.
  • the device according to the invention is arranged so that the dependence between one of the measured signals and the intensity on which it depends is substantially the same for all the measured signals.
  • the determination means are provided for a significant additive signal intensity relative to the intensity of the reflected sunlight for wavelengths in the vicinity of the first line, and are provided for an intensity of additive signal substantially negligible compared to the intensity of sunlight reflected for wavelengths located in the vicinity of the second line.
  • the collection means typically comprise an achromatic lens, or a Cassegrain-type assembly comprising two parabolic reflectors.
  • the measuring means can comprise for each line:
  • the measuring means may comprise a photodiode, ⁇ a photodiode array or a CCD sensor.
  • the photodiodes are preferably indium gallium arsenide photodiodes (InGaAs) or silicon.
  • This type "photodiode has the advantage of covering a large wavelength range. For photodiodes made of silicon, this interval 'E, typically tends 300 to 1100 nanometers. For the InGaAs photodiodes, this range extends typically from 900 to 1700 nanometers, and even up to 2500 nanometers if they are cooled.
  • the same type of photodiode can measure signals that depend on intensities of the light collected at atmospheric line wavelengths spaced several hundred nanometers apart.
  • the device according to the invention may furthermore comprise means for shaping each electrical signal, in particular means for amplifying and filtering each electrical signal, and means for digitizing each of the electrical signals.
  • the device according to the invention may furthermore comprise means for separating wavelengths from the collected light.
  • the device according to the invention may comprise at least one filter allowing substantially only one wavelength of the light collected, and / or at least one diffraction grating to separate the wavelengths in the vicinity of one of the atmospheric lines.
  • the device according to the invention may further comprise an optical fiber strand, the collection means directing the collected light towards a first end of the strand, the other end of the strand being subdivided into several subsets of fibers each optically connected to each other. a light sensor.
  • the determination means may comprise means for implementing an algorithm for determining the additive signal, said algorithm comprising as input variables the measured signals.
  • the device according to the invention may further comprise means for calibrating or adjusting parameters of the algorithm.
  • the determination means may comprise a microprocessor, a microcomputer, or means for implementing a calculation table.
  • the measuring means may be arranged to measure, for more than one line in the vicinity of which an intensity of an additive signal is not negligible compared to the intensity of the reflected sunlight, a signal which depends on the intensity light collected at a wavelength of the line.
  • a device according to the invention can then furthermore comprise means for determining a plurality of signals which each depend on a intensity of an additive signal at a different wavelength.
  • the device according to the invention may comprise means for determining signals which each depend either on the intensity of the fluorescence of a different molecule such as chlorophyll or a polyphenol, or the intensity of the fluorescence of the same molecule at a different wavelength.
  • Relationships between specific signals may, for example, make it possible to characterize the photosynthetic activity or the water stress of a plant system. For example, the determination of the fluorescence of chlorophyll at several wavelengths (in particular in the blue / green and the near infrared) makes it possible to draw up a remote map of the photosynthetic activity of plants. The unity of the signals determined is of little importance, since the characterizations generally depend on signal ratios.
  • the device according to the invention may comprise a unit for processing specific signals and for performing such characterizations.
  • a device according to the invention can be arranged to measure signals by being in contact with the object. It can for example include means to pinch the object.
  • the device according to the invention can also be arranged to measure signals remotely. It can for example be in the form of a portable device to point a few centimeters from the object, in the form of a device embedded on an agricultural tool or even in the form of a device embedded in an airplane or a remote sensing satellite.
  • the field of the invention is not limited to the determination of fluorescence signals.
  • a device or method according to the invention may be used to evaluate the brightness of a display or a diode in direct sunlight.
  • FIG. 1 illustrates a schematic side view of a first device embodiment according to the invention, oriented towards a sheet
  • FIG. 2 illustrates, over a wavelength interval comprising a first atmospheric line, a solar light intensity spectrum which has passed through the terrestrial atmosphere but has not been reflected by the sheet
  • FIG. over a wavelength range comprising the first atmospheric line, a light intensity spectrum collected by the device according to the invention
  • FIG. 4 illustrates, over a wavelength interval comprising a second atmospheric line, an intensity spectrum of the light collected by the device according to the invention
  • FIG. 5 illustrates a schematic side view of a second device embodiment according to the invention
  • the device 1 according to the invention comprises an optical system 2 for collecting light 5, 6.
  • the optical system comprises in particular an achromatic lens 3.
  • the light collected comprises sunlight 5 reflected by the surface of the sheet 4, and an additive fluorescence signal 6 emitted by the sheet following absorption of a portion of the sunlight 13 incident on the sheet.
  • the device 1 furthermore comprises means for separating wavelengths from the light collected, comprising a strand 7 of optical fibers and interference filters 9.
  • the lens 3 directs the light collected at the input of the strand of light.
  • the fiber strand 7 is subdivided into a plurality of fiber subsets 8.
  • the output of each subset of fibers is coupled to a filter 9 which substantially selects a length of fiber.
  • the light is collected by the optical system and transported along the subset of fibers.
  • the device according to the invention further comprises means for measuring a plurality of signals which each depend on an intensity of the light collected at a different wavelength.
  • Each interference filter is coupled to a photodiode 10 which captures the light selected by the filter.
  • the light received by each of the photodiodes is converted into an electrical signal which is proportionally dependent on the intensity of the light collected at the wavelength selected by the filter coupled to the photodiode.
  • the electrical signals are generally of low level at the output of the photodiodes.
  • the signals are processed by an electronic card 11 which comprises: a signal shaping unit, which amplifies and filters each electrical signal,
  • an analog / digital converter which converts each electrical signal into a digital signal.
  • the device according to the invention can thus measure on the collected light signals which depend on the intensity of the light collected near a wavelength of a first atmospheric line or in the vicinity of a wavelength. a second atmospheric line.
  • the subdivision of the light collected in the subsets of fibers, the transmission coefficients of the optical fibers and the filters, and the responses of the photodiodes are such that the measured signals all depend on an intensity of the light collected according to substantially the same coefficient of proportionality.
  • the first embodiment comprises enough photodiodes to measure:
  • the device according to the invention further comprises means for determining the additive signal 6 in the vicinity of the first line, in the event that in the vicinity of the first line the intensity of the additive fluorescence signal is not negligible compared to to the intensity of the reflected sunlight, and in the event that in the vicinity of the second line the intensity of the additive fluorescence signal is negligible compared to the intensity of the reflected sunlight.
  • Signal measurements in the vicinity of the second line serve as reference measurements, and replace reference measurements on collected solar light without an additive signal in the vicinity of the first line.
  • the electronic card 11 further comprises a digital signal processing unit which implements an algorithm for determining the additive signal 6 from the measured signals.
  • the additive signal can be determined punctually in time, or continuously.
  • a display screen 12 displays the determined additive signal, or the time evolution of the additive signal determined.
  • X n the central wavelengths of n atmospheric lines (among which the second line, X 1 being the central wavelength 20 of the second line), free of any signal additive on the spectrum of the light collected, ie affected only by multiplicative absorption phenomena,
  • Xf a wavelength greater than X 1 and located on one of the edges 24 of the first line
  • the insolation index Is (X 1 , t) of an atmospheric line centered on a wavelength ⁇ such as the intensity at the wavelength ⁇ , of a solar light signal devoid of additive signal at the wavelength ⁇ ,, divided by the theoretical intensity of the signal at the wavelength ⁇ , in the absence of an atmospheric line.
  • Fig. 2 illustrates the intensity spectrum of sunlight before it is reflected by sheet 4 over a wavelength range comprising the first atmospheric line.
  • the insolation index of the first line is equal to:
  • FIG. 4 illustrates the intensity spectrum S of the light collected, over a wavelength interval comprising the second atmospheric line centered on the wavelength ⁇ x .
  • the additive signal 6 is assumed to be negligible with respect to sunlight 5 in the vicinity of the second line.
  • the insolation index of a line devoid of an additive signal is representative of the depth 25, 26 of this line.
  • the insolation index Is (X 1 J) can be estimated as the transmittance of the atmosphere at the wavelength ⁇ 1.
  • S * (X j) can be estimated in different ways here are three examples that rely on measurements available: a / assimilating the spectrum between A 1 "and A + 1 to a straight, giving '
  • a 1 - A 1 is, finally: ( ⁇ ; - ⁇ ;). S ( ⁇ ,, t)
  • IsM - a; -x t ) .s (x;, t) - (x; - ⁇ ,). s ( ⁇ ;, t)
  • the light collected by the device according to the invention is the sum of the reflection of sunlight 5 and the additive signal 6.
  • ls * (X 0 , t) R (X 0 , t) .a + S a (X 0 , t)
  • S (X 0 , t) R (X 0 , t) .b + S a ⁇ 0 , t)
  • R (X 0 J) is the reflectance of the object at the wavelength X 0 and at time t. From this follows:
  • the device determines at time t a signal S a (X 0 , t) which depends on the intensity of the additive signal 6 in the vicinity of the first line. implementing a calculation algorithm whose input variables are:
  • a measured signal S ( ⁇ o , t) which depends on the intensity of the light collected by the device according to the invention substantially at the central wavelength A 0 of the first line and at time t,
  • the insolation index of the first line expressed as a function F, of other measured signals which depend on intensities of the light collected at wavelengths of other atmospheric lines, that is to say expressed as a function F of the insolation indices of these other lines.
  • the device comprises means for calibrating or adjusting parameters of the algorithm, and in particular parameters of the function F.
  • the calibration can be performed by manual adjustment means, or by calibration means by learning.
  • the algorithm may also use calibration parameters to determine the value of the intensity of the additive signal in the vicinity of the first line. These calibration parameters may for example take into account the distribution of the light collected in the optical fibers, the transmission coefficients of the optical fibers and filters, and the responses of the photodiodes.
  • the first line centered on 760 nanometers and the second line centered on 1270 nanometers are lines of oxygen absorption of the atmosphere.
  • the implementation of the algorithm for determining the signal S 0 (A 0 J) in the vicinity of the first line comprises an implementation of the formula:
  • Is (X 0 J) being defined by the following formula connecting the depth of the first line on an intensity spectrum of sunlight to the depth 26 of the second line on an intensity spectrum of the collected light:
  • the implementation of the algorithm for determining the signal SJX 0 J) comprises an implementation of the formula:
  • FIG. 1 A second embodiment of the device 18 according to the invention will now be described with reference to FIG. This second embodiment will only be described for its differences with respect to the first embodiment illustrated in FIGS. 1 to 4.
  • the photodiodes are replaced by sensors 15, 17 comprising a plurality of sensitive cells, such as CCD cameras or lines of photodiodes.
  • the interference filters are replaced by components 14, 16, each component being capable of separating the wavelengths of the light collected in the vicinity of an atmospheric line, and being associated with one of the sensors.
  • the output of each subset of fibers is coupled with one of the diffraction gratings.
  • the light diffracted respectively by the first 14 and second network is respectively captured by a first 15 and second 17 sensor.
  • the first sensor measures S [I 0 , t), s ⁇ o , t), and sfaj), and the second sensor measures s (? ⁇ , t), s (Kj), and S [KJ] -
  • the algorithm implemented to determine the additive signal 6 is similar to that implemented by the first variant of the first embodiment of the device according to the invention.
  • the first sensor measures S [X 0 , t) and one of S [X 0 + J) and S [X Q , t).
  • the second sensor measures S [X 1 J) and one of " S [Xf, t) and s ⁇ [, t) .
  • the algorithm used to determine the additive signal 6 is similar to that implemented by the second variant of the first embodiment of the device according to the invention.
  • a device may comprise means for determining additive signals at wavelengths of different atmospheric lines.
  • a device may comprise means for measuring, for more than two atmospheric lines, a signal which depends on an intensity of the light collected at a wavelength of the line, and / or means to measure more than three signals per line. The greater the number of measured signals, the more precise the algorithm implemented to determine an additive signal.

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Abstract

The invention relates to a method and a device for determining a light signal additive to sunlight. The device according to the invention comprises: means (2) for collecting light coming from an object, the collected light comprising solar light (5) reflected by the object (4) and an additive light signal (6); means (10, 15, 17) for measuring, for at least first and second atmospheric absorption lines, a signal that depends on the intensity of the collected light at a wavelength of the line; means (11) for determining, from the measured signals, a signal that depends on an intensity of the additive signal at a wavelength of the first line. The invention also relates to a method employed in a device according to the invention. The device or the method according to the invention does not require measurement on reference sunlight without the additive signal close to the first line. Application more particularly to the measurement of a fluorescence signal emitted by vegetation.

Description

«Dispositif et procédé pour déterminer un signal lumineux additif à de la lumière solaire» "Apparatus and method for determining an additive light signal to sunlight"

Domaine technique La présente invention concerne un procédé pour déterminer un signal lumineux additif à de la lumière solaire. Elle concerne aussi un dispositif mettant en œuvre ce procédé.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for determining an additive light signal to sunlight. It also relates to a device implementing this method.

Un tel procédé permet de déterminer, à partir de la lumière solaire réfléchie par une surface quelconque, un signal additif à la lumière solaire pour certaines longueurs d'onde. Ce procédé peut être utilisé dans des domaines d'application très variés, comme par exemple la mesure de la fluorescence de la chlorophylle sur une feuille en conditions naturelles de fonctionnement, ou bien encore pour isoler le signal d'une diode électroluminescente en plein jour. Etat de la technique antérieureSuch a method makes it possible to determine, from sunlight reflected by any surface, an additive signal to sunlight for certain wavelengths. This method can be used in very varied fields of application, such as, for example, the measurement of the fluorescence of chlorophyll on a sheet under natural operating conditions, or else to isolate the signal of a light-emitting diode in daylight. State of the art

II existe, dans un spectre d'intensité de la lumière solaire en fonction de la longueur d'onde de la lumière solaire, des raies sombres liées à l'absorption de composés atmosphériques. Une telle raie possède une largeur qui définit un intervalle de longueurs d'onde de la raie. Certaines de ces raies sombres ont été identifiées par Fraunhofer (comme par exemple les bandes A et F de Fraunhofer). Dans la suite de ce document, nous appellerons les raies sombres des « raies atmosphériques ».There exists, in a solar light intensity spectrum as a function of the wavelength of sunlight, dark lines linked to the absorption of atmospheric compounds. Such a line has a width that defines a range of wavelengths of the line. Some of these dark lines have been identified by Fraunhofer (eg Fraunhofer bands A and F). In the remainder of this document, we will call the dark lines of the "atmospheric lines".

On connaît, par l'article de Moya et al. intitulé M new instrument for passive remote sensing 1. Measurements of sunlight-induced chlorophyll fluorescence" , paru dans la revue « Remote sensing of Environment » en 2004 (volume 91, pages 186 à 197), une méthode pour déterminer la fluorescence de la chlorophylle d'un végétal éclairé par de la lumière solaire. La méthode comprend une mesure d'une intensité de la raie atmosphérique de l'oxygène centrée sur 760 nanomètres sur de la lumière solaire servant de référence blanche et dénuée de signal de fluorescence, et sur de la lumière solaire réfléchie par le végétal.It is known from the article by Moya et al. entitled M new instrument for passive remote sensing 1. Measurements of sunlight-induced chlorophyll fluorescence ", published in the 2004 journal" Remote sensing of Environment "(volume 91, pages 186-197), a method for determining the fluorescence of chlorophyll of a plant illuminated by sunlight.The method includes a measurement of an intensity of the atmospheric oxygen line centered on 760 nanometers on solar light serving as a white reference and devoid of fluorescence signal, and on solar light reflected by the plant.

Le but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif pour déterminer un signal lumineux additif à de la lumière solaire réfléchie par un objet, et ne nécessitant pas : de mesure de référence du spectre d'intensité de la lumière solaire sans signal additif, ou de mesure du spectre de réflectance de l'objet.The object of the present invention is to propose a method and a device for determining an additive light signal to sunlight reflected by an object, and not requiring: reference measurement of the solar light intensity spectrum without additive signal, or measurement of the reflectance spectrum of the object.

Exposé de l'inventionPresentation of the invention

Cet objectif est atteint avec un procédé pour déterminer un signal lumineux additif à de la lumière solaire ayant traversé une atmosphère, comprenant :This object is achieved with a method for determining an additive light signal to sunlight having passed through an atmosphere, comprising:

- une collection de lumière en provenance d'un objet, la lumière collectée comprenant de la lumière solaire réfléchie par l'objet, et un signal lumineux additif, une mesure, pour au moins une première et une deuxième raie d'absorption atmosphérique, d'un signal qui dépend d'une intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde de la raie,a collection of light coming from an object, the light collected comprising sunlight reflected by the object, and an additive light signal, a measurement, for at least a first and a second line of atmospheric absorption, a signal that depends on an intensity of the light collected at a wavelength of the line,

- une détermination, à partir des signaux mesurés, d'un signal qui dépend d'une intensité du signal additif à une longueur d'onde de la première raie.a determination, based on the measured signals, of a signal which depends on an intensity of the additive signal at a wavelength of the first line.

Ainsi, un procédé selon l'invention permet de déterminer un signal additif à de la lumière solaire au voisinage d'une raie atmosphérique, sans avoir à collecter et à faire des mesures sur de la lumière solaire dénuée de signal additif au voisinage de ladite raie atmosphérique. Un signal mesuré qui dépend d'une intensité à une longueur d'onde de Ia lumière collectée peut être exprimé en Watt, en Watt par centimètre carré, mais aussi en Volt par exemple en sortie d'une photodiode.Thus, a method according to the invention makes it possible to determine a signal that is additive to sunlight in the vicinity of an atmospheric line, without having to collect and to make measurements on sunlight devoid of an additive signal in the vicinity of said line. atmospheric. A measured signal which depends on an intensity at a wavelength of the light collected can be expressed in Watt, Watt per square centimeter, but also in Volt for example at the output of a photodiode.

Un des signaux mesurés peut par exemple dépendre proportionnellement d'une intensité à une longueur d'onde de la lumière collectée. De même, le signal déterminé peut dépendre proportionnellement de l'intensité du signal additif à une longueur d'onde donnée.One of the measured signals may, for example, depend proportionally on the intensity at a wavelength of the light collected. Similarly, the determined signal may be proportionally dependent on the intensity of the additive signal at a given wavelength.

De manière préférentielle, la dépendance entre un des signaux mesurés et l'intensité dont il dépend est sensiblement la même pour tous les signaux mesurés. La dépendance peut par exemple suivre une même loi quadratique ou proportionnelle pour tous les signaux mesurés.Preferably, the dependence between one of the measured signals and the intensity on which it depends is substantially the same for all the measured signals. The dependence can for example follow the same quadratic or proportional law for all the measured signals.

De manière préférentielle, l'intensité du signal additif est non négligeable par rapport à l'intensité de la lumière solaire réfléchie pour des longueurs d'onde situées au voisinage de la première raie, et l'intensité du signal additif est sensiblement négligeable par rapport à l'intensité de la lumière solaire réfléchie pour des longueurs d'onde situées au voisinage de la deuxième raie.Preferably, the intensity of the additive signal is not negligible compared to the intensity of the reflected sunlight for wavelengths in the vicinity of the first line, and the intensity of the signal additive is substantially negligible compared to the intensity of the reflected solar light for wavelengths located in the vicinity of the second line.

Les mesures peuvent comprendre pour chaque raie i* - une mesure d'un signal qui dépend d'une intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde sensiblement centrale de la raie, - une mesure d'un signal qui dépend d'une intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde située sur un des bords de la raie.The measurements may comprise for each line i * - a measurement of a signal which depends on an intensity of the light collected at a substantially central wavelength of the line, - a measurement of a signal which depends on a intensity of light collected at a wavelength on one of the edges of the line.

La détermination peut comprendre une mise en oeuvre d'un algorithme de détermination du signal additif, ledit algorithme comprenant comme variables d'entrée les signaux mesurés.The determination may comprise an implementation of an algorithm for determining the additive signal, said algorithm comprising as input variables the measured signals.

L'algorithme peut implémenter une formule dans laquelle une profondeur de la première raie sur un spectre d'intensité de la lumière solaire est exprimée comme une fonction de profondeurs d'autres raies sur un spectre d'intensité de la lumière collectée.The algorithm can implement a formula in which a depth of the first ray on a sunlight intensity spectrum is expressed as a depth function of other lines on an intensity spectrum of the collected light.

L'algorithme peut utiliser des paramètres qui dépendent d'une concentration dans l'atmosphère de composants à l'origine d'une des raies atmosphériques, et/ou du coefficient d'extinction molaire d'un de ces composants à une longueur d'onde voisine d'une de ces raies, et/ou de la transmittance de l'atmosphère à une longueur d'onde voisine d'une de ces raies.The algorithm can use parameters that depend on a concentration in the atmosphere of components at the origin of one of the atmospheric lines, and / or the molar extinction coefficient of one of these components to a length of wave close to one of these lines, and / or the transmittance of the atmosphere to a wavelength close to one of these lines.

Le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre un étalonnage ou un réglage de paramètres de l'algorithme.The device according to the invention may further comprise a calibration or a parameter adjustment of the algorithm.

L'algorithme peut être mis en œuvre en implémentant sensiblement la formule :

Figure imgf000005_0001
The algorithm can be implemented by substantially implementing the formula:
Figure imgf000005_0001

Sa0,t) étant le signal déterminé qui dépend de l'intensité du signal additif à une longueur d'onde I0 et au temps t ; la première et deuxième raie étant centrée respectivement sur la longueur d'onde λ0 et X1 ; X0 et /L1 + étant des longueurs d'onde situées sur un des bords respectivement de la première et deuxième raie ; A1 " et X0 étant des longueurs d'onde situées sur l'autre bord - A -S a0 , t) being the determined signal which depends on the intensity of the additive signal at a wavelength I 0 and at time t; the first and second lines being respectively centered on the wavelength λ 0 and X 1 ; X 0 and / L 1 + being wavelengths located on one edge respectively of the first and second line; At 1 " and X 0 being wavelengths located on the other edge - AT -

respectivement de la première et deuxième raie ; S[X0 , t), S(X0 +JJr

Figure imgf000006_0001
S[X1 J), S[Xf , t), et S(KJ) étant des signaux mesurés qui dépendent de l'intensité de la lumière collectée au temps t et respectivement à la longueur d'onde X0 , X+ , X0 , Xx , Xf et K ; S* (Xoj) étant défini par S' (X0J) = S(X0 +J) ou S' (X0J) = S(X0 J) ourespectively the first and second line; S [X 0 , t), S (X 0 + JJ r
Figure imgf000006_0001
S [X 1 J), S [Xf, t), and S (KJ) being measured signals which depend on the intensity of the light collected at time t and respectively at the wavelength X 0 , X + , X 0 , X x , Xf and K; S * (X o j) being defined by S '(X 0 J) = S (X 0 + J) or S' (X 0 J) = S (X 0 J) or

S* β0 J) = S(X0 + , t) +^h. (S(XlJ) - S(X0 , t))S * β 0 J) = S (X 0 + , t) + ^ h. (S (XlJ) - S (X 0 , t))

A0 - A0 A 0 - A 0

Is(X0J) étant défini par Is(X0J) = A Is(XxJf où A et B sont des paramètresIs (X 0 J) being defined by Is (X 0 J) = A Is (X x Jf where A and B are parameters

(Xl -X^)S(XxJ) variables, et Is(X1J) est défini par Is(XxJ) =~(Xl-X ^) S (X x J) variables, and Is (X 1 J) is defined by Is (X x J) = ~ -

(K - XX )S(KJ) - (K - XX )S(KJ)(K - X X ) S (KJ) - (K - X X ) S (KJ)

ou Is

Figure imgf000006_0002
or Is
Figure imgf000006_0002

Les raies atmosphériques peuvent être dues à l'absorption de composés atmosphériques identiques.The atmospheric lines can be due to the absorption of identical atmospheric compounds.

La première raie peut consister en la raie de l'oxygène centrée sur 760 nanomètres. La deuxième raie peut consister en la raie de l'oxygène centrée surThe first line may consist of the oxygen line centered on 760 nanometers. The second line may consist of the oxygen line centered on

1270 nanomètres.1270 nanometers.

Le signal additif peut consister en un signal lumineux émis par l'objet. En particulier, il peut consister en un signal de fluorescence émis par l'objet en réponse à la lumière solaire réfléchie.The additive signal may consist of a light signal emitted by the object. In particular, it may consist of a fluorescence signal emitted by the object in response to reflected sunlight.

Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif pour déterminer un signal lumineux additif à de la lumière solaire ayant traversé une atmosphère, comprenant : des moyens pour collecter de la lumière en provenance d'un objet, la lumière collectée comprenant de la lumière solaire réfléchie par l'objet, et un signal lumineux additif,According to yet another aspect of the invention, there is provided a device for determining an additive light signal to sunlight having passed through an atmosphere, comprising: means for collecting light from an object, the light collected comprising sunlight reflected by the object, and an additive light signal,

- des moyens pour mesurer, pour au moins une première et une deuxième raie d'absorption atmosphérique, un signal qui dépend d'une intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde de la raie,means for measuring, for at least a first and second atmospheric absorption line, a signal which depends on an intensity of the light collected at a wavelength of the line,

- des moyens pour déterminer, à partir des signaux mesurés, un signal qui dépend d'une intensité du signal additif à une longueur d'onde de la première raie.means for determining, from the measured signals, a signal which depends on an intensity of the additive signal at a wavelength of the first line.

Un dispositif selon l'invention permet de déterminer un signal additif à de la lumière solaire au voisinage d'une raie atmosphérique, sans avoir à collecter et à faire des mesures sur de la lumière solaire dénuée de signal additif au voisinage de ladite raie atmosphérique. De manière préférentielle, le dispositif selon l'invention est agencé pour que la dépendance entre un des signaux mesurés et l'intensité dont il dépend est sensiblement la même pour tous les signaux mesurés.A device according to the invention makes it possible to determine an additive signal to sunlight in the vicinity of an atmospheric line, without having to collect and to make measurements on sunlight devoid of additive signal in the vicinity of said atmospheric line. Preferably, the device according to the invention is arranged so that the dependence between one of the measured signals and the intensity on which it depends is substantially the same for all the measured signals.

De manière préférentielle, les moyens de détermination sont prévus pour une intensité du signal additif non négligeable par rapport à l'intensité de la lumière solaire réfléchie pour des longueurs d'onde situées au voisinage de la première raie, et sont prévus pour une intensité du signal additif sensiblement négligeable par rapport à l'intensité de la lumière solaire réfléchie pour des longueurs d'onde situées au voisinage de la seconde raie. Les moyens de collection comprennent typiquement une lentille achromatique, ou un montage type Cassegrain comprenant deux réflecteurs paraboliques. Les moyens de mesure peuvent comprendre pour chaque raie :Preferably, the determination means are provided for a significant additive signal intensity relative to the intensity of the reflected sunlight for wavelengths in the vicinity of the first line, and are provided for an intensity of additive signal substantially negligible compared to the intensity of sunlight reflected for wavelengths located in the vicinity of the second line. The collection means typically comprise an achromatic lens, or a Cassegrain-type assembly comprising two parabolic reflectors. The measuring means can comprise for each line:

- des moyens pour mesurer un signal qui dépend d'une intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde sensiblement centrale de la raie,means for measuring a signal which depends on an intensity of the light collected at a substantially central wavelength of the line,

- des moyens pour mesurer un signal qui dépend d'une intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde située sur un des bords de la raie.means for measuring a signal which depends on an intensity of the light collected at a wavelength located on one of the edges of the line.

Les moyens de mesure peuvent comprendre une photodiode,^ une barrette de photodiodes ou un capteur CCD. Les photodiodes sont de préférences des photodiodes Indium Gallium Arsenide (InGaAs) ou silicium. Ce type" de photodiode a pour avantage de couvrir un grand intervalle de longueur d'onde. Pour les photodiodes en silicium, cet intervalle s'é,tend typiquement de 300 à 1100 nanomètres. Pour les photodiodes InGaAs, cet intervalle s'étend typiquement de 900 à 1700 nanomètres, et même jusqu'à 2500 nanomètres si elles sont refroidies. Ainsi, un même type de photodiode peut mesurer des signaux qui dépendent d'intensités de la lumière collectée à des longueurs d'onde de raies atmosphériques espacées de plusieurs centaines de nanomètres. Dans .un mode de réalisation dans lequel les moyens de mesure génèrent pour chaque mesure un signal électrique qui dépend d'une intensité de la lumière collectée, le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre des moyens pour mettre en forme chaque signal électrique, notamment des moyens pour amplifier et filtrer chaque signal électrique, et des moyens pour numériser chacun des signaux électriques.The measuring means may comprise a photodiode, ^ a photodiode array or a CCD sensor. The photodiodes are preferably indium gallium arsenide photodiodes (InGaAs) or silicon. This type "photodiode has the advantage of covering a large wavelength range. For photodiodes made of silicon, this interval 'E, typically tends 300 to 1100 nanometers. For the InGaAs photodiodes, this range extends typically from 900 to 1700 nanometers, and even up to 2500 nanometers if they are cooled. Thus, the same type of photodiode can measure signals that depend on intensities of the light collected at atmospheric line wavelengths spaced several hundred nanometers apart. In an embodiment in which the measuring means generates for each measurement an electrical signal which depends on an intensity of the light collected, the device according to the invention may furthermore comprise means for shaping each electrical signal, in particular means for amplifying and filtering each electrical signal, and means for digitizing each of the electrical signals.

Le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre des moyens pour séparer des longueurs d'onde de la lumière collectée. Le dispositif selon l'invention peut comprendre au moins un filtre ne laissant passer sensiblement qu'une longueur d'onde de la lumière collectée, et/ou au moins un réseau de diffraction pour séparer les longueurs d'onde au voisinage d'une des raies atmosphériques. Le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre un toron de fibres optiques, les moyens de collection dirigeant vers une première extrémité du toron la lumière collectée, l'autre extrémité du toron se subdivisant en plusieurs sous- ensembles de fibres reliés optiquement chacun à un capteur de lumière.The device according to the invention may furthermore comprise means for separating wavelengths from the collected light. The device according to the invention may comprise at least one filter allowing substantially only one wavelength of the light collected, and / or at least one diffraction grating to separate the wavelengths in the vicinity of one of the atmospheric lines. The device according to the invention may further comprise an optical fiber strand, the collection means directing the collected light towards a first end of the strand, the other end of the strand being subdivided into several subsets of fibers each optically connected to each other. a light sensor.

Les moyens de détermination peuvent comprendre des moyens pour mettre en œuvre un algorithme de détermination du signal additif, ledit algorithme comprenant comme variables d'entrée les signaux mesurés. Le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre des moyens pour étalonner ou pour régler des paramètres de l'algorithme. Pour mettre en œuvre l'algorithme de détermination, les moyens de détermination peuvent comprendre un microprocesseur, un micro-ordinateur, ou des moyens pour mettre en œuvre une table de calcul.The determination means may comprise means for implementing an algorithm for determining the additive signal, said algorithm comprising as input variables the measured signals. The device according to the invention may further comprise means for calibrating or adjusting parameters of the algorithm. To implement the determination algorithm, the determination means may comprise a microprocessor, a microcomputer, or means for implementing a calculation table.

Les moyens de mesure peuvent être agencés pour mesurer, pour plus d'une raie au voisinage de laquelle une intensité d'un signal additif est non négligeable par rapport à l'intensité de la lumière solaire réfléchie, un signal qui dépend de l'intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde de la 'raie. Un dispositif selon l'invention peut alors -comprendre en outre des moyens pour déterminer plusieurs signaux qui dépendent chacun d'une intensité d'un signal additif à une longueur d'onde différente. Dans un exemple de dispositif selon l'invention appliqué à des mesures de fluorescence, le dispositif selon l'invention peut comprendre des moyens pour déterminer des signaux qui dépendent chacun soit de l'intensité de la fluorescence d'une molécule différente comme la chlorophylle ou un poly phénol, soit de l'intensité de la fluorescence d'une même molécule à une longueur d'onde différente. Des rapports entre des signaux déterminés peuvent permettre par exemple de caractériser l'activité photosynthétique ou le stress hydrique d'un système végétal. Par exemple, la détermination de la fluorescence de la chlorophylle à plusieurs longueurs d'onde (notamment dans le bleu/vert et le proche infrarouge) permet de dresser une carte à distance de l'activité photosynthétique de végétaux. L'unité des signaux déterminés importe peu, car les caractérisations dépendent en général de rapports entre signaux. Le dispositif selon l'invention peut comprendre une unité pour traiter des signaux déterminés et pour effectuer de telles caractérisations.The measuring means may be arranged to measure, for more than one line in the vicinity of which an intensity of an additive signal is not negligible compared to the intensity of the reflected sunlight, a signal which depends on the intensity light collected at a wavelength of the line. A device according to the invention can then furthermore comprise means for determining a plurality of signals which each depend on a intensity of an additive signal at a different wavelength. In an exemplary device according to the invention applied to fluorescence measurements, the device according to the invention may comprise means for determining signals which each depend either on the intensity of the fluorescence of a different molecule such as chlorophyll or a polyphenol, or the intensity of the fluorescence of the same molecule at a different wavelength. Relationships between specific signals may, for example, make it possible to characterize the photosynthetic activity or the water stress of a plant system. For example, the determination of the fluorescence of chlorophyll at several wavelengths (in particular in the blue / green and the near infrared) makes it possible to draw up a remote map of the photosynthetic activity of plants. The unity of the signals determined is of little importance, since the characterizations generally depend on signal ratios. The device according to the invention may comprise a unit for processing specific signals and for performing such characterizations.

Un dispositif selon l'invention peut être agencé pour mesurer des signaux en étant en contact avec l'objet. Il peut par exemple comprendre des moyens pour pincer l'objet. Le dispositif selon l'invention peut aussi être agencé pour mesurer des signaux à distance. Il peut par exemple se présenter sous la forme d'un dispositif portatif à pointer à quelques centimètres de l'objet, sous la forme d'un dispositif embarqué sur un outil agricole ou bien encore sous la forme d'un dispositif embarqué dans un avion ou un satellite de télédétection. Le domaine de l'invention n'est pas limité à la détermination de signaux de fluorescence. On peut par exemple utiliser un dispositif ou procédé selon l'invention pour évaluer la luminosité d'un afficheur ou d'une diode en plein soleil.A device according to the invention can be arranged to measure signals by being in contact with the object. It can for example include means to pinch the object. The device according to the invention can also be arranged to measure signals remotely. It can for example be in the form of a portable device to point a few centimeters from the object, in the form of a device embedded on an agricultural tool or even in the form of a device embedded in an airplane or a remote sensing satellite. The field of the invention is not limited to the determination of fluorescence signals. For example, a device or method according to the invention may be used to evaluate the brightness of a display or a diode in direct sunlight.

Description des figures et modes de réalisation D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :DESCRIPTION OF THE FIGURES AND EMBODIMENTS Other advantages and particularities of the invention will appear on reading the detailed description of implementations and non-limiting embodiments, and the following appended drawings:

- la figure 1 illustre'une vue schématique de profil d'un premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention, orienté vers une feuille, - la figure 2 illustre, sur un intervalle de longueurs d'onde comprenant une première raie atmosphérique, un spectre d'intensité de lumière solaire qui a traversé l'atmosphère terrestre mais n'a pas été réfléchie par la feuille, la figure 3 illustre, sur un intervalle de longueurs d'onde comprenant la première raie atmosphérique, un spectre d'intensité de lumière collectée par le dispositif selon l'invention,FIG. 1 illustrates a schematic side view of a first device embodiment according to the invention, oriented towards a sheet, FIG. 2 illustrates, over a wavelength interval comprising a first atmospheric line, a solar light intensity spectrum which has passed through the terrestrial atmosphere but has not been reflected by the sheet, FIG. over a wavelength range comprising the first atmospheric line, a light intensity spectrum collected by the device according to the invention,

- la figure 4 illustre, sur un intervalle de longueurs d'onde comprenant une seconde raie atmosphérique, un spectre d'intensité de la lumière collectée par le dispositif selon l'invention,FIG. 4 illustrates, over a wavelength interval comprising a second atmospheric line, an intensity spectrum of the light collected by the device according to the invention,

- la figure 5 illustre une vue schématique de profil d'un deuxième mode de réalisation de dispositif selon l'inventionFIG. 5 illustrates a schematic side view of a second device embodiment according to the invention;

On va décrire, en référence aux figures 1 à 4, un premier mode de réalisation de dispositif 1 selon l'invention mettant en œuvre un procédé selon l'invention. Le dispositif 1 selon l'invention comprend un système optique 2 pour collecter de la lumière 5, 6. Le système optique comprend notamment une lentille achromatique 3.With reference to FIGS. 1 to 4, a first embodiment of device 1 according to the invention embodying a method according to the invention will be described. The device 1 according to the invention comprises an optical system 2 for collecting light 5, 6. The optical system comprises in particular an achromatic lens 3.

Pour illustrer le fonctionnement du dispositif selon l'invention 1, on se place dans le cas où le dispositif 1 collecte de la lumière en provenance d'une feuille 4. La lumière collectée comprend de la lumière solaire 5 réfléchie par la surface de la feuille 4, et un signal additif de fluorescence 6 émis par la feuille suite à une absorption d'une partie de la lumière solaire 13 incidente sur la feuille.To illustrate the operation of the device according to the invention 1, one places oneself in the case where the device 1 collects light coming from a sheet 4. The light collected comprises sunlight 5 reflected by the surface of the sheet 4, and an additive fluorescence signal 6 emitted by the sheet following absorption of a portion of the sunlight 13 incident on the sheet.

Le dispositif 1 selon l'invention comprend en outre des moyens pour séparer des longueurs d'onde de la lumière collectée, comprenant un toron 7 de fibres optiques et des filtres interférentiels 9. La lentille 3 dirige la - lumière collectée en entrée du toron de fibres optiques 7. A l'autre extrémité des fibres, le toron de fibres 7 se subdivise en plusieurs sous- ensembles de fibres 8. La sortie de chaque sous-ensemble de' fibres est couplée à un filtre 9 qui sélectionne sensiblement une longueur d'pnde de la lumière qui est collectée par le système optique et transportée le long du •sous-ensemble de fibres.The device 1 according to the invention furthermore comprises means for separating wavelengths from the light collected, comprising a strand 7 of optical fibers and interference filters 9. The lens 3 directs the light collected at the input of the strand of light. At the other end of the fibers, the fiber strand 7 is subdivided into a plurality of fiber subsets 8. The output of each subset of fibers is coupled to a filter 9 which substantially selects a length of fiber. The light is collected by the optical system and transported along the subset of fibers.

Le dispositif selon l'invention comprend en outre des moyens pour mesurer plusieurs signaux qui dépendent chacun d'une intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde différente. Chaque filtre interférentiel est couplé à une photodiode 10 qui capte la lumière sélectionnée par le filtre. La lumière reçue par chacune des photodiodes est convertie en un signal électrique qui» dépend de façon proportionnelle à l'intensité de la lumière collectée à la longueur d'onde sélectionnée par le filtre couplé à la photodiode.The device according to the invention further comprises means for measuring a plurality of signals which each depend on an intensity of the light collected at a different wavelength. Each interference filter is coupled to a photodiode 10 which captures the light selected by the filter. The light received by each of the photodiodes is converted into an electrical signal which is proportionally dependent on the intensity of the light collected at the wavelength selected by the filter coupled to the photodiode.

Les signaux électriques sont généralement de faible niveau en sortie des photodiodes. Les signaux sont traités par une carte électronique 11 qui comprend : - une unité de mise en forme des signaux, qui amplifie et filtre chaque signal électrique,The electrical signals are generally of low level at the output of the photodiodes. The signals are processed by an electronic card 11 which comprises: a signal shaping unit, which amplifies and filters each electrical signal,

- un convertisseur analogique/numérique, qui convertit en signal numérique chaque signal électrique.an analog / digital converter, which converts each electrical signal into a digital signal.

Le dispositif selon l'invention peut ainsi mesurer sur la lumière collectée des signaux qui dépendent de l'intensité de la lumière collectée au voisinage d'une longueur d'onde d'une première raie atmosphérique ou au voisinage d'une longueur d'onde d'une deuxième raie atmosphérique. La subdivision de la lumière collectée dans les sous-ensembles de fibres, les coefficients de transmission des fibres optiques et des filtres, et les réponses des photodiodes sont tels que les signaux mesurés dépendent tous d'une intensité de la lumière collectée selon sensiblement un même coefficient de proportionnalité. En particulier, le premier mode de réalisation comprend suffisamment de photodiodes pour mesurer :The device according to the invention can thus measure on the collected light signals which depend on the intensity of the light collected near a wavelength of a first atmospheric line or in the vicinity of a wavelength. a second atmospheric line. The subdivision of the light collected in the subsets of fibers, the transmission coefficients of the optical fibers and the filters, and the responses of the photodiodes are such that the measured signals all depend on an intensity of the light collected according to substantially the same coefficient of proportionality. In particular, the first embodiment comprises enough photodiodes to measure:

- un signal S[X0 J) qui dépend de l'intensité de la lumière collectée sensiblement à une longueur d'onde A0 centrale d'une première raie atmosphérique,a signal S [X 0 J] which depends on the intensity of the light collected substantially at a central wavelength λ 0 of a first atmospheric line,

- un signal

Figure imgf000011_0001
qui dépend de l'intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde respectivement AJ" ou A0 " située sur un des bords de la première raie, ' - un signal S[X1 Jj qui dépend de l'intensité de la lumière collectée sensiblement à une longueur d'onde A1 centrale d'une deuxième raie atmosphérique, et - Un signal S[λf,t) ou S[λ[,t) qui dépend de l'intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde respectivement /L1 + ou /I1 " située sur un des bords de la deuxième raie.- a signal
Figure imgf000011_0001
which depends on the intensity of the light collected at a wavelength respectively AJ " or A 0 " located on one of the edges of the first line, - a signal S [X 1 Jj which depends on the intensity of the light collected substantially at a central wavelength A 1 of a second atmospheric line, and A signal S [λf, t) or S [λ [, t) which depends on the intensity of the light collected at a wavelength respectively / L 1 + or / I 1 " located on one of the edges of the second line.

Le dispositif selon l'invention comprend en outre des moyens pour déterminer le signal additif 6 au voisinage de la première raie, dans l'hypothèse où au voisinage de la première raie l'intensité du signal de fluorescence additif n'est pas négligeable par rapport à l'intensité de la lumière solaire réfléchie, et dans l'hypothèse où au voisinage de la deuxième raie l'intensité du signal de fluorescence additif est négligeable par rapport à l'intensité de la lumière solaire réfléchie. Les mesures de signaux au voisinage de la deuxième raie servent de mesures de référence, et remplacent des mesures de référence sur de la lumière solaire collectée sans signal additif au voisinage de la première raie. La carte électronique 11 comprend en outre une unité de traitement des signaux numériques qui met en oeuvre un algorithme pour déterminer le signal additif 6 à partir des signaux mesurés.The device according to the invention further comprises means for determining the additive signal 6 in the vicinity of the first line, in the event that in the vicinity of the first line the intensity of the additive fluorescence signal is not negligible compared to to the intensity of the reflected sunlight, and in the event that in the vicinity of the second line the intensity of the additive fluorescence signal is negligible compared to the intensity of the reflected sunlight. Signal measurements in the vicinity of the second line serve as reference measurements, and replace reference measurements on collected solar light without an additive signal in the vicinity of the first line. The electronic card 11 further comprises a digital signal processing unit which implements an algorithm for determining the additive signal 6 from the measured signals.

Le signal additif peut être déterminé de façon ponctuelle dans le temps, ou de manière continue. Un écran de visualisation 12 affiche le signal additif déterminé, ou l'évolution temporelle du signal additif déterminé. On va maintenant expliquer l'algorithme de détermination mis en œuvre par le dispositif selon l'invention. Notations On pose:The additive signal can be determined punctually in time, or continuously. A display screen 12 displays the determined additive signal, or the time evolution of the additive signal determined. We will now explain the determination algorithm implemented by the device according to the invention. Notations We pose:

- A0 la longueur d'onde centrale 19 de la première raie atmosphérique, au voisinage de laquelle on se propose de déterminer un signal S0(A0J) qui - dépend de l'intensité du signal additif 6 à la longueur d'onde ?^ ,- At 0 the central wavelength 19 of the first atmospheric line, in the vicinity of which it is proposed to determine a signal S 0 (A 0 J) which - depends on the intensity of the additive signal 6 to the length of wave? ^,

- /I+ une longueur d'onde supérieure à )^ et située sur un des bords 22 de la première raie,- / I + a wavelength greater than) ^ and located on one of the edges 22 of the first line,

- λ~ une longueur d'onde inférieure à /I0 et située sur l'autre bord 21 de la première raie, - λi2,...,Xn les longueurs d'onde centrales de n raies atmosphériques (parmi lesquelles la deuxième raie, X1 étant la longueur d'onde centrale 20 de la deuxième raie), libres de tout signal additif sur le spectre de la lumière collectée, c'est à dire affectées uniquement par des phénomènes d'absorption multiplicatifs,- λ ~ a wavelength less than / I 0 and located on the other edge 21 of the first line, - λ i , λ 2 , ..., X n the central wavelengths of n atmospheric lines (among which the second line, X 1 being the central wavelength 20 of the second line), free of any signal additive on the spectrum of the light collected, ie affected only by multiplicative absorption phenomena,

- Xf une longueur d'onde supérieure à X1 et située sur un des bords 24 de la première raie, etXf a wavelength greater than X 1 and located on one of the edges 24 of the first line, and

- A1 " une longueur d'onde inférieure à X1 et située sur l'autre bord 23 de la première raie. - s{x ,t) un signal mesuré par le dispositif selon l'invention et qui dépend de l'intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde λ et au temps t ,At 1 " a wavelength less than X 1 and located on the other edge 23 of the first line; - s {x, t) a signal measured by the device according to the invention and which depends on the intensity light collected at a wavelength λ and at time t,

- S [X ,t) le signal s[x ,t)qu\ dépend de l'intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde X et au temps t et qui serait mesuré par le dispositif selon l'invention en absence de raie atmosphérique, - b l'intensité de la lumière solaire 13 à la longueur d'onde A0 , avant que la lumière solaire soit réfléchie par la feuille 4,- S [X, t) the signal s [x, t) that depends on the intensity of the light collected at a wavelength λ and at time t and which would be measured by the device according to the invention in the absence of atmospheric line, b the intensity of the sunlight 13 at the wavelength λ 0 , before the sunlight is reflected by the sheet 4,

- a l'intensité théorique de la lumière solaire 13 à la longueur d'onde en absence de raie atmosphérique, avant que la lumière solaire soit réfléchie par la feuille 4, et - SJX ,t) un signal qui dépend de l'intensité du signal additif 6 à la longueur d'onde X et au temps t.at the theoretical intensity of the sunlight 13 at the wavelength in the absence of an atmospheric line, before the sunlight is reflected by the sheet 4, and - SJX, t) a signal which depends on the intensity of the additive signal 6 at the wavelength X and at time t.

Indice d'insolationSunshine index

On définit l'indice d'insolation Is(X1, t) d'une raie atmosphérique centrée sur une longueur d'onde λ, comme l'intensité à la longueur d'onde λ, d'un signal de lumière solaire dénué de signal additif à la longueur d'onde λ,, divisée par l'intensité théorique du signal à la longueur d'onde λ, en absence de raie atmosphérique.The insolation index Is (X 1 , t) of an atmospheric line centered on a wavelength λ, such as the intensity at the wavelength λ, of a solar light signal devoid of additive signal at the wavelength λ ,, divided by the theoretical intensity of the signal at the wavelength λ, in the absence of an atmospheric line.

La figure 2 illustre le spectre d'intensité de la lumière solaire avant qu'elle soit réfléchie par la feuille 4, sur un intervalle de longueurs d'onde comprenant la première raie atmosphérique. Comme illustré sur la figure 2 l'indice d'insolation de la première raie est égal à :Fig. 2 illustrates the intensity spectrum of sunlight before it is reflected by sheet 4 over a wavelength range comprising the first atmospheric line. As illustrated in FIG. 2, the insolation index of the first line is equal to:

Is(X0J) = - a t Is (J X 0) = - a t

La figure 4 illustre le spectre d'intensité S de la lumière collectée, sur un intervalle de longueurs d'onde comprenant la deuxième raie atmosphérique centrée sur la longueur d'onde Xx . Le signal additif 6 est supposé négligeable par rapport à la lumière solaire 5 au voisinage de la deuxième raie. Comme illustré sur la figure 4, l'indice d'insolation de la deuxième raie est égal à : isM = WîJ. et, de même, Is(X2J) = L, ..., is(Xnit) = ^β^LFIG. 4 illustrates the intensity spectrum S of the light collected, over a wavelength interval comprising the second atmospheric line centered on the wavelength λ x . The additive signal 6 is assumed to be negligible with respect to sunlight 5 in the vicinity of the second line. As illustrated in FIG. 4, the insolation index of the second line is equal to: is M = WI. and, similarly, Is (X 2 J) = L, ..., i s (X nit) = ^ β ^ L

^ S-(X1J) Ï > J S-(X2J) ' [ n ' J S'(Xn,t)^ S- (X 1 J) Ï> J S- (X 2 J) '[n' J S '(X n , t)

Comme illustré sur les figures 2 et 4, l'indice d'insolation d'une raie dénuée de signal additif est représentatif de la profondeur 25, 26 de cette raie.As illustrated in FIGS. 2 and 4, the insolation index of a line devoid of an additive signal is representative of the depth 25, 26 of this line.

L'indice d'insolation Is(X1J) peut être estimé comme la transmittance de l'atmosphère à la longueur d'onde λ,.The insolation index Is (X 1 J) can be estimated as the transmittance of the atmosphere at the wavelength λ 1.

Is(X1J) = T0(X1J) La loi de Beer-Lambert sur les transmittances donne :

Figure imgf000014_0001
avec Q(t) la concentration du composé j de l'atmosphère au temps t, ε^λ) le coefficient d'extinction molaire du composé j de l'atmosphère à la longueur d'onde λ, et L(t) la longueur du chemin parcouru dans l'atmosphère par le signal lumineux au temps t. Donc :
Figure imgf000014_0002
On peut tenir compte d'éventuels effets d'absorption atmosphérique non linéaires en longueur d'onde par le composé j en introduisant un paramètre α.jι) variant avec λ, et tel que :
Figure imgf000015_0001
Is (X 1 J) = T 0 (X 1 J) The Beer-Lambert law on transmittances gives:
Figure imgf000014_0001
with Q (t) the concentration of the compound j of the atmosphere at time t, ε ^ λ) the molar extinction coefficient of the compound j of the atmosphere at the wavelength λ, and L (t) the length the path traveled in the atmosphere by the light signal at time t. Therefore :
Figure imgf000014_0002
Non-linear wavelength atmospheric absorption effects can be taken into account by the compound j by introducing a parameter α. jι ) varying with λ, and such that:
Figure imgf000015_0001

Lien entre les indices d'insolation des différentes raiesLink between the insolation indices of the different lines

On peut estimer l'indice d'insolation Is(X0J) comme une fonction F des indices d'insolation des raies centrées SUrA1, A2,.., A11 : Is(X0 , t) = F(Is(X1 , t), Is(X2 , t),..., Is(Xn , t))The insolation index Is (X 0 J) can be estimated as a function F of the insolation indices of the centered lines SUrA 1 , A 2 , .., A 11 : Is (X 0 , t) = F (Is (X 1 , t), Is (X 2 , t), ..., Is (X n , t))

Par exemple, dans le cas où la première raie centrée sur λ0 est due à l'absorption d'un premier composé atmosphérique X, et où la deuxième raie centrée sur λi est due à l'absorption d'un deuxième composé atmosphérique Y :For example, in the case where the first line centered on λ 0 is due to the absorption of a first atmospheric compound X, and the second line centered on λ i is due to the absorption of a second atmospheric compound Y:

Is(I0 , t) ≈ Is(Ix J) ^M2? (')Is (I 0 , t) ≈ Is (I x J) ? M 2? ( ')

Ou encore :Or :

Figure imgf000015_0002
Figure imgf000015_0002

Estimation de S*U, j)Estimate of S * U, j)

On pose, pour une raie centrée sur A1 :We pose, for a line centered on A 1 :

- A; + une longueur d'onde supérieure à A1 et située sur un des bords de la cette raie,- A ; + a wavelength greater than A 1 and located on one of the edges of this line,

- λ~ une longueur d'onde inférieure à A1 et située sur l'autre bord de la cette raie.- λ ~ a wavelength less than A 1 and located on the other edge of this line.

S*(X,j) peut être estimé de différentes manières dont voici trois exemples qui dépendent des mesures disponibles: a/ en assimilant le spectre entre A1 " et A1 + à une droite, ce qui donne : ' S * (X j) can be estimated in different ways here are three examples that rely on measurements available: a / assimilating the spectrum between A 1 "and A + 1 to a straight, giving '

s*(xι,t)=s(x;,t)+^f^/s(x;,t)-s(x;j))s * (x ι , t) = s (x;, t) + ^ f ^ / s (x;, t) -s (x; j))

A1 - A1 soit, finalement : (λ; -λ;).S(λ,,t)A 1 - A 1 is, finally: (λ; -λ;). S (λ ,, t)

IsM = - a; -xt).s(x;,t)-(x; -λ,).s(λ;,t)IsM = - a; -x t ) .s (x;, t) - (x; -λ,). s (λ;, t)

Ce exemple d'estimation de S"{X,,i) est illustré sur les figures 3 et 4 respectivement pour X1 = A0 et X1 = A1 . b/ en estimant S*(Xl tt) égal au signal mesuré en X* , ce qui donne :

Figure imgf000016_0001
soit, finalement :This estimation example of S "{X ,, i) is illustrated in Figures 3 and 4 respectively for X 1 = A 0 and X 1 = A 1, b / by estimating S * (X lt t) equal to the signal measured in X * , which gives:
Figure imgf000016_0001
either, finally:

Is(λ t)=^M. Is (λ t) = ^ M.

1 S(X, t) - c/ en estimant S'faj) égal au signal mesuré en λ~ , ce qui donne :

Figure imgf000016_0002
soit, finalement : 1 S (X, t) - c / estimating S'faj) equal to the signal measured in λ ~ , which gives:
Figure imgf000016_0002
either, finally:

S(X;, t)S (X ;, t)

Calcul du signal additifCalculation of the additive signal

La lumière collectée par le dispositif selon l'invention est la somme de la réflexion de la lumière solaire 5 et du signal additif 6. Autrement dit : ls*(X0,t) = R(X0,t).a + Sa(X0,t) [S(X0,t) = R(X0,t).b + Saβ0,t)The light collected by the device according to the invention is the sum of the reflection of sunlight 5 and the additive signal 6. In other words: ls * (X 0 , t) = R (X 0 , t) .a + S a (X 0 , t) [S (X 0 , t) = R (X 0 , t) .b + S a β 0 , t)

Où R(X0J) est la réflectance de l'objet à la longueur d'onde X0 et au temps t. En en déduit :

Figure imgf000016_0003
Where R (X 0 J) is the reflectance of the object at the wavelength X 0 and at time t. From this follows:
Figure imgf000016_0003

Où :Or :

Is(X0,t) = - a est l'indice d'insolation de la première raie.Is (X 0 , t) = - a is the insolation index of the first line.

Algorithme mis en oeuyre Le dispositif selon l'invention détermine au temps t un signal Sa(X0,t) qui dépend de l'intensité du signal additif 6 au voisinage de la première raie en mettant en oeuvre un algorithme de calcul dont les variables d'entrées sont :Algorithm implemented The device according to the invention determines at time t a signal S a (X 0 , t) which depends on the intensity of the additive signal 6 in the vicinity of the first line. implementing a calculation algorithm whose input variables are:

- un signal mesuré S(λo,t) qui dépend de l'intensité de la lumière collectée par le dispositif selon l'invention sensiblement à la longueur d'onde centrale A0 de la première raie et au temps t ,a measured signal S (λ o , t) which depends on the intensity of the light collected by the device according to the invention substantially at the central wavelength A 0 of the first line and at time t,

- un signal mesuré S[XQ , t) ou 5(/I0 ", r) qui dépend de l'intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde située sur un des bords de la première raie,a measured signal S [X Q , t) or 5 (/ I 0 " , r) which depends on the intensity of the light collected at a wavelength located on one of the edges of the first line,

- l'indice d'insolation de la première raie, exprimé comme une fonction F d'autres signaux mesurés qui dépendent d'intensités de la lumière collectée à des longueurs d'onde d'autres raies atmosphériques, c'est-à- dire exprimé comme une fonction F des indices d'insolation de ces autres raies.the insolation index of the first line, expressed as a function F, of other measured signals which depend on intensities of the light collected at wavelengths of other atmospheric lines, that is to say expressed as a function F of the insolation indices of these other lines.

Le dispositif comprend des moyens pour étalonner ou régler des paramètres de l'algorithme, et en particulier de paramètres de la fonction F.The device comprises means for calibrating or adjusting parameters of the algorithm, and in particular parameters of the function F.

L'étalonnage peut être effectué par des moyens de réglage manuel, ou par des moyens d'étalonnage par apprentissage. L'algorithme peut aussi utiliser des paramètres d'étalonnage pour déterminer la valeur de l'intensité du signal additif au voisinage de la première raie. Ces paramètres d'étalonnage peuvent par exemple prendre en compte la répartition de la lumière collectée dans les fibres optiques, les coefficients de transmission des fibres optiques et des filtres, et les réponses des photodiodes.The calibration can be performed by manual adjustment means, or by calibration means by learning. The algorithm may also use calibration parameters to determine the value of the intensity of the additive signal in the vicinity of the first line. These calibration parameters may for example take into account the distribution of the light collected in the optical fibers, the transmission coefficients of the optical fibers and filters, and the responses of the photodiodes.

Une première variante du premier mode de réalisation comprend six filtres ne transmettant sensiblement que la longueur d'onde respectivement A0 = 760 nanomètres, A0 += 770 nanomètres, A0 = 750 nanomètres, A1 = 1267 nano mètres, A1 += 1276 nanomètres, A1 "= 1245 nanomètres et couplés chacun à une photodiode pour mesurer respectivement S[X0 , t),

Figure imgf000017_0001
SyX1 ,t),
Figure imgf000017_0002
La première raie centrée sur 760 nanomètres et la deuxième raie centrée sur 1270 nanomètres sont des raies d'absorption de l'oxygène de l'atmosphère. La mise en oeuvre de l'algorithme pour déterminer le signal S0(A0J) au voisinage de la première raie comprend une implémentation de la formule :A first variant of the first embodiment comprises six filters transmitting substantially only the wavelength respectively A 0 = 760 nanometers, A 0 + = 770 nanometers, A 0 = 750 nanometers, A 1 = 1267 nano meters, A 1 + = 1276 nanometers, at 1 " = 1245 nanometers and each coupled to a photodiode to measure S [X 0 , t),
Figure imgf000017_0001
SyX 1 , t),
Figure imgf000017_0002
The first line centered on 760 nanometers and the second line centered on 1270 nanometers are lines of oxygen absorption of the atmosphere. The implementation of the algorithm for determining the signal S 0 (A 0 J) in the vicinity of the first line comprises an implementation of the formula:

^ _ S(X0J) -S* (X0J)Js(X0J) 1 -Is(X0J)^ _ S (X 0 J) -S * (X 0 J) Js (X 0 J) 1 -Is (X 0 J)

S*(Xoj) étant défini par :S * (X o j) being defined by:

s'(Xoj) = S(X0 +, t) + ^^.(S(X0 +, t) - S(χ- J))s' (X o j) = S (X + 0, t) + ^^ (S (X + 0, t) - S (χ- J)).

X0 - X0 X 0 - X 0

Is(X0J) étant défini par la formule suivante reliant la profondeur 25 de la première raie sur un spectre d'intensité de la lumière solaire à la profondeur 26 de la deuxième raie sur un spectre d'intensité de la lumière collectée:Is (X 0 J) being defined by the following formula connecting the depth of the first line on an intensity spectrum of sunlight to the depth 26 of the second line on an intensity spectrum of the collected light:

Is(X0J)

Figure imgf000018_0001
où A est un paramètre réglable pour tenir compte d'éventuels effets d'absorption atmosphérique non linéaires en longueur d'onde par l'oxygène, εox(X0) et B0x(X1) sont les coefficients d'extinction molaire de l'oxygène à la longueur d'onde respectivement λo et λi, et Is(X1J) est défini par :
Figure imgf000018_0002
Une deuxième variante du premier mode de réalisation comprend quatre filtres ne transmettant sensiblement que la longueur d'onde respectivement X0 = 760 nanomètres, ^ = 1267 nanomètres, une
Figure imgf000018_0003
= 1276 nanomètres et
Figure imgf000018_0004
1245 nanomètres. Chaque filtre est couplé à une photodiode pour mesurer respectivement S[X0 J), S[X1 j), un parmi S[X0 j)Is (X 0 J)
Figure imgf000018_0001
where A is an adjustable parameter to take into account possible wavelength non-linear atmospheric absorption effects by oxygen, ε ox (X 0 ) and B 0x (X 1 ) are the molar extinction coefficients of oxygen at the wavelength λ o and λ i respectively, and Is (X 1 J) is defined by:
Figure imgf000018_0002
A second variant of the first embodiment comprises four filters transmitting substantially only the wavelength respectively X 0 = 760 nanometers, λ = 1267 nanometers, a
Figure imgf000018_0003
= 1276 nanometers and
Figure imgf000018_0004
1245 nanometers. Each filter is coupled to a photodiode to respectively measure S [X 0 J], S [X 1 j), one of S [X 0 j)

> et SyJ0 , t), et un parmi S[K j) et S[K j). La mise en oeuvre de l'algorithme pour déterminer le signal SJX0J) comprend une implémentation de la formule :> and SyJ 0 , t), and one of S [K j) and S [K j). The implementation of the algorithm for determining the signal SJX 0 J) comprises an implementation of the formula:

^ _ S(X0J) - S' (^J)Js(X0J) X -Is(X0J) étant défini par : S'(λo,t) = S(λQ +,t) ou S'(λo,t) = S(λ-,t) Is(X0J) étant défini par : εox (^o ) Is(X0, t) = A Is(X1J) ox V^' où A est un paramètre réglable pour tenir compte d'éventuels effets d'absorption atmosphérique non linéaires en longueur d'onde par l'oxygène, εox(XQ) et S0x(X1) sont les coefficients d'extinction molaire de l'oxygène à la longueur d'onde respectivement λo et λ1; et Is(X1J) est défini par :

Figure imgf000019_0001
S (X 0 J) - S '(J) Js (X 0 J) X -Is (X 0 J) being defined by: S '(λ o , t) = S (λ Q + , t) or S' (λ o , t) = S (λ-, t) Is (X 0 J) being defined by: εox (^ o) Is (X 0, t) = a is (X 1 J) ^ V ox where a is an adjustable parameter to account for possible non-linear effects of atmospheric absorption wavelength by oxygen, ε ox ( X Q ) and S 0x (X 1 ) are the molar extinction coefficients of oxygen at the wavelength λ 0 and λ 1, respectively; and Is (X 1 J) is defined by:
Figure imgf000019_0001

On va maintenant décrire, en référence à la figure 5, un deuxième mode de réalisation 18 de dispositif selon l'invention. Ce deuxième mode de réalisation ne sera décrit que pour ses différences par rapport au premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 4.A second embodiment of the device 18 according to the invention will now be described with reference to FIG. This second embodiment will only be described for its differences with respect to the first embodiment illustrated in FIGS. 1 to 4.

Dans le deuxième mode de réalisation, les photodiodes sont remplacées par des capteurs 15, 17 comprenant plusieurs cellules sensibles, comme des caméras CCD ou des lignes de photodiodes. Les filtres interférentiels sont remplacés par des composants 14, 16, chaque composant étant capable de séparer les longueurs d'onde de la lumière collectée au voisinage- d'une raie atmosphérique, et étant associé à un des capteurs. Un premier réseau de diffraction 14 sépare les longueurs d'onde au voisinage de la première raie atmosphérique centrée sur λo=76O nanomètres. Un deuxième réseau de diffraction 16 sépare les longueurs d'onde au voisinage de la deuxième raie atmosphérique centrée sur λ1=1270 nanomètres. La sortie de chaque sous-ensemble de fibres est couplée avec un des réseaux dé diffraction. La lumière diffractée respectivement par le premier 14 et ^deuxième 16 réseau est captée respectivement par un premier 15 et deuxième 17 capteur.In the second embodiment, the photodiodes are replaced by sensors 15, 17 comprising a plurality of sensitive cells, such as CCD cameras or lines of photodiodes. The interference filters are replaced by components 14, 16, each component being capable of separating the wavelengths of the light collected in the vicinity of an atmospheric line, and being associated with one of the sensors. A first diffraction grating 14 separates the wavelengths in the vicinity of the first atmospheric line centered on λ o = 76O nanometers. A second diffraction grating 16 separates the wavelengths in the vicinity of the second atmospheric line centered on λ 1 = 1270 nanometers. The output of each subset of fibers is coupled with one of the diffraction gratings. The light diffracted respectively by the first 14 and second network is respectively captured by a first 15 and second 17 sensor.

Dans une première variante', le premier capteur mesure S[I0 , t), s{λo ,t), et sfaj), et le deuxième capteur mesure s(?Λ ,t), s(Kj), et S[KJ) - L'algorithme mis en œuvre pour déterminer le signal additif 6 est similaire à celui mis en oeuvre par la première variante du premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention.In a first variant ', the first sensor measures S [I 0 , t), s {λ o , t), and sfaj), and the second sensor measures s (? Λ , t), s (Kj), and S [KJ] - The algorithm implemented to determine the additive signal 6 is similar to that implemented by the first variant of the first embodiment of the device according to the invention.

Dans une deuxième variante, le premier capteur mesure S[X0 , t) et un parmi S[X0 +J) et S[XQ , t). Le deuxième capteur mesure S[X1 J) et un parmi" S[Xf, t) et s{λ[, t). L'algorithme mis en œuvre pour déterminer le signal additif 6 est similaire à celui mis en oeuvre par la deuxième variante du premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention.In a second variant, the first sensor measures S [X 0 , t) and one of S [X 0 + J) and S [X Q , t). The second sensor measures S [X 1 J) and one of " S [Xf, t) and s {λ [, t) .The algorithm used to determine the additive signal 6 is similar to that implemented by the second variant of the first embodiment of the device according to the invention.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.Of course, the invention is not limited to the examples that have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.

Par exemple, un dispositif selon l'invention peut comprendre des moyens pour déterminer des signaux additifs à des longueurs d'onde de différentes raies atmosphériques. De plus, un dispositif selon l'invention peut comprendre des moyens pour mesurer, pour plus de deux raies atmosphériques, un signal qui dépend d'une intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde de la raie, et/ou des moyens pour mesurer plus de trois signaux par raie. Plus le nombre de signaux mesurés est grand, plus l'algorithme mis en œuvre pour déterminer un signal additif peut être précis. For example, a device according to the invention may comprise means for determining additive signals at wavelengths of different atmospheric lines. In addition, a device according to the invention may comprise means for measuring, for more than two atmospheric lines, a signal which depends on an intensity of the light collected at a wavelength of the line, and / or means to measure more than three signals per line. The greater the number of measured signals, the more precise the algorithm implemented to determine an additive signal.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé pour déterminer un signal lumineux additif à de la lumière solaire ayant traversé une atmosphère, comprenante - une collection de lumière (5, 6) en provenance d'un objet (4), la lumière collectée comprenant de la lumière solaire réfléchie (5) par l'objet, et un signal lumineux additif (6),A method for determining an additive light signal to sunlight having passed through an atmosphere, comprising: a collection of light (5, 6) from an object (4), the collected light comprising reflected sunlight ( 5) by the object, and an additive light signal (6), - une mesure, pour au moins une première et une deuxième raie d'absorption atmosphérique, d'un signal qui dépend d'une intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde de la raie, eta measurement, for at least a first and a second atmospheric absorption line, of a signal which depends on an intensity of the light collected at a wavelength of the line, and - une détermination, à partir des signaux mesurés, d'un signal qui dépend d'une intensité du signal additif à une longueur d'onde de la première raie.a determination, based on the measured signals, of a signal which depends on an intensity of the additive signal at a wavelength of the first line. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intensité du signal additif (6) est non négligeable par rapport à l'intensité de la lumière solaire réfléchie (5) pour des longueurs d'onde situées au voisinage de la première raie, et en ce que l'intensité du signal additif (6) est sensiblement négligeable par rapport à l'intensité de la lumière solaire réfléchie (5) pour des longueurs d'onde situées au voisinage de la deuxième raie.2. Method according to claim 1, characterized in that the intensity of the additive signal (6) is not negligible compared to the intensity of the reflected sunlight (5) for wavelengths in the vicinity of the first ray, and in that the intensity of the additive signal (6) is substantially negligible compared to the intensity of the reflected sunlight (5) for wavelengths in the vicinity of the second line. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les mesures comprennent pour chaque raie :3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the measurements comprise for each line: - une mesure d'un signal qui dépend d'une intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde (19, 20) sensiblement centrale de la raie, eta measurement of a signal which depends on an intensity of the light collected at a substantially central wavelength (19, 20) of the line, and - une mesure d'un signal qui dépend d'une intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde située sur un des bords (21, 22, 23, 24) de la raie.a measurement of a signal which depends on an intensity of the light collected at a wavelength located on one of the edges (21, 22, 23, 24) of the line. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la détermination comprend une mise en oeuvre d'un algorithme de détermination du signal additif, ledit algorithme comprenant comme variables d'entrée les signaux mesurés. 4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the determination comprises an implementation of an algorithm for determining the additive signal, said algorithm comprising as input variables the measured signals. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'algorithme implémente une formule dans laquelle une profondeur (25) de la première raie sur un spectre d'intensité de la lumière solaire est exprimée comme une fonction de profondeurs (26) d'autres raies sur un spectre d'intensité de la lumière collectée.5. Method according to claim 4, characterized in that the algorithm implements a formula in which a depth (25) of the first line on an intensity spectrum of sunlight is expressed as a depth function (26). other lines on a spectrum of intensity of the light collected. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'algorithme utilise des paramètres qui dépendent d'une concentration dans l'atmosphère de composants à l'origine d'une des raies atmosphériques, et/ou du coefficient d'extinction molaire d'un de ces composants à une longueur d'onde voisine d'une de ces raies, et/ou de la transmittance de l'atmosphère à une longueur d'onde voisine d'une de ces raies.6. Method according to claim 4 or 5, characterized in that the algorithm uses parameters which depend on a concentration in the atmosphere of components at the origin of one of the atmospheric lines, and / or the coefficient of molar extinction of one of these components at a wavelength close to one of these lines, and / or the transmittance of the atmosphere at a wavelength close to one of these lines. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un étalonnage ou un réglage de paramètres de l'algorithme.7. Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that it further comprises a calibration or a parameter adjustment of the algorithm. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux raies sont dues à l'absorption de composés atmosphériques identiques.8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the two lines are due to the absorption of identical atmospheric compounds. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première raie consiste en [a raie de l'oxygène centrée sur 760 nanomètres.9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first line consists of [a line of oxygen centered on 760 nanometers. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième raie consiste en la raie de l'oxygène centrée sur 1270 nanomètres.10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second line consists of the line of oxygen centered on 1270 nanometers. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal additif consiste en un signal lumineux émis par l'objet (4). 11. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the additive signal consists of a light signal emitted by the object (4). 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le signal additif consiste en un signal de fluorescence émis par l'objet en réponse à la lumière solaire réfléchie.12. The method of claim 11, characterized in that the additive signal consists of a fluorescence signal emitted by the object in response to reflected sunlight. 13. Dispositif pour déterminer un signal lumineux additif à de la lumière solaire ayant traversé une atmosphère, comprenant :Apparatus for determining an additive light signal to sunlight having passed through an atmosphere, comprising: - des moyens (2, 3) pour collecter de la lumière (5, 6) en provenance d'un objet (4), la lumière collectée comprenant de la lumière solaire réfléchie (5) par l'objet, et un signal lumineux additif (6), - des moyens pour mesurer (10, 15, 17), pour au moins une première et une deuxième raie d'absorption atmosphérique, un signal qui dépend d'une intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde de la raie, et- means (2, 3) for collecting light (5, 6) from an object (4), the collected light comprising sunlight reflected (5) by the object, and an additive light signal (6), - means for measuring (10, 15, 17), for at least a first and a second atmospheric absorption line, a signal which depends on an intensity of the light collected at a wavelength of the line, and - des moyens pour déterminer (11), à partir des signaux mesurés, un signal qui dépend d'une intensité du signal additif à une longueur d'onde de la première raie.means for determining (11), from the measured signals, a signal which depends on an intensity of the additive signal at a wavelength of the first line. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de détermination sont prévus pour une intensité du signal additif non négligeable par rapport à l'intensité de la lumière solaire réfléchie pour des longueurs d'onde situées au voisinage de la première raie, et sont prévus pour une intensité du signal additif sensiblement négligeable par rapport à l'intensité de la lumière solaire réfléchie pour des longueurs d'onde situées au voisinage de la seconde raie.14. Device according to claim 13, characterized in that the determining means are provided for a significant additive signal intensity compared to the intensity of sunlight reflected for wavelengths in the vicinity of the first ray. , and are provided for an additive signal intensity substantially negligible with respect to the intensity of reflected sunlight for wavelengths in the vicinity of the second line. 15. Dispositif selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que les moyens de mesure comprennent pour chaque raie :15. Device according to claim 13 or 14, characterized in that the measuring means comprise for each line: - des moyens pour mesurer un signal qui dépend d'une intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde (19, 20) sensiblement centrale de la raie, etmeans for measuring a signal which depends on an intensity of the light collected at a substantially central wavelength (19, 20) of the line, and - des moyens pour mesurer un signal qui dépend d'une intensité de la lumière collectée à une longueur d'onde située sur un des bords (21, 22, 23, 24) de la raie. means for measuring a signal which depends on an intensity of the light collected at a wavelength located on one of the edges (21, 22, 23, 24) of the line. 16. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que les moyens (10, 15, 17) de mesure comprennent une photodiode, une barrette de photodiodes, ou un capteur CCD.16. Device according to one of claims 13 to 15, characterized in that the measuring means (10, 15, 17) comprise a photodiode, a photodiode array, or a CCD sensor. 17. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (7, 8, 9, 14, 16) pour séparer des longueurs d'onde de la lumière collectée.17. Device according to one of claims 13 to 16, characterized in that it further comprises means (7, 8, 9, 14, 16) for separating wavelengths of the collected light. 18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un filtre (9) ne laissant passer sensiblement qu'une longueur d'onde de la lumière collectée.18. Device according to claim 17, characterized in that it further comprises at least one filter (9) passing substantially only one wavelength of the collected light. 19. Dispositif selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un réseau de diffraction (14, 16) pour séparer les longueurs d'onde au voisinage d'une des raies atmosphériques.19. Device according to claim 17 or 18, characterized in that it further comprises at least one diffraction grating (14, 16) for separating the wavelengths in the vicinity of one of the atmospheric lines. 20. Dispositif selon l'une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un toron (7) de fibres optiques, les moyens de collection dirigeant vers une première extrémité du toron la lumière collectée, l'autre extrémité du toron se subdivisant en plusieurs sous-ensembles (8) de fibres reliés optiquement chacun à un capteur de lumière.20. Device according to one of claims 17 to 19, characterized in that it further comprises a strand (7) of optical fibers, the collection means directing to a first end of the strand light collected, the other end the strand being subdivided into several subsets (8) of fibers each optically connected to a light sensor. 21. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 20, caractérisé en ce que les moyens de détermination comprennent des moyens (11) pour mettre en œuvre un algorithme de détermination du signal additif, ledit algorithme comprenant comme variables d'entrée les signaux mesurés.21. Device according to one of claims 13 to 20, characterized in that the determining means comprises means (11) for implementing an algorithm for determining the additive signal, said algorithm comprising as input variables the measured signals. . 22. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 21, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour étalonner ou pour régler des paramètres de l'algorithme. 22. Device according to one of claims 13 to 21, characterized in that it further comprises means for calibrating or adjusting parameters of the algorithm.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1939982A1 (en) * 1968-09-19 1970-03-26 Perkin Elmer Corp Method and device for determining the fluorescence radiation emitted by a material when excited by sunlight

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1939982A1 (en) * 1968-09-19 1970-03-26 Perkin Elmer Corp Method and device for determining the fluorescence radiation emitted by a material when excited by sunlight

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EVAIN, CAMENEN, MOYA: "Three channels detector for remote sensing of chlorophyll fluorescence and reflectance from vegetation", 8TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM : PHYSICAL MEASUREMENTS AND SIGNATURES IN REMOTE SENSING, 2001, pages 395 - 400, XP001536317 *
LIU, ZHANG, WANG, ZHAO: "Detecting solar-induced chlorophyll fluorescence from field radiance spectra based on the Fraunhofer line principle", IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING, vol. 43, no. 4, April 2005 (2005-04-01), pages 827 - 832, XP002434128 *
MOYA ET AL.: "A new instrument for passive remote sensing 1. Measurements of sunlight-induced chlorophyll fluorescence", REMOTE SENSING OF ENVIRONMENT, vol. 91, 2004, pages 186 - 197
MOYA, CEROVIC, EVAIN AND AL.: "Télédétection de l'activité photosynthétique: de la vérité terrain à la mesure satellitaire", 8TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM: PHYSICAL MEASUREMENTS AND SIGNATURES IN REMOTE SENSING, 2001, Aussois, France, pages 319 - 332, XP001245664 *
P. L. KEBABIAN, A. THEISEN ET AL: "A passive two-band sensor of sunlight-excited plant fluorescence", REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, vol. 70, no. 11, November 1999 (1999-11-01), pages 4386 - 4393, XP002434127 *
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