Brevet FR2194914A1 — publié le 19740301

La présente invention a trait à un dispositif optique pér- mettant une répartition directionnelle contrôlée d'un flux lumineux. Dans les problèmes de signalisation optique, on exige fré quemment qu'un signal soit visible avec une eertaine intensité selon une direction principale coïncidant par exemple avec l'axe optique du système lumineux mais le demeure avec une intensité supérieure à un seuil minimum dans une zone angulaire symétrique ou non par rapport à cet axe principal. Des solutions connues consistent à faire usage soit de sour optiques ces lumineuses spéciales ou multiples, soit de syffltemes/relative- ment complexes. L'invention se propose de fournir une solution simple et peu onéreuse à ce problème, sans faire appel à des sources lumineuses spéciales, mais permettant d'avoir une intensité donnée selon l'axe principal et une répartition prédéterminée de part et d'autre de cet axe, dans des limites angulaires prédéterminées. Selon l'invention, un dispositif optique à répartition dire tionnelle contrôlée, notamment du genre pour fanals, comportant une lame à faces parallèles devant une source lumineuse émettant un faisceau de rayons parallèles, est caractérisé en ce que sur sa face tournée vers ladite source, ladite lame comporte une pluralité de sillons ménageant entre eux une succession de bandes planes. Grâce à cette pluralité de sillons séparés par des bandes planes, une partie des rayons du faisceau lumineux parallèle traverse ladite lame directement et sans déviation au droit des bandes planes, tandis que la partie restante se trouve réfractée pour ressortir sous des angles variables en fonction du point d'incidence, selon le tracé et la forme des sillons. Par le choix des surfaces de passage offertes par les bandes d'une part, et par les sillons d'autre part, on détermine le rapport du flux lumineux transmis directement sous forme d'un fais- ceau de rayons parallèles et celui transmis par réfraction; le dispositif optique émet donc un faisceau axial de forte intensité en association avec une émission d'intensité plus réduite dans un angle solide prédéterminé. En agissant par ailleurs sur certains paramètres géométriques desdits sillons, on peut agir sur les détails de répartition du flux à l'intérieur de l'angle solide précité. Dans le cas où l'on désire une répartition spécifique du flux lumineux selon une seule dimension, lesdits sillons sont avantageusement orientés perpendiculairement à cette dimension. Selon un mode de réalisation décrit ci-après à titre d'exem- ple, la section transversale desdits sillons est en forme de dièdre dont les côtés sont raccordés entre eux par un arc cylindrique d'un premier rayon, chaque cté étant raccordé à la bande plane adjacente par un arc cylindrique d'un second rayon Dans ce cas particulier, on agira avantageusement sur l'angle au sommet des dièdres, leur hauteur et les rayons des arcs de raccordement pour obtenir la répartition désirée du flux lumineux à l'intérieur des émissions latérales. Dans l'application, citée parmi de nombreuses autres possibilités, du dispositif de l'invention à un fanal de queue de train, le signal est visible avec une forte intensité selon llaxe de la voie dans les parties rectilignes mais, dans le cas où la voiture portant le fanal s'engage dans une courbe, le signal demeurera cependant suffisamment visible à l'observateur depuis la partie rectiligne de la voie. Bien entendu, l'invention n1 est nullement limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante. les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une représentation schématique du disposer tif; la figure 2 est une vue réduite en élévation de la lame à faces parallèles; la figure 3 est une coupe agrandie selon la ligne I-I de la figure 2 illustrant le trajet des rayons lumineux à travers la lame; les figures 4 et 5 représentent un exemple dlapplication du dispositif optique à un fanal de queue de train; la figure 6 est un exemple de courbe photométrique obtenu rail'aide du dispositif optique. Suivant la forme de réalisation choisie et représentée(fig.1) une source lumineuse ponctuelle 1 est placée au foyer d'un réflecteur parabolique 2, centrée sur l'axe optique du réflecteur et perpendiculairel-aent à cet axe, une lame à faces parallèles 3 est placée devant la source i. Sur sa face tournée vers le réflec teur, cette lame 3 présente une pluralité de sillons parallèles 4 (figures 1 et 2). Dans l'exemple de réalisation représenté en coupe partielle agrandie, figure 3, les sillons 4 ont une section transversale en dibdre d'angle au sommet . Le sommet des dièdres est constitué par un are cylindrique 5 de rayon R, les faces 6 d'un dièdre 4tant raccori*e par des arcs cylindriques B de rayon r aux bandes planes 7 de la face correspondants de la lame 3. Le fateeeau lumineux parallble réfléchi par le réflecteur 2 traverse la lame 9 selon les critères ci-après - les rayons frappant les bandes planes 7 traversent la lame sans subir de déviation, - les rayons frappant les faces 6 d'un dièdre sont déviés par ré fraction, et, ainsi qu'il est connu, le rayon réfracté sort, par rapport à l'axe optique, sous un angle fonction de l'angle incident et des indices de réfraction de la lame et du fluide ambiant. - les rayons frappant les arcs cylindriques 5 et 8, sont égale ment déviée par réfraction, leur angle d'incidence,déterminant leur angle de sortie, étant considéré par rapport à la normale du point d'impact c1 est-à-dire le rayon de l'arc 8 au point considéré. Pour une lame présentant les sillons parallèles tels qu'illustrés, la courbe photométrique obtenue offre l'allure représen tée en figure 6. On note la présence d'un lobe de forte intensité selon l'axe optique en association avec deux zones latérales symétriques dans lesquelles l'intensité lumineuse reste sensiblement constante jusqu1à des écarts angulaires de l'ordre de 500. les figures 4 et 5 illustrent un exemple d'application de l'invention à un fanal queue de train; l'ensemble réflecteur 1, source 2 et lame 3 est logé dans un boitier 9, la lame 3 étant sertie dans une monture 10. les sillons 4 ont une orientation verticale et, dans ce cas, la courbe photométrique se rapporte à une répartition dans un plan horizontal. Ainsi qu'on l'a précisé ci-dessus, un choix judicieux du profil approprié des sillons et de leur espacement permet de modifier la courbe ae répartition photométrique en fonction du problème à résoudre. En adoptant pour les sillons des tracés autres que rectilignes il est possible d'obtenir autour du lobe axial une répartition souhaitée quelconque du flux résiduel dans un angle solide susceptible d'être déterminé à volonté dans de larges limites. Il va de soi, enfin, qu'une ondulation en relief constituerait un moyen équivalent à un sillon, REVDinTDIChTIONS 1. Dispositif optique de répartition directionnelle contrôlée d'un flux lumineux, notamment pour fanal, comportant une lame à faces parallèles devant une source lumineuse émettant un faisceau de rayons parallèles, caractérisé en ce que sur sa face tournée vers ladite source ladite lame comporte une pluralité de sillons ménageant entre eux une succession de bandes planes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sillons de ladite lame sont rectilignes et orientés perpendiculairement à une dimension choisie de répartition du flux. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la section transversale des sillons est un dièdre. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les côtés dudit dièdre sont, d'une part, raccordés entre eux par un arc cylindrique d'un preier rayon et, d'autre part, raccordés aux dites bandes planes par des arcs cylindriques d'un second rayon. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la hauteur ainsi que l'angle au sommet-.dudit dièdre et la valeur desdits premier et second rayons sont prédéterminés en fonction de la courbe de répartition photométrique désirée. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rapport de la surface totale des bandes planes à la surface totale de la lame est déterminé en fonction du rapport des flux souhaités en direction axiale, d'une part, et dans une zone angulaire choisie, d'autre part.