Brevet FR2242695A1 — publié le 19750328

La. présente invention concerne un dispositif permettant de fournir l'image des indications délivrées par un instrument de mesure, et plus particulièrement par un tachymètre, dans le champ de vision du conducteur d'un véhicule, sans que celui-ci ait besoin de baisser les yeux pour consulter ledit appareil. Il existe plusieurs systèmes permettant de présenter à un observateur, situé dans un véhicule, la vue d'une scène extérieure en même temps que la vue d'une surface intérieure. Outre que certains de ces systèmes nécessitent un appareillage lourd, encombrant et coûteux, la plupart emploient un réflecteur partiel, placé sur la ligne de vue de l'observateur et se superposant au pare-brise. Ce réflecteur, même s'il est de petite dimension, gène la vision extérieure du conducteur. C'est pourquoi la présente invention a pour but de supprimer cet inconvénient en utilisant le pare-brise lui-meme comme réflecteur partiel. Le dispositif selon l'invention comporte une source lumineuse, concentrée ou non par un réflecteur de forme appropriée, qui éclaire l'objet à projeter. Ledit objet ou son image, formée par un ou plusieurs miroirs plans, est placé au foyer d'un miroir dont la surface est engendrée par une conique et qui refléchit des rayons parallèles, en direction d'une surface transparente qui les renvoie, elle-même, sur l'oeil de l'observateur, à la manière d'un miroir semi-transparent. Le miroir est une parabolode dans le cas le plus simple, lorsque la surface transparente est plane. Il est constitué par un cylindre à base hyperbolique ou par deux cylindres à génératrices orthogonales, lorsque la surface transparente présente un rayon de courbure quelconque. - Les figures 1-2-3 se rapportent au cas d'une surface transparente plane. - Les figures 4-5-6 se rapportent au cas d'une surface transparente à diverses courbures. Dans le cas Où la surface transparente 1, qui est le pare-brise d'un véhicule, dans l'exemple qui nous occupe, est plane, le problème est facilement résolu. On place l'objet 2 au foyer d'un miroir parabolique 3. On sait que les rayons lumineux issus du foyer d'une parabole sont réfléchis par celle-ci suivant des rayons parallèles à l'axe de symétrie de cette courbe. Ces rayons parallèles sont renvoyés sur la surface transparente 1 qui les réfléchit sur l'oeil de l'observateur, à la manière d'un miroir semi-transparent (fig. 1). Pour respecter les impératifs de disposition ou d'encombrement, il est possible de manipuler le faisceau issu du foyer au moyen de miroir plan 4 (fig. 2). L'objet 2, se comporte alors, vis-à-vis du miroir parabolique 3 comme s'il était en 5, foyer dudit miroir. Le miroir parabolique 3 a nécessairement des dimensions limitées (celles d'un rétroviseur, par exemple). Les rayons lumineux formant 1' image à l'infini proviennent de la surface de ce miroir. C'est donc lui qui limitera le champ de vision. L'oeil ne pourra voir l'image de l'objet 2 qu'à travers une fenêtre fictive définie par l'image du miroir parabolique reflétée dans la surface transparente 1. Pour que la direction de vision soit conservée intégralement quelle que soit la taille de l'observateur, il faut soit déplacer le miroir 3 pour adapter son image 3a 3b aux différentes altitudes de l'oeil (fig. 3), soit utiliser un miroir plus grand. Si l'on déplace le miroir 3, il est nécessaire de remettre l'objet au foyer, il faut donc retoucher, en conséquence, la position du miroir plan 4. Dans le cas Oiu la surface transparente 1 n'est pas plane, le miroir parabolique ne convient plus, car un faisceau de rayons parallèles est réfléchi par le pare-brise suivant des directions variables avec la zone considérée (à titre indicatif, les pare-brise des véhicules automobiles usuels ont des rayons de courbure qui peuvent varier, dans la zone utile, de 1 à 2 mètres, dans le plan vertical et de plus de 5 mètres, dans le plan horizontal.) Dans ce cas, on peut appliquer le raisonnement suivant : la direction de l'image est bien déterminée et son angle apparent très faible. Le faisceau laineux utile à la formation d'un point de l'image a un diamètre égal à celui de la pupille de l'oeil.Dans cette zone, il est possible d'assimiler la courbure du pare-brise à une parabole (suivant une section donnée), parabole qui sera, bien entendu, différente suivant que la section est verticale ou horizontale. On peut donc réaliser pour chaque zone de pare-brise égale à la surface de la pupille, un miroir de forme conjuguée qui manipule les rayons émis d'un point de 11 objet 2 pour qu'ils semblent provenir du foyer de cette parabole (fig. 4 et 5). Pour pouvoir éte-ndre le raisonnement à l'ensemble des points de l'objet, il faut encore que le miroir conjugué 6 reste valable vis-à-vis du pare-brise pour une petite variation d'angle incident. Enfin, la dernière difficulté apparat lorsque l'on veut incliner ce miroir conjugué pour adapter le système à la taille du conducteur (fig. 5). Dans ce cas, le miroir conjugué 6 devra rester valable pour une variation supplémentaire de l'angle incident 14. La définition d'un miroir conjugué, avec des rayons de courbure différents suivant l'orientation de la section, peut être calculé, elle sera différente pour chaque sorte de pare-brise. Une solution approchée, mais satisfaisante etjde réalisation beaucoap moins délicate, consiste en l'utilisation d'un miroir cylindrique à base hyperbolique ou de deux miroirs disposés de façon que leurs génératrices soient orthogonales. On sait, en effet, que, comme dans toute conique, la normale à u-ne hyperbole est bissectrice des rayons vecteurs. Autrement dit, les rayons émis d'un des foyers d'une hyperbole sentir blent provenir, après réflexion, de l'autre foyer.Ceci reste vrai dans tous les plans horizontaux superposés et si l'on cherche (fig. 6) le trajet d'un rayon issu du foyer 7 de la branche 9 de l'hyperbole et de direction quelconque la 'ue de dessus" est toujours valable. Dans les plans verticaux, les choses se passent différemment : Si l'on considère, par exemple, les rayons issus-du foyer 7 (source ponctuelle), dans le plan vertical 7-11, tous les rayons réfléchis seront bien dans le plan vertical 8-11, mais sembleront provenir du point 12, tel que la distance 12-11 est égale à la distance 7-11. En fait, l'image du point 7 sera sur un arc de cercle centré sur le point 8.Si les rayons réfléchis par le miroir hyperbolique sont captés par un miroir dont les sections horizontales sont des paraboles ayant leurs foyers sur la verticale 8, et les sections verticales des paraboles ayant leur foyer sur le cercle passant par le point 12, on retrouvera bien finalement un faisceau de rayons parallèles. Un miroir développable résoud donc le problème de base: obtenir un faisceau parallèle à partir d'une source ponctuelle en utilisant um miroir intermédiaire, qui est la surface transparente 1, à rayons de courbure différents suivant l'orientation des sections, les foyers dudit miroir intermédiaire (non figuré) étant alignés suivant des lignes telles que 8-12.- Pour résoudre des ques-tions de disposition et d'encombrement, on peut éventuellement, utiliser un deuxième miroir hyperbolique (non figuré) dont les génératrices seraient orthogonales à celles du premier miroir, de façon à disposer, aux foyers adéquats, l'image 8-12, à partir d'un objet 7 d'emplacement déterminé. REVENDICATIONS 1 - Dispositif permettant la réalisation, au moyen d'un jeu de miroir, de l'image d'un objet, à travers une surface transparente faisant également office de miroir, l'objet à projeter étant éclairé par une source lumineuse dont le faisceau est ou non concentré par un réflecteur de forme appropriée, Caractérisé par le fait que l'objet est placé au foyer d'un miroir dont la surface est engendrée par une conique et disposée en regard de la sur face transparente, de façon que les rayons parallèles, issus du miroir, soient réfléchis par la surface transparente, agissant à la manière d'un miroir semi transparent. 2 - Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que c'est l'image de l'objet, réfléchie par un jeu de miroirs plans, qui est placée au foyer du miroir. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, Caractérisé par le fait que, lorsque la surface transparente est plane, la conique engendrant la surface du miroir est une parabole. 4 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, Caractérisé par le fait que, lorsque la surface transparente présente un rayon de courbure quelconque, le miroir est un miroir conjugué à la surface transparente dont les rayons de courbure diffèrent suivant l'orientation de la section. 5 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, Caractérisé par le fait que, lorsque la surface transparente présente un rayon de courbure quelconque, le miroir est un miroir cylindrique à base hyperbolique. 6 - Dispositif selon la revkadication 5, Caractérisé par le fait que l'on ajoute un second miroir cylindrique à base hyperbolique dont les génératrices sont orthogonales à celles du premier.