Brevet FR2466702A1 — publié le 19810410

La pressente invention concerne les. systèmes optiques déviateurs, en particulier ceux qui sont susceptibles d'être utilisés en éclairage automobile. De tels déviateurs, interposes sur le trajet d'un faisceau lumineux de projecteurs autarobiles, ont pour fonction d'imposer à chaque rayon du faisceau une certaine déviation angulaire dans une direction prédéterminée. Par exemple, dans un projecteur d'automobile, de tels déviateurs peuvent être utilises lors de l'émis- sion de faisceau de croisement. Jusqu'à présent, les systèmes déviateurs utilisés dans la technique de l'éclairage automobile étaient constitues d'un ou plusieurs prismes déplaçables entre une position inactive où ils n'avaient aucune influence sur le fai.sceau lumineux qu'il s'agissait de dévier, et une position active, où ils s'interposaient sur le trajet de ce faisceau en jouant le rôle de prismes déviateurs. La pre-sente invention concerne un systeme déviateur d'une structure nouvelle, grâce â laquelle on peut obtenir, de façon com- nandee, pour divers etats du systeme, diverses valeurs de la dévia- tion, le passage d'une déviation à l'autre se faisant dars un temps de commutation tres court. Plus précisément, le système optique déviateur selon l'invention copporte au moins deux éléments accolés, dont le dépla- cement relatif entraine une variation des propriétés déviatrices du système. Pour ce faite, chaque élément optique du déviateur ccmpor- te une succession réguliere de stries paralleles d'un pas constant prédéterminé, le profil des stries des deux éléments accolés étant tel que, pour différentes positions relatives des deux éléments, les stries en vis- -vis confèrent aux rayons lumineux qui les traversent diverses déviations. Dans un premier mode de realisation, le deplacement relatif des deux éléments se fait perpendiculairement à la direction des stries, et avec une amplitude inferieure à la moitié du pas des stries. Les stries des divers éléments ont des profils sensiblement identiques. Dans une première position, dite position neutre, les surfaces des stries des deux éléments sont sensiblement parallèles, et l'ensesble des deux éléments n'introduit aucune déviation. Lorsque l'on fait subir un déplacement relatif aux deux éléments, pour les écarter de la position neutre, les surfaces en regard des stries s'écartent de plus en plus du parallélisme, ce qui confère a l'ensemble un pouvoir déviateur pour chaque rayon traversant perpendiculadre. Carme on le verra plus complètement par la suite, le profil des stries peut être choisi conforme à une courbe logarithmique, ou parabolique, de telle sorte que la déviation est la même pour tout rayon traversant le systeme déviateur. Cette déviation croit progressivement en fonction de l'écart des deux éléments par rapport à la position neutre qui correspond a une déviation nulle. Dans un second mode de réalisation, le déplacement relatif des deux éléments se fait selon des multiples du pas des stries. Les stries sont constituées de frettes inclinées dont l'angle d'inclinaison varie progressivement d'une strie à la suivante, pour chaque élément ; la position neutre correspond a la mise en regard de stries ayant des facettes parallèles, et diverses autres positions correspondent a un écart angulaire prédéterminé des facettes en regard, introduisant systématiquement une déviation correspondant a cet écart angulaire. Pour les deux modes de réalisation, les stries peuvent être définies aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur des deux éléments accolés. De préférence, les deux éléments se présentent comme des éléments plans en vis-à-vis, dont la surface extérieure est lisse, et dont la surface intérieure est munie de stries. Grâce une telle construction, les stries homologues des deux éléments sont aussi proches que possible les unes des autres, ce qui minimise l'effet de la lame d'air qui les sépare. les éléments optiques selon l'invention peuvent être constitués en tous matériaux optiques traditionnels, verre ou matière plastique, dont l'indice est suffisamment élevé (par exemple voisin de 1,5). Pour permettre le déplacement relatif des deux éléments, on les associe à des glissières de déplacement et de guidage. La commande de déplacement peut se faire par des moyens mécaniques, hydrauliques, ou électriques. Avec des Electro-aimants, on peut obtenir des temps de commutation particulièrement rapides. Les systemes déviateurs selon l'invention trouvent une application particulièrement intéressante dans les projecteurs de véhicule automobile. On peut interposer de tels diffuseurs entre le réflecteur et la glace d'un projecteur automobile. On peut également incorporer de tels systèmes déviateurs aux glaces des projecteurs. Dans ce cas, un des éléments des systèmes déviateurs constitue la glace de fer mesure du projecteur, et l'autre élément est déplaçable parallèle- nuent a lui, pour conférer au faisceau du projecteur la déviation variable souhaitée. Une telle incorporation de tels déviateurs aux projecteurs d'automobile est particulièrement intéressante, comme on verra par la suite, pour l'émission de faisceaux lumineux de croisement qui se trouvent améliorés par rapport à ceux des projecteurs classiques selon l'invention on reporte vers la droite, au moment d'un croisement, une partie de la lumière du faisceau de croisement qui est normalement au voisinage du point B50. La description qui va suivre, donnée surtout à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, fera bièn comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins annexés - les figures la et l;;b représentent schématiquement un système déviateur selon l'invention, la figure la représentant la position neutre (déviation nulle), et la figure lb une position active (déviation effective) - les figures 2a et 2b representent des systèmes déviateurs analogues, comportant une multiplicité de stries - la figure 3 représente schématiquement le profil des stries homologues sur les éléments du système déviateur - les figures 4a et 4b illustrent un second mode de réalisation dans lequel les stries comportent des facettes planes plus ou moins inclines, la figure 4a correspondant à la position neutre, et la figure 4b à une position active - les figures 5, 5a et 5', 5'a montrent deux types de projecteur inoorporant un déviateur selon la présente invention;; - les figures 6a et 6b représentent l'éclairage obtenu à l'aide d'un tel projecteur, dans une position neutre et dans une position active du système déviateur, respectivement. On va d'abord décrire le système déviateur élémentaire des figures la et lb. I1 comporte deux éléments en vis- -vis, 100 et 200, qui se présentent comme deux stries acculées. Leurs faces extérieures 110 et 210 sont planes et parallèles. Leurs faces intérieures en vis-à-vis 120 et 220 sont courbes et de même profil cylindrique. Les éléments 100 et 200 sont déplaçables l'un par rapport à l'autre dans une direction D perpendiculaire aux génératrices g des stries et parallèle aux faces 110 et 210. L'amplitude du deplace- ment relatif est inférieure à la moitie du pas p des deux stries. Dans la position neutre (figure la), les surfaces cylindriques 120 et 220 sont disposées parallèlement l'une à l'autre. On comprend facilement que, dans ces conditions, les rayons lumineux R perpendiculaires aux faces 110 et 210 traversent l'ensemble 100, 200 sans déviation appréciable. En effet, si un rayon tel que R subit une déviation à la traversée de l'élément 100, il rencontre immédiatement à la sortie de l'élément 100 la partie homologue de l'élément 200 qui lui donne une déviation sensiblement égale en sens inverse. L'effet global de déviation est nul. Au contraire, lorsque (figure lb) les éléments 100 et 200 sont écartés de la position neutre, les rayons tels que R subissent une déviation d, dans le plan perpendiculaire aux génératrices g des éléments-stries 100 et 200. Selon l'invention, on a découvert qu on peut choisir le profil des surfaces cylindriques 110 et 210 (c'est-à-dire la courbe directrice de ces surfaces cylindriques qui sont par ailleurs de génératrices g) de telle sorte que la déviation d est la même pour tout rayon tel que R traversant l'ensemble 100, 200, pour un écart donné par rapport à la position neutre (écart relatif des deux éléments dans la direction D). On a décrit ci-dessus à propos des figures la et lb un système déviateur élémentaire que chaque élément comprend une seule strie. En pratique, comme le représentent les figures 2a et 2b, homologues des précédentes, chaque élément sera constitué de plusieurs stries régulièrement réparties selon le pas p. Commue on le voit sur les figures 2a et 2b, la face 110 est commune à toutes les stries de l'élément 100, et la face 210 commune à toutes les stries de l'élément 200. Les faces internes en regard des éléments sont constituées par une juxtaposition répétitive de surfaces cylindriques 120 et 220, selon un pas répétitif p. I1 est clair que les effets déviateurs se juxtaposent lorsqu'on passe d'un doublet de stries à l'autre, le déplacement relatif des éléments 10O, 200 restant en tout cas inférieur à la moitié du pas p. La figure 3 représente la coupe des stries en regard perpendiculairement à leur direction de génératrice g. Sur cette figure, l'axe des x désigne le sens du déplacement relatif D perpendiculairement à la direction de génératrice g. L'axe des y est l'axe médian des stries dans leur position neutre. Comme représenté, c'est l'axe médian du profil 220a d'une face 220 alors que la face homologue 120 est représentée décalée pour l'obtention d'une déviation d pour un rayon incident R1 parallèle à l'axe des y. Le calcul théorique montre, et l'expérience confirme que l'on peut défintr les profils homologues 120a et 220a, par rapport aux axes x, y en fonction de la déviation d souhaitez, de l'indice n des éléments optiques, et du déplacement relatif x0 des deux stries, de telle sorte que la déviation d (radians) soit impartie de façon uniforme à tout rayon lumineux parallèle à l'axe y et traversant le système. La courbe optimale se définit par l'équation C'est la courbe logarithmique précédemment indiquée. Pour des déviations d faibles, c'est-é-dire inférieures à 10 et de préférence à 5 d'angle, on peut se contenter de définir les courbes 120a et 220a par un profil parabolique dont l'équation s'écrit x2 (n-1) xO y Y = - avec P = 2P d On va maintenant décrire un second mode de réalisation dans lequel les deux éléments en regard 100 et 200 comportent encore des stries de pas régulier p, et dans lequel le déplace- ment relatif est un multiple du pas p. Les figures 4a et 4b illustrent une telle réalisation. Les éléments 100 et 200 présentent des faces extérieures planes parallèles 110 et 210. Leurs surfaces internes en regard sont constituées d'une pluralité de stries de même pas p de même direction de génératrice g. Les stries successives 1, 2, 3, 4, 5, 6, ... de chacun des deux éléments sont constituées de facettes dont l'inclinaison par rapport aux faces 110 et 210 va croissante. Dans une première position ou position neutre (figure 4a), les faces de même numéro sont en regard et elles se trouvent parallèles. Le système ne confère aucune déviation aux rayons R perpendiculaires aux faces 110 et 210. Mais apres un déplacement relatif D d'un multiple du pas (dans l'exemple représenté à la figure 4b le déplacement D est égal au pas p), la face 1 d'un des éléments est en regard avec la face 2 de l'autre, la face 2 avec la face 3, et ainsi de suite. Du fait du décalage d'inclinaison d'une face d'un élément à la suivante, cela signifie qu'on introduit, pour chaque couple de stries en regard, une lame d'air à profil trapézoïdal, le profil de la lame d'air intercale étart le même pour chaque couple de stries. On comprend facilement qu'on introduit ainsi pour tous les rayons R une déviation d qui est la même d'un bout à l'autre du système. Dans les explications qui précèdent, on a négligé l'effet optique - pratiquement négligeable - de l'intervalle d'air qui sepa- re les deux éléments 100, 200 notamment en position neutre. On peut bien entendu le prendre en compte dans une définition absolument rigoureuse des formes optiques. Il faut indiquer de plus que le réglage de l'ensemble déviateur peut se faire automatiquement par un détecteur de lumière agissant sur un moyen de déplacement relatif. Bien entendu, les deux modes de réalisation qui ont été donnés ci-dessus ne sont que des exemples de mise en oeuvre de l'invention. Des systèmes plus complexes peuvent être élaborés à condition toutefois de conserver pour l'essentiel les structure5 élémentaires qui ont été définies ci-dessus. L'invention couvre une application particulière dans le cas des projecteurs automobiles. La figure 5 représente dans une vue de face un projecteur pour véhicule automobile dont la glace G incorpore un système ddvia- teur selon l'invention. La glace G porte un élément déviateur 200 dans sa partie droite (zone enlevée pour faciliter la compréhension). L'autre élément déviateur 100 est monté parallélement à la glace en pouvant translater latéralement sous l'effet de moyens moteurs 300 accouplés à l'élément 200 par une liaison 310. La figure 5a est une vue éclatée prise, non pas de l'avant (AV), mais de l'arrière (AR), des éléments de montage. Ceux-ci comprennent un chassis soe fixé par une structure en X, 510, au côte du projecteur, et muni de deux glissières S50, dans lesquelles l'élément 100 peut coulisser par ses bords 150. Le moyen moteur 300 peut, commue on l'a dit, être actionne manuellement ou automatiquement. Le mode de réalisation des figures 5' et S'a (homologues des figures 5 et Sa) est très semblable à celui des figures 5 et 5a, et les mêmes références ont été utilisées pour les parties inchangées. La différence réside dans le fait que l'élément déviateur 200 est rigi derent monté sur les glissières 520, au lieu de faire partie intégrante de la glace G. La fixation se fait par des organes homologues 280, 580. L'élement 100 coulisse comme précédemment dans les glissières 550, actionne comme précédemment par les moyens moteurs 300. Les figures 6 et 6a illustrent les effets optiques obtenus avec de tels projecteurs, dans une représentation traditionnelle sur un écran (point central H) normalisé. Les projecteurs donnent, pour la position relative neutre des déviateurs, l'éclairement de la figure 6a (courbes chiffrées isolux). Lorsque les déviateurs sont en place en interceptant les rayons lumineux éclairant la zone du point nor malise B50, et lorsqu'on les déplace dans leur position extrême active de déviation, l'éclairement devient celui de la figure 6b. On voit qu'une partie importante ae la lumière autour du point B50 est déviée vers la droite dans le sens de la flèche F: l'éclairement est renforcé dans la partie supérieure droite du faisceau de croise gent, ce qui est un résultat recherche très appréciable. L'exemple ci-dessus n'a, bien sûr, aucun caractère limitatif. De même les "stries" des éléments peuvent avoir des orientations et formes autres que celles qui ont ete décrites, et le déplace- ment relatif peut se faire en tout sens correspondant à l'orientation des stries et l'effet désiré. Le pas ou la largeur des stries peut être de l'ordre du itrn, ou être très inférieur (microstries). Dans tous les cas, les éléments optiques sont sensiblement plans et perpendiculaires au faisceau du projecteur, bien que des inclinaisons relativement faibles soient possibles. Les éléments optiques sont réalisés en tous matériaux optiques transparents homogènes et isotropes. REVENDICATIONS 1) Un système optique déviateur pour projecteur, notamment pour projecteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il canporte au noins deux éléments optiques accolés s'étendant sensible ment perpendiculairement au faisceau du projecteur et dont la translation relative entrains une variation des propriétés déviatrices du système pour les rayons lumineux qui le traversent. 2) Un système optique déviateur selon la revendication 1 caractérise en ce que chaque élément optique du déviateur comporte une succession régulière de stries parallèles d'un pas constant prédéterminé, le profil des stries des deux éléments accolés étant tel que, pour différentes positions relatives des deux éléments, les stries en vis-à-vis confèrent aux rayons lumineux qui traversent diverses déviations, sensiblement les mêmes pour tous les rayons de même incidence. 3) Vn système optique déviateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les stries des deux éléments sont parallèles, de même pas, de profils curvilignes sensiblement identiques, leur déplacetent relatif étant perpendiculaire à leur direction générale, et pouvant se faire progressivement, par un effet déviateur progressif. 4) Un système optique déviateur selon la revendication 3, caractérise par un profil curviligne logarithmique, comme défini par les formules (1) page 6 de la description. 5) Un système optique déviateur selon la revendication 3, caractérisé par un profil curviligne parabolique, comme infini par les formules t2) page 6 de la description. 6) Un système optique déviateur selon la revendication 2, caractérisé par le caractère prismatique des stries, de même pas, d'angle de prisme variable, et par un déplacement relative pas à pas. 7) Un projecteur incorporant un système déviateur selon l'une dès revendications 1 à 6, l'un des éléments pouvant être partie intégrante de la glace du projecteur, des moyens moteurs à commande manuelle ou automatique assurant le déplacement relatif nécessaire des deux éléments. 8) Un projecteur de croisement incorporant un système dévia- teur selon l'une des revendications 1 à 6, placê et organisê pour dévier dans le sens de la circulation (généralement à droite) le lumière correspondant au point B50.