Brevet FR2514105A1 — publié le 19830408

La présente invention concerne les projecteurs pour véhicules automobiles. Plus précisément, l'invention concerne des projecteurs du type décrit dans le brevet français N 79 31257 déposé le 20 Décembre 1979 par la Demanderesse pour "Projecteur, notamment pour véhicules automobiles" et publié sous le N 2 472 135. Ce type de projecteur est notanment remarquable en ce qu'il comporte une source lumineuse réelle, des mtoyens pour concen- trer le rayonnement de cette source sur l'extrémité d'un conduit de lumière muni d'une pluralité de facettes réfléchissantes cons- tituant autant de sources lumineuses virtuelles et coopérant avec une pluralité d'éléments dioptriques homologues pour constituer un ensemble de faisceaux lumineux élémentaires venant se fondre en un faisceau unique donnant l'éclairement souhaité. Un tel projecteur est plus particulièrement décrit en référence à la figure 4 du brevet précité et spécifiquement reven- diqué à ses revendications 8 et 9. Bien que la Demanderesse ait décrit, dans son brevet précédent, les éléments constitutifs essentiels d'un projecteur, et la manière de réaliser un faisceau lumineux satisfaisant, elle a découvert depuis, à la suite d'essais ultérieurs, que certaines structures et dispositions particulières se prêtaient paxticuliè- rement bien à la réalisation d'un projecteur de véhicule autcmo- bile, tant sur le plan de l'encombrement et de la disposition topologique optimale de ses éléments constitutifs sur un véhicule automobile, que sur le plan de l'optimisation du faisceau obtenu, notamment lorsqu'il s'agit d'un faisceau à coupure, et particu- lièrernnt d'un faisceau de croisement. Dans le contexte ci-dessus défini, ladite nouvelle structure se caractérise d'abord par le fait que le conduit de lumière est constitué par un unique barreau transparent disposé à l'horizontale et transversalement par rapport à la direction 2514 1 05 d'éclairement, ce barreau ayant la forme d'un parallélépipède dont la partie avant constitue une face de sortie de lumière verticale et dont la partie arrière est entaillée d'une pluralité de décro- chements définissant une pluralité de facettes réfléchissantes disposées dans des plans verticaux obliques Chaque facette réflé- chit la lumière selon un faisceau élémentaire et des lentilles sont disposées au devant de la face avant du barreau, pour inter- cepter les faisceaux élémentaires, chaque lentille projetant l'i- mage virtuelle correspondant à la facette réfléchissante homologue selon l'éclairement souhaité. De préférence, bien que non nécessairement, la section initiale du barreau est une section carrée, il s'étend perpendicu- lairement à la direction d'éclairement, et ses facettes réfléchis- santes, de préférence identiques en dimensions et en orientation, s'échelonnent sur toute la longueur du barreau, en correspondance avec les décrochements régulièrement échelonnés selon la hauteur du barreau Ainsi, dans le cas de N décrochements, et N facettes verticales disposées obliquement à 45 par rapport à la direction générale du barreau, chaque facet'e donne par réflexion une image élémentaire rectangulaire dont la largeur est égale au côté du carré d'entrée et dont la hauteur est égale au énième de ce nême carré Dans le cas o l'on veut obtenir un faisceau à coupure, on masque avantageusement pour chaque faisceau élémentaire une partie de la face de sortie avant du barreau, ou bien de chaque facette arrière en correspondance avec la forme de coupure sou- haitée Pour la coupure d'un faisceau de croisement, tel que dé- fini par les normes en vigueur (code de la route), on prévoit, coamme on le verra plus complètement par la suite un ou plusieurs caches dissymétriques disposés soit sur la face avant du barreau, soit sur chacune des facettes. On peut aussi entailler le barreau de telle sorte que les facettes aient un profil correspondant à la coupure souhaitée. % ú 14105 Oomme au brevet précité, les moyens pour concentrer un flux lumineux à l'entrée du barreau sont avantageusement consti- tués par un miroir elliptique ayant un foyer intérieur et un foyer extérieur, disposés dans l'axe du barreau, la source lumineuse réelle étant sensiblement disposée au foyer intérieur, et l'extré- mité du barreau étant voisine du foyer extérieur. Dans ce cas, selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, un miroir plan vertical incliné à 45 et s' é- tendant sur une faible hauteur est disposé à l'entrée du barreau pour intercepter une partie du flux lumineux avant, dans une zone voisine de l'axe du miroir elliptique, et o, par conséquent, il y a forte concentration du flux Ce miroir coopère, comme les facettes du barreau, avec une lentille appropriée. Selon une autre caractéristique de la présente invention, une partie du flux lumineux issu de la source peut être directe- ment utilisé sans réflexion sur le miroir elliptique qui est muni d'une fenêtre d'éclairement direct coopérant avec une lentille, de manière à former directement l'image de la source lumineuse. De préférence, les facettes du barreau sont inclinées à 45 et travaillent en réflexion totale On peut, selon une autre caractéristique de l'invention, donner aux facettes des inclinai- sons différentes de 45 pour augmenter l'effet de réflexion totale. On peut également disposer sur les facettes un revêtement réfléchis- sant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre en se réfé- rant aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels: les figures la et lb représentent schématiquement, en vue de face et en vue de dessous le projecteur selon la présente invèntion; la figure 2 illustre la projection, sur un écran 2514165 - normalisé à 25 mètres, d'un faisceau de croisement, obtenu avec un tel projecteur; les figures 3 a, 3 b, 3 c, représentent schématiquement trois modes de réalisations de facettes à réflexion totale dans le barreau lumineux d'un tel projecteur. Le projecteur selon l'invention est représenté, dans son mode de réalisation préféré, sur les figures la et lb Il comprend essentiellement trois ensembles fonctionnels qui sont les moyens de concentration de flux lumineux, 100, le barreau transparent précité, 200, et un ensemble de lentilles, 300. (ce dernier ensemble n'étant pas représenté à la figure la pour faciliter la capréhension). L'ensemble de concentration de flux, 100, disposé dans l'axe du barreau, 200, est constitué essentiellement d'une source lumineuse 110, et d'un réflecteur ou miroir elliptique dont les deux foyers sont référencés F 1 pour le foyer inté- rieur, et F 2 pour le foyer extérieur La source lumineuse 110 est constituée par le filament d'une lampe d'autcombile, disposé de préférence dans l'axe du réflecteur elliptique 120 Le flux lumineux issu de 110 est renvoyé par le réflecteur 120 selon un ensemble de rayons qui convergent vers la zone focale au voisi- nage de F 2 Vers l'avant du projecteur, le réflecteur 120 est en outre muni d'une ouverture 130 constituant une fenêtre de lu- mière laissant passer directement les rayons issus de la source 110. Dans l'axe du miroir elliptique 120, s'étend le barreau transparent 200 Il est réalisé en un verre ou en toute autre matière transparente similaire, ayant, came on le verra par la suite mn indice de réfraction aussi élevé que possible Sa face d'entrée 201, qui reçoit, sur toute sa surface un flux lumineux renvoyé par le miroir 120, est de section carrée Sa face avant 202, verticale, s'étend perpendiculairement à la direction d'éclaire- mient repérée par la flèche E. 2514 1 05 A sa partie arrière, le barreau 200 conporte une succes- sion de décrochements de hauteur égale e, délimités chacun par une face horizontale ( 211, 221, 231,) et selon une facette verticale ( 212, 222, 232,) inclinée à 45 sur la direction d'éclairément E. Immédiatement sur le trajet lumineux en amont de la face d'entrée 201, est disposé un petit miroir plan 260, vertical, incliné à 450, et limité à la zone horizontale voisine de l'axe A-A Le miroir 260 est ainsi disposé pour intercepter une pattie du flux réfléchi par le réflecteur 120, dans sa zone de plus forte concentration. A l'avant du système optique ainsi défini, s'étend un ensemble de lentilles convergentes 300 dont les axes sont sensible- ment parallèles à la direction d'émission E Les lentilles 312, 322, 332, sont disposées en relation de coopération optique avec les facettes 212, 222, 232, (qui sont sensiblement au foyer des lentilles). Une lentille convergente 360 est disposée de même en relation de coopération optique avec le petit miroir 260 qui est sensiblement au foyer de cette lentille. Une lentille convergente 380 est disposée en regard de la fenêtre 180, en relation de coopération optique avec la source qui est sensiblement à son foyer. Avec une telle disposition, la formation d'un faisceau lumineux est facile à comprendre: pour l'essentiel, le flux issu de la source 110, réfléchi par le miroir 120, pénètre dans le bar- reau 200 par sa section d'entrée 201 et s'y trouve réfléchi, dans un régime de réflexion totale, par les facettes 212, 222, 232, Les faisceaux élémentaires réfléchis sont repris pa: les lentilles 312, 322, 332, qui projettent vers l'avant du projecteur les faisceaux lumineux correspondant De m&me, le flux intercepté par le miroir 260 est-il repris par une lentille 360 De mêie, le flux lumineux direct passant par la fenêtre 180 est-il repris par ume lentille 380. L'ensenmble des lentilles 312, 322, 332, 360, 380, peut être réalisé sous la forme d'un ensemble unitaire constituant la glace du projecteur Cette glace n'est pas nécessairement plane et perpendiculaire à la direction E Elle peut être oblique, les différentes lentilles étant disposées en escalier, ceci par exem- Ple pour permettre la réalisation d'une glace disposée dans son ensemble obliquement par rapport à l'axe d'éclairement E qui coin- cide avec l'axe longitudinal du véhicule. En projection, chaque facette à réflexion totale telle que 212, 222, 232, donne ainsi sur un écran, à travers la len- tille correspondante'( 312, 322, 332,) une image correspondant au flux d'entrée reçu par la facette et projetée selon la direc- tion E, l'image virtuelle donnée par chaque facette ayant, dans l'exemple préférentiel représenté aux figures la et Ib, une largeur égale au côté de la face d'entrée 201, et une hauteur e De mâme, le miroir 260 donne-t-il lieu à travers la lentille 360 à la pro- jection de l'image correspondant aux dimensions du miroir vues selon la direction E Enfin, la fenêtre 180 projette une image corres- pondant aux dimensions de la fenêtre 180. Avec une telle disposition, on comprend facilement que, les différents faisceaux élémentaires se fondent en un faisceau d'émission unique, et que, par une disposition judicieuse des axes des lentilles plus ou moins décalées (en translation) par rapport aux axes des faisceaux élémentaires qu'elles interceptent, on peut réaliser toute disposition d'éclairement, pour un éclairement global convenant aux véhicules automobiles En particulier, on peut faire en sorte que les images projetées en correspondance avec les différentes facettes 312, 322, 332, soient superposées ou juxtaposées et l'on peut, de même, superposer à ces images, ou juxtaposer à ces images, celles qui proviennent de la fenêtre 180 et du miroir 260. On va maintenant décrire, à titre d'exemple typique, la réalisation d'un faisceau décalé à coupure, selon les normes en 25141 o 5 2 C 1 O I 5 vigueur (code de la route). Pour faciliter la compréhension, on désignera par il, i 2, i 3, i 4, les images projetées sur un écran à 25 mètres provenant des facettes 212, 222, 232, 242, par im les images correspon- dant au miroir 260, et par if les images correspondant à la fenê- tre 180. La figure 2 représente, de la manière habituelle, un écran de projection à 25 mètres sur lequel on règle, de façon normalisée, les éclairements automobiles Pour un éclairement de coupure, on donne, comte représenté à la figure la, au miroir 260 un profil de coupure en deux parties décalées raccordées par un segment oblique. En correspondance avec ce profil, l'image im sur le miroir, que l'on projette au centre de l'écran, est une image ayant la forme d'une coupure De même, on munit certaines facettes telles que 222 et 232 d'un cache ( 222 a, 232 a) pour limiter la surface à -ré- flexion totale utile des facettes selon le mème profil de coupure, de telle sorte que les images i 2 ' et i 3 correspondant aux facettes 222 et 232 se superposent selon une image de coupure On déplace légèrement les axes des lentilles 312 et 342, en translation par rapport à l'axe E, de manière à créer des images i 1 et i 4 qui se trouvent décalées respectivement à gauche et à droite vers les bas-côtés Bd et Bg, comme représenté à la figure 2 L'image if vient se juxtaposer aux autres, com Le représenté L'exemple ci-dessus montre la réalisation d'un faisceau à coupure, grâce à la structure de projecteur des figures la et lb. La coupure est obtenue par le profil de coupure du miroir 260 et des facettes à réflexion totale 222 et 232 Bien entendu, la coupure des faisceaux de ces facettes pourrait être obtenue, non plus par des caches tels que 222 a et 232 a disposés sur les facettes elles-mêmes, mais par des caches correspondant disposes sur la face avant 202 du barreau 200 Dans une autre variantes les facettes 222 et 232 pourraient être échancrées en correspondance avec la zone des caches. 2 5 " 1 0 5 Dans tout ce qui précède, on a supposé que les facettes 212, 222, 232, 242, travaillaient en réflexion totale, pour un angle d'incidence moyen de 45 Il est clair qu'une certaine partie du flux échappe à la réflexion totale, et n'est pas émis par le projecteur. Pour remédier à cet inconvénient, deux solutions sont possibles. Selon une première solution, on peut disposer un revête- ment réfléchissant sur les facettes, de telle sorte que la totalité du flux soit réfléchie Mais, il est clair dans ce cas que le revé- tement réfléchissant absorbe lui-méoe une partie du flux récuperé. Dans une seconde solution, on peut chercher à augmenter l'efficacité de la réflexion totale, en modifiant l'indice du bar- reau et en modifiant aussi l'angle d'incidence. Les figures 3 a, 3 b, 3 c, illustrent de telles modifica- tions On y a représenté diverses valeurs de l'indice de réfraction n et des angles relatifs à la facette réfléchissante f, qui reste verticale mais qui varie dans son inclinaison par rapport à la direction E. Sur les figures, on a représenté en grisé le flux lumi- neux qui n'est pas réfléchi en réflexion totale. On voit-que l'optirmn est atteint dans les conditions de la figure 3 c, pour un indice de réfraction du barreau 200 de 1,7, et un angle de la facette f de 53 par rapport à la direction E (de 37 par rapport au barreau 200). Dans le cas d'une orientation des facettes telle que f différente de 45 , il faut naturellement modifier l'inclinaison du barreau 200 pour que l'axe des faisceaux élémentaires réfléchis par les facettes f reste en coincidence avec la direction d'éclai- rement E Une telle solution est particulièrement avantageuse lorsque le projecteur doit avoir une glace inclinée; dans ce cas, la glace est constituée, car Ome on l'a expliqué ci-dessus, d'un 2514 1 05 échelonnement de lentilles coopérant avec les différentes facettes. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit, telle qu'elle résulte de la présente description et des revendications initiales qui y sont annexées. 14 1 05 = VDICATIONS 1 Un projecteur pour véhicule automobile, du type com- prenant une source lumineuse réelle ( 110), des moyens ( 100) pour concentrer le rayonnement de cette source sur l'extrémité ( 201) d'un conduit de lumière ( 200) muni d'une pluralité de facettes réfléchissantes ( 212, 222, 232,) constituant autant de sources lumineuses virtuelles et coopérant avec une pluralité d'éléments dioptriques homologues ( 312, 322 332,) pour constituer un en- semble de faisceaux lumineux élémentaires venant se fondre en un faisceau unique, caractérisé en ce que le conduit de lumière est constitué par un unique barreau transparent ( 200) disposé à l'ho- rizontale et transversalement à la direction d'éclairement (E), l'avant du barreau étant constitué par une face verticale ( 202) de sortie de lumière, et l'arrière du barreau comortant une série de décrochements en hauteur délimitant une série de facettes de ré- flexion verticales obliques ( 212, 222, 232,), et en ce que ces facettes sont disposées en relation de coopération optique avec des lentilles ( 312, 322, 332,) d'axe parallèle à la direction d'éclairement pour que ces lentilles projettent dans cette direc- tion des images correspondant aux facettes. 2 Un projecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le barreau ( 200) a la forme d'un parallélépipède rectangle, en ce que ses décrochements s'échelonnent régulièrement selon des hauteurs (e) sensiblement égales, et en ce que ses fa- cettes réfléchissantes ( 212, 222, 232,), sensiblement orientées à 45 par rapport à la direction d'éclairement, sont de dimensions sensiblement égales. 3, Un projecteur selon, l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les facettes ( 212, 222, 232,,) travaillent en réflexion totale. 4 Un projecteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les facettes ( 212, 222, 232,) sont munies d'un revêtement réfléchissant. Un projecteur selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les royens concentrateurs de flux ( 100) coprrennent un réflecteur elliptique ( 120), caractérisé en ce que ce réflec- teur est muni, dans la direction d'éclairement, d'une fenêtre ( 180) d'éclairement direct coopérant avec une lentille ( 380) pour la formation d'un faisceau élémentaire d'éclairement direct. 6 Un projecteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par la présence, en amont de l'extré-mité d'entrée ( 201) du barreau ( 200), d'un miroir plan ( 260) disposé dans un plan vertical sensiblement incliné à 45 , ce miroir s'étendant sur une faible hauteur au voisinage de l'axe du barreau, et coo- pérant avec une lentille ( 360) pour la création d'un faisceau élémentaire concentre. 7 Un projecteur selon l 'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, pour la réalisation d'un faisceau de cou- pure, des caches ( 222 a, 232 a) sont disposés sur le trajet de certains faisceaux élémentaires d'au nmins certaines des facettes ( 222, 232), en étant notairent disposés soit sur certaines facet- tes, soit sur la face avant du barreau. 8 Un projecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que, pour la réalisation d'un faisceau coupé, le miroir ( 260) en amont du barreau a une silhouette correspondant à la forme de coupure souhaitée. 9 Un projecteur selon l'une des revendications 1 à 6 et 8, caractérisé en ce que, pour réaliser un faisceau de cou- pure, certaines facettes ( 212, 222, 232,) au moins ont un pro- fil corresporndant à la forme de coupure désirée. Un projecteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que certaines facettes ( 212, 222, 232,,) au moins ont une inclinaison légerement supérieure à 45 par rap- port à la direction d'éclairement.