Brevet FR2671163A1 — publié le 19920703

La présente invention concerne d'une façon générale les projecteurs de véhicules automobiles, et plus particulièrement un projecteur équipé, entre sa source et la sortie du faisceau lumineux, de moyens de conduction de lumière. On connaît déjà, par exemple par FR-A-2 514 105 ou FR-A-2 472 135, un projecteur qui comprend une source telle qu'une lampe à filament, un réflecteur du genre ellipsoïdal au premier foyer duquel est placée la source et dans la région du second foyer duquel est placé un bord d'entrée d'un barreau de verre. La coupure est formée dans le premier cas par un écran placé à proximité dudit bord d'entrée, et dans le second cas par une conception spéciale de la glace, divisée en pavés élémentaires auxquels aboutissent des subdivisions du barreau de verre. Cependant, dans ces deux projecteurs connus, on rencontre des difficultés à former un faisceau comportant des niveaux de lumière différents, et en particulier une tache de concentration centrale pour la portée du faisceau et une zone moins lumineuse et beaucoup plus large pour le confort visuel. En effet, le barreau de verre prévu en aval du réflecteur ellipsoïdal a pour propriété inhérente d'effectuer un mélange des rayons lumineux reçus; il ne permet donc pas de conserver entre son entrée et ses sorties une séparation géométrique entre des zones recevant beaucoup de lumière et des zones moins éclairées. La présente invention vise en premier lieu à pallier cette limitation de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention vise à proposer un projecteur dans lequel des moyens conducteurs de lumière sont spécialement conçus pour que l'on retrouve à leur sortie des zones d'éclairements différents, afin de pouvoir former facilement un faisceau comportant comme précité un éclairement variable selon les zones, le projecteur conservant par ailleurs tous les avantages des projecteurs à conducteurs de lumière, notamment en matière de souplesse d'implantation dans un véhicule. Elle concerne à cet effet un projecteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend: - une source lumineuse, - un moyen de récupération de flux associé à la source, - un faisceau groupé de fibres optiques dont un embout d'entrée de chacune reçoit directement la lumière dudit moyen de récupération de flux pour l'acheminer vers un embout de sortie, la quantité de lumière reçue par les fibres optiques au niveau de leur embout d'entrée variant en fonction de leur position, de manière à définir au niveau de leurs embouts de sortie un motif lumineux comportant différents niveaux d'éclairement, - des moyens optiques associés auxdits embouts de sortie pour former à partir dudit motif lumineux un faisceau lumineux comportant différents niveaux d'éclairement. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue schématique d'un projecteur conforme à la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe verticale axiale d'une partie du projecteur de la figure 1, la figure 3 illustre schématiquement, en perspective, un exemple théorique d'évolution d'un faisceau groupé de fibres optiques d'un projecteur de la présente invention, la figure 4 est une vue en perspective schématique du projecteur avec un premier type de lampe, la figure 5 est une vue en perspective schématique du projecteur avec un second type de lampe, la figure 6 illustre schématiquement, en perspective, un premier exemple concret d'évolution d'un faisceau groupé de fibres optiques d'un projecteur de l'invention, la figure 7 illustre par une vue partielle à échelle agrandie une variante de réalisation du faiscau de fibres de la figure 6, la figure 8 illustre schématiquement, en perspective, un deuxième exemple concret d'évolution d'un faisceau groupé de fibres optiques d'un projecteur de l'invention, la figure 9 illustre schématiquement, en perspective, un troisième exemple concret d'évolution d'un faisceau groupé de fibres optiques d'un projecteur de l'invention, la figure 10 est une vue en perspective de détail d'une forme d'exécution pratique possible pour le faisceau de la figure 9, la figure 11 est une vue en perspective schématique d'une variante de réalisation d'un projecteur de l'invetion, la figure 12 est une vue en perspective d'une partie du projecteur de la figure 11, la figure 13 illustre schématiquement un écran de projection européen normalisé à 25 mètres, avec une image d'une source virtuelle du projecteur de la figure 11, la figure 14 illustre en vue de face un mode de réalisation particulier d'une face d'extrémité de faisceau groupé de fibres optiques selon la présente invention, et la figure 15 illutre en vue de profil un mode de réalisation particulier d'une face d'extrémité de faisceau groupé de fibres optiques selon la présente invention. On notera préliminairement que, d'une figure à l'autre, des éléments ou parties identiques ou similaires ont été désignés par les memes signes de référence. En référence tout d'abord aux figures 1 et 2, un projecteur de véhicule automobile selon la présente invention comprend une source lumineuse 10, telle qu'une lampe normalisée à filament 11, un réflecteur du genre ellipsoïdal 20, à un premier foyer F1 duquel est placée la source, et formant récupérateur du flux lumineux émis par la source 10. En 30 est indiqué un faisceau groupé de fibres optiques FO. Une face d'entrée 31 du faisceau 30, incluant les embouts d'entrée respectifs de chaque fibre, est située dans un plan perpendiculaire à l'axe optique xx du réflecteur 20 et passant au voisinage du second foyer F2 dudit réflecteur 20, de telle manière que pratiquement la totalité des rayons lumineux issus du réflecteur 20 soient incidents sur ladite face. le faisceau 30 peut suivre dans le véhicule tout trajet souhaité, en étant conformé de façon approprié lors du regroupement des fibres optiques individuelles. Cela permet notamment de positionner la source lumineuse en un emplacement quelconque du véhicule, si nécessaire à distance de sa région frontale, pour ainsi minimiser l'espace nécessaire dans cette région. On trouve en outre un dispositif de projection, en l'espèce sous la forme d'une lentille plan-convexe 40. Une face de sortie 32 du faisceau de fibres optiques, incluant les embouts de sortie respectifs de chacune des fibres, est situé dans un plan essentiellement perpendiculaire à l'axe principal A de la lentille 40 et passant au voisinage du foyer objet F de la lentille. Enfin le projecteur comprend une glace de fermeture 50, qui est placée en avant de la lentille 40 et qui comporte par exemple des stries verticales 51 pour l'étalement du faisceau formé en direction horizontale. Selon un aspect essentiel de l'invention, l'utilisation d'un faisceau groupé de fibres optiques 30 comme moyen de transmission de la lumière entre la source 10 et la sortie du faisceau (glace 50) permet de conserver la répartition d'éclairement telle que fournie par le réflecteur 20. Ainsi, comme on l'a indiqué schématiquement sur la figure 1, l'ensemble lampe/réflecteur applique à la face d'entrée 31 du faisceau de fibres optiques une quantité de lumière qui est supérieure dans la zone centrale de la face (zone hachurée) 311 à la quantité reçue par la zone périphérique (zone non hachurée 312). Grace au fait que chaque fibre, par nature, restitue à sa sortie la quantité de lumière appliquée à son entrée, la présente invention permet donc de retrouver au niveau de la face de sortie 32 un échantillonnage de lumière analogue, c'est-à-dire avec des fibres qui restituent plus de lumière que d'autres, ce qui s'avère tout à fait intéressant dans le cas des projecteurs. En effet les faisceaux lumineux d'éclairage doivent classiquement comporter une tache de concentration lumineuse, généralement centrale, pour la portée du faisceau, et une zone d'éclairement moins élevé mais d'étendue plus large, pour le confort visuel du conducteur. Par opposition, un simple barreau de verre ou analogue, dont l'utilisation s'avère appropriée pour des fonctions lumineuses de signalisation, provoque inévitablement une perte de l'information de répartition d'éclairement recueillie au niveau de sa face d'entrée, car on assiste en son sein à un mélange de tous les rayons appliqués à l'entrée. Par nature, pour des fibres optiques de section circulaire constante, l'angle solide d'ouverture du rayonnement incident sur chaque fibre à l'entrée 31 du faisceau 30 est égal à l'angle solide d'ouverture du rayonnement émanant de l'extrémité opposée de la fibre. Les caractéristiques de la lentille 40, et en particulier son diamètre et sa focale, sont choisies en fonction de cet angle solide, de manière que l'ensemble du rayonnement émanant de chaque fibre vienne frapper la lentille. Selon un mode de réalisation de base, non illustré, le faisceau 30 de fibres optiques peut présenter une section constante entre son entrée et sa sortie. On retrouve donc au niveau de la face de sortie, comme on le comprendra mieux dans la suite de la description, un motif lumineux circulaire comportant une zone centrale de forte concentration et une zone péhiphérique d'éclairement moindre. Ainsi, par exemple à l'aide de la seule intervention des stries 51 de la glace en aval de la lentille, on peut obtenir un faisceau de route comportant une tache de concentration centrale et une zone périphérique d'éclairement moindre. Selon un autre aspect de la présente invention, on peut utiliser le faisceau de fibres optiques 30 pour transformer la répartition lumineuse obtenue au niveau de sa face d'entrée en une répartition lumineuse différente, et très avantageusement en une répartition lumineuse correspondant à la photométrie, en particulier en matière de contours, du faisceau à former. Dans ce cas, la lentille de projection 40 permet, sans qu'il soit nécessaire d'y associer des éléments de conformation de faisceau (écrans ou analogues) de projeter directement sur la route, à travers la glace 50 qui peut être conçue pour donner un étalement en largeur, le faisceau tel qu'il est formé à la face de sortie du faisceau de fibres optiques 30. Ainsi on a représenté sur la figure 1 une face de sortie 32 dont la forme et la répartition lumineuse correspondent, à une homothétie près et en tenant compte d'un retournement sens dessus-dessous et gauche-droite qu'effectuera la lentille 40, à un faisceau de croisement normalisé conforme aux règlements européens, alors que la forme de la face d'entrée est circulaire avec une zone de concentration 311 située centralement. La conversion entre le motif d'éclairement reçu au niveau de la face 31 et le motif d'éclairement à projeter via la lentille 40 au niveau de la face 32 s'effectue en modifiant l'organisation et la répartition des fibres à mesure de leur progression dans le faisceau 30 entre les faces d'entrée et de sortie 31 et 32. La figure 3 illustre un exemple théorique de transposition. Les douze fibres optiques FOl situées dans la zone de concentration centrale 311 de la face d'entrée 31 se retrouvent dans ce cas dans une zone de concentration 321 de la face de sortie qui est étalée en largeur et qui occupe la région inférieure de ladite face. Dans le même temps, les quarante fibres optiques F02 situées dans la zone périphérique 312, recevant moins de lumière, de la face d'entrée 31, sont réparties autour de la zone de concentration étalée 321, latéralement et au-dessus d'elle, de manière à définir une zone agrandie de moindre éclairement, propre à donner le confort visuel. On a représenté sur les figures 4 et 5 deux formes de faces d'entrée possibles, en fonction du type de lampe utilisé. Dans le cas de la figure 4, le filament 11 est axial, si bien que, pour recueillir le maximum de lumière après réflexion par le miroir ellipsoïdal 20, la face 31 est circulaire. Dans le cas de la figure 5, la lampe 10 comporte un filament transversal 11, orienté horizontalement. Dans ce cas, la majorité de la lumière réfléchie par le miroir 20 va être inscrite dans un rectangle, et la face 31 est ici conformée de façon correspondante. On observe sur la surface des faces 31 des figures 4 et 5 des courbes isolux C, de valeurs décroissantes de l'intérieur vers l'extérieur, représentatives du fait que la quantité de lumière reçue de l'ellipsoïde par la face 31 décroît progressivement de l'intérieur vers l'extérieur. Ainsi dans les deux cas, et plus généralement avec tout moyen récupérateur de flux associé à une source de type quelconque, on observe que certaines fibres optiques reçoivent davantage de lumière que d'autres, à section égale. La figure 6 illustre en détail un premier exemple concret de la modification de la répartition des fibres FO dans le faisceau de fibres 30 entre l'entrée et la sortie. La face 31 est ici circulaire (cas d'une source axiale). La position des fibres individuelles dans le faisceau 30 est déplacée progressivement entre la face d'entrée 31 et la face de sortie 32 de manière à ce que le motif lumineux au niveau de cette dernière corresponde au faisceau formé typiquement par un réflecteur parabolique associé à un filament à coupelle d'occultation pour former un faisceau de croisement. On peut rappeler ici qu'un tel faisceau de croisement est caractérisé par deux demi-coupures, l'une horizontale et l'autre inclinée à 150 au-dessus de l'horizontale, et par une tache de concentration située juste au-dessous de la coupure, à la réunion des deux demi-coupures. On observe sur la figure 6 que le motif lumineux de la face 32, en vue de face, est retourné sens dessusdessous et gauche-droite. De cette manière, après l'inversion d'image créée classiquement par une lentille telle que la lentille 40 décrite plus haut, sera projeté sur la route un faisceau dont la coupure est correctement positionnée par rapport aux exigences réglementaires. Avec des fibres optiques FO dont la section reste constante, on comprend que les surfaces utiles des faces 31 et 32 sont identiques. Ainsi, dans le cas où la face 31 a la forme d'un cercle de diamètre D1, la face 32 peut par exemple être inscrite dans un cercle (noté CE) de diamètre D2 supérieur à D1, et calculé aisément en fonction de l'angle (typiquement de 150) de relèvement de la coupure. La figure 7 représente une variante de la face 32, dans laquelle la modification de la répartition des fibres optiques FO dans le faisceau 30 s'est effectuée pour l'essentiel en décalant les fibres situées dans la région inférieure du cercle CE' (correspondant au contour de la face d'entrée 31) pour les amener latéralement par rapport à ce cercle, dans une zone Z, de manière à obtenir un faisceau élargi, tel qu'illustré. On minimise ainsi le travail d'étalement latéral que doit normalement effectuer la glace 50. La figure 8 illustre la forme du faisceau de fibres optiques 30 dans le cas où on souhaite former un faisceau antibrouillard. On observe au niveau de la face 32 un étalement important en largeur, et la répartition du motif lumineux en une zone de forte concentration 321, située au-dessus d'une ligne horizontale qui définira une coupure du faisceau, et une zone de concentration moindre 322, donnant au faisceau lumineux sa pleine largeur de part et d'autre de la zone 321 et sa pleine hauteur audessus de ladite zone 321. De cette manière, après inversion par la lentille 40, on obtient un faisceau anti-brouillard conforme aux règlements, qui ne nécessite pratiquement aucun étalement supplémentaire par la glace. La figure 9 illustre le cas d'un faisceau de route. On observe au niveau de la face de sortie 32 un motif lumineux essentiellement ovoïde ou elliptique, avec une tache de concentration centrale 321 et une zone de moindre concentration 322. Dans toute la description qui précède, on a supposé que les fibres optiques individuelles FO étaient des fibres de section circulaire constante sur toute leur longueur. En variante, et maintenant en référence à la figure 10, on peut prévoir que les fibres optiques soient chacune à section de contour et/ou de superficie variable. Dans l'exemple illustré, la superficie est constante mais le contour passe progressivement, de la face d'entrée vers la face de sortie, d'une forme circulaire à une forme ovoïde ou elliptique aplatie. De cette manière, la largeur du motif lumineux, qui donnera la largeur du faisceau effectivement formé, est obtenue sans avoir à bouleverser la répartition des fibres individuelles dans le faisceau 30. En particulier, dans le cas d'un faisceau lumineux de route tel qu'illustré sur la figure 9, le motif lumineux désiré peut, avec les fibres individuelles à contour évolutif que l'on vient juste de décrire, être obtenu sans avoir à modifier la répartition des fibres FO dans le faisceau 30. On va maintenant décrire en référence à la figure 11 un projecteur selon un second mode de réalisation de la présente invention. On trouve ici, comme dans le cas de la figure 1, une source lumineuse 10, 11, un récupérateur de flux 20 sous la forme préférentielle d'un réflecteur du genre ellipsoïdal, et un faisceau 30 de fibres optiques FO. Cependant, dans ce cas, le faisceau 30 est destiné, par modification de la répartition des fibres entre la face d'entrée 31 et la face de sortie 32, à former au niveau de ce dernier une source lumineuse virtuelle dont les contours et la répartition de la lumière en son sein sont bien déterminés, cette source virtuelle étant utilisée en coopération avec un élément optique tel qu'un demi-réflecteur 40' pour engendrer le faisceau souhaité. Plus précisément, et maintenant en référence à la fois aux figures 11 et 12, on observe que le faisceau de fibres 30 passe progressivement d'un contour circulaire (face 31), adapté au couple source axiale/réflecteur ellipsoïdal, à un contour rectangulaire (face 32), censé reproduire, vu du réflecteur 40', le contour d'un filament axial disposé tangentiellement à l'axe optique x'x' du réflecteur 40', au-dessous de celui-ci. A des fins d'illustration, on a représenté sur la face d'entrée 31 une zone de concentration maximale 311, une zone de concentration moyenne 312 et une zone de faible concentration 313. De préférence, comme le montre la figure 12, les zones d'éclairements différents homologues 321, 322 et 323 sont essentiellement concentriques dans le contour de la face de sortie 32. On définit ainsi une source lumineuse virtuelle dont les bords sont droits et nets. Ainsi une image de la source virtuelle produite par le réflecteur 40', par exemple l'image I représentée sur la figure 13, a son extrémité supérieure alignée avec une bonne précision avec la coupure à définir, par exemple sur la ligne de coupure européenne normalisée hHc, et, en combinaison avec les autres images produites, va pouvoir engendrer un faisceau coupé dont la coupure est particulièrement bien définie. Le réflecteur 40 peut être de tout type approprié. Par exemple, pour engendrer un faisceau de croisement aux normes européennes, on peut utiliser un réflecteur tel que défini notamment dans le brevet FR-A-2 536 502 ou FR-A-2 599 121 au nom de la demanderesse, les contenus de ces documents étant incorporés ici par référence. On rappellera ici que ce type de surface est capable, en soi, de positionner les images d'une source lumineuse dans le plan de projection de manière à définir un faisceau coupé conforme aux règlements européens. Aussi bien dans le mode de réalisation de la figure 1 que dans celui de la figure 11, dans le cas où au moins un bord du motif lumineux engendré à la seconde face 32 du faisceau de fibres 30 doit présenter une netteté parfaite le long d'un bord (par exemple le bord définissant une coupure de faisceau lumineux dans le cas de la figure 1), on peut faire appel à la variante de réalisation représentée sur la figure 14. Selon cette variante, un cache ou écran d'occultation 60 est prévu pour masquer la moitié, ou approximativement la moitié, de chaque fibre optique FOC adjacente à la coupure.Plus précisément, dans le cas illustré d'un faisceau de croisement européen dont on a défini la coupure plus haut, le cache 60 peut comporter un premier bord horizontal L passant diamétralement au niveau de l'embout individuel de chaque fibre FOC participant à la définition de la demi-coupure horizontale, et un second bord L', incliné par exemple de 150 vers le bas par rapport au bord L, passant diamétralement au niveau de l'embout de chaque fibre FOC participant à la définition de la demi-coupure inclinée. On notera ici que la cache 60 n'est pas un cache de formation de coupure tel qu'on l'entend habituellement. En fait, la coupure est bien engendrée par la face de sortie 32 elle-même, le cache 60 se bornant à améliorer si nécessaire la définition de ladite coupure. Par tailleurs, on peut souhaiter dans certains cas que le faisceau lumineux, à l'opposé de la coupure (c'est-à-dire éclairant la route le plus près du véhicule), présente une limite floue, c'est-à-dire qu'il n'existe pas dans cette région de transition excessivement nette entre le faisceau et l'obscurité environnante. A cet effet, et maintenant en référence à la figure 15, on peut prévoir que les fibres optiques FO situées à l'opposé de la coupure, c'est-à-dire les fibres les plus hautes au niveau de l'extrémité 32 du faisceau de fibres 30, soient défocalisées (par rapport au plan passant par le foyer objet de la lentille 40). On observe concrètement sur la figure 15 que ces fibres les plus hautes sont progressivement raccourcies par rapport aux autres fibres. De cette manière on assure une dispersion angulaire plus importante du rayonnement lumineux émanant de ces fibres, pour obtenir l'effet de flou recherché. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite cidessus et représentée sur les dessins, mais l'homme de l'art saura y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit. En particulier, l'invention peut être utilisée avec des sources lumineuses de types et de positionnements quelconques notamment des lampes à filament ou encore des lampes à décharge. Dans ce dernier cas, la présente invention est particulièrement avantageuse en ce qu'elle permet d'éliminer sans disposition auxiliaire les rayons parasites, c'est-à-dire éloignés d'une géométrie d'émission définie, engendrés par ce type de lampe. Par ailleurs, le récupérateur de flux constitué dans la description ci-dessus par un réflecteur du genre ellipsoïdal, peut être formé par tout autre type de moyen optique. Concrètement, un réflecteur ellipsoïdal ou assimilé permet de récupérer environ 95% du flux lumineux émis par la source. REVENDICATIONS 1. Projecteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend: - une source lumineuse (11), - un moyen de récupération de flux (20) associé à la source, - un faisceau groupé (30) de fibres optiques (FO) dont un embout d'entrée de chacune reçoit directement la lumière dudit moyen de récupération de flux pour l'acheminer vers un embout de sortie, la quantité de lumière reçue par les fibres optiques au niveau de leur embout d'entrée variant en fonction de leur position, de manière à définir au niveau de leurs embouts de sortie un motif lumineux comportant différents niveaux d'éclairement, - des moyens optiques (40, 50) associés auxdits embouts de sortie pour former à partir dudit motif lumineux un faisceau lumineux comportant différents niveaux d'éclairement. 2. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le motif lumineux comporte une zone de forte concentration (321) définie par la juxtaposition des fibres optiques qui reçoivent au niveau de leur embout d'entrée la plus grande quantité de lumière. 3. Projecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la disposition géométrique des fibres dans la section du faisceau de fibres varie entre une face d'entrée (31) et une face de sortie (32) de manière à définir, au niveau de cette dernière, un motif lumineux correspondant à la photométrie d'un faisceau lumineux à engendrer, et en ce que les moyens optiques comprennent un moyen de projection. 4. Projecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une partie du contour de la face de sortie (32) correspond à une coupure du faisceau lumineux à engendrer. 5. Projecteur selon la revendication 4, rattachée à la revendication 2, caractérisé en ce que la zone de forte concentration (321) du motif lumineux est adjacente à la partie du contour de la face de sortie correspondant à la coupure. 6. Projecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de projection comprend une lentille (40) dont un foyer objet (F) est situé au voisinage d'un plan passant par la face de sortie (32). 7. Projecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de récupération de flux comprend un réflecteur du genre ellipsoïdal (20), la source lumineuse étant placée au voisinage d'un premier foyer (F1) du réflecteur et la face d'entrée du faisceau de fibres optiques étant placée au voisinage d'un second foyer (F2) du réflecteur. 8. Projecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la source (11) est allongée et disposée sensiblement sur le grand axe dudit réflecteur, en ce que le contour de la face d'entrée (31) est de forme générale circulaire et en ce que la quantité de lumière reçue par chaque fibre au niveau de son embout d'entrée décroit du centre vers les bords de la face. 9. Projecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la source (11) est allongée et disposée sensiblement transversalement au grand axe dudit réflecteur, en ce que le contour de la face d'entrée (31) est de forme générale rectangulaire et en ce que la quantité de lumière reçue par chaque fibre au niveau de son d'entrée décroit du centre vers les bords de la face.