Brevet FR2769074A1 — publié le 19990402

La présente invention a trait d'une façon générale le traitement optique de la lumière dans un feu de signalisation de véhicule automobile. On connaît déjà dans l'état de la technique un feu qui comporte une source et un voyant susceptible, à lui seul, de produire un faisceau de signalisation recherché à partir de la lumière émise directement par la source. On observera ici que, dans tout le présent mémoire, le terme "voyant" est censé également couvrir une plaque optique intermédiaire située intérieurement par rapport au voyant, entre ce dernier et la lampe. Un tel feu de signalisation est donc dépourvu de récupérateur de flux du genre miroir parabolique, et le rôle du voyant est donc d'une part de redresser la lumière pour qu'elle entre dans l'angle solide du champ d'éclairement recherché et d'autre part, d'assurer si nécessaire un étalement de cette lumière. Une première solution connue pour réaliser le voyant consiste à disposer sur celui-ci, généralement sur sa face intérieure, d'une pluralité de prismes élémentaires d'inclinaisons appropriées pour effectuer le redressement de la lumière. Chaque prisme présente un contour, en vue de face, qui est rectangulaire ou carré. De par son aspect particulier, on parle généralement d'un voyant à "paillettes", chaque facette de prisme plane, d'inclinaison différente des autres, donnant au voyant un aspect pailleté. Ce type de voyant présente cependant plusieurs inconvénients. Tout d'abord, l'inclinaison des facettes à la fois dans leur section horizontale et dans leur section verticale par rapport au plan du voyant impose que chaque paillette soit délimitée par quatre faces de dépouille assurant la transition avec l'âme du voyant. d'inclinaisons appropriées pour autoriser le démoulage. Ces brusques dénivellations provoquent, lorsque le feu est éteint, un effet de marche d'escalier qui peut se trouver indésirable sur le plan esthétique. Ensuite, ces prismes élémentaires vont chacun contribuer à l'éclairement seulement dans une région limitée du champ angulaire à couvrir, étant donné que la lumière en sortie de ces prismes ne présente aucun étalement autre que celui dû aux dimensions du filament de la lampe (source non ponctuelle). Il en résulte que, lorsqu'un observateur se trouve face à un tel feu à l'état allumé, certains prismes vont apparaître "éteints" tandis que d'autres apparaîtront "allumés", ce qui donne une inhomogénéité d'aspect marquée. Ceci d'autant plus que, lorsque cet observateur se déplace, la répartition entre prismes "éteints" et prismes "allumés" va grandement se modifier. En vue de résoudre ces problèmes, on a déjà proposé de modifier les prismes en appuyant sur leurs faces planes actives des portions de cylindres de révolution. Cette solution permet, en conférant à la lumière un certain étalement, de limiter l'effet de marches d'escalier lorsque le feu est éteint, et d'atténuer les défauts d'homogénéité lorsque le feu est allumé. Toutefois, de tels cylindres produisent une répartition de lumière qui est généralement symétrique (le plus souvent vers les côtés gauche et droit, mais éventuellement vers le haut et vers le bas), et ils offrent donc au concepteur très peu de souplesse pour l'ajustement fin de la photométrie du faisceau à l'aide de la lumière en sortie des différentes paillettes cylindriques. En outre, le rendement optique des surfaces cylindriques est inférieur à celui des faces planes, certaines parties des cylindres pouvant donner lieu à des phénomènes de réflexions parasites. La présente invention vise à proposer une nouvelle forme d'éléments déviateurs individuels permettant d'assurer un bon compromis entre d'une part l'aspect du feu lorsqu'il est éteint (avec effet de marches d'escalier atténué) et d'autre part l'homogénéité et le rendement de sa plage éclairante lorsqu'il est allumé. Ainsi la présente invention propose un feu de signalisation de véhicule automobile, comprenant une source lumineuse et une plaque optique apte à coopérer avec la source pour engendrer un faisceau lumineux, ladite plaque optique comprenant un ensemble d'éléments discrets de redressement et de répartition de la lumière issue d'une source de petites dimensions avec laquelle la plaque optique est apte à coopérer, chacun des éléments s'inscrivant, en vue de face, dans un quadrilatère, et chacun des éléments présentant d'un côté de la plaque optique une face généralement plane commune à tous les éléments et du côté opposé une face spécifique, caractérisé en ce que la face spécifique d'au moins une partie substantielle des éléments discrets présente, dans au moins l'une de ses sections horizontale et verticale, un profil dont l'inclinaison au niveau des deux bords opposés de l'élément est dissymétrique par rapport à une direction générale d'émission du feu, et dont le rayon de courbure varie progressivement entre ces deux bords. Des aspects préférés, mais non limitatifs, du feu de signalisation selon l'invention sont les suivants - l'épaisseur de la plaque optique est sensiblement la même au niveau des deux bords opposés de chaque élément discret. - la face spécifique de chaque élément discret présente la forme d'un cylindre parabolique, l'axe de la génératrice parabolique dudit cylindre parabolique étant incliné par rapport à la direction générale d'émission. - la directrice rectiligne dudit cylindre parabolique est inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à la direction générale d'émission. - linclinaion de la directrice d'un cylindre parabolique par rapport à un plan perpendiculaire à la direction générale d'émission est d'autant plus importante que l'élément discret est éloigné d'un centre de la plaque optique, au droit duquel doit se trouver la source. - la différence d'inclinaisons de la section de chaque face spécifique est d'autant plus importante que l'élément discret est éloigné d'un centre de la plaque optique, au droit duquel doit se trouver la source. - lesdites sections sont des sections horizontales. - tant la section horizontale que la section verticale des faces spécifiques présente un profil dont l'inclinaison au niveau des deux bords opposés de l'élément est dissymétrique par rapport à une direction générale d'émission du feu, et dont le rayon de courbure varie progressivement entre ces deux bords. - les profils des sections horizontale et verticale sont paraboliques. - chaque face spécifique présente la forme d'un paraboloïde de révolution. - l'épaisseur de la plaque optique est sensiblement la même au niveau des quatre coins de chaque élément discret. - chaque face spécifique est située sur l'intérieur de la plaque optique et est convexe. - la plaque optique constitue un voyant du feu. - la plaque optique constitue un écran intermédiaire du feu. L'invention propose également une plaque optique pour feu de signalisation de véhicule automobile, comprenant un ensemble d'éléments discrets de redressement et de répartition de la lumière issue d'une source de petites dimensions avec laquelle la plaque optique est apte à coopérer, chacun des éléments s'inscrivant, en vue de face, dans un quadrilatère, et chacun des éléments présentant d'un côté de la plaque optique une face généralement plane commune à tous les éléments et du côté opposé une face spécifique, caractérisée en ce que la face spécifique d'au moins une partie substantielle des éléments discrets présente, dans au moins l'une de ses sections horizontale et verticale, un profil dont l'inclinaison au niveau des deux bords opposés de l'élément est dissymétrique par rapport à une direction générale d'émission du feu, et dont le rayon de courbure varie progressivement entre ces deux bords. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple et faite en référence au dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une vue en coupe horizontale d'une plaque optique selon une première forme de réalisation de l'invention, la figure 2 et une vue en coupe verticale de la plaque optique de la figure 1, à échelle quelque peu réduite, la figure 3 est une vue en perspective de face d'une rangée d'éléments optiques discrets de la plaque optique des figures 1 et 2, la figure 4 est une vue en perspective d'un ensemble de rangées adjacentes d'éléments optiques discrets de la plaque optique des figures 1 et 2, la figure 5 est une vue partielle à échelle agrandie, en coupe horizontale, de la plaque optique, la figure 6 est une vue en perspective d'un élément optique de la plaque optique, illustrant sa construction, la figure 7 illustre en projection verticale dans un plan horizontal les trajets de certains rayons lumineux au niveau de la traversée d'un élément optique, la figure 8 illustre en projection horizontale dans un plan vertical axial les trajets de certains rayons lumineux au niveau de la traversée d'un élément optique, la figure 9 illustre en projection verticale dans un plan horizontal les trajets de certains rayons lumineux au niveau de la traversée d'une série d'éléments optiques d'une même rangée, la figure 10 est une vue en coupe verticale d'une plaque optique selon une seconde forme de réalisation de l'invention, et la figure 11 est une vue en perspective d'un élément optique de la plaque optique selon cette seconde forme de réalisation, illustrant sa construction. En référence tout d'abord aux figures 1 à 9, on a représenté une plaque optique appartenant à un feu de signalisation de véhicule automobile. Un tel feu comprend classiquement une lampe à filament montée dans un porte-lampe solidaire d'un socle. La plaque optique peut alors constituer soit un voyant fermant le socle, soit une plaque intermédiaire montée dans le socle, entre un voyant et la lampe. Dans la suite, on désignera par 0x l'axe optique du feu, passant par le filament de la lampe et en général horizontal (cet axe définissant la direction générale d'émission), par 0Y la direction horizontale transversale, et par 0Z la direction verticale. 0 est le point sur lequel se trouve le centre du filament de la lampe du feu. La plaque optique, globalement désignée par la référence 10, possède une face externe 11 lisse sur toute son étendue, et une face interne pourvue d'une série de facettes galbées 12 correspondant chacune à un élément optique individuel, ou cellule. Dans cette première forme de réalisation, et comme le montre bien la figure 6, la face interne 12 d'une cellule C, est constituée par un cylindre parabolique possédant dans un plan horizontal une génératrice parabolique G qui présente la particularité d'être dissymétrique par rapport au plan vertical médian de la cellule, en présentant un axe A qui forme un angle b par rapport à une droite, notée DG sur la figure 6, parallèle à la direction 0X. Cette parabole est paramétrée et orientée de telle manière que ses extrémités au niveau des deux bords latéraux de la cellule soient toutes deux à une même distance a (voir figure 5) par rapport à la face externe 11 de la plaque optique. De cette manière, et en faisant en sorte que cette distance soit la même pour toutes les cellules, les surfaces 12 se raccordent latéralement selon de simples lignes de coude 14, en évitant la présence de dépouilles verticales entre les cellules d'une même rangée, et l'effet indésirable de marches d'escalier est supprimé. Par ailleurs, l'inclinaison précitée de l'axe de la parabole se traduit par le fait que les angles c et d formés par les tangentes aux extrémités respectives de la génératrice (notées Tgl et Tg2 sur la figure 5) par rapport à la direction OX sont différents l'un de l'autre. Par ailleurs, le cylindre parabolique est construit avec une directrice rectiligne D qui a la particularité d'être inclinée d'un angle a par rapport à la verticale, de telle sorte que, dans le présent exemple, la distance entre la surface interne 12 et la surface externe 11 diminue à mesure que l'on descend le long de la cellule. Une telle cellule présente des propriétés optiques tout à fait intéressantes. Tout d'abord, sa construction avec une directrice inclinée permet de redresser la lumière généralement oblique issue du filament de la lampe, pour que cette lumière se propage au moins en partie selon une direction voisine de la direction générale d'émission (voir en particulier figure 5). Ensuite, le profil parabolique de la surface 12, qui lui confère un rayon de courbure progressivement variable (voir rayons R1 et R2 sur la figure 5), ainsi que sa dissymétrie, permettent, tout en redressant la lumière horizontalement pour la rapprocher de la direction générale d'émission 0X, de lui donner une répartition qui peut être élaborée avec une grande souplesse, et qui permet par conséquent de pouvoir privilégier certaines zones du champ d'éclairement tout en assurant un étalement relativement uniforme de la lumière. On observera ici, comme le montrent en particulier les figures 1 à 4, que les profils paraboliques des différents éléments sont d'autant plus aplatis, et leur dissymétrie est d'autant plus réduite, que l'élément est proche, en direction horizontale, de l'axe 0x sur lequel doit se situer le filament de la lampe. Ceci s'explique par le fait que, plus l'élément est proche de l'axe, plus le redressement nécessaire de la lumière est faible, et plus l'étalement assuré doit tendre vers un étalement symétrique. De la meme manière, l'angle a de la directrice de la surface interne 12 d'un élément par rapport à la verticale est d'autant plus faible que l'élément est proche, en direction verticale, de l'axe OX. Ceci s'explique, comme dans le cas une plaque optique à facettes planes de la technique antérieure, par le fait que le redressement vertical de la lumière devant être assuré devient de moins en moins important. Dans la pratique, la conception de chaque cellule individuelle peut faire appel à la succession des étapes suivantes a) détermination de l'angle g, essentiellement en fonction de la position de la cellule sur la plaque optique 10; b) détermination de l'angle d formé par la tangente au profil parabolique par rapport à OX à une extrémité du profil, et de préférence côté extérieur; c) choix d'un axe et d'un foyer de parabole tels que l'autre extrémité du profil soit à la même distance s de la face externe 11 que la première extrémité du profil. Les étapes a) à c) sont réitérées pour chaque cellule, de préférence à l'aide d'un algorithme d'optimisation. On observe en particulier sur les figures 2 et 4 qu'il n'existe de surfaces de dépouilles, indiquées en 13, qu'à la transition entre deux rangées adjacentes d'éléments. Bien que la solution décrite ci-dessus ait recours à une génératrice parabolique pour la surface 12, il est tout à fait possible d'utiliser toute génératrice courbe non circulaire, à la condition qu'elle présente la dissymétrie requise. Il peut s'agir notamment d'une portion d'ellipse ou d'hyperbole. En outre, bien que dans l'exemple ci-dessus décrit, le profil horizontal de chaque surface 12 soit galbé et son profil vertical soit rectiligne, on peut bien entendu adopter la solution inverse, les génératrices courbes étant dans ce cas verticales, et les directrices rectilignes étant horizontales. On va décrire en référence aux figures 10 et 11 une seconde forme de réalisation de l'invention. Celle-ci se distingue de la forme de réalisation décrire précédemment essentiellement par le fait que les surfaces 12' des différentes cellules sont non plus des cylindres, mais des surfaces galbées tant en section verticale qu'en section horizontale. Dans la pratique, la surface peut être celle d'une conique de révolution, dont l'axe et le ou les foyers peuvent être déterminés en fonction de l'épaisseur de la plaque optique en chacun des quatre coins de l'élément, cette épaisseur étant de préférence la même en chacun des quatre coins. Dans l'exemple illustré sur les figures 10 et 11, il s'agit d'une partie d'un paraboloïde de révolution dont l'axe A' (voir figure 11) est incliné horizontalement d'un angle g et verticalement d'un angle f par rapport à l'axe OX . Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et représentées, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit. En particulier, notamment dans le cas d'un écran intermédiaire, on peut prévoir que la plaque optique 10 présente une surface interne lisse et une surface externe à motifs individuels correspondant aux différentes cellules. En outre, les motifs, convexes dans la description qui précède, peuvent également être concaves. REVENDICATIONS 1. Feu de signalisation de véhicule automobile, comprenant une source lumineuse et une plaque optique apte à coopérer avec la source pour engendrer un faisceau lumineux, ladite plaque optique comprenant un ensemble d'éléments discrets (Cm,n) de redressement et de répartition de la lumière issue d'une source de petites dimensions avec laquelle la plaque optique est apte à coopérer, chacun des éléments s'inscrivant, en vue de face, dans un quadrilatère, et chacun des éléments présentant d'un côté de la plaque optique une face généralement plane (11) commune à tous les éléments et du côté opposé une face spécifique (12; 12'), caractérisé en ce que la face spécifique d'au moins une partie substantielle des éléments discrets présente, dans au moins l'une de ses sections horizontale et verticale, un profil (G) dont l'inclinaison (, ) au niveau des deux bords opposés de l'élément est dissymétrique par rapport à une direction générale (Ox) d'émission du feu, et dont le rayon de courbure varie progressivement entre ces deux bords. 2. Feu de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur (s) de la plaque optique est sensiblement la même au niveau des deux bords opposés de chaque élément discret. 3. Feu de signalisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face spécifique de chaque élément discret présente la forme d'un cylindre parabolique, l'axe de la génératrice parabolique (G) dudit cylindre parabolique étant incliné par rapport à la direction générale d'émission (0X). 4. Feu de signalisation selon la revendication 3, caractérisé en ce que la directrice (D) dudit cylindre parabolique (12) est inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à la direction générale d'émission. 5. Feu de signalisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'inclinaion de la directrice (D) d'un cylindre parabolique (12) par rapport à un plan perpendiculaire à la direction générale d'émission est d'autant plus importante que l'élément discret est éloigné d'un centre de la plaque optique, au droit duquel se trouve la source. 6. Feu de signalisation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la différence d'inclinaisons de la section de chaque face spécifique (12) est d'autant plus importante que l'élément discret est éloigné d'un centre de la plaque optique, au droit duquel se trouve la source. 7. Feu de signalisation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdites sections sont des sections horizontales. 8. Feu de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que tant la section horizontale que la section verticale des faces spécifiques (12') présente un profil dont l'inclinaison au niveau des deux bords opposés de l'élément est dissymétrique par rapport à une direction générale d'émission du feu, et dont le rayon de courbure varie progressivement entre ces deux bords. 9. Feu de signalisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que les profils des sections horizontale et verticale sont paraboliques. 10. Feu de signalisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque face spécifique de la plaque optique présente la forme d'un paraboloïde de révolution. 11. Feu de signalisation selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que l'épaisseur de la plaque optique (10) est sensiblement la même au niveau des quatre coins de chaque élément discret. 12. Feu de signalisation selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que chaque face spécifique (12) de la plaque optique est située sur l'intérieur de la plaque optique et est convexe. 13. Feu de signalisation selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé la plaque optique (10) constitue un voyant du feu. 14. Feu de signalisation selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé la plaque optique (10) constitue un écran intermédiaire du feu. 15. Plaque optique pour feu de signalisation de véhicule automobile, comprenant un ensemble d'éléments discrets (Cm,ll) de redressement et de répartition de la lumière issue d'une source de petites dimensions avec laquelle la plaque optique est apte à coopérer, chacun des éléments s'inscrivant, en vue de face, dans un quadrilatère, et chacun des éléments présentant d'un côté de la plaque optique une face généralement plane (11) commune à tous les éléments et du côté opposé une face spécifique (12; 12), caractérisée en ce que la face spécifique d'au moins une partie substantielle des éléments discrets présente, dans au moins l'une de ses sections horizontale et verticale, un profil (G) dont l'inclinaison (ç, d) au niveau des deux bords opposés de l'élément est dissymétrique par rapport à une direction générale (OX) d'émission du feu, et dont le rayon de courbure varie progressivement entre ces deux bords.