Brevet FR2771797A1 — publié le 19990604

"BLOC OPTIQUE POUR PROJECTEUR ET NOTAMMENT POUR AERONEF" La présente invention concerne un bloc optique pour projecteur, notamment utilisable dans le domaine de l'aviation et plus particulièrement sur les aéronefs. Les projecteurs habituellement utilisés dans la technique précitée sont constitués d'un bloc optique essentiellement formé d'un réflecteur, d'une glace et d'une lampe à filament disposée transversalement par rapport à l'axe optique du réflecteur. La plupart du temps, le réflecteur est constitué d'un élément de révolution à section droite parabolique au foyer duquel est disposé le centre du filament de la lampe. La glace est constituée d'un dioptre habituellement strié permettant d'assurer un contrôle du faisceau lumineux produit par le réflecteur. C'est donc par la forme de la glace que l'on remplit les exigences photométriques auxquelles le projecteur doit satisfaire. Les projecteurs de ce type présentent des inconvénients notables. Tout d'abord, en raison de ce que la glace doit à la fois posséder une bonne résistance mécanique, afin de résister le cas échéant aux chocs frontaux, notamment, pluie, sable, graviers, et des qualités optiques telles qu'elles lui permettent de transformer les rayons fournis par le réflecteur en un faisceau lumineux spécifique, cet élément optique est de forte épaisseur. Le réflecteur étant habituellement constitué de verre métallisé, ceci se traduit par un poids élevé pour l'ensemble du projecteur. Or on sait que dans le domaine aéronautique, le poids constitue un paramètre critique. Par ailleurs, en raison de la masse et de la fragilité des pièces constituant les projecteurs, il est nécessaire de les amortir et de les protéger contre l'effet des vibrations et des chocs correspondant aux diverses zones de l'avion, fuselage, ailes, train d'atterrissage. Afin de conférer aux glaces striées de ces projecteurs de bonnes qualités de résistance mécanique et thermique il est possible de les réaliser dans des matériaux et au moyen de traitements spécifiques. Or on sait que ces matériaux, notamment en raison de leur spécificité, sont d'un coût élevé et que les traitements thermiques en raison de leurs difficultés de mise en oeuvre augmentent encore dans des proportions importantes, les prix de revient des glaces des projecteurs ainsi constitués. Par ailleurs, on sait également qu'un tel élément optique, en raison notamment de sa masse de verre importante, a du mal à résister aux contraintes thermiques résultant de la chaleur fournie par des lampes de forte puissance. Suivant la présente invention, on propose de remplacer l'élément optique constitué d'une masse importante de matériau transparent, par une glace plane d'épaisseur constante, et, donc, d'un coût réduit, dont on sait contrôler parfaitement la résistance mécanique par le choix du verre ou de ses traitements, que l'on associe à un réflecteur auquel on donne une géométrie telle qu'elle permette d'obtenir le faisceau lumineux de profil souhaité. De tels projecteurs, qui sont bien entendu connus de l'état antérieur de la technique, présentent l'inconvénient de posséder des réflecteurs dont le volume externe est plus important que celui des projecteurs de la technique antérieure dans lesquels le profil du faisceau d'éclairage est obtenu par la forme de la glace. Un tel volume est d'ailleurs, la plupart du temps, rédhibitoire dans la technique aviation concernée. La présente invention a ainsi pour but de proposer un projecteur comportant une glace ne jouant aucun rôle dans la forme du faisceau lumineux produit, et un réflecteur conférant à lui seul à ce faisceau la géométrie appropriée. La présente invention a ainsi pour objet un bloc optique pour projecteur, notamment pour aéronef, destiné à produire un faisceau lumineux dont l'éclairement se distribue suivant une direction préférentielle, du type comportant un réflecteur associé à une glace frontale, ces deux éléments conférant aux rayons lumineux produits par une lampe, dont l'axe du filament est disposé suivant ladite direction préférentielle, un profil d'éclairement de géométrie déterminée, caractérisé en ce que - la glace est neutre en ce qui concerne la déviation des rayons lumineux réfléchis par le réflecteur, - le réflecteur a une forme globale de révolution dont la section droite possède un profil de base déterminé, - au moins une partie des sections droites du réflecteur par des plans parallèles à celui défini par l'axe optique du réflecteur avec la direction préférentielle sont limitées par une courbe formant une ondulation autour du profil de base déterminé. Préférentiellement le profil de base déterminé est une parabole. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention la courbe formant une ondulation est une sinusoïde, éventuellement amortie en fonction de sa proximité de l'axe optique du réflecteur. Dans un mode de mise en oeuvre préférentiel de l'invention, la surface du réflecteur dont la section droite possède un profil à ondulation est limitée au moins d'un côté de la lampe par un plan parallèle à un plan défini par l'axe optique du réflecteur et la direction préférentielle, de façon à conserver au moins une surface non ondulée. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention l'amplitude de la modulation de ladite ondulation diminue de l'extérieur vers l'intérieur du réflecteur. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention la période de la modulation de ladite ondulation diminue de l'extérieur vers l'intérieur du réflecteur. On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue de face d'un réflecteur d'un projecteur suivant l'invention équipé de sa lampe. La figure 2 est une vue en coupe diamétrale du réflecteur représenté sur la figure 1, suivant l'axe II-II de celui-ci. La figure 3 est un schéma montrant un demi-profil d'un réflecteur de projecteur suivant l'état antérieur de la technique. La figure 4 est un schéma montrant un demi-profil d'un réflecteur de projecteur suivant l'invention. Les figures 4a à 4c sont des graphiques partiels à échelle agrandie de trois modes de mise en oeuvre du réflecteur représenté sur la figure 4. La figure 5 est un graphique représentant l'éclairement, suivant un axe privilégié d'éclairage et suivant un axe perpendiculaire à celui-ci, fourni par un projecteur suivant l'état antérieur de la technique. La figure 6 est un graphique montrant l'éclairement fourni par un projecteur suivant l'invention conforme à celui représenté sur les figures 1 et 2. La figure 7 est une vue de face d'une variante de mise en oeuvre du réflecteur représenté sur les figures 1 et 2. La figure 8 est une vue en coupe diamétrale du réflecteur représenté sur la figure 8 suivant l'axe VIII-VIII de celle-ci. La figure 9 est un graphique représentant l'éclairement fourni par un projecteur suivant l'invention dont le réflecteur est du type de celui représenté sur les figures 7 et 8. On a représenté sur les figures 1 et 2 un réflecteur 1 destiné à entrer dans la constitution d'un projecteur suivant l'invention, qui est obtenu à partir d'une feuille métallique emboutie. Outre le réflecteur 1, le projecteur comprend une glace frontale plane 3 d'épaisseur constante, une lampe 2 et un boîtier. Ce dernier, ainsi que les moyens de maintien de la glace frontale 3 et de la lampe 2 ne sont pas représentés sur les dessins. Le réflecteur 1 du projecteur est représenté sur les figures 1 et 2 dans une position dans laquelle il est destiné à générer un faisceau lumineux horizontal, qui constitue ici une direction yy' d'éclairement privilégiée du projecteur, et pour ce faire l'axe de la lampe 2 est disposé suivant l'axe yy'. La forme globale du réflecteur 1 est celle d'une parabole de révolution autour de l'axe optique x'x du réflecteur 1, dont l'équation est 2 +z2 y x 4 * # Chacune des sections droites verticales du réflecteur 1 est ainsi en forme de parabole. On a représenté sur la figure 3 une demi section droite radiale et verticale du réflecteur 1 par un plan P passant par l'axe optique x'x du réflecteur 1 et, sur la figure 4 une demi section horizontale de ce réflecteur par un plan passant également par l'axe optique x'x du réflecteur 1 et par l'axe yy' de la lampe 2. Suivant l'invention le profil de cette section droite, que l'on voit plus en détails sur la figure 4a, est constitué par une courbe C, qui est une sinusoïde, qui oscille de part et d'autre de la parabole P. Cette courbe a ainsi pour équation Y2 +z2 x = + e *cos (y*2#) 4*f T où f est la distance focale de la parabole de base P, T est la période de la sinusoïde C formant l'ondulation, e représente l'amplitude de la modulation, c'est-à-dire l'écart maximal de la sinusoïde C par rapport à la parabole P. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention il est intéressant de faire varier la valeur e de l'amplitude de la modulation de la courbe C en fonction de la distance du point considéré de celle-ci avec l'axe optique x'x du réflecteur 1. Ainsi, la valeur de e diminuera, ainsi que représenté sur la figure 4b, au fur et à mesure que l'on se rapproche de l'axe optique x'x du réflecteur 1. Dans une autre variante de mise en oeuvre de l'invention représentée sur la figure 4c, on fera varier la période T de la sinusoïde de façon à faire diminuer celle-ci lorsque l'on se rapproche de l'axe optique x'x du réflecteur 1. La surface du réflecteur 1 est obtenue en faisant se déplacer la courbe C des figures 4 et 4a, parallèlement à ellemême, le long de la parabole verticale Pv. Bien que la surface ainsi générée soit exempte d'arêtes on a représenté sur la figure 1 les sommets des ondulations produites par des traits verticaux. On a représenté sur la figure 5 un graphique montrant la distribution de l'éclairement fourni par un projecteur conforme à l'état antérieur de la technique, en fonction des gisements horizontal et vertical, et sur la figure 6 un graphique de même type montrant l'éclairement fourni par le projecteur suivant l'invention représenté sur les figures 1 et 2. On constate sur la figure 5 que le réflecteur suivant l'état antérieur de la technique, fournit une zone centrale la plus éclairée, qui correspond à un intervalle d'éclairement compris entre 70.000 et 48.000 cd, qui s'étend, dans le plan horizontal, en formant un faisceau d'angle au centre de 18". Le réflecteur 1 suivant l'invention fournit une zone de même éclairement qui est plus large puisqu'elle s'étend, ainsi qu'on peut le voir sur la figure 6 suivant un faisceau d'angle au centre égal à 22". On a regroupé dans le tableau I ci-après les angles d'éclairement dans la direction horizontale yy' privilégiée des deux projecteurs en fonction des intensités lumineuses fournies. TABLEAU I Intensité lumineuse (en cd) 70.000 à 48.000 48.000 à 33.000 33.000 à 23.000 Etat de la technique 18 18 à 26 260 à 34 Invention 24 24 à 29 290 à 34 Bien que, comme mentionné précédemment, les résultats ainsi obtenus montrent que la présente invention permet d'obtenir, aux niveau d'éclairement les plus élevés, un faisceau plus large que celui obtenu avec les projecteurs suivant l'état antérieur de la technique, on remarque cependant, au centre de la surface d'éclairement, un certain manque d'uniformité de l'éclairement qui, pour certaines applications peut se révéler gênant. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, représenté sur les figures 7 et 8, on compense cet inconvénient. A cet effet, on interrompt les ondulations aux parties inférieure et supérieure du réflecteur 1, de façon à conserver la forme parabolique de celui-ci et concentrer ainsi au centre de la cible le flux lumineux manquant. Ainsi que représenté sur les figures 7 et 8, la surface interne du réflecteur 1 comporte deux zones, à savoir une première zone C de type identique à celle représentée sur la figure 1 et une seconde et troisième zones D respectivement disposées à la partie supérieure et à la partie inférieure du réflecteur 1 sur les figures 7 et 8. Plus précisément, on limite sur le réflecteur 1 la zone ondulée entre deux plans parallèles à la fois à l'axe de la lampe 2 et à 1'axe optique x'x du projecteur. L'homme du métier sera en mesure, notamment en procédant à des essais, de déterminer la hauteur h de la zone lisse du réflecteur 1, en fonction du résultat de l'éclairement fourni par le projecteur. Cette valeur peut également être déterminée par le calcul, connaissant l'intensité lumineuse I que l'on souhaite apporter au centre du projecteur. En effet F. Sa I = # # # #. #2 1 . # où : F est le flux lumineux de la lampe 2, - 1 et + sont respectivement la longueur et le diamètre de la lampe 2, - p et X sont respectivement les facteurs de réflexion du réflecteur 1 et de transmission de la glace 3. - Sa est la surface apparente des zones lisses D du réflecteur 1. On peut ainsi obtenir la valeur de Sa, d'où on en déduit celle de h. On a représenté sur la figure 9 un graphique de l'éclairement fourni par ce réflecteur, du même type que celui représenté sur les figures 5 et 6. Les résultats des mesures ont été portés dans le tableau II. On constate sur celui-ci que l'angle du faisceau de plus fort éclairement (entre 70.000 et 48.000 cd) a été nettement augmenté puisqu'il passe de 24 à 280. On constate également que la zone de plus fort éclairement est désormais beaucoup plus uniforme. TABLEAU II Intensité lumineuse 70.000 à 48.000 48.000 à 33.000 33.000 à 23.000 Etat de la technique 18 18 à 260 26 à 340 Invention 280 28 à 340 340 à 38 La présente invention permet ainsi de réaliser un projecteur dont la glace 3 ne joue aucun rôle quant aux contrôle des rayons lumineux et dont la forme et le volume externe du réflecteur 1, notamment sa profondeur, sont les mêmes que celles d'un projecteur de type classique. Cette caractéristique lui permet d'être interchangeable avec un système à technologie classique utilisant un réflecteur lisse et une glace striée formant un bloc optique en verre scellé. En conséquence ces blocs optiques peuvent être montés en lieu et place des blocs optiques existants. La présente invention permet ainsi non seulement de remplacer un tel projecteur par un projecteur suivant l'invention mais encore d'améliorer les qualités d'éclairement de celui-ci. Bien que l'ondulation du profil du réflecteur 1 par rapport à la parabole soit dans le présent exemple une sinusoïde il pourrait également être constitué d'une autre courbe. Cette ondulation pourrait notamment être constituée d'une succession de demi-cercles d'orientations successives inversées. De même le profil de base du réflecteur pourrait être constitué par une courbe autre qu'une parabole. Il pourrait ainsi par exemple être constitué d'une portion d'ellipse ou d'un cercle. On notera également qu'un autre intérêt de cette surface est qu'elle ne présente pas de rupture brusque de continuité sur sa partie réfléchissante utile, ce qui a pour conséquence de ne pas diminuer le rendement lumineux de la surface réfléchissante ondulée, contrairement aux surfaces à facettes, où les zones de rupture de pente ne contribuent pas à la structure du faisceau lumineux. De plus la réalisation d'une surface sans discontinuité est techniquement plus simple à réaliser et plus fidèle qu'une surface à facettes. REVENDICATIONS 1 - Bloc optique pour projecteur, notamment pour aéronef, destiné à produire un faisceau lumineux dont l'éclairement se distribue suivant une direction préférentielle (y'y), du type comportant un réflecteur (1) associé à une glace frontale (3), ces deux éléments conférant aux rayons lumineux produits par une lampe (2), dont l'axe du filament est disposé suivant ladite direction préférentielle (y'y), un profil d'éclairement de géométrie déterminée, caractérisé en ce que - la glace (3) est neutre en ce qui concerne la déviation des rayons lumineux réfléchis par le réflecteur (1), - le réflecteur (1) a une forme globale de révolution dont la section droite possède un profil de base (P) déterminé, - au moins une partie des sections droites du réflecteur (1) par des plans parallèles à celui défini par l'axe optique (x'x) du réflecteur (1) et la direction préférentielle (y'y), sont limitées par une courbe formant une ondulation (C) autour du profil de base (P) déterminé. 2.- Bloc optique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le profil de base (P) déterminé est une parabole. 3.- Bloc optique suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la courbe (C) formant une ondulation est une sinusoïde. 4.- Bloc optique suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la surface du réflecteur dont la section droite possède un profil à ondulation est limitée, au moins d'un côté de la lampe (2). 5.- Bloc optique suivant la revendication 4 caractérisé en ce que la limitation effectuée par un plan parallèle à l'axe optique (x'x) du réflecteur (1) et à ladite direction préférentielle (y'y). 6.- Bloc optique suivant la revendication 4 caractérisé en ce que ladite surface lisse est telle que Sa=I.#2.#.#/F.#. t. 7.- Bloc optique suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'amplitude de la modulation (e) de ladite ondulation (C) diminue de l'extérieur vers l'intérieur du réflecteur. 8.- Bloc optique suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la période (T) de la modulation (e) de ladite ondulation (C) diminue de l'extérieur vers l'intérieur du réflecteur.