Brevet FR2797030A1 — publié le 20010202

La présente invention concerne d'une façon générale l'éclairage automobile, et plus particulièrement les projecteurs additionnels aptes à enrichir un faisceau de croisement latéralement, dits projecteurs de virage, pouvant tenir lieu en même temps de projecteurs antibrouillard ou de projecteurs de croisement, par exemple. On a déjà proposé dans l'état de la technique un projecteur comportant une source lumineuse montée dans un miroir qui est apte à basculer sélectivement entre une première position, dans laquelle le projecteur engendre un faisceau apte à prolonger latéralement un faisceau de croisement - engendré parallèlement par un projecteur de croisement dédié -, et une seconde position, dans laquelle le projecteur engendre un faisceau convenant pour la fonction antibrouillard. Toutefois, pour des raisons notamment de coût de revient et de fiabilité, on préfère en général concevoir des projecteurs dont le ou les miroirs occupent une position fixe (outre bien entendu les possibilités d'ajustement de faisceau en site ou en azimut, au montage ou en fonctionnement pour compenser les variations d'assiette du véhicule). On comprend toutefois que le recours à un tel miroir fixe est incompatible avec les solutions connues en matière de projecteurs virage/antibrouillard. En outre, dans les projecteurs précités à miroir basculant, dotés d'une glace commune, il peut s'avérer délicat de concevoir le miroir pour qu'il engendre à la fois un faisceau de virage satisfaisant et un faisceau antibrouillard satisfaisant. La présente invention a pour objet de réaliser des projecteurs pour virage gauche et droit qui d'une part permettent d'enrichir efficacement un faisceau donné tel qu'un faisceau de croisement dans une direction latérale donnée, et qui d'autre part puissent donner lieu à un autre type de faisceau conforme à certaines réglementations, tel qu'un faisceau antibrouillard, ceci sans avoir nullement à déplacer un composant optique (typiquement le miroir) du projecteur, et en ayant recours à une source lumineuse unique (typiquement lampe à filament ou à décharge). Un autre objet de la présente invention est de pouvoir atteindre cet objectif avec un projecteur réalisé en technologie elliptique, connu en soi pour ses qualités de compacité et de bonne récupération du flux émis par la lampe, entre autres. Ainsi la présente invention propose un projecteur de véhicule automobile, notamment projecteur virage/antibrouillard, comprenant une source lumineuse unique, un miroir et une lentille, la source étant placée dans une première région focale du miroir, et la lentille possédant une ligne focale placée dans une seconde région focale du miroir et s'étendant de part et d'autre d'un axe optique de la lentille, de telle sorte que la lentille projette sur la route une image d'une tache lumineuse formée par le miroir dans sa seconde région focale à partir du rayonnement émis par la source, projecteur caractérisé en ce que le miroir est apte à former une tache lumineuse possédant une zone de concentration située au voisinage de la ligne focale et décalée latéralement par rapport à l'axe optique de la lentille, et une zone d'étalement répartie latéralement au voisinage de ladite ligne focale. Des aspects préférés, mais non limitatifs, du projecteur selon l'invention sont les suivants: - le miroir est constitué par une succession de sections verticales généralement elliptiques ayant chacune un point de convergence verticale, tandis qu'une première zone latérale du miroir présente la forme générale d'un morceau d'ellipsoïde de révolution dont un premier foyer reçoit la source lumineuse et dont toutes les sections partagent un même point de convergence verticale, constitué par son second foyer, qui est décalé latéralement sur la ligne focale et qui permet de former ladite zone de concentration, et qu'une seconde zone latérale du miroir possède une pluralité de points de convergence verticale répartis au voisinage de la ligne focale. - lesdits points de convergence verticale de la pluralité sont répartis sensiblement entre ledit point de convergence verticale partagé de la première zone et un point de convergence verticale situé de l'autre côté de l'axe optique de la lentille. - l'étendue du morceau d'ellipsoïde dans un plan horizontal axial est déterminée par une paire de rayons lumineux extrêmes susceptibles, dans ce plan, d'atteindre la surface d'entrée utile de la lentille à partir du point de convergence verticale partagé. - le grand axe de l'ellipsoïde est incliné par rapport à l'axe optique de la lentille. - le grand axe de l'ellipsoïde est horizontal. - la source est décalée latéralement par rapport à l'axe optique de la lentille. - les points de convergence verticale de ladite pluralité présentent une cote, mesurée transversalement à l'axe optique de la lentille, qui varie de façon monotone en fonction de l'angle d'un plan contenant la section considérée du miroir par rapport à un plan vertical contenant l'axe optique du miroir. - les points de convergence verticale de ladite pluralité varient entre deux extrema situés symétriquement de part et d'autre de l'axe optique de la lentille. - l'un des extrema, correspondant à un bord de la seconde zone du miroir adjacent à la première zone, est essentiellement confondu avec le point de convergence verticale partagé de la première zone. - au moins certains des points de convergence verticale de ladite pluralité sont décalés vers l'avant ou vers l'arrière par rapport à la ligne focale de la lentille, de manière à épaissir la partie de faisceau correspondante. - la surface réfléchissante du miroir est continue. - le projecteur comprend en outre un écran situé au voisinage de la ligne focale de la lentille et destiné à former une coupure supérieure dans le faisceau projeté par la lentille. - la position de la zone de concentration de la tache de lumière est telle qu'elle est projetée par la lentille à environ 30 à 40 vers le côté par rapport à l'axe optique de la lentille. La présente invention propose également une paire de projecteurs gauche et droit pour véhicule automobile, notamment de projecteurs virage/antibrouillard, caractérisée en ce qu'elle comprend deux projecteurs tels que définis ci-dessus, le miroir du projecteur droit étant identique à celui du projecteur gauche à un retournement à 180 près. Avantageusement, la zone de concentration de lumière du projecteur gauche est projetée vers la gauche de la route et la zone de concentration de lumière du projecteur droit est projetée vers la droite de la route. 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 en coupe horizontale axiale illustrant le principe de construction d'un miroir de projecteur selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe verticale axiale des parties du projecteur illustrées sur la figure 1, la figure 3 est un graphe illustrant une loi d'évolution de points de concentration verticale utilisée dans la construction du projecteur des figures 1 et 2, la figure 4 illustre une variante de l'invention en termes de ligne de foyers du miroir, la figure 5 est une vue de dessus montrant le volume du miroir par des lignes de surface, la figure 6 est une vue analogue à la figure 5, en vue de dos, la figure 7 est une vue analogue aux figures 5 et 6, en vue de côté, la figure 8 est une vue analogue aux figures 5 à 7, en vue en perspective, et la figure 9 illustre par un ensemble de courbes isocandela l'allure du faisceau engendré par un projecteur selon l'invention, en l'absence d'écran. En référence tout d'abord aux figures 1 et 2, on a représenté partiellement un projecteur qui comprend une source lumineuse unique 10, telle que le filament d'une lampe à incandescence (par exemple de type normalisé " H1 " ou analogue) ou l'arc d'une lampe à décharge gazeuse. Cette source 10, schématisée sous la forme d'un cylindre, est orientée axialement dans un miroir 20 apte à former une tache de concentration au voisinage d'un écran ou occulteur 30, l'image lumineuse formée par cette tache partiellement occultée par l'occulteur 30 étant projetée sur la route par une lentille 40. On n'a pas représenté sur les figures, par souci de simplification, les autres composants du projecteur tels que boîtier, glace de fermeture, dispositifs de réglage, connectique, etc. Le miroir 20 possède une première zone 21 destinée à former au voisinage de l'écran 30 une tache de concentration relativement petite, en une position telle que cette tache soit projetée vers la route de façon décalée latéralement par rapport à l'axe de la route, typiquement de 30 à 40 , en l'occurrence vers la droite, pour remplir une fonction d'éclairage en virage lorsque le véhicule tourne vers la droite. La seconde zone 22 du miroir est quant à elle destinée à étaler la lumière de part et d'autre de l'axe de la route, pour former un éclairage antibrouillard. On va maintenant décrire la construction de la zone 21. En premier lieu, on détermine la ligne focale LF, ou ligne des foyers paraxiaux, de la lentille 40, qui est constituée par l'intersection de la surface des foyers paraxiaux de la lentille avec le plan horizontal axial, et qui présente une forme incurvée symétrique par rapport à l'axe optique XL de la lentille. Ensuite, on détermine une inclinaison latérale souhaitée pour une zone de concentration de lumière correspondant à la fonction virage du projecteur. Comme on l'a indiqué, un faisceau de virage satisfaisant est en général obtenu avec une pointe de concentration décalée d'environ 35 à 40 du côté extérieur du véhicule par rapport à l'axe de la route. Cette inclinaison Ov correspond à un point Fv sur la ligne focale LF. On détermine ensuite une profondeur souhaitée P2 pour le miroir 20, ainsi que la distance maximale acceptable P1 entre un premier foyer de base F1 du miroir et le fond de celui-ci, cette distance étant en général imposée par la distance de la source de la lampe par rapport à son culot. En liaison avec cette profondeur et cette distance, on a tracé sur la figure 1 les lignes horizontales imposées L0, L1 et L2, le miroir devant s'étendre entre les lignes L0 et L2 et le foyer F1 devant être situé sur la ligne LI. Ensuite, par rapport à l'étendue angulaire de la partie utile de la face d'entrée 41 de la lentille 40 vue du point Fv, on détermine les rayons réfléchis extrêmes Rg et Rd qui délimitent cette étendue angulaire, comme illustré. Le rayon Rd croise la ligne L2 en un point bien déterminé, nommé Xd, tandis que le rayon Rg croise la ligne L0 en un autre point bien déterminé, nommé Xg. On détermine alors à partir de ces différentes données la position du foyer F1 le long de la ligne L1, en résolvant l'équation suivante: FvXd + FlXd = FlFv + 2FlXg qui exprime l'égalité entre les trajets parcourus par un rayon passant par le point de réflexion extrême Xd et par un rayon passant par le point de réflexion extrême Xg, et qui permet de déterminer l'endroit o doit se trouver le foyer Fl. On construit alors une surface réfléchissante 21 du miroir 20, qui est constituée par un morceau d'ellipsoïde de révolution dont le grand axe GA passe par les points F1 et Fv et dont les deux foyers sont situés en ces points, et l'on place la source lumineuse 10 de façon sensiblement centrée au point Fl. De la sorte, la surface réfléchissante 21 va bien concentrer la lumière issu de la source au voisinage du point Fv, et de telle sorte qu'en aval de ce point, la couverture angulaire de la lumière corresponde sensiblement à l'étendue angulaire occupée par la partie utile de la face d'entrée 41 de la lentille 40. On observe ici que, dans l'exemple précis tel qu'illustré, la démarche cidessus a abouti à un foyer F1 qui est décalé latéralement vers la gauche par rapport à l'axe optique XL de la lentille, et à un grand axe GA de l'ellipsoïde 21 qui est incliné légèrement vers la gauche par rapport à ce même axe. L'axe du miroir, qui constitue l'axe de montage de la lampe, est indiqué en XM. Selon les paramètres en jeu, et principalement en fonction du diamètre utile et de la longueur focale de la lentille 40 et des valeurs choisies pour les distances Pi et P2, on peut aboutir à des configurations très diverses en termes de position du foyer F1, d'inclinaison du grand axe GA et de limites Xd et Xg du morceau d'ellipsoïde 21. Selon un exemple concret, si l'on utilise une lentille d'un diamètre de 40 mm et d'une longueur focale de 30 mm, et si l'on fixe Pl = 20 mm et P2 = 95 mm, on aboutit à un décalage latéral du foyer F1 d'environ 10 mm vers la gauche par rapport à l'axe XL. La zone 22 du miroir, s'étendant vers la droite en partant du point Xg, est utilisée pour assurer un étalement de la lumière de façon sensiblement symétrique de part et d'autre de l'axe optique XL. Préférentiellement, on réalise cette zone en suivant la démarche décrite dans le document FR-A-2 704 044 au nom de la Demanderesse, de manière à ce que les points de convergence verticale de la lumière, en partant de la section verticale du miroir passant par le point Xg vers la droite jusqu'au bord droit du miroir, varient progressivement d'un point Fag jusqu'à un point Fad situé de préférence symétriquement du point Fag par rapport à l'axe optique XL de la lentille. Avantageusement, le point Fag est confondu avec le point Fv servant à déterminer la zone 21 du miroir, ceci de façon à assurer une bonne continuité de la tache lumineuse, entre sa région de concentration déterminée par la zone 21 et sa région d'étalement déterminée par la zone 22. Grâce à cette répartition de la lumière assurée par la zone 22 du miroir, ont réalise une tache lumineuse qui présente un étalement substantiel en largeur, avec une bonne homogénéité, cette tache lumineuse incorporant par ailleurs, grâce à la zone 21, une pointe de concentration projetée à droite de la route pour assurer la fonction virage. L'ensemble de cette tache est partiellement occultée par l'écran 30, qui présente ici un bord supérieur situé dans le plan horizontal axial et dont le profil épouse la ligne focale LF, comme illustré sur la figure 1, de façon à assurer une bonne netteté de coupure, pour ainsi obtenir après projection un faisceau délimité par une coupure horizontale. La figure 3 montre l'allure de l'évolution de la position (abscisse y mesurée perpendiculairement à XM, l'origine étant sur XM) des points de concentration verticale le long de la ligne LF en fonction de l'angle Or d'un plan vertical contenant les rayons émis par la source vers une section du miroir contenue également dans ce plan, par rapport à une référence constituée par un plan vertical passant par l'axe XM. Dans cet exemple, la séparation entre les zones 21 et 22 s'effectue sur Or voisin de zéro (d'autres configurations pouvant mener à des séparations selon des angles différents). Pour les valeurs de Or négatives (zone 21), la valeur y reste négative et constante, ce qui correspond au point Fv. Pour les valeurs de Or positives (zone 22), la valeur y croît progressivement de la valeur correspondant à Fv et Fag jusqu'à la valeur, positive et ici de même valeur absolue, correspondant au point Fad. De retour maintenant à la figure 1, pour ce qui concerne le faisceau antibrouillard engendrée par la zone 22 du miroir, on comprend qu'avec la construction l1 décrite, la partie de droite de ce faisceau, engendrée par la lumière dirigée par la zone 22 vers la région du point Fag, va présenter une épaisseur plus importante que sa partie de gauche, engendrée par la lumière dirigée par la zone 22 vers la région du point Fad. En effet, les images de la source 10 engendrées par la région de fond du miroir présentent une taille sensiblement plus grande que les images de la source engendrée par les régions latérales dudit miroir, qui sont sensiblement plus éloignées de la source que ladite région de fond. Pour compenser ce défaut d'homogénéité de la partie de faisceau antibrouillard, il est avantageux de modifier la position de la ligne de déplacement des points de convergence verticale de la zone 22 du miroir par rapport à la ligne focale LF de la lentille 40. Ainsi, en référence à la figure 4, on a représenté la ligne focale LF, qui est la même que sur la figure 1 pour une lentille identique, et l'on a également représenté une ligne de points de convergence verticale LCV qui, pour la partie droite, s'écarte sensiblement de la ligne LF. De la sorte, la convergence verticale de la lumière étant obtenue non pas sur la ligne LF, mais à distance de celle-ci, on épaissit la lumière émise par le miroir vers la région de droite de ladite ligne LF. Ainsi, par un ajustement approprié de l'écart entre les lignes LF et LCV, on peut faire en sorte que la partie de faisceau correspondant à la fonction antibrouillard présente une épaisseur sensiblement constante sur toute son étendue. Les figures 5 à 8 illustrent plus en détail la forme du miroir 20 d'un projecteur selon la présente invention. On observe le caractère nettement dissymétrique du miroir par rapport à un plan vertical axial, tandis qu'il est symétrique par rapport à un plan horizontal axial. La figure 9 illustre quant à elle, par un ensemble de courbes isocandela sur un écran de projection gradué en degrés, l'allure du faisceau projeté sur la route par le projecteur tel que décrit en référence aux figures 1 à 3, sans la compensation d'épaisseur décrite en référence à la figure 4, et sans l'intervention de l'écran 30. On observe que le faisceau présente une première tache de concentration marquée à environ 37 vers la droite (fonction virage), et une seconde tache de concentration moins marquée dans l'axe de la route et un étalement latéral substantiel de part et d'autre de cette seconde tache (fonction antibrouillard). On observera ici que, du fait de la symétrie précitée du miroir par rapport à un plan horizontal axial, on peut utiliser dans les projecteurs gauche et droit du véhicule le même miroir, qui sera simplement retourné à 180 sur lui-même pour passer du côté droit (exemple décrit plus haut) au côté gauche. Les projecteurs virage/antibrouillard selon l'invention sont typiquement commandés à partir du tableau de bord du véhicule de la façon suivante: mode antibrouillard: les deux projecteurs sont allumés, avec leur puissance nominale; - mode virage: le projecteur gauche ou le projecteur droit est allumé, en complément des projecteurs de croisement du véhicule, en fonction des virages pris par celui-ci (grâce par exemple à des capteurs appropriés prévus au niveau de la colonne de direction); cet allumage peut s'effectuer soit en tout ou rien, soit avec une puissance progressive en fonction du caractère plus ou moins prononcé du virage pris par le véhicule. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et représentées, mais l'homme du métier saura y apporter de nombreuses variantes ou modifications. En particulier, on comprend qu'en jouant sur le profil de l'arête supérieure 31 du cache et sur la loi de répartition des points de convergence verticale (cf. figure 3), selon les principes décrits dans FRA-2 704 044, on peut réaliser un projecteur susceptible d'engendrer un faisceau concentré de virage et différents types de faisceaux, et notamment un faisceau de croisement. REVENDICATIONS 1. Projecteur de véhicule automobile, notamment projecteur virage/antibrouillard, comprenant une source lumineuse unique (10), un miroir (20) et une lentille (40), la source étant placée dans une première région focale (F1) du miroir, et la lentille possédant une ligne focale (LF) placée dans une seconde région focale du miroir et s'étendant de part et d'autre d'un axe optique (XL) de la lentille, de telle sorte que la lentille projette sur la route une image d'une tache lumineuse formée par le miroir dans sa seconde région focale à partir du rayonnement émis par la source, projecteur caractérisé en ce que le miroir (20) est apte à former une tache lumineuse possédant une zone de concentration située au voisinage de la ligne focale (LF) et décalée latéralement par rapport à l'axe optique (XL) de la lentille, et une zone d'étalement répartie latéralement au voisinage de ladite ligne focale. 2. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le miroir (20) est constitué par une succession de sections verticales généralement elliptiques ayant chacune un point de convergence verticale (Fv, Fag, Fad) , en ce qu'une première zone latérale (21) du miroir présente la forme générale d'un morceau d'ellipsoïde de révolution dont un premier foyer (F1) reçoit la source lumineuse (10) et dont toutes les sections partagent un même point de convergence verticale (Fv), constitué par son second foyer, qui est décalé latéralement sur la ligne focale (LF) et qui permet de former ladite zone de concentration, et en ce qu'une seconde zone latérale (22) du miroir possède une pluralité de points de convergence verticale (Fag, Fad) répartis au voisinage de la ligne focale (LF). 3. Projecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits points de convergence verticale (Fag,..., Fad) de la pluralité sont répartis sensiblement entre ledit point de convergence verticale partagé (Fv) de la première zone (21) et un point de convergence verticale (Fad) situé de l'autre côté de l'axe optique (XL) de la lentille. 4. Projecteur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'étendue du morceau d'ellipsoïde dans un plan horizontal axial est déterminée par une paire de rayons lumineux extrêmes (Rg, Rd) susceptibles, dans ce plan, d'atteindre la surface d'entrée utile (41) de la lentille à partir du point de convergence verticale partagé (Fv). 5. Projecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le grand axe (GA) de l'ellipsoïde est incliné par rapport à l'axe optique (XL) de la lentille. 6. Projecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le grand axe (GA) de l'ellipsoïde est horizontal. 7. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la source (10) est décalée latéralement par rapport à l'axe optique (XL) de la lentille. 8. Projecteur selon l'une des revendications 2 à 6 ou la revendication 7 prise dans la dépendance de ces dernières, caractérisé en ce que les points de convergence verticale (Fag,..., Fad) de ladite pluralité présentent une cote (y), mesurée transversalement à l'axe optique (XL) de la lentille, qui varie de façon monotone en fonction de l'angle (Or) d'un plan contenant la section considérée du miroir (20) par rapport à un plan vertical contenant l'axe optique (XM) du miroir. 9. Projecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les points de convergence verticale (Fag,..., Fad) de ladite pluralité varient entre deux extrema (Fag, Fad) situés symétriquement de part et d'autre de l'axe optique (XL) de la lentille. 10. Projecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'un (Fag) des extrema, correspondant à un bord de la seconde zone (22) du miroir adjacent à la première zone (21), est essentiellement confondu avec le point de convergence verticale partagé (Fv) de la première zone. 11. Projecteur selon l'une des revendications 8 à , caractérisé en ce qu'au moins certains des points de convergence verticale (Fag,..., Fad) de ladite pluralité sont décalés vers l'avant ou vers l'arrière par rapport à la ligne focale (LF) de la lentille, de manière à épaissir la partie de faisceau correspondante. 12. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la surface réfléchissante du miroir (20) est continue. 13. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un écran (30) situé au voisinage de la ligne focale de la lentille et destiné à former une coupure supérieure dans le faisceau projeté par la lentille (40). 14. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la position de la zone de concentration de la tache de lumière est telle qu'elle est projetée par la lentille (40) à environ 30 à 40 vers le côté par rapport à l'axe optique (XL) de la lentille. 15. Paire de projecteurs gauche et droit pour véhicule automobile, notamment de projecteurs virage/antibrouillard, caractérisée en ce qu'elle comprend deux projecteurs selon l'une des revendications 1 à 13, le miroir (20) du projecteur droit étant identique à celui du projecteur gauche à un retournement à 180 près. 16. Paire de projecteurs selon la revendication 15, caractérisée en ce que la zone de concentration de lumière du projecteur gauche est projetée vers la gauche de la route et la zone de concentration de lumière du projecteur droit est projetée vers la droite de la route.