Brevet FR2894535A1 — publié le 20070615

La présente invention concerne un rétroviseur de véhicule automobile pour produire une image située à l'extérieur et en arrière du véhicule. Par véhicule automobile, on entend tout type de véhicule comprenant des moyens d'entraînement ou de propulsion propres, tels que des voitures particulières, des véhicules utilitaires (camionnettes, camions, tracteur, etc.), des motocyclettes. Toutefois, la présente invention ne se limite pas purement aux véhicules circulant sur des voies terrestres, mais peut également s'appliquer à d'autres véhicules volants ou navigants. La présente invention s'applique donc tout particulièrement au domaine de l'équipement de véhicules automobiles destiné à assister le conducteur pour faciliter ou élargir son champ de vision, notamment vers l'arrière. La presque totalité des véhicules automobiles sont équipés d'un ou de deux rétroviseurs latéraux extérieurs permettant au conducteur d'avoir une image ou un champ de vision sur des zones situées latéralement sur le côté du véhicule. Généralement, les véhicules sont en outre équipés d'un rétroviseur intérieur permettant d'avoir un champ de vision directement en arrière du véhicule. La présente invention s'appliquera tout particulièrement aux rétroviseurs latéraux extérieurs, sans toutefois exclure le rétroviseur intérieur. Ces rétroviseurs latéraux comprennent conventionnellement un miroir plan ou légèrement convexe pour augmenter le champ de vision au niveau de l'angle mort, c'est-à-dire la zone située à côté du véhicule, mais en éloignement de celui-ci. Cet angle mort est notamment dangereux avec les rétroviseurs conventionnels lors du dépassement par un autre véhicule. En effet, il arrive parfois que l'on n'aperçoive pas le véhicule qui s'est engagé à côté pour effectuer le dépassement. Ceci peut occasionner des accidents parfois graves. Pour diminuer cet angle mort, les rétroviseurs conventionnels sont fréquemment configurés de manière convexe au niveau de leur partie la plus externe afin d'étendre le champ de vision dans cet angle mort. D'autre part, ces rétroviseurs conventionnels présentent plusieurs désavantages supplémentaires à celui de ne pas couvrir de manière satisfaisante l'angle mort. Premièrement, le rétroviseur augmente l'encombrement latéral du véhicule et constitue ainsi non seulement un élément saillant qui peut entrer en collision avec un autre véhicule, un passant ou tout autre structure, mais diminue également le coefficient de pénétration dans l'air du véhicule. Pour pallier cet encombrement au stationnement, il est déjà connu d'équiper les rétroviseurs conventionnels d'un système permettant de rabattre le rétroviseur le long du véhicule. Toutefois, l'incorporation de mécanismes de rabattement, électriques ou purement mécaniques, engendre une augmentation du nombre de pièces du rétroviseur dans sa globalité. Et cette augmentation du nombre de pièces engendre bien sûr une augmentation du coût global du rétroviseur. D'autre part, on connaît déjà des systèmes de rétroviseur utilisant des lentilles en combinaison avec un ou plusieurs miroir(s) réfléchissant(s). Ceci est par exemple le cas du brevet US 6 882 146. Dans ce document, le rétroviseur comprend une lentille d'objectif située à l'extérieur du véhicule, un miroir plan réfléchissant et une lentille de champ située à l'intérieur du véhicule. Ce rétroviseur utilise donc deux lentilles différentes et un miroir plan. La présente invention a pour but d'améliorer un tel rétroviseur à lentille et miroir de sorte qu'il soit plus facile à fabriquer, plus facile à monter, avec un nombre de pièces réduit et un coût diminué. Pour atteindre ces buts, la présente invention propose un rétroviseur de véhicule automobile pour produire une image d'un objet situé à l'extérieur en arrière du véhicule, comprenant une lentille et un miroir, caractérisé en ce que la lentille est une lentille concave divergente ayant un axe optique et un foyer optique ponctuel et le miroir est un miroir sensiblement concave, les faisceaux lumineux traversant la lentille divergeant en direction du miroir qui renvoie les rayons de manière convergente sensiblement sans distorsion optique selon une direction qui correspond à l'axe de vision du conducteur en direction du miroir. Avantageusement, le rétroviseur ne comprend qu'une seule lentille et qu'un seul miroir. La lentille peut être une lentille sphérique ou asphérique définissant un point focal. Selon une forme de réalisation avantageuse, le miroir définit une surface de réflexion qui correspond sensiblement à un segment d'un paraboloïde de révolution. La forme paraboloïdique est particulièrement avantageuse car elle permet de diriger de manière satisfaisante les faisceaux traversant la lentille de révolution et venant en incidence sur le miroir. Par segment de paraboloïde de révolution, il faut comprendre une partie étendue présentant une certaine superficie. Le terme sensiblement est également important, car il est préférable de réaliser la surface de réflexion avec des courbures qui sortent quelque peu de la courbure théorique d'un paraboloïde de réflexion pour des raisons qui seront données ci-après. Ainsi, le segment de paraboloïde peut généralement s'apparenter ou être assimilé à un morceau de paraboloïde de révolution, mais en réalité, pour corriger certaines distorsions optiques, des parties de la surface de réflexion vont être déformées de sorte qu'elles ne correspondront plus exactement à un paraboloïde de révolution. Mais très globalement, la surface de réflexion peut être assimilée à un tronçon ou morceau de paraboloïde de révolution. Un miroir ayant une surface de réflexion en forme de segment de paraboloïde est un élément protégeable en soi, c'est-à-dire indépendamment du fait qu'il est incorporé dans un rétroviseur ou associé à une lentille. Selon une autre caractéristique intéressante de l'invention, le paraboloïde de révolution présente un axe de révolution qui est sensiblement parallèle à l'axe de vision du conducteur en direction du miroir. Là encore, le terme sensiblement doit être entendu dans son sens le plus large, c'est-à-dire que l'axe de révolution du paraboloïde est globalement parallèle ou est orienté sensiblement dans la même direction que l'axe de vision du conducteur en direction du miroir. Selon un autre aspect de l'invention, le paraboloïde de révolution définit un foyer optique qui est situé à proximité de l'axe optique de la lentille. On peut même dire que le foyer optique de la lentille est situé à proximité du foyer optique du paraboloïde de révolution, sans toutefois être confondu. En effet, si les deux foyers étaient confondus, l'image provenant du miroir serait complètement floue du fait que les faisceaux ne convergeraient pas vers l'oeil du conducteur, mais s'étendraient parallèlement. En défocalisant le foyer du paraboloïde par rapport au foyer et à l'axe optique de la lentille, on garantit que les faisceaux issus du miroir vont converger vers l'oeil du conducteur. On peut ainsi dire que le foyer du paraboloïde est distinct du foyer de la lentille de manière à faire converger les faisceaux en direction du conducteur. Selon une autre caractéristique intéressante de l'invention, le foyer du paraboloïde est situé sensiblement sur le faisceau passant par le centre de la lentille et le centre du miroir. Selon un autre aspect de l'invention, la surface de réflexion définit une ligne médiane horizontale et une ligne médiane verticale qui se coupent Io sensiblement au centre du miroir, la ligne horizontale ayant une courbure sensiblement parabolique. Avantageusement, la surface de réflexion définit en outre des lignes verticales de bord qui s'étendent parallèlement à la ligne médiane verticale et coupent la ligne médiane horizontale au niveau de ses deux extrémités opposées, 15 la courbure de ces lignes de bord étant supérieure à celle de la ligne médiane verticale. La courbure plus prononcée de la surface de réflexion au niveau de ses deux bords latéraux opposés permet de corriger la distorsion optique générée par la lentille concave sphérique. En effet, avec une lentille concave, l'image est fortement distordue, comme celle d'un objectif photographique du type fish-eye. 20 Ainsi, les lignes de champ aussi bien horizontales que verticales sont fortement courbées. Pour détordre les lignes de champ horizontales, on augmente la courbure des lignes verticales de bord. Ceci revient à plier ou rabattre vers l'intérieur les quatre coins de la surface de réflexion, ce qui a pour effet d'augmenter la courbure du miroir dans ces zones. Cette déformation de la 25 surface de réflexion peut être effectuée sans déformer la ligne médiane horizontale, qui peut toujours présenter une configuration parfaitement ou sensiblement parabolique. Quant à la ligne verticale médiane, elle peut être déformée pour également corriger la distorsion sphérique générée par la lentille concave. 30 Selon un autre aspect de l'invention, le segment de paraboloïde n'inclut pas l'axe de révolution du paraboloïde. Selon un autre aspect, l'axe optique de la lentille fait un angle a de l'ordre de 10 degrés par rapport au faisceau passant par le centre de la lentille et le centre du miroir. La lentille a légèrement été tournée de sorte que son axe optique n'est plus confondu avec le faisceau passant par son centre et le centre du miroir. Cette rotation de la lentille permet de couvrir de manière optimale l'angle mort et de diminuer en conséquence le champ de vision sur la carrosserie du véhicule, qui n'est pas nécessaire. De ce fait, le champ de vision est davantage orienté sur le côté du véhicule et non plus le long du véhicule. D'autre part, le faisceau passant par le centre de la lentille et le centre du to miroir fait un angle 13 de l'ordre de 10 degrés par rapport à un axe longitudinal du véhicule. Ainsi, l'axe optique de la lentille fait un angle de l'ordre de 15 à 25 degrés par rapport à l'axe longitudinal du véhicule, qui est celui de la vitre de la portière du véhicule. Grâce à l'invention, le rétroviseur ne comprend qu'une seule lentille 15 divergente et qu'un seul miroir correcteur qui permet de corriger les distorsions optiques générées par la lentille de manière à envoyer une image sensiblement correcte et nette vers l'oeil du conducteur. Le miroir de l'invention remplit ainsi une double fonction, à savoir celle classique de réflexion et celle moins classique de correction, à la manière d'une lentille. En effet, on peut considérer que le 20 miroir selon l'invention incorpore à la fois un miroir classique et une lentille qui permet de corriger la distorsion optique générée par la première lentille d'entrée. L'utilisation d'une configuration proche du paraboloïde pour le miroir permet de récupérer une image correcte. Cette configuration paraboloïdique de révolution est particulièrement efficace pour corriger les distorsions optiques générées pour 25 des lentilles de révolution, telles que des lentilles sphériques ou asphériques, qui définissent un foyer optique sous la forme d'un point focal. L'invention sera maintenant plus amplement décrite en référence aux dessins joints donnant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention. 30 Sur les figures : 5 i0 la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une lentille et d'un miroir selon un mode de réalisation non limitatif de rétroviseur de véhicule automobile selon l'invention, la figure 2 est une représentation schématique optique du rétroviseur de la figure 1, la figure 3 est une vue schématique en perspective du rétroviseur des figures 1 et 2 permettant de représenter le paraboloïde relativement à la lentille, les figures 4a et 4b sont des vues du miroir laissant apparaître les lignes de champ sans correction sur la figure 4a et avec correction selon l'invention sur la figure 4b. En se référant tout d'abord à la figure 1, on voit de manière très schématique en perspective les deux éléments constitutifs essentiels du rétroviseur selon une forme de réalisation de la présente invention. Ces deux 15 éléments sont respectivement une lentille 1 et un miroir 2. La lentille et le miroir peuvent être montés sur un support commun 3 qui peut présenter toute forme appropriée. Sur la figure 1, ce support 3 a été schématiquement représenté par une tige ou une barre reliant la lentille 1 au miroir 2. Ce support 3 est un élément optionnel de sorte que la lentille 1 et le miroir 2 peuvent être montés sur des 20 supports indépendants ou dissociés. En plus de ces trois éléments, le rétroviseur peut comporter un quatrième élément visible sur la figure 2 : il s'agit d'une coque 4 qui enveloppe la lentille 1 et le miroir 2, et optionnellement le support 3. Cette coque 4 permet de définir un logement interne avec la carrosserie ou la vitre du véhicule pour y loger la lentille 1 et le miroir 2. La coque 4 est également un 25 élément optionnel. La lentille 1 est de préférence une lentille de révolution concave divergente, par exemple sphérique, qui comprend une face avant concave 11 et une face arrière plane 12. Ainsi, les faisceaux lumineux traversant la lentille 1 à partir de sa face concave 11 sont diffractés de manière divergente à la sortie de la 30 face plane 12. Il s'agit là d'une lentille tout à fait classique pour une lentille concave de révolution. Cette lentille 1 comprend un centre Cl qui est situé sur l'axe optique Al de la lentille. La lentille 1 définit également un foyer optique ponctuel Fl qui est situé sur l'axe optique Al de la lentille. On peut par exemple utiliser une lentille ayant une longueur focale de 9 à 10 centimètres. Le miroir 2 comprend une surface de réflexion 21 qui est ici de forme sensiblement rectangulaire couchée, c'est-à-dire avec les grands côtés s'étendant horizontalement et les petits côtés s'étendant verticalement. Toutefois, le miroir peut définir une surface de réflexion 21 ayant une autre configuration, par exemple ovale, elliptique, oblongue, polygonale, ou de forme géométrique complexe. Selon l'invention, la surface de réflexion 21 présente une configuration concave complexe. Toutefois, la concavité de la surface de réflexion peut globalement ou grossièrement ou sensiblement être apparentée à un segment, tronçon, partie ou portion d'un paraboloïde de révolution P visible sur la figure 3. La lentille 1 et le miroir 2 sont positionnés mutuellement l'un par rapport à l'autre de telle sorte que la face plane arrière 12 de la lentille est tournée vers la surface de réflexion concave du miroir. Toutefois, si l'on considère que le support 3 définit un axe de support, ni la lentille 1, ni le miroir 2 n'est disposé perpendiculairement à cet axe de support. En effet, la lentille 1 est légèrement tournée et le miroir 2 est franchement tourné de sorte que le faisceau central Fc passant par le centre Cl de la lentille et le centre Cm du miroir 2 est réfléchi et redirigé vers l'oeil du conducteur. L'angle 8 entre le faisceau central incident et le faisceau central réfléchi est de l'ordre de 20 à 50 degrés. D'autre part, étant donné que la lentille 1 est légèrement tournée, l'angle a entre l'axe optique Al de la lentille et le faisceau central Fc passant par le centre de la lentille et le centre du miroir est de l'ordre de 5 à 15 degrés, par exemple 10 degrés. En se référant à la figure 2, on identifie clairement les angles a et 8. D'autre part, le faisceau central Fc est orienté par rapport à l'axe longitudinal du véhicule en faisant un angle 13 qui peut également être de l'ordre de 5 à 15 degrés, par exemple 10 degrés. L'axe Av peut être également considéré comme l'axe de la portière du conducteur ou de la vitre de la portière du conducteur. Ainsi, le rétroviseur selon l'invention doit être installé sur le véhicule de sorte que le faisceau central fasse un angle de 13 par rapport à la portière. Dans ce cas, la lentille 1 est située à l'extérieur du véhicule, alors que le miroir 2 est situé partiellement à l'intérieur du véhicule et partiellement à l'extérieur du véhicule. Bien entendu, grâce à la coque 4, le miroir 2 peut être situé dans un espace qui communique avec l'intérieur du véhicule et qui est séparé de l'extérieur du véhicule par cette coque 4. La lentille 1 sert alors d'obturateur de l'espace interne formé par la coque 4 et d'entrée de lumière à l'intérieur de cette coque où est disposé le miroir 2. L'angle de vision y procuré par la lentille 1 peut être de l'ordre de 35 degrés, alors qu'avec un rétroviseur classique, l'angle de vue est limité à environ 25 degrés seulement. Le faisceau latéral interne Fsi coupe l'axe longitudinal Av de manière à donner une vision d'une partie de la carrosserie. A l'opposé, le faisceau latéral extérieur Fse permet d'élargir la vision au niveau de l'angle mort classique d'un rétroviseur conventionnel. Ainsi, les faisceaux traversant la lentille 1 sont dirigés de manière divergente vers le miroir concave 2 qui réfléchit les faisceaux de manière convergente sensiblement sans distorsion optique vers l'oeil O du conducteur. En se référant à nouveau à la figure 3, on peut voir de manière très schématique le paraboloïde de révolution P dont une portion ou segment forme le miroir 2 ainsi que son orientation par rapport à la lentille 1. Le paraboloïde P a été représenté de telle sorte que l'on regarde à l'intérieur de son espace creux. Ainsi, le bord extérieur du paraboloïde est situé plus proche de l'observateur que son fond ou centre Cp. Le paraboloïde P est donc ouvert vers l'observateur. Par définition, un paraboloïde de révolution est le résultat de la rotation d'une courbe parabolique autour de son axe. Ainsi, le paraboloïde P définit un axe Ap ainsi qu'un foyer optique Fp. Selon l'invention, le foyer Fp du paraboloïde P est situé à proximité de l'axe optique Al de la lentille, et avantageusement sur le faisceau central Fp passant par le centre de la lentille et le centre du miroir. Selon l'invention, le foyer de la lentille Fl et le foyer du paraboloïde Fp ne sont pas confondus, mais tout de même situés à proximité l'un de l'autre. Ceci permet de faire converger les faisceaux réfléchis par le miroir 2 vers l'oeil du conducteur. Si ces foyers étaient confondus, les faisceaux issus du miroir seraient parallèles, ce qui produirait une image non acceptable, par exemple floue ou déformée. Le miroir 2, tel que visible sur la figure 1, est positionné tel qu'en utilisation, c'est-à-dire avec sa configuration rectangulaire couchée. On peut ainsi définir une ligne médiane horizontale 22 et une ligne médiane verticale 23 qui se coupent sensiblement ou précisément au niveau du centre Cm du miroir. D'autre part, on peut définir deux lignes de bord verticales 24 qui s'étendent sensiblement parallèlement à la ligne médiane verticale 23 à proximité des deux extrémités opposées respectives de la ligne médiane horizontale 22. Les lignes de bord 24 s'étendent de manière sensiblement parallèle à proximité des côtés courts du miroir. Comme susmentionné, la surface de réflexion 21 du miroir présente une configuration sensiblement en forme de segment du paraboloïde P visible sur la figure 3. De ce fait, la ligne médiane horizontale 22 présente une courbure parabolique, tout comme la ligne verticale 23. Toutefois, cette dernière ligne verticale 23 peut légèrement dévier de la courbure parfaitement parabolique pour corriger des distorsions sphériques dues à la lentille sphérique 1. Quant aux lignes de bord 24, elles présentent une courbure plus forte que la courbure de la ligne médiane verticale 23 pour compenser les distorsions optiques sphériques dues à la lentille au niveau des quatre zones de coins 25 du miroir. En d'autres termes, les zones de coins 25 du miroir sont légèrement repliées ou rabattues vers l'intérieur pour augmenter la concavité du miroir. Toutefois, la courbure de la ligne médiane horizontale 22 n'est pas touchée, et reste de préférence parfaitement parabolique. Sur la figure 4a, on a représenté la surface de réflexion 21 du miroir telle qu'elle serait s'il n'y avait pas de correction pour atténuer ou éliminer les distorsions optiques sphériques induites par la lentille 1. La surface de réflexion de ce miroir théorique est un segment de paraboloïde : ainsi, toutes les sections co-planaires à l'axe Ap de la parabole ont une courbure parabolique. Les zones de coins 25p répondent également à cette forme paraboloïdique. Dans ce cas, les lignes de champ optiques représentées en pointillés présentent une configuration globale courbe. Une image de ce type est obtenue en photographie à l'aide i0 d'objectif du type fish-eye. Les lignes de champ aussi bien verticales qu'horizontales sont courbes de sorte que des objets situés à proximité des bords du miroir sont très fortement déformés. Sur la figure 4b, on a représenté la surface de réflexion du miroir 1 selon la forme préférée de l'invention, c'est-à-dire avec les zones de coins 25 légèrement retouchées pour corriger les effets de distorsion optique sphérique de la lentille. On peut notamment voir que les lignes de champ verticales et horizontales sont sensiblement ou parfaitement parallèles de sorte que la vision n'est pratiquement pas déformée. De toute façon, dans le cas d'un rétroviseur, la zone de champ de vision importante s'étend horizontalement au niveau de la chaussée ou de l'horizon. En augmentant la courbure des lignes de bord, les zones de coins 25 sont plus inclinées vers l'intérieur du miroir, et ceci permet de redresser les lignes de champ, comme visible sur la figure 4b. Grâce à l'invention, on obtient un rétroviseur constitué uniquement d'une lentille concave et d'un miroir qui permet de corriger les effets de distorsion optique liés à la forme sphérique de la lentille. Le miroir présente une configuration globale paraboloïdique, mais dévie de cette forme paraboloïdique parfaite au niveau des zones de coins pour corriger notamment les effets de distorsion optique autour de la ligne médiane horizontale 22. A la place de la lentille sphérique, on peut utiliser une lentille ayant une autre configuration géométrique, par exemple une lentille allongée ou cylindrique disposée verticalement.25 Revendications 1.- Rétroviseur de véhicule automobile pour produire une image d'un objet situé à l'extérieur en arrière du véhicule, comprenant une lentille (1) et un miroir (2), caractérisé en ce que la lentille est une lentille de révolution concave divergente (1) ayant un axe optique (Al) et un foyer optique ponctuel (Fl) et le miroir est un miroir sensiblement concave (2), les faisceaux lumineux (Fse, Fc, Fsi) traversant la lentille (1) divergeant en direction du miroir qui renvoie les rayons de manière convergente sensiblement sans distorsion optique selon une direction qui correspond à l'axe de vision du conducteur en direction du miroir. i0 2.- Rétroviseur selon la revendication 1, comprenant une seule lentille et un seul miroir. 3.- Rétroviseur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le miroir (2) 15 définit une surface de réflexion (21) qui correspond sensiblement à un segment d'un paraboloïde de révolution (P). 4.- Rétroviseur selon la revendication 3, dans lequel le paraboloïde de révolution (P) présente un axe de révolution (Ap) qui est sensiblement 20 parallèle à l'axe de vision du conducteur en direction du miroir. 5.- Rétroviseur selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le paraboloïde de révolution (P) définit un foyer optique (Fp) qui est situé à proximité de l'axe optique (Al) de la lentille (1). 6.- Rétroviseur selon la revendication 5, dans lequel le foyer (Fp) du paraboloïde (P) est distinct du foyer (Fl) de la lentille (1) de manière à faire converger les faisceaux (Fse, Fc, Fsi) en direction du conducteur. Il 7.- Rétroviseur selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le foyer (Fp) du paraboloïde (P) est situé sensiblement sur le faisceau (Fc) passant par le centre (Cl) de la lentille et le centre (Cm) du miroir. 8.- Rétroviseur selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel la surface de réflexion (21) définit une ligne médiane horizontale (22) et une ligne médiane verticale (23) qui se coupent sensiblement au centre (Cm) du miroir, la ligne horizontale ayant une courbure sensiblement parabolique. 9.- Rétroviseur selon la revendication 8, dans lequel la surface de réflexion (21) définit en outre des lignes verticales de bord (24) qui s'étendent parallèlement à la ligne médiane verticale (23) et coupent la ligne médiane horizontale (22) au niveau de ses deux extrémités opposées, la courbure de ces lignes de bord étant supérieure à celle de la ligne médiane verticale. 10.- Rétroviseur selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, dans lequel le segment de paraboloïde n'inclut pas l'axe de révolution (Ap) 20 du paraboloïde (P). 11.- Rétroviseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'axe optique (Al) de la lentille fait un angle a de l'ordre de 10 degrés par rapport au faisceau (Fc) passant par le centre (Cl) 25 de la lentille et le centre (Cm) du miroir. 12.- Rétroviseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le faisceau (Fc) passant par le centre (Cl) de la lentille et le centre (Cm) du miroir fait un angle 13 de l'ordre de 10 degrés 30 par rapport à un axe longitudinal (Av) du véhicule.