Brevet FR2918441A1 — publié le 20090109

Domaine de l'invention La présente invention concerne un projecteur de véhicule comprenant une source lumineuse ayant un axe optique et une optique de diffraction qui permettent de générer des signaux d'image suivant des intensités de signal définies, l'optique de diffraction étant divisée en un grand nombre de facettes bombées en forme de coussinets, de façon convexe et/ou concave. Etat de la technique Les projecteurs de véhicules à réflecteurs et équipés d'optiques à coussinets sont connus. Cela signifie que pour un observateur du projecteur, l'optique générant la diffraction a des facettes bombées suivant une forme convexe et qui sont courbées notamment dans une ou plusieurs directions. De plus, il est déjà connu de munir les guides de lumière d'une optique à coussinets comme cela est décrit notamment dans le document DE 102 34 110 Al. Ce document prévoit une optique à coussinets dans la direction de sortie du faisceau lumineux, dont les coussinets sont courbés suivant une forme concave vis-à-vis de la direction de sortie de la lumière, mais apparaissent avec une courbure convexe pour l'observateur. L'utilisation d'une optique à coussinets permet de façon générale une diffraction dans la direction horizontale et dans la direction verticale, et de former ainsi une distribution de lumière respectant en principe les consignes réglementaires. Dans la mesure où on souhaite souvent émettre un si- gnal image aussi homogène que possible, même si un projecteur correspondant émet hors d'une direction qui ne correspond pas à l'axe optique du système mais diffère de cet axe dans la direction horizontale et/ ou dans la direction verticale, on peut obtenir cela par un choix de rayons analogues pour la déformation convexe d'un coussinet à l'autre, ce qui donne une répartition régulière de la lumière. On connaît également un projecteur notamment pour des véhicules automobiles dont la source lumineuse est combinée à une op-tique pour regrouper la lumière émise par la source lumineuse ; l'optique comporte une optique en coussinets comme cela apparaît dans le document DE 202 15 820 U l. But de l'invention Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but de développer un projecteur de véhicule muni d'une optique de diffraction, ayant des facettes de forme conique et permettant de gé- nérer de nouvelles impressions optiques. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un projecteur de véhicule du type défini ci-dessus, selon lequel les facettes sont conçues en phototechnique de façon que le signal image et/ ou l'intensité du signal image soit différente lorsqu'on observe le projecteur selon au moins deux directions d'observation différentes. Cela permet de façon analogue aux signaux image générés par des lentilles, on peut réaliser des signaux image ou des signaux d'intensité dépendant de l'angle d'observation. Il est prévu que la réali- sation phototechnique concernant le degré de courbure et les rayons de chacun des coussinets est choisie pour que la somme de distribution lumineuse générée par les coussinets corresponde à la distribution globale de lumière, demandée notamment dans la direction de l'axe optique. A l'intérieur de cette limite, pour chaque élément distinct, on pourra calculer une distribution de lumière distincte. Grâce à cette conception exacte des optiques en coussinets assurant la réflexion et/ou d'autres optiques de diffraction, le signal image ou l'intensité du signal varie en fonction de la direction d'observation. Cela permet par exemple qu'à partir d'un angle d'observation déterminé, on peut avoir une densité de lumière plus élevée, par exemple pour que dans la zone du projecteur la densité de lumière soit amplifiée pour observation dans la direction de l'axe optique. Les rapports de densité de lumière peuvent aller de 10 : 1 pour différentes plages ou à partir de différentes directions. Dès un rapport de 2 : 1, ces différences sont bien perceptibles. De plus, on peut prévoir que pour certaines directions d'observation, on perçoit uniquement certaines facettes ce qui permet de réaliser des symboles tels qu'un panneau stop, ou un triangle dans une direction de déviation pour un feu clignotant. Cette distribution de lumière participe de manière définie à la distribution globale de lumière et possède de plus une intensité de lumière prédéfinie dans une autre direction déterminée de rayonnement de la lumière que l'axe optique ; cette distribution participe ainsi dans cette direction à générer une intensité de signal différente ou une image de signal. La conception en phototechnique des facettes se fait de manière générale par exemple comme suit : Si l'on utilise une source lumineuse dans un réflecteur de forme parabolique, les rayons de la source lumineuse installée au foyer sont transformés en un faisceau de rayons sensiblement parallèles. Si l'on enlève un segment de la parabole et si l'on rapproche ce segment comme plan, on aura alors la relation angle d'incidence = angle de sortie. Pour une conception de la distribution de lumière telle que prévue pour la présente invention, il faut effectuer deux opéra- 15 tions : (1) Une rotation du segment autour de l'axe horizontal et/ ou vertical, pour orienter le centre de gravité de la lumière (ici cela est synonyme de faisceau lumineux central) vers l'endroit souhaitée. (2) La conception de la facette fait qu'à partir du segment, il se forme 20 une distribution de lumineuse définie préalablement. Cela est analogue à la conception des facettes dans des réflecteurs de feux de croisement. Pour la conception des différentes facettes, on procède pratiquement en sens inverse. Cela signifie que l'on fixe la distribution 25 de lumière formée à partir de ce segment, séparément et de manière précise pour chacun des segments par la conception de structures en coussinets. Une conception correspondante de l'invention offre non seulement une impression optique nouvelle mais également l'avantage 30 que l'effet de signal d'un phare pour une taille de phare à changer peut être augmenté ou modifié. Selon un premier exemple de réalisation, l'optique qui génère la distribution de lumière, est une optique de réflecteur. Il peut s'agir notamment d'un réflecteur installé dans la direction de rayonne- 35 ment de la lumière pour le phare total, derrière la source lumineuse pour que la lumière passe tout d'abord dans la direction opposée à la direction de lumière, proprement dite du feu et arrive sur le réflecteur pour être réfléchie par celui-ci et être déviée. Le réflecteur peut comporter sur toute son optique ou seulement sur une partie de sa surface, d'optiques en forme de coussinets. En variante, l'optique de diffraction est une optique fonctionnant par transmission. Cela signifie que la lumière est injectée par une surface de couplage de lumière dans l'optique. La lumière traverse l'optique et un moyen de déviation ou de contournement par réfraction peut être prévu dans l'optique ; puis la lumière quitte de nouveau l'optique de dispersion par une surface de sortie de lumière et ensuite la lumière passe dans les optiques en forme de coussinets. Les coussinets sont bombés de forme convexe et/ou concave. C'est ainsi que par exemple un observateur qui observe le projecteur dans la direction op- posée à la direction de sortie de la lumière, perçoit les coussinets comme des coussinets convexes. Une telle optique de diffraction peut être notamment une optique en matière plastique. En variante ou en plus, les facettes peuvent également être installées sur le côté de l'optique de transmission, tourné vers la source lumineuse. En variante, les deux optiques (optique à réflexion et op-tique à transmission), peuvent être combinées. Enfin, on peut également envisager une conception pour laquelle la lumière traverse un guide de lumière avant de traverser l'optique. Ce guide de lumière peut être réalisé comme décrit dans le document DE 102 34 110 Al : la lumière contourne un coin avec le guide de lumière. La surface de découplage de lumière du guide de lumière porte alors une optique selon l'invention qui est divisée en facettes. Les facettes peuvent avoir des dimensions différentes en fonction de la diffraction souhaitée. En particulier, le nombre de facettes par unité de surface de l'optique de diffraction peut être modifié suivant la distribution de lumière nécessaire et la réglementation. De façon générale, grâce à un grand nombre de facettes, on aura un réglage meilleur et plus précis de la distribution totale de lumière pour un réglage en même temps meilleur du signal-image à reconnaître à partir d'un angle d'observation qui est différent. Les différentes facettes peuvent avoir de préférence des dimensions de 3 x 3 mm2 de longueur d'arête, minimale jusqu'à 10 x 10 mm2 de longueur d'arête maximale et plus. On peut également prévoir de fermer le projecteur de véhicule par une vitre de couverture dans la direction de sortie de lumière. La vitre de couverture peut être en une matière non teintée, transparente et le cas échéant teintée, translucide ou transparente. Dans la mesure où l'optique de diffraction est une optique de transmission, cette optique peut également être intégrée dans la vitre de couverture. Il est particulièrement avantageux que les facettes vues dans une direction perpendiculaire à l'axe optique soient rectangulaires, en forme de bandes, en forme d'hexagone, de forme ronde ou elliptique pour donner un signal image régulier. En particulier, si l'on utilise des formes de facettes rectangulaires, en bandes ou hexagonales, il est particulièrement simple de réunir les éléments pour former une surface globale et d'installer les différentes facettes sans jonction entre elles sur la surface. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'optique de diffraction est subdivisée en segments qui génèrent différentes divisions de lumière qui se superposent notamment. Ici on peut prévoir que les segments ou zones de l'optique de diffraction génè- rent chaque fois une distribution de lumière spéciale complétée par une distribution de lumière globale. On peut prévoir que toute la distribution de la lumière soit considérée dans la direction de l'axe optique et corresponde à la réglementation. La réglementation concerne en général le faisceau lumineux dans la direction de l'axe optique du projecteur de véhicule. Les valeurs à respecter se situent alors dans la direction horizontale entre un angle de -45 (-80 ) jusqu'à 80 (45 ) dans la direction horizontale ; dans la direction verticale l'angle est de 15 pour les clignotants ; l'angle est de -20 jusqu'à 20 (dans la direction horizontale) et de -10 à 10 (dans la direction verticale) pour les feux de délimitation (ou feux de position). Toute la distribution de lumière peut être formée notamment sur l'écran de mesure d'un projecteur approprié. On peut de plus prévoir que suivant différents angles d'observation, lorsqu'on considère un projecteur de véhicule par exemple à partir de l'angle 0 pour l'axe optique et 20 dans la direction horizontale dans l'une et l'autre direction et chaque fois 0 dans la direction verticale, le projecteur aura différentes caractéristiques de faisceaux émis, de sorte que certains segments du projecteur auront dans l'une ou l'autre direction d'observation une densité d'éclairage plus élevée, et ainsi le feu aura une autre caractéristique dans les différents angles de visée. En principe, on peut également définir des directions d'observation qui s'écartent dans la direction verticale et représentent une combinaison de directions d'observation horizontale et verticale, et habituellement on évoque la direction d'observation en biais. Comme source lumineuse, on peut utiliser une ou plu-sieurs lampes ou des diodes LED ; en particulier, l'utilisation d'une op-tique de transmission en liaison avec des diodes LED est avantageuse car de cette manière, on économise à la fois l'encombrement et l'énergie nécessaire à une diode LED par comparaison avec une lampe à incan- descence. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de face schématique d'un réflecteur, - la figure 2 est une vue de face du réflecteur de la figure 1 pour des angles d'éclairage différents, - la figure 3 montre différentes distributions de lumière par le réflecteur de la figure 1 et la figure 2 sur un écran, - la figure 4 montre la distribution de la densité lumineuse du réflecteur de la figure 1 selon différents angles d'observation, et -les figures 5a et b montrent d'autres exemples de réalisation de l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un réflecteur portant globalement la référence 10. Une source lumineuse non représentée est installée au foyer du réflecteur 10. Le réflecteur 10 est divisé en un grand nombre de facettes 12 pour régler sa caractéristique de rayonnement ; chacune des facettes a une optique en forme de coussinet c'est-à-dire que la sur-face du réflecteur 10 est bombée suivant une forme convexe et/ou concave. On a ainsi une forme bombée à la fois dans la direction X et dans la direction Y. Les caractéristiques phototechniques de chacune des facettes se règlent par la géométrie du coussinet. Le réflecteur 10 est ainsi divisé en trois zones : la zone A, la zone B et la zone C ; chacune de ces zones génère une distribution spécifique prédéfinie de la lumière. La distribution de lumière des trois zones s'additionne devant le projecteur pour former une distribution globale de lumière ; les différentes répartitions lumineuses sont représentées à la figure 3 dans les parties I, II, III, IV ; la représentation I de la figure 3 montre la distribution de lumière venant de la zone B ; la représentation II donne la distribution de lumière de la zone A et la représentation III représente la distribution de lumière de la zone C. La représentation IV représente la distribution globale de la lumière ou distribution somme de la lumière. Les facettes 12 en forme de coussinets du réflecteur 10 sont réparties de cette manière en trois zones fonctionnelles A, B, C. Le centre de la distribution lumineuse est occupé par la zone A alors que les zones marginales à gauche et à droite sont formées chaque fois par une zone B ou C. La figure 2 montre en outre le réflecteur 10 de la figure 1 en vue de dessus avec des faisceaux lumineux de la zone C, donné à titre d'exemple. La figure 4 montre les différentes distributions de la densité lumineuse du réflecteur 10 de la figure 1 pour trois angles de visée différents, à savoir par rapport à l'axe optique suivant l'angle de visée à 0 vertical et 0 horizontal (représentation centrée) ainsi que des angles de -20 et + 20 dans la direction horizontale et 0 dans la direction ver- ticale (représentation à droite et représentation à gauche). Si l'on considère un certain projecteur dans la direction de l'axe optique du système (représentation médiane), l'observateur regardant dans cette direction constate une distribution de densité lumineuse avec une densité forte suivant une forme de croix de Saint André générée par la zone A et des densités de lumière faible générées par les zones B et C. Pour la zone de -20 par rapport à la direction horizontale et 0 dans la direction verticale (représentation à gauche), l'observateur voit une densité de lumière accentuée venant de la zone B et une densité de lumière plus faible de la zone C. La zone A possède la même densité de lumière que la zone C. Selon un angle de visée de +20 par rapport à la direction horizontale et 0 par rapport à la direction verticale (représentation à droite), l'observateur voit la plus grande dispersion de densité lumineuse de la zone C, alors que les zones A et B ont la même densité lumineuse inférieure à celle de la zone C. De cette manière, un observateur doit voir des aspects optiques en regardant un projecteur correspondant suivant différents angles de vue et de préférence à partir de trois angles de vue appropriés. A côté d'une telle réalisation dans laquelle l'optique de 20 diffraction est une optique de réflexion, on peut également prévoir que l'optique soit une optique de transmission comme cela est donné aux représentations A et B de la figure 5. Une source lumineuse portant la référence 14 émet de la lumière 16 en direction d'une optique à diffraction 18 réalisée ici sous la forme d'une optique de transmission ; les 25 faisceaux lumineux 16 sortent de nouveau de l'optique de transmission 18 sous la forme de faisceaux lumineux 20 déviés par cette optique. L'optique de transmission 18 présente une surface d'entrée de lumière 22 ainsi qu'une surface de sortie de lumière 24 ; la surface de sortie de lumière 24 est munie d'une optique à coussinets du type de celle décrite 30 ci-dessus ; chacun des coussinets ou segments à coussinets peut être conçu pour donner un signal d'image différent dans différentes directions d'observation ou générer des signaux d'intensité différente. On peut prévoir une segmentation de l'optique correspondant à ce qui a été décrit à propos de la figure 1. La figure 5b montre un autre mode de réalisation dans lequel en plus on utilise un réflecteur 10 qui réfléchit la lumière d'une source lumineuse installée à son foyer dans la direction de l'optique de transmission 18. On peut prévoir que le réflecteur 10 comporte égale- ment une optique à coussinets, mais le réflecteur peut également être réalisé sans une telle optique. Les facettes 12 à la fois du réflecteur 10 et aussi de l'optique de transmission 18 peuvent être des facettes rectangulaires de sorte que les optiques de diffraction sont subdivisées à la manière de réseaux à grilles. Comme décrit, on peut générer de nouvelles impressions optiques mais également l'effet du signal améliore la visibilité du projecteur suivant différents angles de visée. 20 15 25 REVENDICATIONS 1 ) Projecteur de véhicule comprenant une source lumineuse (14) ayant un axe optique et une optique (10, 18) de diffraction qui permettent de générer des signaux d'image suivant des intensités de signal définies, l'optique de diffraction (10, 18) étant divisée en un grand nombre de fa-cettes (12) bombées en forme de coussinets, de façon convexe et/ou concave, les facettes (12) étant conçues en phototechnique de façon que le signal image et/ ou l'intensité du signal image soit différente lorsqu'on observe le projecteur à partir d'au moins deux directions d'observation différentes. 2 ) Projecteur de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'optique de diffraction (10, 18) est une optique de réflexion (10). 3 ) Projecteur de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'optique de diffraction (10, 18) est une optique de transmission (18). 4 ) Projecteur de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il est délimité dans la direction de sortie du faisceau par une vitre de recouvrement. 5 ) Projecteur de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les facettes (12) sont délimitées par un réseau de grille orthogonal. 30 6 ) Projecteur de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les facettes (12) sont dans une surface perpendiculaire à l'axe optique, et ont une forme rectangulaire, une forme de ruban, une forme hexagonale, une forme ronde ou elliptique. 35157 ) Projecteur de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'optique de diffraction (10, 18) est subdivisée en segments qui génèrent différentes densités et/ ou distributions de lumière qui notamment se 5 superposent. 8 ) Projecteur de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal image et/ou l'intensité du signal diffère selon que l'on observe 10 le projecteur à partir de trois directions d'observation définies. 9 ) Projecteur de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse (14) est une ou plusieurs lampes, ou diodes LED. 20