Brevet FR2944857A1 — publié le 20101029

Dispositif optique pour véhicule automobile L'invention concerne notamment un dispositif optique pour véhicule automobile. On connaît par la demande de brevet EP 2 006 605 un module optique de type elliptique comprenant une source de lumière associée à un réflecteur et fermé par un élément dioptrique du type lentille convergente, par exemple une lentille de type plan-convexe, lentille de Fresnel. Ce module peut être équipé d'un cache fixe ou mobile apte à intercepter au moins partiellement, selon sa position, le faisceau lumineux émis par l'ensemble source lumineuse/réflecteur. La forme du bord supérieur du cache permet de délimiter la coupure voulue dans le faisceau par imagerie avec la lentille convergente. Pour plus de détails sur les modules à cache mobile, on peut notamment se reporter aux brevets EP1197387, EP1422471 ou EP1442472. Le cache mobile, sur commande et grâce à la présence d'un moteur, peut prendre différentes positions par rapport à la source lumineuse, dont au moins une position dite � active � optiquement, c'est-à-dire une position où il occulte effectivement une partie du faisceau lumineux, notamment pour que le module émette un faisceau à coupure, comme un faisceau de type croisement (coupure oblique) ou antibrouillard (coupure horizontale). Le cache peut ainsi présenter une ou plusieurs positions � actives �, par exemple deux, une pour la fonction croisement trafic à droite et une pour la fonction trafic à gauche, et aussi une fonction dite � passive � où il n'occulte pas le faisceau lumineux, permettant ainsi au module d'émettre des faisceaux lumineux sans coupure du type faisceau de route. Pour des exemples de modules à cache fixe, on peut se rapporter notamment au brevet FR2754039, qui décrit des modules aptes à émettre des faisceaux de croisement ou anti-brouillard par exemple. On connaît également par le brevet US 7 201 505 un projecteur pour produire différents éclairages. L'invention vise notamment à proposer un nouveau dispositif optique utilisant des coupures, à l'instar de ce qui est décrit ci-dessus. L'invention a ainsi pour objet un dispositif optique, notamment d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile, présentant un axe optique et comportant : - une source de lumière, - un réflecteur associé à la source de lumière pour former un faisceau lumineux, - un ensemble rotatif agencé pour intercepter ledit faisceau lumineux et pouvant être entraîné en rotation, autour d'un axe de rotation, entre des première et deuxième positions d'éclairage remarquables, cet axe de rotation étant notamment sensiblement perpendiculaire à l'axe optique, cet ensemble comportant au moins des premier et deuxième caches associés respectivement aux première et deuxième positions d'éclairage pour créer une coupure du faisceau lumineux, ces caches comprenant chacun au moins une arête, ces arêtes étant notamment distantes l'une de l'autre d'un écart angulaire prédéterminé, cet ensemble étant en outre agencé pour permettre une transition progressive de l'éclairage entre les première et deuxième positions d'éclairage remarquables. La présente invention permet notamment d'avoir une progressivité dans le changement du type d'éclairage tout en ayant, d'un point de vue mécanique du 25 dispositif, une discontinuité, à savoir les arêtes des caches pour produire les coupures sont distinctes et éloignées l'une de l'autre. L'invention permet d'avoir une continuité optique entre les faisceaux des première et deuxième positions d'éclairage. Dit autrement, les caches présentent une discontinuité mécanique, à savoir 30 ces caches sont notamment séparés l'un de l'autre par une zone en creux, tout 15 20 en permettant de générer, lors de la transition, un faisceau continu et progressif, à la fois en intensité et en portée. L'ensemble rotatif selon l'invention est notamment différent d'un tambour sans aspérités notables. Par exemple, en faisant pivoter le premier cache, correspondant par exemple à un faisceau code, la coupure perçue dans le faisceau s'élève progressivement jusqu'à la deuxième position d'éclairage, correspondant par exemple à un faisceau de portée augmentée tel qu'un faisceau autoroute, permettant d'avoir une augmentation graduelle de l'éclairement au sol et de la portée. Selon l'invention, l'écart angulaire entre les deux caches consécutifs est choisi de manière à éviter sensiblement des phénomènes de 'uppering' et de 'lowering'. Un phénomène de 'uppering' peut apparaître lorsque l'un des caches descend trop bas par rapport à l'axe optique lors de la transition. Un phénomène de 'lowering' peut apparaître lorsque mécaniquement l'un des caches coupe de manière excessive l'axe optique lors de la transition. L'invention permet par exemple d'éviter un saut dans l'éclairement du faisceau lorsque l'on passe de la première position d'éclairage vers la deuxième. Avantageusement l'intensité lumineuse du faisceau, mesurée en un point de l'axe optique, varie de manière monotone, à savoir de manière croissante ou décroissante, entre les première et deuxième positions d'éclairage remarquables. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif comporte une lentille disposée sur le trajet du faisceau lumineux ayant été intercepté par l'ensemble rotatif. L'axe de rotation de l'ensemble rotatif peut, le cas échéant, être sur le plan focal de la lentille. La première position d'éclairage remarquable peut permettre de générer un faisceau code. Si on le souhaite, la deuxième position d'éclairage remarquable permet de générer un faisceau à portée augmentée, par exemple un faisceau autoroute. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'ensemble rotatif est agencé pour pouvoir prendre seulement deux positions d'éclairage remarquables. En variante, l'ensemble rotatif est agencé pour pouvoir prendre au moins trois positions d'éclairage remarquables choisis par exemple parmi : un faisceau code, un faisceau à portée augmentée, un faisceau route, un faisceau sélectif, un faisceau à coupure plate. Le cas échéant, l'ensemble rotatif est agencé pour pouvoir prendre exactement trois, quatre ou cinq positions d'éclairage remarquables. L'écart angulaire entre les premier et deuxième caches est compris par exemple entre 10°et 60°, notamment compris entre 30° et 50°, étant par exemple voisin de 30°. Les premier et deuxième caches peuvent comporter chacun une ou plusieurs arêtes. Par exemple ces caches peuvent comporter chacune deux arêtes. En variante, l'un des caches comporte une seule arête et l'autre cache comporte deux arêtes. Ces arêtes servent à former une coupure dans le faisceau. Lorsque le cache comporte deux arêtes, l'une au moins de ces arêtes est de préférence optiquement active pendant la transition progressive. Ces arêtes peuvent être formées chacune sur une nervure de l'ensemble rotatif, notamment sur un sommet de cette nervure. L'une au moins des arêtes des caches peut par exemple être formée comme une arête d'un dièdre. L'arête peut correspondre à une ligne nette ou être formée par un bord sensiblement arrondi. Eventuellement les deux caches peuvent comporter une arête commune. Par exemple, l'ensemble rotatif est agencé de manière à ce que, lors de la rotation de la première position d'éclairage vers la deuxième, d'abord le premier cache soit optiquement actif, puis le deuxième cache, de manière à assurer la transition progressive de l'éclairage. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le premier cache comporte deux arêtes et le deuxième cache comporte également deux arêtes et, lors de la rotation de la première position d'éclairage vers la deuxième, d'abord (première position d'éclairage remarquable) les deux arêtes du premier cache sont optiquement actives, puis (transition progressive) la deuxième arête du premier cache et la première arête du deuxième cache, ces arêtes étant voisines, et enfin (deuxième position d'éclairage remarquable) les deux arêtes du deuxième cache et le cas échéant la plieuse sont optiquement actives. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'ensemble rotatif comporte au moins une plieuse agencée pour renforcer l'intensité lumineuse d'un faisceau dans l'une au moins des positions d'éclairage remarquables, notamment pour produire un faisceau à portée augmentée. Le deuxième cache peut comprendre la plieuse et au moins une arête formée par exemple par un bord de cette plieuse. De préférence la plieuse comporte une surface réfléchissante, cette surface étant notamment sensiblement plane ou, en variante, présentant une forme permettant d'obtenir une coupure sensiblement oblique. La plieuse peut être agencée pour participer à la formation d'un faisceau à portée augmentée, cette portée augmentée étant notamment plus grande que la portée d'un faisceau code. De préférence la plieuse est agencée de manière à être optiquement active, au moins momentanément, durant la transition progressive afin de maintenir ou faire augmenter l'intensité lumineuse du faisceau dans l'axe optique durant cette transition progressive. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention,.l'ensemble rotatif est agencé pour éviter un phénomène de 'lowering' mentionné plus haut, lors de la transition progressive. Le deuxième cache, correspondant par exemple à un faisceau de portée augmentée, peut présenter une hauteur maximale, mesurée depuis l'axe de rotation, inférieure à la hauteur maximale du premier cache. Dans ce cas, l'axe de rotation de l'ensemble rotatif peut être sur un plan focal du dispositif. Dans un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'axe de rotation est décalée d'une distance non nulle (par exemple de 1 mm à quelques mm) par rapport au plan focal. Dans ce cas, les sommets des premier et deuxième caches éventuellement restent sensiblement sous l'axe optique ou sont sensiblement tangents à cet axe, lors de la transition progressive. L'ensemble rotatif peut, si on le souhaite, comporter trois caches, dont par exemple un pour faire un faisceau sélectif. Le dispositif peut comporter un moteur, notamment du type pas à pas, agencé pour entraîner l'ensemble rotatif en rotation. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente, schématiquement et partiellement, en coupe, un dispositif selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, - les figures 2 à 8 illustrent l'ensemble mobile du dispositif de la figure 1 dans différentes positions d'éclairage, - la figure 9 est un schéma d'un ensemble rotatif selon l'état de la technique, - les figures 10a à 10c sont des vues schématiques et partielles d'ensembles rotatifs selon des exemples de mise en oeuvre de l'invention, - les figures 11 à 16 illustrent un ensemble mobile d'un dispositif selon un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, - les figures 17 et 18 illustrent deux types de positionnement des arêtes sur l'ensemble rotatif, - les figures 19 à 24 montrent schématiquement les différents types d'éclairage obtenus grâce au dispositif de la figure 1, et - la figure 25 illustre schématiquement l'évolution de l'éclairement et la position de la coupure en fonction de l'angle de rotation de l'ensemble rotatif selon l'invention. On a représenté sur la figure 1 un dispositif optique 1 formé par un projecteur, notamment du genre elliptique, qui comprend, disposés sur un axe optique y-y : - un réflecteur 2, notamment du type ellipsoïdal, recevant une source de lumière 3, - des caches fixes 4 et 5, - et plus vers l'avant, une lentille convergente 6. La source de lumière 3 est de tout type approprié, par exemple du type à filament ou à arc. Il peut s'agir d'une lampe halogène, d'une lampe xénon, ou d'une ou plusieurs diodes électroluminescentes. Les rayons lumineux émis par la source lumineuse 3 sont envoyés en direction de la lentille 6 ou bien directement, ou bien après réflexion sur le réflecteur 2. Les rayons forment alors un faisceau lumineux. Le dispositif 1 comporte un ensemble rotatif 10 agencé pour intercepter ledit faisceau lumineux et peut être entraîné en rotation, autour d'un axe de rotation z, entre des première et deuxième positions d'éclairage remarquables, cet axe de rotation étant sensiblement perpendiculaire à l'axe optique y-y. Comme illustré sur les figures 2 à 8, cet ensemble 10 comporte cet ensemble comportant des premier et deuxième caches 8 et 9 associés respectivement aux première et deuxième positions d'éclairage pour créer une coupure du faisceau lumineux, ces caches étant notamment distants l'un de l'autre d'un écart angulaire prédéterminé (A), cet ensemble étant en outre agencé pour permettre une transition progressive de l'éclairage entre les première et deuxième positions d'éclairage. Dans l'exemple décrit, la première position d'éclairage remarquable (voir figure 2) permet de générer un faisceau code et la deuxième position d'éclairage remarquable (voir figure 4) permet de générer un faisceau à portée augmentée. Entre ces deux positions d'éclairage remarquables, la rotation de l'ensemble 10 passe par une phase de transition progressive (voir figure 3). Dans l'exemple décrit, l'ensemble rotatif 10 comporte une plieuse 15 agencée pour renforcer l'intensité lumineuse pour former le faisceau à portée augmentée. Le premier cache 8 comporte deux arêtes 11 et 11 a formées, dans l'exemple décrit, chacune sur une nervure s'étendant sensiblement suivant l'axe z. Ces arêtes 11 et 11 a présentent une hauteur variant suivant la direction de l'axe z avec une portion inclinée 14 au niveau du milieu de l'arête. Le deuxième cache 9 comprend la plieuse 15 et deux arêtes 12 et 12a correspondant à deux bords sensiblement rectilignes et parallèle à l'axe z, de la plieuse 15. Lors de la rotation de la première position d'éclairage vers la deuxième, d'abord (première position d'éclairage remarquable) les deux arêtes 11 et 11 a du premier cache 8 sont optiquement actives, puis (transition progressive) la deuxième arête 11 du premier cache 8 et la première arête 12a du deuxième cache 9 sont optiquement actives, ces arêtes 11 et 12a étant voisines, et enfin (deuxième position d'éclairage remarquable) les deux arêtes 12a et 12 du deuxième cache 9 et la plieuse 15 sont optiquement actives La plieuse 15 comporte une surface réfléchissante, cette surface étant de préférence sensiblement plane ou, en variante, présentant une forme permettant d'obtenir une coupure sensiblement oblique. Dans l'exemple décrit, l'ensemble rotatif 10 comprend également un cache 16 en forme de L pour former un faisceau sélectif, gauche ou droite. L'ensemble rotatif 10 peut prendre successivement quatre positions d'éclairage remarquables, à savoir : - un éclairage code (voir figure 5), - un éclairage à portée augmentée, par exemple un faisceau autoroute (voir figure 6), - un éclairage sélectif (voir figure 7), - un éclairage route (voir figure 8). Comme on peut le voir sur les figures 19 à 23 (qui illustrent schématiquement des lignes de même niveau d'éclairement au sol), le faisceau produit par le dispositif 1 selon l'invention passe de manière progressive (figures 20 à 22) du faisceau code (figure 19) au faisceau à portée augmentée (figure 23). On constate que la portée du faisceau augmente progressivement durant cette phase de transition progressive. La figure 24 illustre des lignes de même niveau d'éclairement au sol pour le faisceau route. La figure 25 illustre, pour le dispositif 1, l'évolution de l'éclairement maximal mesuré sur un écran à 25 m en Lux (courbe Cl) et celle de la position relative de la coupure sur un écran à 25 m (courbe C2) en fonction de l'angle de rotation de l'ensemble rotatif 10. On remarque que ces courbes présentent une forme croissante relativement lisse, sans saut. Dans un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, comme illustré sur la figure 10a, le dispositif 1 présente un plan focal PF sensiblement perpendiculaire à l'axe optique, et l'axe de rotation z de l'ensemble rotatif 10 est disposé à distance non nulle du plan PF de manière à ce que, lors de la rotation de la première position d'éclairage vers la deuxième, les premier et deuxième caches 8 et 9 demeurent sensiblement en dessous de l'axe optique, sans couper l'axe optique y-y, afin de permettre la transition progressive. Au contraire, si l'axe de rotation z était sur le plan focal PF (voir figure 9), comme il est connu, le cache 8 par exemple couperait l'axe y-y, ce qui créerait un phénomène indésirable de lowering'. Dans l'exemple de la figure 10b, le deuxième cache 9, correspondant au faisceau de portée augmentée, peut présenter une hauteur maximale, mesurée depuis l'axe de rotation, inférieure à la hauteur maximale du premier cache. Dans ce cas, l'axe de rotation z de l'ensemble rotatif 10 peut être sur le plan focal PF du dispositif, tout en permettant d'éviter le phénomène de lowering'. Dans l'exemple de la figure 10c, on retrouve à la fois la configuration de la figure 10b en ce qui concerne la hauteur des caches 8 et 9 et le décalage de l'axe de rotation z par rapport au plan focal PF. Dans l'exemple des figures 11 à 17, l'ensemble rotatif 10 comporte 30 successivement : - un cache 8 pour produire le faisceau code, - un cache 9 pour produire le faisceau à portée augmentée, - un cache 16 avec une arête en forme de L pour produire un faisceau sélectif (la figure 14 montre le côté gauche et la figure 15 le côté droit), ce faisceau sélectif correspondant sensiblement à un faisceau route avec une zone sombre dans le champs du véhicule suivi ou croisant ou dépassant, - un cache 19 pour produire un faisceau route, - un cache 20 pour produire un faisceau à coupure plate. Eventuellement l'ensemble rotatif 10 peut être dépourvu de plieuse 15. Dans l'exemple de la figure 17, le cache du faisceau route 19 est disposé entre les caches 16 et 20 et les écarts angulaires entre les caches sont les suivantes : - 45° entre les caches 20 et 8, - 26° entre les caches 11 et 9, - 64° entre les caches 9 et 16, - 90° entre les caches 16 et 19. En variante, dans l'exemple de la figure 18, le cache 19 est disposé entre les caches 9 et 16 et les écarts angulaires entre les caches sont les suivantes : - 45° entre les caches 20 et 8, - 26° entre les caches 8 et 9, - 64° entre les caches 16 et 20. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits. Par exemple, sur l'ensemble mobile 10, l'ordre des caches peut être différent. 25 Par exemple encore, si on le souhaite, l'ensemble 10 peut être agencé pour pouvoir être immobilisé, sur commande d'un moteur électrique, dans une position intermédiaire entre les positions d'éclairage remarquables. En variante, la rotation de l'ensemble 10 est sensiblement continue, sur commande d'un moteur, entre les positions d'éclairage remarquables. 30 Le moteur peut par exemple être un moteur à courant continu, un moteur pas à pas ou un moteur piézo-électrique. 20 Le moteur pas à pas peut être avantageux pour un réglage fin de la position du l'ensemble rotatif entre deux positions remarquables. La transition progressive peut également être prévue entre par exemple un faisceau à coupure plate et un faisceau sélectif. L'invention peut être appliquée tant pour un trafic à droite que pour un trafic à gauche.