[0001] La présente invention est relative notamment à un système d'éclairage pour projecteur,
applicable en particulier dans l'industrie automobile.
[0002] Plus précisément, l'invention peut servir à produire des faisceaux d'éclairage réalisant
une fonction dite de feu de croisement. L'invention a aussi trait à un procédé de
fabrication d'un dispositif optique pouvant être implémenté dans le système d'éclairage.
[0003] Dans ce dernier domaine, on connaît des modules d'éclairage ou projecteurs, parmi
lesquels on trouve traditionnellement essentiellement :
- des feux de croisement, ou codes, de portée sur la route avoisinant les 70 mètres,
qui sont utilisés essentiellement la nuit et dont la répartition du faisceau lumineux
est telle qu'elle permet de ne pas éblouir le conducteur d'un véhicule croisé. Typiquement,
ce faisceau présente une coupure en partie supérieure avec une portion horizontale,
préférentiellement environ 0,57 degrés en dessous de l'horizon, afin de ne pas éclairer
la zone dans laquelle devrait se trouver le conducteur d'un véhicule arrivant en sens
inverse,
- des feux de route longue portée, dont la zone de portée sur la route peut atteindre
600 mètres, et qui doivent être éteints lorsque l'on croise ou suit un autre véhicule
afin de ne pas éblouir son conducteur,
- des feux antibrouillard.
[0004] Plus récemment, on a développé des modes d'éclairage partiel consistant à former
un faisceau sélectif présentant des zones sombres aux endroits où se trouvent au moins
potentiellement des véhicules ou personnes à ne pas éblouir. L'éclairage de la route
est amélioré relativement aux seuls feux code traditionnels, tout en évitant la gêne
d'une luminosité excessive pour les conducteurs croisés ou suivis, gêne qu'occasionneraient
par exemple des feux de route longue portée traditionnels. Une telle fonction d'éclairage
sélectif est encore dénommée ADB (acronyme de l'anglais
Adaptative Driving Beam que l'on peut traduire par faisceau de conduite adaptatif).
[0005] De tels faisceaux sélectifs présentent un profil de coupure c'est-à-dire une ligne,
dans un plan perpendiculaire à l'axe optique, délimitant la surface éclairée et la
surface sombre. On a développé récemment des dispositifs d'éclairage dont le profil
de coupure est complexe, pour adapter au mieux le faisceau projeté à la répartition
d'éclairage souhaité. On parle ainsi notamment de coupure en « Z » pourvue de deux
changements de direction de coupure ou encore deux coudes. On connaît aussi des coupures
avec un seul changement de direction (un seul coude), par exemple en forme de « V
». Ce type de faisceau à coupure est actuellement, dans le cas des projecteurs à base
de LED, la plupart du temps généré par la juxtaposition de deux modules d'éclairage.
L'un d'entre eux produit un faisceau sensiblement aplati, à coupure rectiligne parallèle
à la ligne d'horizon et balayant un secteur angulaire relativement important.
[0006] L'autre module crée un faisceau moins large autour de l'axe optique et avec une coupure
d'orientation spécifique telle un « V » ou un « Z », dotée d'au moins un changement
de direction. L'application simultanée des deux faisceaux décrits ci-dessus engendre
un faisceau global avec une coupure complexe, disposant d'une partie sensiblement
horizontale.
[0007] Une telle technique est cependant complexe et ses moyens sont encombrants. Il faut
aussi noter le caractère inesthétique produit par le projecteur ainsi conçu, notamment
par le caractère non unitaire de sa façade.
[0008] L'invention a pour objet de remédier à tout ou partie des inconvénients précédemment
mentionnés.
[0009] A cet effet, la présente invention concerne un système d'éclairage pour projecteur
notamment de véhicule automobile, ce système étant capable de produire un faisceau
de sortie orienté suivant un axe optique et doté d'une coupure dont le profil comporte
au moins deux portions de directions différentes, le système comportant :
- un premier dispositif d'émission de rayons lumineux configuré pour engendrer un premier
faisceau formant une partie du faisceau de sortie et produisant au moins partiellement
une première des au moins deux portions du profil de coupure,
- un deuxième dispositif d'émission de rayons lumineux configuré pour engendrer un deuxième
faisceau formant une partie du faisceau de sortie et produisant au moins partiellement
une deuxième des au moins deux portions du profil de coupure, caractérisé par le fait
qu'il comporte :
- i. une lentille de sortie dotée de deux parties de lentille chacune dédiée à la sortie
hors de la lentille de sortie de l'un différent parmi le premier faisceau et le deuxième
faisceau, comportant une face amont et une face aval suivant le chemin des rayons
lumineux des premier et deuxième dispositifs d'émission, les deux parties de lentille
se raccordant en face amont par une jonction amont et en face aval par une jonction
aval, l'une au moins parmi la jonction amont et la jonction aval s'opérant tangentiellement
;
- ii. un réflecteur intermédiaire configuré pour recevoir les rayons lumineux du premier
dispositif d'émission et configuré pour produire des rayons lumineux réfléchis vers
la partie de la lentille de sortie dédiée à la sortie du premier faisceau, le réflecteur
intermédiaire et la lentille de sortie étant configurés pour que le premier faisceau
soit sensiblement parallèle à l'axe optique du système.
[0010] Un avantage d'un tel système est qu'il offre une mutualisation des moyens optiques
employés au niveau de la sortie du faisceau. Alors que des modules totalement séparés
sont actuellement utilisés pour chacun des deux faisceaux, l'invention rend commune
la partie lentille du dispositif optique de sortie. Une telle démarche inventive est
contraire à ce qu'un technicien serait enclin à faire car le dioptre adéquat à l'un
des dispositifs d'émission de lumière est normalement inapte à servir au deuxième
dispositif. L'invention surmonte cet obstacle grâce à un réflecteur intermédiaire
permettant, en conjonction avec d'autres composants situés sur le chemin des rayons
lumineux du premier dispositif, de produire un ensemble sensiblement stigmatique dont
la sortie est un faisceau sensiblement parallèle à l'axe optique.
[0011] Il est possible que l'une des jonctions, amont ou aval, s'opère tangentiellement
sans que l'autre jonction s'opère tangentiellement.
[0012] A titre préféré, la lentille ainsi mise en oeuvre produit une continuité de surface
entre ses portions sans utiliser de surfaces de raccord optiquement inactives, jamais
allumées et sources potentielles de parasites, chacune dédiée à l'un des deux faisceaux
formant le faisceau de sortie global. L'aspect s'en trouve amélioré.
[0013] La lentille peut en outre être fabriquée en une seule pièce pleine, par injection
notamment, ce qui réduit le nombre de pièces nécessaires.
[0014] D'autres options de l'invention correspondant à des modes de réalisation non limitatifs
de l'invention sont ci-après introduits :
- la jonction amont et la jonction aval s'opèrent tangentiellement ;
- le premier dispositif est configuré pour engendrer un premier faisceau produisant
une coupure au profil en « V » ou en « Z » ;
- le deuxième dispositif est configuré pour engendrer un deuxième faisceau produisant
une coupure à profil sensiblement rectiligne et horizontal ;
- la face aval de la lentille est une surface entièrement dérivable au premier ordre
;
- la face amont présente, au niveau d'une première partie de lentille dédiée au premier
dispositif, une première portion d'entrée configurée pour former une portion de la
lentille allant en s'évasant depuis la jonction amont jusqu'à la bordure de la face
amont où est située la première partie ;
- la face amont présente, au niveau d'une première partie de lentille dédiée au premier
dispositif, une première portion d'entrée configurée pour former une portion de
[0015] la lentille présentant, depuis la jonction amont jusqu'à la bordure de la face amont
où est située la première partie, un profil en courbe de Gauss.
- le premier dispositif comporte au moins une source lumineuse, un réflecteur agencé
pour générer un faisceau lumineux réfléchi à partir des rayons lumineux de la source
lumineuse et pour diriger ledit faisceau réfléchi vers le réflecteur intermédiaire
et un cache pourvu d'un bord situé sur le chemin du faisceau lumineux réfléchi et
configuré pour former au moins partiellement la première des au moins deux portions
du profil de coupure.
- le deuxième dispositif comporte au moins une source lumineuse, un réflecteur agencé
pour générer un faisceau lumineux réfléchi à partir de ladite source lumineuse et
pour diriger ledit faisceau lumineux réfléchi vers la face amont de la lentille de
sortie et un cache pourvu d'un bord situé sur le chemin dudit faisceau lumineux réfléchi
et configuré pour former au moins partiellement la deuxième des au moins deux portions
du profil de coupure ;
- la partie de la lentille de sortie dédiée au deuxième dispositif est configurée pour
imager à l'infini le bord du cache du deuxième dispositif en construction en deux
dimensions dans chaque plan perpendiculaire au bord du cache.
[0016] L'invention est aussi relative à un véhicule équipé d'au moins un système de l'invention
et avantageusement de deux systèmes produisant chacun un faisceau vers l'avant du
véhicule et espacés latéralement.
[0017] L'invention concerne en outre un procédé de réalisation d'une lentille pour un système
d'éclairage.
[0018] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront
à la lecture de la description détaillée qui suit et au regard des dessins annexés
donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la figure 1 présente de manière indépendante différents constituants du système de
l'invention dans un premier mode de réalisation.
- la figure 2 illustre en perspective le chemin des rayons lumineux dans le mode de
réalisation de la figure 1.
- la figure 3 est une vue de dessus du mode de réalisation des figures 1 et 2.
- la figure 4 est une vue de face, depuis un point opposé à la zone de sortie du faisceau
de sortie dans le mode de réalisation des figures 1 à 3.
- les figures 5 à 8 présentent un deuxième mode de réalisation de l'invention avec des
vues respectivement similaires à celles des figures 1 à 4.
[0019] Les termes « vertical » et « horizontal » éventuellement utilisés dans la présente
description pour désigner des directions, notamment des directions de coupure de faisceau,
suivant une orientation perpendiculaire au plan de l'horizon pour le terme « vertical
», et suivant une orientation parallèle au plan de l'horizon pour le terme « horizontal
». Elles sont à considérer dans les conditions de fonctionnement du dispositif dans
un véhicule. L'emploi de ces mots ne signifie pas que de légères variations autour
des directions verticale et horizontale soient exclues de l'invention. Par exemple,
une inclinaison relativement à ces directions de l'ordre de plus ou moins 10° est
ici considérée comme une variation mineure autour des deux directions privilégiées.
[0020] Ainsi qu'indiqué précédemment, le système de l'invention combine de manière avantageuse
deux moyens de génération de faisceaux lumineux qui peuvent, lorsqu'ils sont combinés
en sortie, produire un faisceau de sortie complexe par exemple apte à constituer une
fonction de feu de croisement.
[0021] Dans un mode de réalisation préféré, l'un des dispositifs d'émission utilisés dans
le système de l'invention produit un faisceau à une coupure à deux directions avec,
généralement, un fort changement de direction et notamment un secteur angulaire entre
les deux directions de coupure inférieur à 90°. Cette partie du faisceau de sortie,
formant une première portion de la coupure, peut être relativement peu étalée spatialement
et former une concentration de lumière avec un profil précis entre ombre et lumière
à proximité de l'horizon.
[0022] Le système de l'invention utilise avantageusement un deuxième dispositif d'émission
2 ayant pour vocation la formation d'une autre partie du faisceau de sortie, cette
fois plus étalé spatialement notamment suivant une direction horizontale et réalisant
une deuxième portion de la coupure, sensiblement rectiligne et horizontale. On comprend
aisément que la combinaison du dispositif 1 et du dispositif 2 assure la formation
d'un faisceau de sortie complexe, où deux faisceaux se chevauchent, dans la perspective
de produire à la fois une coupure complexe du type v, ou z ou tout autre profil complexe
et une coupure horizontale avec un étalement du faisceau important suivant cette direction
de coupure.
[0023] Des exemples préférés de réalisation de chacun des dispositifs d'émission de lumière
1, 2 seront présentés plus loin dans la description.
[0024] En se référant à la figure 1, les dispositifs 1, 2 évoqués précédemment sont représentés
ainsi qu'un réflecteur intermédiaire 6 et une lentille de sortie 10. On notera que,
malgré l'emploi de deux dispositifs d'émission de lumière 1, 2, une lentille unique
10 est ici constituée. Pour permettre à la lentille de sortie 10 unique d'assurer
la fonction de dioptre de sortie pour les deux faisceaux respectivement générés par
le dispositif d'émission 1 et le dispositif d'émission 2, le réflecteur intermédiaire
6 est employé.
[0025] Plus précisément, en se tournant vers la figure 2, on a illustré un cheminement de
rayons lumineux depuis une source 3 intégrée dans le dispositif d'émission 1 vers
la face aval 14 de la lentille de sortie 10 qui peut par exemple être la façade avant
d'un projecteur avant de véhicule automobile.
[0026] Il ressort de la figure 2 que les rayons émis par le dispositif d'émission 1 impactent
le réflecteur intermédiaire 6 pour être réfléchis en direction de la face amont 13
de la lentille de sortie 10. Puis, les rayons entrant dans la lentille de sortie 10
suivent un chemin de déviation permettant d'obtenir, en sortie de la lentille 10 au
niveau de sa face aval 14, des rayons lumineux formant un faisceau de type code avec
une coupure une V ou en Z. En particulier tous les rayons passant par le second foyer
du dispositif d'émission 1 émergent de la lentille 10 au niveau de sa face aval 14
parallèles entre eux et sensiblement parallèles à l'axe optique du système complet.
L'axe optique x est plus particulièrement représenté en figure 3, cette figure donnant
par ailleurs une autre représentation, en vue de dessus du système selon l'invention.
[0027] On y voit plus particulièrement que la lentille de sortie 10 comporte une configuration
complexe associant, selon une orientation latérale (sensiblement perpendiculaire à
l'axe optique x) deux parties, à savoir une première partie 11 plus spécifiquement
dédiée à la transmission des rayons lumineux issus du premier dispositif 1 et une
deuxième partie 12 plus précisément dédiée à la transmission des rayons lumineux issus
du deuxième dispositif 2. Bien que la lentille de sortie 10 soit avantageusement constituée
de manière monobloc et avantageusement réalisée par injection d'une seule pièce, par
exemple en matériau polymère du type PMMA (pour polyméthacrylate de méthyle), on a
schématisé en figure 3 par deux traits parallèles rectilignes une zone où s'opére
la jonction entre la première partie 11 et la deuxième partie 12. Plus particulièrement,
au niveau de la face amont 13 de la lentille de sortie 10, une jonction amont 19 est
constituée.
[0028] A titre préféré, il n'y a pas de discontinuité de vecteur directeur sur la surface
de la face amont 13 de la lentille 10 au niveau de la jonction amont 19 ainsi, il
s'agit préférentiellement à ce niveau d'une surface totalement dérivable au premier
ordre.
[0029] Avantageusement, de manière similaire, la jonction aval 20 située sur la face aval
14 réalise une continuité de surface entre la première partie 11 et la deuxième partie
12 de la lentille de sortie 10. On notera qu'au niveau de la face aval 14 cela permet
de constituer une façade du système complet avec un aspect continu.
[0030] Qu'il s'agisse de la jonction amont 19 ou de la jonction aval 20, les deux parties
de lentille se raccordent avantageusement de sorte à former une transition lissée,
c'est-à-dire sans brusque variation d'épaisseur ou de forme de la lentille à ces endroits.
La jonction s'opérant tangentiellement s'entend que les tangentes des deux parties
11, 12 sont donc communes à ces endroits (ou au moins à l'une des deux jonctions)
de sorte que leur raccordement est continu, progressif.
[0031] Comme précédemment indiqué, le dispositif d'émission de lumière 2 peut être configuré
pour réaliser une émission à coupure horizontale avec une répartition spatiale latérale
relativement importante. Pour y parvenir, on donne ci-après un exemple de réalisation
du dispositif d'émission 2.
[0032] Dans cet exemple correspondant aux différentes figures 1 à 8, le dispositif d'émission
2 comprend au moins une source lumineuse 4, par exemple constituée par au moins une
diode électroluminescente. En outre, le dispositif d'émission 1 comporte un réflecteur
7 avantageusement configuré pour délimiter une cavité autour de la source 4 de sorte
à réfléchir les rayons émis par la source 4 en direction d'une zone de sortie située
au regard de la face amont 13 de la lentille de sortie 10 au niveau de la deuxième
partie 12 de la lentille 10. On peut notamment utiliser un réflecteur 7 en portion
de pièce de révolution de forme sensiblement ellipsoïdale dont la forme en section
suivant un plan horizontal est constitué par une ellipse dont le grand axe passe par
le centre de la source lumineuse 4. Cette configuration n'est cependant pas limitative
et on pourra utiliser, de préférence, un réflecteur 7, un cache 9 et une première
partie 12 de lentille conformes aux enseignement de
FR2872257. Dans ce cas la surface 18 est une portion de tore et en particulier de cylindre.
[0033] La figure 4 présente en vue de face arrière le dispositif 2 et la forme du réflecteur
7 de sorte à délimiter un espace interne de placement de la source. Avantageusement,
tel que représenté, le réflecteur 7 est concave et est équipé d'une source lumineuse
4 à l'intérieur de sa cavité de sorte à éclairer au moins vers le bas. Le réflecteur
7 est associé à une plaque plane, préférentiellement horizontale représentée par le
cache 9. Le plan du cache 9 passe avantageusement par le centre de la source lumineuse
4. Le cache 9 est réalisé notamment par un élément plan situé au niveau de la zone
de sortie des rayons réfléchis par le réflecteur 7 de sorte à interdire la sortie
d'une partie d'entre eux. Avantageusement, le cache 9 réalise une fonction de plieuse
et est lui-même constitué d'une surface réfléchissante de sorte à renvoyer les rayons
qu'il reçoit vers la sortie selon une autre direction.
[0034] La forme du bord 22 du cache 9 peut être différente suivant le profil de coupure
souhaité pour cette partie du faisceau de sortie. A titre d'exemple, le bord 22 peut
être rectiligne ou légèrement convexe comme dans le cas des figures et est par exemple
un arc de cercle.
[0035] En résumé, lorsqu'ils sont générés par la source 4, les rayons lumineux se dirigent
pour partie directement vers la sortie du dispositif 2 et impactent la face amont
13 de la lentille 10 au niveau de la deuxième partie 12. Une autre partie des rayons
réfléchis par le réflecteur 7 est interceptée par le cache 9 et le bord 22 du cache
9 détermine un profil de coupure.
[0036] En revenant à la figure 2, on décrit maintenant un exemple de réalisation du dispositif
d'émission 1 permettant de constituer une autre partie du faisceau de sortie. A cette
figure, le dispositif 1 comporte au moins une source lumineuse 3 qui peut, comme la
source 4, être constituée par au moins une diode électroluminescente. De manière assez
semblable au dispositif 2, le dispositif 1 comporte préférentiellement un réflecteur
5 sous forme de demi-ellipsoïde dont la surface intérieure délimite une cavité de
propagation des rayons lumineux et constitue une surface réfléchissante apte à renvoyer
les rayons lumineux générés par la source 3 en direction d'une portion de sortie du
dispositif 1. Avantageusement, la source 3 est située au niveau d'un premier foyer
de la section elliptique du réflecteur 5. De cette façon, les rayons émis par la source
à ce niveau sont renvoyés sensiblement dans la zone du deuxième foyer géométrique
du réflecteur 5. Au niveau de ce deuxième foyer, un cache 8 présentant un bord 21
de profil particulier est réalisé de sorte à produire une coupure de forme prédéterminée
dans le faisceau. Comme dans le cas du cache 9, le cache 8 peut présenter une surface
réfléchissante de sorte à réfléchir les faisceaux qu'il reçoit et ainsi présenter
une fonction de plieuse. De manière similaire au dispositif 2, on comprend aisément
qu'une partie des rayons émis par la source 3 est réfléchie par le réflecteur 5 et
directement renvoyée à la sortie du dispositif 1. Une autre partie des rayons émis
par la source 3 est d'abord réfléchie par le réflecteur 5 puis intercepte la surface
du cache 8.
[0037] Compte tenu de la forme complexe du profil de coupure que l'on souhaite obtenir avec
le faisceau généré par le premier dispositif 1, la forme du bord 21 du cache 8 est
adaptée pour produire un tel profil. Qu'ils soient renvoyés par le réflecteur 5 directement
ou interceptés par le cache 8, les rayons sortant du dispositif 1 sont reçus au niveau
d'un réflecteur intermédiaire 6. Dans le cas représenté, le réflecteur a la forme
d'une nappe à surface réfléchissante. Tout type de miroir peut être utilisé pour réaliser
le réflecteur intermédiaire 6. On notera que la forme de la surface de réflexion du
réflecteur intermédiaire 6 est adaptée pour que les rayons issus du deuxième foyer
géométrique du réflecteur 5, une fois réfléchis impactent la face amont 13 de la lentille
10 au niveau de sa première partie 11. Ce chemin lumineux est illustré en figure 2
au niveau de laquelle les rayons entrant dans la lentille 10 sont ensuite propagés
à l'intérieur de la lentille pour sortir par la face aval 14 sous forme d'un faisceau
de rayons parallèles orientés sensiblement suivant l'axe optique x.
[0038] On notera que c'est la combinaison des formes géométriques choisies pour le bord
21 du cache 8, le réflecteur intermédiaire 6 et la forme de la lentille 10 qui permet
d'obtenir le résultat souhaité, à savoir un faisceau à la coupure complexe sortant
parallèlement à l'axe optique x.
[0039] Les figures 1 à 4 qui ont servi de supports à la description précédente, montrent
un dispositif d'émission 1 situé en dessous de la lentille 10 et du réflecteur intermédiaire
6. Le terme « en dessous » signifie que le dispositif 1 est situé à un niveau de hauteur
inférieur suivant la direction z qui peut être verticale.
[0040] Dans un autre mode de réalisation, le dispositif 1 peut aussi bien être situé au-dessus
de la lentille 10 et du réflecteur intermédiaire 6. Ce cas n'est pas illustré.
[0041] Le mode de réalisation présenté aux figures 5 à 8 présente une alternative à cette
configuration où le dispositif d'émission 1 est situé latéralement vis-à-vis de la
lentille 10, avec un décalage suivant la direction y, qui peut être l'horizontale.
[0042] Toute autre orientation du dispositif 1 et tout autre placement de ce dispositif
relativement au reste du système entre dans le cadre de la présente invention.
[0043] La comparaison des formes de lentille de sortie 10 entre le mode de réalisation des
figures 1 à 4 et le mode de réalisation des figures 5 à 8 révèle cependant que le
placement du dispositif 1 peut influencer la forme de la lentille 10, spécialement
au niveau de sa première partie 11. Ainsi, alors que le mode de réalisation des figures
1 à 4 présente une première portion d'entrée 17 de la face amont 13 de la lentille
10 avec un profil sous forme de portion de tore avec une section en arc de cercle,
la première portion d'entrée 17 illustrée dans le mode de réalisation des figures
5 à 8 va en s'évasant depuis la jonction amont jusqu'au bord latéral libre de la première
portion d'entrée 17, c'est-à-dire celle située à proximité du dispositif d'émission
1. La face aval 14 peut avoir une forme en cloche.
[0044] Avant d'entrer dans le détail d'exemples de détermination des formes des composants
du système de l'invention, on donne ci-après quelques paramètres généraux qui peuvent
être employés et qui donnent satisfaction :
- largeur de la lentille 10 suivant la direction y, par exemple présentée en figure
20 : 50 millimètres ;
- hauteur globale de la lentille 10 suivant l'orientation z, par exemple présentée en
figure 15 : 40 millimètres ;
- épaisseur minimum de la lentille 10 : 2 millimètres ;
- tirage entre le bord 22 et la deuxième portion d'entrée 10 : 35 millimètres ;
- distance entre la surface du réflecteur intermédiaire 6 et la première sortie 15 de
la face aval 15 : 70 millimètres.
[0045] Ces paramètres sont donnés à titre purement indicatif et par exemple, avec une lentille
de sortie 10 ayant un indice égal à 1,49 correspondant à celui du PMMA.
[0046] On s'arrange pour que le foyer de l'ensemble constitué par le réflecteur intermédiaire
6, la première portion d'entrée 17 et la première portion de sortie 15 corresponde
au deuxième foyer du premier réflecteur 5. Dans le mode de réalisation illustré aux
figures 1 à 4 suivant les dimensionnements indiqués ci-dessus, cela donne par exemple
une position de ce deuxième foyer au point suivant (coordonnées en millimètres):
[0047] Dans le mode de réalisation présenté aux figures 5 à 8, une possibilité de placement
de ce deuxième foyer F est :
[0048] Le tout étant toujours indiqué dans le repère x, y, z en prenant comme origine du
repère le milieu de la partie 15 de la face aval 14, au milieu de sa hauteur et au
milieu de sa largeur.
[0049] On donne ci-après une méthode possible de réalisation du système de l'invention.
[0050] D'une manière générale, les étapes suivantes peuvent être mises en oeuvre :
1°) détermination des paramètres optiques et géométriques de la deuxième partie 12
de lentille 10 pour fournir la partie du faisceau de sortie correspondant à la coupure
horizontale produite par le dispositif 2. A cet effet, une conception de lentille
dite torique peut convenir ;
2°) définition de la face aval 14 : il est possible d'ajuster la forme de la face
aval 14 pour adapter la lentille à la production de la partie du faisceau de sortie
correspondant au dispositif 1 (à coupure complexe). Néanmoins, il est avantageux,
pour un aspect homogène de la façade du système, de réaliser une face aval 14 semblable
pour la première partie 11 et la deuxième partie de la lentille 10. Ainsi, comme le
montrent les figures 3 et 7, on s'arrange pour que la première portion de sortie 15
soit simplement la continuité (sans variation suivant x) de la deuxième portion 16.
Le profil suivant z de la face aval 14 est lui aussi semblable entre la première portion
15 et la deuxième portion 16, notamment suivant une ligne convexe. Cette définition
de la première portion de sortie 15 de la face aval 14 donne les contraintes à imposer
à la première portion d'entrée 17 de la face amont 13 et à la forme du réflecteur
intermédiaire 6. On fait en effet en sorte que, la première partie 11 de la lentille
10 ne pouvant pas être stigmatique, la combinaison réflecteur intermédiaire 6/ première
portion d'entrée 17/ première portion de sortie 15 forment un ensemble stigmatique
pour les rayons lumineux sortant du dispositif 1, le bord 21 du cache 8 étant placé
au niveau du foyer objet de cet ensemble.
3°) Détermination d'un couple première portion d'entrée 17/ réflecteur intermédiaire
6 :
Pour cette étape, on peut mettre en pratique un principe de retour inverse : on détermine
à partir de deux rayons orientés suivant l'axe optique x et provenant de l'infini
en entrée de la face aval 14 de la première partie 11 de la lentille 10, les caractéristiques
géométriques de la première portion d'entrée 17 et du réflecteur intermédiaire 6 pour
que ces rayons convergent en un point unique (F), foyer objet de l'ensemble première
partie 11 de la lentille 10/ réflecteur intermédiaire 6. Ce point F est aussi le deuxième
foyer du réflecteur 5.
4°) Optimisation du profil de bord 21 du cache 8 et de la portion 17
Si une coupure nette est souhaitée, la forme du bord 21 du cache 8 et de la lentille
10 (dans la première portion d'entrée 17) est optimisée pour limiter les déviations
de certains rayons autour de la ligne de coupure notamment ceux passant par des points
écartés latéralement du foyer de l'ensemble 6 + 11.
De même on peut optimiser simuultanément la forme de la portion 17, à l'intérieur
de certaines bornes raisonnables (par exemple d'épaisseur au centre) et sous certaines
contraintes (continuités obligatoires au premier et second ordre le long de la ligne
de jonction avec la deuxième partie 12 afin d'obtenir des faces lisses. Une symétrie
est facultative mais souhaitable par rapport au plan zx) afin d'optimiser la netteté
de la coupure. Dans l'exemple de réalisation détaillé ci-dessous, on suppose que le
rayon mineur de la face d'entrée torique de la face amont 13 est pris très grand.
Dans ce cas la face amont 13 est cylindrique d'axe vertical et on peut assurer en
trois dimensions les conditions de continuité entre la face avant 13 et la portion
17 en prenant la portion 17 également cylindrique et en assurant les conditions de
continuité (1 er et second ordre) en deux dimensions entre les sections droites des
deux cylindres au point où elles se rencontrent. L'optimisation de la portion 17 et
du bord de plieuse se résout donc à l'optimisation simultanée (en vue d'obtenir la
meilleure netteté de coupure lorsqu'on s'éloigne de l'axe optique) de deux courbes.
Il est connu d'effectuer l'optimisation de tels problèmes en modélisant chaque courbe
par une fonction polynomiale d'un degré préalablement choisi ou par une courbe de
Bézier passant par un certain nombre de points d'abscisses arbitraires et en recherchant
les valeurs des coefficients des polynômes ou les ordonnées des points qui optimisent
la fonction de coût choisie (en l'occurrence la déviation des rayons passant par le
bord de plieuse par rapport à la coupure après réflexion sur le réflecteur intermédiaire
6 et traversée de la lentille).
[0051] Ces considérations générales sur le procédé possible de détermination des éléments
du système sont illustrées par les calculs qui suivent et qui font référence à l'exemple
donné pour l'invention en référence aux figures 1 à 4 :
1°) La figure 9 schématise le profil de la face aval 14 de la lentille 10. Il peut
être déterminé pour satisfaire la projection du faisceau produit par le deuxième dispositif
2 avec un tirage T entre le bord 22 du cache 9 et l'entrée de la lentille 10 d'épaisseur
E, pour une face 11 cylindrique d'axe vertical et de section droite parallèle à 9
à la distance T. L'origine 0 (0, 0, 0) du repère est choisie au milieu de la lentille
10 suivant sa hauteur (direction z) et au milieu de la partie 15 suivant y et placée
sur 15.
Les calculs qui suivent permettent de déterminer tout point P de la face aval 14,
avec le paramétrage illustré à la figure 10. Le paramètre « n » représente l'indice
de réfraction de la lentille 10.
d'où on tire I(h,E)
d'où on tire dx(h,E) et dh(h,E); or dx(hmax,E)=emin d'où on tire E
où emin est l'épaisseur minimale de la lentille dans la section 10 (un paramètre physique
important pour la réalisation pratique de l'objet, imposé par des contraintes de moulage)
D'où
La face aval 14 est ainsi définie.
2°) Pour déterminer la forme de la première portion d'entrée 17 de la lentille 10,
la figure 11 montre que l'on définit une courbe de fonction x=q(y) dans le plan (x,
y), correspondant à la variation d'épaisseur de la lentille 10 dans sa première partie
1.
La figure 12 montre le placement de tout point Q de la première portion d'entrée 17
dans le plan (x, z)
Tout point Q de la surface de la première portion d'entrée 17 correspond à un point
P de la face de sortie par retour inverse d'un rayon venant de l'infini sur l'axe
optique x :
Il est avantageux que la face amont 13 soit cylindrique avec une génératrice orientée
suivant z.
Avec cette hypothèse, au point Q, on peut écrire :
- pour la tangente T dans le plan (x, y) au profil de la première portion d'entrée 17
:
- pour la normale en Q, dans ce même plan x, y :
Avec la méthode de retour inverse, soit iq le vecteur directeur du rayon incident en Q (correspondant à un rayon parallèle à
x, incident sur la surface de sortie 15 réfracté vers Q), Nq le vecteur normal en Q à la surface de la lentille et rq le vecteur directeur du rayon réfracté en Q (en retour inverse),, on peut écrire
:
Où n est l'indice de réfraction du matériau de la lentille.
rq donne ainsi la déviation du rayon, en sortie de la face amont 13, en méthode inverse.
3°) Au regard des calculs du point 2°) précédent, on cherche l'équation d'un réflecteur
6 qui, pour tout point Q de la portion d'entrée 17 renvoie les rayons calculés ci-dessus
en un point F unique, suivant la méthode du retour inverse.
Cette équation est celle qui définit tout point M du réflecteur 6 tel que M=Q+λrq On peut écrire (théorème de Fermat, i.e. chemin optique constant d'une surface d'onde
plane perpendiculaire à x et tangente à 15 jusqu' au point F) :
D'où on tire λ et M
K (chemin optique) peut être déterminé en posant xM(h=0 ; y=0)=-D0 (profondeur du système en se limitant aux surfaces optiques),
où on a posé
(C'est une équation en K)
Dans le cas général, cette valeur est un bon point de départ pour la résolution numérique
de l'équation en K.
On notera que K est déterminé à partir des caractéristiques géométriques.
Par ailleurs, suivant le profil de première portion d'entrée 17 choisi, des points
particuliers peuvent être facilement déduits et des contraintes additionnelles fixées.
Par exemple, dans le mode de réalisation des figures 1 à 4, à la jonction 19.
où L est la largeur de la lentille et α l'angle de la jonction amont 19 par rapport
à y.
On peut facultativement aussi poser :
(épaisseur à l'extrémité libre de la partie 11)
(épaisseur au centre du profil en cloche)
(où α2 est la pente à l'extrémité libre de la partie 11)
(pente au centre du profil bombé.)
Par ailleurs, si la composante suivant y de la face aval 14 au niveau de la première
partie 11 est rectiligne et suivant y, α = 0. C'est l'hypothèse prise dans les calculs
précédents, hypothèse non limitative.
4°) On peut optimiser la forme du cache 8 pour améliorer la netteté de la coupure.
A cet effet, on peut appliquer une méthode de détermination de la direction lorsqu'il
émerge de la première portion de sortie 15, d'un rayon issu d'un point S quelconque
et atteignant le réflecteur intermédiaire 6 en un point M. Pour chaque rayon en question,
on calcule un écart entre la coupure souhaitée et celle calculée.
Si S est sur le bord 21, cet écart est idéalement nul. On cherche alors à minimiser
ces écarts en faisant varier les paramètres de l'équation q précédemment donnée et
deux des coordonnées de S (on fixe l'une des coordonnées). En répétant cette méthode
pour plusieurs points S, on optimise q tout en optimisant le bord 21.
[0052] D'une manière générale, le bord 21 du cache 8 ainsi déterminé a un profil complexe
de nature à générer une coupure spécifique. Dans le mode de réalisation des figures
1 à 4, ce profil est tridimensionnel avec un point sur le grand axe a du profil elliptique
du réflecteur 5 formant un palier (pouvant être sensiblement au milieu) entre deux
lignes courbes l'une faisant saillie vers l'opposé du réflecteur 5, l'autre plutôt
rentrante dans ledit réflecteur 5.
[0053] Le cas des figures 5 à 8 illustre aussi un bord 21 au profil complexe, dans trois
dimensions. Dans les deux situations, la section suivant une perpendiculaire au grand
axe « a » a une enveloppe globale en « Z » avec deux zones d'extrémité plutôt droites
et parallèles à des hauteurs différentes et une zone de raccordement plus ou moins
complexe (de la ligne droite à un profil ondulé) entre les deux zones d'extrémité.
Ces trois zones formant un ensemble coudé produisant la coupure complexe.
[0054] En utilisation, les dispositifs 1 et 2 sont avantageusement activés simultanément
pour générer les deux parties spécifiques du faisceau de sortie.
[0055] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et s'étend à tous
modes de réalisation conformes à son esprit.
REFERENCES
[0056]
- 1.
- Premier dispositif
- 2.
- Deuxième dispositif
- 3.
- Première source
- 4.
- Deuxième source
- 5.
- Premier réflecteur
- 6.
- Réflecteur intermédiaire
- 7.
- Troisième réflecteur
- 8.
- Premier cache
- 9.
- Deuxième cache
- 10.
- Lentille de sortie
- 11.
- Première partie
- 12.
- Deuxième partie
- 13.
- Face amont
- 14.
- Face aval
- 15.
- Première portion de sortie
- 16.
- Deuxième portion de sortie
- 17.
- Première portion d'entrée
- 18.
- Deuxième portion d'entrée
- 19.
- Jonction amont
- 20.
- Jonction aval
- 21.
- Bord de cache
- 22.
- Bord de cache
- 23.
- Portion évasée
- 24.
- Portion en courbe de Gauss
- x :
- Axe optique
- a :
- Grand axe
1. Système d'éclairage pour projecteur notamment de véhicule automobile, ce système étant
capable de produire un faisceau de sortie orienté suivant un axe optique (x) et doté
d'une coupure dont le profil comporte au moins deux portions de directions différentes,
le système comportant :
- un premier dispositif (1) d'émission de rayons lumineux configuré pour engendrer
un premier faisceau formant une partie du faisceau de sortie et produisant au moins
partiellement une première des au moins deux portions du profil de coupure,
- un deuxième dispositif (2) d'émission de rayons lumineux configuré pour engendrer
un deuxième faisceau formant une partie du faisceau de sortie et produisant au moins
partiellement une deuxième des au moins deux portions du profil de coupure, caractérisé par le fait qu'il comporte :
i. une lentille de sortie (10) dotée de deux parties (11,12) de lentille chacune dédiée
à la sortie hors de la lentille de sortie (10) de l'un différent parmi le premier
faisceau et le deuxième faisceau, comportant une face amont (13) et une face aval
(14) suivant le chemin des rayons lumineux des premier et deuxième dispositifs (1,2)
d'émission, les deux parties (11,12) de lentille se raccordant en face amont (13)
par une jonction amont (19) et en face aval (14) par une jonction aval (20), l'une
au moins parmi la jonction amont (19) et la jonction aval (20) s'opérant tangentiellement
;
ii. un réflecteur intermédiaire (6) configuré pour recevoir les rayons lumineux du
premier dispositif (1) d'émission et configuré pour produire des rayons lumineux réfléchis
vers la partie de la lentille de sortie (10) dédiée à la sortie du premier faisceau,
le réflecteur intermédiaire (6) et la lentille de sortie (10) étant configurés pour
que le premier faisceau soit sensiblement parallèle à l'axe optique (x) du système.
2. Système selon la revendication 1 dans lequel la lentille de sortie (10) est d'une
seule pièce pleine.
3. Système selon l'une des deux revendications précédentes dans lequel la jonction amont
(19) et la jonction aval (20) s'opèrent tangentiellement.
4. Système selon l'une des revendications précédentes dans lequel le premier dispositif
(1) est configuré pour engendrer un premier faisceau produisant une coupure au profil
en « V » ou en « Z ».
5. Système selon l'une des revendications précédentes dans lequel le deuxième dispositif
(2) est configuré pour engendrer un deuxième faisceau produisant une coupure à profil
sensiblement rectiligne et horizontal.
6. Système selon l'une des revendications précédentes dans lequel la face aval (14) de
la lentille est une surface entièrement dérivable au premier ordre.
7. Système selon l'une des revendications précédentes dans lequel la face amont (13)
présente, au niveau d'une première partie (11) de lentille dédiée au premier dispositif
(1), une première portion d'entrée (17) configurée pour former une portion de la lentille
allant en s'évasant depuis la jonction amont (19) jusqu'à la bordure de la face amont
(1) où est située la première partie (11).
8. Système selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel la face amont (13) présente,
au niveau d'une première partie (11) de lentille dédiée au premier dispositif (1),
une première portion d'entrée (17) configurée pour former une portion de la lentille
présentant, depuis la jonction amont (19) jusqu'à la bordure de la face amont (13)
où est située la première partie, un profil en courbe de Gauss.
9. Système selon l'une des revendications précédentes dans lequel le premier dispositif
(1) comporte :
- au moins une source lumineuse (3) ;
- un réflecteur (5) agencé pour générer un faisceau lumineux réfléchi à partir des
rayons lumineux de la source lumineuse (3) et pour diriger ledit faisceau réfléchi
vers le réflecteur intermédiaire (6) ;
- un cache (8) pourvu d'un bord (21) situé sur le chemin du faisceau lumineux réfléchi
et configuré pour former au moins partiellement la première des au moins deux portions
du profil de coupure.
10. Système selon l'une des revendications précédentes dans lequel le deuxième dispositif
(2) comporte :
- au moins une source lumineuse (4) ;
- un réflecteur (7) agencé pour générer un faisceau lumineux réfléchi à partir de
ladite source lumineuse (4) et pour diriger ledit faisceau lumineux réfléchi vers
la face amont (13) de la lentille de sortie (10) ;
- un cache (9) pourvu d'un bord (22) situé sur le chemin dudit faisceau lumineux réfléchi
et configuré pour former au moins partiellement la deuxième des au moins deux portions
du profil de coupure.
11. Système selon la revendication précédente dans lequel la partie de la lentille de
sortie dédiée au deuxième dispositif (2) est configurée pour imager à l'infini le
bord (22) du cache (9) du deuxième dispositif (2) en construction en deux dimensions
dans chaque plan perpendiculaire au bord du cache (9).