La présente invention concerne d'une façon générale les projecteurs de véhicules automobiles.
Il existe à l'heure actuelle deux grandes familles de tels projecteurs. La première famille, celles des projecteurs appelés ici « du genre parabolique », comprend les projecteurs dont le faisceau est engendré principalement par une source de petites dimensions montée dans un miroir qui projette les rayons sur la route pour former le faisceau souhaité. La glace du projecteur intervient le cas échéant, en étant munie de prismes, stries, etc. pour modeler le faisceau, et en particulier pour l'étaler en largeur. Cette famille inclut ici les projecteurs dits à surface libre ou encore à « Surface Complexe » (marque déposée), ayant pour aptitude d'engendrer directement un faisceau délimité par une coupure supérieure désirée.
Ces projecteurs ont pour propriétés de pouvoir engendrer des faisceaux d'excellente qualité en termes de répartition lumineuse, et d'être en général peu profonds ; mais pour engendrer un faisceau suffisamment intense, il est nécessaire que leur miroir récupère une proportion importante du flux lumineux émis par la lampe.
Une première approche pour ce faire consiste à recourir à une distance focale de base très petite, pour obtenir notamment un miroir très refermé autour de la source et peu encombrant en largeur. Mais dans ce cas, du fait de la taille importante des images de la source engendrées par le miroir, le faisceau présente en général une épaisseur excessive, et en tout cas difficile à maîtriser.
Une seconde approche pour récupérer du flux lumineux tout en obtenant un faisceau moins épais consiste au contraire à accroître la distance focale de base, mais dans ce cas le miroir doit présenter des dimensions relativement importantes transversalement à l'axe optique, ce que va à l'encontre de l'objectif d'un projecteur compact.
La seconde famille est celle des projecteurs « du genre elliptique ». De tels projecteurs sont caractérisés par une lampe montée dans un miroir qui engendre avec les rayons réfléchis une tache de concentration (typiquement, la source est au premier foyer d'un miroir en forme d'ellipsoïde de révolution et la tache se forme au second foyer dudit miroir), et cette tache est projetée sur la route par une lentille convergente, habituellement plan-convexe. Si le faisceau doit comporter une coupure, celle-ci est réalisée en occultant partiellement la tache lumineuse là où elle se forme.
Cette deuxième famille de projecteurs présente l'avantage de pouvoir récupérer une proportion importante du flux lumineux émis par la source, tout en présentant transversalement à l'axe optique des dimensions réduites. En revanche, la photométrie du faisceau peut s'avérer difficile à modeler, car par nature aucun élément correcteur de type prisme ou strie ne peut en général venir corriger la lumière en aval de la lentille ; en outre, ces projecteurs présentent un encombrement important en profondeur.
Ces deux familles de projecteurs ont en outre dans la pratique des aspects extérieurs très différents.
Ainsi les projecteurs du genre parabolique présentent une glace de largeur relativement importante (tandis qu'au fil des années, pour des raisons de style et d'aérodynamisme, leur hauteur s'est vue progressivement réduite). Cette glace est striée ou, dans des styles plus récents, pratiquement lisse de sorte que, projecteur éteint, on observe parfaitement à l'intérieur de celui-ci le miroir et différents types d'enjoliveurs.
Au contraire, un projecteur du genre elliptique lorsqu'il est éteint révèle en général, à travers une glace lisse, seulement la face externe convexe de la lentille, souvent entourée d'un enjoliveur approprié.
Il existe de nos jours des demandes sans cesse plus exigeantes de la part des stylistes concernant l'aspect des projecteurs d'éclairage des véhicules.
Ainsi certaines « tendances » de style privilégient les projecteurs de type parabolique, ou de type elliptique, voir une combinaison des deux types.
Par ailleurs, sur un plan davantage technique, il existe une demande forte pour des projecteurs présentant un encombrement modéré non seulement transversalement à l'axe optique, mais également en profondeur, c'est-à-dire le long de l'axe optique, ce que par principe aucune des deux familles de projecteurs mentionnées plus haut ne permet d'obtenir sans faire des concessions en termes de qualité d'éclairage.
Il a certes existé des tentatives pour réaliser des projecteurs de la famille des paraboliques qui présentent une hauteur et une largeur comparables à celles d'un projecteur elliptique (c'est à dire typiquement inférieure chacune à 100 mm, voire 90 mm), tout en formant un faisceau convenable, bien que limite en termes d'intensité lumineuse notamment dans l'axe de la route.
Toutefois, un tel projecteur placé à côté d'un projecteur du genre elliptique (par exemple l'un étant chargé de l'éclairage croisement tandis que l'autre est chargé de l'éclairage route) présentera - projecteurs éteints - un aspect esthétique fort différent de celui dudit projecteur elliptique, ce qui aujourd'hui ne satisfait plus les stylistes.
La présente invention vise donc à proposer un projecteur qui, tout en appartenant techniquement à la famille des projecteurs « du genre parabolique » présente, éteint, un aspect extérieur semblable à celui d'un projecteur « du genre elliptique ».
Un autre objet de la présente invention est de satisfaire cet objectif tout en engendrant un faisceau d'éclairage de bonne qualité.
A cet effet, la présente invention propose, selon un premier aspect, un projecteur de véhicule automobile, comprenant une source lumineuse, un miroir et un élément transparent de déviation optique placé devant le miroir, le miroir étant apte à coopérer avec la source lumineuse pour engendrer un faisceau délimité par une coupure supérieure, et l'élément de déviation étant apte à assurer un étalement généralement horizontal de la lumière, sans modifier sensiblement la répartition verticale de la lumière, projecteur caractérisé en ce que ledit élément de déviation présente des faces d'entrée et de sortie de lumière qui sont continues sur toute leur étendue, de manière à présenter un aspect similaire à celui d'une lentille de projection d'une tache lumineuse.
Des aspects, préférés, mais non limitatifs, du projecteur selon l'invention sont les suivants :
Selon un deuxième aspect de la présente invention, il est proposé une paire de projecteurs pour véhicule automobile, les projecteurs étant destinés à être situés au voisinage l'un de l'autre à l'avant du véhicule, caractérisé en ce qu'elle comprend un projecteur tel que défini ci-dessus et un projecteur du genre elliptique, l'élément de déviation du projecteur tel que défini ci-dessus se trouvant au voisinage d'une lentille de projection du projecteur du genre elliptique.
L'invention propose enfin un procédé de fabrication d'un miroir et d'un élément de déviation associé d'un projecteur de véhicule automobile, le projecteur comprenant une source lumineuse, un miroir et un élément transparent de déviation optique placé devant le miroir, le miroir étant apte à coopérer avec la lampe pour engendrer un faisceau délimité par une coupure supérieure, et l'élément de déviation étant apte à assurer un étalement généralement horizontal de la lumière, sans modifier sensiblement la répartition verticale de la lumière, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
On notera à titre liminaire que l'on se référera dans la description qui suit à un référentiel orthonormé où O se trouve au centre géométrique de la source 10, x-x est l'axe horizontal transversal à l'axe optique du projecteur, y-y est l'axe optique, et z-z est vertical.
On notera également que la conception du projecteur sera donnée ci-dessous pour une moitié latérale seulement de celui-ci, sachant que l'autre moitié pourra être construite avec les mêmes enseignements, de façon symétrique ou non.
En référence tout d'abord à la
Les détails structurels de ce projecteur, qui peuvent être entièrement classiques, n'ont pas été représentés par souci de simplification. En particulier, les éléments illustrés sur la
La source 10 est ici disposée axialement selon l'axe optique y-y du miroir 20, dont la génératrice horizontale 21 décrit une courbe y = f20(x) comme on l'expliquera dans la suite.
La lentille 30 est disposée transversalement à l'axe OY et possède une face intérieure 31 recevant la lumière réfléchie par le miroir et une face extérieure 32 qui en l'espèce est lisse, plane et perpendiculaire à OY. La face intérieure 31 de la lentille présente une section horizontale décrivant une courbe continue et de préférence dérivable y = f30(x) comme on l'expliquera dans la suite, la lentille étant obtenue par déplacement d'une directrice verticale le long de cette courbe pour former sa face intérieure, la lentille étant ainsi cylindrique.
Le miroir 20 est dans le présent exemple capable d'engendrer un faisceau lumineux globalement délimité par une coupure supérieure.
Il existe dans l'état de la technique de nombreuses publications décrivant de tels miroirs, et en particulier des miroirs capables d'engendrer un faisceau doté d'une telle coupure quelle que soit la génératrice y = f20(x) que l'on a choisie. On citera notamment le document
On note dans la suite D/2 la demi-largeur du miroir 20 et de la lentille 30.
Le miroir 20 et la face intérieure 31 de la lentille 30 sont construits en fonction de comportements souhaités de ceux-ci en termes de propagation des rayons réfléchis et réfractés, respectivement.
En particulier, la génératrice horizontale du miroir est tout d'abord construite de manière à satisfaire à une loi donnée qui donne, en fonction de l'abscisse x, la cote χ(x) suivant x du point d'impact, sur une droite transversale imaginaire d'équation y = y1 dans le plan de la
On comprend qu'une telle loi permet de modéliser différentes formes de génératrices horizontales.
Ainsi par exemple, une loi qui donne χ(x) = 0 quelque soit x décrit une génératrice horizontale elliptique dont le premier foyer est au point 0 et dont le second foyer est sur l'axe y-y à la cote y = y1. Selon un autre exemple, on comprend qu'une loi qui donne χ(x) = x donne une génératrice horizontale parabolique de foyer 0.
De là, on comprend également que la loi que l'on choisit permet de régler la façon dont le miroir « se referme » autour de la source, c'est à dire de régler la quantité de flux lumineux récupérée par le miroir, étant entendu que la distance focale f0 entre le point 0 et le fond du miroir 20 à la cote yo permet également de jouer sur cette récupération de flux.
Un exemple particulier d'une telle loi est donné à la
De ce fait, on comprend que la génératrice horizontale du miroir évolue progressivement, à partir de la cote x1, d'une allure elliptique vers une allure plutôt parabolique.
La courbe y20(x) qui définit la génératrice horizontale, et donc l'ensemble de sa forme tridimensionnelle suivant les enseignements des documents cités plus haut, peut être aisément définie en fonction d'une loi telle que celle montrée à la
Il est important que la majeure partie, voire la totalité, du rayonnement réfléchi par le miroir atteigne bien la face d'entrée de la lentille. Ceci est aisément réalisé en faisant en sorte, lors du choix de la loi χ(x), que la valeur de χ(x) n'excède jamais D/2.
La forme de la section horizontale intérieure de la lentille, définie par la courbe y = f30(x), est quant à elle définie à partir d'une loi choisie qui détermine, en fonction de la cote x d'émission d'un rayon réfléchi par la génératrice 21 du miroir (qui elle même, en connaissant la forme de ladite génératrice, permet de déterminer la déviation horizontale initiale du rayon par rapport à l'axe optique y-y), la déviation horizontale finale θ(x) impartie à ce rayon.
On notera ici que, par convention, les déviations vers la gauche sont affectées d'un signe négatif.
Ainsi la
On observera ici que le choix de θ(x) = 0 pour x = 0 permet d'assurer qu'au niveau de la cote x = 0, la face d'entrée de la lentille 30 présente une section dérivable (en l'occurrence perpendiculaire à l'axe optique y-y).
Ici encore, la section horizontale y = f30(x) de la face intérieure 31 de la lentille peut être aisément déterminée par l'homme du métier en fonction de la loi θ(x) qui a été choisie, par exemple à l'aide d'un système d'équations différentielles sous forme canonique.
Ainsi la combinaison des lois des
A partir des fichiers numériques ainsi obtenus, un processus d'usinage assisté par ordinateur peut être mis en oeuvre pour réaliser les moules ou empreintes servant à fabriquer le miroir d'une part, et la lentille d'autre part.
On a réalisé un projecteur sur la base des courbes des
L'allure du miroir et de la lentille ainsi obtenus est illustrée sur les
Avantageusement, et comme le montrent les
On observe également sur les
On comprend que l'on a ainsi réalisé un projecteur compact en largeur et dans une certaine mesure en profondeur, capable d'engendrer un faisceau satisfaisant, et présentant un aspect voisin de celui d'un elliptique. A propos de la qualité photométrique du faisceau, la
On note une largeur importante, une bonne homogénéité et, dans le même temps, une pointe importante de lumière dans l'axe de la route. Ceci est permis par le fait que des zones significative du miroir 20 et de la lentille 30 sont consacrées à l'obtention d'une déviation nulle de la lumière (θ = 0 entre x3 et D/2), et ceci avec des images relativement petites de la source (de telles images étant d'autant plus petites que la valeur de x est grande).
Bien entendu, on peut apporter à la présente invention de nombreuses variantes.
En premier lieu, on peut donner au miroir 20 et à la lentille 30 des largeurs différentes, la largeur du miroir pouvant être égale ou inférieure à celle de la lentille.
En deuxième lieu, on peut concevoir la lentille non pas avec une face extérieure lisse et plane et avec une face intérieure conçue comme décrit plus haut, mais au contraire avec une face intérieure lisse et plane et avec une face extérieure conçue comme décrit plus haut (ou encore avec des faces intérieure et extérieure toutes deux travaillées).
En troisième lieu, on peut réaliser les moitiés gauche et droite du miroir et de la lentille de façon symétrique ou non. En particulier, on peut prévoir avec la présente invention d'engendrer un faisceau dissymétrique, et par exemple plus étalé en largeur à gauche qu'à droite ou inversement.
En quatrième lieu, on peut réaliser un faisceau présentant une coupure supérieure définie par deux plans décalés en hauteur, ou encore par deux plans inclinés l'un par rapport à l'autre.
Le premier exemple, qui correspond typiquement à un faisceau de croisement satisfaisant aux normes des Etats-Unis d'Amérique, peut être obtenu en concevant les parties gauche et droite du miroir de façon à engendrer deux niveaux de coupure différents.
Le second exemple, qui correspond typiquement à un faisceau de croisement obéissant aux normes européennes, peut être obtenu en concevant une zone déterminée du miroir pour qu'elle engendre un plan de coupure incliné. Pour éviter dans ce cas que l'élément de déviation 30 ne vienne perturber cette coupure, on peut faire en sorte que la partie de la lumière délimitée par une telle coupure traverse une partie de l'élément de déviation 30 dans une zone de celui-ci qui est essentiellement non déviatrice.
En cinquième lieu, la définition géométrique de la surface réfléchissante du miroir 20 peut être raffinée en faisant si nécessaire varier certains paramètres intervenant dans cette définition, et notamment les paramètres de « foyer haut » et de « foyer bas » décrits par exemple dans les documents
De nombreuses autres variantes peuvent être apportées également.
Cette liste de références citées par le demandeur vise uniquement à aider le lecteur et ne fait pas partie du document de brevet européen. Même si le plus grand soin a été accordé à sa conception, des erreurs ou des omissions ne peuvent être exclues et l'OEB décline toute responsabilité à cet égard.