Projecteur de véhicule automobile comportant des moyens dioptriques interposés entre la source et le miroir

Description

[0001] La présente invention a trait d'une façon générale aux projecteurs de véhicules automobiles, et concerne plus particulièrement un projecteur capable d'engendrer au moins deux faisceaux de types différents avec une source et un réflecteur uniques.

[0002] On connaît déjà par le document FR-A-2 699 259 un projecteur de véhicule automobile qui comprend une source lumineuse, un miroir focalisé au voisinage de la source et une glace de fermeture, et au moins une lame épaisse réalisée en un matériau apte à laisser passer au moins une partie du spectre du rayonnement émis par la source en direction d'au moins une région du miroir, et des moyens motorisés pour sélectivement déplacer la ou les lames en regard de la source afin d'assurer, par réfraction, une défocalisation de la source par rapport au miroir et de faire varier la répartition du rayonnement dans le faisceau engendré.

[0003] Dans une forme de réalisation décrite dans ce document, les lames épaisses présentent la forme de lames à faces parallèles transparentes au rayonnement visible, pour sélectivement engendrer un faisceau de route concentré dans l'axe et, lorsque les lames sont interposées sur le trajet de la lumière, un, faisceau de route plus large.

[0004] On connaît également par le document US-A-4, 373 178 un luminaire dans lequel un dioptre de révolution à profil en forme de lentille est interposé entre la source et le miroir. Un tel luminaire répond toutefois à des exigences qui n'ont rien à voir avec celles de l'éclairage automobile.

[0005] Enfin on connaît par FR-A-1 534 089 un projecteur dans lequel un élément optique transparent à réflexion totale est placé au-dessous de la lampe, en vue de modifier la configuration du faisceau engendré.

[0006] Un inconvénient des solutions à dioptre connues réside en ce que la modification du faisceau obtenue lors de l'interposition du ou des dioptres est mal maîtrisée. Plus précisément, si elle donne effectivement lieu à un certain élargissement du faisceau, elle induit également de façon indésirable un accroissement de l'épaisseur du faisceau, avec une quantité de lumière trop importante soit à proximité du véhicule, soit au-dessus de la route.

[0007] La présente invention vise à pallier ces limitations de l'état de la technique, et à proposer un projecteur comportant un dioptre pouvant être sélectivement interposé entre la source et le miroir et capable de produire un faisceau élargi, notamment un faisceau de route élargi, ayant les qualités requises.

[0008] Ainsi la présente invention concerne un projecteur pour véhicule automobile, comprenant une source lumineuse, un miroir et une glace, ainsi qu'au moins un dioptre apte à être sélectivement interposé entre la source et au moins une zone du miroir pour assurer par réfraction une modification du faisceau engendré, caractérisé en ce qu'au moins un dioptre comprend une surface intérieure généralement cylindrique dont l'axe se situe au voisinage d'un axe optique du miroir passant lui-même au voisinage de la source, et une surface extérieure dont l'inclinaison par rapport à la surface intérieure varie progressivement de manière à définir par réfraction une défocalisation progressive de la source à la fois en direction horizontale suivant ledit axe optique et en direction verticale au-dessus et au-dessous de l'axe optique, et à assurer un décalage des images de la source essentiellement en direction latérale seulement, et en ce que le ou chaque dioptre présente une étendue angulaire limitée de manière à être interposé entre la source et seulement une zone latérale du miroir.

[0009] Des aspects préférés, mais non limitatifs, du projecteur selon l'invention sont les suivants :

• la surface intérieure du ou de chaque dioptre est cylindrique de révolution.
• le projecteur comporte deux dioptres identiques aptes à être interposés de part et d'autre de la source.
• en direction horizontale, le ou chaque dioptre assure une défocalisation qui diminue progressivement de sa région proche du fond du miroir vers sa région éloignée du fond du miroir.
• l'inclinaison mutuelle des faces intérieure et extérieure du ou de chaque dioptre, dans un plan horizontal passant par l'axe optique, diminue sensiblement linéairement en fonction de la cote suivant ledit axe optique.
• en direction verticale, la défocalisation est minimale, de préférence nulle, dans un plan horizontal passant par l'axe optique pour atteindre deux maxima aux extrémités supérieure et inférieure de chaque dioptre.
• le ou chaque dioptre est tronqué à son extrémité éloignée du fond du miroir, de manière à laisser une partie marginale du miroir exposée directement à la source quelle que soit la position du dioptre.
• le ou chaque dioptre est tronqué par une surface généralement conique centrée sur l'axe optique.

[0010] D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence au dessin annexé, sur lequel :

la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe horizontale d'un projecteur selon la présente invention,

la figure 2 est une vue de face d'une partie du projecteur de la figure 1,

la figure 3 est une vue en coupe horizontale d'un projecteur selon une variante de réalisation de l'invention,

la figure 4 est une vue de face du miroir du projecteur de la figure 3, illustrant différentes zones,

la figure 5 est une vue à échelle agrandie illustrant le comportement optique d'une partie du projecteur de la figure 1 dans un plan horizontal,

la figure 6 est une vue à échelle agrandie illustrant le comportement optique d'une partie du projecteur de la figure 1 dans un plan vertical transversal à l'axe optique, et

la figure 7 illustre dans un plan de projection le déplacement d'une image du filament occasionnée par l'interposition d'un dioptre, en l'absence de la glace de fermeture du projecteur.

[0011] On notera préliminairement que, d'une figure à l'autre, des éléments ou parties identiques ou similaires sont désignés dans la mesure du possible par les mêmes signes de référence.

[0012] En référence tout d'abord aux figures 1 et 2, on a représenté un projecteur de véhicule automobile qui comprend une source lumineuse 10, en l'espèce le filament généralement cylindrique d'une lampe à incandescence, un miroir 20 du genre parabolique, focalisé en F sur la source ou au voisinage de celle-ci, une glace de fermeture 30, et deux dioptres déplaçables 40a, 40b pouvant être sélectivement interposés entre la source 10 et certaines zones du miroir 20.

[0013] Chaque dioptre peut occuper une position inactive ou escamotée (non illustrée), par exemple en étant translaté à travers des ouvertures prévues dans la région du fond du miroir, et une position active bien déterminée, telle qu'illustrée sur les figures 1 et 2.

[0014] On ne décrira pas ici les moyens de support des dioptres ni les moyens motorisés destinés à leur déplacement, ces moyens pouvant par exemple être du type décrit dans le document FR-A-2 699 259.

[0015] De préférence, les dioptres 40a, 40b sont réalisés en verre. Si on le souhaite, ces dioptres peuvent être en un matériau apte à agir sur la répartition spectrale de la lumière, selon les enseignements du document précité.

[0016] Comme on le voit bien sur la figure 2, le miroir 20 est divisé en quatre zones, à savoir deux zones latérales 21a, 21b, une zone supérieure 22 et une zone inférieure 23.

[0017] Les zones latérales 21a, 21b sont les zones couvertes par l'angle solide du dioptre respectif 40a, 40b vu du foyer F du miroir, tandis que les deux autres zones 22, 23 restent directement exposées à la lumière issue de la source, quelle que soit la position des dioptres.

[0018] Chaque dioptre 40a, 40b comprend une surface intérieure, respectivement 41a, 41b, qui est cylindrique de révolution et centrée au moins approximativement sur l'axe optique A du projecteur sur lequel le filament 10 est aligné. Chaque dioptre comprend en outre une surface extérieure, respectivement 42a, 42b, dont la forme complexe est choisie de manière à assurer des défocalisations variables de la source afin d'assurer un élargissement du faisceau engendré sans toutefois induire un accroissement significatif de la hauteur du faisceau. En outre, ces surfaces extérieures sont conçues pour assurer, par le jeu de défocalisations progressives, une grande homogénéité dans l'étalement du faisceau, cette homogénéité étant si nécessaire travaillée au niveau de la glace.

[0019] Plus précisément, la surface extérieure 42a ou 42b est une surface telle que, dans des coupes par des plans passant par l'axe optique du projecteur, l'inclinaison mutuelle des traces des surfaces intérieure et extérieure dans de tels plan varie progressivement, entre une inclinaison mutuelle maximale, par exemple de l'ordre de 45°, à l'extrémité arrière du dioptre (à gauche sur la figure 1) et une inclinaison mutuelle minimale, par exemple de quelques degrés à 10°, en se rapprochant de l'extrémité avant du dioptre (à droite sur la figure 1.)

[0020] En outre, les surfaces extérieures 42a, 42b des dioptres sont telles que, dans des coupes par des plans verticaux perpendiculaires à l'axe optique du projecteur, l'inclinaison des traces des surfaces intérieure et extérieure d'un dioptre varie entre des maxima (par exemple de l'ordre de 20 à 25°) aux extrémités supérieure et inférieure et un minimum (angle nul) à mi-hauteur du dioptre.

[0021] En référence à la figure 5, on a illustré deux défocalisations différentes pour deux directions différentes de la lumière issue du foyer F dans le plan horizontal axial. pour le rayon R1, dirigé le plus en arrière, le dioptre 40b crée une source virtuelle 101 placée sensiblement en arrière de la source réelle 10. Pour le rayon R2, moins incliné vers l'arrière, la source virtuelle obtenue 102 est moins décalée vers l'arrière.

[0022] Ainsi l'on comprend que la défocalisation diminue de façon progressive à mesure que l'on se déplace de l'arrière vers l'avant du dioptre, pour ainsi assurer un étalement latéral essentiellement continu de la lumière.

[0023] On observe en outre que, dans ce cas de figure, la défocalisation est d'autant plus réduite que le point d'impact du rayon lumineux sur le miroir est éloigné, ce qui signifie que les petites images du filament dans le faisceau engendré sont moins déviées horizontalement que les grandes images. La partie de faisceau engendrée par les zones 21a, 21b conserve donc une tache de concentration lumineuse dans l'axe du véhicule.

[0024] En référence à la figure 6, on observe que le plus les rayons R3, R4 issus du foyer F sont inclinés vers le haut ou vers le bas, plus la source virtuelle correspondante, respectivement 103, 104, est décalée, également vers le haut ou vers le bas.

[0025] Maintenant, si l'on se place en un point quelconque du dioptre, on comprend que les phénomènes illustrés sur les figures 5 et 6 vont se cumuler, pour ainsi élargir le faisceau de façon variable sans influence significative sur sa répartition en hauteur. Plus précisément, et maintenant en référence à la figure 7, une image inclinée du filament, désignée par I1, qui serait pratiquement centrée sur le centre de référence d'un écran de projection en l'absence du dioptre, va subir de par la présence du dioptre d'une part un décalage suivant son grand axe (flèche F1), pour obtenir l'image I2, et d'autre part un rabattement vertical (flèche F2), pour revenir à une hauteur voisine de celle de l'axe optique comme le montre l'image I3.

[0026] Ainsi le dioptre a pour effet de décaler une image I1 dans une direction généralement latérale (image I3).

[0027] Le fait que les dioptres 40a, 40b présentent une étendue angulaire limitée de part et d'autre de la source 10 permet de travailler sur des images de la source qui évoluent entre une orientation horizontale et une certaine orientation oblique, déterminée par cette étendue angulaire. De la sorte l'élargissement est effectué sur des images qui, dans un plan de projection, présentent une hauteur limitée.

[0028] Au contraire, les images du filament engendrées par les zones 22 et 23, qui ont pour double caractéristique d'être de grande taille et d'être soit verticales, soit peu inclinées par rapport à la verticale, ne sont pas assujetties à un étalement par les dioptres. En effet on a constaté qu'un décalage de ce type d'image par des moyens dioptriques ne pouvait pas s'effectuer sans compromettre la qualité du faisceau élargi. Ces images gardent donc toujours la même position dans le faisceau.

[0029] En référence maintenant aux figures 3 et 4, on a illustré une variante de réalisation d'un projecteur de l'invention, selon laquelle chaque dioptre 40a, 40b est tronqué dans sa région avant de manière à laisser sur le miroir, au delà des zones 21a 21b sujettes à l'action des dioptres, deux zones marginales 24a, 24b qui reçoivent directement la lumière issue de la source quelle que soit la position, escamotée ou active, du dioptre.

[0030] De façon préférée, la troncature des dioptres est réalisée par des surfaces coniques (surface 43a pour le dioptre 40a sur la figure 3) centrées sur l'axe optique et d'angle au sommet approprié.

[0031] De cette manière, lorsque les dioptres sont placés en position active, seules des images issues du fond du miroir et les images de taille moyenne du filament vont être traitées par les dioptres, pour ainsi élargir le faisceau de façon homogène, tandis que les petites images engendrées par les zones marginales 24a, 24b, les plus éloignées du filament, restent positionnées dans l'axe du faisceau pour conserver une forte concentration du faisceau selon cet axe.

[0032] Ainsi le miroir (figure 4) comporte six zones, 21a, 21b, 22, 23, 24a et 24b dont seules les zones 21a, 21b, définissant une sorte de noeud papillon sur seulement une partie de la largeur du miroir, sont touchées par l'interposition des dioptres. On a également indiqué sur la figure 3 une zone 25 correspondant au trou de lampe.

[0033] La surface extérieure 42a, 42b de chaque dioptre peut être définie soit empiriquement, soit mathématiquement, en fonction du résultat recherché.

[0034] On va indiquer ci-dessous une équation possible pour la trace de la surface extérieure 42b du dioptre 40b dans le plan horizontal axial, cette équation étant donnée dans le système d'axes (x,y) représenté sur la figure 5 :

où

A(x) = α(1-(x/l))

Dx = [0;l]

0 = origine des coordonnées à l'intersection des traces 41b, 42b,

l = longueur de la surface suivant x.

[0035] L'intégration donne :

[0036] Cette équation permet d'assurer une diminution de l'inclinaison mutuelle des traces 41b, 42b qui évolue linéairement en fonction de la cote en x. Bien entendu, on peut prévoir un profil qui donne une évolution non linéaire.

[0037] Dans la description ci-dessus, le miroir 20 est parabolique, c'est-à-dire qu'il engendre un faisceau à longue portée et relativement étroit en l'absence des dioptres, et qu'il engendre un faisceau élargi, mais avec une bonne concentration dans l'axe, en présence des dioptres.

[0038] Bien entendu, l'invention peut être également mise en oeuvre dans d'autres types de projecteurs. En particulier, du fait que les dioptres selon l'invention permettent de ne pratiquement pas modifier le faisceau en hauteur, ils peuvent être utilisés avec des miroirs auto-générateurs de faisceaux à coupure, c'est-à-dire dont la surface est calculée pour amener toutes les images du filament au-dessous d'une limite de coupure donnée, de préférence en alignant les points les plus hauts de ces images sur cette limite de coupure. L'invention peut également être utilisée dans des projecteurs anti-brouillard et des projecteurs pour faisceaux complémentaires des faisceaux de croisement.

[0039] Selon une autre réalisation intéressante, des dioptres selon l'invention peuvent être utilisés pour transformer un faisceau à longue portée en un faisceau anti-brouillard, de par l'aptitude des dioptres à provoquer le rabattement vers le bas des images.

[0040] En outre, selon une autre variante, on peut prévoir, pour diminuer la proportion de lumière sujette à l'élargissement par les dioptres, ne prévoir qu'un seul dioptre d'un côté de la source. Pour moduler à souhait cette proportion, on peut également jouer sur l'étendue angulaire des dioptres, qui détermine l'importance relative des surfaces 21a, 21b par rapport aux surfaces 22, 23.

Revendications

1. Projecteur pour véhicule automobile, comprenant une source lumineuse (10), un miroir (20) et une glace (30), ainsi qu'au moins un dioptre (40a, 40b) apte à être sélectivement interposé entre la source et au moins une zone (21a, 21b) du miroir pour assurer par réfraction une modification du faisceau engendré, caractérisé en ce qu'au moins un dioptre (40a, 40b) comprend une surface intérieure (41a, 41b) généralement cylindrique dont l'axe se situe au voisinage d'un axe optique (A) du miroir passant lui-même au voisinage de la source (10), et une surface extérieure (42a, 42b) dont l'inclinaison par rapport à la surface intérieure varie progressivement de manière à définir par réfraction une défocalisation progressive de la source à la fois en direction horizontale suivant ledit axe optique et en direction verticale au-dessus et au-dessous de l'axe optique, et à assurer un décalage des images de la source essentiellement en direction latérale seulement, et en ce que le ou chaque dioptre présente une étendue angulaire limitée de manière à être interposé entre la source et seulement une zone latérale (21a, 21b) du miroir.

2. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface intérieure (41a, 41b) du ou de chaque dioptre est cylindrique de révolution.

3. Projecteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux dioptres identiques (40a, 40b) aptes à être interposés de part et d'autre de la source (10).

4. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'en direction horizontale, le ou chaque dioptre (40a, 40b) assure une défocalisation qui diminue progressivement de sa région proche du fond du miroir vers sa région éloignée du fond du miroir.

5. Projecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'inclinaison mutuelle des faces intérieure et extérieure (41a, 41b; 42a, 42b) du ou de chaque dioptre, dans un plan horizontal passant par l'axe optique, diminue sensiblement linéairement en fonction de la cote (x) suivant ledit axe optique (A).

6. Projecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en direction verticale, la défocalisation est minimale, de préférence nulle, dans un plan horizontal passant par l'axe optique pour atteindre deux maxima aux extrémités supérieure et inférieure de chaque dioptre (40a, 40b).

7. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le ou chaque dioptre (40a, 40b) est tronqué (43a, 43b) à son extrémité éloignée du fond du miroir, de manière à laisser une partie marginale du miroir exposée directement à la source quelle que soit la position du dioptre.

8. Projecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le ou chaque dioptre est tronqué par une surface généralement conique (43a, 43b) centrée sur l'axe optique.

Claims

1. Headlamp for a motor vehicle, comprising a light source (10), a mirror (20) and glass (30), as well as at least one dioptre (40a, 40b) able to be selectively interposed between the source and at least one area (21a, 21b) of the mirror in order, by refraction, to modify the beam generated, characterised in that at least one dioptre (40a, 40b) comprises a generally cylindrical inner surface (41a, 41b) the axis of which is situated in the vicinity of an optical axis (A) of the mirror itself passing in the vicinity of the source (10), and an outer surface (42a, 42b) the inclination of which with respect to the inner surface varies progressively in such a way as, by refraction, to define a progressive de-focusing of the source both in the horizontal direction along the said optical axis and in the vertical direction above and below the optical axis, and to cause a shifting of the images of the source essentially in the lateral direction only, and in that the or each dioptre features a limited angular extent so as to be interposed between the source and only one lateral area (21a, 21b) of the mirror.

2. Headlamp according to Claim 1, characterised in that the inner surface (41a, 41b) of the or of each dioptre is cylindrically axisymmetric.

3. Headlamp according to one of Claims 1 and 2, characterised in that it includes two identical dioptres (40a, 40b) able to be interposed on either side of the source (10).

4. Headlamp according to one of Claims 1 to 3, characterised in that, in the horizontal direction, the or each dioptre (40a, 40b) causes de-focusing which reduces progressively from its region close to the back of the mirror towards its region away from the back of the mirror.

5. Headlamp according to Claim 4, characterised in that the mutual inclination of the inner and outer faces (41a, 41b; 42a, 42b) of the or of each dioptre, in a horizontal plane passing through the optical axis, reduces substantially linearly as a function of the dimension (x) along the said optical axis (A).

6. Headlamp according to one of the preceding claims, characterised in that, in the vertical direction, the de-focusing is minimal, preferably zero, in a horizontal plane passing through the optical axis and reaches two maxima at the upper and lower extremities of each dioptre (40a, 40b).

7. Headlamp according to one of Claims 1 to 6, characterised in that the or each dioptre (40a, 40b) is truncated (43a, 42b) at its end away from the back of the mirror, so as to leave a marginal part of the mirror directly exposed to the source whatever the position of the dioptre.

8. Headlamp according to Claim 7, characterised in that the or each dioptre is truncated by a generally conical surface (43a, 43b) centred on the optical axis.

Ansprüche

1. Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer Lichtquelle (10), einem Reflektor (20) und einer Scheibe (30) sowie mindestens einem Diopter (40a, 40b), das wahlweise zwischen die Lichtquelle und mindestens einen Bereich (21a, 21b) des Reflektors geschoben werden kann, um durch Strahlenbrechung eine Veränderung des erzeugten Lichtbündels zu gewährleisten,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Diopter (40a, 40b) eine im wesentlichen zylindrische Innenfläche (41a, 41b) aufweist, deren Achse sich in der Nähe einer optischen Achse (A) des Reflektors befindet, die ihrerseits in der Nähe der Lichtquelle (10) verläuft, sowie eine Außenfläche (42a, 42b), deren Neigung sich im Verhältnis zu der Innenfläche nach und nach verändert, so dass durch Strahlenbrechung eine zunehmende Defokussierung der Lichtquelle sowohl in waagerechter Richtung entlang dieser optischen Achse als auch in senkrechter Richtung ober- und unterhalb der optischen Achse bewirkt wird und eine Verschiebung der Abbildungen der Lichtquelle im wesentlichen nur in seitlicher Richtung erfolgt, und dass das oder jedes Diopter eine begrenzte Winkelerstreckung aufweist, so dass es zwischen die Lichtquelle und nur einen seitlichen Bereich (21a, 21b) des Reflektors geschoben werden kann.

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (41a, 41b) des oder jedes Diopters rotationszylindrisch ist.

3. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass er zwei identische Diopter (40a, 40b) aufweist, die beidseits der Lichtquelle (10) eingeschoben werden können.

4. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Diopter (40a, 40b) in waagerechter Richtung eine Defokussierung sicherstellt, die sich von seiner in der Nähe des Reflektorgrundes befindlichen Region aus in Richtung seiner vom Reflektorgrund entfernten Region zunehmend verringert.

5. Scheinwerfer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die gegenseitige Neigung der Innen- und Außenflächen (41a, 41b; 42a, 42b) des oder jedes Diopters in einer durch die optische Achse verlaufenden Horizontalebene im wesentlichen linear in Abhängigkeit des Maßes (x) entlang der genannten optischen Achse (A) abnimmt.

6. Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Defokussierung in senkrechter Richtung in einer durch die optische Achse verlaufenden Horizontalebene minimal, vorzugsweise gleich null ist, um am oberen und unteren Ende jedes Diopters (40a, 40b) zwei Maximalwerte zu erreichen.

7. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Diopter (40a, 40b) an seinem vom Reflektorgrund entfernten Ende abgestumpft (43a, 43b) ist, so dass ein Randbereich des Reflektors unabhängig von der Lage des Diopters direkt der Lichtquelle ausgesetzt ist.

8. Scheinwerfer nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abstumpfung des oder jedes Diopters von einer im Verhältnis zur optischen Achse zentrierten, im wesentlichen konischen Fläche (43a, 43b) gebildet ist.

Dessins