FR2773604A1 - Projecteur du genre elliptique pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Un projecteur, susceptible d'engendrer un faisceau lumineux de configuration donnée, comporte une source lumineuse (10), un miroir (20) du genre elliptique au voisinage d'un premier foyer duquel est située la source lumineuse, une lentille (40) placée en avant du miroir.Selon l'invention, le miroir comporte au moins deux zones situées côte-à-côte et aptes à former dans une région focale de la lentille des taches lumineuses préformées en largeur, et les taches se recouvrent mutuellement dans une direction horizontale.Application aux faisceaux notamment de croisement dans les véhicules automobiles.

Description

La présente invention concerne d'une façon générale les projecteurs du genre elliptique pour véhicules automobiles.

Un projecteur de ce genre comprend d'une façon générale un miroir possédant une zone de premier foyer au voisinage duquel est placée une source lumineuse et une zone de second foyer au voisinage de laquelle se concentre le rayonnement de la source après réflexion par le miroir. Une lentille, typiquement une lentille sphérique plan convexe, est focalisée au voisinage de la zone de second foyer et projette ce rayonnement concentré sur la route.

Il est également classique de prévoir dans la zone de second foyer un écran destiné à occulter une partie du rayonnement et dont un bord supérieur définit, dans le faisceau formé, une coupure nette, pour ainsi obtenir un faisceau à coupure, notamment un faisceau de croisement.

Alors que ces projecteurs connus possédaient classiquement un miroir en forme d'ellipsoide de révolution, avec des premier et second foyers ponctuels, la Demanderesse a récemment proposé de modifier un tel miroir pour engendrer, dans le plan focal de la lentille, une tache de lumière concentrée pré-étalée en largeur, de manière à donner au faisceau projeté la largeur requise.

De cette manière, on limite sensiblement le recours à des éléments optiques (stries, prismes, ...) d'étalement latéral de la lumière, de tels éléments étant toujours délicats à mettre en oeuvre dans un projecteur du type à projection d'une image lumineuse que constitue un projecteur du genre elliptique.

Le document FR-A-2 704 044 décrit un tel miroir modifié.

Toutefois, le miroir décrit dans ce document présente encore certaines limitations. En particulier, la nature même du miroir conduit à un faisceau dont l'étude photométrique démontre qu'il est perfectible.

Il est utile de rappeler ici qu'un faisceau de croisement satisfaisant, c'est-à-dire donnant le maximum de confort visuel au conducteur tout en respectant les règlements en vigueur, doit comporter une tache de concentration relativement pointue soit dans l'axe de la route, soit légèrement décalée latéralement vers le bascôté (c'est-à-dire vers la droite pour un sens de circulation à droite), et doit également présenter une lumière relativement homogène sur une certaine largeur de part et d'autre de la tache de concentration, avec une transition relativement régulière entre la tache de concentration et la lumière étalée.

Or le miroir du type précité conduit en général à un faisceau présentant une zone de concentration de largeur excessive et en corollaire d'intensité lumineuse insuffisante. Une autre limitation de ce projecteur connu réside en ce que le faisceau peut présenter une épaisseur insuffisante, c'est-à-dire posséder une forte concentration de lumière juste sous la coupure, mais insuffisamment éclairer la route à plus grande proximité du véhicule.

Par ailleurs, les faisceaux engendrés par les projecteurs du type précité présentent généralement une épaisseur relativement réduite, et en tout cas difficile à contrôler, alors qu'il est plutôt souhaitable d'avoir, tout au moins dans le cas d'un faisceau de croiset. nt, un faisceau qui possède une épaisseur substantielle vers les bas-côtés, et qui en même temps n'engendre pas d'excès de lumière dans l'axe du véhicule et trop près de celui-ci.

La présente invention vise à pallier ces limitations de l'état de la technique et à proposer un projecteur du type précité, dans lequel le faisceau obtenu soit amélioré.

Un autre objet de la présente invention est de donner au concepteur une grande souplesse dans l'obtention de différentes caractéristiques du faisceau, telles que largeur et intensité de la tache de concentration, évolution de l'intensité vers les bords latéraux du faisceau.

Un autre objet enfin de la présente invention est de proposer un projecteur dans lequel l'épaisseur du faisceau engendré puisse être contrôlée plus facilement et avec plus de souplesse lors de la conception.

Ainsi l'invention propose un projecteur de véhicule automobile, du type susceptible d'engendrer un faisceau lumineux de configuration donnée et comportant une source lumineuse, un miroir du genre elliptique au voisinage d'un premier foyer duquel est située la source lumineuse, une lentille placée en avant du miroir, caractérisé en ce que le miroir comporte au moins deux zones situées côteà-côte et aptes à former dans une région focale de la lentille des taches lumineuses préformées en largeur, et en ce que les taches se recouvrent mutuellement dans une direction horizontale.

Des aspects préférés, mais non limitatifs, du projecteur selon l'invention sont les suivants
- chaque zone du miroir présente une surface possédant une génératrice horizontale telle que les rayons qu'elle réfléchit à partir des rayons issus de la source s' étendent dans des plans verticaux qui coupent une ligne imaginaire en des points dont les abscisses curvilignes évoluent sur cette ligne selon une loi prédéterminée.

- lesdites lignes imaginaires des différentes zones sont continues.

- lesdites lignes imaginaires des différentes zones sont des courbes.

- chaque courbe est d'autant plus éloignée de la région focale de la lentille, suivant une direction parallèle à l'axe du miroir, que ladite courbe est éloignée latéralement dudit axe.

- dans chaque zone du miroir, une section verticale dudit miroir située dans un plan vertical contenant le rayons réfléchi par la génératrice horizontale est apte à concentrer lesdits rayons réfléchis sur ledit point associé de la ligne imaginaire, ladite ligne imaginaire étant une ligne de foyers secondaires, et lesdits points étant des foyers secondaires.

- dans au moins une partie de l'une des zones, une région supérieure d'une section verticale est apte à concentrer les rayons qu'elle réfléchit sur un autre point situé entre ledit foyer secondaire associé et la lentille.

- de part et d'autre d'une ligne de transition entre deux zones adjacentes, les sections verticales desdites zones possèdent des lignes de foyers secondaires non superposées.

- ladite ligne de transition est déterminée par l'intersection des surfaces desdites zones, et ladite ligne de transition est distincte de lignes d'isodéviation horizontale respectives desdites zones.

- le miroir possède deux zones séparées par une ligne de transition s'étendant sensiblement au milieu du miroir en direction horizontale.

- le miroir possède trois zones séparées par deux lignes de transition s'étendant de part et d'autre de l'axe du miroir.

- une zone centrale du miroir est sensiblement plus étroite, en direction horizontale, que deux zones latérales.

- le projecteur comprend en outre un masque situé dans la région focale de ladite lentille, de manière à engendrer un faisceau coupé.

- lesdites lignes de foyers secondaires sont situées, en direction axiale, entre le masque et la lentille.

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 et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels
la figure 1 illustre par une vue schématique partielle en coupe horizontale le principe de construction d'une zone du miroir d'un projecteur selon l'invention,
la figure 2 illustre par une vue schématique partielle en coupe verticale un premier mode de construction des sections verticales du miroir,
la figure 3 illustre par une vue schématique partielle en coupe verticale un second mode de construction des sections verticales du miroir,
la figure 4 est une vue schématique partielle en coupe horizontale d'un projecteur selon une première forme de réalisation concrète de l'invention,
les figures 5a et 5b illustrent par des ensembles de courbes isocandela la répartition lumineuse des parties de faisceau engendrées par deux régions individualisées du miroir du projecteur de la figure 4,
la figure 6 illustre par un ensemble de courbes isocandela la répartition lumineuse du faisceau globalement obtenu,
la figure 7 est une vue schématique partielle en coupe horizontale d'un projecteur selon une seconde forme de réalisation de l'invention,
les figures 8a à 8c illustrent par des ensembles de courbes isocandela la répartition lumineuse des parties de faisceau engendrées par trois régions individualisées du miroir du projecteur de la figure 7, et
la figure 9 illustre par un ensemble de courbes isocandela la répartition lumineuse du faisceau globalement obtenu.

En référence tout d'abord à la figure 1, on a représenté schématiquement des éléments d'un projecteur selon l'invention, qui comprend une source lumineuse 10, un miroir 20, un écran ou masque d'occultation 30 et une lentille 40.

La source 10 est typiquement le filament d'une lampe à incandescence ou l'arc d'une lampe à décharge.

Le masque 30 possède par exemple, de façon classique en soi, un bord supérieur défini par deux segments de droites définissant ensemble sn V renversé et aplati, de manière à engendrer un faisceau de croisement conforme aux règlements européens en la matière.

La lentille 40 est par exemple une lentille sphérique plan/convexe, avec un foyer ponctuel, ou encore une lentille torique.

Le miroir est construit selon des principes analogues à ceux décrits dans le document FR-A-2 704 044, auquel on se référera pour plus de détails, avec par rapport à ces principes des différences telles qu'on va les expliciter plus loin.

Tout d'abord, et comme on le verra plus en détail dans la suite, le miroir est constitué d'au moins deux zones construites individuellement et se raccordant selon des lignes de transition légèrement coudées s' étendant généralement de haut en bas.

Chacune de ces zones est construite comme on va le décrire ci-dessous.

On commence par définir une génératrice horizontale GH analogue à celle décrite dans FR-A-2 704 044, ce qui est illustré par le fait qu'un rayon F1G émis par la source en direction de la surface réfléchissante de la zone à construire, au niveau de sa génératrice horizontale, avec être réfléchi en un rayon GF2 qui va couper une ligne de foyers secondaires LFS en un point F2 dont la position, ou abscisse curviligne, sur la ligne
LFS varie en fonction de l'angle a du rayon F1G par rapport à l'axe optique x-x. On pourrait démontrer aisément que ceci revient à utiliser une génératrice horizontale dont l'équation est donnée en bas de la page 8 du document FR-A-2 704 044 susmentionné.

Une différence par rapport aux enseignements de ce document est que la ligne LFS permet de contrôler également la focalisation de la section du miroir situées dans le plan vertical contenant le rayon réfléchi GF2.

On observera ici que la ligne LFS peut être une courbe quelconque, de préférence sans discontinuité de manière à éviter des discontinuités dans la surface engendrée.

Dans la forme de réalisation de base illustré sur la figure 2, l'ensemble de cette section est apte à focaliser les rayons réfléchis par elle sur le point F2, dont la distance, mesurée selon l'axe x-x, par rapport au plan du masque 30 peut varier sensiblement le long de la courbe LFS.

Chacune de ces sections est donc une section élémentaire d'ellipsoïde de révolution ayant pour foyers F1 et F2, et les paramètres de cet ellipsoide varient à mesure que le point F2 se déplace le long de la courbe LFS.

On comprend ici que le profil de la courbe LFS précitée permet de contrôler non seulement la largeur de la tache lumineuse qui va être formée dans le plan du masque 30, mais également l'épaisseur de cette tache lumineuse, celle-ci étant d'autant plus importante que le point F2 est éloigné en avant du masque 30.

La figure 3 illustre une variante de réalisation de certaines sections verticales du miroir 20, selon laquelle une partie 20' de la section illustrée sur cette figure présente le même comportement que dans le cas de la figure 2, c'est-à-dire concentre le rayonnement réfléchi sur le point F2, tandis qu'une partie supérieure 20'' de cette section va concentrer le rayonnement réfléchi en un point F2' éloigné de F2 vers l'avant, c' est-à-dire vers la lentille. Ceci a également pour résultat d'épaissir à volonté la tache lumineuse dans le plan du masque 30, et donc l'épaisseur du faisceau projeté.

On observera ici que les surfaces réfléchissantes donnant les comportements optiques correspondant aux figures 2 et 3 peuvent être aisément déduites de l'équation de surface donnée à la page 9 de FR-A-2 704 044.

Etant rappelé ici que la conception de surface décrite ci-dessus s'applique à une zone parmi deux ou davantage, le miroir 20 est alors défini en concevant une première zone caractérisée par une certaine courbe LFS et une certaine règle d'évolution de la position des points
F2 sur cette ligne en fonction de l'angle a des rayons émis par la source, et au moins une seconde zone caractérisée par une autre règle d'évolution de la position des points F2, et le cas échéant par une autre ligne LFS dont la trajectoire est différente de celle qui correspond à la première zone.

En outre, et selon une caractéristique importante de l'invention, les règles d'évolution des positions des points F2 entre une zone du miroir et une zone adjacente sont telles qu' il existe un recouvrement, dans le sens de la largeur, entre le rayonnement produit dans le plan du masque 30 par une zone et le rayonnement produit dans ce même plan par la zone adjacente. Ceci est réalisé en concevant les règles d'évolution des points F2 sur les lignes LFS respectives de telle manière que, pour des fractions déterminées respectives des première et seconde zones qui sont adjacentes à la transition entre les deux zones, les intervalles angulaires horizontaux couverts par les rayonnements réfléchis par ces fractions de zones se recouvrent. On comprend aisément que, de cette manière, il va exister au niveau de la frontière entre ces deux zones un léger coude, c'est-à-dire une nondérivabilité, entre les surfaces réfléchissantes attenantes.

Par ailleurs, pour assurer entre deux zones adjacentes une transition qui s'étende préférentiellement sensiblement verticalement, les paramètres des surfaces réfléchissantes des deux zones, définis pour l'essentiel par la trajectoire des courbes LFS respectives et par les règles d'évolution F2 = f(a) sur ces courbes, sont choisis de manière à obtenir ce genre de transition. Ceci implique notamment que les positions axiales des courbes
LFS respectives par rapport au plan du masque 30 doivent être raisonnablement proches l'une de l'autre pour ce qui concerne les fractions de zones dont les champs, en termes de déviation horizontale, se recouvrent.

La figure 4 illustre schématiquement une première forme de réalisation concrète d'un miroir d'un projecteur selon l'invention, avec deux zones 20a et 20b conçues comme décrit ci-dessus et qui sont séparées par une arête de transition 21 qui s'étend sensiblement au milieu du miroir.

Les figures 5a et 5b illustrent les parties de faisceau projetées par la lentille 40 à partir des taches lumineuses formées respectivement par ces deux zones, et avec l'intervention du masque 30.

On observe que la partie de faisceau engendrée par la zone 20a en combinaison avec le masque 30 et la lentille 40 (figure 5a) déborde sensiblement vers la droite par rapport à l'axe vertical central de écran de projection et que, dans le sens inverse, la partie de faisceau engendrée par la zone 20b en combinaison avec le masque 30 et la lentille 40 (figure 5b) déborde sensiblement vers la gauche par rapport à l'axe vertical central de l'écran.

On observe également que ces débordements des parties de faisceau respectives ne présentent pas d'arrêts brusques de lumière, mais au contraire que la quantité de lumière diminue progressivement, comme en témoigne l'espacement entre les courbes isocandela représentées. On notera ici que cette absence d'arrêts brusques est obtenue lorsque l'arête de transition entre les deux zones 20a et 20b ne suit pas une ligne d'isodéviation horizontale de la lumière, c'est-à-dire ne se superposera à une ligne de chaque zone qui donnerait la même déviation horizontale aux rayons réfléchis.

Typiquement, ceci est obtenu en donnant aux courbes LFS des deux zones des positions axiales différentes au voisinage de leurs parties touchées par les rayons réfléchis par des régions des zones 20a, 20b adjacentes à la frontière 21, et en déterminant la ligne 21 comme étant la ligne d'intersection entre les deux surfaces ainsi définies.

De la sorte, les deux parties de faisceau vont fusionner en un faisceau global (figure 6) qui présente une excellente homogénéité, ainsi qu'une concentration dans l'axe qui à la fois est marquée et à la fois fusionne de façon progressive avec les parties plus larges du faisceau.

La figure 7 illustre une seconde forme de réalisation d'un miroir de projecteur selon l'invention.

I1 comporte cette fois-ci trois zones, avec deux zones latérales 20a, 20b séparées par une zone centrale sensiblement plus étroite. Ici encore, les paramètres utilisés lors de la conception des surfaces individuelles sont tels que les deux lignes de transition 21 et 22 entre les zones adjacentes ne correspondent pas à des lignes d'isodéviation horizontale, de telle manière que les trois parties de faisceau correspondantes, telles qu'illustrées sur les figures 8a, 8b et 8c respectivement, présentent des bords latéraux à évanouissement progressif de la lumière. Il en résulte une fusion de ces parties de faisceau pour former un faisceau global homogène, qui présente les mêmes qualités que dans le cas de la figure 6, avec toutefois un niveau de concentration centrale plus important.

On comprend ici qu'en jouant sur la largeur de la zone 20c et sur l'étalement latéral (et le cas échéant sur l'épaississement) qu'elle réalise, permet de moduler l'allure du faisceau avec une grande souplesse.

Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et représentées, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit.

En particulier, il est bien entendu qu'un miroir de projecteur selon l'invention peut être subdivisé en autant de zones que nécessaires, de manière à pouvoir modeler le faisceau en fonction des objectifs en termes de photométrie tant sur le plan réglementaire que sur le plan du confort visuel.

Il est bien entendu également que l'invention s'applique à l'obtention de tout type de faisceau, limité ou non par une coupure (le masque 30 étant absent dans ce dernier cas).

Enfin il est important de noter ici que l'invention se distingue fondamentalement du cas où deux taches lumineuses formées par deux zones différentes d'un même réflecteur par exemple ellipsoïdal se recouvrent en vertu du fait que la source lumineuse n'est pas ponctuelle, mais vise tous les cas où le recouvrement entre ces taches lumineuses va au-delà du recouvrement, au demeurant incontrôlé, qui serait obtenu avec les surfaces classiques.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Projecteur de véhicule automobile, du type susceptible d'engendrer un faisceau lumineux de configuration donnée et comportant une source lumineuse (10), un miroir (20) du genre elliptique au voisinage d'un premier foyer duquel est située la source lumineuse, une lentille (40) placée en avant du miroir, caractérisé en ce que le miroir comporte au moins deux zones (20a, 20b ; 20a, 20b, 20c) situées côte-à-côte et aptes à former dans une région focale de la lentille des taches lumineuses préformées en largeur, et en ce que les taches se recouvrent mutuellement dans une direction horizontale.

2. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque zone (20a, 20b ; 20a, 20b, 20c) du miroir présente une surface possédant une génératrice horizontale (GH) telle que les rayons (GF2) qu'elle réfléchit à partir des rayons (F1G) issus de la source (10) s'étendent dans des plans verticaux qui coupent une ligne imaginaire (LFS) en des points (F2) dont les abscisses curvilignes évoluent sur cette ligne selon une loi prédéterminée.

3. Projecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites lignes imaginaires (LFS) des différentes zones sont continues.

4. Projecteur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdites lignes imaginaires (LFS) des différentes zones sont des courbes.

5. Projecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque courbe (LFS) est d'autant plus éloignée de la région focale de la lentille, suivant une direction parallèle à l'axe (x-x) du miroir (20), que ladite courbe est éloignée latéralement dudit axe.

6. Projecteur selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que dans chaque zone du miroir, une section verticale dudit miroir située dans un plan vertical contenant le rayon (GF2) réfléchi par la génératrice horizontale (GH) est apte à concentrer lesdits rayons réfléchis sur ledit point associé ( F2) de la ligne imaginaire, ladite ligne imaginaire étant une ligne de foyers secondaires (LFS), et lesdits points (F2) étant des foyers secondaires.

7. Projecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que, dans au moins une partie de l'une des zones , une région supérieure (20'') d'une section verticale est apte à concentrer les rayons qu'elle réfléchit sur un autre point (F2') situé entre ledit foyer secondaire associé (F2) et la lentille (40).

8. Projecteur selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que, de part et d'autre d'une ligne de transition (21 ; 21, 22) entre deux zones adjacentes, les sections verticales desdites zones possèdent des lignes de foyers secondaires (LFS) non superposées.

9. Projecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite ligne de transition (21 ; 1, 22) est déterminée par l'intersection des surfaces desdites zones, et en ce que ladite ligne de transition est distincte de lignes d'isodéviation horizontale respectives desdites zones.

10. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le miroir possède deux zones (20a, 20b) séparées par une ligne de transition (21) s'étendant sensiblement au milieu du miroir en direction horizontale.

11. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le miroir possède trois zones (20a, 20b, 20c) séparées par deux lignes de transition (21, 22) s'étendant de part et d'autre de l'axe (x-x) du miroir.

12. Projecteur selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une zone centrale (20c) du miroir est sensiblement plus étroite, en direction horizontale, que deux zones latérales (20a, 20b).

13. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un masque (30) situé dans la région focale de ladite lentille (40), de manière à engendrer un faisceau coupé.

14. Projecteur selon la revendication 13 prise en combinaison avec l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que lesdites lignes de foyers secondaires (LFS) sont situées, en direction axiale, entre le masque (30) et la lentille (40).