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BREVET D'INVENTION Plot lumineux pour signalisation.
Hean NEUHAUS - 68, avenue de la Grande Armée - PARIS
La présente invention concerne les plots lumineux utilisée pour la circulation routière et elle a plus spéoia- lement pour objet des perfectionnements apportés aux plots lumineux décrits dans le brevet français pris par le deman- deur le 21 juin 1933 pour "Clou lumineux pour signalisation".
Dans le brevet préoité, il est décrit un plot lumi- neux visible dans toutes les directions. La pratique a révélé que, dans de nombreux cas, il suffit que le dispositif soit
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visible dans certaines directions déterminées, par exemple les directions comprises dans un secteur de 40 à 50 .
Le dispositif objet du brevet précité permet d'at- teindre un tel résultat en limitant les surfaces réfléchis- santes par deux plans passant par l'axe du dispositif mais la luminosité diminue, de ce fait, dans des proportions con- sidérables.
La présente invention se propose de remédier à cet inconvénient et elle permet d'obtenir un dispositif très lu- mineux à faible champ de visibilité. Grâce à un dispositif optique approprié, on obtient un faisceau émergent sensible- ment parallèle tout en utilisant une grande partie du flux lumineux émis par la source.
Le dispositif réflecteur à grande brillanoe ainsi obtenu est essentiellement constitué par une lampe centrale et un ensemble de surfaces réfléchissantes et réfringentes.
Ces surfaces réfléohissantes et réfringentes présentent les caractéristiques essentielles suivantes :
1 la première surface réfléchissante est une sur- face de révolution engendrée par la rotation d'un arc d'ellip- se autour de l'axe de l'ensemble du dispositif. L'ellipse dont il s'agit est choisie de telle sorte qu'un de ses foyers coin- cide optiquement avec la source lumineuse, l'autre foyer ve- nant se placer sur la seconde surface réfléchissante;
2 la seconde surface réfléchissante est constituée par une portion de plan ; ce plan est perpendiculaire au plan méridien moyen de la première surface réfléchissante et il est incliné par rapport à l'axe du dispositif afin de donner aux rayons lumineux émergents la direction que l' on désire.
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En général, cette aireotion sera sensiblement per- pendioulaire à l'axe du dispositif et le rayon moyen sera pa- rallèle à l'axe entre les deux surfaces réfléchissantes.
Le fait de constituer la deuxième surface réfléchis- sante par un élément plan diminue la divergence du faisceau é- mergent et concentre la lumière dans une direction déterminée;
3 . - le dispositif peut comporter également un élé- ment lenticulaire place à la sortie des rayons et destiné à régler, oomme on le désire, la convergence du faisceau lumineux émergent. Cet élément lenticulaire peut être, soit une lentille de révolution, soit une lentille cylindrique, Quelquefois il peut être avantageux de n'utiliser qu'une fraction de lentille.
Les surfaces réfléchissantes sont obtenues, soit en utilisant le pouvoir réfléchissant de miroirs, soit en utilisant les phénomènes de réflexion totale.
On va maintenant décrire plus en détail quelques modes de réalisation de la présente invention en se référant au dessin annexé sur lequel les figures 1 et 2 se rapportent à un mode de réalisation dans lequel les deux réflecteurs et l'élément lenti- culaire forment un seul et même bloc.
La figure 1 montre une vue en coupe faite par un plan passant par l'axe du dispositif; la figure 2 est une vue en plan du dispositif; les figures 3 et.4 représentent des vues analogues à celle des fig. 1 et 2, mais se rapportent au cas où l'élément lentioulaire est séparé du bloc formé par les surfaces réflé- ohissantes; les figures 5 et 6 montrent des variantes du dispo- sitif représenté sur la figure 1.
Si on se rapporte plus spécialement au dispositif
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représenté sur les fig. 1 et 2, on voit que, conformément à ce mode de réalisation, La surface réfléchissante elliptique, la surface réfléchissante plane et le surface réftingente sont rendues solidaires par l'intermédiaire d'un bloc de subs- tance transparente 1, par exemple un bloc de verre. La source lumineuse est une lampe 2 dont le filament incandescent 3 est relativement petit dans toutes ses dimensions et constitue, par conséquent, une source sensiblement ponctuelle. Il émet un rayonnement qui, après réfraction à travers le dioptre 4, rencontre la surface réfléchissante 5 ; cette surface est une surface de révolution engendrée par un arc d'ellipse tournant autour de ltaxe 6 du dispositif.
L'arc d'ellipse est calculé de telle sorte que les rayons qu'il reçoit semblent, après ré- fraction par le dioptre 4, venir d'un des foyers 7 de l'ellip- se génératrice. Les rayons vont donc, après réflexion, passer par l'autre foyer 8 de l'ellipse 5. Ils renoontrent alors une surface plane réfléchissante 9, perpendiculaire au plan méri- dien moyen de la portion utile de la surface réfléchissante 5.
Chaque groupe de rayons situés dans un plan méridien donnera ainsi naissance à une image analogue à oelle obtenue en 8; ces images se trouveront sur un arc de cercle ayant son centre sur l'axe 6 et qui se projette en 10 sur la figure 2 et, suivant l'élément de deoite 8-10, sur la figure 1.
La surface réfléchissante plane 9 passe par le foyer-image central 8 et son inclinaison est telle que le rayon, issu de la source lumineuse et qui est le plus incli- née vers le haut, soit sensiblement horizontal après réflexion sur la surface 9.
, Après réflexion sur la surface 9, les rayons lumi- neux rencontrent un dioptre cylindrique 11 qui admet pour di-
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reotrioe une portion d'ellipse dont le foyer est situé au point 8. Cette ellipse est calculée de telle sorte qu'après réfraotion, les rayons émergents forment un faisaeau paral- lèle. En d'autres termes, la section du dioptre cylindrique sera l'ellipse stigmatique pour son foyer 8, ce qui conduit à une ellipse dont le rapport des axes a pour valeur 1,33 environ pour les verres courants.
On voit qu'aveo un tel dispositif, tous les rayons compris dans le plan méridien axial viennent converger au foyer 8 du dioptre cylindrique 11 et sortent suivant des directions 12 parallèles et horizontales. Des rayons tels que 13 situés en dehors du plan axial se réfléchissent en 14 et vent donner une image au point 15 situé un peu en dehors de la surface réfléchissante 9, mais cette image sera assez près du foyer relatif au plan méridien oorrespondant pour que l'on puisse lui attrihuer la propriété de donner des rayons réflé- chis sortant horizontalement suivant la direction 12.
Il en résulte que tous les rayons issus du filament 3 sortent sensiblement horizontalement sous forme d'une nap- pe de rayons tels que 12; on concentre ainsi, suivant un fais- ceau presque parallèle, une grande partie du flux lumineux é- mis par la source. Afin d'augmenter encore le rendement du dispositif, on peut prévoir un réflecteur sphérique 16 dont le centre coïncide avec le filament b.
Dans le mode de réalisation décrit sur la figure 1, on utilise le quart de l'ellipse 11, mais on peut concevoir d'autres modes de réalisation et en particulier ceux repré- sentés sur les figures 5 et b.
Sur la figura 5 on a représenté le cas où le diop- tre cylindrique a comme section une demi ellipse, le point 8 étant toujours au foyer de cette ellipse qui est calculée pour
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qu'il y ait stigmatisme et que les rayons sortants forment un faisceau parallèle.
Sur la figure 6 on a indiqué une variante dans la- quelle la lentille 17 est séparée du bloc comportant les sur- faces réfléchissantes. On n'utilise qu'une partie de la len- tille et le centre optique 18 a été décalé de façon que le faisceau sortant soit parallèle et horizontal.
Sur les figures 3 et 4, on a représenté un mode de réalisation dans lequel la lentille 19 est une lentille sphé- rique de révolution.
Dans tous les modes de réalisation qui viennent d' être décrits, le filament peut ne pas être ponctuel et c'est ce qui se passe généralement en pratique. Le fait que le fi- lament a des dimensions appréciables augmente le champ de vi- sibilité du dispositif et ce champ est d'autant plus grand que le volume au filament est lui-même plus considérable.
Dans les dispositifs indiqués à titre d'exemples, les deux surfaces réfléchissantes font partie intégrante d'un bloc de verre. Les dimensions de celui-ci peuvent être calcu- lées de telle sorte que l'on utilise les phénomènes de réfle- xion totale, mais on peut également randre ces surfaces réflé- ohissantes par un enduit approprié tel qu'une argenture.
On peut également, sans sortir du cadre de la pré- sente invention, concevoir des dispositifs où les trajets op- tiques aient lieu dans l'air ; dans ce but on utilisera le moyen général qui vient d'être décrit pour calculer les ca- ractéristiques de miroirs réfléchissants avec trajets des rayons lumineux dans l'air et on utilisera, si on le juge utile, une lentille qui donnera au faisceau sortant la con- vergencevoulue.
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Il est bien évident que les dispositifs qui viennent d'être décrits ont été donnés à titre d'indication et qu'ils peuvent subir des modifications de détail sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention. En particulier on peut envisager l'utilisation de verres ou de filtres oo- lorés.
REVENDICATIONS
1 Plot lumineux à grande brillance, caractérisé en ce qu'il oomporte une surface réfléchissante obtenue par la rotation d'un aro d'ellipse autour d'un axe passant par la source lumineuse (ou par son image par rapport au dioptre d' entrée dans le réflecteur) et une seconde surface réfléchis- sanie plane oblique par rapport audit axe, les rayons sortant après la deuxième réflexion sont rendus plus convergents grâce à une lentille ou à une fraction de lentille qui peut être de révolution ou cylindrique.
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PATENT OF INVENTION Luminous spot for signaling.
Hean NEUHAUS - 68, avenue de la Grande Armée - PARIS
The present invention relates to light studs used for road traffic and its more special subject is the improvements made to the light studs described in the French patent issued by the applicant on June 21, 1933 for “Luminous nail for signaling”.
In the above-mentioned patent, a light spot visible in all directions is described. Practice has shown that in many cases it is sufficient for the device to be
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visible in certain determined directions, for example directions included in a sector from 40 to 50.
The device that is the subject of the aforementioned patent makes it possible to achieve such a result by limiting the reflecting surfaces by two planes passing through the axis of the device, but the luminosity decreases, as a result, in considerable proportions.
The present invention proposes to remedy this drawback and it makes it possible to obtain a very bright device with a low field of vision. By means of a suitable optical device, a substantially parallel emerging beam is obtained while using a large part of the light flux emitted by the source.
The high brilliance reflector device thus obtained is essentially constituted by a central lamp and a set of reflecting and refractive surfaces.
These reflective and refractive surfaces have the following essential characteristics:
1 the first reflective surface is a surface of revolution generated by the rotation of an elliptical arc around the axis of the entire device. The ellipse in question is chosen so that one of its focal points optically coincides with the light source, the other focal point being placed on the second reflecting surface;
2 the second reflecting surface is formed by a portion of the plane; this plane is perpendicular to the mean meridian plane of the first reflecting surface and it is inclined with respect to the axis of the device in order to give the emerging light rays the direction that is desired.
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In general, this area will be substantially perpendicular to the axis of the device and the mean radius will be parallel to the axis between the two reflecting surfaces.
The fact of constituting the second reflecting surface by a planar element reduces the divergence of the emerging beam and concentrates the light in a determined direction;
3. the device may also include a lenticular element placed at the exit of the rays and intended to adjust, as desired, the convergence of the emerging light beam. This lenticular element can be either a lens of revolution or a cylindrical lens. Sometimes it can be advantageous to use only a fraction of the lens.
Reflective surfaces are obtained either by using the reflecting power of mirrors, or by using the phenomena of total reflection.
Some embodiments of the present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing in which Figures 1 and 2 relate to an embodiment in which the two reflectors and the lens element form a single. and even block.
Figure 1 shows a sectional view taken through a plane passing through the axis of the device; Figure 2 is a plan view of the device; FIGS. 3 and 4 represent views similar to that of FIGS. 1 and 2, but relate to the case where the lentioular element is separated from the block formed by the reflecting surfaces; Figures 5 and 6 show variants of the device shown in Figure 1.
If we refer more specifically to the device
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shown in fig. 1 and 2, it can be seen that, in accordance with this embodiment, the elliptical reflecting surface, the flat reflecting surface and the reflective surface are made integral by means of a block of transparent substance 1, for example a block of glass. The light source is a lamp 2, the incandescent filament 3 of which is relatively small in all its dimensions and therefore constitutes a substantially point source. It emits radiation which, after refraction through the diopter 4, meets the reflecting surface 5; this surface is a surface of revolution generated by an arc of an ellipse rotating around ltaxe 6 of the device.
The arc of an ellipse is calculated in such a way that the rays that it receives seem, after refraction by the diopter 4, to come from one of the foci 7 of the generating ellipse. The rays will therefore, after reflection, pass through the other focus 8 of the ellipse 5. They then re-show a flat reflecting surface 9, perpendicular to the mean meridian plane of the useful portion of the reflecting surface 5.
Each group of rays situated in a meridian plane will thus give rise to an image similar to that obtained in 8; these images will be on an arc of a circle having its center on axis 6 and which projects at 10 in figure 2 and, following the deoite element 8-10, in figure 1.
The planar reflecting surface 9 passes through the central image focal point 8 and its inclination is such that the ray, coming from the light source and which is most inclined upwards, is substantially horizontal after reflection on the surface 9.
, After reflection on the surface 9, the light rays meet a cylindrical diopter 11 which admits for
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reotrioe a portion of ellipse whose focus is located at point 8. This ellipse is calculated in such a way that after refraotion, the emerging rays form a parallel beam. In other words, the section of the cylindrical dioptre will be the stigmatic ellipse for its focus 8, which leads to an ellipse whose axis ratio has a value of approximately 1.33 for common lenses.
It can be seen that with such a device, all the rays included in the axial meridian plane converge at the focal point 8 of the cylindrical diopter 11 and exit in parallel and horizontal directions 12. Rays such as 13 located outside the axial plane are reflected at 14 and wind to give an image at point 15 located a little outside the reflecting surface 9, but this image will be close enough to the focus relative to the corresponding meridian plane so that l 'we can attribute to it the property of giving reflected rays exiting horizontally in direction 12.
The result is that all the rays coming from the filament 3 exit substantially horizontally in the form of a web of rays such as 12; a large part of the luminous flux emitted by the source is thus concentrated, following an almost parallel beam. In order to further increase the efficiency of the device, it is possible to provide a spherical reflector 16, the center of which coincides with the filament b.
In the embodiment described in FIG. 1, one quarter of the ellipse 11 is used, but other embodiments can be conceived and in particular those shown in FIGS. 5 and b.
In figure 5 we have shown the case where the cylindrical diopter has a half ellipse as a section, point 8 always being at the focus of this ellipse which is calculated for
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that there is stigmatism and that the outgoing rays form a parallel beam.
In FIG. 6 a variant has been indicated in which the lens 17 is separated from the block comprising the reflecting surfaces. Only part of the lens is used and the optical center 18 has been shifted so that the outgoing beam is parallel and horizontal.
In FIGS. 3 and 4, an embodiment has been shown in which the lens 19 is a spherical lens of revolution.
In all of the embodiments which have just been described, the filament need not be punctual and this is what generally happens in practice. The fact that the filament has appreciable dimensions increases the field of view of the device and this field is all the greater as the volume of the filament is itself more considerable.
In the devices indicated by way of example, the two reflecting surfaces form an integral part of a block of glass. The dimensions thereof can be calculated so that full reflection phenomena are used, but these reflective surfaces can also be made with a suitable coating such as silver plating.
It is also possible, without departing from the scope of the present invention, to design devices where the optical paths take place in air; for this purpose we will use the general means which has just been described to calculate the charac- teristics of reflective mirrors with light ray paths in air and we will use, if it is deemed useful, a lens which will give the outgoing beam the desired convergence.
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It is obvious that the devices which have just been described have been given by way of indication and that they can undergo modifications of detail without going beyond the scope of the present invention. In particular, the use of oiled glasses or filters can be envisaged.
CLAIMS
1 Luminous plot with great brightness, characterized in that it oomporte a reflecting surface obtained by the rotation of an ellipse aro around an axis passing through the light source (or by its image with respect to the input diopter in the reflector) and a second plane reflected surface oblique with respect to said axis, the rays exiting after the second reflection are made more convergent thanks to a lens or a lens fraction which may be of revolution or cylindrical.