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pour : SYSTEME OPTIQUE POUR PHARES ET PROJECTEURS
La présente invention est relative à un système optique pour phares et projecteurs permettant d'obtenir un faisceau susceptible d'être nettement limité par exem- ple à un cercle ou à une droite au.voisinage du ou des axes d'intensité maxima, et cela avec une perte nulle ou négligeable de la puissance axiale correspondant à la sur- face utile de l'appareil et avec un angle d'utilisation op- timum du flux lumineux émis par la source..
Les difficultés de réaliser un tel système opti- que proviennent des causes suivantes :
On sait que toute source lumineuse ré@lle
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S (Fig.l) donne lieu, par suite de ses dimensions, en tout point M de l'optique R d'un projecteur, à un faisceau lumi- neux conique élémentaire dont 3'ouverture est égale à l'angle solide sous lequel la source est vue du point con- sidéré de l'optique,, ces ouvertures étant par conséquent variables d'un point à un autre de 1'* optique suivant sa dis- tance à la source sauf dans le cas d'un optique sensible- ' ment stigmatique à grand paramètre susceptible d'être assi- mile à une sphère.
Comme d'autre part la quantité de flux reçu de la source par un élément de surface donné de lop- tique est d'autant plus grande qu'il est plus rapproché de la source, tout au moins dans le cas d'une -source sphé- nique , on peut remarquer que les ouvertures des faisceaux coniques élémentaires sont d'autant plus grands que la zone de l'optique dont ils émanent est plus fortement éclairée, ce qui est le cas dans les réflecteurs et réfrac- teurs usuels, pour la zone centrale de ces appareils:
Si donc on considère l'éclairement produit par un tel pro= jecteur sub un plan éloigné perpendiculaire à son axe op- tique, on constate la présence d'une tache centrale forte= ment éclairée prcvenant des faisceaux coniques élémentaires ayant une ouverture faible;
et entourée par une zone plus grande d'éclairement décroissant vers la périphérie et prc- venant des faisceaux coniques élémentaires diouverture de plus en plus grande,, les zones fortement éclairées et de faible surface de l'pptique donnant lieu ainsi à une plage étendue d'éclairement faible, et les zones de cet optique faiblement éclairées mais de glandé surface dcnnant lieu à une plage de surface réduite d'éclairement intense..
Il. est clair dans ces conditions que pour pouvoir délimiter nettement le faisceau au voisinage de l'axe d'intensité
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maxima, c'est à dire pour avoir une plage fortement éclai- &- rée coupée snivan4-: un contour déterminé et Re ige6ne <<<. aucune zone é.'éca¯re.Jr.t intermédiaire, et cela sans 3 or- cJt.üs- 2w:.' .Y,.o.o-, te , il est 0essaire que d'une part, ex contour
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coïncide entièrement ou en partie avec. celui de la tache centrale fortement éclairée produite par le faisceau,, et que, d'autre part, les faisceaux coniques élémentaires qui contribuent à la formation de cette tache proviennent de la plus grande partie de la surface; du projecteur.
Pour résoudre ce problème. dans le. cas le plus gé- néral il faudra donc. que tous les faisceaux élémentaires,, émis par l'optique se superposent à l"infini,. c'est à dire que le) Les surfaces découpées sur le plan éloigné à éclairer par ces faisceaux: élémentaires soient de forme semblable.
2 ) Quelles soient orientées d'une manière sem- blable.
3 ) Que couverture de tous les faisceaux: élé- mentaires soit la même ..
Autrement dit, il est nécessaire,, dans le cas gé- néral, que le système optique soit stigmatique..
Néanmoins, dans les deux cas les plus courants, c'est à dire pour un projecteur de recherche et pour le projecteur d'éclairage à délimitation rectiligne, ces conditions se simplifient t.
Tout d'abord, dans le cas d'un projecteur de re- cherche devant fournir- un faisceau à délimitation circu- laire et parfaitement homogène, sans dégradé ni halo sur les bords,, seule la troisième condition est nécessaire, car l'emploi d'aune source aussi sphérique que possible. permet d'obtenir avec tout système optique des surfaces, approximativement circulaires- découpées par les cones élémentaires sur le plan à éclairer, de sorte que la première condition est automatiquement satisfaite, de même d'ailleurs que la deuxième, car quelle que soit la manière dont est orienté un cercle, il est toujours perposable à lui-même.
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En. second lieu,. s'il s'agit d'obtenir un faisceau de forme méplate limité suivant un contour rec- tiligne, par exemple horizontal, au 'voisinage de la ré- gion la plus éclairée du champ, ce qui est le cas de l'é- clairage "code" pour automobiles, il est nécessaire d'une part que tous les cones élémentaires de faible ouverture affectés à l'éclairage des lointains découpent sur le plan à éclairer des éléments de surface de forme méplate (ce qui s'obtient en prenant une source rectiligne ou cy-
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lïndrique transversale) et que, d'autre part, tous ces élémenta de surface soient oiikwbée de manière que leurs P&%eoe4 et- - ,. es soàenttr6- - grands'axes soient très voisirs de la ligne de coupure.
que n est clair/dans ce cas on pourra couper sans difficulté au moyen de tout dispositif connu,, la partie du faisceau composée de cones élémentaires de grande ouverture et donnant lieu à une zone de faible éclairement de part et d'autre de la tache méplate fortement éclairéepar exem- ple la partie de cette zone située au dessus de cette ta- che. On voit donc qu'il suffit ,pour résoudre ce problè- me, de satisfaire seulement aux deux premières des trois conditions énoncées plus haut..
Ces conditions étant ainsi nettement posées il est facile de constater. qu'aucun des systèmes optiques connus pour phares et projecteurs ne peut les remplir d'une manière satisfaisante. En effet, les optiques pour projecteurs actuellement connus appartiennent aux deux ca- tégories suivantes ;.
1 ) Les réflecteurs paraboliques comportant, une source disposée au foyer (Fig.2).
Si on utilise un réflecteur 1 de ce genre très enveloppant, on obtient une excellente utilisation du flux émis par la source, mais présentant en ce qui concerne la délimitation du fluz les inconvénients suivants : a) Utilisé comme projecteur de recherche avec @ sphérique s ii donne lieu en tous ses points à des
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à des faisceaux élémentaires tels que f, f, f" dont l'cu- verture décroit évidemment du centre au bord en raison in- verse de la distance du point considéré, au foyer.
Cette répartition des ouvertures des cônes élémentaires donne lieu sur. un plan éloigné perpendiculaire a l'axe optique
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(Fig,3) àf une, tache centrale 2 fprement illuminée pro- venant des cônes élément.aires de faible ouverture-issus .... w,r., ' .. de la zone marginale du réflecteur 1,,;et à une one circu- laire étendue 3 . éclaremeat dégradé provenant' des cône 3 élémentaires à.grande ouverture émanant de la région cens- trale du rél:t-ecteujc.*
Par contre, si on limite le réflecteur parabo- lique à une faible..calotte sommitale sensiblement Stig@@- tique, assimilable à une portion de sphère, on peut obte- nir un faisceau, circulaire de densité à peu, près -homogène,
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tais alors l.:
util.sation du flux de la source devient évi- demment défectueuse. b) Utilisé comme projecteur d'éclairage avec une source rectiligne.ou'cylindrique transversale, le réflec- teur parabolique donne lieu à une plage centrale fortement éclairée 4 qui..a la forme d'un 8 (Fig.4) ce qui est dû au fait que les éléments de surface méplats tels que 5,5',
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5".etg.:.(Fig.S,découpés dans le plan à éclairer par les -cônes élémentaires de faible ouverture issus de la zone . marginale du réflecteur ont toutes les orientations possi- bles autour. de l'intersection 6 de l'axe optique avec ce plan.
Il en résulte que pour limiter ces faisceaux à un plan, comme dans les phares "codes" connus pour automo-
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bilpbl on est obligé.de disposer dans une coupelle une-* > . source, cylindrique axiale Oxf ocalisée ce qui.conduit à des faisceaux ayant une intensité axiale très faible.
-, Comme dans le, cas d'un projecteur de recherche, le fait de réduire le réflecteur à sa faible zone centrale
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stigmatique permet de réaliser la coupure du faisceau sans exfocaliser la source, mais abaisse le rendement au-dessous de toute limite acceptable.
2 ) Les projecteurs du deuxième type comportent une lentille convergente 7 (Fig. 6) au foyer ? de laquelle est disposée la source S et ayant un rapport distance fo- cale/diamètre très élevé de sorte qu' ils peuvent être consi- dérés pratiquement comme stigmatiques.
Ces projecteurs per- mettent donc d'obtenir des faisceaux convenablement déli- mités; mais leur rendement est très faible' et leur encom- brement en longueur est considérable:
En dehors de ces deux types principaux, on con- naît encore des systèmes optiques à deux éléments cons- titués par exempte par ur réflecteur hyperbolique 8 (Fig. 7) et une lentille convergente 9 à loyers F,F' con- jugués qui permettent d'obtenir;
avec un minimum d'en- combrement, le maximum de rendement et de concentration du flux, mais qui du' point de vue délimitation du faisceau présentent sensiblement lesmêmes inconvénients que les réflecteurs paraboliques simples.'
La présente invention est relative à un système optique de ce dernier -type comportant deux éléments, par exemple un réflecteur enveloppant et un réfracteur, ou deux réflecteurs, agissant successivement sur le flux lu- mineux émis par: la source, et elle a pour objet de rémé- dier à tous les inconvénients'mentionnés ci-dessus.
Con- fôrmément à l'invention, l'ensemble des deux éléments op-. tiques et de la source estorganisé de telle manière que le rapport de la surface apparente de chaque zone du pre- mier élément, vue de la zone qu'elle alimente sur le deuxiè-. me élément, à la surface apparente de cette dernière zone vue de la précédente augmente au fur et à mesure que l'on s'éloigne de l'axe optique du système vers ses bords, et que les caractéristiques de chacune des zones du deuxième élémen.. sont déterminées de manière à imprimer la direction voulue aux rayons lumineux qu'elle reçoit de la zone correspondan-
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te du premier"élément'optique...
En effet, lorsque deux éléments optiques agissent successivement sur le flux lumineux émis par,la source,. les'ouvertures des faisceaux coniques élémentaires constituai le faisceau émergent final ne dépendent pas seulement des ouvertures des faisceaux coniques élémentaires issus du premier élément optique, mais encore de la distance des deux éléments il ces deux facteurs. déterminent,, pour chaque
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point du second él:émentl,. les surfaces apparentes illuminées du premier, cest à dire, à la fois,. ltéclairement de chg point du second élément et l'ouverture du faisceau élémen- taire issu du point considéré de cet élément..
En effet-,* soit (Fig.. 8) une source sphérique 0 de
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petites dimensions dont l''intensité i et la brillance Br sont les mêmes dans toutes les directions, dont le flux agit successivement sur un réflecteur R et un.,réfracteur R'; soit; dS une zone de R alimentant une zone ds contenant un point P sur R' et produisant en ce point ( un éclairement E
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it illlangle moyen d'incidence et de réflexion sur.dS, et ulr l'angle moyen d'incidence sur ds..FSoit 1 l'intensité émis'e de ds.vers. P-, soit A l'angle solide sous lequel on voit dS du- point P soit, enfin Dr la distance qui sépare d% de !àe et ±-la distance moyenne de la source 0 à l'élément <L<L# surface dS.
Onaura dans ce cas les relations
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E = -"= et 1 =* Bru dis cos u donc E Br x µ-cos u
D D-
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Comme deautre part A - ci cos u par définition D-
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on a aussi r A w 1-- x E
Or A est égal à l'angle du faisceau élémentaire émergent: du point P ce qui reste sensiblement vrai même dans le cas considéré où le second élément est réfracteur,
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on peut donc dire que L'ouverture, des faisceaux élémentaires issus de chaque point P de la face de sortie d'un optique .du projec- teur est proportionnelle à l'éclairement en ce point, le
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coefficient de prop;
ionalité dépendant de la brillance de la source
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. , i - ,' Soit d'autre part F le flux émergent en P ¯, ¯,¯ , ¯ .¯ ,, .... s'i la source est très petite ce.flux est sensible- ELS : . ,- , , ment le mente que celui qui traverse la surface dS du réflA* tèur 8 ; donc 9 # 1 #ÀlB t n à ot E 2 Q8 COS U' et enfin en remplaçant E par Br x A s A - x , gaz
On voit donc que l'ouverture des faisceaux élémen- taires issus d'une zone très petite de la face de sortie d'un.système optique à deux éléments agissant successivement sur le flux émis par la source est fonction du rapport en-
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tre les surfaeegds du premier élément vues de ds et les q , ..¯..... surfaces ds'vues ,de dS.. , . , , . ',,.
On comprend alinsi qu'en--ffaisant croître.conformé- méat à l'invention le rapport C19 cos u quand l'élément dS s'éloigne de l'axe optique, c'est à dire en faisant varier
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. rapport dans le même sens que r,,' on@ peut,,, siivant le taux.. " de cet accroissement, agir sur la loi de variation de l'ou- verture des faisceaux élémentaires issus de.la,face,de sor- tie, depuis le centre vers, les bords de cette face:
Par exemple,- dans le cas d'un projecteur de recherche, on uni- formisera les ouvertures de tous les faisceaux élémentaires émis par les points tels que P du second élément R' en cré- ant un éclairement uniforme sur la face d'entrée de cet élé- ment.-Dans le cas d'un projecteur d'éclairage, dont le faisceau doit pouvoir .être coupé au voisinage de l'axe d'in-
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W tensité maxima, on croitre les ouvertures des faisceaux élémentaires émis par R' depuis lE, centre vers les bords de sa fade de sortie dont l'éclairement sera alors croie- sant du centre vers les bords, à l'inverse de ce qui se 'passe'avec les appareils connus qui présentent un éclaire- ment décroissant du centre aux bords d'une façon sensible- ment proportionnelle à 1/r 2,
le rapport ds/etant sensi- blement constant dans ces appareils. Le dispositif confor- me à l'invention peut être considéré comme un système op- tique inversé) puisque les faisceaux élémentaires présen- tant la plus faible ouverture., destinés à l'éclairage des lointains et émergeant, dans ce but, par la plus grande partie 'de 'la sùrface du second élément optique, .proviennent de la 'zone centrale la plus stigmatique du premier élément, laquelle constitue avec le secondélément un -système opti- que présentant un stigmatisme'approché.
Cela .permet en par- ticulier, pour les raions'indiquées plus haut, d'obtenir des coupures au voisinage du ou des axes d'intensité maxima par l'emploi d'un filament de forme appropriée,. chose impossi- ble à obtenir, ainsi qu'on l'a démontré plus haut, avec les systèmes optiques connus à grand angle d'uilisation où le.) faisceaux élémentaires de faible ouverture, destinés à l'éclairage des lointains,.proviennent de la zone margina- le, entièrement astigmatïque du projecteur..
Tout revient donc suivant l'invention à réaliser 'systématiquement une répartit.ion convenable du flux sur la face d'entrée du second élément lequel pourra imprimer aux rayons qu' il reçoit la direction voulue,- notamment de les paralléliser avec'l'axe optique. Pour cela on agira soit, sur la forme du réflecteur, soit sur l'emplacement de la source, soit sur les deux à la *rois,.de manière que la divergence des rayons réfléchis par le réflecteur di- minus depuis le centre vers les bords de celui-ci. Ceci revient à. étaler sur une grande surface du second élément le @@@ émis par la petite surface sommitale la plus stig-
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matique du premier.
On peut encore dire que, de même qu'un transfor-' mateur d'énergieélectriquepermet de faire varier les termes du produit constant UI (volts-anpères),'le système conforme à l'invention constitue un transformateur opti- que permettant de faire varier les termes du produit dF x ds, ds étantla zone de la face de sortie par laquelle agit dans le faisceau une portion dF du flux lumineux.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et @ présenté au dessin annexé plusieurs formes de réalisable du système optique faisant l'objet de l'invention.
Les fig. 1 à 8 dont il à été' question ci-dessus sont des shcémas permettant de comprendre le principe de ' l'invention.
La fig, 9 représente schématiquement un système optique conforme à l'invention applicable aux projecteurs de recherche ou d'éclairage.,
La fig. 10 en est un détail de réalisation,
La fig. 11 représente une autre forme' de réalisa- tion d'un tel projecteur. ,
Les fig. 12 à 15 représentent schématiquement trois formes de réalisation de projecteurs d'éclairage "code" conformes à l'invention. ,
La fig. 16 représente un projecteur du type dit à brillance nulle.
Les fig. 17 à 19 représentent trois' formes de ré- alisation de lampes à paroi-argentée utilisées comme ré- flecteurs dans le système optique de l'invention.
Les fig. 20,, 21 et 22 représentent respectivement. en coupe élévation axiale, en, coupe axiale horizontale et de face, un mode de réalisation détaillé d'un projecteur d'automobiles pour éclairage- "mixte" conforme à l'invention ''
La fig. 23¯représente les courbes'd'intensité d'é- clairement du projecteur réalisé conformément aux fig .20 à 22, et les courbes correspondantes relatives à un projec- teur du .type courant .
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Sur la fig. 9 on a représenté un système confort à l'invention dans lequel le réflecteur est constitué par une surface hyperbolique 10, par exemple de révolution au- tour de son axe optique, la source 11 étant disposée entre le foyer antérieur F et le réflecteur ce qui, ainsi qu'il est facile de s'en rendre compte, augmente davantage la divergence de la partie du faisceau réfléchi par la partie centrale du réflecteur, que la divergence de la partie du réfléchi faisceau/'par la zone marginale de ce dernier.
Dans le cas d'un projecteur de recheeche on utilis- ra une source aussi sphérique que possible, par exemple un filament 12 (fig. 10) enroulé en hélice qui est elle- même enroulée en une hélice à une ou plusieurs spires dont l'axe coincide avec l'axe optique du réflecteul. et on rè.- glera l'exfocalisatien de ce filament jusqu'à ce que l'é- clairement à la surface du deuxième élément, c'est à dire du ;réfracteur 13, devienne uniforme, Le réfracteur 12 est constitué par une lentille à échelons 14, 14', 14" ,,,etc.;
les caractéristiques des échelons successifs étant calcu- lées de manière à rendre parallèles à l'axe optique les rayons issus du réflecteur 10 et alimentant respectivement les surfaces annulaires de ces échelons,
Dans le cas d'un projecteur d'éclairage devant donner lieu à 'un faisceau à tahe centrale méplate suscep- -tible d'être limité à un plan horizontal, voisin de ladite tache, on utilisera un filament cylindrique transversal et on en règlera l'exfocalisation comme ci-dessus, ou en- core de manière à obtenir sur la surface de la lentille à échelons 13 un éclairement croissant du centre vers les bords,
Les échelons 14 seront calculés de manière à paralléliser avec l'axe optique seulement les -rayons éna- nant de la zone centrale de cette lentille alimentée par la zone centrale stigmatique du réflecteur 10, tandis que les échelons de la zone marginale de la lentille seront; calculés de manière à rabattre les rayons lumineux qu'ils
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reçoivent de la zone marginale stigmatique du réflecteur 10.
Il est d'ailleurs à noter que l'invention permet également de réaliser des projecteurs d'éclairage sens cou- pure, sensiblement supérieure aux projecteurs connue et ce-
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la du fait de là possibilité à'affecte à 1-éclairà.g des lointaine toute la surface du second élément alimenté par la zone sOIDÍ1litale du premier eh corrigeant con\1enablet'le! les erreurs de parallaxe par les échelons du second éléme L'intensité maxima suivant l'axe optique est ainsi obtenue sans préjudice au champ qui pourra être aussi grand qu'on le désire eh utilisant pour le couvrir les zones totale-
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ment astigaatiqtés du premier élément agissant par des zones du second élément ayant déjà servi à l'éclairage des lointains\.
On peùt également utiliser tout autre réflecteur comportant deux foyers conjugués et une source convenable-
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ment exfocalisée ou bien des réflecteurs astigmatiqueâ pour toutes les positions sur l'axe optique d'une source lumi- neuse même ponctuelle) et dont les foyers instantanés, c'est à dire les points de concentration des rayons d'un faisceau parallèle à l'axe optique envoyés sur ce réflec- teur et réfléchis par ses différentes zones sont d'autant plus éloignés du sommet du réflecteur que les zones carre:.:.:.
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pendantes sont plus rapprochées de ce àommeb.
C'est le 1.iS par exemple cltùn réflecteur sphérique 15 (3ig, 11) en cba binaisôn avec lequel on utilisera une source 16 disposée à une distance du sommet du réflecteur Comprise de préfé- reace entre le tiers et le cinquième de son rayon, Il suf- tira d'employer avec ce réflecteur sphérique une lentille
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3 à écheloris calculés dans le cas déun projecteur de ne- , cherche oud/un projecteur d'éclairage sans coupure-, de ma-
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nière que leurs foyers cQ5ncide.mt respectivement avec les imagée virtuelles 16' , î5'' , l6Tt?,....etc..
de la source dans le miroir
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Dans le cas d'un projecteur d'éclairage à cou- pure rectiligne,on peut, au lieu de calculer d'une maniè- re spéciale les échelons de la zone marginale de la len- tille, utiliser pour. rabattre ou occulter la partie du faisceau située au-dessus du plan horizontal de coupure, d'autre dispositifs dont quelques uns ont été indiqués ci- dessous: c'est ainsi que dans le cas de la fig. 12, le système optique conforme à l'invention et particulièrement applicable à l'éclairage "code" pour automobiles comporte- un réflecteur hémi-sphérique enveloppant 17, et une demi- lentille convergente 18 calculée de manière à paralléliser les rayons issus de la faible zone centrale du réflecteur 17.
De cette manière, tous les rayons montants issus du réflecteur, sauf, ceux qui peuvent être parallélisés par la lentille 18, sont. supprimés, du fait de la suppression de moitié inférieure du réflecteur, et, en outre, les rayons tels que mx, m'x' issus de la zone marginale astig- matique, mais fortement convergente du réflecteur 17 sont rabattus et servent à éclairer les abords.
Dans le cas de la fig. 13 on obtient sensiblement le ,même résultat en disposant le réflecteur en forme de ca- lotte sphérique 19 de manière que son plan de bord soit in- eliné par rapport à 1,' axe' optique X'X du système, tandis que le réfracteur 20 se compose d'une partie convergente 2Q' disposée au-dessus du plan horizontal passant par l'axe optique, et ,une partie,divergente 20" disposée au-dessous 'du ce plan.
Avec un réflecteur 19 divergent au-dessous du plan horizontal passant par 3,*. axe optique, on peut utiliser une lentille 20 dont.la partie inférieure 20" est constituée par une glace parallèle, ou cylindrique à axe vertical.
On peut enfin rabattre le faisceau en disposant le réflecteur et la source, de manière à pouvoir les faire bas- culer ensemble, le deuxième élément restant fixe.
Conformément aux fig. 14 et 15 qui représentent
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un autre dispositif respectivement en section verticale et horizontale, on dispose la source dans une coupelle 21, éventuellement munie à l'avant d'un écran 22 supprimant la brillance de la source. Le bord du réflecteur est dé- - coupé de manière qu'il soit plus enveloppant dans le plan horizontal (fig. 15) que dans le plan vertical (fig. 14) afin de fournir un faisceau. très ouvert horizontalement,
Enfin l'invention peut être également appliquée à la réalisation d'un projecteur d'automobile dit à bril- lance nulle, dans lequel cas le deuxième élément optique sera constitué conformément à la fig, 16 par un deuxième réflecteur 23 et le faisceau qu'il réfléchit sera coupé par le bord horizontal 24, formant écran, de l'enveloppe 25 de l'appareil.
Le faisceau émanant de la zone centrale stigma- tique de faible surface du réflecteur étant étalé dans toutes les formes de réalisation de l'invention sur un deuxième élément de grande surface, on peut réaliser des projecteurs ayant une surface apparente importante avec un réflecteur de faibles dimensions, Dans ces conditions, on peut avantageusement constituer le réflecteur en argen- tant une partie de la paroi d'une lampe électrique 26 (Fig, 17) de forme sphérique, la calotte sphérique ar- gentée 27 étant disposée symétriquement ou. inclinée comme en fig, 13 par rapport au diamètre horizontal de la sphè- re.
On peut également, au lieu d'un réflecteur sphé- rique, réaliser conformément à la fig. 18 un réflecteur formé par une partie argentée d'une lampe 28 de révo- lution autour de son axe vertical et comportant une zone centrale sphérique 29 limitée par deux plan horizontaux P et P, et deux zones marginales 30 et 30', engendrées par une courbe continue dont la courbure est inférieure à celle de la partie sphérique. On obtient ainsi également un
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faisceau ayant une ouverture horizontale supérieure à son ouverture verticale.
On peut également employer des réflecteurs allon- gés dans le sens transversal, ce qui est en particulier intéressant dans le'cas du phare à brillance nulle de la. fig. 14; de tels réflecteurs pourront être engendrés par exemple par translation le long d'une courbe directrice disposée dans le 'plan horizontal, d'une génératrice hypen bolique où elliptique formant la coupe verticale du ré flecteur-.
Une forme de réalisation particulièrement avant. ge'use d'un tel réflecteur est représentée en coupe verti- cale dans la fig; 19 dans laquelle ce dispositif est cons- titué par une lampe à vapeur de sodium 31 à double paroi le .. allongéetransversament,la paroi externe 32, de forme cir- culaire, hyperbolique ou elliptique étant argentée exté- rieurement où intérieurement, tandis que le tube interne 33 constituant la source lumineuse est convenablement exce- tré ou exfocalisé par rapport à la paroi argentée 32.
La zone du second élément éclairant les lointains est alors très réduite en hauteur (23," fig.16), ce qui permet d'aug- menter l'intensité max'ima malgré le fonctionnement en bril- lance nulle
Le'. système optique conforme à l'invention s'applique' en particulier à la réalisation de projecteurs d'automobiles à'éclairage "mixte", susceptibles de fournir soit' un faisceau intense -à grande portée et large champ, dit faisceau "route", 'soit un faisceau rabattu, limité à un plan horizontal et appelé faisceau "code".
On utili- sera dans ce cas un réflecteur suivent l'une ou l'autre de réalisations décrites ci-dessus et deux sources lumi- neuses distinctes à allumage séparé disposées de manière à donner lieu dans le réflecteur à deux faisceaux diffé- rents alimentant sur le deuxième élément optique du systène deux zones entièrement distinctes ou empiétant l'une sur l'autre, et dont les caractéristiques sont calculées pour
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répartir convenablement dans lé champ le flux lumineux qu'elles reçoivent.
Les fig. 20 e 21 représentent respec-- tivement en coupe élévation axiale et de face un système mixte de ce genre dans lequel le réflecteur est constitué par une partie argentée d'une lampe sphérique 34, à axe vertical, la partie argentée 35 ayant la forme du réflec- teur décrit ci-dessus et représenté en fig. 14 et 15 de manière à fournir un faisceau horizontalement très étalé .
L'ampoule comporte deux filaments transversaux 36 et 37, le filament "route" 36 étant disposé sur- l'axe de symé- trie horizontal de l'ampoule et à une distance du sommet
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du réflecteur sensiblement ê!fi18 atl(:iuart e=/cinquième du rayon de la sphère de manière que le faisceau correspon- alimente toute la surface du réfracteur 38. Le fila- ment 36 est de préférence arqué (fig. 22) et a sa conve- xité tournée vers le réflecteur. Le filament "code" 37 est disposé au-dessus et en avant du filament "route", à une distance du réflecteur égale sensiblement au tiers du rayon de la sphère, et il est placé dans une coupelle 39 dont le plan de bord est oblique, de manière à passer par le centre de la sphère, et qui est munie à l'avant
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d'un écran antiéblouissant 40.
On peut égalemen1'Încliner légèrement en avant l'axe de symétrie vertical de l'ampou- le et disposer alors le plan de bord de la coupelle 39 per- pendiculairement à cet axe et passant par le centre de l'ampoule. Le réfracteur 38 (fig. 20 et 21) se compose d'une partie marginale 41 à échelons annulaires dont l'a- xe optique XX' coïncide avec l'axe horizontal de symétrie du réflecteur 35 sur léquel est disposé le filament "rou-
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te" 36.
Les foyers ;s:::::2G;x=:::s:xxxxxxx de ' ces éche- lons circulaires sont disposés en des points tels que 36' 36" situés sur l'axe optique X'X et auxquels se forment, les images virtuelles du filament 36 dans les zones du réflce- leur 35 qui alimentent les échelons correspondants, de sor-
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te que les rayons tels que mnp, ritnlpl sortent du rérac-"
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leur 38 parallèlement à l'axe optique X'X.
La partie centrale 42 du'réfracteur 38 est cons- titueée par une zone de contour demi-circulaire 43 dont le centre 44 se trouve au-dessous de l'axe optique X'X de la zone marginale 41, à une distance sensiblement égale au tiers dù rayon du cercle 43: L'axe optique Y'Y de cette partie 42 du réfracteur 38 se trouve disposé très légè- rement au-dessus du filament "code" 37et cette partie de la lentille comporte un foyer unique 37' disposé au point où se forme l'image du filament "code' 37 dans la zone centrale stigmatique du réflecteur 35.
Pour des rai-
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sons d'ordré constructif,, d'ailleurs faciles à eompéendre; cette partie centrale 42' du réfracteur' est munie d téche- loris veeticàulï tels que 45'45'f,+5"T permettant de réaliser cette partie de la lentille avec une épaisseur faible tout
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en ne créant pàsi de brillance nuisible grâce à la vërt-i';' calité des prismes.-
Le réfracteur 38 peut être en outre'muni' de striée
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verticales de die-tision de la manière couramment employée , sur les ginoos des phares d'automobiles.* Dans dés'66nditions,- le faisceau émanant de la zone centrale stigmatique dù:
réflecteur 3e, Ibt!sqoo seul le filament "code" 37 est allumé,- se trouve étalé sur toute
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là surface dé lâ zone 42' du réfracteur et les rayons corres- pondants se trouvent à la sortie de cette zone ; panalléli-- sés avec 14nee optique Y'Y en donnant lieu'aT un faisceau rigoureusement limité à un plan.
Par contre les rayons tels
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que <"h"#"' émanant de là zone marginale supérieure du ref lecteur' 35 .'se trouvent rabattus du fait de la forte con-. vergence de cette zone.'
Lorsque seul lé filament "route" 36 est allumé,' on obtient' un faisceau ayant une grande puissance axiale
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pour'les ràisons exposées plus ar.t , De plus ; cohmè la zone centrale du réflectell:.:'" 8U:',;' laquelle la densité du.
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flux émis par le filament est très forte, répartit ce
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flux sur une grande surface de sortie oh obtient un
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faisceau' "route" très transparent,. ne donnant lieu à au-
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cun halo,. alors que dans' les projecteurs' d'automobises
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.
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connus;
le faisceau' "route" contient un faisceau central intense oui donné au conducteur l'impression de créer une zone dé brume gÏnan-6, là visibi'iié' Dans la fig* 23' on a représente les' courbes C ,-C"2 d'intensité d'*éclairement en Hitx à une diàéàncé de' 30 mètres fourniesr respectivement en éclairage "route" et "code" par' lé dispositif éépoeésenté en fig.. 20,- 21, et, d"au6éé part,' l'e's' courbes 6orrespdndanieidee 0-'el fournies
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par un protecteur courant comportant un réflecteur para-
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bolique muni d'un filament butez transversal disposé au foyer' du réflecteur,' et d'un fi1.anie1i-é- "cbdë" axial eXfÓ- calisé placé dans une coupelle,' la puissance des lampes emPl#eèâ dans les deux cas étant rllgourèniSement la mi#.- rlexamen" comparatif de ces courbés montre qué f .
1) Én éélai3Fagé routé,' le dispositif conforme à l'invention donne lieu à tin faisceau- plus concentré /w (courbe 0)'dont la puissance axiale est- âugnentée à peu près' de 20% par rapport à celle du cÛ s6tj:tif habituel (courbe 0i'); et ce malgré l'obtention dl'= champ aussi
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grand que l'on veut.:
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2') en 66ialiage ,ixode"- (courbe C)' là puissance axiale se trouve augmentée dans un rapport de 1 à 10' en- viron par i;appoe-6 9- celle des d'ispositifs connus (courbé C'1); et en outre ie faisceau 'codé" présente horizonta-
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lement une très grande' ouverture',? .pratiquement égale à
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I80 ;
ainsi qu'un écTia'icagè très dégradé aw s d.t - a^- "
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On voit donc' que par rapport aux protecteurs connus,' le dispositif faisant 1'objet de l'invention permet
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de réaliser un progrès extrêmenenw important..
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for: OPTICAL SYSTEM FOR LIGHTS AND PROJECTORS
The present invention relates to an optical system for headlights and projectors making it possible to obtain a beam capable of being clearly limited, for example to a circle or to a straight line in the vicinity of the axis or axes of maximum intensity, and this with zero or negligible loss of axial power corresponding to the useful surface of the device and with an optimum angle of use of the luminous flux emitted by the source.
The difficulties in making such an optical system arise from the following causes:
We know that any real light source
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S (Fig.l) gives rise, as a result of its dimensions, at any point M of the optics R of a projector, to an elementary conical light beam whose 3 'opening is equal to the solid angle at which the source is viewed from the point of view of optics, these apertures therefore being variable from one point of the optic to another depending on its distance from the source except in the case of sensitive optics. - 'stigmatic element with a large parameter likely to be assimilated to a sphere.
As on the other hand the quantity of flux received from the source by a given surface element of the optic is all the greater the closer it is to the source, at least in the case of a -source spherical, one can notice that the apertures of the elementary conical beams are all the larger as the zone of the optic from which they emanate is more strongly illuminated, which is the case in the usual reflectors and refractors, for the central zone of these devices:
If therefore we consider the illumination produced by such a projector under a distant plane perpendicular to its optical axis, we observe the presence of a strongly illuminated central spot preventing elementary conical beams having a weak aperture;
and surrounded by a larger area of illumination decreasing towards the periphery and preventing elementary conical beams of increasingly large aperture, the strongly illuminated areas and of small surface area of the wall thus giving rise to a wide range of low illumination, and areas of this optic dimly lit but with a glazed surface resulting in a reduced area range of intense illumination.
He. is clear under these conditions that in order to be able to clearly delimit the beam in the vicinity of the intensity axis
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maxima, that is to say to have a strongly lit area- & - cut off snivan4-: a determined contour and Re ige6ne <<<. no intermediate é.'écāre.Jr.t zone, and that without 3 or- cJt.üs- 2w :. ' .Y, .o.o-, te, it is necessary that on the one hand, ex contour
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coincides entirely or in part with. that of the strongly illuminated central spot produced by the beam, and that, on the other hand, the elementary conical beams which contribute to the formation of this spot come from the greater part of the surface; projector.
To resolve this problem. in the. the most general case will therefore be necessary. that all the elementary beams ,, emitted by the optics are superimposed to infinity, ie that the) The surfaces cut on the distant plane to be illuminated by these elementary beams are of similar shape.
2) Which are oriented in a similar way.
3) That the coverage of all the elementary beams be the same.
In other words, it is necessary, in the general case, that the optical system be stigmatic.
However, in the two most common cases, that is to say for a searchlight and for the illumination projector with rectilinear delimitation, these conditions are simplified t.
First of all, in the case of a search projector having to provide a perfectly homogeneous circular delimiting beam, without any gradient or halo on the edges, only the third condition is necessary, because the use from a source as spherical as possible. makes it possible to obtain, with any optical system, surfaces, approximately circular - cut out by the elementary cones on the plane to be illuminated, so that the first condition is automatically satisfied, as also the second, because whatever the way of which a circle is oriented, it is always perposable to itself.
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In. second place ,. if it is a question of obtaining a beam of limited flat shape along a rectilinear contour, for example horizontal, in the vicinity of the most illuminated region of the field, which is the case of the "code" lighting for automobiles, it is necessary, on the one hand, for all the elementary cones of small aperture assigned to distant illumination to cut out on the plane to be illuminated flat-shaped surface elements (which is obtained by taking a rectilinear or cy-
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transverse endric) and that, on the other hand, all these surface elementa are oiikwbée so that their P &% eoe4 and-,. These are soàenttr6- - major axes are very close to the cut-off line.
that n is clear / in this case it will be possible to cut without difficulty by means of any known device, the part of the beam composed of elementary cones of large aperture and giving rise to a zone of low illumination on either side of the spot strongly illuminated flat, for example the part of this zone located above this spot. We can therefore see that in order to solve this problem, it suffices to satisfy only the first two of the three conditions stated above.
These conditions being thus clearly set, it is easy to see. that none of the known optical systems for headlights and projectors can fulfill them satisfactorily. In fact, the optics for projectors currently known belong to the following two categories;
1) Parabolic reflectors comprising a source placed at the focal point (Fig. 2).
If one uses a reflector 1 of this very enveloping type, one obtains an excellent use of the flux emitted by the source, but having as regards the delimitation of the fluz the following drawbacks: a) Used as a searchlight with @ spherical s ii gives rise in all its points to
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to elementary beams such as f, f, f "the shape of which obviously decreases from the center to the edge in inverse proportion to the distance from the point considered, to the focus.
This distribution of the openings of the elementary cones gives rise to. a distant plane perpendicular to the optical axis
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(Fig, 3) at a central spot 2 fprely illuminated from elementary cones of small aperture from .... w, r., '.. from the marginal zone of reflector 1 ,,; and at an extended circular one 3. degraded eclaremeat from the elementary large-aperture cones 3 emanating from the censral region of the rel: t-ecteujc. *
On the other hand, if we limit the parabolic reflector to a weak .. summit cap appreciably Stig @@ - tick, comparable to a portion of a sphere, we can obtain a circular beam of approximately, approximately -homogeneous density,
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shut up then:
use of the source stream obviously becomes defective. b) Used as a lighting projector with a rectilinear or transverse cylindrical source, the parabolic reflector gives rise to a strongly illuminated central area 4 which has the shape of an 8 (Fig. 4) which is due to the fact that flat surface elements such as 5.5 ',
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5 ".etg.:. (Fig.S, cut in the plane to be illuminated by the elementary small aperture cones coming from the marginal zone of the reflector have all the possible orientations around the intersection 6 of the optical axis with this plane.
It follows that in order to limit these beams to a plane, as in the "code" headlights known for automobile
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bilpbl we are obliged to have in a cup a- *>. source, axial cylindrical Oxf localized which leads to beams having a very low axial intensity.
-, As in the case of a searchlight, reducing the reflector to its small central area
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stigmatic allows the beam to be cut without exfocusing the source, but lowers the efficiency below any acceptable limit.
2) The projectors of the second type have a converging lens 7 (Fig. 6) at the focus? of which the source S is disposed and having a very high focal length / diameter ratio so that they can be considered practically as stigmatic.
These projectors therefore make it possible to obtain suitably delimited beams; but their yield is very low 'and their size is considerable:
Apart from these two main types, we still know of optical systems with two elements constituted, for example, by a hyperbolic reflector 8 (Fig. 7) and a converging lens 9 at combined rents F, F 'which allow to obtain;
with a minimum of footprint, the maximum efficiency and concentration of the flux, but which from the point of view of the delimitation of the beam present substantially the same drawbacks as the simple parabolic reflectors.
The present invention relates to an optical system of the latter -type comprising two elements, for example an enveloping reflector and a refractor, or two reflectors, acting successively on the light flux emitted by: the source, and its object to remedy all the drawbacks mentioned above.
In accordance with the invention, the set of the two elements op-. ticks and the source is organized in such a way that the ratio of the apparent area of each zone of the first element, seen from the zone which it feeds on the second. me element, the apparent surface of this last zone seen from the preceding one increases as one moves away from the optical axis of the system towards its edges, and as the characteristics of each of the zones of the second element .. are determined so as to impart the desired direction to the light rays which it receives from the corresponding zone.
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te of the first "optical element ...
Indeed, when two optical elements act successively on the luminous flux emitted by the source ,. les'openings of the elementary conical beams constituting the final emergent beam do not depend only on the openings of the elementary conical beams coming from the first optical element, but also of the distance of the two elements there these two factors. determine ,, for each
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point of the second element: elementl ,. the visible illuminated surfaces of the first, that is to say, at the same time ,. the illumination of each point of the second element and the opening of the elementary beam coming from the point considered of this element.
Indeed -, * let (Fig. 8) be a spherical source 0 of
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small dimensions whose intensity i and brightness Br are the same in all directions, the flux of which acts successively on a reflector R and a., refractor R '; is; dS a zone of R supplying a zone ds containing a point P on R 'and producing at this point (an illumination E
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it illlll the mean angle of incidence and reflection on dS, and ulr the mean angle of incidence on ds..F Let 1 be the intensity emitted from ds.vers. P-, either A the solid angle under which we see dS of the point P or, finally Dr the distance which separates d% of! Ae and ± -the average distance from the source 0 to the element <L <L # surface dS.
In this case, we will have the relations
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E = - "= and 1 = * Bru dis cos u therefore E Br x µ-cos u
D D-
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Like elsewhere A - this cos u by definition D-
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we also have r A w 1-- x E
Now A is equal to the angle of the emerging elementary beam: from point P which remains substantially true even in the case considered where the second element is a refractor,
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we can therefore say that the aperture of the elementary beams issuing from each point P of the exit face of an optics of the projector is proportional to the illumination at this point, the
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prop coefficient;
ionality depending on the brightness of the source
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. , i -, 'Let F be the emerging flux in P ¯, ¯, ¯, ¯ .¯ ,, .... if the source is very small this flux is sensitive- ELS:. , -,, lies the same as that which crosses the surface dS of the reflector 8; so 9 # 1 # ÀlB t n to ot E 2 Q8 COS U 'and finally replacing E by Br x A s A - x, gas
It can therefore be seen that the opening of the elementary beams coming from a very small area of the output face of an optical system with two elements acting successively on the flux emitted by the source is a function of the ratio between
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be the surfaces of the first element seen from ds and the q, ..¯ ..... surfaces seen from dS ..,. ,,. ',,.
It is thus understood that by - making the C19 cos u ratio grow in accordance with the invention when the element dS moves away from the optical axis, that is to say by varying
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. ratio in the same direction as r ,, 'on @ can ,,, if the rate .. "of this increase, act on the law of variation of the opening of the elementary beams coming from the face, from the sor - tie, from the center to, the edges of this face:
For example, - in the case of a searchlight, the apertures of all the elementary beams emitted by points such as P of the second element R 'will be standardized by creating uniform illumination on the entry face. of this element.-In the case of a lighting projector, the beam of which must be capable of being cut in the vicinity of the axis of
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W maximum density, we increase the openings of the elementary beams emitted by R 'from the center to the edges of its output fade, the illumination of which will then increase from the center to the edges, unlike what happens 'passes' with known devices which present an illumination decreasing from the center to the edges in a manner substantially proportional to 1 / r 2,
the ds / ratio being appreciably constant in these devices. The device according to the invention can be considered as an inverted optical system) since the elementary beams presenting the smallest aperture., Intended for illumination from afar and emerging, for this purpose, by the most much of the surface of the second optical element arises from the most stigmatic central area of the first element, which together with the second element constitutes an optical system exhibiting an approximate stigmatism.
This makes it possible in particular, for the lines indicated above, to obtain cuts in the vicinity of the axis or axes of maximum intensity by the use of a filament of suitable shape. something impossible to obtain, as was demonstrated above, with the known optical systems with a wide angle of use where the.) elementary beams of small aperture, intended for illumination of the distance,. the marginal zone, entirely astigmatic of the projector.
It all comes down according to the invention to achieve 'systematically a suitable distribution of the flow on the input face of the second element which can print on the rays that it receives the desired direction, - in particular to parallelize them with the axis optical. To do this, we will act either on the shape of the reflector, or on the location of the source, or on both sides, so that the divergence of the rays reflected by the reflector decreases from the center towards the edges of it. This comes down to. spread over a large area of the second element the @@@ emitted by the most stig-
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matics of the first.
It can also be said that, just as an electrical energy transformer allows the terms of the constant product UI (volt-anpers) to be varied, the system according to the invention constitutes an optical transformer making it possible to make vary the terms of the product dF x ds, ds being the zone of the exit face through which a portion dF of the luminous flux acts in the beam.
By way of example, several embodiments of the optical system forming the subject of the invention have been described below and @ presented in the accompanying drawing.
Figs. 1 to 8 of which it was' question above are diagrams making it possible to understand the principle of the invention.
FIG. 9 schematically represents an optical system in accordance with the invention applicable to search or lighting projectors.
Fig. 10 is an implementation detail,
Fig. 11 shows another embodiment of such a projector. ,
Figs. 12 to 15 schematically show three embodiments of "code" lighting projectors in accordance with the invention. ,
Fig. 16 shows a projector of the so-called zero-brightness type.
Figs. 17-19 show three embodiments of silver-wall lamps used as reflectors in the optical system of the invention.
Figs. 20 ,, 21 and 22 represent respectively. in axial elevation section, in horizontal axial section and from the front, a detailed embodiment of an automobile headlight for "mixed" lighting according to the invention ''
Fig. 23¯ represents the intensity curves of the projector produced in accordance with fig. 20 to 22, and the corresponding curves relating to a projector of the current type.
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In fig. 9 shows a comfort system according to the invention in which the reflector is constituted by a hyperbolic surface 10, for example of revolution around its optical axis, the source 11 being arranged between the anterior focus F and the reflector which As can easily be seen, the divergence of the part of the beam reflected by the central part of the reflector increases more than the divergence of the part of the reflected beam / 'by the marginal zone of the latter.
In the case of a searchlight, a source which is as spherical as possible will be used, for example a filament 12 (fig. 10) wound in a helix which is itself wound in a helix with one or more turns of which the axis coincides with the optical axis of the reflecteul. and we will adjust the exfocalization of this filament until the light on the surface of the second element, that is to say of the; refractor 13, becomes uniform, The refractor 12 consists of a lens at steps 14, 14 ', 14 ",,, etc .;
the characteristics of the successive steps being calculated so as to make the rays coming from the reflector 10 parallel to the optical axis and respectively supplying the annular surfaces of these steps,
In the case of a lighting projector having to give rise to a beam with a flat central tahe capable of being limited to a horizontal plane, close to said spot, a transverse cylindrical filament will be used and the length will be adjusted. 'exfocusing as above, or again so as to obtain on the surface of the step lens 13 an illumination increasing from the center to the edges,
The steps 14 will be calculated so as to parallel with the optical axis only the rays emanating from the central zone of this lens supplied by the central stigmatic zone of the reflector 10, while the steps of the marginal zone of the lens will be ; calculated in such a way as to cut back the light rays which they
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receive from the stigmatic marginal zone of the reflector 10.
It should also be noted that the invention also makes it possible to produce lighting projectors in the cut direction, substantially superior to known projectors and this
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The fact of there possibility to affect to 1-flash to.g distant all the surface of the second element supplied by the sOIDÍ1lital zone of the first eh correcting con \ 1enablet'le! parallax errors by the steps of the second element The maximum intensity along the optical axis is thus obtained without prejudice to the field which may be as large as desired and using the total areas to cover it.
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ment astigaatiqtés of the first element acting by areas of the second element having already been used for distant lighting \.
One can also use any other reflector comprising two conjugate focal points and a suitable source.
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exfocused or astigmatic reflectorsâ for all the positions on the optical axis of a light source, even a point) and whose instantaneous foci, that is to say the points of concentration of the rays of a beam parallel to the The optical axis sent to this reflector and reflected by its various zones are all the more distant from the top of the reflector than the square zones:.:.:.
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pendants are closer to this àommeb.
It is the 1.iS for example cltùn spherical reflector 15 (3ig, 11) in cba binaisôn with which we will use a source 16 disposed at a distance from the top of the reflector, preferably comprised between one third and one fifth of its radius. , It will suffice to use with this spherical reflector a lens
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3 at calculated scales in the case of a ne-, search oud / an uninterruptible lighting projector-, of ma-
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denies that their foci coincide respectively with the virtual images 16 ', î5' ', l6Tt?, .... etc ..
from the source in the mirror
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In the case of a spotlight with a rectilinear cut-off, instead of calculating in a special way the steps of the marginal zone of the lens, use for. fold back or obscure the part of the beam located above the horizontal cut-off plane, other devices, some of which have been indicated below: this is how in the case of FIG. 12, the optical system in accordance with the invention and particularly applicable to "code" lighting for automobiles comprises a hemispherical enveloping reflector 17, and a converging half-lens 18 calculated so as to parallelize the rays coming from the weak central reflector area 17.
In this way, all the rising rays coming from the reflector, except those which can be parallelized by the lens 18, are. suppressed, due to the elimination of the lower half of the reflector, and, in addition, the rays such as mx, mx 'from the astigmatical, but strongly converging marginal zone of the reflector 17 are folded back and serve to illuminate the surroundings.
In the case of fig. 13 one obtains substantially the same result by arranging the reflector in the form of a spherical bowl 19 so that its edge plane is in line with the optical 'axis' X'X of the system, while the refractor 20 consists of a converging part 2Q 'disposed above the horizontal plane passing through the optical axis, and a divergent part 20 "disposed below this plane.
With a reflector 19 diverging below the horizontal plane passing through 3, *. optical axis, it is possible to use a lens 20 of which the lower part 20 "is formed by a parallel glass, or cylindrical with a vertical axis.
Finally, the beam can be folded down by arranging the reflector and the source, so as to be able to tilt them together, the second element remaining fixed.
In accordance with fig. 14 and 15 which represent
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another device respectively in vertical and horizontal section, the source is placed in a cup 21, optionally provided at the front with a screen 22 eliminating the brightness of the source. The edge of the reflector is cut out so that it is more enveloping in the horizontal plane (fig. 15) than in the vertical plane (fig. 14) in order to provide a beam. very open horizontally,
Finally, the invention can also be applied to the production of a so-called zero-brightness automobile headlight, in which case the second optical element will be formed in accordance with FIG. 16 by a second reflector 23 and the beam which it reflects will be cut by the horizontal edge 24, forming a screen, of the casing 25 of the device.
The beam emanating from the central stigmatic zone of small surface area of the reflector being spread in all the embodiments of the invention on a second element of large surface area, it is possible to produce projectors having a large apparent surface area with a reflector of low surface area. dimensions, Under these conditions, the reflector can advantageously be formed by silvering part of the wall of an electric lamp 26 (FIG. 17) of spherical shape, the silver spherical cap 27 being arranged symmetrically or. inclined as in fig, 13 relative to the horizontal diameter of the sphere.
It is also possible, instead of a spherical reflector, to produce in accordance with FIG. 18 a reflector formed by a silver part of a lamp 28 of revolution about its vertical axis and comprising a spherical central zone 29 limited by two horizontal planes P and P, and two marginal zones 30 and 30 ', generated by a continuous curve whose curvature is less than that of the spherical part. We also obtain a
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beam having a horizontal opening greater than its vertical opening.
It is also possible to use reflectors elongated in the transverse direction, which is particularly advantageous in the case of the zero-brightness lighthouse of the. fig. 14; such reflectors could be generated for example by translation along a directing curve arranged in the horizontal plane, of a hypen bolic or elliptical generatrix forming the vertical section of the reflector.
An embodiment particularly before. The use of such a reflector is shown in vertical section in FIG; 19 in which this device is constituted by a double-walled sodium vapor lamp 31 the transversely elongated, the outer wall 32, of circular, hyperbolic or elliptical shape being silvery on the outside or inside, while the outer wall 32 inner tube 33 constituting the light source is suitably exce- trated or exfocused with respect to the silver wall 32.
The zone of the second element illuminating the distance is then very reduced in height (23, "fig.16), which makes it possible to increase the maximum intensity despite the operation in zero brightness.
The'. optical system according to the invention applies 'in particular to the production of automobile headlamps with "mixed" lighting, capable of providing either' an intense beam - at long range and wide field, called "high beam", 'or a folded beam, limited to a horizontal plane and called "code" beam.
In this case, a reflector will be used according to one or the other of the embodiments described above and two distinct light sources with separate ignition arranged so as to give rise in the reflector to two different beams feeding on the second optical element of the system consists of two entirely distinct zones or overlapping one another, and whose characteristics are calculated for
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properly distribute the luminous flux they receive in the field.
Figs. 20 and 21 represent respectively in axial elevation and front section a mixed system of this kind in which the reflector is constituted by a silver part of a spherical lamp 34, with vertical axis, the silver part 35 having the shape of the reflector described above and shown in fig. 14 and 15 so as to provide a horizontally very spread out beam.
The bulb has two transverse filaments 36 and 37, the "road" filament 36 being disposed on the horizontal axis of symmetry of the bulb and at a distance from the top.
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of the reflector substantially! fi18 atl (: iuart e = / fifth of the radius of the sphere so that the beam corresponds to the entire surface of the refractor 38. The filament 36 is preferably arcuate (fig. 22) and a its convexity facing the reflector. The "code" 37 filament is placed above and in front of the "road" filament, at a distance from the reflector substantially equal to a third of the radius of the sphere, and it is placed in a cup 39 whose edge plane is oblique, so as to pass through the center of the sphere, and which is provided at the front
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an anti-glare screen 40.
It is also possible to tilt slightly forward the vertical axis of symmetry of the bulb and then arrange the edge plane of the cup 39 perpendicular to this axis and passing through the center of the bulb. The refractor 38 (fig. 20 and 21) consists of a marginal part 41 with annular steps, the optical axis XX 'of which coincides with the horizontal axis of symmetry of the reflector 35 on which the "red" filament is placed.
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te "36.
The foci; s ::::: 2G; x = ::: s: xxxxxxx of 'these circular scales are arranged at points such as 36' 36 "located on the optical axis X'X and at which are formed , the virtual images of the filament 36 in the zones of the reflector 35 which feed the corresponding steps, from
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te that rays such as mnp, ritnlpl come out of the rerac- "
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their 38 parallel to the optical axis X'X.
The central part 42 of the refractor 38 is constituted by a semi-circular contour zone 43 whose center 44 is located below the optical axis X'X of the marginal zone 41, at a distance substantially equal to the third of the radius of the circle 43: The optical axis Y'Y of this part 42 of the refractor 38 is located very slightly above the "code" filament 37 and this part of the lens has a single focal point 37 'placed at the top. point where the image of the "code '37 filament is formed in the central stigmatic zone of the reflector 35.
For reasons
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sounds of a constructive order, moreover easy to understand; this central part 42 'of the refractor' is provided with téche- loris veeticàulï such as 45'45'f, + 5 "T making it possible to produce this part of the lens with a low thickness while
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by not creating harmful shine thanks to the i-green ';' cality of prisms.
The refractor 38 may further be 'fitted' with striated
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vertical die-tision in the manner commonly used, on the ginoos of automobile headlights. * In de'66nditions, - the beam emanating from the central stigmatic zone of:
reflector 3rd, Ibt! sqoo only the filament "code" 37 is on, - is spread over the entire
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the surface of zone 42 'of the refractor and the corresponding rays are at the exit of this zone; panalléli-- sés with 14nee optic Y'Y giving rise to a beam strictly limited to a plane.
On the other hand, rays such
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that <"h" # "'emanating from the upper marginal zone of the reader ref' 35 'are folded down due to the strong convergence of this zone.
When only the "road" filament 36 is lit, a beam having a great axial power is obtained.
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for the reasons exposed later, moreover; cohmè the central area of the reflectell:.: '"8U:' ,; ' which the density of.
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flux emitted by the filament is very strong, distributes this
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flow over a large outlet area oh gets a
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very transparent "road" beam ,. not giving rise to
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cun halo ,. while in the 'spotlight' of automobises
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.
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known;
the '"high beam" contains an intense central beam yes given to the driver the impression of creating a zone of fog gÏnan-6, there visibi'iié' In fig * 23 'we have represented the' curves C, -C " 2 of illumination intensity in Hitx at a diàéàncé of 30 meters provided respectively in "road" and "code" lighting by the device shown in fig. 20, - 21, and, from the other hand, ' e's' 6orrespdndanieidee 0-'el curves provided
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by a current protector comprising a para- reflector
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bolique provided with a transverse abutment filament arranged at the focal point 'of the reflector,' and with an axial fi1.anie1i-é- "cbdë" eXfÓ- placed in a cup, 'the power of the lamps emPl # eèâ in both cases being rllgourèniSement mid # .- rlexamen "comparative of these curves shows that f.
1) En éélai3Fagé routed, 'the device according to the invention gives rise to a more concentrated beam / w (curve 0)' whose axial power is increased by approximately 20% compared to that of the cÛ s6tj : usual tif (curve 0i '); and this despite obtaining the = field also
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big as we want .:
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2 ') in 66ialiage, ixode "- (curve C)' the axial power is increased in a ratio of 1 to 10 'approximately by i; appoe-6 9- that of known devices (curved C'1 ); and in addition the 'coded' beam presents horizontally
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also a very large 'opening' ,? .almost equal to
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I80;
as well as a very degraded ecTia'icage aw s d.t - a ^ - "
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It can therefore be seen that compared to known protectors, the device which is the subject of the invention allows
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to achieve extremely important progress ..