BE497181A - - Google Patents

Description

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  PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS OPTIQUES DE PROJECTION. 



   La présente invention concerne les appareils optiques servant à projeter une faisceau lumineux convergent ou divergent dans une direction particulière ou axe de projection; elle a pour objet l'établissement d'un appareil perfectionné de ce type. 



   L'invention s'applique plus particulièrement aux signaux lumi- neux utilisés dans les chemins de fer ou à d'autres usages analogues; dans ces signaux, la lumière fournie par une lampe électrique doit être concentrée et projetée suivant un faisceau à rayons sensiblement parallèles ou suivant un faisceau conique, de manière que les rayons lumineux ou une surface éclai- rée par ceux-ci soient visibles dans tout l'espace compris dans un angle de vision déterminé à partir de l'axe de projection? la présente invention permet d'atteindre ce but de manière particulièrement efficace et pratique. 



   On a proposé déjà de concentrer, suivant un faisceau parallèle ou conique, la lumière émise par une source lumineuse, en utilisant des sur- faces réfléchissantes ou miroirs. Conformément à l'invention, ces surfaces réfléchissantes sont constituées en totalité ou en partie par la ou les sur- faces intérieures d'un ou de plusieurs corps transparents de forme convenable, de façon que la réflexion de la lumière se produise à l'intérieur de ce ou ces corps, la lumière réfléchie étant transmise à travers la matière transparente pour former un faisceau lumineux extérieur ou pour éclairer une surface dispo- sée perpendiculairement à l'axe optique de l'appareil. Les surfaces réfléchis- santes étant intérieures ne sont pas affectées par les conditions atmosphéri- ques, et peuvent conserver en permanence une grande efficacité.

   La matière constituant le corps transparent est de préférence la matière plastique vendue dans le commerce sous la marque "Perspex" 
L'invention est représentée à titre d'exemple sur le dessin annexé sur lequel 
Les figures 1, 2,3, 4 et 5 sont des vues schématiques représentant 

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 en élévation latérale coupée différents systèmes optiques conformes à l'inven- tion et destinés aux signaux de chemins de fer ou à d'autres usages analogues. 



   La figure 6 est une vue schématique de face du système optique de la figure 5. 



   Les figures 7 et 8 représentent schématiquement en élévation laté- rale coupée, deux autres systèmes optiques analogues à celui de la figure 3 mais comportant par rapport à celui-ci certaines modifications et additions. 



   Si on considère d'abord la figure 1, on voit que dans ce mode de réalisation la source lumineuse est constituée par une lampe électrique à in- candescence 1 montée à l'intérieur d'une cavité 2, creusée au sommet d'un bloc 3 de   "Perspex",   ayant la forme d'un paraboloide plein, le filament 4 de la lampe est placé au foyer du paraboloïde dont l'axe coïncide avec l'axe de projection désiré. 



   Dans cette disposition, les rayons lumineux émis par le filament de la lampe et atteignant la surface intérieure du paraboloide constitué par le bloc de   "Perspex"   se réfléchissent sur cette surface pour former un fais- ceau sensiblement parallèle ou concentré comme l'indiquent les lignes en poin- tillé et les flèches. Pour utiliser les rayons émis au-delà du bloc 3 et en arrière de celui-ci, un réflecteur semi-sphérique 5 est disposé derrière la lampe 1 avec son centre de courbure placé sur le filament de celle-ci. 



   Etant donné que ce bloc paraboloïde 3 a une longueur axiale limi- tée, un cône central et axial de rayons lumineux provénant de la source tra- verse le bloc sans subir de réflexion; dans le but de concentrer quelques uns de ces rayons en un faisceau sensiblement parallèle, on peut prévoir une len- tille convenable 6 disposée, comme on le voit sur la figure 2, sur la surface frontale 7 du bloc, ou près de cette surface, la lentille 6 faisant de préfé- rence partie intégrante de la surface 7 comme c'est le cas sur la figure 2. 



   Dans un autre mode de réalisation représenté sur la figure 3, le bloc transparent est constitué par un certain nombre de parabolïdes creux en forme de coupe ou de coquilles, 3a, 3b, 3c, 3d, logés coaxialement les uns dans les autres; la lumière pénétrant par les extrémités adjacentes des différents éléments du corps transparent se réfléchit sur la surface intérieure de chaque élément de façon à être projetée suivant des faisceaux creux et sensiblement cylindriques comme l'indiquent les lignes en pointillé et les flèches. L'an- gle au sommet du cône central constitué par les rayons émis directement par le filament de la lampe   4   et ne subissant pas de réflexion est considérablement réduit dans ce mode de réalisation.

   On peut, si on le désire, concentrer une partie des rayons lumineux de ce cône central en utilisant une lentille cen- trale comme dans le cas de la figure 2 ou encore un noyau central 8 en forme de paraboloïde qui réalise la concentration de ces rayons par réflexion inté- rieure. 



     On   peut obtenir un faisceau coloré en colorant l'une au moins des faces d'entrée et de sortie du bloc transparent ou la matière constituant ce bloc ou en utilisant des écrans colorés placés soit d'un côté, soit de l'autre du bloc de projection., 
Les dispositifs conformes à l'invention et décrits plus haut sont conçus pour projeter un faisceau de rayons lumineux sensiblement parallèles à partir d'une source lumineuse concentrée telle qu'un filament de lampe élec- trique; les dispositifs de ce genre sont particulièrement intéressants pour la réalisation des signaux de chemins de fer du type à longue portée'appelés aussi "projecteurs" dans lesquels le signal doit être visible à une distance relativement grande et dans un angle de vision relativement réduit. 



   La présente invention peut cependant être appliquée également aux appareils optiques de projection du type dans lequel une surface doit être é- clairée brillament et uniformément de manière à être visible dans un large an- gle de vision, comme c'est le cas dans les signaux dits à courte portée. 



   Dans un dispositif de ce type, conforme à l'invention, et représen- té sur la   figure.''4,   le bloc transparent est composé d'éléments creux 9a, 9b, 

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 9c, 9d en forme de paraboloïde et logés les uns à l'intérieur des autres; le bloc est interposé entre la surface à éclairer et la source lumineuse. Celle- ci peut consister,   oomme   dans la figure 4, en une lampe électrique à incandes- cence 1 dont l'ampoule peut être transparente, dépolie ou opalescente; de tou- tes façons, les éléments 9a, 9b etc...   composant le bloc-transparente   ont des formes et des dimensions telles que les rayons lumineux émis par la lampe sont réfléchies plusieurs fois sur les surfaces intérieures des éléments qui diri- gent ainsi les rayons vers la surface à éclairer. 



   On peut aussi avoir une surface opalescente ou dépolie interposée' entre la lampe'et le bloc transparent et réalisée, soit par un écran spécial, soit par la face d'entrée même du bloc de projection 3. 



   La partie centrale du bloc composite est constituée par un noyau 10 de   "perspex"   en forme de paraboloïde qui complète par réflexion interne le plain éclairement de la surface, celle-ci pouvant être réalisée sous la forme d'un couvercle de verre (non représenté) ayant une forme lenticulaire ou prismatique. Cette surfaceà éclairer peut être constituée par la face mê- me de sortie du bloc de-projection, face qui est âlors dépolie ou opalescente, ou par un écran dépoli.   @   
Dans un autre mode de réalisation représenté sur les figures 5 et 6, le bloc transparent composite, dont la surface extérieure affecte la forme d'un paraboloide, est composé d'un .certain nombre de segments 11 assemblés entre eux comme les lames d'un collecteur de dynamo, chaque segment en coupe ayant la forme d'un coin.

   Le bloc transparent est aisi subdivisé en plans radiaux et les rayons lumineux pénétrant dans chaque segment 11, du côté de la lampe 1 ou d'une autre source lumineuse quelconque, sont réfléchis plu- sieurs fois à l'intérieur du segment, et en sortent pour éclairer le couver- cle de verre constituant le signal ou tout autre surface analogue se trouvant à l'autre extrémité du bloc transparent. 



   Comme dans les modes de réalisation décrits précédemment, la par- tie centrale du bloc est constituée par un noyau 12 ayant la forme d'un para- boloïde 
Dans d'autres modes   deléalisation,   pouvant convenir aussi bien aux signaux à longue portée qu'aux signaux à courte portée, le bloc transpa- rent composite est constitué par une feuille de "Perspex" ou d'une matière a- nalogue enroulée en spirale de manière à former un paraboloïde, l'épaisseur de la feuille variant transversalement dans le sens convenable de manière à obtenir la forme finale désirée. 



   Le bloc transparent peut également être formé d'un faisceau de tiges en biseau pliées et assemblées de manière à   fermer   un paraboloïde, cha- que tige.formant un canal de guidage servant   à   conduire les rayons lumineux de la source à l'extrémité opposée du corps transparent par réflexion inter- ne se produisant à l'intérieur des tiges. 



   Dans le système optique de signalisation de la figure 7, on voit que le paraboloïde 13 est constitué comme dans les figures 3 ou 4, la surface frontale 14 du bloc 13 ayant cependant une forme concave dans le but de suppri- mer l'effet connu sous le nom   d"'effet   fantôme". On peut aussi à cet effet mu- nir la face de sortie du bloc transparent d'un écran transparent incliné. 



   Le système optique représenté sur la figure 7 comporte aussi des dispositions fournissant un feu arrière; une tige ou bloc 15 de "Perspex" est montée dans le boîtier du signal au-dessus de la lampe 1, dans une position telle que l'extrémité intérieure 16 de cette tige, extrémité qui est inclinée à 45  par rapport à l'axe horizontal de la tige, soit placée verticalement au- dessus du filament 4 de la'lampe. L'extrémité opposée 17 de la tige 15 est perpendiculaire à l'axe horizontal de celle-ci, dont les surfaces, à l'excep- tion de la face'17 et d'une partie 18-de la surface inférieure, sont entourées par un boîtier 19 qui empêche toute lumière extérieure au dispositif de   péné-   trer dans la tige.

   Toutes les surfaces de la tige 15 sont parfaitement polies de manière à permettre la réflexion interne, à l'exception de la face   d'extré-   mité 17 qui est de préférence rugueuse ou traitée d'une autre manière pour aug- 
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 menter la dispersion de la lumière. 



   La face d'extrémité 17 de la tige 15 est disposée en face d'une ouverture 20 du boîtier 21 du signal. Il est évident que les rayons lumineux émis par le filament 4 de la lampe et traversant la partie 18 de la tige 15 se réfléchissent intérieurement sur la face d'extrémité 16 et sur les autres surfaces intérieures de la tige. Pour éclairer l'extrémité 17, comme l'indi- quent les lignes pointillées et les flèches. 



   Puisque la tige 15 peut être montée relativement près de la lampe 1, on obtient un éclairement suffisamment brillant de la surface d'extrémité 17, qui apparaît comme un feu arrière à travers l'ouverture 20. 



   Dans le système optique modifié de la figure 8, les deux faces d'extrémité intérieure et extérieure 16 et 17 de la tige 15 sont perpendicu- laires à l'axe horizontal de cette tige, axe qui passe par le filament 4 de la lampe. 



   Un réflecteur annulaire 22, dont la surface réfléchissante a la forme d'un ellipsoïde ayant l'un de ses foyers sur le filament de la lampe. 



  4, est disposé autour du bloc transparent 13 du système optique, l'autre foyer de la surface réfléchissante du réflecteur- 22 se trouvant en un point 23 in- térieur à la tige 15. 



   Les rayons lumineux provenant du filament 4 de la lampe se trouvant ainsi concentrés au foyer 23 et viennent éclairer, par réflexion interne, la face d'extrémité 17 de la tige 15 qui disperse la lumière. 



   Un écran opaque   24   est.interposé entre la lampe   1   et la tige 15 dans le but d'empêcher la lumière du jour de pénétrer par l'ouverture 20 et de produire un faux signal à travers le bloc 13. 



   Bien que, dans les dispositifs, décrits et représentés ci-dessus, le bloc transparent ait la famé d'un paraboloïde, soit plein, soit composé d'un certain nombre de coquilles ou coupes enfilées les unes dans les autres, on comprend que dans certains cas le bloc transparent puisse avoir la forme d'un ellipsoïde, d'un hyperboloïde ou même d'un cône, et puisse être composé d'un certain nombre de coquilles ou coupes ayant l'une quelconque de ces formes géo- métriques. 



   Le bloc transparent de projection n'est pas forcément un corps de   révolution,-   il peut présenter une section cônique non circulaire dans des plans parallèles à un plan donné et des sections pouvant être paraboliques,ellipti- ques, hyperboliques, côniques ou cylindriques, dans les plans perpendiculaires à ce plan donné. 



   Il est évident que la présente invention n'est pas limitée à une forme particulière de réalisation et que les dispositifs décrits et représen- tés ci-dessus ne sont donnés qu'à titre-d'exemples. 



   REVENDICATIONS.¯ 
1. - Appareil optique de projection du type comportant des surfa- ces réfléchissantes destinées à concentrer la lumière émise par une source lumineuse en un faisceau sensiblement parallèle ou cônique, le dit appareil étant caractérisé par le fait qu'il comprend des surfaces réfléchissantes cons- tituées en totalité ou en partie par les surfaces intérieures d'un ou de plu- sieurs blocs transparents de forme convenable.

Claims (1)

1. 2. - Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que la matière transparente constituant le bloc de projection est une matière plastique telle que celle vendue dans le commerce .sous la marque "Pers- pex".

   3. - Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que le bloc transparent de projection a la forme d'un paraboloïde, ou d'un ellipsoïde, ou d'un hyperboloïde ou d'un cône et est disposé devant la <Desc/Clms Page number 5> source lumineuse.

   4.- Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait qu'un miroir sphérique est disposé près de la lampe du côté opposé au bloc de projection et que son foyer se trouve sur le filament de la lampe.

   5.- Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que la section transversale de la surface réfléchissante du bloc trans- parent n'est une section conique non circulaire que dans les plans parallèles à un plan donné.

   6. - Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que le bloc transparent de projection est constitué par un certain nom- bre de coupes ou coquilles disposées coaxialement les unes à l'intérieur des autres, de manière que chacune d'elles fournisse un faisceau lumineux creux et sensiblement cylindrique.

   7. - Appareil optique selon les revendications 1 et 6 et caracté- risé par le fait que les coupes ou coquilles constituant le bloc transparent de projection sont disposées de manière que les rayons'lumineux se réfléchis- sent plusieurs fois sur la surface intérieure de chacune d'elles et que la lumière totale soit diffusée suivant un grand angle à la sortie.

   8. - Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que le bloc transparent de projection -est constitué par un certain nom- bre de segments assemblés à la manière des lames d'un collecteur électrique, chaque segment vu en coupe ayant la forme d'un coin et les dispositions étant telles que les rayons lumineux se réfléchissent-plusieurs fois sur la surface intérieure de chaque segment et que la lumière totale soit diffusée, suivant un grand angle à la sortie.

   9. - Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que le bloc transparent de projection est constitué par une feuille enroulée en spirale et dont l'épaisseur est convenablement graduée dans le sens transversal de manière à réaliser la forme voulue.

   10.- Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que le bloc transparent de projection est formé par un faisceau de ti- ges en biseau pliées et assemblées de manière à réaliser la forme voulue.

   11.- Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que le bloc transparent de projection comporte une lentille ou noyau central.

   12.- Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que l'appareil comporte des organes aménagés pour -fournir un feu arriè- re.

   13.- Appareil optique selon les revendications 1 et 12 et caracté- risé par le fait que les organes fournissant le feu arrière consistent en une tige de matière transparente ayant une face d'extrémité plane inclinée à 45 par rapport à l'axe de la dite tige et disposée au-dessus de la source lumi- neuse, tandis que son autre face d'extrémité est perpendiculaire au dit axe, les dispositions étant telles que la lumière émise par la source se réfléchit intérieurement à la tigé sur la face d'extrémité inclinée à 45 , et sorte par l'autre face d'extrémité qui constitue le feu arrière, la surface extérieure de la tige étant masquée par une substance opaque aux endroits voulus pour éviter toute introduction de lumière extérieure.

   14.- Appareil optique selon les revendications 1, 12 et 13 et caractérisé par le fait que la face d'extrémité de sortie de la tige a une sur- face inégale de manière à disperser la lumière.

   15.- Appareil optique selon les revendications 1 et 12 et caracté- risé par le fait que les organes fournissant le feu arrière consistent en une tige transparente dont les faces d'extrémité sont perpendiculaires à son axe qui passe par le centre de la source lumineuse, et en un miroir elliptique an- nulaire entourant le bloc transparent de projection ayant un foyer au centre de la source lumineuse et un autre foyer en un point intérieur de la tige. <Desc/Clms Page number 6>

   16.- Appareil optique selon la revendications 1 et caractérisé par le fait que la face du ou des blocs transparents de projection par laquelle entre la lumière est transparente, colorée ou non, ou opalescente ou dépolie.

   17.- Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que la matière du ou des blocs transparents de projection est colorée dans la masse.

   18.- Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que la face du ou des blocs de projection par laquelle sort la lumiè- re est transparente, colorée ou non, ou opalescente, ou dépolie.

   19.- Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que la surface du ou des blocs transparents de projection par laquel- le sort la lumière comporte des rugosités destinées à augmenter la dispersion de la lumière.

   20. - Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait qu'un ou plusieurs écrans dépolis ou colorés sont disposés entre la source lumineuse et la face d'entrée de la lumière dans le ou les blocs trans- parents de projection.

   21. - Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait qu'un ou plusieurs écrans dépolis ou colorés sont disposés en avant de la face de sortie du ou des blocs transparents de projection.

   22. - Appareil optique selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que la face de sortie du ou des blocs transparents de protection est concave ou munie d'un écran transparent incliné dans le but d'éviter l'effet "fantône". en annexe : 3 dessins.