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L'invention est,relative à un dispositif pour l'éclairage axial ou latéral, symétrique ou dis symétrique, de surfaces rectangulaires oblongues, plus particulièrement pour l'éclairage des voies publiques.
Les dispositifs d'éclairage de voies publiques existants compor- tent en règle générale un système catoptrique, dioptrique ou catadioptrique dessiné et calculé en fonction des données géométriques et photométriques du cas d'espèce à résoudre, de sorte que le réflecteur ou l'optique de l'ap- pareil ne convient que pour la destination particulière en vue de laquelle il a été conçu.
L'invention a pour but de réaliser des dispositifs simples, robus- tes et efficaces, susceptibles d'être réglés sur place en tenant compte des problèmes nés de l'implantation obligée des lampadaires ou supports, des di- mensions et proportions et du profil en plan et en coupe verticale de la sur- face à éclairer et de la répartition désirée du flux lumineux.
L'appareil d'éclairage suivant l'invention comprend essentielle- ment un support pour la source lumineuse et un système optique (catoptri- que, dioptrique ou fonctionnant à la fois par réflexion et par réfraction) pour diriger et répartir le flux lumineux obliquemment par rapport au support, suivant la courbe de répartition désirée dudit flux, ce système optique étant orientable autour d'un axe de rotation distinct de l'axe optiuedu système optique.
On comprend facilement que cette disposition permet, à l'aide d'un même modèle d'appareil, d'assurer l'éclairage convenable de surfaces de formes irrégulières, soit en plan, soit en coupe verticale, que l'appareil soit disposé axialement ou plus ou moins déporté latéralement.
En général, pour obtenir le rendement lumineux maximum, l'appareil comprend deux systèmes optiques (catoptriques, dioptriques ou les deux) dis- posés symétriquement par rapport au plan de symétrie du support, dans lequel est disposée la source lumineuse, ces deux systèmes optiques étant orienta- bles simultanément et/ou séparément autour d'un axe de rotation avec lequel les axes optiques des systèmes optiques orientables font un angle détermi @
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple s - la Fig. 1 est un schéma en perspective des conditions géométri- ques d'éclairage d'une surface rectangulaire, l'appareil d'éclairage surplom- bant l'un des axes de symétrie de la surface;
- la Fig. 2 est un schéma des'conditions d'éclairage de la surfa- ce dans un plan vertical ,- la Fig. 3 est un diagramme de répartition des intensités lumi- neuses permettant un éclairage correct de cette surface ; - la Fig. 4 est un schéma analogue à la Fig. 1, montrant l'effet d'un décalage latéral de la source par rapport à l'axe de la chaussée ; - la Fig. 5 est un diagramme analogue à la Fig. 3, montrant une répartition des intensités lumineuses permettant un éclairage correct avec la disposition de la Fig. 4.; - la Fig. 6 est un schéma d'un appareil d'éclairage suivant l'in- vention permettant de réaliser Les éclairages précédents ; - la Fig. 7 est un schéma analogueàlafig.4,montrant les conditions à réaliser pour l'éclairage latéral d'une voie en courbe ;
, - la Fig. 8 est un schéma analogue àlafig.6,d'unappareil à deuxopti- ques symétriques, permettant un éclairage correct avec la disposition de la Fig. 7,- la Fig. 9 et 10 sont respectivement une coupe axiale et une vue de face à plus grande échelle d'un appareil fonctionnant à la fois par réfle- xion et par réfraction ; - les Fig. 11 et 12 sont des vues analogues aux Fig. 9 et 10, res- pectivement d'un appareil dioptrique; - la Fig. 13 montre une variante de réalisation du support ; - la Fig. 14 montre l'appareil monté en candélabre et
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-les Fig. 15 à 18 montrent l'appareil monté en applique, suivant diverses formes de réalisation.
La Fig. 1 montre une source lumineuse S, surplombant un axe de symétrie XY d'une ssurface rectangulaire à éclairer, par exemple une place ABCD, au droit d'un des côtés BC.
Le problème consiste à réaliser, soit un éclairement uniforme, c'est-à-dire une répartition uniforme du flux par unité de surface, soit une -luminance constante,, c'st-à-dire un éclairement tenant compte du pou- voir réflecteur de la surface dans la direction considérée suivant le critè- re adopté, avec un écartement économique des appareils, par exemple un espa- cement égal à 3 à 6 fois la hauteur au-dessus du sol.
Si l'on considère la coupe :verticale suivant XY (Fig. 2) on voit que l'angle au sommet du faisceau lumineux reçu par une surface élémentaire MM' et NN' dépend de l'éloignement de celle-ci par rapport à la source. Pour éclairer correctement une telle surface, la densité du flux lumineux émis, c'est-à-dire l'intensité lumineuse, doit varier dans les diverses, directions émanant de la source S et la courbe dite "isocandélas" représentant la pro- jection sur un plan vertical perpendiculaire XY, dans le voisinage de la sour- ce, du solide photométique, a la forme représentée à la Fig. 3.
On comprend, par analogie avec une carte géographique en courbes de niveau, que l'intensité maximum doit se situer à l'intérieur de la courbe centrale e, l'intensité diminuant progressivement dans toutes les directions à partir de cette zone centrale. L'intensité maximum correspondant à cette zone centrale est émise (Fig. 1) suivant SE et devrait se maintenir sensible- ment à la même valeur à l'intérieur du triangle plan SAD, notamment suivant SA et SD, correspondant à peu près aux points a et d de la courbe de la Fig.3.
En réalité cette constance de l'intensité n'existe à la Fig. 3 que dans la région a'd'et la courbe de la Fig. 3 ne constitue qu'une solution approchée mais cependant satisfaisante du problème à résoudre.
La partie efficace du flux étant comprise à l'intérieur du trian- gle sad dé la Fig. 3, toute la fraction du flux se trouvant à l'extérieur de ce triangle forme un éclairage d'ambiance, dont l'existence, notamment pour l'éclairage des voies publiques, est loin d'être inutile. Cette fraction ne doit pas cependant être trop grande, notamment au-dessus du plan SAD de la Fig. 1, pour éviter l'éblomissement des utilisateurs, compte tenu de la hauteur de la source au-dessus du sol et de l'espacement des appareils, et aussi pour obtenir le rendement lumineux optimum. Pratiquement l'angle fait par la direction de l'émission du flux de densité maximum avec la perpendi- culaire à l'aire à éclairer menée de l'appareil varie entre 55 et 75 .
Cette direction correspondant à l'intensité maximum doit coïncider avec l'a- xe optique de l'appareil d'éclairage.
Si la source S, au lieu de surplomber l'axe de symétrie XY, est décalée latéralement (Fig. 4) et surplombe une parallèle X'Y' à l'axe, les conditions de répartition du flux se trouvent modifiées. Il en résulte que la forme du réflecteur ou de l'optique (dioptrique, catoptrique ou les deux) associée à la source S devrait être modifiée chaque fois que l'implan- tation de la source par rapport à la surface à éclairer est elle-même modi- fiée.
L'invention repose sur cette constatation qu'un éclairement satis- faisant de la surface ABCD peut encore être réalisé pour la nouvelle posi- tion S' de la source (Fig. 4) si la nouvelle courbe de répartition du flux est déduite de celle de la Fig. 3 par une rotation d'un angle convenable autour du centre s. On obtient ainsi la courbe de la Fig. 5, de centre s'.
La rotation doit être égale à la différence des obliquités des droites S'B, S'C par rapport à la verticale S'H.
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Le dispositif schématique de la Fige 6 permet de réaliser ce ré- gla-ge du flux lumineux. Il comprend essentiellement un support 1 pour la source lumineuse 2, et un système optique 4 pour diriger et répartir le flux lumineux obliquement par rapport au support, suivant la courbe de ré- partition de la Fig. 3, l'optique 4 étant orientable autour d'un axe de ro- tation T-T, distinct de l'axe optique Z-Z' du système optique.
Dans cet exemple, l'optique 4 est un système à la fois réfléchis- sant et réfractant, comprenant une verrerie de galbe approprié pourvue exté- rieurement de prismes annulaires ou parallèles et argentée sur toute sa sur- face (l'argenture étant figurée par un pointillé), un réflecteur approprié
4' étant disposé du côté opposé pour renvoyer sur l'optique 4 les rayons in- cidents venant de la source, ce réflecteur étant transparent vers le bas pour permettre la sortie du flux lumineux utiles.
En réalité, tout ce qui vienttd'âtre dit s'appliquerait aussi bien à l'éclairage d'un second rectangle A'BCD', symétrique de ABCD par rap- port à BC (Fig. 1 à 4) et on comprend aisément qu'un appareil tel que celui de la Fig. 6, comprenant deux optiques 3, 3', symétriques par rapport à la source (Figo 8) émettra à travers chacune de ces optiques 3,3' un flux ayant la répartition figurée par le diagramme de la Fig. 3, la rotation de tout l'ensemble autour de l'axe T-Tl entraînant la rotation des courbes de répar- tition du flux comme indiqué à la Fig. 5, pour l'éclairage latéral schémati- sé à la Fig. 4.
L'appareil peut encore être perfectionné de façon à résoudre le problème plus compliqué de l'éclairage d'une voie en courbe, comme celle à la Fig. 7, où la source S se trouve à cheval sur deux rectangles non ali- gnés ABCD et BCFG. Moyennant un nouvelle rotation de l'une des optiques 3 ou 3' autour de l'axe TT1, oblique par rapport à son axe Z-Z' ou Z1Z';1, on peut orienter la courbe de répartition du flux (Figo 5) de façon à obtenir un éclairement pratiquement très satisfaisant du rectangle BCFG ( à condition bien entendu que l'angle des directions X'Y"X" ne soit pas excessif).
La rotation indépendante des verreries 3,3' peut être réalisée facilement à l'intérieur de deux feuillures appartenant à un anneau 5, pou- vant lui-même tourner à 1 intérieur du support annulaire 1, comme décrit plus en détail ci-après.
D'après ce qui précède, on voit que l'appareil d'éclairage suivant l'invention se prête particulièrement bien à l'éclairage public, lorsqu'il s'agit déclairer une surface longue et étroite correspondant à la chaussée et aux trotoirs. Toute la partie du flux lumineux tombant en dehors de l'aire ainsi délimitée est perdue pour l'éclairage proprement dit mais sert à créer une ambiance. D'une façon plus précise, le flux utilisé est celui qui est é- mis à l'intérieur d'un dièdre ayant comme arête une droite parallèle à la direction de la voie et dont les plans passent sur les côtés de la rue.
De plus, le flux peut être réparti sur la surface de la rue suivant une certai- ne loi, de façon à permettre de percevoir au mieux les obstacles, en tenant compte des propriétés de réflexion de la chaussée et des caractéristiques de la source lumineuse (dimensions géométriques et lumineuses).
La présente invention¯permet de réaliser un éclairage satisfai- sant à l'aide d'un nombre restreint de modèles, pour des largeurs de rues, hauteurs de suspension et implantations variables, en utilisant des sources dont les dimensions sont,soit proches du point lumineux comme les lampes à incandescence, soit de foome rectiligne mais petites, comme les lampes à vapeur de mercure, soit de forme à peu près sphérique ou torique, mais sensi- blement centrées autour d'un point, comme les lampes à vapeur de mercure flu- orescentes, à l'exclusion des sources fluorescentes linéaires, comme les lam- pes ordinaires du commerce.
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Comme on l'a vu, le système optique peut être constitué par un élément réfléchissant de forme circulaire, dont la partie inférieure est transparente et la partie supérieure, argentée et jouant le rôle de miroir, peut être pourvue de prismes ou de cannelures, pour assurer la répartition désirée du flux lumineux.
Lorsque la partie optique destinée à envoyer le flux lumineux sur la chaussée est un système dioptrique, il est constitué de préférence par deux doublets symétriques formés chacun de deux éléments réfractants, l'axe optique de chaque double étant orienté dans la direction où l'on désire ob- tenir le maximum d'éclairement. Dans tous les cas, les systèmes optiques sont susceptibles de tourner individuellement ou en bloc autour d'un axe horizon- tal passant par la source lumineuse, supposée fixe. Dans cette rotation, l'a- xe optique du système optique décrit un cène, ce qui permet de le diriger dans la direction voulue.
La partie intermédiaire servant de support aux deux systèmes op- tiques -peut soit faire copps avec eux, soit en être indépendante. Elle est, dans le premier cas en verre et peut, dans le second, être en verre ou en métal.
Les Fig. 9 et 10 montrent à titre d'exemple un mode de réalisa- tion d'un appareil fonctionnant par réflexion et par réfraction, du type de celui de la Fig. 8 et on y retrouve la source lumineuse 2, les verreries 3, 3' et 1'anneau-support 5. Les verreries comportent un rebord circulaire plan 6, pris dans un joint protecteur 7 de section en U, maintenu de place en place au moyen de pattes 8, contre un cercle 9, grâce à des vis 10 vis- sées dans des bossages 11 de ce cercle. Celui-ci est fixé contre l'anneau 5 au moyen de vis 12. En desserrant celles-ci, on libère en partie-les ver- reries que l'on peut faire tourner par rapport au support.--Un joint d'étan- chéité 13 empêche l'accès de l'humidité à l'intérieur.
Chaque verrerie comprend une calotte sphérique de centre géométri- que J, se raccordant par un congé 14 à une surface plane ou courbe 15. Le centre S de la source lumineuse se trouve sur la perpendiculaire T-T au plan de symétrie de l'appareil. Cette perpendiculaire passe par le centre 0 du rebord circulaire 6, ou au voisinage de celui-ci. Si l'on mène la droi- te JS, elle rencontre la verrerie au point K et S est à peu près au milieu de la distance JK, qui représente le rayon de la calotte sphérique. De ce fait, le point S est voisin du foyer du miroir argenté et les rayons centraux émanant de S sont réfléchis parallèlement à JSK, comme le montre le trajet SMP.
Cette directien JSK, ou MP, est celle correspondant à la densité maxi- mul du flux (zone a' ed' à la Fig. 3). La surface extérieure est rendue ré- fléchissante, par exemple par argenture, dans sa majeure partie, sauf toute- fois dans la région située au-dessoasdu plan horizontal RR passant sensible- ment par l'intersection du profil de la verrerie 3 avec le rayon JSK, de façon à permettre la sortie du faisceau de rayons parallèles représentant le flux maximum.
La lumière émise par la source 2 à l'intérieur du cône de sommet S, dont les génératrices SJ s'appuient sur l'intersection des verreries 3 et 3' avec le plan horizontal R-R agit en éclairage direct. A cette lumière directe s'ajoute de la lumière réfléchie par la parité supérieure du miroir au-dessus du plan R'-R', en raison de l'astigmatisme qui se manifeste pour les rayons non centraux et du caractère non ponctuel de la source.
Pour augmenter le rendement lumineux correspondant à cette partie du flux et en assurer la répartition optimum, les parties des verreries surmontant le plan horizontal R'-R' passant sensiblement par le point K sont pourvues de cannelures 16 jouant le rôle de prismes, afin de dévier les ra- yens vers les zones transparentes des verreries et à réduire le nombre des
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réflexions successives. Ces surfaces prismatiques pourraient être moulées sur la face interne des verreries, mais leur efficacité est plus grande lorsqu'elles sont disposées sur la face externe, grâce à l'effet cumulatif de la réfraction et de la réflexion.
La réflexion peut être assurée, tout au moins en partie, par réflexion totale de la lumière sur des éléments prismatiques, grâce à un calcul convenable de leur orientation, afin de supprimer ou de réduire les parties argentées, ainsi qu'il est bien connu de l'homme du métier.
L'ensemble décrit ci-dessus est monté de façon orientable dans le support annulaire 1, qui peut être fendu comme un collier et bloqué par une vis ou boulon la, avec au besoin une charnière (non représentée) en un point diamétralement opposé.
Les Fig. 11 et 12 montrent un exemple de réalisation d'un appa- reil à système dioptrique. Dans ce cas, chacun des deux ensembles dioptri- ques symétriques forme une lentille, comprenant de préférence un disque plan 17 et une calotte sphérique 18, dont les centres géométriques b et c sont alignés sur une droite passant par le centre 0 de la monture circulaire.
Comme dans l'exemple des Fig. 9 et 12, celle-ci maintient en place un joint
7 de section en U, coiffant les bords plans circulaires juxtaposés 19 et
20 des verreries 17 et 18, raccordés respectivement à ceux--ci par des par- ties planes ou courbes 21 et 22 et des congés 23, 24, les surfaces 21, 23 étant argentées ou pourvues de prismes à réflexion totale.
Dans cet exemple, le joint 7 est maintenu comme précédemment contre le cercle 9 par des pattes 8 à l'aide de vis 10 et le cercle 9 est fixé par des vis 12 contre un, anneau 5, avec interposition d'un joint cir- culaire 13. Le cercle 9 est relié à l'anneau 5 par une charnière 32 (Fig.
12), de sorte qu'en dévissant les vis 12, on peut accéder à l'intérieur de l'appareil.
L'anneau 5 peut tourner à l'intérieur d'un support annulaire 33 et y être immobilisé dans la position de réglage à l'aide d'un boulon 34, traversant une boutonnière 35 pratiquée dans le support 33, dont la longueur périphérique est fonction de l'angle maximum correspondant au réglage envisa- gé.
Le centre S de la source lumineuse 2 est à l'intersection ou au voisinage de l'intersection de la droite Ocb avec le plan de symétrie verti- cale de sorte qu'en faisant tourner la lentille composée 17, 18 autour de son axe de rotation T Tl, passant par 0 et perpendiculaire au plan de symé- trie vertical, l'axe optique Ocb décrit un cône autour de son axe.
Le centre S de la source est disposé au voisinage du foyer de la lentille et la direction SOcb représente celle de la densité maximum du flux, du fait que les rayons centraux émergent en un faisceau parallèle sui- vant cette direction.
Pour éviter une déperdition excessive de lumière vers le haut, les régions supérieures du disque 17 et de la calotte sphérique 18 comportent des cannelures ou prismes 25, 26, calculés de façon à dévier la lumière émer- gente autant que possible parallèlement à SO c b.
Ces cannelures sont de préférence disposées sur les faces en re- gard des éléments 17, 18, dont les bords 19, 20 sont reliés de façon étanche à l'humidité, de sorte que les faces externes de la lentille sont lisses et peuvent être facilement nettoyées. L'étanchéité peut être obtenu par rodage des bords l'un sur l'autre, collage ou interposition d'un joint.
On remarquera que la même forme générale de verrerie 18 peut à volonté servir dans l'appareil dioptrique de la Fige 11 et dans l'appareil
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à la fois réfléchissant et réfractant de la Fig. 9 (après argenture), à con- dition de le faire tourner de 180dans sa monture, et que, en raison de l'em- placement disponible, la monture de la lampe 2 se trouve vers le haut à la Fig. 9 et vers le bas à la Fig. 11.
Cette similitude de forme est avantageuse, car elle permet d'uti- liser dans la fabrication de la verrerie 3 ou 18 des éléments de moules com- muns, correspondant à la face de ces verreries qui est dépourvue' de canne- lures. Elle permet en outre l'utilisation des mêmes montures.
Dans l'exemple des Fig. 9 et 10, les cannelures sont de préféren- ce rectilignes et parallèles et, dans celui des Fig. 11 et 12, elles sont de préférence circulaires et concentriques, et elles s'interrompent sur un sec- teur Sad destiné à l'émergence libre du flux lumineux, dans la zone corres- pondant au secteur Sad de la Fig. 3.
On remarquera que la forme de hublots plans ou en calotte sphé- rique des verreries 3, 17, 18 permet l'emploi de prismes et cannelures cir- culaires, assurant la déviation des rayons émergents par rapport à l'hori- zontale et à la verticale simultanément. Cette disposition de cannelures circulaires concentriques à un axe optique oblique, assumant la concentration maximum du flux, était inapplicable; aux verreries classiques en forme de solides de révolution, en raison de l'impossibilité pratique de les dessi- ner et des difficultés de moulage insurmontables.
A la Fig. 11, on voit que les prismes de la verrerie 18 stinter- rompent plus haut que ceux de la verrerie 17, du fait que, dans cette zone intermédiaire, voisine de l'axe Socb, les prismes de la verrerie 18 suffi- sent à dévier correctement les rayons émergents.
Le tracé des prismes à la Fig. 12 mpntre qu'une partie d'entre eux, au-dessous du plan horizontal passant par .±. pour la verrerie 17 et b pour la verrerie 18 (Fig. 11), peut former des droites verticales parallèles, telles que fg. Dans cette moitié inférieure des verreries, d'autres tracés sont possibles suivant la répartition désirée du flux lumineux.
Dans l'angle dièdres aSd(Fig.12) correspondant à l'angle solide où le flux émis tombe sur la voie à éclairer, c'est-à-dire dont l'arête horizontale passe par la source lumineuse et les côtés par les bords de la rue, on pourrait également disposer des prismes ou cannelures, pour corriger si nécessaire la répartition du flux lumineux.
Les prismes peuvent être calculés de façon à produire normalement une certaine asymétrie du flux lumineux, correspondant à une implantation la- térale de l'appareil d'éclairage (Fig. 4), de sorte que la répartition opti- mum du flux corresponde à cette implantation latérale, tandis que la réparti- tion correspondant à un éclairage axial (Fig. 1),obtenue par rotation de la verrerie dans sa monture, ne constitue qu'une solution approchée (solution inverse de celle des Fig. 3 et 5).
Dans les dispositifs qui précèdent les calottes sphériques peu- vent être remplacées par des portions de surfaces toriques mais les formes planes et sphériques facilitent la taille. des prismes sur les moules. Les surfaces de raccordement telles que 15, 21, 22, sont de préférence des sur- faces réglées (cônes, hyperboloïde, etc.) pour faciliter la taille des moules.
Les verreries ci-dessus décrites peuvent être réduites à leurs parties utiles, et en particulier les surfaces de raccordement telles que 2, 22, 23, 24 peuvent être métalliques et faire partie d'un support 5', par exemple en aluminium fondu, qui, dans ce cas, affecte, vu de côté, une forme triangulaire ou trapézoïdale (Fig. 13). Cette disposition se prête à une ori- entation d'ensemble des optiques 18, 18' autour de l'axe TT par rotation du support 5'; le réglage indépendant des optiques 18, 18' n'affecte pas dans
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ce cas l'orientation de la direction du flux lumineux.
Dans tous les exemples qui précèdent, la monture peut s'ouvrir par le milieu, on peut comporter des charnières et verrous, pour faciliter l'accès à la lampeo
Dans tous les appareils dioptriques, la verrerie intérieure plane
17 peut être suppriméeo Les prismes de la verrerie restante pouvant alors être insuffisante pour dévier correctement la lumière émergente, la verrerie extérieure, utilisée seule, peut être partiellement argentée.
Ces appareils peuvent être supportés de diverses façons. La Fig.14 montre un candélabre classique 27, surmonté d'une monture annulaire 1, telle que celle de la Fig. 8. La Fig. 15 montre une potence classique 28, surmontée d'une monture 1 analogue. A la Fig. 16, la monture 1 est fixée dans un étrier
29 scellé sur un mura A la Fig. 17, le support 30 affecte la forme d'un ber- ceau et à la Figo 189 celle d'une potence surplombante 31.
Pour l'éclairage d'une surface voisine du carré, on pourrait pré- voir, en combinaison avec une source lumineuse unique, deux ou plusieurs pai- res de systèmes optiques du type décrit ci-dessus, les diverses optiques pro- jetant leurs flux lumineux suivant des directions également réparties autour de la source.
Bien entendu, l'invention n'est pas limité aux détails d'exécution ci-dessus décrits, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que le verre peut être remplacé par toute autre matière transparente, par exemple des matières plastiques.
REVENDICATIONS.
1.- Appareil d'éclairage, plus particulièrement destiné à l'éclai- rage des voies publiques, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement un support pour la source lumineuse et au moins un système optique (catoptrique, dioptrique ou les deux) pour diriger et répartir le flux lumineux obliquement par rapport au support, suivant la courbe de répartition désirée dudit flux, ce système optique étant orientable autour d'un axe de rotation distinct de l'axe optique du système optique.