CH193964A - Optique pour phares et projecteurs. - Google Patents

Optique pour phares et projecteurs.

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CH193964A
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Joseph Schaffner Hen Hippolyte
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Schaffner Henri Alexandre Hipp
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  Optique pour phares et projecteurs.    La présente invention est relative à une  optique pour phares et projecteurs permet  tant d'obtenir un faisceau susceptible d'être  nettement limité par     exemple    à un cercle  dans le cas d'un projecteur de recherche, ou  à une droite horizontale dans le cas d'un  phare d'automobile.  



       Les    difficultés de réaliser un tel système  optique proviennent .des causes     suivantes:     On sait que toute source lumineuse réelle       S        (fig.    1) donne lieu, par suite de ses di  mensions, en tout point M de l'optique     R     d'un projecteur, à un faisceau lumineux coni  que élémentaire dont l'ouverture est égale à  l'angle solide sous lequel la source est vue  du point considéré de l'optique, ces ouver  tures étant par conséquent variables d'un  point à un autre de l'optique suivant sa dis  tance à la source sauf dans le cas d'une opti  que sensiblement stigmatique à grand para  mètre susceptible d'être assimilé à une por  tion de sphère.

   Comme, d'autre part, la quan  tité de flux reçue de la source par un élé-    ment de surface donné de l'optique est d'au  tant plus grande qu'il est plus rapproché de  la source, tout au moins dans le cas d'une  source sphérique, on peut remarquer que les  ouvertures des faisceaux coniques élémen  taires sont d'autant plus grandes que la zone  de l'optique dont ils émanent     est    plus forte  ment éclairée, ce qui est le cas dans les réflec  teurs et réfracteurs usuels, pour la zone cen  trale de ces appareils.

   Si donc on considère  l'éclairement produit par un tel projecteur  sur un plan éloigné perpendiculaire à son axe  optique, on constate la présence d'une tache  centrale fortement éclairée provenant des       faisceaux    coniques élémentaires ayant une  ouverture faible, et entourée par une zone  plus grande d'éclairement décroissant vers  la périphérie et provenant des faisceaux  coniques élémentaires d'ouverture de     plus     en plus grande, les     zones    fortement éclai  rées et de faible     surface    de l'optique don  nant lieu ainsi à une plage étendue d'éclaire  ment faible,

   et     les        zones    de cet optique fai-           blement    éclairées mais de     grande    surface don  nant lieu à     une    plage de surface réduite d'é  clairement intense.

   Il est clair, dans ces con  ditions, que pour pouvoir     délimiter    nettement  le faisceau au voisinage de l'axe d'intensité  maxima, c'est-à-dire pour avoir une plage  fortement éclairée coupée suivant un contour       déterminé    sans aucune zone d'éclairement in  termédiaire, et cela sans diminuer cette inten  sité maxima, il est nécessaire que, d'une part,  ce contour coïncide entièrement ou en partie  avec celui de la tache centrale fortement  éclairée     produite    par le faisceau, et que, d'au  tre 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 général, il faudra donc que tous les fais  ceaux élémentaires émis par l'optique se su  perposent à     l'infini,    c'est-à-dire que:  10 Les surfaces découpées sur le plan  éloigné à éclairer par ces faisceaux élémen  taires soient dé forme     semblable;     20 Qu'elles soient orientées d'une manière  semblable;  30 Que l'ouverture de tous les faisceaux  élémentaires soit la même.  



  Autrement dit, il est nécessaire, dans le  cas général, que le système optique soit stig  matique.  



       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 sim  plifient.  



  Tout d'abord, dans le     cas    d'un projecteur  de recherche devant fournir un faisceau à  délimitation circulaire et parfaitement homo  gène, sans dégradé ni halo sur les bords, seule  la troisième condition est nécessaire, car  l'emploi d'une source aussi sphérique que pos  sible permet d'obtenir avec tout système op  tique des surfaces approximativement circu  laires découpées par les cônes élémentaires  sur le plan à éclairer, de sorte que la pre  mière condition est automatiquement satis-    faite, de même d'ailleurs que la deuxième,  car, quelle que soit la manière dont est orienté  un cercle, il est toujours superposable à     lui-          même.     



  En second lieu, s'il s'agit d'obtenir un  faisceau de forme méplate limité suivant un  contour rectiligne, par exemple horizontal, au  voisinage de la région la plus éclairée du  champ, ce qui est le cas de l'éclairage "code"  pour automobiles, il est nécessaire, d'une part,  que tous les cônes élémentaires de faible ou  verture affectés à l'éclairage des lointains     dé-          coupent    sur le plan à éclairer des éléments de  surface de forme méplate (ce qui     s'obtient     en prenant une source     rectiligne    ou cylindri  que transversale) et que, d'autre part, tous  ces éléments de surface soient disposés de  manière que leurs grands axes soient sensi  blement parallèles et très voisins de la ligne  de coupure.

   Il est clair que, dans ce cas, on  pourra couper sans difficulté au moyen de  tout dispositif connu, la     partie    du faisceau  composée de cônes élémentaires de grande  ouverture et donnant lieu à une zone de fai  ble éclairement de part et d'autre de la tache  méplate fortement éclairée, par exemple la  partie de cette zone située au-dessus de cette  tache. On voit donc qu'il suffit, pour résoudre  ce problème, de satisfaire seulement aux deux  premières des trois conditions énoncées plus  haut.  



  Ces     conditions    étant ainsi nettement po  sées, il est facile de constater qu'aucun des  systèmes optiques connus pour phares et pro  jecteurs ne peut les remplir d'une manière  satisfaisante. En effet, les optiques pour pro  jecteurs actuellement connus     appartiennent     aux deux catégories suivantes:  10 Les réflecteurs paraboliques compor  tant 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 flux les inconvénients suivants:       cc)        Utilisé    comme projecteur de recherche  avec source sphérique     S,    il donne lieu en tous  ses points à des     faisceaux    élémentaires tels      que<I>f,<B>f</B>, f</I> dont l'ouverture décroît     6videm-          ment    du centre au bord en raison inverse  de la distance du point considéré au foyer.

    Cette répartition des     buvertures    des cônes  élémentaires donne lieu sur un plan éloigné       perpendiculaire    à l'axe optique     (fig.    3) à. une  tache centrale 2 fortement illuminée prove  nant des cônes élémentaires de faible ouver  ture issus de la zone marginale du réflecteur  1, et à une zone circulaire étendue 3 à éclaire  ment dégradé provenant des cônes élémen  taires à grande ouverture émanant de la ré  gion centrale du     réflecteur.     



  Par contre, si on     limite    le réflecteur para  bolique à une faible calotte sommitale sensi  blement stigmatique, assimilable à une por  tion de sphère, on peut obtenir un faisceau  circulaire de densité à peu près homogène,  mais alors l'utilisation du flux de la     source     devient évidemment défectueuse.  



  b) Utilisé comme projecteur d'éclairage  avec une source rectiligne ou cylindrique  transversale, le     réflecteur    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', 5", etc.     (fig.    5), découpés dans  le plan à éclairer par les     cônes    élémentaires  de faible ouverture issus de la zone margi  nale du réflecteur, ont toutes les orientations  possibles autour de l'intersection 6 de l'axe  optique avec ce plan.  



  Il en résulte que pour limiter ces fais  ceaux à un plan, comme dans. les phares  "codes" connus pour automobiles, on est  obligé de disposer dans une coupelle une  source cylindrique axiale     exfocalisée,        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 stigmatique permet de  réaliser la coupure du faisceau sans     exfoca-          liser    la source, mais abaisse le rendement     au-          dessous    de toute limite acceptable.  



  20 Les projecteurs du deuxième type com  portent une lentille convergente 7     (fig.    6) au  foyer     F    de laquelle est disposée la     source        rS\       et ayant un rapport     distance    focale/diamètre  très élevé de sorte qu'ils peuvent être consi  dérés pratiquement comme stigmatiques. Ces  projecteurs permettent donc d'obtenir des  faisceaux convenablement délimités, mais  leur rendement est très faible et leur encom  brement en longueur est considérable.  



  En dehors de ces deux types principaux,  on connaît encore des optiques à deux élé  ments constituées par exemple par un réflec  teur hyperbolique 8     (fig.    7) et une lentille  convergente 9 à foyers F, F' conjugués, 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 sen  siblement les mêmes inconvénients que les ré  flecteurs paraboliques simples.  



  La présente     invention    est relative à une  optique de ce dernier type comportant deux  éléments, par exemple un réflecteur envelop  pant et un     réfracteur,    ou deux réflecteurs,  agissant successivement sur le flux     lumineux     émis par la source, et elle a pour objet de  remédier à tous les inconvénients     mentionnés     ci-dessus.

   Conformément à l'invention, l'en  semble des deux éléments optiques et de la  source est organisé de telle manière que, vue  en projection sur un plan     perpendiculaire    à  son axe optique, la.     surface    éclairée sur le  deuxième     élément    par la zone centrale stig  matique du premier élément réflecteur cons  titue une fraction plus importante de la sur  face totale de cet élément, que la fraction de  la surface totale du premier élément réflec  teur occupée par la surface de ladite zone  stigmatique, et que les foyers de celles des  zones annulaires concentriques du deuxième  élément qui sont     affectées    à l'éclairage des  lointains,

   coïncident avec les centres des ima  ges de la source fournies par les zones du  premier élément qui les alimentent.  



  En effet, lorsque deux éléments optiques  agissent successivement sur le flux lumineux  émis par la source, les ouvertures des fais  ceaux coniques élémentaires     constituant    le  faisceau émergent final ne dépendent pas      seulement des ouvertures des faisceaux coni  ques élémentaires issus du premier élément  optique, mais encore de la distance des deux  éléments;     ces    deux facteurs     déterminent,    pour  chaque point du second élément, les surfaces  apparentes illuminées du premier, c'est-à-dire,  à la fois, l'éclairement de chaque point du  second élément et l'ouverture du faisceau élé  mentaire issu du point considéré de cet élé  ment.  



  En effet, soit     (fig.    8) une source sphé  rique 0 de     petites        .dimensions    dont l'intensité  i et la brillance     Brsont    les mêmes dans     toutes     les     directions,    dont le flux agit successive  ment 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 P un éclairement F.

   Soit u l'angle  moyen d'incidence et de réflexion sur     dS,    et       2c'    l'angle moyen d'incidence sur     ds.    Soit 1  l'intensité émise de     dS    vers P; soit A l'angle  solide sous lequel on voit     dS    du point P; soit,  enfin, D la distance qui sépare     dS    de     ds,    et     r     la distance moyenne de la source 0 à l'élé  ment de     surface        dS.     



  On aura dans     ce    cas les relations  et<I>I = Br</I>     X        dS    cos     u,    donc
EMI0004.0027  
    
EMI0004.0028     
    Comme, d'autre part,
EMI0004.0029  
   par  définition, on a aussi:
EMI0004.0030  
    Or, A est égal à l'angle du faisceau élé  mentaire émergeant du     point    P, ce qui reste  sensiblement vrai même dans le cas considéré  où le second     élément    est réfracteur, on     peut     donc dire que:

    L'ouverture des faisceaux élémentaires  issus de chaque     point    P de la     face    de sortie  d'une optique de projecteur est proportion  nelle à l'éclairement en ce point, le coeffi  cient de     proportionalité    dépendant de la bril  lance de la source.

      Soit,     d'autre    part, F le flux émergent  en P: ; si la source est     très    petite,  ce flux
EMI0004.0039  
   est sensiblement le même que celui  qui traverse la surface     dS    du réflecteur R;

    donc
EMI0004.0041  
   d'où  
EMI0004.0042     
    et enfin en remplaçant E par<I>Br</I>     X   <I>A:</I>  
EMI0004.0044     
    On voit donc que l'ouverture des fais  ceaux élémentaires issus d'une zone très pe  tite de la face de sortie d'un     système    opti  que à deux éléments agissant successivement  sur le flux émis par la source est fonction  du rapport entre les surfaces     dS    du premier  élément vues de     ds    et les surfaces     ds        vues     de     dS.     



  On comprend ainsi qu'en faisant croître  conformément à     l'invention    le rapport
EMI0004.0052  
    quand l'élément     dS    s'éloigne de l'axe optique,  c'est-à-dire en faisant varier le rapport dans  le même     isens    que r, on peut, suivant le taux  de cet accroissement, agir sur la loi de varia  tion de l'ouverture des faisceaux élémentaires  issus de la. face de sortie, depuis le centre  vers les bords de cette face. Par exemple,  dans le cas d'un projecteur de recherche, on  uniformisera les ouvertures de tous les fais  ceaux élémentaires     émis    par les points tels  que P du second élément R' en créant     un     éclairement uniforme sur la face d'entrée de  cet élément.

   Dans le     cas    d'un projecteur d'é  clairage; dont le     faisceau    doit pouvoir être  coupé au voisinage de l'axe d'intensité maxi  ma, on pourra même faire     croître    les ouver  tures des faisceaux élémentaires émis par     R'     depuis le centre vers les bords de sa face de  sortie dont l'éclairement sera alors croissant  du centre vers les bords, à l'inverse de ce qui  se passe avec les appareils connus qui présen  tent un éclairement décroissant du centre aux           bords        d' ne    façon sensiblement proportion  nelle à le rapport
EMI0005.0003  
   étant sensi  blement
EMI0005.0004  
   constant dans ces appareils.

   Le dis  positif conforme à l'invention peut être consi  déré comme une optique inversée, puisque les  faisceaux élémentaires présentant la plus fai  ble ouverture, destinés à l'éclairage des loin  tains et émergeant dans ce but, par la plus  grande partie de la surface du second élé  ment optique, proviennent de la zone centrale  la plus stigmatique du premier élément, la  quelle constitue avec le second élément une  optique présentant un stigmatisme approché.

    Cela permet en particulier, pour les raisons  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 impossible à obtenir, ainsi  qu'on l'a démontré plus. haut, avec les opti  ques connues à grand angle     d'utilisation    où  les faisceaux élémentaires de faible ouver  ture,     destinés    à l'éclairage des lointains, pro  viennent de la zone marginale,

   entièrement       astigmatique    du     projecteur.       Tout revient donc suivant l'invention à  réaliser systématiquement une     répartition     convenable du flux sur la face d'entrée du  second élément lequel pourra imprimer aux  rayons qu'il reçoit la direction voulue, no  tamment -de les     paralléliser    avec l'axe opti  que. Pour cela., on agira soit sur la forme du  réflecteur, soit sur     l'emplacement    .de la source,  soit sur les deux à la fois, de manière que  la divergence des rayons     réfléchis    par le ré  flecteur diminue depuis le centre vers les  bords de celui-ci.

   Ceci revient à étaler sur  une grande surface du second élément le flux  émis par la petite surface sommitale la plus       stigmatique    -du premier.  



  On peut encore dire que, de même qu'un  transformateur .d'énergie électrique permet de  faire varier les termes du produit constant     UI     (volts-ampères), le système conforme à l'in  vention constitue un     transformateur    optique  permettant de faire varier les     termes    du pro  duit     dF        X        ds,        ds    étant la zone de la     face    de         a1ortie    par laquelle agit .dans le     faisceau    une  portion     dF    du flux lumineux.  



  A     titre    d'exemple, on a .décrit ci-dessous  et représenté au dessin annexé plusieurs for  mes de réalisation de l'optique faisant l'objet  de l'invention.  



  Les     fig.    1 à 8 dont il a été     question        ci-          dessus    sont des schémas permettant de com  prendre le principe de l'invention;  La     fig.    9 représente schématiquement un  système optique conforme à l'invention ap  plicable aux projecteurs de recherche ou .d'é  clairage;  La     fig.    10 en est un détail de réalisation;

    La     fig.    11 représente une autre forme de  réalisation d'un tel     projecteur;     Les     fig.    12 à 15 représentent schémati  quement trois     formes    de réalisation de pro  jecteurs d'éclairage "code" conformes à .l'in  vention;  La     fig.    16 représente un projecteur du  type dit à.     brillance    nulle;  Les     fig.    17     @à    19 représentent trois formes  de réalisation de lampes à paroi argentée uti  lisées comme réflecteurs dans l'optique de  l'invention;

    Les     fig.    20, 21 et 22 représentent respec  tivement en coupe verticale axiale, en coupe  axiale horizontale et de face, un mode de       réalisation    détaillé d'un projecteur d'automo  biles pour éclairage     "mixte";     La     fig.    23 représente les courbes d'inten  sité d'éclairement du projecteur réalisé con  formément aux     fig.    20 à 22, et les courbes  correspondantes     relatives    à un     projecteur    du  type courant.  



  'Sur la     fig.    9, on a représenté un     ,système     conforme à     l'invention    dans lequel le réflec  teur est constitué par une     surface    hyperbo  lique 10, par exemple .de révolution autour  de son axe optique, la source 11 étant .dis  posée entre le foyer     antérieur    F et le réflec  teur, ce qui, ainsi qu'il est facile -de s'en  rendre compte,     augmente    davantage la diver  gence de la partie du faisceau réfléchi par  la partie centrale du     réflecteur,    que la diver  gence de la partie du faisceau réfléchi par  la zone marginale de ce dernier.

        Dans le cas d'un projecteur de     recherche,     on utilisera     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 coïncide avec l'axe optique du réflec  teur, et on     règlera        l'exfocalisation    de ce fila  ment jusqu'à ce que l'éclairement à la sur  face du     deuxième    .élément, c'est-à-dire du  réfracteur 13, devienne uniforme.

   Le     réfrac-          teur    13 est constitué par une lentille à éche  lons 14, 14', 14", etc., les     caractéristiques     des échelons successifs étant calculées -de ma  nière 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 tache cen  trale méplate susceptible 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 encore -de manière à obtenir sur la  surface .de la lentille à échelons 13 un éclai  rement croissant du centre vers, les     bords..     Les échelons 14 seront calculés de manière  à     paralléliser    avec l'axe optique seulement  les rayons     .émanant    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 reçoivent de la zone       marginale        astigmatique    du réflecteur 10.  



  Il est d'ailleurs à     noter    que l'invention  permet .également de réaliser des projecteurs  d'éclairage sans coupure, sensiblement supé  rieurs aux projecteurs connus et cela du fait  de la possibilité d'affecter à l'éclairage des  lointains toute la surface du second     élément     alimenté par la zone sommitale du premier  en     corrigeant    convenablement les erreurs de  parallaxe par les échelons du second élément.

         L'intensité    maxima suivant l'axe optique est  ainsi     obtenue    sans préjudice au champ qui  pourra -être aussi grand qu'on le désire en  utilisant     pour    le couvrir les     zones    totalement         astïgmatïques    du premier élément agissant  par des zones du second élément ayant déjà  servi à l'éclairage des lointains.  



  On peut également utiliser tout     autre    ré  flecteur comportant deux foyers     conjugués    et  une     source    convenablement     exfocalisée    ou  bien des réflecteurs     astigmatiques    pour toutes  les positions sur l'axe optique d'une source  lumineuse même ponctuelle, et dont les foyers  instantanés, c'est-à-dire les points de concen  tration des rayons d'un     faisceau    parallèle à  l'axe optique envoyés sur ce réflecteur et ré  fléchis par ses     différentes,    zones, sont .d'au  tant plus éloignés du sommet du réflecteur  que les     zones    correspondantes sont plus rap  prochées de ce sommet.

   C'est le cas par exem  ple d'un réflecteur sphérique 15     (fig.    11), en  combinaison avec lequel on utilisera une  source 16 disposée à une     distance    du sommet  du réflecteur comprise de préférence entre le  tiers et le cinquième de son rayon. Il suffira  d'employer avec ce réflecteur sphérique     une          lentille    13 à .échelons calculés .dans le     cas     d'un projecteur de recherche ou d'un projec  teur d'éclairage sans coupure, de manière que  leurs foyers coïncident respectivement avec  les images     virtuelles    16', 16", 16"',     etc.    de la  source dans le miroir.  



  Dans le cas d'un     projecteur    d'éclairage à  coupure rectiligne, on peut, au lieu ,de calcu  ler d'une manière spéciale les échelons de la  zone marginale de la lentille, utiliser, pour       rabattre    ou occulter la partie du faisceau  située au-dessus du plan horizontal de cou  pure, d'autres dispositifs dont quelques-uns  ont été indiqués ci-dessous:

   c'est ainsi que  dans le cas de la     fig.    12,     particulièrement     applicable à l'éclairage "code" pour automo  biles, l'optique comporte un réflecteur hémi  sphérique enveloppant 17, et une     demi-len-          tille    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 la moitié inférieure du réflec  teur et, en outre, les rayons tels que     mx,   <I>W</I>     x'         issus de la zone marginale     astigmatique,     mais     fortement    convergente du réflecteur 17  sont rabattus et servent à éclairer les. abords.  



  Dans le cas de la     fig.    13, on obtient sen  siblement le même résultat en disposant le  réflecteur en forme de calotte sphérique 19  de manière que son plan de bord soit incliné  par rapport à l'axe optique     X'X    du système,  tandis que le réfracteur 20 se compose d'une  partie convergente 20' disposée au-dessus du  plan horizontal passant par l'axe optique, et  une partie divergente 20" disposée au-dessous  de ce plan.  



  Avec un réflecteur 19 divergent     au-          dessous        @du    plan     horizontal    passant par l'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 dis  posant le réflecteur et la source de manière  à, pouvoir les faire basculer ensemble, le  deuxième     élément    restant fixe.  



  Conformément aux     fig.    14 et 1,5 qui re  présentent un autre dispositif respectivement  en section verticale et horizontale, on dispose  la     source    dans une coupelle 21, éventuelle  ment munie à l'avant d'un écran 22 suppri  mant la brillance de la     source.    Le bord du  réflecteur est découpé 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 hori  zontalement.  



  Enfin l'invention peut être également ap  pliquée à la réalisation d'un projecteur d'au  tomobile dit à brillance 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  stigmatique .de faible surface du réflecteur  étant étalé dans toutes les formes de réalisa  tion de l'invention sur un deuxième élément  de grande surface, on peut réaliser des pro  jecteurs ayant une     ,surface    apparente impor-    tante avec un réflecteur .de faibles     dimen-          sions.    Dans ces conditions, on peut avanta  geusement constituer le     réflecteur    en argen  tant une partie de la paroi d'une lampe élec  trique 26     (fig.    17) de forme sphérique,

   la  calotte sphérique argentée 27 étant disposée  symétriquement ou inclinée comme en     fig.    1.3  par rapport au diamètre     horizontal    de la  sphère.  



  On peut également, au lieu d'un réflec  teur :sphérique, réaliser conformément à la       fig.    18 un     réflecteur    formé par une partie  argentée d'une lampe 28 .de révolution autour  de son axe vertical et     comportant    une zone  centrale sphérique 29 limitée par deux plans  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 faisceau ayant une ouverture horizontale  supérieure à son ouverture verticale.  



  On peut également employer des réflec  teurs allongés 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 exem  ple par translation le long d'une courbe di  rectrice disposée dans le plan horizontal,  d'une génératrice hyperbolique ou elliptique  formant la coupe verticale du réflecteur.

   Une  forme de réalisation     particulièrement    avanta  geuse d'un tel réflecteur est représentée en  coupe verticale dans     ,la        fig.    19 dans laquelle  ce dispositif est constitué par une lampe à  vapeur de sodium 31 à double paroi allongée  transversalement, la paroi externe 32, de  forme circulaire, hyperbolique ou elliptique  étant argentée extérieurement ou intérieure  ment, tandis que le tube     interne    33 consti  tuant la source lumineuse est convenablement       excentré    ou     exfocalisé    par rapport à la paroi  argentée 32.

   La zone du second élément éclai  rant les     lointains    est alors     très    réduite en  hauteur (23,     fig.    16), ce qui permet d'aug  menter l'intensité maxima malgré le fonction  nement en brillance nulle.  



  L'optique conforme à l'invention s'appli  que en particulier à la réalisation de projec-      Leurs d'automobiles â éclairage     "mixte",    sus  ceptibles 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 utilisera dans ce cas un réflecteur suivant  l'une ou l'autre des réalisations décrites     ci-          dessus    et deux     sources    lumineuses     distinctes     à     allumage    séparé disposées de manière à  donner lieu dans le réflecteur à     .deux    fais  ceaux différents alimentant sur le deuxième  élément optique du système deux zones entiè  rement     distinctes    ou empiétant l'une sur l'au  tre,

   et dont les caractéristiques sont calcu  lées pour répartir convenablement dans le  champ le flux lumineux qu'elles reçoivent.  Les     fig.    20 et 21 représentent respectivement  en coupe verticale axiale et de face un sys  tème     mixte    de     ce    genre dans lequel le réflec  teur -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 hori  zontalement très étalé.

   L'ampoule comporte  deux     filaments    transversaux 36 et 37, le fila  ment "route" 36 étant     disposé    sur l'axe de       symétrie    horizontal de l'ampoule et à     une     distance du sommet du réflecteur comprise  entre le quart et le cinquième du rayon de  la sphère de manière que le     faisceau    corres  pondant alimente toute la surface du     réfrac-          teur    38. Le filament 36 est de préférence  arqué     (fig.    21) et a sa     convexité        tournée    vers  le réflecteur.

   Le filament "code" 37 est dis  posé 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 pas  ser par le centre de la sphère, et qui est munie  à l'avant d'un écran     antiéblouissant    40. On  peut également incliner légèrement en avant  l'axe de symétrie vertical de l'ampoule et -dis  poser alors le plan de bord de la coupelle 39  perpendiculairement à cet axe et passant par  le centre de l'ampoule.

   Le réfracteur 38       (fig.    20 et 21) se compose d'une partie mar-         ginale    41 à échelons     annulaires    dont l'axe op  tique     XX'    coïncide avec l'axe horizontal de  symétrie du réflecteur 35 sur lequel est dis  posé le filament "route" 36.

   Les foyers de  ces échelons circulaires sont disposés en des  points tels que 36', 36" situés sur l'axe opti  que     X'X    et auxquels se forment les images  virtuelles du filament 36 dans les zones du  réflecteur 35 qui alimentent les échelons cor  respondants, de sorte que les rayons tels que       ,în-np,        in'n'p'    sortent du réfracteur 38 paral  lèlement à l'axe optique     X'X.     



  La partie centrale 42     (fig.    22) du     réfrac-          teur    38 est constituée par une zone de con  tour 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 sensible  ment égale au     tiers    du rayon du cercle 43.  L'axe optique     Y'Y    de cette partie 42 du ré  fracteur 38 se trouve disposé très légèrement  au-dessus du filament "code" 37, et cette  partie de la lentille comporte un foyer uni  que 37' disposé au point où se forme l'image  du filament     "code"    37 dans la zone centrale  stigmatique du réflecteur 35.

   Pour des rai  sons d'ordre constructif, d'ailleurs faciles à  comprendre,     cette    partie centrale 42 du ré  fracteur est munie d'échelons verticaux tels  que 45, 45', 45" permettant de réaliser cette  partie de la lentille avec une épaisseur faible  tout en ne créant pas de brillance nuisible       grâce    à la verticalité des prismes.  



  Le     réfracteur    38 peut être en outre muni  de     stries    verticales de diffusion de la ma  nière couramment employée sur les glaces des  phares d'automobiles.  



  Dans ces conditions, le     faisceau        émanant     de la zone centrale stigmatique du réflecteur  35, lorsque seul le filament "code" 37 est  allumé, se trouve étalé sur     toute    la surface  de la zone 42 du réfracteur et les rayons cor  respondants se trouvent à la sortie de cette  zone,     parallélisés    avec l'axe optique YT en  donnant lieu à un     faisceau    rigoureusement  limité à un plan. Par     contre,    les rayons tels  que     nâ'n"p"    émanant de la zone marginale  supérieure du réflecteur 35, se trouvent ra-      battus du fait de la forte convergence de  cette zone.  



  Lorsque seul le filament "route" 36 est  allumé, on obtient un faisceau ayant une  grande puissance axiale pour les raisons expo  sées plus haut. De plus, comme la zone cen  trale du réflecteur, sur laquelle la densité du  flux émis par le filament est très forte, ré  partit ce flux sur une grande surface de sor  tie, on obtient un faisceau "route" très trans  parent, ne donnant lieu à aucun halo, alors  (lue dans certains projecteurs d'automobiles  connus, le faisceau "route" contient un fais  ceau central intense qui donne au conducteur  l'impression de créer une zone de brume gê  nant la visibilité.  



  Dans la     fig.    23, on a représenté les courbes  C,     Cr    d'intensité d'éclairement en lux à une       distance    de 30 mètres fournies respective  ment en éclairage     "route"    et "code" par le  dispositif représenté en     fig.    20, 21, et, d'autre  part, les courbes correspondantes C',     C'i    four  nies par un projecteur courant comportant  un     réflecteur    parabolique muni d'un filament  "route"     transversal    disposé au foyer du ré  flecteur, et d'un filament ,;

  code" axial     exfo-          calisé    place dans une coupelle, la puissance  des lampes employées dans les deux cas étant  rigoureusement la même.  



  L'examen comparatif de ces     courbes    mon  tre que:  <B>10</B> En éclairage "route", le dispositif con  forme à l'invention donne lieu à un     faisceau     plus concentré pour les lointains (courbe C)  dont la     puissance    axiale est augmentée à peu  près de 20 % par rapport à celle du dispositif  habituel (courbe C'), et ce malgré l'obtention  d'un champ aussi grand que l'on veut;

    20 En éclairage     "code"    (courbe Ci), la  puissance axiale se trouve augmentée dans  un rapport de 1 à 10 environ par rapport à  celle des dispositifs connus (courbe     C'i),    et,  en outre, le faisceau "code" présente hori  zontalement une très grande     ouverture,    prati  quement égale à<B>180',</B> ainsi qu'un éclairage  très dégradé au sol et une faible brillance.  



  On voit donc que par rapport à certains       wrojecteurs    connus, le dispositif faisant l'ob-         jet,de    l'invention permet de réaliser un pro  grès important.

Claims (1)

  1. <B>REVENDICATION</B> Optique pour phares et projecteurs du type comprenant une source lumineuse et deux éléments optiques agissant successive ment sur le flux lumineux émis par cette source, soit un réflecteur et un réfracteur, soit deux réflecteurs, caractérisée par le fait que cet ensemble est organisé de telle manière que, vue en projection sur un plan perpendi culaire à son axe optique,
    la surface éclairée sur le deuxième élément par la zone centrale stigmatique du premier élément réflecteur constitue une fraction plus importante de la surface totale de ce deuxième élément que la fraction de la surface totale du premier élément réflecteur occupée par la surface de ladite zone centrale stigmatique, et que les foyers de celles des zones annulaires concen triques du deuxième élément qui sont affec tées à l'éclairage des lointains coïncident avec les centres .des images de la source fournies par les zones du premier élément réflecteur qui les alimentent.
    SOUS-REVENDICATIONS: 1 Optique suivant la revendication, carac térisée par le fait que le premier élément est un réflecteur concave à surface conti nue et que la source lumineuse est dis posée en dehors du foyer de la zone cen trale stigmatique de ce réflecteur. 2 Optique suivant la revendication et la sous-revendication 1, caractérisée par le fait que la source lumineuse est ainsi dis posée, par rapport au réflecteur consti tuant le premier .élément optique,
    que le faisceau émanant de la petite zone cen trale, qui est pratiquement stigmatique, de ce dernier soit fortement divergent, et que les foyers des zones affectées à l'éclai rage des lointains du deuxième élément coïncident avec les images virtuelles .de la source fournies par les zones du réflec teur qui les alimentent, â Optique tsuivant la .revendication et la sous-revendication 1, caractérisée par le fait que la source lumineuse est ainsi dis posée,
    par rapport au réflecteur consti tuant le premier élément optique que le faisceau émanant de la petite zone cen trale, qui est pratiquement stigmatique, de ce dernier soit fortement convergent, le deuxième élément étant placé après le point nodal du faisceau et ses foyers coïncidant avec les images réelles de la source fournies par le réflecteur.
    4 Optique suivant la revendication et la sous-revendication 1, caractérisée par le fait que le réflecteur constituant le pre mier élément comporte plusieurs foyers et que les foyers des zones marginales astigmatiques sont disposés du même côté par rapport au foyer de sa zone centrale stigmatique, et que la source lumineuse est disposée du même côté, par rapport à ce foyer, que les foyers des zones margi nales.
    5 Optique suivant la revendication et la sous-revendication 1, particulièrement ap plicable aux projecteurs de recherche, ca ractérisée par le fait qu'elle comporte une source lumineuse pratiquement sphérique, que l'emplacement de cette source par rapport au réflecteur et la forme de ce dernier sont déterminés de manière à ob tenir un éclairement uniforme sur la sur face du deuxième élément,
    et que ce deuxième élément est constitué par une lentille à échelons calculée de manière à paralléliser l'ensemble des rayons issus du réflecteur. 6 Optique suivant la revendication et les sous-revendications 1 et 5, caractérisée par le fait que la forme du réflecteur est déterminée de manière que chacune des zones annulaires de la lentille ne soit ali mentée que par une seule zone annulaire correspondante du réflecteur.
    7 Optique suivant la revendication et les sous-revendications 1 et 5, caractérisée par le fait que la source lumineuse est constituée par un filament enroulé en hé- lice, enroulée elle-même suivant une hé lice dont l'axe coïncide avec l'axe optique du système.
    8 Optique suivant la revendication et la sous-revendication 1, particulièrement ap plicable aux phares d'automobiles pour l'éclairage "code", caractérisée par le fait qu'elle comporte une source lumineuse cylindrique transversale, que l'emplace ment de cette source par rapport au ré flecteur et la forme de ce dernier sont déterminés de manière à obtenir un éclai rement croissant du centre vers les bords à la surface du deuxième élément,
    et enfin que le foyer de la zone de ce deuxième élément qui est éclairée par la zone cen trale stigmatique du réflecteur coïncide avec l'image fournie par cette zone stig matique du réflecteur. 9 Optique suivant la revendication et les sous-revendications 1 et 8, caractérisée par le fait que pour couper les rayons mon tants ses éléments sont constitués d'une façon dissymétrique par rapport au plan horizontal passant par la direction à éclai rer, l'un au moins de ces éléments étant déterminé de manière à être moins. con vergent au-dessous de ce plan.
    10 Optique suivant aa revendication et la sous-revendication 1, particulièrement ap plicable aux phares "mixtes" pour auto mobiles, caractérisée par le fait qu'elle comporte, pour l'éclairage "route" et "code",
    deux filaments distincts donnant lieu dans le premier élément réflecteur à deux ifaiseeaug d'ouvertures idifférentes alimentant des zones différentes sur la surface du deuxième élément optique. 11 Optique suivant la revendication et les sous-revendications 1 @et 4, caractérisée par le fait qu'elle comporte un réflecteur sphérique.
    12 Optique suivant la revendication et les sous-revendications 1, 4 et 11, caractérisée par le fait que les filaments incandescents sont disposés sensiblement entre le tiers et le cinquième de la distance comprise entre le sommet du réflecteur sphérique et le centre de celui-ci. 13 Optique suivant la revendication et les sous-revendications 1 et 4, caractérisée par le fait que le réflecteur est constitué par une surface de révolution autour d'un axe perpendiculaire à l'axe optique du système et comportant une zone sphérique au voisinage de son intersection avec ledit axe optique.
    14 Optique suivant la revendication et les sous-revendications 1 et 4, caractérisée par le fait que le premier élément optique a une forme allongée dans le sens trans versal, la surface réfléchissante étant en gendrée par la translation d'une hyper bole le long d'une ellipse. 15. Optique suivant la revendication et la sous-revendication 1, caractérisée par le fait que le réflectur a un diamètre sen siblement inférieur à celui du réfracteur constituant le deuxième élément et qu'il est formé par une paroi rendue spéculaire de l'ampoule d'une lampe électrique.
    16 Optique suivant la revendication et les sous-revendications 1, 4, 14 et 15, carac térisée par le fait que le réflecteur est constitué par la paroi externe argentée d'un tube à vapeur de .sodium à double paroi, le tube interne étant convenable ment excentré par rapport au tube externe portant 'l'argenture. 17 Optique suivant la revendication et les sons-revendications 1, 2, 4, 10, 11, 12 et 15, caractérisée par le fait qu'elle com porte une ampoule argentée sphérique, cette ampoule comprenant un filament "route" transversal disposé sur l'axe ôpti- que et un filament "code" transversal dis posé au-dessus de cet axe,
    en avant du filament "route" et muni d'une coupelle dont le plan de bord est oblique par rap port à l'axe vertical de la sphère et passe par le centre de l'ampoule, et que le deuxième élément optique est constitué par une lentille dont la zone centrale est alimentée par le faisceau issu du filament "code" et a son axe optique disposé<B>légè-</B> rement au-dessus de ce filament, tandis que l'axe optique de la zone marginale de la lentille, qui est alimentée en tota lité par le faisceau issu du filament "route", coïncide avec l'axe optique du réflecteur.
    18 Optique suivant la revendication et les sous-revendications 1, 2, 4, 10, 11, 12, 15 et 17, caractérisée par le fait que le plan focal de la zone centrale de la len tille contient l'image virtuelle du filament "code" fournie par la zone centrale stig matique du réflecteur, et que cette zone centrale de la lentille est munie d'échelons verticaux, tandis que la zone marginale de la lentille est constituée par des éche lons circulaires dont les foyers sont con fondus avec les images virtuelles du fila ment "route" fournies par les zones suc cessives correspondantes du réflecteur.
    19 Optique suivant la revendication et les sous-revendications 1, 2, 4, 10, 11, 12, 15, 17 et 18, caractérisée par .le fait que la zone centrale, alimentée par le filament "code" de la lentille est constituée par une surface limitée par une demi-circon- férence dont le centre est situé à une dis tance égale environ à un tiers de son rayon au-dessous de l'axe optique de la zone marginale de cette lentille. 20 Optique suivant la revendication et les soue-revendications 1, 2, 4, 10, 11, 12, 15 et .17 à 19, caractérisée par le fait que le filament transversal "route" est in curvé,
    sa convexité étant tournée vers le sommet du réflecteur. 21 Optique suivant la revendication et les sous-revendications 1, 2, 4, 1.0, 11, 12, 15 et 17 à 20, caractérisée par .le fait que la coupelle du filament "code" est munie à l'avant d'un écran cachant ce filament pour tout point de la face de sortie du deuxième élément.
    22 Optique suivant la revendication et les sous-revendications 1, 4, 10, 13 et 15, caractérisée par le fait qu'elle comporte une ampoule de révolution autour d'un axe vertical et comportant une zone Qen- trale sphérique limitée par deux plans horizontaux disposés, de part et d'autre de l'axe optique, et deux zones marginales engendrées par une courbe continue ayant une courbure plus faible que la zone sphé rique centrale.
    23 Optique suivant la revendication et les sous-revendications 1., 4 10, 13, 15 et 22, caractérisée par le fait que l'axe de révo lution -de l'ampoule est légèrement incliné en avant par rapport à la verticale et que le plan de bord de la coupelle du fila ment "code" est normal à cet axe. 24 Optique suivant la revendication et la sous-revendication 1 pour phares d'auto mobiles, caractérisée par le fait que le réflecteur et la source lumineuse sont dis posés de manière à pouvoir être basculés pour rabattre le faisceau émergent.
    25 Optique suivant la revendication et les sous-revendications 1, 8 et 10, caractérisée par le fait qu'elle comporte un réflecteur plus enveloppant horizontalement que ver ticalement.
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