EP4639016A1 - Module lumineux à matrice de microlentilles pour véhicule automobile - Google Patents

Module lumineux à matrice de microlentilles pour véhicule automobile

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Publication number
EP4639016A1
EP4639016A1 EP23834159.8A EP23834159A EP4639016A1 EP 4639016 A1 EP4639016 A1 EP 4639016A1 EP 23834159 A EP23834159 A EP 23834159A EP 4639016 A1 EP4639016 A1 EP 4639016A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
microlens
input
rays
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23834159.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Albou
Marine Courcier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Vision SAS
Original Assignee
Valeo Vision SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Vision SAS filed Critical Valeo Vision SAS
Publication of EP4639016A1 publication Critical patent/EP4639016A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/143—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being parallel to the optical axis of the illuminating device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F21S41/265—Composite lenses; Lenses with a patch-like shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F21S41/275—Lens surfaces, e.g. coatings or surface structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2102/00—Exterior vehicle lighting devices for illuminating purposes
    • F21W2102/10—Arrangement or contour of the emitted light
    • F21W2102/13—Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region
    • F21W2102/135—Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region the light having cut-off lines, i.e. clear borderlines between emitted regions and dark regions
    • F21W2102/155—Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region the light having cut-off lines, i.e. clear borderlines between emitted regions and dark regions having inclined and horizontal cutoff lines

Definitions

  • the present invention relates to the field of lighting devices, in particular suitable for equipping a motor vehicle.
  • the present invention relates more particularly to such light devices capable of generating at least one light lighting function.
  • Vehicles and in particular motor vehicles, are commonly equipped with headlights making it possible to generate different light functions such as lighting the road or signaling the vehicle to other road users.
  • the lighting functions that can be implemented within the light devices consist of a low beam function and a high beam function.
  • Low beam headlights allow a motor vehicle to be seen by other users and its driver to properly see the roadway up to 50 meters away, without dazzling the users present on the road scene.
  • the high beams emit light beams with a greater range so that the driver of the motor vehicle can see the road properly, at least 100 meters away at night.
  • the lighting functions are carried out via a microlens array device also known by the acronym MLA for “microlens array” in English.
  • the microlens matrix device is made up of a block of transparent material capable of allowing light rays to propagate within it, and it may include an occulting element capable of blocking some of the light rays so as to modulate the associated light function.
  • the matrix device comprises a matrix of input microlenses, a matrix of output microlenses and, where appropriate, a mask interposed between these matrices.
  • the matrix device is configured to form light circulation channels between one of the input microlenses and one of the output microlenses, the mask comprising mask portions respectively arranged in one of the light circulation channels.
  • Each mask portion is provided with at least one opening capable of allowing light rays from the microlens to pass through. input to the output microlens.
  • the apertures in the mask are configured to give a shape to the rays transmitted by the input lens array and to allow the output lens array to project that shape onto the road.
  • All of the mask portions can have the same opening shape, so that the matrix device allows the same lighting function to be achieved, or they can have openings of different shapes, distributed regularly within the matrix device. and associated with sets of light sources that can be selectively activated to be able to implement this or that lighting function.
  • such a matrix device can be implemented to participate in the production, depending on the selective activation of this or that light source, of a high beam type lighting function or a function low beam type lighting.
  • the beam to be projected onto the road can have zones of light intensity that differ from one zone to another .
  • the beam to be projected onto the road can have zones of light intensity that differ from one zone to another .
  • the lateral zones of the beam can thus be produced with a lower light intensity but they should extend as widely as possible to best cover the sides of the road. It is known to produce these lighting beams with variable light intensity by combining the implementation within the same projector of a plurality of distinct light modules which each ensure the production of a zone of particular light intensity but we understand that this solution is not part of a context of reducing the bulk of lighting devices.
  • the inventors wish to be able to respond to this problem of providing lighting beams with variable light intensity by implementing a microlens matrix device to the extent that these devices offer a sought-after compactness and make it possible to give the functional illuminating surface great freedom of shape, and therefore freedom of style for the projector equipped with the matrix device, through discretization by the surface unit of the input and output microlenses.
  • the present invention proposes a light module comprising at least one microlens matrix device provided with an input matrix of input microlenses and an output matrix of output microlenses, the matrix device comprising an axis main optics, light emitting means configured to emit light rays propagating within the matrix device, said matrix device being configured to form a light beam from said light rays, the matrix device comprising light circulation channels formed along the direction of the optical axis between an input microlens and an output microlens, the light module being remarkable in that at least one input microlens is configured to allow focusing of the light rays arriving on the matrix of input microlenses in at least two distinct focusing zones, the rays passing through a first focusing zone being configured to produce a first part of a lighting beam that the light module participates in implementing, and the rays passing through a second focusing zone being configured to produce a second part of said lighting beam.
  • the microlens matrix device is made up of a block of transparent material capable of allowing light rays to propagate within it in a main propagation direction defined here as longitudinal.
  • the array device extends longitudinally between an input microlens array and an output microlens array.
  • Each input and output microlens is defined by a convex surface, facing outward from the matrix device, and by the thickness of material extending inside the matrix device.
  • the profile of the surface presents a monotonic variation from a peak point of said surface towards the edges of said microlens.
  • said convex surface is convex at every point. This configuration is advantageous in particular for the input microlenses, because it allows the rays entering through one of said input lenses to remain inside the associated light circulation channel.
  • exit lenses may have a concave or locally concave surface.
  • Said convex surface is concave at all points, or at certain points only.
  • the surface may have a neck shape, that is to say presenting a concave profile in one direction, and a convex profile in a direction perpendicular to the previous one.
  • a family of surfaces exhibiting this characteristic is that of hyperbolic paraboloids.
  • each input and output microlens is defined by a continuous surface.
  • each input and output microlens is defined by a differentiable surface. This characteristic makes it easier to produce the tool for manufacturing microlenses.
  • each input and output microlens is defined by a second-order differentiable surface. This characteristic makes it possible to avoid accumulations of light in the resulting beam, thus leading to a beam with good homogeneity.
  • certain input and/or output microlenses are defined by a surface having a symmetry of revolution.
  • each input and output microlens is defined by a surface having symmetry of revolution. The symmetry of revolution makes it possible to simplify the design of said lenses, as well as, particularly when applied to the output microlens, to ensure good sharpness in the resulting beam.
  • the light circulation channels are defined as a strip of the material of the matrix device formed by an input microlens and an output microlens arranged opposite the input microlens if we consider the longitudinal direction.
  • a structural element such as a partition for example, to generate a physical delimitation between two neighboring channels, but it should be noted that such a partition could be provided, without leaving from the context of the invention, in particular to avoid the passage of parasitic rays from one circulation channel to another.
  • the light flowing in a circulation channel is propagated towards the output microlens array, this allows the realization of a light function. If this light comes from a first light source, a first light function can be performed and if this light comes from a second light source, a second light function can be performed. In both cases, the light participating to achieve the light function comes out of a common lighting surface, formed by an output surface of the output microlens array.
  • At least one input microlens is configured to allow focusing of the light rays arriving on the input microlens matrix into at least two distinct focusing zones. This results in at least two distinct projection zones on the target surface of the lighting beam, and therefore the production of different portions of the same lighting beam.
  • distinct projection zones we mean zones having different characteristics, such as for example their shape and/or their light intensity, such zones being able to overlap at least partially.
  • a first focusing zone participates in forming a defined portion of the lighting beam implemented by the matrix device and the at least one light source, and a second focusing zone participates in forming another defined portion of this same beam. lighting, since implemented by the same matrix device and the same at least one light source.
  • this matrix device it is thus possible to generate via this matrix device a lighting beam with a high concentration zone, which ensures good visibility for the driver in the center of the lighting beam, and an extent wide, which makes it possible to illuminate the entire width of the road, it being understood that the zones arranged laterally to the high concentration zone and corresponding to the wide extent previously mentioned are of lower light intensity.
  • the input microlens matrix and the output microlens matrix are composed of microlenses whose dimensions are of the order of a millimeter, between 0.5 mm and 5mm.
  • the projection microlenses may all have a size, in diameter, height and/or width, in front view, less than or equal to 10mm. This makes it possible to limit the thickness of the microlenses, and thus to limit the mass of the part. Furthermore, the projection microlenses can all have a size, in diameter, height and/or width, in front view, greater than or equal to 0.3mm. This makes it possible to manufacture the optical device by an injection process that is simple to implement. Also, the projection lenses can all have a size, in diameter, height and/or width, in front view, between 1 and 5mm. This allows the projection lenses to be small enough to be indistinguishable at the usual viewing distance.
  • the input microlens is configured to allow focusing on a first focusing zone located inside the light circulation channel and at a distance from the output microlens and on a second zone focusing located in the vicinity of the output microlens and/or beyond the output microlens.
  • the benefit of this positioning of the focusing zones depends in particular on the configuration of the output microlens associated with the input microlens within the same light circulation channel and the position of the object focus of the output microlens.
  • the aim is to specify that the second focusing zone is offset axially relative to the first focusing zone in a direction of translation along of a direction parallel to the main optical axis which goes from the input lens matrix to the output lens matrix.
  • the second focusing zone can be in the vicinity of the output microlens, as mentioned above, or else be at a greater distance from the output microlens, but outside the matrix device.
  • the input microlens is configured such that the second focusing zone located in the vicinity of the output microlens is located outside the matrix device.
  • each output microlens of a light circulation channel is configured to present an object focus located in the vicinity of the first focusing zone in said light circulation channel.
  • the input microlens comprises at least two distinct portions, including a central portion which ensures the focusing of the rays on the first focusing zone and a peripheral portion which ensures the focusing of the rays on the second focus area.
  • the light module is configured such that rays emitted by a light source which meet the central portion of the input microlens are focused at the output of the input microlens onto the same first focusing zone. and the rays emitted by this same light source which meet the peripheral portion are focused at the output of the input microlens on the same second focusing zone.
  • the input microlens comprises an intermediate portion arranged radially between the central portion and the peripheral portion, said intermediate portion being configured to focus the rays between the first focusing zone and the second focusing zone .
  • the input microlens comprises an intermediate portion arranged radially between the central portion and the peripheral portion, said intermediate portion being configured to focus the rays between the first focusing zone and the second focusing zone .
  • all the rays which enter this input microlens at the level of the intermediate portion are focused in a zone defined between the first focusing zone and the output microlens, but that rays penetrating at the level of a first location of the intermediate portion, that is to say at a first radial distance from the center of the input microlens, are focused at a location different from the location at which rays penetrating at a second are focused location of the intermediate portion, that is to say at a second radial distance from the center of the input microlens.
  • the profile of the intermediate portion of the input microlens is such that there is an increasing function between on the one hand the radial dimension of impact of the rays emitted by the light source on this intermediate portion and on the other hand the axial distance between the point of focusing of the rays and the first focusing zone.
  • said axial distance varies such that said focus point moves from the first focus zone to the second focus zone.
  • This increasing function can more particularly be strictly increasing and it can consist of an affine function.
  • This increasing function can also start with a horizontal tangent for the rays emitted by the light source having a radial impact dimension such that they are close to the central portion of the input microlens.
  • said increasing function is continuous.
  • This characteristic has the advantage, particularly when the axial distance varies such that the focusing point moves from the first focusing zone to the second focusing zone, of producing a beam with an intensity varying progressively from the first part towards the second part of said beam.
  • the intensity of the light beam is free from sudden variation which allows good homogeneity of the light beam.
  • the light module comprises an optical device associated with the at least one light source, the optical device being configured to direct the light rays emitted by the light emitting means which impact it in the direction of the input microlens array.
  • the optical device may in particular be a reflector, for example of partially parabolic shape, or consist of a collimator interposed between the light emitting means and the input microlens matrix.
  • the optical device can in particular be a specific collimator for each input microlens, which allows the light module to perform several light functions, or else be a collimator common to all, or to a sub-assembly, of the microlenses of entrance.
  • the optical device is configured to redirect the rays which pass through it so as to form at the output a beam of rays substantially parallel to each other and to thus homogeneously direct these light rays towards the associated microlens(es) of the microlens matrix of 'entrance.
  • substantially parallel we understand that the rays can present an angular shift linked to the size of the light source which generates them.
  • the matrix device comprises a mask interposed between the input matrix and the output matrix, the mask comprising mask portions respectively arranged in a light circulation channel, each mask portion being provided with an opening capable of allowing light rays to pass from the input microlens to the output microlens associated with this light circulation channel.
  • Each input and output microlens is defined by a convex surface, facing outwards from the matrix device, and by the thickness of material which extends from the convex surface to the mask, the mask forming the boundary between the input microlens array and the output microlens array.
  • the light circulating in a circulation channel encounters an opening in the mask portion associated with this circulation channel, the light can be propagated towards the output microlens matrix, which allows the realization of a luminous function.
  • each of the light circulation channels comprises a mask portion which is associated with the circulation channel.
  • each input microlens is configured so that the first focusing zone is located in the vicinity of the portion of the mask of the associated channel.
  • each output microlens of a light circulation channel is configured to present an object focus at the level of the opening formed in the mask portion associated with said light circulation channel.
  • the object focus of an output microlens of a light circulation channel is arranged substantially on an edge delimiting said opening. This is particularly implemented for the traffic channels intended to be crossed by the light rays participating in forming a lighting function of the type of low beam for which it is desired to have a clear cut of the beam, the cut of the beam then being produced by said edge delimiting the opening on which the evoked object focus is placed.
  • the openings on one edge of which the object focus of an output microlens is placed have a raised edge forming a cut-off edge of a lighting beam.
  • the object focus of an output microlens of a light circulation channel is arranged substantially in the center of said opening.
  • this object focus is arranged far from an edge delimiting said opening, which includes for example a position in which the object focus is arranged two thirds of a distance between two opposite edges delimiting this opening. This is particularly implemented for the traffic channels intended to be crossed by the light rays participating in forming a high beam lighting function.
  • the mask is formed by a glass slide comprising at least one opaque layer deposited on one face of the glass slide, the openings being formed by cutouts in this opaque layer. More particularly, the opaque layer is deposited on the face of the glass slide which faces the input microlens matrix.
  • the matrix device comprises a plurality of light circulation channels with mask portions, respectively arranged in each of the circulation channels, which have openings of different sizes and/or shapes and which are associated with different and selectively addressable light sources, or sets of light sources.
  • a first light source or a set of first light sources, can emit light rays within the matrix device in first light circulation channels in which the mask portions comprise a first type of opening , capable of letting all or part of the light rays emitted by this first light source pass
  • a second light source or a set of second light sources
  • the mask portions present in the first circulation channels have an opening with a cutting edge to participate in providing a low beam lighting function
  • the mask portions present in the second circulation channels have a wider opening to help achieve a high beam lighting function.
  • the light sources are said to be selectively addressable to the extent that they can be activated independently of each other, by an electronic control device. More particularly, when one of the light sources is activated, the other or other light sources are deactivated and only one light source, or only one set of lights, is capable of emitting light rays. In other cases, at least some of the light sources, in particular all the light sources, are turned on simultaneously, which makes it possible to generate the respectively associated light functions simultaneously.
  • the light sources may in particular be light-emitting diodes.
  • the invention also relates to a light device comprising a housing and a closing glass of the housing, the housing and the closing glass defining a volume internal within which a light module conforming to this presentation is arranged, the light module being arranged inside the internal volume such that the rays it emits exit through the closing glass.
  • FIG.l represents a light module in accordance with the present invention, making visible a light source, an optical device and a matrix device, comprising in particular an input microlens matrix, a mask and an output microlens matrix;
  • FIG.2 represents a detail of the light module of Figure 1, namely a light circulation channel formed within the material of the matrix device, Figure 2 making visible collimated ray traces at the input of the matrix device, as part of the production of a lighting function of a first type;
  • FIG.3 represents a view similar to that of Figure 2, in the context of producing a lighting function of a second type
  • FIG.4 represents an affine function defining the profile of an input microlens of the input microlens array
  • FIG.5 represents the projection of a portion of the lighting beam implemented by the circulation channel of Figure 3, making visible a first central portion of the high intensity lighting beam and a second peripheral portion of the lighting beam.
  • Figure 1 schematically illustrates a light module 1 comprising a matrix device 2 of microlenses, an optical device 4 and light emission means 6.
  • the light emitting means 6 may comprise one or more light sources, or one or more sets of light sources. As will be mentioned later, the number of light sources can vary as long as the matrix device is configured accordingly, each of the light sources or each of the sets of light sources then being selectively addressable and in particular able to light up and turn off independently of each other, for example by means of an electronic control device.
  • the optical device 4 and the light emitting means 6 are positioned relative to each other so that the light rays emitted by the light source(s) pass through the optical device 4.
  • the optical device 4 is a collimator which is configured to capture light rays emitted by the light emitting means and to orient them substantially parallel to each other and to direct them towards the matrix device 2 of microlenses, and more specifically towards a matrix of microlenses d entry 8.
  • the microlens matrix device 2 comprises said input microlens matrix 8, an output microlens matrix 10 and a mask 12 interposed between the input microlens matrix 8 and the output microlens matrix 10.
  • each matrix of microlenses 8, 10 and the mask 12 extend mainly along a vertical and transverse plane, perpendicular to a longitudinal direction L along which the main optical axis 14 of the light module 1 extends.
  • the matrix device can take a position inclined relative to the main optical axis, in particular to adapt to a curve of the vehicle in which it must be integrated. This inclined position can be taken by tilting the matrix device as a whole or by forming steps at the output surface of the matrix device formed by an external surface of the output microlens array.
  • the matrix device could not include a mask.
  • the output surface of the matrix device that is to say the external surface of the matrix of output microlenses 10, forms a lighting surface of the light module 1, that is to say a surface through which exit the light rays to generate a light beam outside the vehicle, which is common to each of the light functions capable of being performed by the light module.
  • the matrix device 2 is configured to include within it light circulation channels 16, extending respectively, in a direction parallel to that of the main optical axis 14, between an input microlens 18 and an output microlens. 20 associated.
  • the rays of light shaped by the collimator which are caused to pass through an input microlens 18 propagate essentially in the light circulation channel 16 associated with this input microlens 18 and they emerge from the matrix device 2 essentially by the output microlens 20 associated with this light circulation channel.
  • the light flow channels are defined as a band of the matrix device material formed by the input microlens array and the output microlens array.
  • a flow channel is defined by a strip of material from an input microlens and by a strip of material from the output microlens extending in continuity, if we consider the main optical axis, of said input microlens.
  • Each microlens matrix, input or output has an external surface and an internal volume, formed by the thickness of material which extends from the external surface towards the interior, the mask being able to form a boundary between the matrix of input microlenses and the output microlens array.
  • the input microlens matrix 8 is formed of a plurality of input microlenses 18 juxtaposed next to each other, both in the vertical direction, as visible in Figure 1, and in the transverse direction.
  • These input microlenses each have a convex surface 22, the juxtaposition of which, where appropriate with a longitudinal offset which generates a step from one convex surface to the other, forms the external surface of the matrix of input microlenses, and they each have a thickness of material extending between the curved surface 22 and the mask to be able to propagate light from one to the other.
  • At least one input microlens 18 is configured within the matrix device 2 to allow focusing of the light rays arriving on this input microlens into at least two distinct focusing zones.
  • This particular configuration of an input microlens making it possible to generate at least two different focusing zones is notably visible in Figure 2 or Figure 3, on which ray traces have been made visible.
  • the input microlens comprises in particular a central portion 24 which ensures the focusing of rays, arriving on this central portion 24, on a first focusing zone 26 and a peripheral portion 28 which ensures the focusing of the rays, arriving on this first peripheral portion 28, on a second focusing zone 30.
  • the first focusing zone 26 is located inside the matrix device, where appropriate on the mask 12 when the matrix device is equipped with such a mask, and more particularly on the mask portion present in the circulation channel of light associated with this input microlens.
  • the second focusing zone is located in the vicinity of the associated output microlens.
  • Light rays coming from the collimator 4 and passing through this input microlens 18 thus converge towards a first focal point present on the mask 12, in particular to participate in the realization of a first lighting function, or more precisely of a first portion of a lighting beam, while other light rays coming from the collimator and also passing through this input microlens 18 converge towards a second focal point arranged in the vicinity and if necessary beyond the output microlens , in particular to participate in the production of a second lighting function, or more precisely of a second portion of this same lighting beam.
  • the input microlenses 18 are identical to each other.
  • the output microlens array 10 is formed of a plurality of output microlenses 20 juxtaposed next to each other, both in the vertical direction, such that visible in Figure 1, only in the transverse direction.
  • These output microlenses 20 each have, in accordance with what has been mentioned for the input microlenses, a convex surface whose juxtaposition, if necessary with a longitudinal offset which generates a step from one convex surface to the other , forms the external surface of the matrix of output microlenses, that is to say the exit surface of the matrix device, and they each have a thickness of material extending between the mask and the curved surface to be able to propagate the light from one to the other.
  • each microlens is not just formed by the convex surface but indeed includes the thickness of material which goes from this convex surface 22 to the mask, or to the mask support when there is one.
  • Each output microlens 20 is configured within the matrix device 2 such that it presents an object focus on the mask 12 and more particularly on the mask portion present in the light circulation channel associated with this output microlens.
  • the light rays propagating within the matrix device and focused on the first focusing zone 26 by the input microlens 18 thus pass through this object focus of the output microlens 20 and are reoriented by the corresponding output microlens 20 into a beam of rays substantially parallel to the optical axis which participates in forming a light beam to be projected onto the road.
  • the ray trace visible in Figure 2 also illustrates light rays which propagate within the matrix device 2 by being focused on the second focusing zone 30 by the input microlens 18. These rays subsequently propagate in the direction of the road scene in front of the vehicle away from the optical axis.
  • the rays focused on the first focusing zone 26 are more particularly intended to form a first portion of a high intensity lighting beam, due to their propagation on the roadway substantially parallel to the optical axis and to a horizontal plane.
  • the rays focused on the second focusing zone 30 are more particularly intended to widen the beam and ensure that the sides of the road can be correctly illuminated, for example.
  • the position of the mask 12 within the matrix device 2 may be different from one matrix device to another, as illustrated in Figures 1 to 3.
  • the mask 12 could, without departing from the context of the invention, be moved along the main optical axis 14 to approach the input microlens matrix 8 or the output microlens matrix 10, since the microlenses are configured to present a focus on the mask as previously mentioned.
  • the position of the mask takes into account the thickness, that is to say the dimension along the longitudinal axis L, of the input microlens matrix and that of the output microlens matrix, l
  • the thickness of the input microlenses can be at least twice that of the output microlenses to the extent that for each channel there are two output microlenses for one input microlens.
  • Each light circulation channel 16 comprises a portion of the mask 12 extending across the matrix device between the input microlens matrix 8 and the output microlens matrix 10, the mask 12 being made up of a plurality mask portions 38, 40 juxtaposed with each other and respectively arranged in a light circulation channel 16 specific to them.
  • the mask portions 12 include openings 36, shown schematically in Figures 2 and 3, through which the rays deflected by the corresponding input microlens 18 are able to pass to continue their propagation through the matrix device 2.
  • These mask portions 12 mask 12 thus respectively comprise an opaque part, which blocks the propagation of light rays when they meet this opaque part, and a transparent part, formed by the opening and allowing the propagation of light rays brought to meet this transparent part.
  • the matrix device is made of a transparent material, with here the mask 12 which is formed by a glass slide surrounded by a plastic material, the glass slide comprising at least one opaque layer deposited on one face of the glass slide, the opaque layer being cut, for example by a laser engraving or cutting operation, to produce each of the openings 36.
  • the cut part(s) thus form the transparent part of the mask portions 12 and the remainder forms the opaque part.
  • Each output microlens 20 is more particularly configured to present an object focus positioned in the opening 36 forming the transparent part of the mask portion 12 arranged in the light circulation channel 16 corresponding to it.
  • the object focus of the output microlenses 20 can be positioned in a central position of the opening 36 or in an off-center position, and in particular on an edge 42 delimiting the opening 36.
  • the input microlens 18 is configured, and the mask 12 is positioned relative to this input microlens 18, such that the first focusing zone 26 generated by the input microlens 18 is located at the same location as the object focus of the corresponding output microlens 20, and therefore according to the circulation channels 16 and their mask portion, in the center of the opening or on an edge delimiting the opening.
  • Figure 2 illustrates a mask portion of a first type 38, in which the opening 36 extends over substantially the entire height of the light circulation channel 16, to allow substantially all of the collimated light rays to pass within of this light circulation channel.
  • This arrangement of the matrix device is particularly suitable for a high beam lighting function, in which it is not desired to cut off the beam.
  • Figure 3 illustrates a mask portion of a second type 40, in which the opening 36 extends over part of the height of the light circulation channel, so that the opaque part filling the rest of the circulation channel of light blocks the passage of a determined quantity of light rays.
  • This arrangement of the matrix device is particularly suitable for a low beam lighting function, one edge of the opening participating in delimiting a cut-off edge of the beam making it possible to avoid dazzling other road users.
  • the first focusing zone 26 associated with the input microlens 18 and the object focus of the output microlens 20 are located on this edge delimiting the opening which helps to delimit the cutting edge of the beam.
  • a matrix device according to the invention can equally well comprise light circulation channels 16 which are all similar to that illustrated in Figure 2, so that the light module is dedicated to carrying out the high beam type lighting function, or light circulation channels 16 which are all similar to that illustrated in Figure 3, so that the light module is dedicated to achieving the light type lighting function crossing, but that a matrix device according to the invention can also include a combination of each of these light circulations, with a first set of light circulation channels similar to those of Figure 2 and a second set of light circulation channels. circulation of light similar to those of Figure 3. In the latter case, we understand that the light sources must in this case be dedicated to the illumination of one or the other of the sets of circulation channels and that they are addressed selectively according to the lighting function to be performed.
  • the configuration of the Input microlens makes it possible to generate at least two different focusing zones.
  • Figure 2 and Figure 3 make it possible to demonstrate the benefit of these two different focusing zones, to achieve two specific portions of the lighting function.
  • Figure 2 it is visible in Figure 2 the propagation of the rays luminous for the realization of a high beam lighting function, within a light circulation channel 16, it being understood that this propagation is reproduced in several light circulation channels to form at the output of the matrix device a suitable size lighting function.
  • Figure 2 what will be described is also valid for Figure 2 and the production of a low beam lighting function, for part of the rays not blocked by the opaque part of the corresponding mask portion.
  • the light source of the light emitting means 6 associated with the light circulation channel 16 is made active by appropriate control of an electronic control device associated with the light module.
  • the light source emits rays in the direction of the collimator 4, and the latter collects these rays and directs them into a beam of rays parallel to each other in the direction of the input microlens matrix of the matrix device 2.
  • the collimator 4 or a portion of a collimator common to several light circulation channels, is configured to distribute the light rays over the entire convex surface 22 of the input microlens 18.
  • First rays 44 arrive on the central portion 24 of the input microlens and are thus focused on the first focusing zone 26 located on the mask. In other words, all the rays meeting the input microlens at its central portion 24 are directed towards the first focusing zone 26.
  • This first focusing zone 26 being coincident or substantially coincident with the object focus of the microlens output 20, the first rays 44 propagate to the output microlens 20 and exit the light circulation channel 16 with an orientation substantially parallel to the optical axis, that is to say here to the axis main optic 14 here longitudinal of the light circulation channel 16, between the input microlens 18 and the output microlens 20.
  • These first rays 44 are thus directed precisely in the direction of the optical axis and participate in creating a first part of the lighting beam with high light intensity in a central part 52 of the lighting beam, directed in front of the vehicle, as can be seen in Figure 5.
  • Second rays 46 arrive on the peripheral portion 28 of the input microlens 18 and are thus focused on the second focusing zone 30 located in the vicinity of the output microlens 20 and here downstream of this output microlens, at outside the matrix device. In other words, all the rays meeting the input microlens 18 at its peripheral portion 28 are directed towards the second focusing zone 30. Downstream of the output microlens, the second rays continue to propagate in s 'deviating from the optical axis, so that they participate in forming a peripheral part 54 of the lighting beam, which makes it possible to widen the extent of the lighting beam, as is visible in Figure 5 .
  • third rays 48 arrive on the convex surface 22 of the input microlens 18 on an intermediate portion 50, arranged radially between the central portion 24 and the peripheral portion 28. These third rays 48 are deflected by the microlens of input on a zone arranged longitudinally between the mask and the output microlens, and they participate in forming the essential part of the lighting function, supplemented by the central part of the beam 52 and the peripheral part 54 previously mentioned, by illuminating an area arranged between the center of the superintensified beam and a peripheral ring.
  • Figure 4 illustrates how the profile of the intermediate portion is defined, and illustrates examples of production of such an intermediate portion.
  • the profile of the intermediate portion 50 of the input microlens 18, and more particularly of the convex surface 22 forming the external surface of the input microlens 18, is such that there is an increasing function, and more particularly here refines, between on the one hand the radial dimension Dr of impact of the rays emitted by the light source on this intermediate portion, that is to say the radial distance between the point of impact and the axis of the microlens, and on the other hand the axial distance Dx between the focus point of the rays and the mask, that is to say the axial distance between this intermediate focus point and the first focus point.
  • the intermediate portion extends radially over a distance ranging from 0.2mm from the axis of the microlens to 1mm from this axis.
  • the third light rays 48 are focused substantially at the first focusing zone.
  • the maximum value of the radius, or radial dimension, of the central zone which makes it possible to focus on the first focusing zone is defined such that the radius brought to be propagate passing through this junction zone between the central portion and the intermediate portion passes through the exit lens associated with this circulation channel.
  • the intermediate focusing point gradually moves away from the first focusing zone as the radial distance of the impact bridge of the third rays on the intermediate portion of the input microlens increases.
  • the zone of Intermediate focus is approximately 2.6mm from the mask.
  • the invention as it has just been described makes it possible to meet the goal it had set itself, namely to allow the production of a light module implementing a matrix device and making it possible to generate several portions of a same lighting beam, in particular to create regulatory portions of overcurrent in the center of the beam or widening of the beam at the periphery.

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Abstract

Module lumineux (1) comprenant au moins un dispositif matriciel (2) de microlentilles pourvu d'une matrice d'entrée (8) de microlentilles et d'une matrice de sortie (10) de microlentilles, caractérisé en ce qu'au moins une microlentille d'entrée (18) est configurée pour permettre une focalisation des rayons lumineux (44, 46, 48) arrivant sur la matrice de microlentilles d'entrée (18) en au moins deux zones de focalisation distinctes (26, 30), les rayons passant par une première zone de focalisation (26) étant configurés pour réaliser une première partie d'un faisceau d'éclairage que le module lumineux (1) participe à mettre en oeuvre, et les rayons passant par une deuxième zone de focalisation (30) étant configurés pour réaliser une deuxième partie dudit faisceau d'éclairage.

Description

DESCRIPTION
Titre de l'invention : Module lumineux à matrice de microlentilles pour véhicule automobile
La présente invention concerne le domaine des dispositifs lumineux notamment aptes à équiper un véhicule automobile. La présente invention concerne plus particulièrement de tels dispositifs lumineux apte à générer au moins une fonction lumineuse d’éclairage.
Les véhicules et notamment les véhicules automobiles sont communément équipés de projecteurs permettant de générer différentes fonctions lumineuses telles que l’éclairage de la route ou la signalisation du véhicule auprès des autres utilisateurs de la route. Les fonctions d’éclairage qui peuvent être mises en œuvre au sein des dispositifs lumineux consistent en une fonction de feu de croisement et une fonction de feu de route.
Les feux de croisement permettent à un véhicule automobile d’être vu des autres usagers et à son conducteur de voir convenablement la chaussée jusqu’à 50 mètres, sans éblouir les usagers présents sur la scène de route. Les feux de route émettent des faisceaux lumineux avec une plus grande portée pour que le conducteur du véhicule automobile puisse voir convenablement la chaussée, à au moins 100 mètres en condition de nuit.
Dans certaines applications, les fonctions d’éclairage sont réalisées par l’intermédiaire d’un dispositif matriciel de microlentilles également connu sous l’acronyme MLA pour « microlens array » en anglais.
Le dispositif matriciel de microlentilles est constitué d’un bloc de matière transparente apte à laisser se propager en son sein des rayons lumineux, et il peut comporter un élément occultant apte à bloquer certains des rayons lumineux de sorte à moduler la fonction lumineuse associée.
Plus particulièrement, le dispositif matriciel comporte une matrice de microlentilles d’entrée, une matrice de microlentilles de sortie et le cas échéant un masque interposé entre ces matrices. Le dispositif matriciel est configuré pour former des canaux de circulation de lumière entre une des microlentilles d’entrée et une des microlentilles de sortie, le masque comportant des portions de masque respectivement disposées dans l’un des canaux de circulation de lumière. Chaque portion de masque est pourvue d’au moins une ouverture apte à laisser passer des rayons lumineux de la microlentille d’entrée vers la microlentille de sortie. Les ouvertures dans le masque sont configurées pour donner une forme aux rayons transmis par la matrice de lentilles d'entrée et pour permettre à la matrice de lentilles de sortie de projeter cette forme sur la route.
L’ensemble des portions de masque peut présenter une même forme d’ouverture, de sorte que le dispositif matriciel permet la réalisation d’une même fonction d’éclairage, ou bien présenter des ouvertures de formes différentes, réparties régulièrement au sein du dispositif matriciel et associées à des ensembles de sources lumineuses activables sélectivement pour pouvoir mettre en œuvre telle ou telle fonction d’éclairage.
A titre d’exemple, un tel dispositif matriciel peut être mis en œuvre pour participer à la réalisation, selon l’activation sélective de telle ou telle sources lumineuses, d’une fonction d’éclairage de type feu de route ou d’une fonction d’éclairage de type feu de croisement.
Que ce soit pour une fonction d’éclairage de type feu de route ou une fonction d’éclairage de type feu de croisement, le faisceau à projeter sur la route peut présenter des zones d’intensité lumineuse différentes d’une zone à l’autre. A titre d’exemple, selon les réglementations en vigueur, il peut être nécessaire de générer un faisceau avec une zone centrale de surintensité lumineuse, afin d’éclairer au maximum la chaussée située devant le véhicule. Les zones latérales du faisceau peuvent ainsi être réalisées avec une intensité lumineuse moindre mais il convient qu’elles s’étendent le plus largement possible pour couvrir au mieux les bas-côtés de la chaussée. Il est connu de réaliser ces faisceaux d’éclairage à intensité lumineuse variable en combinant la mise en œuvre au sein d’un même projecteur d’une pluralité de modules lumineux distincts qui assurent chacun la réalisation d’une zone d’intensité lumineuse particulière mais on comprend que cette solution ne s’inscrit pas dans un contexte de réduction de l’encombrement des dispositifs d’éclairage.
Les inventeurs souhaitent pouvoir répondre à cette problématique de fournir des faisceaux d’éclairage à intensité lumineuse variable en mettant en œuvre un dispositif matriciel de microlentilles dans la mesure où ces dispositifs offrent une compacité recherchée et permettent de donner à la surface éclairante fonctionnelle une grande liberté de forme, et donc une liberté de style pour le projecteur équipé du dispositif matriciel, moyennant une discrétisation par l'unité de surface des microlentilles d’entrée et de sortie. Dans ce contexte, la présente invention propose un module lumineux comprenant au moins un dispositif matriciel de microlentilles pourvu d’une matrice d’entrée de microlentilles d’entrée et d’une matrice de sortie de microlentilles de sortie, le dispositif matriciel comprenant un axe optique principal, des moyens d’émission lumineuse configurés pour émettre des rayons lumineux se propageant au sein du dispositif matriciel, ledit dispositif matriciel étant configuré pour former un faisceau lumineux à partir desdits rayons lumineux, le dispositif matriciel comportant des canaux de circulation de lumière formés le long de la direction de l'axe optique entre une microlentille d'entrée et une microlentille de sortie, le module lumineux étant remarquable en ce qu'au moins une microlentille d'entrée est configurée pour permettre une focalisation des rayons lumineux arrivant sur la matrice de microlentilles d'entrée en au moins deux zones de focalisation distinctes, les rayons passant par une première zone de focalisation étant configurés pour réaliser une première partie d’un faisceau d’éclairage que le module lumineux participe à mettre en œuvre, et les rayons passant par une deuxième zone de focalisation étant configurés pour réaliser une deuxième partie dudit faisceau d’éclairage.
Le dispositif matriciel de microlentilles est constitué d’un bloc de matière transparente apte à laisser se propager en son sein des rayons lumineux selon une direction de propagation principale définie ici comme longitudinale. Le dispositif matriciel s’étend longitudinalement entre une matrice de microlentilles d’entrée et une matrice de microlentilles de sortie.
Chaque microlentille d’entrée et de sortie est définie par une surface bombée, tournée vers l’extérieur du dispositif matriciel, et par l’épaisseur de matière qui s’étend à l’intérieur du dispositif matriciel. En d’autres termes le profil de la surface présente une variation monotone depuis un point sommet de ladite surface en direction des bords de ladite microlentille. Ainsi, ladite surface bombée est convexe en tout point. Cette configuration est avantageuse notamment pour les microlentilles d’entrée, car elle permet aux rayons entrant par une desdites lentilles d’entrée de rester à l’intérieur du canal de circulation de lumière associé.
Alternativement, des lentilles de sortie peuvent présenter une surface concave ou localement concave. Ladite surface bombée est concave en tout point, ou en certains points seulement. Par exemple la surface peut présenter une forme de col, c’est-à-dire présentant un profil concave selon une direction, et un profil convexe selon une direction perpendiculaire à la précédente. Une famille de surfaces présentant cette caractéristique est celle des paraboloïdes hyperboliques.
Avantageusement, chaque microlentille d’entrée et de sortie est définie par une surface continue.
Avantageusement, chaque microlentille d’entrée et de sortie est définie par une surface dérivable. Cette caractéristique permet de faciliter la réalisation de l’outil permettant de fabriquer les microlentilles.
Avantageusement, chaque microlentille d’entrée et de sortie est définie par une surface dérivable au second ordre. Cette caractéristique permet d’éviter des accumulations de lumière dans le faisceau résultant, conduisant ainsi à un faisceau présentant une bonne homogénéité.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, certaines microlentilles d’entrée et/ ou de sortie est définie par une surface présentant une symétrie de révolution. Avantageusement, chaque microlentille d’entrée et de sortie est définie par une surface présentant une symétrie de révolution. La symétrie de révolution permet de simplifier la conception desdites lentilles, ainsi que, notamment lorsqu’elle s’applique à la microlentille de sortie, d’assurer une bonne netteté dans le faisceau résultant.
Les canaux de circulation de lumière sont définis comme une bande de la matière du dispositif matriciel formée par une microlentille d’entrée et une microlentille de sortie agencée en face de la microlentille d’entrée si l’on considère la direction longitudinale. Il peut ne pas y avoir, au sein du dispositif matriciel, d’élément structurel, comme une cloison par exemple, pour générer une délimitation physique entre deux canaux voisins, mais il convient de noter qu’une telle cloison pourrait être prévue, sans sortir du contexte de l’invention, notamment pour éviter le passage de rayons parasites d’un canal de circulation à l’autre.
Si la lumière circulant dans un canal de circulation est propagée vers la matrice de microlentilles de sortie, cela permet la réalisation d’une fonction lumineuse. Si cette lumière provient d’une première source lumineuse, une première fonction lumineuse peut être réalisée et si cette lumière provient d’une deuxième source lumineuse, une deuxième fonction lumineuse peut être réalisée. Dans les deux cas, la lumière participant à réaliser la fonction lumineuse sort d’une surface d’éclairage commune, formée par une surface de sortie de la matrice de microlentilles de sortie.
Selon l’invention, et tel que cela vient d’être évoqué, au moins une microlentille d'entrée est configurée pour permettre une focalisation des rayons lumineux arrivant sur la matrice de microlentilles d'entrée en au moins deux zones de focalisation distinctes. Il en résulte au moins deux zones de projection distinctes sur la surface cible du faisceau d’éclairage, et donc la réalisation de différentes portions d’un même faisceau d’éclairage. Par « zones de projection distinctes » on désigne des zones présentant des caractéristiques différentes, comme par exemple leur forme et/ ou leur intensité lumineuse, de telles zones pouvant se superposer au moins partiellement. Une première zone de focalisation participe à former une portion définie du faisceau d’éclairage mis en œuvre par le dispositif matriciel et l’au moins une source lumineuse, et une deuxième zone de focalisation participe à former une autre portion définie de ce même faisceau d’éclairage, puisque mis en œuvre par le même dispositif matriciel et la même au moins une source lumineuse. On peut ainsi réaliser un faisceau d’éclairage à intensité lumineuse variable, en positionnant les zones de focalisation distinctes à des endroits précis du module lumineux permettant soit la projection d’une portion de l’image focalisée et donc à plus haute intensité lumineuse soit la projection d’une portion de l’image diffuse et donc à moindre intensité lumineuse.
A titre d’exemple non limitatif, on peut ainsi générer via ce dispositif matriciel un faisceau d’éclairage avec une zone à haute concentration, qui permet d’assurer une bonne visibilité pour le conducteur au centre du faisceau d’éclairage, et une étendue large, qui permet d’éclairer l’intégralité de la largeur de la route, étant entendue que les zones disposées latéralement à la zone haute concentration et correspondant à l’étendue large précédemment évoquées sont d’intensité lumineuse moindre.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, la matrice de microlentilles d’entrée et la matrice de microlentilles de sortie sont composées de microlentilles dont les dimensions sont de l’ordre du millimètre, comprises entre 0,5 mm et 5mm.
Plus particulièrement, les microlentilles de projection peuvent présenter toutes une taille, en diamètre, hauteur et/ou largeur, en vue de face, inférieure ou égale à 10mm. Cela permet de limiter l’épaisseur des microlentilles, et ainsi de limiter la masse de la pièce. Par ailleurs, les microlentilles de projection peuvent présenter toutes une taille, en diamètre, hauteur et/ ou largeur, en vue de face, supérieure ou égale à 0,3mm. Cela permet de fabriquer le dispositif optique par un procédé d’injection simple à mettre en œuvre. Également, les lentilles de projection peuvent présenter toutes une taille, en diamètre, hauteur et/ ou largeur, en vue de face, comprise entre 1 et 5mm. Cela permet aux lentilles de projection d’être suffisamment petites pour ne pas être distinguées à la distance d’observation usuelle.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, la microlentille d'entrée est configurée pour permettre une focalisation sur une première zone de focalisation située à l’intérieur du canal de circulation de lumière et à distance de la microlentille de sortie et sur une deuxième zone de focalisation située au voisinage de la microlentille de sortie et/ou au-delà de la microlentille de sortie.
L’intérêt de ce positionnement des zones de focalisation est notamment fonction de la configuration de la microlentille de sortie associée à la microlentille d’entrée au sein du même canal de circulation de lumière et de la position du foyer objet de la microlentille de sortie.
Les notions de « à distance de » et « au voisinage de » sont à entendre par rapport à la dimension longitudinale du canal de circulation de lumière au sein duquel se propagent les rayons lumineux, c’est-à-dire la dimension longitudinale entre la microlentille d’entrée et la microlentille de sortie associées à ce canal de circulation de lumière. Par « à distance de », on comprend que l’on entend une distance axiale supérieure à 10% de la dimension axiale du canal de circulation de lumière et par « au voisinage de », on entend à l’inverse une distance axiale inférieure ou égale à 10% de la dimension axiale du canal de circulation.
Il convient de comprendre par la formulation « au voisinage de » et « au-delà de » que l’on vise à préciser que la deuxième zone de focalisation est décalée axialement par rapport à la première zone de focalisation dans un sens de translation le long d’une direction parallèle à l’axe optique principal qui va de la matrice de lentilles d’entrée à la matrice de lentilles de sortie. La deuxième zone de focalisation peut être au voisinage de la microlentille de sortie, tel qu’évoqué ci-dessus, ou bien être à une distance plus grande de la microlentille de sortie, mais à l’extérieur du dispositif matriciel. Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, la microlentille d’entrée est configurée de telle sorte que la deuxième zone de focalisation située au voisinage de la microlentille de sortie est située à l'extérieur du dispositif matriciel.
Ceci permet d’obtenir une image projetée homogène du plan focal de la microlentille de sortie.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, chaque microlentille de sortie d’un canal de circulation de lumière est configurée pour présenter un foyer objet situé au voisinage de la première zone de focalisation dans ledit canal de circulation de lumière.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, la microlentille d'entrée comporte au moins deux portions distinctes, parmi lesquelles une portion centrale qui assure la focalisation des rayons sur la première zone de focalisation et une portion périphérique qui assure la focalisation des rayons sur la deuxième zone de focalisation.
En d’autres termes, le module lumineux est configuré de telle sorte que des rayons émis par une source lumineuse qui rencontrent la portion centrale de la microlentille d’entrée sont focalisés en sortie de la microlentille d’entrée sur une même première zone de focalisation et les rayons émis par cette même source lumineuse qui rencontrent la portion en périphérie sont focalisés en sortie de la microlentille d’entrée sur une même deuxième zone de focalisation.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, la microlentille d'entrée comporte une portion intermédiaire agencée radialement entre la portion centrale et la portion périphérique, ladite portion intermédiaire étant configurée pour focaliser les rayons entre la première zone de focalisation et la deuxième zone de focalisation. Il convient de noter que tous les rayons qui pénètrent dans cette microlentille d’entrée au niveau de la portion intermédiaire sont focalisées dans une zone définie entre la première zone de focalisation et la microlentille de sortie, mais que des rayons pénétrant au niveau d’un premier endroit de la portion intermédiaire, c’est-à-dire à une première distance radiale du centre de la microlentille d’entrée, sont focalisés à un endroit différent de l’endroit auquel sont focalisés des rayons pénétrant au niveau d’un deuxième endroit de la portion intermédiaire, c’est-à-dire à une deuxième distance radiale du centre de la microlentille d’entrée. Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le profil de la portion intermédiaire de la microlentille d’entrée est tel que l’on a une fonction croissante entre d’une part la dimension radiale d’impact des rayons émis par la source lumineuse sur cette portion intermédiaire et d’autre part la distance axiale entre le point de focalisation des rayons et la première zone de focalisation. Avantageusement, ladite distance axiale varie de telle sorte que ledit point de focalisation se déplace depuis la première zone de focalisation jusqu’à la deuxième zone de focalisation.
En d’autres termes, plus l’impact des rayons sur la microlentille d’entrée est éloigné du centre, plus la distance axiale entre le point de focalisation des rayons et la première zone de focalisation augmente. Cette fonction croissante peut plus particulièrement être strictement croissante et elle peut consister en une fonction affine. Cette fonction croissante peut également commencer par une tangente horizontale pour les rayons émis par la source lumineuse ayant une dimension radiale d’impact telle qu’ils sont proches de la portion centrale de la microlentille d’entrée. Ainsi, lorsque la distance parcourue radialement en partant du bord ladite portion centrale augmente, les rayons focalisés s’écartent d’abord très peu vite de la première zone de focalisation, puis de plus en plus vite.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, ladite fonction croissante est continue. Cette caractéristique présente l’avantage, notamment lorsque la distance axiale varie de telle sorte que le point de focalisation se déplace depuis la première zone de focalisation jusqu’à la deuxième zone de focalisation, de réaliser un faisceau avec une intensité variant progressivement de la première partie vers la deuxième partie dudit faisceau. Ainsi l’intensité du faisceau lumineux est exempte de variation brutale ce qui permet une bonne homogénéité du faisceau lumineux.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le module lumineux comprend un dispositif optique associé à l’au moins une source lumineuse, le dispositif optique étant configuré pour diriger les rayons lumineux émis par les moyens d’émission lumineuse qui l’impactent en direction de la matrice de microlentilles d’entrée.
Le dispositif optique peut notamment être un réflecteur, par exemple de forme partiellement parabolique, ou bien consister en un collimateur interposé entre les moyens d’émission lumineuse et la matrice de microlentilles d’entrée. Le dispositif optique peut notamment être un collimateur spécifique pour chaque microlentille d’entrée, ce qui permet au module lumineux de réaliser plusieurs fonctions lumineuses, ou bien être un collimateur commun à l’ensemble, ou à un sous-ensemble, des microlentilles d’entrée.
Le dispositif optique est configuré pour réorienter les rayons qui le traversent de manière à former en sortie un faisceau de rayons sensiblement parallèles les uns aux autres et pour ainsi diriger de façon homogène ces rayons lumineux vers la ou les microlentilles associées de la matrice de microlentille d’entrée. Par « sensiblement parallèles » on comprend que les rayons peuvent présenter un décalage angulaire liée à la taille de la source lumineuse qui les génère. Après leur passage par le dispositif optique, les rayons lumineux émis par l’une ou l’autre des sources lumineuses adressables sélectivement sont ainsi dirigés de manière homogène sur chacune des microlentilles d’entrée.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le dispositif matriciel comporte un masque interposé entre la matrice d’entrée et la matrice de sortie, le masque comportant des portions de masque respectivement disposées dans un canal de circulation de lumière, chaque portion de masque étant pourvu d'une ouverture apte à laisser passer des rayons lumineux de la microlentille d'entrée à la microlentille de sortie associés à ce canal de circulation de lumière.
Chaque microlentille d’entrée et de sortie est définie par une surface bombée, tournée vers l’extérieur du dispositif matriciel, et par l’épaisseur de matière qui s’étend de la surface bombée jusqu’au masque, le masque formant la frontière entre la matrice de microlentilles d’entrée et la matrice de microlentilles de sortie.
Si la lumière circulant dans un canal de circulation rencontre une ouverture dans la portion de masque associée à ce canal de circulation, la lumière peut être propagée vers la matrice de microlentilles de sortie, ce qui permet la réalisation d’une fonction lumineuse.
A l’inverse, si la lumière circulant dans un canal de circulation ne rencontre pas d'ouverture dans la portion de masque associée à ce canal, la lumière est bloquée par le masque dans ce canal. Il convient de comprendre que le masque comprend une pluralité de portions et que chacun des canaux de circulation de lumière comprend une portion de masque qui est associée au canal de circulation.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, chaque microlentille d’entrée est configurée pour que la première zone de focalisation soit située au voisinage de la portion du masque du canal associé.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, chaque microlentille de sortie d’un canal de circulation de lumière est configurée pour présenter un foyer objet au niveau de l’ouverture formée dans la portion de masque associée audit canal de circulation de lumière.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le foyer objet d’une microlentille de sortie d’un canal de circulation de lumière est disposé sensiblement sur un bord délimitant ladite ouverture. Ceci est notamment mis en œuvre pour les canaux de circulation destinés à être traversés par les rayons lumineux participant à former une fonction d’éclairage de type de feux de croisement pour laquelle il est souhaité d’avoir une coupure nette du faisceau, la coupure du faisceau étant alors réalisée par ledit bord délimitant l’ouverture sur laquelle est disposé le foyer objet évoqué.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, les ouvertures sur un bord desquelles est disposé le foyer objet d’une microlentille de sortie présentent une bordure à ressaut formant un bord de coupure d’un faisceau d’éclairage.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le foyer objet d’une microlentille de sortie d’un canal de circulation de lumière est disposé sensiblement au centre de ladite ouverture. Par sensiblement au centre, il convient de comprendre que ce foyer objet est disposé loin d’un bord délimitant ladite ouverture, ce qui inclut par exemple une position dans laquelle le foyer objet est agencé au deux tiers d’une distance entre deux bords opposés délimitant cette ouverture. Ceci est notamment mis en œuvre pour les canaux de circulation destinés à être traversés par les rayons lumineux participant à former une fonction d’éclairage de feu de route.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le masque est formé par une lame de verre comprenant au moins une couche opaque déposée sur une face de la lame de verre, les ouvertures étant formées par des découpes dans cette couche opaque. Plus particulièrement, la couche opaque est déposée sur la face de la lame de verre qui est en regard de la matrice de microlentilles d’entrée.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le dispositif matriciel comporte une pluralité de canaux de circulation de lumière avec des portions de masques, respectivement agencées dans chacun des canaux de circulation, qui présentent des ouvertures de tailles et/ ou de formes différentes et qui sont associées à des sources lumineuses, ou ensembles de sources lumineuses, différentes et adressables sélectivement. En d’autres termes, une première source lumineuse, ou un ensemble de premières sources lumineuses, peut émettre des rayons lumineux au sein du dispositif matriciel dans des premiers canaux de circulation de lumière dans lesquels les portions de masques comportent un premier type d’ouverture, apte à laisser passer tout ou partie des rayons lumineux émis par cette première source lumineuse, et une deuxième source lumineuse, ou un ensemble de deuxièmes sources lumineuses, peut émettre des rayons lumineux au sein du dispositif matriciel dans des deuxièmes canaux de circulation de lumière dans lesquels les portions de masques comportent un deuxième type d’ouverture, apte à laisser passer tout ou partie des rayons lumineux émis par cette deuxième source lumineuse. A titre d’exemple, les portions de masque présentes dans les premiers canaux de circulation présentent une ouverture avec un bord de coupure pour participer à réaliser une fonction d’éclairage de feu de croisement et les portions de masque présentes dans les deuxièmes canaux de circulation présentent une ouverture plus large pour participer à réaliser une fonction d’éclairage de feu de route.
Les sources lumineuses sont dites adressables sélectivement dans la mesure où elles peuvent être activées indépendamment l’une de l’autre, par un dispositif électronique de commande. Plus particulièrement, quand une des sources lumineuses est activée, l’autre ou les autres sources lumineuses sont désactivées et seule une source de lumière, ou seul un ensemble de lumière, est apte à émettre des rayons lumineux. Dans d’autres cas, au moins certaines des sources lumineuses, notamment toutes les sources lumineuses, sont allumées simultanément, ce qui permet de générer simultanément les fonctions lumineuses respectivement associées.
Les sources lumineuses peuvent notamment être des diodes électroluminescentes.
L’invention concerne également un dispositif lumineux comportant un boîtier et une glace de fermeture du boîtier, le boîtier et la glace de fermeture définissant un volume interne au sein duquel est agencé un module lumineux conforme au présent exposé, le module lumineux étant disposé à l’intérieur du volume interne de telle sorte que des rayons qu’il émet sortent par la glace de fermeture.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et d’exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
[Fig.l] représente un module lumineux conforme à la présente invention, rendant visible une source lumineuse, un dispositif optique et un dispositif matriciel, comportant notamment une matrice de microlentilles d’entrée, un masque et une matrice de microlentilles de sortie ;
[Fig.2] représente un détail du module lumineux de la figure 1, à savoir un canal de circulation de lumière formé au sein de la matière du dispositif matriciel, la figure 2 rendant visible des tracés de rayons collimatés en entrée du dispositif matriciel, dans le cadre de la réalisation d’une fonction d’éclairage d’un premier type ;
[Fig.3] représente une vue similaire à celle de la figure 2, dans le cadre de la réalisation d’une fonction d’éclairage d’un deuxième type ;
[Fig.4] représente une fonction affine définissant le profil d’une microlentille d’entrée de la matrice de microlentilles d’entrée ;
[Fig.5] représente la projection d’une portion de faisceau d’éclairage mis en œuvre par le canal de circulation de la figure 3, rendant visible une première portion centrale du faisceau d’éclairage à haute intensité et une deuxième portion périphérique du faisceau d’éclairage.
Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, ces figures peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention, le cas échéant. Il est également à noter que ces figures n’exposent que des exemples de réalisation de l’invention.
Les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Dans la description qui va suivre, on se référera à une orientation fonction des axes Longitudinaux, Verticaux et Transversaux tels qu’ils sont définis par le trièdre L, V, T représenté sur les figures 1 à 3, avec l’axe longitudinal L qui correspond à la direction générale de propagation des rayons lumineux, c’est-à-dire à l’axe optique, et les axes verticaux et transversaux V, T qui participent à définir un plan d’allongement principal du dispositif matriciel de microlentilles faisant partie du module lumineux, perpendiculaires à l’axe longitudinal L. Le choix des appellations de ces axes n’est pas limitatif de l’orientation que peut prendre le module lumineux, notamment lorsque celui-ci est installé dans un véhicule automobile.
La figure 1 illustre schématiquement un module lumineux 1 comprenant un dispositif matriciel 2 de microlentilles, un dispositif optique 4 et des moyens d’émission lumineuse 6.
Les moyens d’émission lumineuse 6 peuvent comprendre une ou plusieurs sources lumineuses, ou un ou plusieurs ensembles de sources lumineuses. Tel que cela sera évoqué plus loin, le nombre de sources lumineuses peut varier dès lors que le dispositif matriciel est configuré en conséquence, chacune des sources lumineuses ou chacun des ensembles de sources lumineuses étant alors adressable sélectivement et notamment apte à s’allumer et à s’éteindre indépendamment les uns des autres, par exemple au moyen d’un dispositif électronique de commande.
Le dispositif optique 4 et les moyens d’émission lumineuse 6 sont positionnés l’un par rapport à l’autre de sorte que les rayons lumineux émis par la ou les sources lumineuses passent par le dispositif optique 4. Ici, le dispositif optique 4 est un collimateur qui est configuré pour capter des rayons lumineux émis les moyens d’émission lumineuses et pour les orienter sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres et pour les diriger vers le dispositif matriciel 2 de microlentilles, et plus spécifiquement vers une matrice de microlentilles d’entrée 8. Le dispositif matriciel de microlentilles 2 comporte ladite matrice de microlentilles d’entrée 8, une matrice de microlentilles de sortie 10 et un masque 12 interposé entre la matrice de microlentilles d’entrée 8 et la matrice de microlentilles de sortie 10. Dans l’exemple illustrée, chaque matrice de microlentilles 8, 10 et le masque 12 s’étendent principalement selon un plan vertical et transversal, perpendiculairement à une direction longitudinale L le long de laquelle s’étend l’axe optique principal 14 du module lumineux 1. De manière alternative, le dispositif matriciel peut prendre une position inclinée par rapport à l’axe optique principal, notamment pour s’adapter à un galbe du véhicule dans lequel il doit être intégré. Cette position inclinée peut être prise en inclinant le dispositif matriciel dans son ensemble ou bien en formant des marches au niveau de la surface de sortie du dispositif matriciel formée par une surface externe de la matrice de microlentilles de sortie.
De manière alternative également, le dispositif matriciel pourrait ne pas comporter de masque.
La surface de sortie du dispositif matriciel, c’est-à-dire la surface externe de la matrice de microlentilles de sortie 10, forme une surface d'éclairage du module lumineux 1, c’est-à- dire une surface par laquelle sortent les rayons lumineux pour générer un faisceau lumineux à l’extérieur du véhicule, qui est commune à chacune des fonctions lumineuses susceptibles d’être réalisées par le module lumineux.
Le dispositif matriciel 2 est configuré pour comporter en son sein des canaux de circulation 16 de lumière, s’étendant respectivement, selon une direction parallèle à celle de l’axe optique principal 14, entre une microlentille d’entrée 18 et une microlentille de sortie 20 associée. Les rayons de lumière mis en forme par le collimateur qui sont amenés à passer par une microlentille d’entrée 18 se propagent essentiellement dans le canal de circulation de lumière 16 associé à cette microlentille d’entrée 18 et ils ressortent du dispositif matriciel 2 essentiellement par la microlentille de sortie 20 associée à ce canal de circulation de lumière.
Les canaux de circulation de lumière sont définis comme une bande de la matière du dispositif matriciel formée par la matrice de microlentilles d’entrée et la matrice de microlentilles de sortie. En d’autres termes, un canal de circulation est défini par une bande de matière d’une microlentille d’entrée et par une bande de matière de la microlentille de sortie s’étendant dans la continuité, si l’on considère l’axe optique principal, de ladite microlentille d’entrée.
Chaque matrice de microlentille, d’entrée ou de sortie, présente une surface externe et un volume interne, formé par l’épaisseur de matière qui s’étend depuis la surface externe vers l’intérieur, le masque pouvant former une frontière entre la matrice de microlentilles d’entrée et la matrice de microlentilles de sortie.
La matrice de microlentilles d’entrée 8 est formée d’une pluralité de microlentilles d’entrée 18 juxtaposées les unes à côté des autres, aussi bien selon la direction verticale, tel que visible sur la figure 1, que selon la direction transversale. Ces microlentilles d’entrée présentent chacune une surface bombée 22 dont la juxtaposition, le cas échéant avec un décalage longitudinal qui génère une marche d’une surface bombée à l’autre, forme la surface externe de la matrice de microlentilles d’entrée, et elles présentent chacune une épaisseur de matière s’étendant entre la surface bombée 22 et le masque pour pouvoir propager la lumière de l’une vers l’autre.
Selon l’invention, au moins une microlentille d’entrée 18 est configurée au sein du dispositif matriciel 2 pour permettre une focalisation des rayons lumineux arrivant sur cette microlentille d'entrée en au moins deux zones de focalisation distinctes. Cette configuration particulière d’une microlentille d’entrée permettant de générer au moins deux zones de focalisation différentes est notamment visible sur la figure 2 ou la figure 3, sur lesquelles des tracés de rayons ont été rendus visibles.
La microlentille d'entrée comporte notamment une portion centrale 24 qui assure la focalisation de rayons, arrivant sur cette portion centrale 24, sur une première zone de focalisation 26 et une portion périphérique 28 qui assure la focalisation des rayons, arrivant sur cette première portion périphérique 28, sur une deuxième zone de focalisation 30.
La première zone de focalisation 26 est localisée à l’intérieur du dispositif matriciel, le cas échéant sur le masque 12 lorsque le dispositif matriciel est équipé d’un tel masque, et plus particulièrement sur la portion de masque présente dans le canal de circulation de lumière associé à cette microlentille d’entrée.
La deuxième zone de focalisation est localisée au voisinage de la microlentille de sortie associée. Des rayons lumineux provenant du collimateur 4 et traversant cette microlentille d’entrée 18 convergent ainsi vers un premier point focal présent sur le masque 12, notamment pour participer à la réalisation d’une première fonction d’éclairage, ou plus précisément d’une première portion d’un faisceau d’éclairage, tandis que d’autres rayons lumineux provenant du collimateur et traversant également cette microlentille d’entrée 18 convergent eux vers un deuxième point focal disposé au voisinage et le cas échéant au-delà de la microlentille de sortie, notamment pour participer à la réalisation d’une deuxième fonction d’éclairage, ou plus précisément d’une deuxième portion de ce même faisceau d’éclairage.
Dans l’exemple illustré, les microlentilles d’entrée 18 sont identiques les unes aux autres.
Conformément à l’agencement de la matrice de microlentilles d’entrée 18, la matrice de microlentilles de sortie 10 est formée d’une pluralité de microlentilles de sortie 20 juxtaposées les unes à côté des autres, aussi bien selon la direction verticale, tel que visible sur la figure 1, que selon la direction transversale.
Ces microlentilles de sortie 20 présentent chacune, conformément à ce qui a pu être évoqué pour les microlentilles d’entrée, une surface bombée dont la juxtaposition, le cas échéant avec un décalage longitudinal qui génère une marche d’une surface bombée à l’autre, forme la surface externe de la matrice de microlentilles de sortie, c’est-à-dire la surface de sortie du dispositif matriciel, et elles présentent chacune une épaisseur de matière s’étendant entre le masque et la surface bombée pour pouvoir propager la lumière de l’une vers l’autre.
Il est notable sur les figures représentant schématiquement le dispositif matriciel que seule la surface externe des microlentilles d’entrée et de sortie est représentée, mais il convient de noter que chaque microlentille n’est pas juste formée par la surface bombée mais comporte bien l’épaisseur de matière qui va de cette surface bombée 22 jusqu’au masque, ou au support de masque lorsqu’il y en a un.
Chaque microlentille de sortie 20 est configurée au sein du dispositif matriciel 2 de telle sorte qu’elle présente un foyer objet sur le masque 12 et plus particulièrement sur la portion de masque présente dans le canal de circulation de lumière associé à cette microlentille de sortie. Pour un canal de circulation de lumière 5 donné, les rayons lumineux se propageant au sein du dispositif matriciel et focalisés sur la première zone de focalisation 26 par la microlentille d’entrée 18 passent ainsi par ce foyer objet de la microlentille de sortie 20 et sont réorientés par la microlentille de sortie 20 correspondante en un faisceau de rayons sensiblement parallèles à l’axe optique qui participe à former un faisceau lumineux à projeter sur la route.
Le tracé de rayons visible sur la figure 2 illustre également des rayons lumineux qui se propagent au sein du dispositif matriciel 2 en étant focalisés sur la deuxième zone de focalisation 30 par la microlentille d’entrée 18. Ces rayons se propagent par la suite en direction de la scène de route devant le véhicule en s’écartant de l’axe optique.
De la sorte, les rayons focalisés sur la première zone de focalisation 26 sont plus particulièrement destinés à former une première portion d’un faisceau d’éclairage à haute intensité, du fait de leur propagation sur la chaussée sensiblement parallèlement à l’axe optique et à un plan horizontal. A contrario, les rayons focalisés sur la deuxième zone de focalisation 30 sont plus particulièrement destinés à élargir le faisceau et s’assurer que les bas-côtés de la chaussée puissent être correctement éclairés par exemple.
La position du masque 12 au sein du dispositif matriciel 2 peut être différente d’un dispositif matriciel à l’autre, tel que cela est illustré sur les figures 1 à 3. Le masque 12 pourrait sans sortir du contexte de l’invention être déplacé le long de l’axe optique principal 14 pour se rapprocher de la matrice de microlentilles d’entrée 8 ou de la matrice de microlentilles de sortie 10, dès lors que les microlentilles sont configurées pour présenter un foyer sur le masque tel que précédemment évoqué.
Par ailleurs, la position du masque tient compte de l’épaisseur, c’est-à-dire la dimension selon l’axe longitudinal L, de la matrice de microlentilles d’entrée et de celle de la matrice de microlentilles de sortie, l’épaisseur des microlentilles d’entrée pouvant être au moins deux fois supérieure à celle des microlentilles de sortie dans la mesure où l’on a pour chaque canal deux microlentilles de sortie pour une microlentille d’entrée.
Chaque canal de circulation de lumière 16 comporte une portion du masque 12 s’étendent en travers du dispositif matriciel entre la matrice de microlentilles d’entrée 8 et la matrice de microlentilles de sortie 10, le masque 12 étant constitué d’une pluralité de portions de masque 38, 40 juxtaposées les unes aux autres et respectivement disposées dans un canal de circulation de lumière 16 qui leur est propre.
Les portions de masque 12 comportent des ouvertures 36, représentées schématiquement sur les figures 2 et 3, par lesquelles les rayons déviés par la microlentille d’entrée 18 correspondante sont aptes à passer pour continuer leur propagation à travers le dispositif matriciel 2. Ces portions de masque 12 comportent ainsi respectivement une partie opaque, qui bloque la propagation des rayons lumineux lorsque ceux-ci rencontrent cette partie opaque, et une partie transparente, formée par l’ouverture et permettant la propagation des rayons lumineux amenés à rencontrer cette partie transparente.
Le dispositif matriciel est réalisé en un matériau transparent, avec ici le masque 12 qui est formé par une lame de verre entourée d’un matériau plastique, la lame de verre comprenant au moins une couche opaque déposée sur une face de la lame de verre, la couche opaque étant découpée, par exemple par une opération de gravure ou découpe laser, pour réaliser chacune des ouvertures 36. La ou les parties découpées forment ainsi la partie transparente des portions de masque 12 et le reste forme la partie opaque.
Chaque microlentille de sortie 20 est plus particulièrement configurée pour présenter un foyer objet positionné dans l’ouverture 36 formant la partie transparente de la portion de masque 12 agencée dans le canal de circulation de lumière 16 lui correspondant. Tel que cela sera décrit ci-après, le foyer objet des microlentilles de sortie 20 peut être positionné dans une position centrale de l’ouverture 36 ou dans une position décentrée, et notamment sur un bord 42 délimitant l’ouverture 36.
On comprend que la microlentille d’entrée 18 est configurée, et le masque 12 est positionné par rapport à cette microlentille d’entrée 18, de telle sorte que la première zone de focalisation 26 générée par la microlentille d’entrée 18 est située au même endroit que le foyer objet de la microlentille de sortie 20 correspondante, et donc selon les canaux de circulation 16 et leur portion de masque, au centre de l’ouverture ou sur un bord délimitant l’ouverture.
La figure 2 illustre une portion de masque d’un premier type 38, dans laquelle l’ouverture 36 s’étend sur sensiblement toute la hauteur du canal de circulation de lumière 16, pour laisser passer sensiblement l’intégralité des rayons lumineux collimatés au sein de ce canal de circulation de lumière. Cet agencement du dispositif matriciel est particulièrement adapté à une fonction d’éclairage de feu de route, dans laquelle il n’est pas recherché une coupure du faisceau.
La figure 3 illustre une portion de masque d’un deuxième type 40, dans laquelle l’ouverture 36 s’étend sur une partie de la hauteur du canal de circulation de lumière, de sorte que la partie opaque remplissant le reste du canal de circulation de lumière bloque le passage d’une quantité déterminée de rayons lumineux. Cet agencement du dispositif matriciel est particulièrement adapté à une fonction d’éclairage de feu de croisement, un bord de l’ouverture participant à délimiter un bord de coupure du faisceau permettant d’éviter l’éblouissement des autres usagers de la route. La première zone de focalisation 26 associée à la microlentille d’entrée 18 et le foyer objet de la microlentille de sortie 20 sont situés sur ce bord délimitant l’ouverture qui participe à délimiter le bord de coupure du faisceau.
Il convient de noter qu’un dispositif matriciel selon l’invention peut tout aussi bien comprendre des canaux de circulation de lumière 16 qui sont tous similaires à celui illustré sur la figure 2, de sorte que le module lumineux est dédié à la réalisation de la fonction d’éclairage de type feu de route, ou des canaux de circulation de lumière 16 qui sont tous similaires à celui illustré sur la figure 3, de sorte que le module lumineux est dédié à la réalisation de la fonction d’éclairage de type feu de croisement, mais qu’un dispositif matriciel selon l’invention peut comporter également une combinaison de chacun de ces circulation de lumière, avec un premier ensemble de canaux de circulation de lumière similaires à ceux de la figure 2 et un deuxième ensemble de canaux de circulation de lumière similaire à ceux de la figure 3. Dans ce dernier cas, on comprend que les sources de lumière doivent être dans ce cas dédiés à l’illumination de l’un ou l’autre des ensembles de canaux de circulation et qu’elles sont adressés sélectivement selon la fonction d’éclairage à réaliser.
Dans chacun des deux cas, à savoir la formation d’un faisceau participant à réaliser la fonction d’éclairage de feu de route ou la formation d’un faisceau participant à réaliser la fonction d’éclairage de feu de croisement, la configuration de la microlentille d’entrée permet de générer au moins deux zones de focalisation différentes.
La figure 2 et la figure 3 permettent de rendre compte de l’intérêt de ces deux zones de focalisation différentes, pour réaliser deux portions spécifiques de la fonction d’éclairage. A titre d’exemple, il est visible sur la figure 2 la propagation des rayons lumineux pour la réalisation d’une fonction d’éclairage de feu de route, au sein d’un canal de circulation de lumière 16, étant entendu que cette propagation se reproduit dans plusieurs canaux de circulation de lumière pour former en sortie du dispositif matriciel une fonction d’éclairage de taille appropriée. Il est notable que ce qui va être décrit est également valable pour la figure 2 et la réalisation d’une fonction d’éclairage de feu de croisement, pour une partie des rayons non bloqués par la partie opaque de la portion de masque correspondante.
La source lumineuse des moyens d’émission lumineuse 6 associée au canal de circulation de lumière 16 est rendue active par un pilotage approprié d’un dispositif électronique de commande associé au module lumineux. La source lumineuse émet des rayons en direction du collimateur 4, et celui-ci collecte ces rayons et les dirige en un faisceau de rayons parallèles entre eux en direction de la matrice de microlentilles d’entrée du dispositif matriciel 2.
Le collimateur 4, ou une portion d’un collimateur commun à plusieurs canaux de circulation de lumière, est configuré pour répartir les rayons lumineux sur toute la surface bombée 22 de la microlentille d’entrée 18.
Des premiers rayons 44 arrivent sur la portion centrale 24 de la microlentille d’entrée et sont ainsi focalisés sur la première zone de focalisation 26 située sur le masque. En d’autres termes, tous les rayons rencontrant la microlentille d’entrée au niveau de sa portion centrale 24 sont dirigés vers la première zone de focalisation 26. Cette première zone de focalisation 26 étant confondue ou sensiblement confondue avec le foyer objet de la microlentille de sortie 20, les premiers rayons 44 se propagent jusqu’à la microlentille de sortie 20 et sortent du canal de circulation de lumière 16 avec une orientation sensiblement parallèle à l’axe optique, c’est-à-dire ici à l’axe optique principal 14 ici longitudinal du canal de circulation de lumière 16, entre la microlentille d’entrée 18 et la microlentille de sortie 20. Ces premiers rayons 44 sont ainsi dirigés précisément dans la direction de l’axe optique et participent à créer une première partie du faisceau d’éclairage à haute intensité lumineuse dans une partie centrale 52 du faisceau d’éclairage, dirigée devant le véhicule, tel que cela est visible sur la figure 5.
Des deuxièmes rayons 46 arrivent sur la portion périphérique 28 de la microlentille d’entrée 18 et sont ainsi focalisés sur la deuxième zone de focalisation 30 située au voisinage de la microlentille de sortie 20 et ici en aval de cette microlentille de sortie, à l’extérieur du dispositif matriciel. En d’autres termes, tous les rayons rencontrant la microlentille d’entrée 18 au niveau de sa portion périphérique 28 sont dirigés vers la deuxième zone de focalisation 30. En aval de la microlentille de sortie, les deuxièmes rayons continuent de se propager en s’écartant de l’axe optique, de sorte qu’ils participent à former une partie périphérique 54 du faisceau d’éclairage, ce qui permet d’élargir l’étendue du faisceau d’éclairage, tel que cela est visible sur la figure 5.
Par ailleurs, des troisièmes rayons 48 arrivent sur la surface bombée 22 de la microlentille d’entrée 18 sur une portion intermédiaire 50, disposée radialement entre la portion centrale 24 et la portion périphérique 28. Ces troisièmes rayons 48 sont déviés par la microlentille d’entrée sur une zone disposée longitudinalement entre le masque et la microlentille de sortie, et ils participent à former l’essentiel de la fonction d’éclairage, complétée par la partie centrale du faisceau 52 et la partie périphérique 54 précédemment évoquées, en éclairant une zone agencé entre le centre du faisceau surintensifié et un anneau périphérique.
La figure 4 illustre la façon dont est défini le profil de la portion intermédiaire, et illustre des exemples de réalisation d’une telle portion intermédiaire.
Plus particulièrement, le profil de la portion intermédiaire 50 de la microlentille d’entrée 18, et plus particulièrement de la surface bombée 22 formant la surface externe de la microlentille d’entrée 18, est tel que l’on a une fonction croissante, et plus particulièrement ici affine, entre d’une part la dimension radiale Dr d’impact des rayons émis par la source lumineuse sur cette portion intermédiaire, c’est-à-dire la distance radiale entre le point d’impact et l’axe de la microlentille, et d’autre part la distance axiale Dx entre le point de focalisation des rayons et le masque, c’est-à-dire la distance axiale entre ce point de focalisation intermédiaire et le premier point de focalisation.
Pour des microlentilles présentant des dimensions de l’ordre de 2mm de côté, la portion intermédiaire s’étend radialement sur une distance allant de 0,2mm de l’axe de la microlentille jusqu’à 1mm de cet axe.
Pour un point d’impact des troisièmes rayons 48 à la jonction de la portion centrale 24 et de la portion intermédiaire 50, les troisièmes rayons lumineux 48 sont focalisés sensiblement à la première zone de focalisation. Pour une microlentille d’entrée d’un canal de circulation donné, la valeur maximale du rayon, ou dimension radiale, de la zone centrale qui permet de focaliser sur la première zone de focalisation, est définie de telle sorte que le rayon amené à se propager en passant par cette zone de jonction entre la portion centrale et la portion intermédiaire passe bien par la lentille de sortie associée à ce canal de circulation. On comprend que si la portion centrale était plus grande, ledit rayon, à la jonction entre portion centrale et portion intermédiaire, serait perdu en touchant la lentille d'un autre canal.
Le point de focalisation intermédiaire s’écarte progressivement de la première zone de focalisation au fur et à mesure de l’éloignement radial du pont d’impact des troisièmes rayons sur la portion intermédiaire de la microlentille d’entrée. A titre d’exemple, tel que cela est illustré par le point PI sur la figure 4, pour un point d’impact des troisièmes rayons à une distance de 0,5mm de l’axe de la microlentille d’entrée, la zone de focalisation intermédiaire est environ à 2,6mm du masque.
L’invention telle qu’elle vient d’être décrite permet de répondre au but qu’elle s’était fixé, à savoir permettre la réalisation d’un module lumineux mettant en œuvre un dispositif matriciel et permettant de générer plusieurs portions d’un même faisceau d’éclairage, notamment pour créer des portions réglementaires de surintensité au centre du faisceau ou d’élargissement du faisceau en périphérie.

Claims

REVENDICATIONS
1. Module lumineux (1), notamment pour véhicule automobile, comprenant : au moins un dispositif matriciel (2) de microlentilles pourvu d'une matrice d'entrée (8) de microlentilles d'entrée et d'une matrice de sortie (10) de microlentilles de sortie, le dispositif matriciel (2) comprenant un axe optique (14) principal, des moyens d'émission lumineuse (6) configurés pour émettre des rayons lumineux (44, 46, 48) se propageant au sein du dispositif matriciel (2), ledit dispositif matriciel (2) étant configuré pour former un faisceau lumineux à partir desdits rayons lumineux (44, 46, 48), le dispositif matriciel comportant des canaux de circulation de lumière (16) formés le long de la direction de Taxe optique (14) entre une microlentille d'entrée (18) et une microlentille de sortie (20), caractérisé en ce qu'au moins une microlentille d'entrée (18) est configurée pour permettre une focalisation des rayons lumineux (44, 46, 48) arrivant sur la matrice de microlentilles d'entrée (18) en au moins deux zones de focalisation distinctes (26, 30), les rayons passant par une première zone de focalisation (26) étant configurés pour réaliser une première partie d'un faisceau d'éclairage que le module lumineux participe à mettre en œuvre, et les rayons passant par une deuxième zone de focalisation (30) étant configurés pour réaliser une deuxième partie dudit faisceau d'éclairage.
2. Module lumineux (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la microlentille d'entrée (18) est configurée pour permettre une focalisation sur une première zone de focalisation (26) située à l'intérieur du canal de circulation de lumière et à distance de la microlentille de sortie (20) et sur une deuxième zone de focalisation (30) située au voisinage de la microlentille de sortie (20) et/ou au-delà de la microlentille de sortie (20).
3. Module lumineux selon la revendication 2, caractérisé en ce que la microlentille d'entrée (18) est configurée de telle sorte que la deuxième zone de focalisation (30) située au voisinage de la microlentille de sortie (20) et/ou au-delà de la microlentille de sortie (20) est située à l'extérieur du dispositif matriciel (2).
4. Module lumineux (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la microlentille d'entrée (18) comporte au moins deux portions distinctes, parmi lesquelles une portion centrale (24) qui assure la focalisation des rayons sur la première zone de focalisation (26) et une portion périphérique (28) qui assure la focalisation des rayons sur la deuxième zone de focalisation (30).
5. Module lumineux (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la microlentille d'entrée (18) comporte une portion intermédiaire (50) agencée radialement entre la portion centrale (24) et la portion périphérique (28), ladite portion intermédiaire étant configurée pour focaliser les rayons entre la première zone de focalisation et la deuxième zone de focalisation.
6. Module lumineux (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le profil de la portion intermédiaire (50) de la microlentille d'entrée (18) est tel que l'on a une fonction croissante entre d'une part la dimension radiale (Dr) d'impact des rayons émis par la source lumineuse sur cette portion intermédiaire et d'autre part la distance axiale (Dx) entre le point de focalisation des rayons et la première zone de focalisation.
7. Module lumineux (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque microlentille de sortie (20) d'un canal de circulation de lumière (16) est configurée pour présenter un foyer objet situé au voisinage de la première zone de focalisation (26) dans ledit canal de circulation de lumière (16).
8. Module lumineux (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif optique (4) associé à l'au moins une source lumineuse, le dispositif optique (4) étant configuré pour diriger les rayons lumineux émis par les moyens d'émission lumineuse (6) qui l'impactent en direction de la matrice de microlentilles d'entrée (8).
9. Module lumineux (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif matriciel (2) comporte un masque (12) interposé entre la matrice d'entrée (8) et la matrice de sortie (10), le masque (12) comportant des portions de masque respectivement disposées dans un canal de circulation de lumière (16), chaque portion de masque étant pourvu d'une ouverture (36) apte à laisser passer des rayons lumineux de la microlentille d'entrée (18) à la microlentille de sortie (20) associés à ce canal de circulation de lumière.
10. Module lumineux (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque microlentille de sortie (20) d'un canal de circulation de lumière (16) est configurée pour présenter un foyer objet au niveau de l'ouverture (36) formée dans la portion de masque associée audit canal de circulation de lumière (16).
11. Module lumineux (1) selon la revendication 9, lorsqu'elle dépend de la revendication 7, ou selon la revendication 10, caractérisé en ce que le foyer objet d'une microlentille de sortie (20) d'un canal de circulation de lumière (16) est disposé sensiblement sur un bord (42) délimitant ladite ouverture (36).
12. Module lumineux (1) selon la revendication 9, lorsqu'elle dépend de la revendication 7, ou selon la revendication 10, caractérisé en ce que le foyer objet d'une microlentille de sortie (20) d'un canal de circulation de lumière (16) est disposé sensiblement au centre de ladite d'ouverture (36).
13. Dispositif lumineux comportant un boîtier et une glace de fermeture du boîtier, le boîtier et la glace de fermeture définissant un volume interne au sein duquel est agencé un module lumineux (1) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, le module lumineux (1) étant disposé à l'intérieur du volume interne de telle sorte que des rayons qu'il émet sortent par la glace de fermeture.
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