FR2985561A1

FR2985561A1 - Bloc optique de vehicule a lentille couplee a deux miroirs ellipsoidaux pour des fonctions d'eclairage et d'analyse

Info

Publication number: FR2985561A1
Application number: FR1250264A
Authority: FR
Inventors: Whilk Marcelino Goncalves
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2013-07-12

Abstract

Un bloc optique (BO) de véhicule comprend un boîtier (BB) comportant un premier miroir conique de révolution (M1) comportant des premier (F1) et deuxième (F2) foyers, une première source (S1) propre à délivrer sensiblement au niveau du premier foyer (F1) des premiers photons appartenant au spectre visible, et une lentille convergente (L) agencée pour renvoyer vers l'infini les premiers photons réfléchis par le premier miroir (M1) et passés sensiblement au niveau du deuxième foyer (F2). Ce boîtier (BB) comprend en outre un second miroir conique de révolution (M2) installé sensiblement dans la continuité d'une zone choisie du premier miroir (M1) et comportant un troisième foyer (F3) et un quatrième foyer (F4) confondu sensiblement avec le deuxième foyer (F2), et une seconde source (S2) propre à délivrer sensiblement au niveau du troisième foyer (F3) des seconds photons appartenant au spectre infrarouge afin que certains au moins d'entre eux-soient réfléchis par le second miroir (M2) et passent sensiblement au niveau du quatrième foyer (F4) afin d'être renvoyés vers l'infini par la lentille convergente (L).

Description

BLOC OPTIQUE DE VÉHICULE À LENTILLE COUPLÉE À DEUX MIROIRS ELLIPSOÏDAUX POUR DES FONCTIONS D'ÉCLAIRAGE ET D'ANALYSE L'invention concerne les blocs optiques de véhicule, et plus précisément ceux de type projecteur avant qui assurent au moins une fonction de feu de croisement et/ou de feu de route. On entend ici par « bloc optique » un projecteur avant destiné à équiper un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un boîtier comportant, d'une première part, un premier miroir sensiblement ellipsoïdal (ou conique de révolution) comportant des premier et deuxième foyers, d'une deuxième part, une première source propre à délivrer sensiblement au niveau du premier foyer des premiers photons appartenant au spectre visible, et, d'une troisième part, une lentille agencée pour renvoyer vers l'infini les premiers photons réfléchis par le premier miroir sensiblement ellipsoïdal et passés sensiblement au niveau du deuxième foyer. Par ailleurs, on entend ici par « renvoyer vers l'infini » l'action consistant à défléchir la direction de photons incidents passés sensiblement par un foyer de sorte qu'elle participe à la formation d'un faisceau présentant une direction générale choisie (ici sensiblement la direction longitudinale (ou l'axe) du véhicule). Enfin, on entend ici par « miroir sensiblement ellipsoïdal (ou conique de révolution) » un réflecteur comprenant une surface sensiblement ellipsoïdale de révolution.

Comme le sait l'homme de l'art, certains véhicules disposent d'une fonction auxiliaire dite de vision de nuit (ou « night vision ») ou de désignation optique (ou « marking light ») qui permet d'analyser une zone d'observation qui s'étend devant le véhicule sur plusieurs dizaines de mètres avec des photons du spectre infrarouge afin de fournir au conducteur des images de cette zone susceptibles de signaler la présence de personnes ou d'animaux qui n'ont pas été éclairés au moyen des feux de croisement. Cette fonction est réalisée par une source de lumière infrarouge et par une caméra infrarouge miniature qui est généralement placée sur le pare-brise au voisinage du pied du rétroviseur central. La source de lumière infrarouge peut être logée soit dans un projecteur avant dédié, soit dans un projecteur avant qui assure au moins une fonction de feu de croisement et/ou de feu de route. La première solution (projecteur avant dédié à l'infrarouge) s'avère encombrante et onéreuse. La seconde solution est notamment décrite dans le document brevet FR 2864932. Elle consiste plus précisément à installer la source de lumière infrarouge entre la lentille et un cache (ou masque), qui est installé dans le projecteur avant au voisinage du deuxième foyer du miroir sensiblement ellipsoïdal pour remplir une fonction photométrique liée à la fonction de feu de croisement, et à se servir de la face avant de ce cache pour diffuser vers la lentille les photons qui sont délivrés par la source infrarouge. L'inconvénient principal de cette seconde solution réside dans le fait que seule une petite fraction des photons infrarouges se retrouve effectivement dirigée par la lentille vers la zone d'observation (qui est située devant le véhicule) et donc utile à l'analyse infrarouge. En outre, les photons infrarouges ne passant pas par le foyer de la lentille ils ne sont pas imagés à l'infini et donc ils font partie d'un « faisceau » infrarouge extrêmement diffus. L'invention a donc pour but d'améliorer la situation, notamment en termes d'efficacité. Elle propose notamment à cet effet un bloc optique destiné à équiper un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un boîtier comportant : - un premier miroir conique de révolution (ou sensiblement ellipsoïdal) comportant des premier et deuxième foyers, - une première source propre à délivrer sensiblement au niveau du premier foyer des premiers photons appartenant au spectre visible, et - une lentille convergente (de type « point infini ») agencée pour renvoyer vers l'infini les premiers photons réfléchis par le premier miroir et passés sensiblement au niveau du deuxième foyer.

Ce bloc optique se caractérise par le fait que son boîtier comprend en outre : - un second miroir conique de révolution (ou sensiblement ellipsoïdal) installé sensiblement dans la continuité d'une zone choisie du premier miroir et comportant un troisième foyer et un quatrième foyer confondu sensiblement avec le deuxième foyer, et - une seconde source propre à délivrer sensiblement au niveau du troisième foyer des seconds photons appartenant au spectre infrarouge afin que certains au moins d'entre eux soient réfléchis par le second miroir et passent sensiblement au niveau du quatrième foyer afin d'être renvoyés vers l'infini par la lentille convergente. Grâce à ce second miroir sensiblement ellipsoïdal, qui prolonge une partie au moins du premier miroir sensiblement ellipsoïdal et dont l'un des foyers est sensiblement commun avec celui du premier miroir, on peut avantageusement utiliser la même lentille convergente pour focaliser (ou « redresser ») les photons infrarouges qui passent par ce (deuxième) foyer commun. Par conséquent, une fraction (très) importante des photons infrarouges sert effectivement à analyser la zone d'observation, ce qui permet d'améliorer la qualité des images infrarouges qui sont acquises par la caméra infrarouge embarquée. Le bloc optique selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : la zone choisie peut être une partie au moins d'un bord d'extrémité du premier miroir ; - la zone choisie peut être un endroit du bord d'extrémité où est définie une découpe qui est propre à loger au moins partiellement le second miroir. En variante, la zone choisie peut s'étendre sur l'intégralité du bord d'extrémité du premier miroir ; le troisième foyer peut être situé dans un plan qui est compris entre des plans parallèles contenant respectivement les premier et deuxième foyers. En variante, le troisième foyer peut être situé dans un plan qui est compris entre un plan contenant le deuxième foyer et la lentille convergente ; il peut comprendre des moyens de collimation installés entre la seconde source et le second miroir et agencés pour diriger préférentiellement les seconds photons délivrés par la seconde source en direction du second miroir. Cela permet de ne pas gaspiller inutilement des seconds photons et donc d'augmenter encore plus l'efficacité de l'analyse ; il peut comprendre un cache assurant une fonction photométrique choisie sensiblement au niveau du deuxième foyer. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins un bloc optique du type de celui présenté ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus en CAO/DAO, d'où le caractère apparemment discontinu de certaines lignes), sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue de côté, un exemple de réalisation d'un bloc optique selon l'invention, et - la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en perspective, une partie du bloc optique de la figure 1. Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. L'invention a pour but de proposer un bloc optique BO à lumières visible et infrarouge, destiné à équiper un véhicule, éventuellement de type automobile. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comportant dans une partie avant au moins un bloc optique constituant un phare (ou projecteur avant) assurant une fonction de feu de croisement et/ou de feu de route.

Sur la figure 1 se trouve représentée très schématiquement une partie d'un bloc optique BO, selon l'invention, offrant au moins deux fonctions d'éclairage, à savoir au moins une fonction de feu de croisement et/ou de feu de route et une fonction d'analyse par sonde infrarouge. Ce bloc optique BO comprend un boîtier BB qui délimite une cavité interne dans laquelle sont installés au moins un premier miroir conique de révolution (ou sensiblement ellipsoïdal) M1, une première source S1, un second miroir conique de révolution (ou sensiblement ellipsoïdal) M2, une seconde source S2 et une lentille L. On notera que la cavité interne est habituellement fermée par une glace G du côté avant (c'est-à-dire du côté orienté vers la voie de circulation). Comme illustré sur les figures 1 et 2, le premier miroir conique de révolution (ou sensiblement ellipsoïdal) M1 comporte des premier F1 et deuxième F2 foyers distincts. Il comporte donc un réflecteur comprenant une surface interne conique de révolution (ou sensiblement ellipsoïdale). La première source S1 est agencée de manière à délivrer sensiblement au niveau du premier foyer F1 (du premier miroir M1) des premiers photons (de lumière) dont les longueurs d'onde appartiennent au spectre visible. Le mot « sensiblement » signifie ici que les premiers photons sont délivrés au niveau du premier foyer F1 ou bien à proximité immédiate de ce dernier (F1). On comprendra que le premier miroir M1 et la première source S1 participent conjointement à la fonction de feu de croisement et/ou de feu de route. Par conséquent, la première source S1 comprend une source de lumière visible, comme par exemple une lampe halogène ou à décharge (de type xénon), ou des diodes électroluminescentes (ou LEDs). Le second miroir M2 est installé sensiblement dans la continuité d'une zone choisie du premier miroir M1 et comporte des troisième F3 et quatrième F4 foyers distincts. Il comporte donc un réflecteur comprenant une surface interne conique de révolution (ou sensiblement ellipsoïdale) et prolongeant précisément ou approximativement la zone choisie précitée. Selon l'invention, le quatrième foyer F4 est confondu sensiblement avec le deuxième foyer F2. Le mot « sensiblement » signifie ici que les deuxième F2 et quatrième F4 foyers sont précisément confondus ou bien quasiment confondus, notamment du fait des tolérances de fabrication. La seconde source S2 est agencée de manière à délivrer sensiblement au niveau du troisième foyer F3 des seconds photons dont les longueurs d'onde appartiennent au spectre infrarouge. Le mot « sensiblement » signifie ici que les seconds photons sont délivrés au niveau du troisième foyer F3 ou bien à proximité immédiate de ce dernier (F3).

De préférence, les longueurs d'onde des seconds photons appartiennent au proche infrarouge. La seconde source S2 peut, par exemple, comprendre une lampe infrarouge ou au moins une diode émettant dans l'infrarouge. La lentille L est convergente, par exemple de type dit « point infini ».

Elle est agencée pour renvoyer vers l'infini, d'une part, les premiers photons qui sont réfléchis par le premier miroir M1 et qui sont passés sensiblement au niveau du deuxième foyer F2, et, d'autre part, certains au moins des seconds photons qui sont réfléchis par le second miroir M2 et qui sont passés sensiblement au niveau du quatrième foyer F4. Les mots « sensiblement » signifient ici que les premiers et seconds photons qui sont renvoyés vers l'infini par la lentille L sont ceux qui sont passés exactement ou approximativement par le deuxième foyer F2 ou le quatrième foyer F4. Par ailleurs, il est rappelé que l'on entend ici par « renvoyer vers l'infini » le fait de défléchir la direction de premiers ou seconds photons incidents qui sont passés sensiblement par le deuxième foyer F2 de sorte qu'elle participe à la formation d'un faisceau présentant une direction générale choisie (ici sensiblement la direction longitudinale du véhicule). Ce renvoi vers l'infini est illustré sur la figure 1 par des premier T1 et second T2 trajets respectifs de premiers et seconds photons. Comme on peut le constater, les premiers photons qui sont sensiblement issus du premier foyer F1 empruntent un trajet du type du premier trajet T1 qui est matérialisé par des tirets (ils sont réfléchis par le premier miroir M1 vers le deuxième foyer F2, puis parviennent au niveau de la lentille L qui défléchit leurs trajectoires respectives afin qu'elles deviennent sensiblement parallèles entre elles). De même, les seconds photons qui sont sensiblement issus du troisième foyer F3 empruntent un trajet du type du second trajet T2 qui est matérialisé par des pointillés (ils sont réfléchis par le second miroir M2 vers le quatrième foyer F4 (qui est sensiblement confondu avec le deuxième foyer F2), puis parviennent au niveau de la lentille L qui défléchit leurs trajectoires respectives afin qu'elles deviennent sensiblement parallèles entre elles). On notera que la plupart des premiers photons qui se dirigent vers le second miroir M2 sont ici réfléchis vers le bas par ce dernier (M2) et donc sont défléchis également vers le bas par la lentille L, si bien qu'ils ne sont pas éblouissants pour les personnes et les animaux situés devant le véhicule. De même, la plupart des seconds photons qui sont réfléchis par le premier miroir M1 ne passent ni par le deuxième foyer F2, ni par la lentille L, et donc ne sont pas dangereux pour les personnes et animaux situés devant le véhicule. On notera que les photons infrarouges ne sont pas visibles (au moins pour les personnes) et donc qu'ils ne sont pas éblouissants, et qu'en outre ils ne sont pas dangereux lorsque la puissance utilisée est faible. On notera également que pour éviter que des seconds photons soient inutilement perdus (ou gaspillés) pour l'analyse infrarouge de la zone d'observation du fait qu'ils se dirigent vers le premier miroir M1, il est avantageux d'installer entre la seconde source S2 et le premier miroir M1 des moyens de collimation chargés de diriger préférentiellement les seconds photons délivrés par la seconde source S2 en direction du second miroir M2. De préférence, ces moyens de collimation sont installés au niveau de la sortie de la seconde source S2. Ils peuvent, par exemple, être agencés sous la forme d'une lentille ou d'un réflecteur auxiliaire. Ainsi, presque tous les seconds photons peuvent être réfléchis par le second miroir M2 et ont donc une probabilité élevée d'être réfléchis en direction du quatrième foyer F4. Dans l'exemple non limitatif illustré sur les figures 1 et 2 la zone choisie, dans la continuité de laquelle est implanté le second miroir M2, est une petite partie supérieure du bord d'extrémité BE du premier miroir M1. Ce mode de réalisation est particulièrement bien adapté, bien que non limitativement, au cas où, comme illustré, le boîtier BB loge un cache (ou masque) CA qui assure une fonction photométrique choisie sensiblement au niveau du deuxième foyer F2 (et donc également du quatrième foyer F4). On notera que sur la figure 2 le cache CA est simplement matérialisé par les axes X et Y afin de faciliter la compréhension générale. Une telle fonction photométrique peut, par exemple, consister à bloquer le passage d'une partie des premiers photons lorsque la fonction de feu de croisement a été sélectionnée par le conducteur et que le bloc optique BO offre conjointement les fonctions de feu de croisement et de feu de route. Mais d'autres positions de la zone choisie, dans la continuité de 5 laquelle est implanté le second miroir M2, peuvent être envisagées, notamment en l'absence de cache ou masque CA. On notera également que dans l'exemple non limitatif illustré sur les figures 1 et 2 la zone choisie, dans la continuité de laquelle est implanté le second miroir M2, est un endroit du bord d'extrémité BE où est définie une 10 découpe DC qui est propre à loger au moins partiellement le second miroir M2. On entend ici par « bord d'extrémité » le bord du second miroir M2 qui est situé à l'interface entre ses faces interne et externe, du côté avant. Dans l'exemple illustré la découpe DC loge intégralement le second miroir M2. Cette intégration totale dans l'espace occupé par le premier miroir 15 M1 évite d'augmenter l'encombrement de ce dernier (M1). Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, le second miroir M2 pourrait être soit partiellement logé dans le premier miroir M1, soit placé juste après le bord d'extrémité BE du premier miroir M1, lorsque ce dernier (M1) est dépourvu de découpe. Cette dernière situation survient par exemple lorsque la zone choisie s'étend sur 20 l'intégralité du bord d'extrémité BE du premier miroir M1, et donc sur un secteur angulaire de 360°. On notera également que dans l'exemple non limitatif illustré sur les figures 1 et 2 le troisième foyer F3 est situé dans un plan qui est compris entre deux plans parallèles qui contiennent respectivement les premier F1 et 25 deuxième F2 foyers. La seconde source S2 est donc installée en amont du cache CA, essentiellement du fait de la présence de ce dernier (CA). Mais dans une variante de réalisation, le troisième foyer F3 pourrait être situé dans un plan qui est compris entre le plan contenant le deuxième foyer F2 et la lentille L, et donc en aval du deuxième foyer F2. Dans ce cas, la seconde 30 source S2 est donc également installée en aval du deuxième foyer F2. Cette variante est plutôt adaptée au cas où l'on ne prévoit pas de cache CA dans le boîtier. D'une manière générale le troisième foyer F3 peut être prévu en tout endroit permettant à la seconde source S2 de pointer correctement vers le second miroir M2. On notera également que les seconds photons, qui participent effectivement à la fonction d'analyse de la zone d'observation située devant le véhicule, sont susceptibles d'être réfléchis par des objets, personnes ou animaux et donc d'être collectés par au moins une caméra infrarouge qui est embarquée dans le véhicule (par exemple au niveau du pied du rétroviseur central) et chargée de fournir des données destinées à permettre la fabrication d'images de la zone d'observation affichables sur un écran installé dans l'habitacle.

L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de bloc optique et de véhicule décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS1. Bloc optique (BO) de véhicule, comprenant un boîtier (BB) comportant i) un premier miroir conique de révolution (M1) comportant des premier (F1) et deuxième (F2) foyers, ii) une première source (S1) propre à délivrer sensiblement au niveau dudit premier foyer (F1) des premiers photons appartenant au spectre visible, et iii) une lentille convergente (L), agencée pour renvoyer vers l'infini les premiers photons réfléchis par ledit premier miroir (M1) et passés sensiblement au niveau dudit deuxième foyer (F2), caractérisé en ce que ledit boîtier (BB) comprend en outre iv) un second miroir conique de révolution (M2) installé sensiblement dans la continuité d'une zone choisie dudit premier miroir (M1) et comportant un troisième foyer (F3) et un quatrième foyer (F4) confondu sensiblement avec ledit deuxième foyer (F2), et v) une seconde source (S2) propre à délivrer sensiblement au niveau dudit troisième foyer (F3) des seconds photons appartenant au spectre infrarouge afin que certains au moins d'entre eux soient réfléchis par ledit second miroir (M2) et passent sensiblement au niveau dudit quatrième foyer (F4) afin d'être renvoyés vers l'infini par ladite lentille convergente (L).
2. Bloc optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite zone choisie est une partie au moins d'un bord d'extrémité (BE) dudit premier miroir (M1).
3. Bloc optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite zone choisie est un endroit dudit bord d'extrémité (BE) où est définie une découpe (DC) propre à loger au moins partiellement ledit second miroir (M2).
4. Bloc optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite zone choisie s'étend sur l'intégralité dudit bord d'extrémité (BE) du premier miroir (M1).
5. Bloc optique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit troisième foyer (F3) est situé dans un plan qui est compris entre des plans parallèles contenant respectivement lesdits premier (F1) et deuxième (F2) foyers.
6. Bloc optique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ceque ledit troisième foyer (F3) est situé dans un plan qui est compris entre un plan contenant ledit deuxième foyer (F2) et ladite lentille convergente (L).
7. Bloc optique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de collimation installés entre ladite seconde source (S2) et ledit second miroir (M2) et agencés pour diriger préférentiellement lesdits seconds photons délivrés par ladite seconde source (S2) en direction dudit second miroir (M2).
8. Bloc optique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un cache (CA) assurant une fonction photométrique choisie l a sensiblement au niveau dudit deuxième foyer (F2).
9. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un bloc optique (BO) selon l'une des revendications précédentes.
10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.