FR3068110A1 - Module lumineux a eclairage variable - Google Patents
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Abstract
Module lumineux (1) pour véhicule automobile comprenant : - une source lumineuse (2), - un système optique (3) muni d'une lentille à focale variable (30), - un premier guide de lumière (50), - un deuxième guide de lumière (60), la lentille à focale variable (30) présentant une première configuration dans laquelle un faisceau lumineux (4) issu de la source lumineuse (2) est dirigé par le système optique (3) dans le premier guide de lumière (50) et une deuxième configuration dans laquelle le faisceau lumineux (4) issu de la source lumineuse (2) est dirigé par le système optique (3) dans le deuxième guide de lumière (60).
Description
Module lumineux à éclairage variable.
La présente invention concerne un module lumineux pour véhicule automobile.
L’invention concerne également un dispositif lumineux pour véhicule automobile comprenant un tel module lumineux.
L’invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un tel module lumineux.
L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un tel module lumineux ou un tel dispositif lumineux.
Un projecteur monté sur un véhicule automobile est classiquement composé d’un boîtier fermé par un élément transparent délimitant ainsi un volume interne dans lequel on trouve une source lumineuse, un dispositif de collimation ou de focalisation et des composants qui participent à la réalisation d’une fonction optique.
Parmi les fonctions optiques, on trouve des fonctions d’éclairage, c’est-àdire permettant au conducteur du véhicule de voir la route qu’il emprunte, et des fonctions de signalisation permettant aux usagers à l’extérieur du véhicule de repérer la présence du véhicule. A titre d’exemple, une fonction d’éclairage est réalisée par une source lumineuse capable de générer un faisceau lumineux de type code, alors qu’une fonction de signalisation est réalisée par une source lumineuse de puissance plus modérée capable de produire un faisceau lumineux de type feu de position.
Les différentes fonctions d’éclairage et de signalisation sont en général réalisées par des composants ou des systèmes distincts. Ceci représente un inconvénient car on multiplie les pièces nécessaires à la réalisation de ces fonctions. Par ailleurs, ces composants ou systèmes distincts occupent des emplacements séparés sur le véhicule, ce qui forme une contrainte d’implantation que le constructeur ou l’équipementier automobile doit gérer. Enfin, cette duplication de pièces génère des coûts supplémentaires.
La demande de brevet FR2996629 décrit un module d’éclairage et/ou de signalisation comprenant une source lumineuse et une lentille dont une face traversée par un faisceau lumineux est apte à changer de forme lorsque la lentille est parcourue par un courant électrique. Le faisceau lumineux issu de ce module d’éclairage peut donc changer de forme. Toutefois, un tel module ne permet pas de générer une grande variation de forme de faisceau lumineux ni de faire varier l’orientation du faisceau lumineux. De plus, la lumière issue d’un tel module d’éclairage subit un effet chromatique.
Un premier objet de l’invention est de fournir un module lumineux apte à fonctionner selon deux modes d’éclairage, chaque mode d’éclairage produisant un faisceau lumineux adapté à une fonction d’éclairage et/ou de signalisation.
Un deuxième objet de l’invention est de fournir un module lumineux apte à produire deux faisceaux de lumière dépourvus d’effet chromatique ou présentant des aberrations chromatiques très faibles.
L’invention se rapporte à un module lumineux pour véhicule automobile comprenant :
- une source lumineuse,
- un système optique muni d’une lentille à focale variable,
- un premier guide de lumière,
- un deuxième guide de lumière, la lentille à focale variable présentant une première configuration dans laquelle un faisceau lumineux issu de la source lumineuse est dirigé par le système optique dans le premier guide de lumière et une deuxième configuration dans laquelle le faisceau lumineux issu de la source lumineuse est dirigé par le système optique dans le deuxième guide de lumière.
La lentille à focale variable peut comprendre un dioptre dont la forme est modulable par l’action d’un liquide contenu dans la lentille à focale variable, le liquide pouvant être mis sous pression ou déformé par application d’un champ électrique.
Le système optique peut comprendre une lentille de collimation, notamment une lentille de collimation asphérique, collimatant un faisceau lumineux issu de la source lumineuse.
Le système optique peut comprendre une lentille de type axicon, notamment une lentille comprenant au moins une surface conique, apte à transformer un faisceau lumineux à section circulaire en un faisceau lumineux à section annulaire.
Le système optique peut comprendre une lentille de collimation et une lentille de type axicon, un centre de la lentille de collimation, un centre de la lentille de type axicon et un centre de la lentille à focale variable étant alignés avec la source lumineuse selon un axe optique.
La lentille de collimation, la lentille de type axicon et la lentille à focale variable peuvent être positionnées dans l’ordre suivant en considérant le sens de propagation d’un faisceau lumineux issu de la source lumineuse :
- la lentille de collimation est positionnée après la source lumineuse ; et/ou
- la lentille de type axicon est positionnée après la lentille de collimation ; et/ou
- la lentille à focale variable est positionnée après la lentille de type axicon.
Le système optique peut comprendre une lentille annulaire convergente positionnée après la lentille à focale variable en considérant le sens de propagation des rayons lumineux.
Le premier guide de lumière peut comprendre une face d’entrée en forme de disque et le deuxième guide de lumière peut comprendre une face d’entrée de forme annulaire concentrique à la face d’entrée du premier guide de lumière.
Le premier et le deuxième guide de lumière peuvent s’étendre chacun selon un axe de propagation, l’axe de propagation du premier guide de lumière formant avec l’axe de propagation du deuxième guide de lumière un angle strictement supérieur à zéro.
Le premier et le deuxième guide de lumière peuvent s’étendre chacun selon un axe de propagation, une longueur de chaque guide de lumière selon son axe de propagation étant supérieure ou égale à 8 mm.
Le premier et/ou le deuxième guide de lumière peut s’étendre principalement selon un axe ou une courbe et peut comprendre une section transversale à cet axe ou à cette courbe, la géométrie et/ou la position de la section transversale variant le long de cet axe ou de cette courbe.
Le premier guide de lumière peut traverser le deuxième guide de lumière.
Le module lumineux peut comprendre un élément réfléchissant et/ou opaque à une interface entre le premier guide de lumière et le deuxième guide de lumière.
L’invention se rapporte également à un dispositif lumineux pour véhicule automobile comprenant un module lumineux tel que défini précédemment ou comprenant un module lumineux tel que défini précédemment et un élément de de projection, incluant au moins une optique de projection comme par exemple un doublet optique.
L’invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un module lumineux tel que défini précédemment ou d’un dispositif lumineux tel que défini précédemment comprenant une étape de sélection d’une configuration de la lentille à focale variable, une étape de configuration de la lentille dans une première configuration telle qu’un faisceau lumineux issu de la source lumineuse est guidé par le système optique dans le premier guide de lumière et une étape de configuration de la lentille dans une deuxième configuration telle que le faisceau lumineux issu de la source lumineuse est guidé par le système optique dans le deuxième guide de lumière.
Enfin l’invention se rapporte également à un véhicule comprenant un module lumineux tel que défini précédemment ou un dispositif lumineux tel que défini précédemment.
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
La figure 1 est une vue schématique de coté d’un module lumineux selon un mode de réalisation de l’invention dans une deuxième configuration.
La figure 2 est une vue schématique de la projection du faisceau lumineux issu du module lumineux en deuxième configuration sur un écran de projection.
La figure 3 est une vue schématique du module lumineux dans une première configuration.
La figure 4 est une vue schématique de la projection du faisceau lumineux issu du module lumineux en première configuration sur l’écran de projection.
La figure 5 est une vue schématique de coté d’une partie du module lumineux.
La figure 6 est une vue schématique et de coté d’une partie d’un module lumineux.
La figure 7 est une vue schématique de la projection du faisceau lumineux issu d’une partie du module lumineux.
La figure 8 est une vue schématique en perspective d’un premier et d’un deuxième guides de lumière du module.
La figure 9 est une vue schématique en perspective d’un guide de lumière du module.
La figure 10 est une vue schématique d’un mode de réalisation d’un véhicule automobile comprenant quatre dispositifs lumineux.
Les figures ne sont pas à l’échelle et les angles formés entre différents rayons lumineux peuvent être exagérés. La section d’un faisceau lumineux désigne une section perpendiculaire à l’axe optique selon lequel les rayons lumineux du faisceau se propagent globalement. Les termes « amont >> et « aval >> font référence au sens de propagation de la lumière, un rayon lumineux se propageant de l’amont vers l’aval.
La figure 10 représente un mode de réalisation d’un véhicule automobile 6 muni de quatre dispositifs lumineux 5a, 5b, 5c, 5d selon un mode de réalisation. Deux dispositifs lumineux 5a, 5b sont positionnés à l’avant à gauche et à droite du véhicule automobile 6. Deux autres dispositifs lumineux 5c, 5d sont positionnés à l’arrière à gauche et à droite du véhicule automobile 6. En variante le véhicule automobile 6 pourrait comprendre tout autre nombre de dispositifs lumineux et ces dispositifs pourraient être disposés uniquement à l’avant ou uniquement à l’arrière du véhicule automobile 6 ou encore à l’intérieur de l’habitacle pour un éclairage intérieur.
Un dispositif lumineux 5a, 5b, 5c, 5d comprend un mode de réalisation d’un module lumineux 1. Le dispositif lumineux 5a, 5b, 5c, 5d peut également comprendre un boîtier 7 dont au moins une face est réalisée en matériau transparent ou translucide, un élément d’alimentation 8a d’une source lumineuse 2 du module lumineux et un élément de pilotage 8b d’une lentille à focale variable 30 du module lumineux. Le dispositif lumineux 5a, 5b, 5c, 5d peut également comprendre un élément de projection 9 comprenant au moins une optique de projection en aval du module lumineux 1. L’optique de projection peut être tout système optique à dioptre et/ou à miroir et/ou à cache, par exemple un doublet ou un doublet achromatique.
Comme illustré sur les figures 1 et 3, Le module lumineux 1 comprend la source lumineuse 2, un système optique 3 muni de la lentille à focale variable 30, un premier guide de lumière 50 et un deuxième guide de lumière 60. Un faisceau lumineux 4 issu de la source lumineuse 2 traverse d’abord le système optique 3. En fonction de la configuration de la lentille à focale variable 30, le faisceau lumineux jaillit du système optique 3 dans le premier ou le deuxième guide de lumière 50, 60. Ainsi, dans une première configuration de la lentille à focale variable 30, le faisceau lumineux permet de réaliser une première fonction d’éclairage et/ou de signalisation et dans une deuxième configuration de la lentille à focale variable 30, le faisceau lumineux permet de réaliser une deuxième fonction d’éclairage et/ou de signalisation.
La source lumineuse 2 peut être de toute nature. Avantageusement, la source lumineuse 2 peut également être une ou plusieurs sources électroluminescentes, notamment des diodes électroluminescentes ou bien une ou plusieurs diodes laser ou encore une source lumineuse électroluminescente monolithique. La source lumineuse peut produire une lumière blanche, c’est-à-dire un rayonnement électromagnétique couvrant l’ensemble du spectre visible. La source lumineuse peut également produire une lumière blanche par synthèse additive de la lumière issue de son émetteur et de la lumière issue de son luminophore.
La lentille à focale variable est une lentille dont la distance focale est ajustable. Par exemple, la lentille à focale variable peut être une lentille dite « liquide >>. La lentille liquide comprend un dioptre 31 dont la forme est modulable par l’action d’un liquide 33 contenu dans la lentille liquide.
Un mode de réalisation d’une lentille liquide peut être basé sur le phénomène d'électro-mouillage. Une goutte d’un premier liquide est déposée sur un substrat en métal et recouverte par une couche isolante mince. La tension appliquée au substrat modifie l'angle de contact de la goutte de liquide. La lentille liquide utilise le premier liquide et un deuxième liquide de même densité, l’un est un isolant électrique tandis que l'autre est un conducteur électrique. La variation de tension entraîne une variation de la courbure de l'interface liquide-liquide, qui conduit à une modification de la distance focale de la lentille.
Un autre mode de réalisation d’une lentille liquide peut comprendre un récipient rempli avec un fluide optique et rendu étanche avec une membrane de polymère élastique. Un actionneur électromagnétique intégré dans la lentille commande un anneau qui exerce une pression sur le récipient. La déformation de la lentille dépend de la pression dans le fluide. Par conséquent, la longueur focale de la lentille peut être contrôlée par un courant alimentant l'actionneur.
En variante, d’autres modes de réalisation de lentilles à focale variable pourraient être utilisés.
Dans une première configuration de la lentille à focale variable 30, un faisceau lumineux collimaté entrant dans la lentille à focale variable 30 en ressort suivant un premier foyer f1. Dans une deuxième configuration de la lentille à focale variable 30, un faisceau lumineux collimaté entrant dans la lentille à focale variable 30 en ressort suivant un deuxième foyer f2. Les foyers f1 et f2 peuvent être de part et d’autre de la lentille à focale variable 30 ou bien du même coté de la lentille à focale variable 30. Les foyers f1 ou f2 peuvent être situés à l’infini. Dans ce cas la lentille 30 se comporte comme une lame plane à faces parallèles.
Le système optique 3 comprend en outre une lentille de collimation 10 et une lentille de type axicon 20. La lentille de collimation 10 peut être asphérique. La lentille de collimation 10 est positionnée de sorte qu’elle collimaté le faisceau lumineux 4 issu de la source lumineuse 2, c’est-àdire que tous les rayons lumineux du faisceau lumineux 4 sont sensiblement parallèles entre eux après avoir traversé la lentille de collimation 10. Le caractère asphérique de la lentille de collimation 10 permet de corriger ou d’atténuer l’aberration sphérique de la lentille de collimation. Le faisceau lumineux 4 issu de la lentille de collimation 10 a une section circulaire. Un diamètre du faisceau lumineux 4 issu de la lentille de collimation 10 est voisin du diamètre de la lentille de collimation 10.
La lentille de type axicon 20 comprend deux surfaces coniques 21 et 21b aptes à transformer le faisceau lumineux à section circulaire en un faisceau lumineux et à section annulaire. Le faisceau lumineux en entrée de la lentille de type axicon 20 est le faisceau collimaté par la lentille de collimation 10. Un diamètre extérieur de la surface conique 21 est de l’ordre de grandeur du diamètre du faisceau lumineux 4 issu de la lentille de collimation 10. Comme illustré sur les figures 1 et 3, la lentille de type axicon 20 peut comprendre une première surface conique 21 concave par laquelle entre le faisceau lumineux 4 et une deuxième surface conique 21 b convexe par laquelle ressort le faisceau lumineux 4. Un angle de cône de la première surface conique 21 peut être identique à un angle de cône de la deuxième surface conique 21 b. Ainsi le faisceau lumineux ressortant de la lentille de type axicon demeure collimaté.
La figure 6 illustre un ensemble optique comprenant une source lumineuse 2, une lentille de collimation 10, une lentille de type axicon et un écran de projection 200. La figure 7 illustre une projection PO d’un faisceau lumineux à section annulaire issue de la lentille de type axicon 20 sur l’écran de projection 200. Un diamètre intérieur et un diamètre extérieur du faisceau lumineux à section annulaire dépend de la géométrie, notamment de l’épaisseur, de la lentille de type axicon 20, l’épaisseur de la lentille de type axicon 20 étant définie comme la distance séparant la première surface conique 21 de la deuxième surface conique 21b suivant la direction de propagation d’un rayon lumineux au travers de cette lentille.
La lentille de collimation 10, la lentille de type axicon 20 et la lentille à focale variable 30 peuvent comprendre chacune un axe optique X. L’axe optique X de chaque lentille 10, 20, 30 peut être un axe de révolution et passer par un centre 12, 22, 32 de chaque lentille 10, 20, 30. Les lentilles sont positionnées de sorte que l’axe optique de chaque lentille est confondu. Ainsi un unique axe optique X passe par le centre 12 de la lentille de collimation 10, le centre 22 de la lentille de type axicon 20 et le centre 32 de la lentille à focale variable. L’axe optique X peut être défini comme l’axe optique du système optique 3.
La lentille de collimation 10, la lentille de type axicon 20 et la lentille à focale variable 30 sont positionnées dans l’ordre suivant en considérant le sens de propagation d’un faisceau lumineux 4 :
- La lentille de collimation 10 est positionnée en aval de la source lumineuse 2.
- La lentille de type axicon 20 est positionnée en aval de la lentille de collimation 10.
- La lentille à focale variable 30 est positionnée en aval de la lentille de type axicon 20.
La distance entre le centre 12 de la lentille de collimation 10 et le centre 22 de la lentille de type axicon 22 peut être librement déterminé car le faisceau lumineux est collimaté entre ces deux lentilles. Avantageusement, la distance pourra être réduite au maximum, sans toutefois établir de contact entre ces deux lentilles, afin de limiter l’encombrement du système optique. De même la distance entre le centre 22 de la lentille de type axicon 20 et le centre 32 de la lentille à focale variable 30 pourra être réduite au maximum sans toutefois établir de contact entre ces deux lentilles.
Le système optique peut comprendre une lentille annulaire 80 convergente positionnée en aval de la lentille à focale variable 30. La lentille annulaire 80 peut comprendre un axe optique formant un axe de révolution confondu avec l’axe optique X. La lentille annulaire peut comprendre une partie extérieure 83 avec au moins une face convexe 84, voire deux faces convexes, de sorte à être du type convergente. La lentille annulaire peut ainsi rediriger les rayons lumineux incidents afin de les guider vers une entrée 61 du deuxième guide de lumière 60. La lentille annulaire 80 sert donc à adapter les dimensions et l’angle d’incidence du faisceau lumineux 4 issu de la lentille à focale variable 30 pour qu’il puisse pénétrer dans le deuxième guide de lumière 60 dans la deuxième configuration de la lentille à focale variable.
La lentille annulaire comprend une ouverture 81 centrale apte à laisser passer sans le dévier le faisceau lumineux 4 convergent issu de la lentille à focale variable 30 dans sa première configuration. Ainsi lorsque la lentille à focale variable 30 est dans sa première configuration, le faisceau lumineux 4 passe au travers de la lentille annulaire 80 sans être perturbé.
Selon la configuration ou les dimensions des autres éléments du système optique 3, la lentille annulaire 80 pourrait être supprimée.
Après avoir traversé la lentille à focale variable 30 puis, le cas échéant, la lentille annulaire 80, le faisceau lumineux est orienté vers une face d’entrée 51 du premier guide de lumière 50 ou vers la face d’entrée 61 du deuxième guide de lumière 60. Comme illustré sur la figure 8, la face d’entrée 51 du premier guide de lumière 50 est en forme de disque et la face d’entrée 61 du deuxième guide de lumière 60 est de forme annulaire concentrique à la face d’entrée 51 du premier guide de lumière 50. Préférentiellement, les faces d’entrée 51, 61 des deux guides de lumière
50, 60 sont perpendiculaires à l’axe optique X. Les deux faces d’entrée
51, 61 peuvent être coplanaires ou bien déportées l’une par rapport à l’autre, selon l’axe optique X.
En complément, le système optique 3 pourrait comporter d’avantage de composants optiques. Par exemple, le système optique pourrait comprendre une lentille de décalage de focale pour décaler les foyers f 1, f2 de la lentille à focale variable 30. Ainsi, il serait par exemple possible d’utiliser une même lentille à focale variable 30 pour différentes mises en œuvre du module lumineux 1 avec des contraintes dimensionnelles différentes.
Le premier et le deuxième guide de lumière 50, 60 sont réalisés en matière transparente et uniforme. Par exemple, ils peuvent être fabriqués par moulage d’une matière plastique transparente. Le premier et le deuxième guide de lumière 50, 60 s’étendent chacun selon une direction de propagation 52, 62. L’indice de réfraction du matériau utilisé pour réaliser les guides de lumière est supérieur à l’indice de réfraction de l’air.
Les rayons lumineux se propagent à l’intérieur d’un guide de lumière et éventuellement se réfléchissent sur des parois latérales 55, 65 du guide de lumière mais ne les traversent pas. Par conséquent, les rayons lumineux restent majoritairement contenus à l’intérieur des guides de lumière et n’en ressortent que par une face de sortie 53, 63. Ce phénomène est encore favorisé par une incidence des rayons lumineux dans le guide de lumière sensiblement parallèle à l’axe du guide de lumière. Les rayons lumineux ressortent du guide de lumière dans lequel ils sont entrés sensiblement parallèlement à la direction de propagation au niveau de la face de sortie.
La direction de propagation de l’un et/ou l’autre des guides de lumière peut être une droite. La direction de propagation de l’un ou l’autre des guides de lumière peut donc être confondue avec l’axe optique X du système optique 3 ou former un angle avec ce dernier. De même, l’axe de propagation 52 du premier guide de lumière 50 peut former avec l’axe de propagation 62 du deuxième guide de lumière 60 un angle strictement supérieur à zéro. L’un et/ou l’autre des guides de lumière peut alternativement s’étendre selon une courbe.
En amont des guides de lumière, le faisceau lumineux peut avoir subit un effet chromatique en raison des réfractions ayant lieu dans les lentilles du système optique 3. Une longueur de chaque guide de lumière 50, 60 selon son axe de propagation 52, 62 peut être supérieure ou égale à 8 mm et préférentiellement supérieure ou égale à 10 mm. Un diamètre, ou une dimension d’un guide de lumière selon un axe perpendiculaire à son axe de propagation peut être de l’ordre de 4 mm. Ainsi, un rayon lumineux pénétrant à l’intérieur d’un guide de lumière 50, 60 par une face d’entrée 51, 61 peut subir, en fonction de son angle d’incidence, plusieurs réflexions sur les parois latérales 55, 65 du guide de lumière. Ce phénomène est particulièrement illustré schématiquement sur la figure 5. Les multiples réflexions des rayons lumineux à l’intérieur du guide de lumière 50, 60 ont pour effet de mélanger, autrement dit d’homogénéiser, les rayons lumineux pénétrant dans le guide à différentes positions de la surface d’entrée. Ainsi, le chromatisme du faisceau lumineux 4 est réduit, voire annulé, en aval du guide de lumière 50, 60.
Comme illustré sur les figures 8 et 9, le premier guide de lumière 50 peut avoir une forme cylindrique. Une section perpendiculaire à l’axe de propagation 52 du premier guide de lumière 50 est circulaire. La face de sortie 53 du premier guide de lumière a donc une forme de disque identique à la face d’entrée 51 du premier guide de lumière 50.
Afin de visualiser le faisceau lumineux en sortie du dispositif lumineux 5a, 5b, 5c, 5d, on peut positionner un écran 100 dont un centre 102 appartient à l’axe optique X du système optique 1. Ainsi, comme illustré sur la figure 4, lorsqu’on projette un faisceau lumineux 4 issu du premier guide de lumière 50 et de l’élément de projection 9 sur l’écran 100, on observe une première projection P1 de forme circulaire. Un centre C1 de la projection P1 est décalé par rapport au centre de l’écran 102 car l’axe de propagation 52 du premier guide de lumière 50 forme avec l’axe optique X un angle strictement supérieur à zéro.
Le deuxième guide de lumière 60 peut avoir une forme plus complexe. Une section transversale à l’axe de propagation 62 peut être variable lorsqu’on parcourt le deuxième guide de lumière 60 de la face d’entrée 61 à la face de sortie 63. En particulier, la section transversale du deuxième guide de lumière évolue progressivement d’une section annulaire en entrée à une section carrée en sortie. Ainsi, comme illustré sur la figure 2, lorsqu’on projette un faisceau lumineux 4 issu du deuxième guide de lumière 60 et de l’élément de projection 9 sur l’écran 100, on observe une projection P2 de forme globalement carrée. L’intensité lumineuse de la projection P2 du faisceau lumineux peut être décroissante à mesure qu’on s’éloigne de l’axe de projection 62 du deuxième guide de lumière 60. Un centre C2 de la projection P2 correspond au maximum d’intensité du faisceau lumineux issu du deuxième guide de lumière 60. Le centre C2 est confondu avec le centre de l’écran 102 car l’axe de propagation 62 du deuxième guide de lumière est confondu avec l’axe optique X.
En fonction de la forme des deux guides de lumière, la projection P1 du faisceau lumineux issu du premier guide de lumière 50 peut être soit inclue, soit partiellement inclue, soit dissociée de la projection P2 du faisceau lumineux issu du deuxième guide de lumière 60. Selon le mode de réalisation présenté, la projection P1 est dissociée de la projection P2.
En variante, les guides de lumières pourraient avoir toute autre forme. Les deux guides de lumière peuvent avoir tout deux une section variable ou une section constante. Un guide de lumière peut par exemple avoir une forme tronconique ou encore l’axe de propagation 52, 62 peut comprendre une courbure. Les faces de sortie 53, 63 des guides de lumière peuvent prendre toute forme afin d’adapter la forme du faisceau lumineux aux besoins de la fonction d’éclairage et/ou de signalisation assurée.
La face d’entrée 51 circulaire du premier guide de lumière est à l’intérieur de la face d’entrée 61 annulaire du deuxième guide de lumière tandis que la face de sortie 53 du premier guide de lumière est à coté de la face de sortie 63 du deuxième guide de lumière. Le premier guide de lumière 50 traverse donc le deuxième guide de lumière 60. A cet effet, le deuxième guide lumière 60 comprend une ouverture 64 au travers de laquelle passe le premier guide de lumière 50. Le premier guide de lumière 50 peut passer au travers de l’ouverture 64 sans être en contact avec le deuxième guide de lumière 60. Ainsi, les rayons lumineux restent confinés dans leurs guides de lumière respectifs. En variante, les deux guides de lumière 50, 60 peuvent avoir une surface de contact minimale afin de limiter le passage des rayons lumineux d’un guide de lumière à l’autre. Selon une autre variante, le module lumineux 1 peut comprendre un élément réfléchissant et/ou opaque à une interface 70 entre le premier guide de lumière 50 et le deuxième guide de lumière 60. Ainsi, les deux guides de lumières peuvent être en appui l’un sur l’autre au niveau de l’élément réfléchissant et/ou opaque sans que les rayons lumineux traversent l’interface 70.
L’invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement du module lumineux. Un mode d’exécution d’un tel procédé de fonctionnement est décrit ci-après. Le procédé comprend une étape de sélection d’une configuration de la lentille à focale variable 30. La sélection peut être automatique ou manuelle. L’élément de pilotage de la lentille à focale variable 8b peut établir par exemple un champ électrique pour commander la lentille à focale variable 30 en première configuration ou en deuxième configuration.
Lorsque la lentille à focale variable 30 est dans sa première configuration, un rayon lumineux est émis par la source lumineuse 2 selon un axe quelconque vers la lentille de collimation 10. Le rayon lumineux traverse la lentille de collimation 10 et en ressort parallèlement à l’axe optique X à une première distance de l’axe optique X. Le rayon lumineux pénètre alors dans la lentille de type axicon 20 et en ressort parallèlement à l’axe optique X à une deuxième distance de l’axe optique X. La deuxième distance est supérieure à la première distance. Le rayon lumineux pénètre alors dans la lentille à focale variable 30 en première configuration. Le rayon lumineux ressort de la lentille à focale variable 30 suivant le premier foyer f1. Le rayon lumineux peut passer alors à travers l’ouverture 81 centrale de la lentille annulaire 80. Le rayon lumineux arrive ensuite à la face d’entrée 51 du premier guide de lumière 50. Le rayon lumineux parcours alors le premier guide de lumière 50 en se réfléchissant le cas échéant sur les parois latérales 55 du premier guide de lumière 50. Lors de son parcours dans le premier guide de lumière 50, le rayon lumineux peut éventuellement être réfléchi par l’élément réfléchissant à l’interface 70 entre les deux guides de lumières. Le rayon lumineux peut ensuite traverser l’élément de projection 9, puis la face transparente ou translucide du boitier 7 du dispositif lumineux 5a, 5b, 5c, 5d.Une première fonction d’éclairage et/ou de signalisation est ainsi assurée.
L’ensemble des rayons lumineux émis par la source lumineuse lorsque la lentille à focale variable 30 est en première configuration peut former un faisceau lumineux 4 étroit dont l’intensité est importante. Le faisceau lumineux 4 peut être orienté pour éclairer au mieux la route, par exemple il peut être orienté vers l’avant et vers le bas. Ce type de faisceau lumineux peut être particulièrement adapté pour une fonction de type feu de croisement ou code ou feu de route. II peut être utilisé pour réaliser une partie du faisceau en collaboration avec d’autres modules lumineux et en particulier les parties du faisceau nécessitant de fortes intensités.
Lorsque la lentille à focale variable 30 est dans sa deuxième configuration, un rayon lumineux est émis par la source lumineuse 2 selon un axe quelconque vers la lentille de collimation 10. Le rayon lumineux traverse la lentille de collimation 10 et en ressort parallèlement à l’axe optique X à une première distance de l’axe optique X. Le rayon lumineux pénètre alors dans la lentille de type axicon 20 et en ressort parallèlement à l’axe optique X à une deuxième distance de l’axe optique X. La deuxième distance est supérieure à la première distance. Le rayon lumineux pénètre alors dans la lentille à focale variable 30 en deuxième configuration. Le rayon lumineux ressort de la lentille à focale variable 30 suivant le deuxième foyer f2. Dans le cas particulier ou le deuxième foyer f2 est à l’infini, le rayon ressort parallèlement à sa direction incidente. Le rayon lumineux peut passer alors au travers de la partie extérieure 83 de la lentille annulaire 80. Le rayon lumineux est alors dévié vers la face d’entrée 61 du deuxième guide de lumière 60. Le rayon lumineux arrive contre la face d’entrée 61 du deuxième guide de lumière 60. Le rayon lumineux parcours alors le deuxième guide de lumière 60 en se réfléchissant le cas échéant sur les parois latérales 65 du deuxième guide de lumière 60. Lors de son parcours dans le deuxième guide de lumière 60, le rayon lumineux peut éventuellement être réfléchi par un élément réfléchissant à l’interface 70 entre les deux guides de lumières. Le rayon lumineux peut ensuite traverser l’élément de projection 9, puis la face transparente ou translucide du boitier 7 du dispositif lumineux 5a, 5b, 5c, 5d. Une deuxième fonction d’éclairage et/ou de signalisation est ainsi assurée.
L’ensemble des rayons lumineux émis par la source lumineuse lorsque la lentille à focale variable est en deuxième configuration, peut former un faisceau lumineux large dont l’intensité est plus faible qu’avec la première configuration de la lentille à focale variable 30. Le faisceau peut être orienté par exemple vers l’avant du véhicule automobile. Ce type de faisceau lumineux peut être particulièrement adapté pour une fonction de type feu de position ou feu d’éclairage diurne ou feu de route adaptatif (« adaptive driving beam >> en anglais), notamment feu à faisceau dont la section est en forme de voile de navire (ci-après « feu voile de navire »).
La première fonction d’éclairage et/ou de signalisation est par exemple une fonction choisie parmi les fonctions suivantes : spot laser ou spot route ou feu voile de navire ou kink code ou DBL (Dynamic Bending Lignt en anglais) ou hotspot de code ou feu de signalisation diurne DRL (« daytime running lamp >> en anglais).
La deuxième fonction d’éclairage et/ou de signalisation est une fonction différente de la première fonction et, par exemple, une fonction choisie parmi les fonctions suivantes : spot laser ou spot route ou feu voile de navire ou kink code ou DBL (Dynamic Bending Lignt en anglais) ou hotspot de code ou feu de signalisation diurne DRL (« daytime running lamp >> en anglais).
L’élément de projection peut comprendre une optique de projection associée à l’un des guides de lumière ou aux deux guides de lumière.
Alternativement, l’élément de projection peut comprendre une première optique de projection associée au premier guide de lumière pour assurer la première fonction d’éclairage et/ou de signalisation et une deuxième optique de projection associée au deuxième guide de lumière pour assurer la deuxième fonction d’éclairage et/ou de signalisation.
La trajectoire d’un rayon lumineux lorsque la lentille à focale variable 30 est en deuxième configuration est fondamentalement différente de la trajectoire d’un rayon lumineux lorsque la lentille à focale variable 30 est en première configuration car les deux trajectoires passent par des composants optiques distincts. La lentille à focale variable joue ainsi un rôle d’aiguillage pour la trajectoire des rayons lumineux.
Deux dispositifs lumineux placés à une même extrémité du véhicule (avant ou arrière) peuvent avantageusement fonctionner simultanément avec leurs lentilles à focale variable respectives dans une même configuration. Toutefois, sur la figure 10, la lentille à focale variable du dispositif avant gauche 5a est en première configuration et la lentille à focale variable du dispositif avant droit 5b est en deuxième configuration.
Grâce à l’invention, le module lumineux peut comprendre deux modes d’éclairage. Ces deux modes d’éclairage se distinguent par une forme de faisceau lumineux et une orientation du faisceau lumineux distincte. La forme et l’orientation des faisceaux lumineux peuvent être facilement ajustables par une modification de la forme du guide de lumière. De plus, quel que soit le mode d’éclairage, le faisceau lumineux est dépourvu d’effet chromatique ou comporte des aberrations chromatiques maîtrisées.
Selon un premier exemple d’utilisation, le module optique peut, dans un mode d’éclairage, produire un faisceau lumineux comprenant une ou plusieurs plages sombres correspondant aux endroits où sont présents des véhicules venant en sens inverse ou des véhicules roulant devant. Ainsi, on peut éviter l’éblouissement des autres conducteurs tout en éclairant la route dans sa plus grande surface. Une telle fonction est appelée ADB (Adaptive Driving Beam en anglais) ou encore « faisceau sélectif >>.
Selon un deuxième exemple d’utilisation, le module optique peut, dans un mode d’éclairage, produire un faisceau lumineux dont l'orientation est décalée vers la gauche ou vers la droite lorsque le véhicule se déplace sur une trajectoire incurvée, de façon à éclairer correctement les portions de route qui sont destinées à être abordées par le véhicule et qui se trouvent non pas dans l'axe du véhicule, mais dans la direction qu'il est sur le point d'emprunter. Une telle fonction est appelée DBL (Dynamic Bending Lignt en anglais) ou encore « éclairage mobile de virage >>.
Selon le principe de cette invention, la lentille à focale variable pourrait être pilotée dans trois ou davantage encore de configurations. Le module lumineux comprendrait alors autant de guides de lumière que de configurations de la lentille à focale variable. Les entrées des guides de lumières seraient concentriques de manière à ce que la lentille à focale variable aiguille le faisceau lumineux dans un des guides de lumière. Ainsi, le module lumineux pourrait comprendre d’avantage de modes de fonctionnement.
Claims (1)
- RevendicationsModule lumineux (1) pour véhicule automobile comprenant :- une source lumineuse (2),- un système optique (3) muni d’une lentille à focale variable (30),- un premier guide de lumière (50),- un deuxième guide de lumière (60), la lentille à focale variable (30) présentant une première configuration dans laquelle un faisceau lumineux (4) issu de la source lumineuse (2) est dirigé par le système optique (3) dans le premier guide de lumière (50) et une deuxième configuration dans laquelle le faisceau lumineux (4) issu de la source lumineuse (2) est dirigé par le système optique (3) dans le deuxième guide de lumière (60).Module lumineux (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la lentille à focale variable (30) comprend un dioptre (31) dont la forme est modulable par l’action d’un liquide (33) contenu dans la lentille à focale variable (30), le liquide (32) pouvant être mis sous pression ou déformé par application d’un champ électrique.Module lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système optique (3) comprend une lentille de collimation (10), notamment une lentille de collimation asphérique, collimatant un faisceau lumineux (4) issu de la source lumineuse (2).Module lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système optique (3) comprend une lentille de type axicon (20), notamment une lentille comprenant au moins une surface conique (21, 21b), apte à transformer un faisceau lumineux à section circulaire en un faisceau lumineux (4) à section annulaire.Module lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système optique (3) comprend une lentille de collimation (10) et une lentille de type axicon (20), un centre (12) de la lentille de collimation, un centre (22) de la lentille de type axicon (20) et un centre (32) de la lentille à focale variable (30) étant alignés avec la source lumineuse (2) selon un axe optique (X).Module lumineux (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la lentille de collimation (10), la lentille de type axicon (20) et la lentille à focale variable (30) sont positionnées dans l’ordre suivant en considérant le sens de propagation d’un faisceau lumineux (4) issu de la source lumineuse (2) :- la lentille de collimation (10) est positionnée après la source lumineuse (2) ; et/ou- la lentille de type axicon (20) est positionnée après la lentille de collimation (10) ; et/ou- la lentille à focale variable (30) est positionnée après la lentille de type axicon (20).Module lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système optique (3) comprend une lentille annulaire (80) convergente positionnée après la lentille à focale variable (30) en considérant le sens de propagation des rayons lumineux.Module lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier guide de lumière (50) comprend une face d’entrée (51) en forme de disque et le deuxième guide de lumière (60) comprend une face d’entrée (61) de forme annulaire concentrique à la face d’entrée (51) du premier guide de lumière (50).9. Module lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier et le deuxième guide de lumière (50, 60) s’étendent chacun selon un axe de propagation (52, 62), l’axe de propagation (52) du premier guide de lumière (50) formant avec l’axe de propagation (62) du deuxième guide de lumière (60) un angle strictement supérieur à zéro.10. Module lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier et le deuxième guide de lumière (50, 60) s’étendent chacun selon un axe de propagation (52, 62), une longueur de chaque guide de lumière (50, 60) selon son axe de propagation (52, 62) étant supérieure ou égale à 3mm.11. Module lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier et/ou le deuxième guide de lumière (50, 60) s’étend principalement selon un axe (52 ; 62) ou une courbe et comprend une section transversale à cet axe ou à cette courbe, la géométrie et/ou la position de la section transversale variant le long de cet axe ou de cette courbe.12. Module lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier guide de lumière (50) traverse le deuxième guide de lumière (60).13. Module lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un élément réfléchissant et/ou opaque à une interface (70) entre le premier guide de lumière (50) et le deuxième guide de lumière (60).14. Dispositif lumineux (5a, 5b, 5c, 5d) pour véhicule automobile (6) comprenant un module lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes ou comprenant un module lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes et un élément (9) de de projection, incluant au moins une optique de projection comme par exemple un doublet optique.15. Procédé de fonctionnement d’un module lumineux (1) selon l’une des revendications 1 à 13 ou d’un dispositif lumineux (5a, 5b, 5c, 5d) selon la revendication précédente comprenant une étape de sélection d’une configuration de la lentille à focale variable (30), une étape de configuration de la lentille dans une première configuration telle qu’un faisceau lumineux (4) issu de la source lumineuse (2) est guidé par le système optique (3) dans le premier guide de lumière (50) et une étape de configuration de la lentille dans une deuxième configuration telle que le faisceau lumineux (4) issu de la source lumineuse (2) est guidé par le système optique (3) dans le deuxième guide de lumière (60).
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