WO2016166461A1 - Imaging optical system - Google Patents

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WO2016166461A1
WO2016166461A1 PCT/FR2016/050836 FR2016050836W WO2016166461A1 WO 2016166461 A1 WO2016166461 A1 WO 2016166461A1 FR 2016050836 W FR2016050836 W FR 2016050836W WO 2016166461 A1 WO2016166461 A1 WO 2016166461A1
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WO
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light
emergent
incident
optical system
light source
Prior art date
Application number
PCT/FR2016/050836
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French (fr)
Inventor
Jean-Pierre Lauret
Original Assignee
Ayrton
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Publication date
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    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21V5/007—Array of lenses or refractors for a cluster of light sources, e.g. for arrangement of multiple light sources in one plane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21W2131/00—Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays

Definitions

  • the field of the present invention is that of lighting devices. It particularly, but not exclusively, concerns the field of optical systems for projectors, for example for projectors used for shows, in particular for lighting a stage. More specifically, the present invention relates to aplanar optical systems for aligning a set of light beams with respect to a main optical axis from a light source.
  • the stage or showlights consist of a light source constituted for example by a bulb, a discharge or incandescent lamp or by monochromatic or white electroluminescent diodes in order to obtain a color or a range of colors.
  • the projectors are provided, for this purpose, with a reflector (parabolic or elliptical) to collimate the light beam from this light source to a projection system, for example a zoom, comprising one or more optical systems arranged on the way of the light beam and in front of which can be placed different shutters or covers for the realization of special effects (color wheel, iris and / or Gobos for example).
  • the object of the present invention is to solve all or some of the aforementioned disadvantages in the form of an optical system made of transparent material for wavelengths included in a set of beams of light rays and to align said set of beams.
  • said light source comprising a transmission center located on the main optical axis and at least one light-emitting surface intended to be diffused in a light source; a refractive index space greater than or equal to one;
  • said optical system comprising: a cavity; the cavity being configured to receive said light source through an opening allowing access to the cavity at a positioning location for receiving all or part of the light source and comprising a first incident surface configured to refract the light rays from the light source to a first emergent surface and a second incident surface extending on the periphery of the positioning location between a first edge and a second edge adjacent to the first incident and configured surface to refract the light rays from the light source towards the second emerge
  • the optical system makes it possible to align the set of beams of light rays with respect to the main optical axis from the light source.
  • the optical system is configured in such a way that the light rays coming from the light source whose emission angle is close to the maximum opening angle of the light source emerge from the second emergent surface near the peripheral end of the optical system and the light rays from the light source whose emission angle is furthest from the maximum aperture angle emerging from the second emergent surface near the axis main optics.
  • the optical system is configured such that the higher the angle of emission of a light beam from the light source is away from the maximum aperture angle of the light source, the more the respective emerging light beam is close to the main optical axis.
  • the optical system is configured such that the higher the angle of emission of a light beam from the light source is close to the maximum aperture angle of the light source, the greater the light beam respective emergent is remote from the main optical axis.
  • the optical system is configured so that the distance of an emergent light ray with respect to the main optical axis increases as a function of the increase in the emission angle of the respective light beam from the light source, and reciprocally the distance of a light ray emerging with respect to the main optical axis decreases according to the decreasing the emission angle of the respective light beam from the light source.
  • the optical system makes it possible to invert the light rays in order to obtain a planar system.
  • Opening angle means the opening angle between the light beam and the main optical axis and maximum aperture angle, the light rays emitted by the light source with a maximum opening angle.
  • the second incident surface and the lateral surface comprise an image focus area.
  • the second emergent surface comprises an object focus zone.
  • the focus zone comprises an object focus zone.
  • the image focus zone is coincident with the intermediate focus zone.
  • the object focus zone is merged with the intermediate focus zone.
  • the first incident surface is defined by a first incident optical element and the first emergent surface is defined by a first emergent optical element, the first incident optical element and the first emerging optical element forming a biconvex aspherical optical element.
  • the lateral surface is configured to reflect, by total internal reflection, the light rays coming from the second incident surface towards the second emergent surface so that the light rays emerging from the second emergent surface are included in an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with respect to the main optical axis and the light ray emerging from the first emergent surface.
  • the second emergent surface is disposed laterally with respect to the first emergent surface.
  • the first emergent surface and the second emergent surface comprise a common delimitation.
  • the first emergent surface defines a first emergent optical element.
  • the light rays coming from the first incident surface are guided by refraction.
  • the second emergent surface is disposed laterally with respect to the first emergent surface.
  • the first emergent surface and the second emergent surface comprise a common delimitation.
  • the second emergent surface delimits the lateral edge of the first emergent surface.
  • the second emergent surface defines a second emerging optical element.
  • the light rays coming from the second incident surface are guided by refraction.
  • the optical system further comprises a peripheral seat.
  • the optical system can be installed.
  • the peripheral seat comprises a laying plane.
  • the peripheral seat can be arranged on the laying plane.
  • the peripheral seat further comprises an opening included in the laying plane.
  • the light source can be placed in the cavity at the opening.
  • the first incident surface is defined by a first incident optical element.
  • the first incident optical element and the first emerging optical element form a plano-convex optical element. According to one embodiment, the first incident optical element and the first emerging optical element form a biconvex aspheric optical element.
  • the optical system can be aplanatic for the light rays incident to the first incident surface.
  • the second incident surface is defined by a second incident optical element.
  • the first incident optical element and the second incident optical element totally or partially form the cavity.
  • the light source when the light source is introduced into the cavity, the light source is opposite the incident optical elements.
  • the first incident surface and the second incident surface comprise an intersection zone.
  • the intersection zone delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the first incident surface and the second incident surface comprise a first singular point.
  • the first singular point delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the first incident surface and the second incident surface comprise a first common singular point.
  • the first common singular point delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the first incident surface and the second incident surface comprise a first singular line.
  • the first singular line delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the first incident surface and the second incident surface comprise a first singular common line.
  • the first common singular line delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the first incident surface and the second incident surface comprise a first cusp.
  • the first cusp point delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the first incident surface and the second incident surface comprise a first cusp.
  • the first cusp line delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the intersection zone is a first singular point.
  • the first singular point delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the intersection zone is a first common singular point.
  • the first common singular point delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the intersection zone is a first singular line.
  • the first singular line delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the intersection zone is a first common singular line.
  • the first common singular line delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the first singular point is a first cusp.
  • the first cusp point delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the first common singular point is a first cusp.
  • the first cusp point delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the first singular line is a first cusp line.
  • the first cusp point delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the first common singular line is a first cusp line.
  • the first cusp line delimits the first incident surface of the second incident surface.
  • the first emergent surface and the second emergent surface are integral with the main body.
  • the loss of light is minimized between the first emergent surface and the second emergent surface.
  • the first optical element emerges and the second emerging optical element are integral with the main body.
  • the first emergent surface and the second emergent surface comprise a second singular point.
  • the second singular point delimits the first emergent surface of the second emergent surface.
  • the first emergent surface and the second emergent surface comprise a second common singular point.
  • the second common singular point delimits the first emergent surface of the second emergent surface.
  • the first emergent surface and the second emergent surface comprise a second singular line.
  • the second singular line delimits the first emergent surface of the second emergent surface.
  • the first emergent surface and the second emergent surface comprise a second common singular line.
  • the second singular common line delimits the first emergent surface of the second emergent surface.
  • the first emergent surface and the second emergent surface comprise a second cusp point.
  • the second cusp point delimits the first emerging surface of the second emergent surface.
  • the first emergent surface and the second emergent surface comprise a second cusp line.
  • the second cusp line delimits the first emergent surface of the second emergent surface.
  • the intersection zone is a second singular point.
  • the second singular point makes it possible to distinguish the first emergent surface from the second emergent surface.
  • the intersection zone is a second common singular point.
  • the second common singular point makes it possible to distinguish the first emergent surface from the second emergent surface.
  • the second singular point is a second cusp point.
  • the second cusp point delimits the first emerging surface of the second emergent surface.
  • the second singular line is a second cusp line.
  • the second cusp line delimits the first emergent surface of the second emergent surface.
  • the main body is integral with the first incident optical element.
  • the loss of light is minimized between the first incident optical element and the main body.
  • the main body is integral with the second incident optical element.
  • the first emergent surface is close to the second emergent surface.
  • the first emergent surface is adjacent to the second emergent surface.
  • the first emergent surface comprises a first emergent optical element.
  • the first emergent surface can change the path of the light rays.
  • the second emergent surface comprises a second emerging optical element.
  • the second emergent surface can change the path of the light rays.
  • the second emergent element is disposed laterally with respect to the first emergent optical element.
  • the first optical element emerges and the second emergent element comprise a common delimitation.
  • the second emerging element delimits the lateral edge of the first emerging optical element.
  • the size of the optical system is reduced.
  • all the light rays emitted at the periphery of the light source can be directed substantially in the direction of the optical axis.
  • the end of the second emergent surface is adjacent to the end of the first emergent surface.
  • the optical system further comprises an axial symmetry with respect to the main optical axis.
  • the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
  • the second emergent surface comprises a secondary optical axis.
  • all the light rays emitted at the periphery of the light source can be directed substantially with respect to the secondary optical axis.
  • the second emerging optical element comprises a secondary optical axis.
  • all the light rays emitted at the periphery of the light source can be directed substantially with respect to the secondary optical axis.
  • the secondary optical axis comprises an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° relative to the main optical axis.
  • the optical system further comprises a planar symmetry with respect to the main optical axis.
  • the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
  • the planar symmetry of the optical system is included in a plane passing through the main optical axis and the secondary optical axis.
  • the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
  • the main optical axis is included in the plane of symmetry of the optical system.
  • the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
  • the secondary optical axis is included in the plane of symmetry of the optical system.
  • the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
  • the optical system further comprises a symmetry of revolution with respect to the main optical axis.
  • the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
  • the first incident surface is configured to refract the light rays from the light source towards the first emergent surface so that light rays emerging from the first emergent surface are included in an angle between 0 ° and 10 °. °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with respect to the main optical axis.
  • the set of emerging light rays is substantially parallel to the main optical axis.
  • the lateral surface is configured to reflect, by total internal reflection, the light rays issuing from the second surface incident towards the second emergent surface so that the light rays emerging from the second emergent surface are included in an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° relative to the main optical axis and the light ray emerging from the first emergent surface.
  • the set of emerging light rays is substantially parallel to the main optical axis.
  • parallel generally means an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° relative to a reference.
  • the first emergent surface comprises a convex shape.
  • the first emergent surface makes it possible to form a convergent surface.
  • the second emergent surface has a convex shape.
  • the second emergent surface makes it possible to form a convergent surface.
  • the first incident surface comprises a convex shape.
  • the first incident surface makes it possible to form a convergent surface.
  • the second incident surface has a convex shape.
  • the second incident surface makes it possible to form a convergent surface.
  • the assembly formed of the first incident surface and the first emergent surface comprises an object focus situated in the vicinity of the light source.
  • the assembly formed by the first incident surface and the first emergent surface makes it possible to focus the light rays.
  • the second emergent surface comprises an intermediate focus zone located inside the optical system.
  • the intermediate focus zone allows the optical system to converge the light rays.
  • the intermediate focus zone comprises a planar symmetry with respect to the main optical axis.
  • the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
  • the intermediate focus zone may be linear, triangular, rectangular, circular or a geometric shape whose number of sides may be at least five.
  • the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
  • the intermediate focus zone is in a plane passing through the main optical axis and the secondary optical axis.
  • the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
  • the intermediate focus zone comprises a symmetry of revolution with respect to the main optical axis.
  • the intermediate focus zone may be annular.
  • the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
  • the second emergent surface comprises a set of ends.
  • the second emergent surface can be clearly defined.
  • the lateral surface comprises a set of ends.
  • the lateral surface can be clearly defined.
  • the intermediate focus zone is between the set of ends of the lateral surface and the set of ends of the second emergent surface.
  • the second emergent surface focuses light from the intermediate focus zone, with an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° relative to the secondary optical axis.
  • the secondary optical axis is between all the ends of the second emergent surface.
  • the secondary optical axis is located inside the second emergent surface.
  • the secondary optical axis is normal to a portion of the second emergent surface.
  • the secondary optical axis is normal to a portion of the second emergent surface and passes through the intermediate focus zone.
  • the second emergent surface makes it possible to focus the light rays.
  • the lateral surface is configured to order the incident light rays at the first incident surface.
  • the optical system makes it possible to restore the image of the light source.
  • the side surface is configured to reverse incident light rays to the first incident surface through the intermediate focus area.
  • the optical system makes it possible to restore the image of the light source. Indeed, inverting and reordering the light rays makes it possible to obtain an aplanatic system.
  • the lateral surface is configured so that the light rays whose emission angle is close to the plane of section cut the light rays whose emission angle is close to the first incident surface at a point intersection between the second incident surface and the lateral surface.
  • the light rays are inverted so as to obtain the image of the light source.
  • the lateral surface is configured so that the light rays whose emission angle is close to the plane of section cut the light rays whose emission angle is close to the first surface incident in the area.
  • intermediate hearth located between the second incident surface and the lateral surface.
  • the light rays are inverted so as to obtain the image of the light source.
  • the intersection of the light rays in the intermediate focus zone makes it possible to have an aplanatic system.
  • the lateral surface has a convex portion.
  • the light rays are directed towards the emergent surface, in particular towards the second emergent surface.
  • the first incident surface has a convex surface.
  • the light rays can converge.
  • the first incident surface comprises a first incident optical element.
  • the light rays can be redirected.
  • the second incident surface comprises a second incident optical element.
  • the light rays can be redirected.
  • the optical system is made of polymer configured to allow easy replication of complex shapes by molding. According to one embodiment, the optical system is made of silicone.
  • the optical system can withstand high light densities.
  • the silicone is configured to withstand light densities greater than 2 W / cm 2 , in particular greater than 3 W / cm 2 and in particular greater than 4 W / cm 2 and 6 W / cm 2 .
  • the structure of the optical material is not affected by the high density of light emitted by the light source.
  • the silicone is configured to withstand light densities whose wavelength range is less than 470 nm, in particular less than 460 nm and preferably less than 440 nm.
  • the optical system does not yellow in the presence of a high density of blue light.
  • the present invention further relates to a light device for aligning a set of beams of light rays with respect to an axis of projection and comprising at least one light source and at least one optical system according to the invention.
  • the projection axis comprises an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with the main optical axis of the optical system.
  • the projection axis may be coincident with the main optical axis of an optical system.
  • the light device comprises a plurality of optical systems according to the invention, the optical systems being arranged in a matrix.
  • the matrix is monolithic.
  • the light device further comprises a substrate.
  • the light device further comprises a printed circuit.
  • the printed circuit comprises a plurality of light sources, each light source being disposed at the object focus of an optical system of the matrix.
  • the light sources can be assembled with other electronic components.
  • each light source is a light emitting diode
  • the intensity of the light source can be graduated by varying the duty cycle of the current source and / or voltage.
  • the light emitting diode emits a monochromatic wavelength range.
  • the set of light-emitting diodes is configured to emit monochromatic and / or polychromatic light.
  • the light device comprises at the output of the matrix a microlens integrator configured to homogenize the light.
  • the light device comprises a minimum geometric extent, that is to say that the divergence of the light beam is minimized, while ensuring a very good homogeneity of the light.
  • the light device comprises at the output of the microlens integrator a condenser lens converging all the light rays.
  • the present invention further relates to a light projector comprising a light device according to the invention, the light projector further comprises a projection lens, a set of filters configured to totally or partially filter the light emitted by the light device and / or or a mask configured to totally or partially mask the light emitted by the light device.
  • FIG. 1 represents an example of a conventional collimator according to the state of the art
  • FIG. 2 shows an example of the distribution of the peripheral and central light intensity represented in the form of an intensity diagram when the conventional collimator according to the state of the art is implemented
  • the light source having a square emitting surface
  • FIG. 3 illustrates an example of the distribution of the peripheral light intensity represented in the form of an intensity diagram when the conventional collimator according to the state of the art is implemented; the light source having a square emitting surface;
  • Figure 4 shows an example of the light projector realized an embodiment;
  • Figures 5 and 6 show a schematic example of the optical system according to embodiments;
  • Figure 7 shows a top view of an exemplary optical system array according to one embodiment;
  • Figure 8 shows a bottom view of an exemplary optical system array according to one embodiment;
  • Figure 9 shows an example of the optical system according to one embodiment;
  • Fig. 10 shows a sectional view of the optical system according to one embodiment;
  • Fig. 11 shows an example of an optical path in the optical system according to one embodiment;
  • Fig. 12 illustrates an example of the optical system according to another embodiment;
  • FIG. 13 represents an example of a light device according to one embodiment
  • Figure 14 shows a sectional view of the optical system according to another embodiment
  • FIG. 15 shows an example of the distribution of the peripheral and central light intensity represented in the form of an intensity diagram when the optical system is implemented; the light source having a square emitting surface
  • FIG. 16 illustrates an example of the distribution of the peripheral light intensity represented as an intensity diagram when the optical system is implemented, the light source having a square emitting surface.
  • optical system it is understood in the present application a transparent piece within which light rays propagate in a controlled manner from one end of the optical system, called the incident surface to an emergent surface.
  • the light rays penetrate the optical system through an incident surface and eventually propagate by internal reflections on a lateral surface, and leave the optical system through the emergent surface.
  • a light source for example of small size, such as a light emitting diode or a COB system (in English: "Chip-On-Board").
  • the light rays emitted by this light source propagate in the optical system of the incident surface toward the emergent surface and possibly via lateral surfaces located between the incident surface towards the emergent surface.
  • the general principle of the invention is based on an optical system 200, 300 of transparent material for wavelengths included in a set of beams of light beam and for aligning the set of beams of light rays with respect to an optical axis main O 'from a light source 120 in order to obtain a clear image of the light source.
  • the optical system 200, 300 must necessarily be aplanatic, that is to say that the system must be able to give a clear image of the light source 120 placed in its object focus.
  • the optical system 200, 300 is configured to be stigmatic. All the light rays coming from the object focus of the optical system converge at a single point which is the image focal point, in other words the optical path between the object focus and the image focus is constant, whatever the trajectory followed by the ray. bright between these two points.
  • the optical system In order to obtain a clear image, the optical system must also satisfy the condition of aplanetism (also known as "condition of the Abbe sinuses"), that is to say that at any point object in the focal plane object of the optical system, in this case a light source 120, includes an image point in the image focus plane.
  • aplanetism also known as "condition of the Abbe sinuses”
  • the conventional collimator comprises a cavity 910 configured to receive a light source 120 through an opening 919.
  • the rays emitted by the light source 120 are reflected by total internal reflection by a side wall to the emergence surface 950.
  • the arrangement of the light source 120, the side wall and the emergence surface makes it possible to verify that the optical path, as previously mentioned, is constant. However, such an arrangement reverses the arrangement of the rays from the object focus which gives a blurred image.
  • the rays emitted by the light source 120 whose emission angle is high relative to the optical axis (and reciprocally close to the laying plane 941) will be reversed so that the emitted ray having the angle
  • the largest emission with respect to the optical axis is closer to the optical axis than the emitted ray having the lowest emission angle 943. Therefore the mathematical function which gives the height of the ray emerges in function of the opening angle of the incident ray, is decreasing. But to check the condition of the sinuses of Abbe, it is necessary that this function be increasing. Since the condition of the Abbe sinus can not be verified, it is impossible for the rays reflected by total internal reflection to form an image of the light source.
  • the image of the light source 120 through the peripheral portion is not formed in the case of a conventional collimator. Indeed, the source is square and the intensity diagram is round. In Figure 3, we can see the intensity level gradually decrease from 0 ° to 20 ° and beyond.
  • the object of the present invention is to provide an aplanatic optical system 200, 300 which makes it possible at the same time to respect the condition of the Abbe sinuses and to have a beam of light ray parallel to the optical axis at the output of the optical system 200. 300.
  • the invention achieves its object by the fact that the optical system 200, 300 comprises an emergent surface formed by a set of emerging optical elements, and a cavity 110 configured to receive a light source 120 and provided with an element incident optical so as to direct the light rays to the emergent surface and a lateral surface 130 configured to reflect, by total internal reflection, the light rays to the emerging surface.
  • the present invention makes it possible to form a clear image by reorganizing the peripheral rays, that is to say by allowing emergent light rays, whose emission angle is high relative to the optical axis, to to be reversed.
  • the mathematical function which gives the height of the emergent ray as a function of the opening angle of the incident ray is increasing, and therefore the condition of the Abbe sine can be fulfilled.
  • the invention greatly improves the geometric extent of the luminous flux by minimizing it and preserving a clear image of the light source 120. and by providing a single-piece optical system 200, 300 avoiding light losses between the parts.
  • the light projector 600 comprises a set of light sources 120 which emits beams of incident light rays towards an optical system 300 which incorporates the spirit of the invention.
  • the optical system 300 represents a first stage of the light projector in the form of a monolithic matrix 610, that is to say formed of a single block, and comprising at least two optical systems 300.
  • the matrix can include forty-five optical systems 300, as shown in Figures 7 and 8.
  • This first stage can be associated with a microlens integrator 620 configured to homogenize emerging light of the first stage.
  • This intermediate stage, i.e. the microlens integrator 620 may be coupled to a biconvex optical element 630 so as to focus and generate a concentrated light beam.
  • the light projector 600 thus makes it possible to re-project the light beam coming from this light source in front of which different shutters, covers, and / or elements (represented by the reference 640) can be placed and allowing the realization of special effects ( light box, color wheel, iris and / or Gobos for example) and / or an optical zoom 650 for projecting the light beam.
  • the light source 120 defines a main optical axis O '.
  • This optical system 200, 300 preferably made integrally of polymer and more exactly of silicone, comprises a main body 190.
  • This arrangement has some advantages such as, for example, that of withstanding high blue light density (between 2 W / cm 2 and 10 W / cm 2 ).
  • the shape of the main body 190 of the optical system 200 shown in Figure 9, has an outer appearance approximating the shape of a half-sphere more precisely, the shape of the main body 190 of the optical system 200, 300 is close to the shape of a truncated semicircle, when the optical system 200, 300 is observed in profile, since the top of the semicircle can be truncated to form a laying plane 122 with a peripheral base 121 included in and / or on the laying plane 122 and on which the optical system 200, 300 can rest when it is placed.
  • the optical system 200, 300 may have a half-oval, half-parabolic and / or half-elliptical shape depending on the characteristics of the light source 120, the dimensions of the optical system 200, 300 and / or refractive index of the material used to form said optical system 200, 300.
  • the optical system 200, 300 comprises a set of surfaces and a cavity lying between the plane of exposure 122 and the main body 190.
  • the cavity 110 is configured to receive the light source 120 through an opening 119 allowing access to the cavity 110.
  • the above-mentioned surface assembly comprises incident surfaces, a lateral surface 130 and emerging surfaces.
  • the optical system 200, 300 is oriented with respect to the light source 120 so that the incident beams arrive at the optical system 200, 300 at its incident surface at an angle relative to the optical axis of the light source. 120.
  • the incident surface completely or partially covers the cavity 110 and may be substantially flat or of convex shape depending on the embodiments.
  • the outer periphery of the optical system 200, 300 comprises a peripheral edge of substantially linear, circular, annular, rectangular or polygonal shape among others, and extends in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the light source 120. border may be formed by a second emergent surface.
  • Figure 11 shows the path of a set of light beams emitted by the light source 120 within the optical system 200, 300 to allow a better understanding thereof.
  • the set of light rays emitted by the light source 120 will be differentiated into two subsets, or more precisely the light rays emitted by the light source 120 will be differentiated into central light rays and rays. side light 141-143.
  • the light source 120 is admitted totally or partially into the optical system 200, 300 via an opening 119 included in the laying plane 122 and allowing access to a cavity 110 formed inside the optical system 200, 300.
  • the cavity 110 is formed by a first incident surface 111 and a second incident surface 112.
  • the first incident surface 111 is delimited by the second incident surface 112.
  • This delimitation is shown in FIG. 11 in the form of a first common singular point and more particularly in the form of a first cusp 180. In practice, this delimitation may be presented in the form of a first singular common line and more particularly in the form of a first cusp 180. More exactly, the first singular point 180 is a first cusp 180, more precisely a first cusp first degree 180 partially formed by the convex shape of the second incident surface.
  • the first singular line 180 is a first cusp 180, more precisely a first cusp 180 formed partially by the convex shape of the second incident surface.
  • the incident lateral light rays that is to say the light rays incident on the second incident surface 112 are refracted towards the peripheral edge of the optical system 200, 300 or more exactly towards the peripheral emergent surface: second emergent surface 152. Indeed, the peripheral edge and the second emergent surface 152 are combined.
  • the second emergent surface 152 thus receives, via the lateral surface 130, the lateral light rays incident on the second incident surface 112.
  • the second emergent surface 152 is defined by a second optical element 154 having a curvilinear shape, more precisely a convex form.
  • the convex shape of the second emergent surface 152 comprises a second singular point 170 making it possible to define the second emergent surface of a first emergent surface.
  • the second singular point 170 is common to the second emergent surface and the first emergent surface, ie the second emergent surface and the first emergent surface comprise a second common singular point 170.
  • this delimitation can be present in the form of a second singular line 170 at the second emergent surface and the first emergent surface, that is, the second emergent surface and the first emergent surface comprise a second common singular line 170.
  • the second singular point 170 is a second cusp point 170, more precisely a second cusp first degree 170 formed partially by the convex shape of the second emergent surface.
  • the second singular line 170 is a second cusp 170, more precisely a second cusp 170 of a first degree formed partially by the convex shape of the second emergent surface.
  • the inner wall of the cavity 110 is configured to direct, by total internal reflection, the incident lateral light rays coming from the second incident surface 112 towards the second emergent surface 152.
  • the lateral surface 130 is configured so that the light rays sideways 141, whose emission angle is close to the laying plane a, cut off the lateral light rays 143 whose emission angle is close to the end of the first incident surface ⁇ at a first point of intersection 149 located between the second incident surface 112 and the side surface 130 with reference to the optical path of the light rays.
  • the second incident surface 112 of the second incident element and the lateral surface 130 can be calculated so as to focus the light rays of the main object focus towards the intermediate focus zone.
  • the optical system is configured such that the higher the emission angle ⁇ of a light ray 143 coming from the light source is away from the maximum opening angle M of the source of light. light, the respective emerging light beam has a distance c close to the main optical axis.
  • the optical system is configured such that the higher the emission angle ⁇ of a light ray 141 from the light source is close to the maximum opening angle M of the light source, the more the respective emergent light beam 141 has a distance away from the main optical axis.
  • the distance is between the emerging light ray 141 and the main optical axis is greater than the distance c between the emergent light ray 141 and the main optical axis and the emission angle ⁇ respectively between the light beam at the second incident surface and greater than the emission angle ⁇ between the light beam at the second incident surface.
  • the optical system is configured so that the distance of an emergent light ray with respect to the main optical axis increases as a function of the increase in the emission angle of the respective light beam from the light source, and reciprocally the distance of a light ray emerging relative to the main optical axis decreases as a function of the decrease in the emission angle of the respective light beam from the light source.
  • the calculation consists of equating the second incident surface of the second incident optical element, the lateral surface of the main body and the second emergent surface of the second emerging optical element with the stress of focusing emerging light rays and focused light rays in the intermediate focus area.
  • the set of equations thus produced is coupled.
  • the second incident surface of the second incident optical element can be left as free parameter, which will be adjusted in order to reach the condition of the Abbe sine.
  • An intersection point is formed in the intermediate focus zone 520 of the second emergent optical element 154. More strictly, the point of intersection of the rays incident to the first incident surface 111, and reflected by the lateral surface 130, lies in the intermediate focus area 520 so that the image of the light rays refracted by the side surface 130 is formed at infinity, i.e. the refracted light rays from the side surface 130 emerge at an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with respect to the main optical axis O '.
  • the second emergent optical element 154 may also have a curvilinear shape, more specifically a convex shape, and more particularly the second emergent optical element 154 may have a shape of convex optical element configured to allow the convergence of light rays. incident to the second incident surface 112 of the second incident optical element 114.
  • the first emergent optical element 153 may have a curvilinear shape, more precisely a convex shape. More exactly, the first emergent optical element 153 may have a shape of a convex optical element configured to allow emergent rays to emerge with an angle of between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with respect to the main optical axis O '.
  • the first incident optical element and the first emerging optical element form a biconvex aspherical optical element allowing the optical system to be aplanatic for the incident light rays at the first incident surface.
  • the two parameters which are the radius of curvature of the curvilinear shape of the first incident optical element and the radius of curvature of the curvilinear shape of the first optical element emerge as well as the equations making it possible to verify that the optical path of a light beam remains constant when crossing the biconvex aspherical optical element and the conditions of the Abbe sinus are determined using optical design software such as ZEMAX TM and / or Code V TM software.
  • the second emerging optical element 154 also includes the second singular point 170, where more precisely the second singular line at one of these ends thus making it possible to define the second emergent surface of the first emergent surface. More exactly, the second singular point is a second cusp 170, more precisely a second cusp of first degree 170 partially formed by the convex shape of the second emergent optical element 154.
  • the second singular line is a second cusp 170, more precisely a second first degree cusp 170 formed partially by the convex shape of the second emergent optical element 154.
  • Light rays incident to the incident surface, or more precisely incident to the first incident surface 111 will be qualified in the remainder of the description as the central light rays.
  • the central light rays incident on the first incident surface 111 are thus refracted towards the emergent surface and more particularly towards a first emergent surface 151.
  • the first emergent surface 151 is close to the second emergent surface 152.
  • the first emergent optical element 153 may have a curvilinear shape, more specifically a convex shape. More exactly, the first emergent optical element 153 may have a shape of a convex optical element configured to allow the emerging light rays to emerge with an angle of between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with respect to the main optical axis O '.
  • the first emergent optical element 153 comprises the second singular point 170 at one of these ends thus making it possible to define the first emergent surface of the second emergent surface. More precisely, the second singular point is the second cusp 170, more precisely the second first degree cusp 170 formed partially by the convex shape of the first emergent optical element 153.
  • the first emergent optical element 153 comprises the second singular line 170 at one of these ends thus making it possible to define the first emergent surface of the second emergent surface.
  • the second singular line is the second cusp 170, specifically the second cusp 170 formed partially by the convex shape of the first emergent optical element 153.
  • the biconvex aspherical optical element further comprises an object focus located in the vicinity of the optical axis and the laying plane 122, or more simply, said focus is located in the vicinity of the light source. More rigorously, the biconvex aspheric optical element comprises a main object focal plane.
  • any image formed by the biconvex aspheric optical element of the light source 120 is clear.
  • the configuration of the first emergent optical element 153 and the first incident optical element 113 allow the constitution of an object focus of the optical system 200, 300 as well as a main object focal plane.
  • all rays from the light source 120 and incident to the first incident surface 111 are refracted toward the first emergent optical element 153 so as to emerge with an angle of between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with respect to the main optical axis O '.
  • FIGS. 15 and 16 illustrate the results obtained with one of the optical system embodiments 200, 300.
  • the practical results are very close to the theoretical results and show that the normalized intensity peak at 1 lumen emitted is 10 cd. and that the intensity remains constant up to 7 ° with respect to the main optical axis O '. Beyond 10 ° there is almost no light left.
  • FIG. 16 demonstrates that the second emergent surface 152 forms an image of the light source 120. Indeed, the light source 120 is square and the intensity diagram is square as well.

Abstract

The general principle of the invention is based on an optical system (100) made of a transparent material for wavelengths comprised within a group of light radiation beams (141-143) and for aligning the group of light radiation beams with a main optical axis (O') from a light source (120) so as to obtain a clear image.

Description

Système optique imageant  Imaging optical system
Domaine de l'invention Field of the invention
Le domaine de la présente invention est celui des dispositifs d'éclairage. Elle concerne particulièrement, mais pas exclusivement, le domaine des systèmes optiques pour projecteurs, par exemple pour les projecteurs utilisés pour les spectacles, en particulier pour l'éclairage d'une scène. Plus précisément, la présente invention concerne les systèmes optiques aplanétiques pour aligner un ensemble de faisceaux de rayons lumineux par rapport à un axe optique principal à partir d'une source de lumière. Art antérieur The field of the present invention is that of lighting devices. It particularly, but not exclusively, concerns the field of optical systems for projectors, for example for projectors used for shows, in particular for lighting a stage. More specifically, the present invention relates to aplanar optical systems for aligning a set of light beams with respect to a main optical axis from a light source. Prior art
De nos jours, les projecteurs de scène ou de spectacle sont constitués d'une source de lumière constituée par exemple par une ampoule, une lampe à décharge ou à incandescence ou encore par des diodes électroluminescentes monochromatiques ou blanches afin d'obtenir une couleur ou une gamme de couleurs. Les projecteurs sont munis, à cet effet, d'un réflecteur (parabolique ou elliptique) pour collimater le faisceau lumineux issu de cette source de lumière vers un système de projection, par exemple un zoom, comportant un ou plusieurs systèmes optiques disposés sur le chemin du faisceau lumineux et devant lesquels peuvent être placés différents obturateurs ou caches permettant la réalisation d'effets spéciaux (roue de couleur, iris et/ou Gobos par exemple). Nowadays, the stage or showlights consist of a light source constituted for example by a bulb, a discharge or incandescent lamp or by monochromatic or white electroluminescent diodes in order to obtain a color or a range of colors. The projectors are provided, for this purpose, with a reflector (parabolic or elliptical) to collimate the light beam from this light source to a projection system, for example a zoom, comprising one or more optical systems arranged on the way of the light beam and in front of which can be placed different shutters or covers for the realization of special effects (color wheel, iris and / or Gobos for example).
En pratique, il est constaté que la partie périphérique fonctionnant en réflexion d'un collimateur classique utilisé dans les projecteurs de scène ne forme pas l'image, même floue, de la source de lumière placée au foyer objet. À la place de cette image de la source de lumière, on observe une représentation irrégulière pouvant présenter une symétrie de révolution. Cet inconvénient se révèle très gênant lorsque dans certaines applications, il est recherché un flux lumineux ou plus précisément le transport d'un flux lumineux ayant une étendue géométrique la plus faible possible, comme dans le cas des boîtes à lumière par exemple. In practice, it is found that the peripheral part operating in reflection of a conventional collimator used in the stage projectors does not form the image, even fuzzy, of the light source placed at the object focus. Instead of this image of the light source, there is an irregular representation that can present a symmetry of revolution. This disadvantage is very troublesome when in certain applications, it is sought a luminous flux or more precisely the transport of a luminous flux having a geometric extent as low as possible, as in the case of light boxes for example.
Ce phénomène est acceptable dans les applications d'éclairage où les phénomènes d'imagerie sont indésirables. En revanche dans les applications de transport de flux lumineux où on cherche à altérer le moins possible l'étendue géométrique, il convient d'utiliser des systèmes aplanétiques. Cela exclut à priori les collimateurs classiques comme ceux représentés ultérieurement dans la présente description. This phenomenon is acceptable in lighting applications where imaging phenomena are undesirable. On the other hand, in luminous flux transport applications where it is desired to alter the geometric extent as little as possible, it is necessary to use planar systems. This excludes a priori the conventional collimators such as those shown later in this specification.
Il existe donc un besoin pour un système optique permettant de fournir une image nette de la source de lumière avec une étendue géométrique la plus faible possible et de capter toute la lumière émise par la source de lumière à l'aide d'un seul composant. There is therefore a need for an optical system to provide a sharp image of the light source with the smallest possible geometric extent and to capture all the light emitted by the light source using a single component.
Exposé de l'invention Presentation of the invention
La présente invention a pour but de résoudre tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus sous la forme d'un système optique en matière transparente pour des longueurs d'onde comprises dans un ensemble de faisceaux de rayons lumineux et pour aligner ledit ensemble de faisceaux de rayons lumineux par rapport à un axe optique principal à partir d'une source de lumière, ladite source de lumière comprenant un centre d'émission situé sur l'axe optique principal et au moins une surface émettrice de rayons lumineux destinés à être diffusés dans un espace d'indice de réfraction supérieur ou égal à un ; ledit système optique comprenant : une cavité ; la cavité étant configurée pour recevoir ladite source de lumière par l'intermédiaire d'une ouverture permettant l'accès à la cavité au niveau d'un emplacement de positionnement destiné à recevoir tout ou en partie la source de lumière et comprenant une première surface incidente configurée pour réfracter les rayons lumineux issus de la source de lumière vers une première surface émergente et une deuxième surface incidente s'étendant sur la périphérie de l'emplacement de positionnement entre un premier bord et un deuxième bord adjacent à la première surface incidente et configurée pour réfracter les rayons lumineux issus de la source de lumière vers la deuxième surface émergente ; et une surface latérale ; la surface latérale définissant une paroi externe s'étendant entre le premier bord de la deuxième surface incidente et la deuxième surface émergente ; la surface latérale étant configurée pour réfléchir par réflexion interne totale les rayons lumineux issus de la deuxième surface incidente vers une zone de foyer intermédiaire de la deuxième surface émergente disposée entre la surface latérale et la deuxième surface incidente ; caractérisé en ce que : la deuxième surface incidente et la surface latérale sont configurées de façon à définir une zone de foyer intermédiaire disposée entre la surface latérale et la deuxième surface incidente, la zone de foyer intermédiaire représentant une zone de foyer de la seconde surface émergente. The object of the present invention is to solve all or some of the aforementioned disadvantages in the form of an optical system made of transparent material for wavelengths included in a set of beams of light rays and to align said set of beams. of light rays with respect to a main optical axis from a light source, said light source comprising a transmission center located on the main optical axis and at least one light-emitting surface intended to be diffused in a light source; a refractive index space greater than or equal to one; said optical system comprising: a cavity; the cavity being configured to receive said light source through an opening allowing access to the cavity at a positioning location for receiving all or part of the light source and comprising a first incident surface configured to refract the light rays from the light source to a first emergent surface and a second incident surface extending on the periphery of the positioning location between a first edge and a second edge adjacent to the first incident and configured surface to refract the light rays from the light source towards the second emergent surface; and a side surface; the lateral surface defining an outer wall extending between the first edge of the second incident surface and the second emergent surface; the lateral surface being configured to reflect, by total internal reflection, the light rays issuing from the second incident surface towards an intermediate focus zone of the second emergent surface disposed between the lateral surface and the second incident surface; characterized in that: the second incident surface and the lateral surface are configured to define an intermediate focus area disposed between the lateral surface and the second incident surface, the intermediate focus area representing a focus area of the second emergent surface .
Grâce aux dispositions selon l'invention, le système optique permet d'aligner l'ensemble de faisceaux de rayons lumineux par rapport à l'axe optique principal à partir de la source de lumière. Thanks to the arrangements according to the invention, the optical system makes it possible to align the set of beams of light rays with respect to the main optical axis from the light source.
Selon un mode de réalisation, le système optique est configuré de telle sorte que les rayons lumineux issus de la source lumineuse dont l'angle d'émission est proche de l'angle d'ouverture maximale de la source lumineuse émergent de la deuxième surface émergente à proximité de l'extrémité périphérique du système optique et les rayons lumineux issus de la source lumineuse dont l'angle d'émission est le plus éloigné de l'angle d'ouverture maximale émergent de la deuxième surface émergente à proximité de l'axe optique principal. According to one embodiment, the optical system is configured in such a way that the light rays coming from the light source whose emission angle is close to the maximum opening angle of the light source emerge from the second emergent surface near the peripheral end of the optical system and the light rays from the light source whose emission angle is furthest from the maximum aperture angle emerging from the second emergent surface near the axis main optics.
En d'autres termes, le système optique est configuré de telle sorte que plus l'angle d'émission d'un rayon lumineux issu de la source de lumière est éloigné de l'angle d'ouverture maximale de la source de lumière, plus le rayon lumineux émergent respectif est proche de l'axe optique principal. Au contraire, le système optique est configuré de telle sorte que plus l'angle d'émission d'un rayon lumineux issu de la source de lumière est proche de l'angle d'ouverture maximale de la source de lumière, plus le rayon lumineux émergent respectif est éloigné de l'axe optique principal. In other words, the optical system is configured such that the higher the angle of emission of a light beam from the light source is away from the maximum aperture angle of the light source, the more the respective emerging light beam is close to the main optical axis. In contrast, the optical system is configured such that the higher the angle of emission of a light beam from the light source is close to the maximum aperture angle of the light source, the greater the light beam respective emergent is remote from the main optical axis.
En d'autres termes, le système optique est configuré de telle sorte la distance d'un rayon lumineux émergent par rapport à l'axe optique principal augmente en fonction de l'augmentation de l'angle d'émission du rayon lumineux respectif issu de la source de lumière, et réciproquement la distance d'un rayon lumineux émergent par rapport à l'axe optique principal diminue en fonction de la diminution de l'angle d'émission du rayon lumineux respectif issu de la source de lumière. In other words, the optical system is configured so that the distance of an emergent light ray with respect to the main optical axis increases as a function of the increase in the emission angle of the respective light beam from the light source, and reciprocally the distance of a light ray emerging with respect to the main optical axis decreases according to the decreasing the emission angle of the respective light beam from the light source.
Grâce aux dispositions selon l'invention, le système optique permet d'inverser les rayons lumineux afin d'obtenir un système aplanétique. Par angle d'ouverture, on entend l'angle d'ouverture entre le rayon lumineux et l'axe optique principal et par angle d'ouverture maximal, les rayons lumineux émis par la source de lumière avec un angle d'ouverture maximum. Thanks to the arrangements according to the invention, the optical system makes it possible to invert the light rays in order to obtain a planar system. Opening angle means the opening angle between the light beam and the main optical axis and maximum aperture angle, the light rays emitted by the light source with a maximum opening angle.
Selon un mode de réalisation, la deuxième surface incidente et la surface latérale comprennent une zone de foyer image. Selon un mode de réalisation, la deuxième surface émergente comprend une zone de foyer objet. According to one embodiment, the second incident surface and the lateral surface comprise an image focus area. According to one embodiment, the second emergent surface comprises an object focus zone.
Selon un mode de réalisation, la zone de foyer comprend une zone de foyer objet. According to one embodiment, the focus zone comprises an object focus zone.
Selon un mode de réalisation, la zone de foyer image est confondue avec la zone de foyer intermédiaire. According to one embodiment, the image focus zone is coincident with the intermediate focus zone.
Selon un mode de réalisation, la zone de foyer objet est confondue avec la zone de foyer intermédiaire. According to one embodiment, the object focus zone is merged with the intermediate focus zone.
Selon un mode de réalisation, la première surface incidente est définie par un premier élément optique incident et la première surface émergente est définie par un premier élément optique émergent, le premier élément optique incident et le premier élément optique émergent formant un élément optique asphérique biconvexe. According to one embodiment, the first incident surface is defined by a first incident optical element and the first emergent surface is defined by a first emergent optical element, the first incident optical element and the first emerging optical element forming a biconvex aspherical optical element.
Selon un mode de réalisation, la surface latérale est configurée pour réfléchir par réflexion interne totale les rayons lumineux issus de la deuxième surface incidente vers la deuxième surface émergente de sorte que les rayons lumineux émergeant de la deuxième surface émergente soient compris dans un angle entre 0° et 10°, en particulier entre 0° et 5° et de préférence entre 0° et 3° par rapport à l'axe optique principal et au rayon lumineux émergeant de la première surface émergente. According to one embodiment, the lateral surface is configured to reflect, by total internal reflection, the light rays coming from the second incident surface towards the second emergent surface so that the light rays emerging from the second emergent surface are included in an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with respect to the main optical axis and the light ray emerging from the first emergent surface.
Selon un mode de réalisation, la deuxième surface émergente est disposée latéralement par rapport à la première surface émergente. Selon un mode de réalisation, la première surface émergente et la deuxième surface émergente comprennent une délimitation commune. According to one embodiment, the second emergent surface is disposed laterally with respect to the first emergent surface. According to one embodiment, the first emergent surface and the second emergent surface comprise a common delimitation.
Selon un mode de réalisation, la première surface émergente définit un premier élément optique émergent. Ainsi, grâce à cette disposition, les rayons lumineux provenant de la première surface incidente sont guidés par réfraction. According to one embodiment, the first emergent surface defines a first emergent optical element. Thus, thanks to this arrangement, the light rays coming from the first incident surface are guided by refraction.
Selon un mode de réalisation, la deuxième surface émergente est disposée latéralement par rapport à la première surface émergente. Selon un mode de réalisation, la première surface émergente et la deuxième surface émergente comprennent une délimitation commune. En particulier, la deuxième surface émergente délimite le bord latéral de la première surface émergente. According to one embodiment, the second emergent surface is disposed laterally with respect to the first emergent surface. According to one embodiment, the first emergent surface and the second emergent surface comprise a common delimitation. In particular, the second emergent surface delimits the lateral edge of the first emergent surface.
Ainsi, grâce à ces dispositions, l'encombrement du système optique est réduit. Thus, thanks to these arrangements, the size of the optical system is reduced.
Selon un mode de réalisation, la deuxième surface émergente définit un deuxième élément optique émergent. According to one embodiment, the second emergent surface defines a second emerging optical element.
Ainsi, grâce à cette disposition, les rayons lumineux provenant de la deuxième surface incidente sont guidés par réfraction. Thus, thanks to this arrangement, the light rays coming from the second incident surface are guided by refraction.
Selon un mode de réalisation, le système optique comprend en outre une assise périphérique. Ainsi, grâce à cette disposition, le système optique peut être posé. According to one embodiment, the optical system further comprises a peripheral seat. Thus, thanks to this arrangement, the optical system can be installed.
Selon un mode de réalisation, l'assise périphérique comprend un plan de pose. According to one embodiment, the peripheral seat comprises a laying plane.
Ainsi, grâce à cette disposition, l'assise périphérique peut être disposée sur le plan de pose. Selon un mode de réalisation, l'assise périphérique comprend en outre une ouverture comprise dans le plan de pose. Thus, thanks to this arrangement, the peripheral seat can be arranged on the laying plane. According to one embodiment, the peripheral seat further comprises an opening included in the laying plane.
Ainsi, grâce à cette disposition, la source de lumière peut être placée dans la cavité au niveau de l'ouverture. Selon un mode de réalisation, la première surface incidente est définie par un premier élément optique incident. Thus, thanks to this arrangement, the light source can be placed in the cavity at the opening. According to one embodiment, the first incident surface is defined by a first incident optical element.
Selon un mode de réalisation, le premier élément optique incident et le premier élément optique émergent forment un élément optique plan-convexe. Selon un mode de réalisation, le premier élément optique incident et le premier élément optique émergent forment un élément optique asphérique biconvexe. According to one embodiment, the first incident optical element and the first emerging optical element form a plano-convex optical element. According to one embodiment, the first incident optical element and the first emerging optical element form a biconvex aspheric optical element.
Ainsi, grâce à cette disposition, le système optique peut être aplanétique pour les rayons lumineux incidents à la première surface incidente. Selon un mode de réalisation, la deuxième surface incidente est définit par un deuxième élément optique incident. Thus, thanks to this arrangement, the optical system can be aplanatic for the light rays incident to the first incident surface. According to one embodiment, the second incident surface is defined by a second incident optical element.
Selon un mode de réalisation, le premier élément optique incident et le deuxième élément optique incident forment totalement ou partiellement la cavité. According to one embodiment, the first incident optical element and the second incident optical element totally or partially form the cavity.
Ainsi, grâce à cette disposition, lorsque la source de lumière est introduite dans la cavité, la source de lumière se trouve en regard des éléments optiques incidents. Thus, thanks to this arrangement, when the light source is introduced into the cavity, the light source is opposite the incident optical elements.
Selon un mode de réalisation, la première surface incidente et la deuxième surface incidente comprennent une zone d'intersection. According to one embodiment, the first incident surface and the second incident surface comprise an intersection zone.
Ainsi, grâce à cette disposition, la zone d'intersection permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. Thus, thanks to this arrangement, the intersection zone delimits the first incident surface of the second incident surface.
Selon un mode de réalisation, la première surface incidente et la deuxième surface incidente comprennent un premier point singulier. According to one embodiment, the first incident surface and the second incident surface comprise a first singular point.
Ainsi, grâce à cette disposition, le premier point singulier permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. Selon un mode de réalisation, la première surface incidente et la deuxième surface incidente comprennent un premier point singulier commun. Thus, thanks to this arrangement, the first singular point delimits the first incident surface of the second incident surface. According to one embodiment, the first incident surface and the second incident surface comprise a first common singular point.
Ainsi, grâce à cette disposition, le premier point singulier commun permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. Selon un mode de réalisation, la première surface incidente et la deuxième surface incidente comprennent une première ligne singulière. Thus, thanks to this arrangement, the first common singular point delimits the first incident surface of the second incident surface. According to one embodiment, the first incident surface and the second incident surface comprise a first singular line.
Ainsi, grâce à cette disposition, la première ligne singulière permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. Thus, thanks to this arrangement, the first singular line delimits the first incident surface of the second incident surface.
Selon un mode de réalisation, la première surface incidente et la deuxième surface incidente comprennent une première ligne singulière commune. According to one embodiment, the first incident surface and the second incident surface comprise a first singular common line.
Ainsi, grâce à cette disposition, la première ligne singulière commune permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. Thus, thanks to this arrangement, the first common singular line delimits the first incident surface of the second incident surface.
Selon un mode de réalisation, la première surface incidente et la deuxième surface incidente comprennent un premier point de rebroussement. According to one embodiment, the first incident surface and the second incident surface comprise a first cusp.
Ainsi, grâce à cette disposition, le premier point de rebroussement permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. Thus, thanks to this arrangement, the first cusp point delimits the first incident surface of the second incident surface.
Selon un mode de réalisation, la première surface incidente et la deuxième surface incidente comprennent une première ligne de rebroussement. According to one embodiment, the first incident surface and the second incident surface comprise a first cusp.
Ainsi, grâce à cette disposition, la première ligne de rebroussement permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. Thus, thanks to this arrangement, the first cusp line delimits the first incident surface of the second incident surface.
Selon un mode de réalisation, la zone d'intersection est un premier point singulier. According to one embodiment, the intersection zone is a first singular point.
Ainsi, grâce à cette disposition, le premier point singulier permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. Thus, thanks to this arrangement, the first singular point delimits the first incident surface of the second incident surface.
Selon un mode de réalisation, la zone d'intersection est un premier point singulier commun. According to one embodiment, the intersection zone is a first common singular point.
Ainsi, grâce à cette disposition, le premier point singulier commun permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. Thus, thanks to this arrangement, the first common singular point delimits the first incident surface of the second incident surface.
Selon un mode de réalisation, la zone d'intersection est une première ligne singulière. Ainsi, grâce à cette disposition, la première ligne singulière permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. According to one embodiment, the intersection zone is a first singular line. Thus, thanks to this arrangement, the first singular line delimits the first incident surface of the second incident surface.
Selon un mode de réalisation, la zone d'intersection est une première ligne singulière commune. According to one embodiment, the intersection zone is a first common singular line.
Ainsi, grâce à cette disposition, la première ligne singulière commune permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. Thus, thanks to this arrangement, the first common singular line delimits the first incident surface of the second incident surface.
Selon un mode de réalisation, le premier point singulier est un premier point de rebroussement. According to one embodiment, the first singular point is a first cusp.
Ainsi, grâce à cette disposition, le premier point de rebroussement permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. Thus, thanks to this arrangement, the first cusp point delimits the first incident surface of the second incident surface.
Selon un mode de réalisation, le premier point singulier commun est un premier point de rebroussement. According to one embodiment, the first common singular point is a first cusp.
Ainsi, grâce à cette disposition, le premier point de rebroussement permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. Thus, thanks to this arrangement, the first cusp point delimits the first incident surface of the second incident surface.
Selon un mode de réalisation, la première ligne singulière est une première ligne de rebroussement. According to one embodiment, the first singular line is a first cusp line.
Ainsi, grâce à cette disposition, le premier point de rebroussement permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. Thus, thanks to this arrangement, the first cusp point delimits the first incident surface of the second incident surface.
Selon un mode de réalisation, la première ligne singulière commune est une première ligne de rebroussement. According to one embodiment, the first common singular line is a first cusp line.
Ainsi, grâce à cette disposition, la première ligne de rebroussement permet de délimiter la première surface incidente de la deuxième surface incidente. Thus, thanks to this arrangement, the first cusp line delimits the first incident surface of the second incident surface.
Selon un mode de réalisation, la première surface émergente et la deuxième surface émergente sont venues de matière avec le corps principal. According to one embodiment, the first emergent surface and the second emergent surface are integral with the main body.
Ainsi, grâce à cette disposition, la perte de lumière est minimisée entre la première surface émergente et la deuxième surface émergente. Selon un mode de réalisation, le premier élément optique émergent et le deuxième élément optique émergent sont venues de matière avec le corps principal. Thus, thanks to this arrangement, the loss of light is minimized between the first emergent surface and the second emergent surface. According to one embodiment, the first optical element emerges and the second emerging optical element are integral with the main body.
Ainsi, grâce à cette disposition, la perte de lumière est minimisée entre les éléments optiques émergents et le corps principal. Thus, thanks to this arrangement, the loss of light is minimized between the emerging optical elements and the main body.
Selon un mode de réalisation, la première surface émergente et la deuxième surface émergente comprennent un deuxième point singulier. According to one embodiment, the first emergent surface and the second emergent surface comprise a second singular point.
Ainsi, grâce à cette disposition, le deuxième point singulier permet de délimiter la première surface émergente de la deuxième surface émergente. Thus, thanks to this arrangement, the second singular point delimits the first emergent surface of the second emergent surface.
Selon un mode de réalisation, la première surface émergente et la deuxième surface émergente comprennent un deuxième point singulier commun. According to one embodiment, the first emergent surface and the second emergent surface comprise a second common singular point.
Ainsi, grâce à cette disposition, le deuxième point singulier commun permet de délimiter la première surface émergente de la deuxième surface émergente. Thus, thanks to this arrangement, the second common singular point delimits the first emergent surface of the second emergent surface.
Selon un mode de réalisation, la première surface émergente et la deuxième surface émergente comprennent une deuxième ligne singulière. According to one embodiment, the first emergent surface and the second emergent surface comprise a second singular line.
Ainsi, grâce à cette disposition, la deuxième ligne singulière permet de délimiter la première surface émergente de la deuxième surface émergente. Thus, thanks to this arrangement, the second singular line delimits the first emergent surface of the second emergent surface.
Selon un mode de réalisation, la première surface émergente et la deuxième surface émergente comprennent une deuxième ligne singulière commune. According to one embodiment, the first emergent surface and the second emergent surface comprise a second common singular line.
Ainsi, grâce à cette disposition, la deuxième ligne singulière commune permet de délimiter la première surface émergente de la deuxième surface émergente. Thus, thanks to this arrangement, the second singular common line delimits the first emergent surface of the second emergent surface.
Selon un mode de réalisation, la première surface émergente et la deuxième surface émergente comprennent un deuxième point de rebroussement. According to one embodiment, the first emergent surface and the second emergent surface comprise a second cusp point.
Ainsi, grâce à cette disposition, le deuxième point de rebroussement permet de délimiter la première surface émergente de la deuxième surface émergente. Selon un mode de réalisation, la première surface émergente et la deuxième surface émergente comprennent une deuxième ligne de rebroussement. Thus, thanks to this arrangement, the second cusp point delimits the first emerging surface of the second emergent surface. According to one embodiment, the first emergent surface and the second emergent surface comprise a second cusp line.
Ainsi, grâce à cette disposition, la deuxième ligne de rebroussement permet de délimiter la première surface émergente de la deuxième surface émergente. Thus, thanks to this arrangement, the second cusp line delimits the first emergent surface of the second emergent surface.
Selon un mode de réalisation, la zone d'intersection est un deuxième point singulier. According to one embodiment, the intersection zone is a second singular point.
Ainsi, grâce à cette disposition, le deuxième point singulier permet de distinguer la première surface émergente de la deuxième surface émergente. Thus, thanks to this arrangement, the second singular point makes it possible to distinguish the first emergent surface from the second emergent surface.
Selon un mode de réalisation, la zone d'intersection est un deuxième point singulier commun. According to one embodiment, the intersection zone is a second common singular point.
Ainsi, grâce à cette disposition, le deuxième point singulier commun permet de distinguer la première surface émergente de la deuxième surface émergente. Thus, thanks to this arrangement, the second common singular point makes it possible to distinguish the first emergent surface from the second emergent surface.
Selon un mode de réalisation, le deuxième point singulier est un deuxième point de rebroussement. According to one embodiment, the second singular point is a second cusp point.
Ainsi, grâce à cette disposition, le deuxième point de rebroussement permet de délimiter la première surface émergente de la deuxième surface émergente. Thus, thanks to this arrangement, the second cusp point delimits the first emerging surface of the second emergent surface.
Selon un mode de réalisation, la deuxième ligne singulière est une deuxième ligne de rebroussement. According to one embodiment, the second singular line is a second cusp line.
Ainsi, grâce à cette disposition, la deuxième ligne de rebroussement permet de délimiter la première surface émergente de la deuxième surface émergente. Thus, thanks to this arrangement, the second cusp line delimits the first emergent surface of the second emergent surface.
Selon un mode de réalisation, le corps principal est venu de matière avec le premier élément optique incident. According to one embodiment, the main body is integral with the first incident optical element.
Ainsi, grâce à cette disposition, la perte de lumière est minimisée entre le premier élément optique incident et le corps principal. Selon un mode de réalisation, le corps principal est venu de matière avec le deuxième élément optique incident. Thus, thanks to this arrangement, the loss of light is minimized between the first incident optical element and the main body. According to one embodiment, the main body is integral with the second incident optical element.
Ainsi, grâce à cette disposition, la perte de lumière est minimisée entre le deuxième élément optique incident et le corps principal. Thus, thanks to this arrangement, the loss of light is minimized between the second incident optical element and the main body.
Selon un mode de réalisation, la première surface émergente est voisine de la deuxième surface émergente. According to one embodiment, the first emergent surface is close to the second emergent surface.
Ainsi, grâce à cette disposition, la perte de lumière est minimisée entre la première surface émergente et la deuxième surface émergente. Thus, thanks to this arrangement, the loss of light is minimized between the first emergent surface and the second emergent surface.
Selon un mode de réalisation, la première surface émergente est adjacente à la deuxième surface émergente. According to one embodiment, the first emergent surface is adjacent to the second emergent surface.
Ainsi, grâce à cette disposition, la perte de lumière est minimisée entre la première surface émergente et la deuxième surface émergente. Thus, thanks to this arrangement, the loss of light is minimized between the first emergent surface and the second emergent surface.
Selon un mode de réalisation, la première surface émergente comprend un premier élément optique émergent. According to one embodiment, the first emergent surface comprises a first emergent optical element.
Ainsi, grâce à cette disposition, la première surface émergente peut modifier la trajectoire des rayons lumineux. Thus, thanks to this arrangement, the first emergent surface can change the path of the light rays.
Selon un mode de réalisation, la deuxième surface émergente comprend un deuxième élément optique émergent. According to one embodiment, the second emergent surface comprises a second emerging optical element.
Ainsi, grâce à cette disposition, la deuxième surface émergente peut modifier la trajectoire des rayons lumineux. Thus, thanks to this arrangement, the second emergent surface can change the path of the light rays.
Selon un mode de réalisation, le deuxième élément émergent est disposé latéralement par rapport au premier élément optique émergent. Selon un mode de réalisation, le premier élément optique émergent et le deuxième élément émergent comprennent une délimitation commune. En particulier, le deuxième élément émergent délimite le bord latéral du premier élément optique émergent. According to one embodiment, the second emergent element is disposed laterally with respect to the first emergent optical element. According to one embodiment, the first optical element emerges and the second emergent element comprise a common delimitation. In particular, the second emerging element delimits the lateral edge of the first emerging optical element.
Ainsi, grâce à ces dispositions, l'encombrement du système optique est réduit. Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émis à la périphérie de la source de lumière peut être dirigé sensiblement dans le sens de l'axe optique. Thus, thanks to these arrangements, the size of the optical system is reduced. Thus, thanks to this arrangement, all the light rays emitted at the periphery of the light source can be directed substantially in the direction of the optical axis.
Selon un mode de réalisation, l'extrémité de la deuxième surface émergente est adjacente à l'extrémité de la première surface émergente. According to one embodiment, the end of the second emergent surface is adjacent to the end of the first emergent surface.
Ainsi, grâce à cette disposition, la perte de lumière est minimisée entre la première surface émergente et la deuxième surface émergente. Thus, thanks to this arrangement, the loss of light is minimized between the first emergent surface and the second emergent surface.
Selon un mode de réalisation, le système optique comprend en outre une symétrie axiale par rapport à l'axe optique principal. According to one embodiment, the optical system further comprises an axial symmetry with respect to the main optical axis.
Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émergeant est sensiblement symétrique par rapport à l'axe optique principal. Thus, thanks to this arrangement, the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
Selon un mode de réalisation, la deuxième surface émergente comprend un axe optique secondaire. According to one embodiment, the second emergent surface comprises a secondary optical axis.
Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émis à la périphérie de la source de lumière peut être dirigé sensiblement par rapport à l'axe optique secondaire. Thus, thanks to this arrangement, all the light rays emitted at the periphery of the light source can be directed substantially with respect to the secondary optical axis.
Selon un mode de réalisation, le deuxième élément optique émergent comprend un axe optique secondaire. According to one embodiment, the second emerging optical element comprises a secondary optical axis.
Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émis à la périphérie de la source de lumière peut être dirigé sensiblement par rapport à l'axe optique secondaire. Thus, thanks to this arrangement, all the light rays emitted at the periphery of the light source can be directed substantially with respect to the secondary optical axis.
Selon un mode de réalisation, l'axe optique secondaire comprend un angle compris entre 0° et 10°, en particulier entre 0° et 5° et de préférence entre 0° et 3° par rapport à l'axe optique principal. According to one embodiment, the secondary optical axis comprises an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° relative to the main optical axis.
Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émis peut être dirigé par rapport à l'axe optique principal et secondaire. Thus, thanks to this arrangement, all the light rays emitted can be directed with respect to the main and secondary optical axis.
Selon un mode de réalisation, le système optique comprend en outre une symétrie planaire par rapport à l'axe optique principal. Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émergeant est sensiblement symétrique par rapport à l'axe optique principal. According to one embodiment, the optical system further comprises a planar symmetry with respect to the main optical axis. Thus, thanks to this arrangement, the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
Selon un mode de réalisation, la symétrie planaire du système optique est comprise dans un plan passant par l'axe optique principal et par l'axe optique secondaire. According to one embodiment, the planar symmetry of the optical system is included in a plane passing through the main optical axis and the secondary optical axis.
Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émergeant est sensiblement symétrique par rapport à l'axe optique principal. Thus, thanks to this arrangement, the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
Selon un mode de réalisation, l'axe optique principal est compris dans le plan de symétrie du système optique. Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émergeant est sensiblement symétrique par rapport à l'axe optique principal. According to one embodiment, the main optical axis is included in the plane of symmetry of the optical system. Thus, thanks to this arrangement, the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
Selon un mode de réalisation, l'axe optique secondaire est compris dans le plan de symétrie du système optique. According to one embodiment, the secondary optical axis is included in the plane of symmetry of the optical system.
Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émergeant est sensiblement symétrique par rapport à l'axe optique principal. Thus, thanks to this arrangement, the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
Selon un mode de réalisation, le système optique comprend en outre une symétrie de révolution par rapport à l'axe optique principal. According to one embodiment, the optical system further comprises a symmetry of revolution with respect to the main optical axis.
Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émergeant est sensiblement symétrique par rapport à l'axe optique principal. Selon un mode de réalisation, la première surface incidente est configurée pour réfracter les rayons lumineux issus de la source de lumière vers la première surface émergente de sorte que les rayons lumineux émergeant de la première surface émergente soient compris dans un angle entre 0° et 10°, en particulier entre 0° et 5° et de préférence entre 0° et 3° par rapport à l'axe optique principal. Thus, thanks to this arrangement, the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis. According to one embodiment, the first incident surface is configured to refract the light rays from the light source towards the first emergent surface so that light rays emerging from the first emergent surface are included in an angle between 0 ° and 10 °. °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with respect to the main optical axis.
Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émergeant est sensiblement parallèle à l'axe optique principal. Thus, thanks to this arrangement, the set of emerging light rays is substantially parallel to the main optical axis.
Selon un mode de réalisation, la surface latérale est configurée pour réfléchir par réflexion interne totale les rayons lumineux issus de la deuxième surface incidente vers la deuxième surface émergente de sorte que les rayons lumineux émergeant de la deuxième surface émergente soient compris dans un angle entre 0° et 10°, en particulier entre 0° et 5° et de préférence entre 0° et 3° par rapport à l'axe optique principal et au rayon lumineux émergeant de la première surface émergente. Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émergeant est sensiblement parallèle à l'axe optique principal. Par parallèle, on entend de manière générale, un angle compris entre 0° et 10°, en particulier entre 0° et 5° et de préférence entre 0° et 3° par rapport à une référence. According to one embodiment, the lateral surface is configured to reflect, by total internal reflection, the light rays issuing from the second surface incident towards the second emergent surface so that the light rays emerging from the second emergent surface are included in an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° relative to the main optical axis and the light ray emerging from the first emergent surface. Thus, thanks to this arrangement, the set of emerging light rays is substantially parallel to the main optical axis. In parallel, generally means an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° relative to a reference.
Selon un mode de réalisation, la première surface émergente comprend une forme convexe. According to one embodiment, the first emergent surface comprises a convex shape.
Ainsi, grâce à cette disposition, la première surface émergente permet de former une surface convergente. Thus, thanks to this arrangement, the first emergent surface makes it possible to form a convergent surface.
Selon un mode de réalisation, la deuxième surface émergente présente une forme convexe. Ainsi, grâce à cette disposition, la deuxième surface émergente permet de former une surface convergente. According to one embodiment, the second emergent surface has a convex shape. Thus, thanks to this arrangement, the second emergent surface makes it possible to form a convergent surface.
Selon un mode de réalisation, la première surface incidente comprend une forme convexe. According to one embodiment, the first incident surface comprises a convex shape.
Ainsi, grâce à cette disposition, la première surface incidente permet de former une surface convergente. Thus, thanks to this arrangement, the first incident surface makes it possible to form a convergent surface.
Selon un mode de réalisation, la deuxième surface incidente présente une forme convexe. According to one embodiment, the second incident surface has a convex shape.
Ainsi, grâce à cette disposition, la deuxième surface incidente permet de former une surface convergente. Selon un mode de réalisation, l'ensemble formé de la première surface incidente et de la première surface émergente comprend un foyer objet situé au voisinage de la source lumineuse Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble formé de la première surface incidente et de la première surface émergente permet de focaliser les rayons lumineux. Thus, thanks to this arrangement, the second incident surface makes it possible to form a convergent surface. According to one embodiment, the assembly formed of the first incident surface and the first emergent surface comprises an object focus situated in the vicinity of the light source. Thus, thanks to this arrangement, the assembly formed by the first incident surface and the first emergent surface makes it possible to focus the light rays.
Selon un mode de réalisation, la deuxième surface émergente comprend une zone de foyer intermédiaire situé à l'intérieure du système optique. According to one embodiment, the second emergent surface comprises an intermediate focus zone located inside the optical system.
Ainsi, grâce à cette disposition, la zone de foyer intermédiaire permet au système optique de faire converger les rayons lumineux. Thus, thanks to this arrangement, the intermediate focus zone allows the optical system to converge the light rays.
Selon un mode de réalisation, la zone de foyer intermédiaire comprend une symétrie planaire par rapport à l'axe optique principal. Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émergeant est sensiblement symétrique par rapport à l'axe optique principal. According to one embodiment, the intermediate focus zone comprises a planar symmetry with respect to the main optical axis. Thus, thanks to this arrangement, the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
Selon un mode de réalisation, la zone de foyer intermédiaire peut être linéaire, triangulaire, rectangulaire, circulaire ou une forme géométrique dont le nombre de cotés peut être au moins cinq. Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émergeant est sensiblement symétrique par rapport à l'axe optique principal. According to one embodiment, the intermediate focus zone may be linear, triangular, rectangular, circular or a geometric shape whose number of sides may be at least five. Thus, thanks to this arrangement, the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
Selon un mode de réalisation, la zone de foyer intermédiaire est comprise dans un plan passant par l'axe optique principal et par l'axe optique secondaire. According to one embodiment, the intermediate focus zone is in a plane passing through the main optical axis and the secondary optical axis.
Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émergeant est sensiblement symétrique par rapport à l'axe optique principal. Thus, thanks to this arrangement, the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
Selon un mode de réalisation, la zone de foyer intermédiaire comprend une symétrie de révolution par rapport à l'axe optique principal. According to one embodiment, the intermediate focus zone comprises a symmetry of revolution with respect to the main optical axis.
Selon un mode de réalisation, la zone de foyer intermédiaire peut être annulaire. Ainsi, grâce à cette disposition, l'ensemble des rayons lumineux émergeant est sensiblement symétrique par rapport à l'axe optique principal. According to one embodiment, the intermediate focus zone may be annular. Thus, thanks to this arrangement, the set of emerging light rays is substantially symmetrical with respect to the main optical axis.
Selon un mode de réalisation, la deuxième surface émergente comprend un ensemble d'extrémités. Ainsi, grâce à cette disposition, la deuxième surface émergente peut être clairement définie. According to one embodiment, the second emergent surface comprises a set of ends. Thus, thanks to this arrangement, the second emergent surface can be clearly defined.
Selon un mode de réalisation, la surface latérale comprend un ensemble d'extrémités. Ainsi, grâce à cette disposition, la surface latérale peut être clairement définie. According to one embodiment, the lateral surface comprises a set of ends. Thus, thanks to this arrangement, the lateral surface can be clearly defined.
Selon un mode de réalisation, la zone de foyer intermédiaire est comprise entre l'ensemble d'extrémités de la surface latérale et l'ensemble d'extrémités de la deuxième surface émergente. Selon un mode de réalisation, la deuxième surface émergente focalise la lumière en provenance de la zone de foyer intermédiaire, avec un angle compris entre 0° et 10°, en particulier entre 0° et 5° et de préférence entre 0° et 3° par rapport à l'axe optique secondaire. According to one embodiment, the intermediate focus zone is between the set of ends of the lateral surface and the set of ends of the second emergent surface. According to one embodiment, the second emergent surface focuses light from the intermediate focus zone, with an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° relative to the secondary optical axis.
Ainsi, grâce à cette disposition, les rayons lumineux émergeant de la deuxième surface émergente émergent par rapport à l'axe optique secondaire. Thus, thanks to this arrangement, the light rays emerging from the second emergent surface emerge relative to the secondary optical axis.
Selon un mode de réalisation, l'axe optique secondaire est compris entre l'ensemble des extrémités de la deuxième surface émergente. According to one embodiment, the secondary optical axis is between all the ends of the second emergent surface.
Ainsi, grâce à cette disposition, l'axe optique secondaire se trouve à l'intérieure de la deuxième surface émergente. Selon un mode de réalisation, l'axe optique secondaire est normal à une portion de la deuxième surface émergente. Thus, thanks to this arrangement, the secondary optical axis is located inside the second emergent surface. According to one embodiment, the secondary optical axis is normal to a portion of the second emergent surface.
Ainsi, grâce à cette disposition, la détermination de la direction des rayons lumineux en est facilitée. Thus, thanks to this arrangement, the determination of the direction of the light rays is facilitated.
Selon un mode de réalisation, l'axe optique secondaire est normal à une portion de la deuxième surface émergente et passe par la zone de foyer intermédiaire According to one embodiment, the secondary optical axis is normal to a portion of the second emergent surface and passes through the intermediate focus zone.
Ainsi, grâce à cette disposition, la deuxième surface émergente permet de focaliser les rayons lumineux. Selon un mode de réalisation, la surface latérale est configurée pour ordonner les rayons lumineux incidents à la première surface incidente. Thus, thanks to this arrangement, the second emergent surface makes it possible to focus the light rays. According to one embodiment, the lateral surface is configured to order the incident light rays at the first incident surface.
Ainsi, grâce à cette disposition, le système optique permet de restituer l'image de la source de lumière. Selon un mode de réalisation, la surface latérale est configurée pour inverser les rayons lumineux incidents à la première surface incidente par l'intermédiaire de la zone de foyer intermédiaire. Thus, thanks to this arrangement, the optical system makes it possible to restore the image of the light source. In one embodiment, the side surface is configured to reverse incident light rays to the first incident surface through the intermediate focus area.
Ainsi, grâce à cette disposition, le système optique permet de restituer l'image de la source de lumière. En effet, inverser et réordonner les rayons lumineux rend possible l'obtention d'un système aplanétique. Thus, thanks to this arrangement, the optical system makes it possible to restore the image of the light source. Indeed, inverting and reordering the light rays makes it possible to obtain an aplanatic system.
Selon un mode de réalisation, la surface latérale est configurée pour que les rayons lumineux dont l'angle d'émission est proche du plan de pose sectionnent les rayons lumineux dont l'angle d'émission est proche de la première surface incidente en un point d'intersection situé entre la deuxième surface incidente et la surface latérale. According to one embodiment, the lateral surface is configured so that the light rays whose emission angle is close to the plane of section cut the light rays whose emission angle is close to the first incident surface at a point intersection between the second incident surface and the lateral surface.
Ainsi, grâce à cette disposition, les rayons lumineux sont inversés de sorte à obtenir l'image de la source de lumière. Thus, thanks to this arrangement, the light rays are inverted so as to obtain the image of the light source.
Selon un mode de réalisation, la surface latérale est configurée pour que les rayons lumineux dont l'angle d'émission est proche du plan de pose sectionnent les rayons lumineux dont l'angle d'émission est proche de la première surface incidente dans la zone de foyer intermédiaire situé entre la deuxième surface incidente et la surface latérale. According to one embodiment, the lateral surface is configured so that the light rays whose emission angle is close to the plane of section cut the light rays whose emission angle is close to the first surface incident in the area. intermediate hearth located between the second incident surface and the lateral surface.
Ainsi, grâce à cette disposition, les rayons lumineux sont inversés de sorte à obtenir l'image de la source de lumière. En effet, l'intersection des rayons lumineux dans la zone de foyer intermédiaire permet d'avoir un système aplanétique. Thus, thanks to this arrangement, the light rays are inverted so as to obtain the image of the light source. In fact, the intersection of the light rays in the intermediate focus zone makes it possible to have an aplanatic system.
Selon un mode de réalisation, la surface latérale présente une partie convexe. According to one embodiment, the lateral surface has a convex portion.
Ainsi, grâce à cette disposition, les rayons lumineux sont dirigés vers la surface émergente, en particulier vers la deuxième surface émergente. Selon un mode de réalisation, la première surface incidente présente une surface convexe. Thus, thanks to this arrangement, the light rays are directed towards the emergent surface, in particular towards the second emergent surface. According to one embodiment, the first incident surface has a convex surface.
Ainsi, grâce à cette disposition, les rayons lumineux peuvent converger. Thus, thanks to this arrangement, the light rays can converge.
Selon un mode de réalisation, la première surface incidente comprend un premier élément optique incident. According to one embodiment, the first incident surface comprises a first incident optical element.
Ainsi, grâce à cette disposition, les rayons lumineux peuvent être redirigés. Thus, thanks to this arrangement, the light rays can be redirected.
Selon un mode de réalisation, la deuxième surface incidente comprend un deuxième élément optique incident. According to one embodiment, the second incident surface comprises a second incident optical element.
Ainsi, grâce à cette disposition, les rayons lumineux peuvent être redirigés. Thus, thanks to this arrangement, the light rays can be redirected.
Selon un mode de réalisation, le système optique est constitué de polymère configuré pour permettre de répliquer aisément des formes complexes par moulage. Selon un mode de réalisation, le système optique est constitué de silicone. According to one embodiment, the optical system is made of polymer configured to allow easy replication of complex shapes by molding. According to one embodiment, the optical system is made of silicone.
Ainsi, grâce à cette disposition, le système optique peut résister à des densités de lumière élevées. Thus, thanks to this arrangement, the optical system can withstand high light densities.
Selon un mode de réalisation, le silicone est configuré pour résister à des densités de lumière est supérieure à 2 W/cm2, en particulier supérieure à 3 W/cm2 et notamment supérieure à 4 W/cm2 et 6 W/cm2. According to one embodiment, the silicone is configured to withstand light densities greater than 2 W / cm 2 , in particular greater than 3 W / cm 2 and in particular greater than 4 W / cm 2 and 6 W / cm 2 .
Ainsi, grâce à cette disposition, la structure du matériau optique n'est pas altérée par la forte densité de lumière émise par la source de lumière. Thus, thanks to this arrangement, the structure of the optical material is not affected by the high density of light emitted by the light source.
Selon un mode de réalisation, le silicone est configuré pour résister à des densités de lumière dont la gamme de longueur d'onde est inférieure à 470 nm, en particulier inférieure à 460 nm et de préférence inférieure à 440 nm. According to one embodiment, the silicone is configured to withstand light densities whose wavelength range is less than 470 nm, in particular less than 460 nm and preferably less than 440 nm.
Ainsi, grâce à cette disposition, le système optique ne jaunit pas en présence d'une forte densité de lumière bleue. Thus, thanks to this arrangement, the optical system does not yellow in the presence of a high density of blue light.
La présente invention concerne en outre un dispositif lumineux pour aligner un ensemble de faisceaux de rayons lumineux par rapport à un axe de projection et comprenant au moins une source de lumière et au moins un système optique selon l'invention. The present invention further relates to a light device for aligning a set of beams of light rays with respect to an axis of projection and comprising at least one light source and at least one optical system according to the invention.
Selon un mode de réalisation, l'axe de projection comprend un angle compris entre 0° et 10°, en particulier entre 0° et 5° et de préférence entre 0° et 3° avec l'axe optique principal du système optique. According to one embodiment, the projection axis comprises an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with the main optical axis of the optical system.
Selon un mode de réalisation, l'axe de projection peut être confondu avec l'axe optique principal d'un système optique. According to one embodiment, the projection axis may be coincident with the main optical axis of an optical system.
Selon un mode de réalisation, le dispositif lumineux comprend une pluralité de systèmes optiques selon l'invention, les systèmes optiques étant arrangés en une matrice. According to one embodiment, the light device comprises a plurality of optical systems according to the invention, the optical systems being arranged in a matrix.
Selon un mode de réalisation, la matrice est monolithique. According to one embodiment, the matrix is monolithic.
Ainsi, grâce à cette disposition, l'arrangement de la pluralité de systèmes optique est maintenu en toutes circonstances, par exemple lors de transport ou lors de l'assemblage. Selon un mode de réalisation, le dispositif lumineux comprend en outre un substrat. Thus, thanks to this arrangement, the arrangement of the plurality of optical systems is maintained in all circumstances, for example during transport or during assembly. According to one embodiment, the light device further comprises a substrate.
Selon un mode de réalisation, le dispositif lumineux comprend en outre un circuit imprimé. According to one embodiment, the light device further comprises a printed circuit.
Ainsi, grâce à cette disposition, des composants électroniques peuvent être assemblés. Thus, thanks to this arrangement, electronic components can be assembled.
Selon un mode de réalisation, le circuit imprimé comprend une pluralité de sources de lumière, chaque source de lumière étant disposée au foyer objet d'un système optique de la matrice. According to one embodiment, the printed circuit comprises a plurality of light sources, each light source being disposed at the object focus of an optical system of the matrix.
Ainsi, grâce à cette disposition, les sources de lumière peuvent être assemblées avec d'autres composants électroniques. Thus, thanks to this arrangement, the light sources can be assembled with other electronic components.
Selon un mode de réalisation, chaque source de lumière est une diode électroluminescente Ainsi, grâce à cette disposition, l'intensité de la source de lumière peut être graduée en faisant varier le rapport cyclique de la source de courant et/ou de tension. According to one embodiment, each light source is a light emitting diode Thus, thanks to this arrangement, the intensity of the light source can be graduated by varying the duty cycle of the current source and / or voltage.
Selon un mode de réalisation, la diode électroluminescente émet une gamme de longueur d'onde monochromatique. According to one embodiment, the light emitting diode emits a monochromatic wavelength range.
Selon un mode de réalisation, l'ensemble de diodes électroluminescentes est configuré pour émettre une lumière monochromatique et/ou polychromatique. According to one embodiment, the set of light-emitting diodes is configured to emit monochromatic and / or polychromatic light.
Selon un mode de réalisation, le dispositif lumineux comporte en sortie de la matrice un intégrateur microlentilles configuré pour homogénéiser la lumière. Ainsi, grâce à cette disposition, le dispositif lumineux comprend une étendue géométrique minimale, c'est-à-dire que la divergence du faisceau lumineux est minimisée, tout en garantissant une très bonne homogénéité de la lumière. According to one embodiment, the light device comprises at the output of the matrix a microlens integrator configured to homogenize the light. Thus, thanks to this arrangement, the light device comprises a minimum geometric extent, that is to say that the divergence of the light beam is minimized, while ensuring a very good homogeneity of the light.
Selon un mode de réalisation, le dispositif lumineux comporte en sortie de l'intégrateur microlentilles une lentille condenseur faisant converger l'ensemble des rayons lumineux. According to one embodiment, the light device comprises at the output of the microlens integrator a condenser lens converging all the light rays.
La présente invention concerne en outre un projecteur de lumière comprenant un dispositif lumineux selon l'invention, le projecteur de lumière comprend en outre un objectif de projection, un ensemble de filtres configuré pour filtrer totalement ou partiellement la lumière émise par le dispositif lumineux et/ou un cache configuré pour masquer totalement ou partiellement la lumière émise par le dispositif lumineux. The present invention further relates to a light projector comprising a light device according to the invention, the light projector further comprises a projection lens, a set of filters configured to totally or partially filter the light emitted by the light device and / or or a mask configured to totally or partially mask the light emitted by the light device.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. Liste des fifiures Other features and advantages of the invention will appear better on reading the following description of an embodiment of the invention given by way of non-limiting example. List of fairs
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard du dessin, dans lesquels : la figure 1 représente un exemple de collimateur classique selon l'état de l'art ; la figure 2 montre un exemple de la répartition de l'intensité lumineuse périphérique et centrale représentée sous forme de diagramme d'intensité lorsque le collimateur classique selon l'état de l'art est mis en œuvre ; la source lumineuse ayant une surface émettrice carrée ; la figure 3 illustre un exemple de la répartition de l'intensité lumineuse périphérique représentée sous forme de diagramme d'intensité lorsque le collimateur classique selon l'état de l'art est mis en œuvre ; la source lumineuse ayant une surface émettrice carrée ; la figure 4 expose un exemple du projecteur de lumière réalisé un mode de réalisation ; les figures 5 et 6 représentent un exemple schématique du système optique selon des modes de réalisation ; la figure 7 montre une vue de dessus d'un exemple de matrice de système optique selon un mode de réalisation ; la figure 8 présente une vue de dessous d'un exemple de matrice de système optique selon un mode de réalisation ; la figure 9 expose un exemple du système optique selon un mode de réalisation ; la figure 10 montre une vue en coupe du système optique selon un mode de réalisation ; la figure 11 présente un exemple de trajet optique dans le système optique selon un mode de réalisation ; la figure 12 illustre un exemple du système optique selon un autre mode de réalisation ; la figure 13 représente un exemple de dispositif lumineux selon un mode de réalisation ; la figure 14 expose une vue en coupe du système optique selon un autre mode de réalisation ; la figure 15 montre un exemple de la répartition de l'intensité lumineuse périphérique et centrale représentée sous forme de diagramme d'intensité lorsque le système optique est mis en œuvre ; la source lumineuse ayant une surface émettrice carrée ; et la figure 16 illustre un exemple de la répartition de l'intensité lumineuse périphérique représentée sous forme de diagramme d'intensité lorsque le système optique est mis en œuvre, la source lumineuse ayant une surface émettrice carrée. The invention will be better understood with the aid of the detailed description which is explained below with reference to the drawing, in which: FIG. 1 represents an example of a conventional collimator according to the state of the art; FIG. 2 shows an example of the distribution of the peripheral and central light intensity represented in the form of an intensity diagram when the conventional collimator according to the state of the art is implemented; the light source having a square emitting surface; FIG. 3 illustrates an example of the distribution of the peripheral light intensity represented in the form of an intensity diagram when the conventional collimator according to the state of the art is implemented; the light source having a square emitting surface; Figure 4 shows an example of the light projector realized an embodiment; Figures 5 and 6 show a schematic example of the optical system according to embodiments; Figure 7 shows a top view of an exemplary optical system array according to one embodiment; Figure 8 shows a bottom view of an exemplary optical system array according to one embodiment; Figure 9 shows an example of the optical system according to one embodiment; Fig. 10 shows a sectional view of the optical system according to one embodiment; Fig. 11 shows an example of an optical path in the optical system according to one embodiment; Fig. 12 illustrates an example of the optical system according to another embodiment; FIG. 13 represents an example of a light device according to one embodiment; Figure 14 shows a sectional view of the optical system according to another embodiment; FIG. 15 shows an example of the distribution of the peripheral and central light intensity represented in the form of an intensity diagram when the optical system is implemented; the light source having a square emitting surface; and FIG. 16 illustrates an example of the distribution of the peripheral light intensity represented as an intensity diagram when the optical system is implemented, the light source having a square emitting surface.
Dans la description détaillée qui va suivre des figures définies ci-dessus, les mêmes éléments ou les éléments remplissant des fonctions identiques pourront conserver les mêmes références de manière à simplifier la compréhension de l'invention. In the following detailed description of the figures defined above, the same elements or elements fulfilling identical functions may retain the same references so as to simplify the understanding of the invention.
Description d'un mode de réalisation de l'invention Principe fiénéral Description of an Embodiment of the Invention General Principle
Par système optique, il est entendu dans la présente demande une pièce transparente à l'intérieur de laquelle des rayons lumineux se propagent de manière contrôlée depuis une des extrémités du système optique, appelée surface incidente jusqu'à une surface émergente. Les rayons lumineux pénètrent dans le système optique par l'intermédiaire d'une surface incidente et se propagent éventuellement par réflexions internes sur une surface latérale, et quittent le système optique par la surface émergente. En pratique, à proximité de la surface incidente, est disposée une source de lumière, par exemple de petite taille, telle qu'une diode électroluminescente ou un système COB (en anglais : « Chip-On-Board »). Les rayons lumineux émis par cette source de lumière se propagent dans le système optique de la surface incidente vers la surface émergente et éventuellement par l'intermédiaire de surfaces latérales situées entre la surface incidente vers la surface émergente. Le principe général de l'invention repose sur un système optique 200, 300 en matière transparente pour des longueurs d'onde comprises dans un ensemble de faisceaux de rayon lumineux et pour aligner l'ensemble de faisceaux de rayons lumineux par rapport à un axe optique principal O' à partir d'une source de lumière 120 afin d'en obtenir une image nette de la source de lumière. Pour ce faire, le système optique 200, 300 doit nécessairement être aplanétique, c'est-à-dire que le système doit pouvoir donner une image nette de la source de lumière 120 placé en son foyer objet. By optical system, it is understood in the present application a transparent piece within which light rays propagate in a controlled manner from one end of the optical system, called the incident surface to an emergent surface. The light rays penetrate the optical system through an incident surface and eventually propagate by internal reflections on a lateral surface, and leave the optical system through the emergent surface. In practice, near the incident surface, is disposed a light source, for example of small size, such as a light emitting diode or a COB system (in English: "Chip-On-Board"). The light rays emitted by this light source propagate in the optical system of the incident surface toward the emergent surface and possibly via lateral surfaces located between the incident surface towards the emergent surface. The general principle of the invention is based on an optical system 200, 300 of transparent material for wavelengths included in a set of beams of light beam and for aligning the set of beams of light rays with respect to an optical axis main O 'from a light source 120 in order to obtain a clear image of the light source. To do this, the optical system 200, 300 must necessarily be aplanatic, that is to say that the system must be able to give a clear image of the light source 120 placed in its object focus.
Le système optique 200, 300 est configuré pour être stigmatique. Tous les rayons lumineux issus du foyer objet du système optique convergent en un seul point qui est le foyer image, en d'autre termes le chemin optique entre le foyer objet et le foyer image est constant et ce quelque soit la trajectoire suivie par le rayon lumineux entre ces deux points. The optical system 200, 300 is configured to be stigmatic. All the light rays coming from the object focus of the optical system converge at a single point which is the image focal point, in other words the optical path between the object focus and the image focus is constant, whatever the trajectory followed by the ray. bright between these two points.
Afin d'obtenir une image nette, le système optique doit également satisfaire à la condition d'aplanétisme (aussi connue sous le nom de « condition des sinus d'Abbe »), c'est-à-dire qu'à tout point objet dans le plan foyer objet du système optique, dans le cas présent une source de lumière 120, comprend un point image dans le plan foyer image. In order to obtain a clear image, the optical system must also satisfy the condition of aplanetism (also known as "condition of the Abbe sinuses"), that is to say that at any point object in the focal plane object of the optical system, in this case a light source 120, includes an image point in the image focus plane.
Dans l'exemple de la figure 1, il est représenté un collimateur classique. Le collimateur classique comprend une cavité 910 configurée pour recevoir une source de lumière 120 par l'intermédiaire d'une ouverture 919. Les rayons émis par la source de lumière 120 sont réfléchis par réflexion interne totale par une paroi latérale vers la surface d'émergence 950. L'agencement de la source de lumière 120, de la paroi latérale et de la surface d'émergence permet de vérifier que le chemin optique, comme dit précédemment, soit constant. Cependant, un tel agencement inverse la disposition des rayons issus du foyer objet ce qui donne une image floue. In the example of Figure 1, there is shown a conventional collimator. The conventional collimator comprises a cavity 910 configured to receive a light source 120 through an opening 919. The rays emitted by the light source 120 are reflected by total internal reflection by a side wall to the emergence surface 950. The arrangement of the light source 120, the side wall and the emergence surface makes it possible to verify that the optical path, as previously mentioned, is constant. However, such an arrangement reverses the arrangement of the rays from the object focus which gives a blurred image.
En effet, les rayons émis par la source de lumière 120 dont l'angle d'émission est élevé par rapport à l'axe optique (et réciproquement proche du plan de pose 941) seront inversés de sorte que le rayon émis ayant l'angle d'émission le plus important par rapport à l'axe optique se retrouve plus proche de l'axe optique que le rayon émis ayant l'angle d'émission le plus faible 943. Donc la fonction mathématique qui donne la hauteur du rayon émergent en fonction de l'angle d'ouverture du rayon incident, est décroissante. Or pour vérifier la condition des sinus d'Abbe, il est nécessaire que cette fonction soit croissante. La condition des sinus d'Abbe ne pouvant être vérifiée, il est impossible que les rayons réfléchis par réflexion totale interne forment une image de la source lumineuse. Indeed, the rays emitted by the light source 120 whose emission angle is high relative to the optical axis (and reciprocally close to the laying plane 941) will be reversed so that the emitted ray having the angle The largest emission with respect to the optical axis is closer to the optical axis than the emitted ray having the lowest emission angle 943. Therefore the mathematical function which gives the height of the ray emerges in function of the opening angle of the incident ray, is decreasing. But to check the condition of the sinuses of Abbe, it is necessary that this function be increasing. Since the condition of the Abbe sinus can not be verified, it is impossible for the rays reflected by total internal reflection to form an image of the light source.
Comme il peut être observé sur les figures 2 et 3, l'image de la source de lumière 120 à travers la partie périphérique n'est pas formée dans le cas d'un collimateur classique. En effet, la source est carrée et le diagramme d'intensité est rond. Sur la figure 3, on peut voir le niveau d'intensité décroître progressivement depuis 0° jusqu'à 20° et au delà. As can be seen in Figures 2 and 3, the image of the light source 120 through the peripheral portion is not formed in the case of a conventional collimator. Indeed, the source is square and the intensity diagram is round. In Figure 3, we can see the intensity level gradually decrease from 0 ° to 20 ° and beyond.
La présente invention a pour objet de fournir un système optique 200, 300 aplanétique permettant à la fois de respecter la condition des sinus d'Abbe et d'avoir un faisceau de rayon lumineux parallèle à l'axe optique en sortie du système optique 200, 300. L'invention atteint son but par le fait que le système optique 200, 300 comprend une surface émergente formée par un ensemble d'éléments optiques émergents, et une cavité 110 configurée pour recevoir une source de lumière 120 et munie d'un élément optique incident de sorte à diriger les rayons lumineux vers la surface émergente et une surface latérale 130 configurée pour réfléchir, par réflexion interne totale, les rayons lumineux vers la surface émergente. Plus particulièrement, la présente invention permet de former une image nette en réorganisant les rayons périphériques, c'est-à-dire en permettant aux rayons lumineux émergents, dont l'angle d'émission est élevé par rapport à l'axe optique, d'être inversés. Ainsi la fonction mathématique qui donne la hauteur du rayon émergent en fonction de l'angle d'ouverture du rayon incident, est croissante, et donc la condition des sinus d'Abbe peut être remplie. The object of the present invention is to provide an aplanatic optical system 200, 300 which makes it possible at the same time to respect the condition of the Abbe sinuses and to have a beam of light ray parallel to the optical axis at the output of the optical system 200. 300. The invention achieves its object by the fact that the optical system 200, 300 comprises an emergent surface formed by a set of emerging optical elements, and a cavity 110 configured to receive a light source 120 and provided with an element incident optical so as to direct the light rays to the emergent surface and a lateral surface 130 configured to reflect, by total internal reflection, the light rays to the emerging surface. More particularly, the present invention makes it possible to form a clear image by reorganizing the peripheral rays, that is to say by allowing emergent light rays, whose emission angle is high relative to the optical axis, to to be reversed. Thus the mathematical function which gives the height of the emergent ray as a function of the opening angle of the incident ray, is increasing, and therefore the condition of the Abbe sine can be fulfilled.
Ainsi l'invention améliore grandement l'étendue géométrique du flux lumineux en la minimisant et en préservant une image nette de la source de lumière 120. et en fournissant un système optique 200, 300 monobloc évitant les pertes de lumière entre les pièces. Thus, the invention greatly improves the geometric extent of the luminous flux by minimizing it and preserving a clear image of the light source 120. and by providing a single-piece optical system 200, 300 avoiding light losses between the parts.
Description fiénérale d'un mode réalisation General description of an embodiment
En se référant aux figures 5 et 6, il peut être observé un projecteur de lumière 600 réalisé selon l'invention. Comme représenté sur les figures 5 et 6, le projecteur de lumière 600 comprend un ensemble de sources de lumière 120 qui émet des faisceaux de rayons lumineux incidents en direction d'un système optique 300 qui intègre l'esprit de l'invention. Le système optique 300 représente un premier étage du projecteur de lumière sous la forme d'une matrice 610 monolithique, c'est-à-dire formé d'un seul bloc, et comprenant au moins deux systèmes optiques 300. En pratique, la matrice peut comprendre quarante-cinq systèmes optiques 300, comme le montre les figures 7 et 8. Ce premier étage peut être associé à un intégrateur microlentilles 620 configuré pour homogénéiser la lumière émergente du premier étage. Cet étage intermédiaire, c'est-à-dire l'intégrateur de microlentilles 620, peut être couplé à un élément optique biconvexe 630 de sorte à focaliser et à générer un faisceau de lumière concentré. Referring to Figures 5 and 6, there can be observed a light projector 600 made according to the invention. As shown in FIGS. 5 and 6, the light projector 600 comprises a set of light sources 120 which emits beams of incident light rays towards an optical system 300 which incorporates the spirit of the invention. The optical system 300 represents a first stage of the light projector in the form of a monolithic matrix 610, that is to say formed of a single block, and comprising at least two optical systems 300. In practice, the matrix can include forty-five optical systems 300, as shown in Figures 7 and 8. This first stage can be associated with a microlens integrator 620 configured to homogenize emerging light of the first stage. This intermediate stage, i.e. the microlens integrator 620, may be coupled to a biconvex optical element 630 so as to focus and generate a concentrated light beam.
Le projecteur de lumière 600 permet ainsi de re-projeter le faisceau lumineux issu de cette source de lumière devant lesquels peuvent être placés différents obturateurs, caches, et/ou éléments (représentés par la référence 640) et permettant la réalisation d'effets spéciaux (boite à lumière, roue de couleur, iris et/ou Gobos par exemple) et/ou un zoom optique 650 permettant de projeter le faisceau lumineux. The light projector 600 thus makes it possible to re-project the light beam coming from this light source in front of which different shutters, covers, and / or elements (represented by the reference 640) can be placed and allowing the realization of special effects ( light box, color wheel, iris and / or Gobos for example) and / or an optical zoom 650 for projecting the light beam.
La source de lumière 120 définit un axe optique principal O'. Ce système optique 200, 300, réalisé de préférence de manière monobloc en polymère et plus exactement en silicone, comprend un corps principal 190. The light source 120 defines a main optical axis O '. This optical system 200, 300, preferably made integrally of polymer and more exactly of silicone, comprises a main body 190.
Cette disposition possède quelques avantages comme, par exemple, celle de résister à de forte densité de lumière bleue (entre 2 W/cm2 et 10 W/cm2). This arrangement has some advantages such as, for example, that of withstanding high blue light density (between 2 W / cm 2 and 10 W / cm 2 ).
La forme du corps principal 190 du système optique 200, représenté sur la figure 9, a un aspect extérieur se rapprochant de la forme d'une demi-sphère plus précisément, la forme du corps principal 190 du système optique 200, 300 se rapproche de la forme d'un demi-cercle tronqué, lorsque le système optique 200, 300 est observé de profil, puisque le sommet du demi-cercle peut être tronqué afin de former un plan de pose 122 avec une assise périphérique 121 comprise dans et/ou sur le plan de pose 122 et sur laquelle peut se reposer le système optique 200, 300 lorsque ce dernier est posé. The shape of the main body 190 of the optical system 200, shown in Figure 9, has an outer appearance approximating the shape of a half-sphere more precisely, the shape of the main body 190 of the optical system 200, 300 is close to the shape of a truncated semicircle, when the optical system 200, 300 is observed in profile, since the top of the semicircle can be truncated to form a laying plane 122 with a peripheral base 121 included in and / or on the laying plane 122 and on which the optical system 200, 300 can rest when it is placed.
Pour des raisons de clarté, la description de la forme géométrique du système optique 200, 300 a été simplifiée et réduite au terme de sphère. Selon certain mode de réalisation, le système optique 200, 300 peut présenter une forme demi- ovale, demi-parabolique et/ou demi-elliptique selon les caractéristiques de la source de lumière 120, les dimensions du système optique 200, 300 et/ou de l'indice de réfraction de la matière utilisée pour former ledit système optique 200, 300. Comme le permet la vue en coupe sur la figure 9, le système optique 200, 300 comprend un ensemble de surfaces et une cavité se trouvant entre le plan de pose 122 et le corps principal 190. For the sake of clarity, the description of the geometric shape of the optical system 200, 300 has been simplified and reduced to the sphere term. According to some embodiment, the optical system 200, 300 may have a half-oval, half-parabolic and / or half-elliptical shape depending on the characteristics of the light source 120, the dimensions of the optical system 200, 300 and / or refractive index of the material used to form said optical system 200, 300. As permitted by the sectional view in FIG. 9, the optical system 200, 300 comprises a set of surfaces and a cavity lying between the plane of exposure 122 and the main body 190.
La cavité 110 est configurée pour recevoir la source de lumière 120 par l'intermédiaire d'une ouverture 119 permettant l'accès à la cavité 110. L'ensemble de surface, cité précédemment, comprend des surfaces incidentes, une surface latérale 130 et des surfaces émergentes. The cavity 110 is configured to receive the light source 120 through an opening 119 allowing access to the cavity 110. The above-mentioned surface assembly comprises incident surfaces, a lateral surface 130 and emerging surfaces.
Le système optique 200, 300 est orienté par rapport à la source de lumière 120 de sorte que les faisceaux incidents parviennent sur le système optique 200, 300 au niveau de sa surface incidente avec un angle relatif à l'axe optique de la source de lumière 120. La surface incidente recouvre totalement ou partiellement la cavité 110 et peut être sensiblement plane ou de forme convexe en fonction des modes de réalisation. The optical system 200, 300 is oriented with respect to the light source 120 so that the incident beams arrive at the optical system 200, 300 at its incident surface at an angle relative to the optical axis of the light source. 120. The incident surface completely or partially covers the cavity 110 and may be substantially flat or of convex shape depending on the embodiments.
La périphérie externe du système optique 200, 300 comprend une bordure périphérique de forme sensiblement linéaire, circulaire, annulaire, rectangulaire ou polygonale entre autre, et s'étend dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe optique de la source de lumière 120. Cette bordure peut être formée par une deuxième surface émergente. The outer periphery of the optical system 200, 300 comprises a peripheral edge of substantially linear, circular, annular, rectangular or polygonal shape among others, and extends in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the light source 120. border may be formed by a second emergent surface.
La figure 11 représente le cheminement d'un ensemble de rayon lumineux émis par la source de lumière 120 au sein du système optique 200, 300 afin de permettre une meilleure compréhension de ceux-ci. Dans la suite de cette description générale, l'ensemble des rayons lumineux émis par la source de lumière 120 sera différencié en deux sous-ensembles, ou plus exactement les rayons lumineux émis par la source de lumière 120 seront différenciés en rayons lumineux centraux et rayons lumineux latéraux 141-143. Figure 11 shows the path of a set of light beams emitted by the light source 120 within the optical system 200, 300 to allow a better understanding thereof. In the rest of this general description, the set of light rays emitted by the light source 120 will be differentiated into two subsets, or more precisely the light rays emitted by the light source 120 will be differentiated into central light rays and rays. side light 141-143.
La source de lumière 120 est admise totalement ou partiellement dans le système optique 200, 300 par l'intermédiaire d'une ouverture 119 comprise dans le plan de pose 122 et permettant l'accès à une cavité 110 formée à l'intérieure du système optique 200, 300. La cavité 110 est formée par une première surface incidente 111 et une deuxième surface incidente 112. La première surface incidente 111 est délimitée par la deuxième surface incidente 112. Cette délimitation se présent, sur la figure 11, sous la forme d'un premier point singulier commun et plus particulièrement sous la forme d'un premier point de rebroussement 180. En pratique, cette délimitation peut se présenter sous la forme d'une première ligne singulière commune et plus particulièrement sous la forme d'une première ligne de rebroussement 180. Plus exactement, le premier point singulier 180 est un premier point de rebroussement 180, plus précisément un premier point de rebroussement de premier degré 180 formé partiellement par la forme convexe de la deuxième surface incidente. The light source 120 is admitted totally or partially into the optical system 200, 300 via an opening 119 included in the laying plane 122 and allowing access to a cavity 110 formed inside the optical system 200, 300. The cavity 110 is formed by a first incident surface 111 and a second incident surface 112. The first incident surface 111 is delimited by the second incident surface 112. This delimitation is shown in FIG. 11 in the form of a first common singular point and more particularly in the form of a first cusp 180. In practice, this delimitation may be presented in the form of a first singular common line and more particularly in the form of a first cusp 180. More exactly, the first singular point 180 is a first cusp 180, more precisely a first cusp first degree 180 partially formed by the convex shape of the second incident surface.
Plus rigoureusement, la première ligne singulière 180 est une première ligne de rebroussement 180, plus précisément une première ligne de rebroussement de premier degré 180 formé partiellement par la forme convexe de la deuxième surface incidente. More strictly, the first singular line 180 is a first cusp 180, more precisely a first cusp 180 formed partially by the convex shape of the second incident surface.
Les rayons lumineux latéraux incidents, c'est-à-dire les rayons lumineux incidents à la deuxième surface incidente 112, sont réfractés vers la bordure périphérique du système optique 200, 300 ou plus exactement vers la surface émergente périphérique : deuxième surface émergente 152. En effet, la bordure périphérique et la deuxième surface émergente 152 sont confondues. The incident lateral light rays, that is to say the light rays incident on the second incident surface 112, are refracted towards the peripheral edge of the optical system 200, 300 or more exactly towards the peripheral emergent surface: second emergent surface 152. Indeed, the peripheral edge and the second emergent surface 152 are combined.
La deuxième surface émergente 152 reçoit ainsi par l'intermédiaire de la surface latérale 130, les rayons lumineux latéraux incidents à la deuxième surface incidente 112. La deuxième surface émergente 152 est définie par un deuxième élément optique 154 présentant une forme curviligne, plus précisément une forme convexe. The second emergent surface 152 thus receives, via the lateral surface 130, the lateral light rays incident on the second incident surface 112. The second emergent surface 152 is defined by a second optical element 154 having a curvilinear shape, more precisely a convex form.
La forme convexe de la deuxième surface émergente 152 comprend un deuxième point singulier 170 permettant de délimiter la deuxième surface émergente d'une première surface émergente. Le deuxième point singulier 170 est commun à la deuxième surface émergente et à la première surface émergente, autrement dit la deuxième surface émergente et la première surface émergente comprennent un deuxième point singulier commun 170. En pratique, cette délimitation peut se présenter sous la forme d'une deuxième ligne singulière 170 à la deuxième surface émergente et à la première surface émergente, autrement dit la deuxième surface émergente et la première surface émergente comprennent une deuxième ligne singulière commune 170. The convex shape of the second emergent surface 152 comprises a second singular point 170 making it possible to define the second emergent surface of a first emergent surface. The second singular point 170 is common to the second emergent surface and the first emergent surface, ie the second emergent surface and the first emergent surface comprise a second common singular point 170. In practice, this delimitation can be present in the form of a second singular line 170 at the second emergent surface and the first emergent surface, that is, the second emergent surface and the first emergent surface comprise a second common singular line 170.
Plus exactement, le deuxième point singulier 170 est un deuxième point de rebroussement 170, plus précisément un deuxième point de rebroussement de premier degré 170 formé partiellement par la forme convexe de la deuxième surface émergente. More precisely, the second singular point 170 is a second cusp point 170, more precisely a second cusp first degree 170 formed partially by the convex shape of the second emergent surface.
Plus rigoureusement, la deuxième ligne singulière 170 est une deuxième ligne de rebroussement 170, plus précisément une deuxième ligne de rebroussement de premier degré 170 formé partiellement par la forme convexe de la deuxième surface émergente. More strictly, the second singular line 170 is a second cusp 170, more precisely a second cusp 170 of a first degree formed partially by the convex shape of the second emergent surface.
La paroi interne de la cavité 110 est configurée pour orienter, par réflexion interne totale, les rayons lumineux latéraux incidents provenant de la deuxième surface incidente 112 vers la deuxième surface émergente 152. Plus exactement, la surface latérale 130 est configurée pour que les rayons lumineux latéraux 141, dont l'angle d'émission est proche du plan de pose a, sectionnent les rayons lumineux latéraux 143 dont l'angle d'émission est proche de l'extrémité de la première surface incidente γ en un premier point d'intersection 149 situé entre la deuxième surface incidente 112 et la surface latérale 130 en se référant au trajet optique des rayons lumineux. Pour ce faire, la deuxième surface incidente 112 du deuxième élément incident et la surface latérale 130 peuvent être calculés de sorte à focaliser les rayons lumineux du foyer objet principal vers la zone de foyer intermédiaire. The inner wall of the cavity 110 is configured to direct, by total internal reflection, the incident lateral light rays coming from the second incident surface 112 towards the second emergent surface 152. More precisely, the lateral surface 130 is configured so that the light rays sideways 141, whose emission angle is close to the laying plane a, cut off the lateral light rays 143 whose emission angle is close to the end of the first incident surface γ at a first point of intersection 149 located between the second incident surface 112 and the side surface 130 with reference to the optical path of the light rays. To do this, the second incident surface 112 of the second incident element and the lateral surface 130 can be calculated so as to focus the light rays of the main object focus towards the intermediate focus zone.
En d'autres termes, le système optique est configuré de telle sorte que plus l'angle d'émission γ d'un rayon lumineux 143 issu de la source de lumière est éloigné de l'angle d'ouverture maximale M de la source de lumière, plus le rayon lumineux émergent respectif a une distance c proche de l'axe optique principal. Au contraire, le système optique est configuré de telle sorte que plus l'angle d'émission a d'un rayon lumineux 141 issu de la source de lumière est proche de l'angle d'ouverture maximale M de la source de lumière, plus le rayon lumineux 141 émergent respectif a une distance a éloigné de l'axe optique principal. Autrement dit, la distance a comprise entre le rayon lumineux émergent 141 et l'axe optique principal est plus grande que la distance c comprise entre le rayon lumineux émergent 141 et l'axe optique principal et respectivement l'angle d'émission a entre le rayon lumineux à la deuxième surface incidente et plus grand que l'angle d'émission γ entre le rayon lumineux à la deuxième surface incidente. En d'autres termes, le système optique est configuré de telle sorte la distance d'un rayon lumineux émergent par rapport à l'axe optique principal augmente en fonction de l'augmentation de l'angle d'émission du rayon lumineux respectif issu de la source de lumière, et réciproquement la distance d'un rayon lumineux émergent par rapport à l'axe optique principal diminue en fonction de la diminution de l'angle d'émission du rayon lumineux respectif issu de la source de lumière. In other words, the optical system is configured such that the higher the emission angle γ of a light ray 143 coming from the light source is away from the maximum opening angle M of the source of light. light, the respective emerging light beam has a distance c close to the main optical axis. On the contrary, the optical system is configured such that the higher the emission angle α of a light ray 141 from the light source is close to the maximum opening angle M of the light source, the more the respective emergent light beam 141 has a distance away from the main optical axis. In other words, the distance is between the emerging light ray 141 and the main optical axis is greater than the distance c between the emergent light ray 141 and the main optical axis and the emission angle α respectively between the light beam at the second incident surface and greater than the emission angle γ between the light beam at the second incident surface. In other words, the optical system is configured so that the distance of an emergent light ray with respect to the main optical axis increases as a function of the increase in the emission angle of the respective light beam from the light source, and reciprocally the distance of a light ray emerging relative to the main optical axis decreases as a function of the decrease in the emission angle of the respective light beam from the light source.
Le calcul consiste à mettre en équations la deuxième surface incidente du deuxième élément optique incident, la surface latérale du corps principal et la deuxième surface émergente surface du deuxième élément optique émergent avec pour contrainte la focalisation des rayons lumineux émergents et des rayons lumineux focalisés dans la zone de foyer intermédiaire. Le jeu d'équations ainsi réalisé est couplé. The calculation consists of equating the second incident surface of the second incident optical element, the lateral surface of the main body and the second emergent surface of the second emerging optical element with the stress of focusing emerging light rays and focused light rays in the intermediate focus area. The set of equations thus produced is coupled.
La deuxième surface incidente du deuxième élément optique incident peut être laissé en paramètre libre, que l'on ajustera afin d'atteindre la condition des sinus d'Abbe. The second incident surface of the second incident optical element can be left as free parameter, which will be adjusted in order to reach the condition of the Abbe sine.
Un point d'intersection se forme dans la zone de foyer intermédiaire 520 du deuxième élément optique émergent 154. Plus rigoureusement, le point d'intersection des rayons incidents à la première surface incidente 111, et réfléchis par la surface latérale 130, se situe dans la zone de foyer intermédiaire 520 de sorte que l'image des rayons lumineux réfractés par la surface latérale 130 se forme à l'infini, c'est-à-dire que les rayons lumineux réfractés provenant de la surface latérale 130 émergent avec un angle compris entre 0° et 10°, en particulier entre 0° et 5° et de préférence entre 0° et 3° par rapport à l'axe optique principal O'. An intersection point is formed in the intermediate focus zone 520 of the second emergent optical element 154. More strictly, the point of intersection of the rays incident to the first incident surface 111, and reflected by the lateral surface 130, lies in the intermediate focus area 520 so that the image of the light rays refracted by the side surface 130 is formed at infinity, i.e. the refracted light rays from the side surface 130 emerge at an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with respect to the main optical axis O '.
Le deuxième élément optique émergent 154 peut également présenter une forme curviligne, plus précisément une forme convexe, et plus particulièrement le deuxième élément optique émergent 154 peut présenter une forme d'élément optique convexe configurée pour permettre la convergence des rayons lumineux incidents à la deuxième surface incidente 112 du deuxième élément optique incident 114. The second emergent optical element 154 may also have a curvilinear shape, more specifically a convex shape, and more particularly the second emergent optical element 154 may have a shape of convex optical element configured to allow the convergence of light rays. incident to the second incident surface 112 of the second incident optical element 114.
Selon un autre mode de réalisation 300, figure 12, le premier élément optique émergent 153 peut présenter une forme curviligne, plus précisément une forme convexe. Plus exactement, le premier élément optique émergent 153 peut présenter une forme d'élément optique convexe configurée pour permettre aux rayons émergeant d'émerger avec un angle compris entre 0° et 10°, en particulier entre 0° et 5° et de préférence entre 0° et 3° par rapport à l'axe optique principal O'. According to another embodiment 300, FIG. 12, the first emergent optical element 153 may have a curvilinear shape, more precisely a convex shape. More exactly, the first emergent optical element 153 may have a shape of a convex optical element configured to allow emergent rays to emerge with an angle of between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with respect to the main optical axis O '.
Ainsi, grâce à cette disposition, le premier élément optique incident et le premier élément optique émergent forment un élément optique asphérique biconvexe permettant au système optique d'être aplanétique pour les rayons lumineux incidents à la première surface incidente. Thus, thanks to this arrangement, the first incident optical element and the first emerging optical element form a biconvex aspherical optical element allowing the optical system to be aplanatic for the incident light rays at the first incident surface.
Les deux paramètres qui sont le rayon de courbure de la forme curviligne du premier élément optique incident et le rayon de courbure de la forme curviligne du premier élément optique émergent ainsi que les équations permettant de vérifier que le chemin optique d'un rayon lumineux reste constant lors de la traversée de l'élément optique asphérique biconvexe et les conditions du sinus d'Abbe sont déterminés à l'aide d'un logiciel de conception optique tel que les logiciels ZEMAX™ et/ou Code V™. The two parameters which are the radius of curvature of the curvilinear shape of the first incident optical element and the radius of curvature of the curvilinear shape of the first optical element emerge as well as the equations making it possible to verify that the optical path of a light beam remains constant when crossing the biconvex aspherical optical element and the conditions of the Abbe sinus are determined using optical design software such as ZEMAX ™ and / or Code V ™ software.
Le deuxième élément optique émergent 154 comprend également le deuxième point singulier 170, où plus précisément la deuxième ligne singulière à l'une de ces extrémités permettant ainsi de délimiter la deuxième surface émergente de la première surface émergente. Plus exactement, le deuxième point singulier est un deuxième point de rebroussement 170, plus précisément un deuxième point de rebroussement de premier degré 170 formé partiellement par la forme convexe du deuxième élément optique émergent 154. The second emerging optical element 154 also includes the second singular point 170, where more precisely the second singular line at one of these ends thus making it possible to define the second emergent surface of the first emergent surface. More exactly, the second singular point is a second cusp 170, more precisely a second cusp of first degree 170 partially formed by the convex shape of the second emergent optical element 154.
Bien entendu, en pratique, la deuxième ligne singulière est une deuxième ligne de rebroussement 170, plus précisément une deuxième ligne de rebroussement de premier degré 170 formé partiellement par la forme convexe du deuxième élément optique émergent 154. Les rayons lumineux incidents à la surface incidente, ou plus précisément incidents à la première surface incidente 111 seront qualifiés dans le reste de la description comme étant les rayons lumineux centraux. Of course, in practice, the second singular line is a second cusp 170, more precisely a second first degree cusp 170 formed partially by the convex shape of the second emergent optical element 154. Light rays incident to the incident surface, or more precisely incident to the first incident surface 111 will be qualified in the remainder of the description as the central light rays.
Les rayons lumineux centraux incidents à la première surface incidente 111 sont réfractés ainsi vers la surface émergente et plus particulièrement vers une première surface émergente 151. La première surface émergente 151 est voisine à la deuxième surface émergente 152. The central light rays incident on the first incident surface 111 are thus refracted towards the emergent surface and more particularly towards a first emergent surface 151. The first emergent surface 151 is close to the second emergent surface 152.
Selon un autre mode de réalisation, le premier élément optique émergent 153 peut présenter une forme curviligne, plus précisément une forme convexe. Plus exactement, le premier élément optique émergent 153 peut présenter une forme d'élément optique convexe configurée pour permettre aux rayons lumineux émergeant d'émerger avec un angle compris entre 0° et 10°, en particulier entre 0° et 5° et de préférence entre 0° et 3° par rapport à l'axe optique principal O'. According to another embodiment, the first emergent optical element 153 may have a curvilinear shape, more specifically a convex shape. More exactly, the first emergent optical element 153 may have a shape of a convex optical element configured to allow the emerging light rays to emerge with an angle of between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with respect to the main optical axis O '.
Le premier élément optique émergent 153 comprend le deuxième point singulier 170 à l'une de ces extrémités permettant ainsi de délimiter la première surface émergente de la deuxième surface émergente. Plus exactement, le deuxième point singulier est le deuxième point de rebroussement 170, plus précisément le deuxième point de rebroussement de premier degré 170 formé partiellement par la forme convexe du premier élément optique émergent 153. The first emergent optical element 153 comprises the second singular point 170 at one of these ends thus making it possible to define the first emergent surface of the second emergent surface. More precisely, the second singular point is the second cusp 170, more precisely the second first degree cusp 170 formed partially by the convex shape of the first emergent optical element 153.
Bien entendu, en pratique, le premier élément optique émergent 153 comprend la deuxième ligne singulière 170 à l'une de ces extrémités permettant ainsi de délimiter la première surface émergente de la deuxième surface émergente. Plus exactement, la deuxième ligne singulière est la deuxième ligne de rebroussement 170, plus précisément la deuxième ligne de rebroussement de premier degré 170 formé partiellement par la forme convexe du premier élément optique émergent 153. Of course, in practice, the first emergent optical element 153 comprises the second singular line 170 at one of these ends thus making it possible to define the first emergent surface of the second emergent surface. More exactly, the second singular line is the second cusp 170, specifically the second cusp 170 formed partially by the convex shape of the first emergent optical element 153.
Dans ce mode de réalisation, l'élément optique asphérique biconvexe comprend en outre un foyer objet situé au voisinage de l'axe optique et du plan de pose 122, ou plus simplement, ledit foyer est situé au voisinage de la source lumineuse. De façon plus rigoureuse, l'élément optique asphérique biconvexe comprend un plan focal objet principal. In this embodiment, the biconvex aspherical optical element further comprises an object focus located in the vicinity of the optical axis and the laying plane 122, or more simply, said focus is located in the vicinity of the light source. More rigorously, the biconvex aspheric optical element comprises a main object focal plane.
Ainsi, grâce à cette configuration, toute image formée par l'élément optique asphérique biconvexe de la source de lumière 120 est nette. Ainsi, la configuration du premier élément optique émergent 153 et du premier élément optique incident 113 permettent la constitution d'un foyer objet du système optique 200, 300 ainsi que d'un plan focal objet principal. De cette manière, lorsqu'une source de lumière 120 est placée au voisinage du foyer objet ou plus rigoureusement à proximité du plan focal objet principal, tous rayons issus de la source de lumière 120 et incidents à la première surface incidente 111 sont réfractés vers le premier élément optique émergent 153 de sorte à émerger avec un angle compris entre 0° et 10°, en particulier entre 0° et 5° et de préférence entre 0° et 3° par rapport à l'axe optique principal O'. Thus, thanks to this configuration, any image formed by the biconvex aspheric optical element of the light source 120 is clear. Thus, the configuration of the first emergent optical element 153 and the first incident optical element 113 allow the constitution of an object focus of the optical system 200, 300 as well as a main object focal plane. In this way, when a light source 120 is placed in the vicinity of the object focus or more closely near the main object focal plane, all rays from the light source 120 and incident to the first incident surface 111 are refracted toward the first emergent optical element 153 so as to emerge with an angle of between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with respect to the main optical axis O '.
Les figures 15 et 16 illustrent les résultats obtenus avec l'un des modes de réalisation de système optique 200, 300. Les résultats pratiques sont très proches des résultats théoriques et montrent que le pic d'intensité normalisé à 1 lumen émis est de 10 cd et que l'intensité reste constante jusqu'à 7° par rapport à l'axe optique principal O'. Au delà de 10° il ne reste presque plus de lumière. La figure 16 démontre que la deuxième surface émergente 152 forme bien une image de la source de lumière 120. En effet, la source de lumière 120 est carrée et le diagramme d'intensité est carré également. FIGS. 15 and 16 illustrate the results obtained with one of the optical system embodiments 200, 300. The practical results are very close to the theoretical results and show that the normalized intensity peak at 1 lumen emitted is 10 cd. and that the intensity remains constant up to 7 ° with respect to the main optical axis O '. Beyond 10 ° there is almost no light left. FIG. 16 demonstrates that the second emergent surface 152 forms an image of the light source 120. Indeed, the light source 120 is square and the intensity diagram is square as well.

Claims

REVENDICATIONS
1) Système optique (100) en matière transparente pour des longueurs d'onde comprises dans un ensemble de faisceaux de rayons lumineux (141, 142, 143) et pour aligner ledit ensemble de faisceaux de rayons lumineux (141, 142, 143) par rapport à un axe optique principal (Ο') à partir d'une source de lumière (120), ladite source de lumière (120) comprenant un centre d'émission situé sur l'axe optique principal (Ο') et au moins une surface émettrice de rayons lumineux destinés à être diffusés dans un espace d'indice de réfraction supérieur ou égal à un ; ledit système optique (100) comprenant : une cavité (110) ; la cavité (110) étant configurée pour recevoir ladite source de lumière (120) par l'intermédiaire d'une ouverture (119) permettant l'accès à la cavité (110) au niveau d'un emplacement de positionnement destiné à recevoir totalement ou partiellement la source de lumière et comprenant une première surface incidente (111) configurée pour réfracter les rayons lumineux issus de la source de lumière (120) vers une première surface émergente (151) et une deuxième surface incidente (112) s'étendant sur la périphérie de l'emplacement de positionnement entre un premier bord (121) et un deuxième bord adjacent à la première surface incidente (112) et configurée pour réfracter les rayons lumineux issus de la source de lumière (120) vers une deuxième surface émergente (152) ; et une surface latérale (130) ; la surface latérale (130) définissant une paroi externe s'étendant entre le premier bord (121) de la deuxième surface incidente et la deuxième surface émergente ; la surface latérale (130) étant configurée pour réfléchir par réflexion interne totale les rayons lumineux issus de la deuxième surface incidente (112) vers une zone de foyer intermédiaire de la deuxième surface émergente (152) disposée entre la surface latérale (130) et la deuxième surface incidente (112) ; caractérisé en ce que : la deuxième surface incidente (112) et la surface latérale (130) sont configurées de façon à définir une zone de foyer intermédiaire disposée entre la surface latérale (130) et la deuxième surface incidente (112), la zone de foyer intermédiaire représentant la zone de foyer de la seconde surface émergente (152). 2) Système optique (100) selon la revendication 1, lequel étant configuré de telle sorte que les rayons lumineux issus de la source de lumière dont l'angle d'émission est proche de l'angle d'ouverture maximale (M) de la source lumineuse émergent de la deuxième surface émergente à proximité de l'extrémité périphérique du système optique et les rayons lumineux issus de la source lumineuse dont l'angle d'émission est le plus éloigné de l'angle d'ouverture maximale (M) émergent de la deuxième surface émergente à proximité de l'axe optique principal (Ο'). 1) Optical system (100) of transparent material for wavelengths included in a set of light beams (141, 142, 143) and for aligning said set of light beams (141, 142, 143) with to a main optical axis (Ο ') from a light source (120), said light source (120) including a transmission center located on the main optical axis (Ο') and at least one surface emitting light rays intended to be diffused in a space of refractive index greater than or equal to one; said optical system (100) comprising: a cavity (110); the cavity (110) being configured to receive said light source (120) through an opening (119) allowing access to the cavity (110) at a positioning location for receiving fully or partially the light source and comprising a first incident surface (111) configured to refract the light rays from the light source (120) to a first emergent surface (151) and a second incident surface (112) extending over the periphery of the positioning location between a first edge (121) and a second edge adjacent to the first incident surface (112) and configured to refract light rays from the light source (120) to a second emergent surface (152); ); and a side surface (130); the lateral surface (130) defining an outer wall extending between the first edge (121) of the second incident surface and the second emergent surface; the lateral surface (130) being configured to reflect by total internal reflection the light rays from the second incident surface (112) to an intermediate focus zone of the second emergent surface (152) disposed between the lateral surface (130) and the second incident surface (112); characterized in that: the second incident surface (112) and the side surface (130) are configured to define a focus area intermediate region disposed between the lateral surface (130) and the second incident surface (112), the intermediate focus area representing the focus area of the second emergent surface (152). 2) optical system (100) according to claim 1, which being configured such that the light rays from the light source whose emission angle is close to the maximum aperture angle (M) of the a light source emerges from the second emergent surface near the peripheral end of the optical system and the light rays from the light source whose emission angle is furthest from the maximum aperture angle (M) emerge the second emergent surface near the main optical axis (Ο ').
3) Système optique (100) selon la revendication 2, dans lequel la surface latérale est configurée pour inverser les rayons lumineux incidents à la première surface incidente par l'intermédiaire de la zone de foyer intermédiaire image. An optical system (100) according to claim 2, wherein the side surface is configured to reverse incident light rays to the first incident surface via the image intermediate focus area.
4) Système optique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'ensemble constitué de la deuxième surface incidente (112), la surface latérale (130) et la deuxième surface émergente (152), est aplanétique. 4) Optical system (100) according to any one of claims 1 to 3, wherein the assembly consisting of the second incident surface (112), the lateral surface (130) and the second emergent surface (152), is aplanatic .
5) Système optique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la première surface incidente (111) est définie par un premier élément optique incident et la première surface émergente (112) est définie par un premier élément optique émergent, le premier élément optique incident et le premier élément optique émergent formant une lentille asphérique biconvexe. An optical system (100) according to any one of claims 1 to 4, wherein the first incident surface (111) is defined by a first incident optical element and the first emergent surface (112) is defined by a first optical element emerging, the first incident optical element and the first emerging optical element forming a biconvex aspherical lens.
6) Système optique (100) selon la revendication 5, dans lequel la lentille asphérique biconvexe est aplanétique. An optical system (100) according to claim 5, wherein the biconvex aspherical lens is aplanatic.
7) Système optique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface latérale est configurée pour réfléchir par réflexion interne totale les rayons lumineux issus de la deuxième surface incidente vers la deuxième surface émergente de sorte que les rayons lumineux émergeant de la deuxième surface émergente soient compris dans un angle entre 0° et 10°, en particulier entre 0° et 5° et de préférence entre 0° et 3° par rapport à l'axe optique principal et au rayon lumineux émergeant de la première surface émergente. 7) Optical system (100) according to any one of the preceding claims, wherein the lateral surface is configured to reflect by total internal reflection light rays from the second surface incident to the second emerging surface so that the light rays emerging. of the second emergent surface are included in an angle between 0 ° and 10 °, in particular between 0 ° and 5 ° and preferably between 0 ° and 3 ° with respect to the main optical axis and the light ray emerging from the first emergent surface.
8) Système optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième surface émergente (152) est disposée latéralement par rapport à la première surface émergente (151). 8) An optical system according to any one of the preceding claims, wherein the second emergent surface (152) is disposed laterally with respect to the first emergent surface (151).
9) Système optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première surface émergente (151) et la deuxième surface émergente (152) comprennent une délimitation commune (170). An optical system according to any one of the preceding claims, wherein the first emergent surface (151) and the second emergent surface (152) comprise a common boundary (170).
10) Dispositif lumineux pour aligner un ensemble de faisceaux de rayons lumineux par rapport à un axe de projection et comprenant au moins une source de lumière et au moins un système optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 10) Luminous device for aligning a set of beams of light rays with respect to a projection axis and comprising at least one light source and at least one optical system according to any one of claims 1 to 9.
11) Dispositif lumineux selon la revendication 10, comprenant une pluralité de systèmes optiques selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, les systèmes optiques étant arrangés en une matrice (610). 11) Light device according to claim 10, comprising a plurality of optical systems according to any one of claims 1 to 9, the optical systems being arranged in a matrix (610).
12) Dispositif lumineux selon la revendication 11, dans lequel la matrice (610) est monolithique. 12) Light device according to claim 11, wherein the matrix (610) is monolithic.
13) Dispositif lumineux selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel le dispositif lumineux comporte en outre en sortie de la matrice un intégrateur microlentilles configuré pour homogénéiser la lumière. 13) luminous device according to any one of claims 10 to 12, wherein the light device further comprises at the output of the matrix microlens integrator configured to homogenize the light.
14) Dispositif lumineux selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel le dispositif lumineux comporte en outre en sortie de l'intégrateur microlentilles une lentille condenseur faisant converger l'ensemble des rayons lumineux. 15) Projecteur de lumière comprenant un dispositif lumineux selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, le projecteur de lumière comprend en outre un objectif de projection, un ensemble de filtres configuré pour filtrer totalement ou partiellement la lumière émise par le dispositif lumineux et/ou un cache configuré pour masquer totalement ou partiellement la lumière émise par le dispositif lumineux. 14) Light device according to any one of claims 10 to 13, wherein the light device further comprises at the output of the microlens integrator a condenser lens converging all the light rays. 15) A light projector comprising a light device according to any one of claims 10 to 14, the light projector further comprises a projection lens, a set of filters configured to totally or partially filter the light emitted by the light device and or a cache configured to totally or partially mask the light emitted by the light device.
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