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Perfectionnements apportés à la projection de la lumière
La présente invention a, trait à la. projection de la lumière et spécialement aux systèmes comportant des réflecteurs disposes concentriquement à l'axe de projection et affectant une forme ellipsoïdale pour donner lieu à un faisceau convergent.
Parmi ses buts, l'invention se propose de réduire le nombre de réflecteurs sans sacrifier du rendement du système dans la production d'un faisceau d'intensité uniforme et élevée et d'approprier ce système de
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projection à des applications diverses.
Conformément à l'invention, un système réfringent composé constitue par deux ou un plus grand nombre de lentilles simples ou, à titre de variante et de préférence, un système réfringent pouvant être constitué par une lentille de réfraction unique présentant d'un côté une surface convexe et de l'autre côté une surface prismatique ou en gradins est agencé pour réfracter le c8ne de lumière tombant sur ladite lentille. Un avantage que permet d'ob- tenir cette utilisation de lentille composée ou prismatique c'est qu'un faisceau divergent d'angle plus grand c'est-à- dire représentant une zone plus vaste peut être traité plus efficacement et mieux réfracté vers le foyer conjonc- tif désiré que quand on ne dispose que d'une lentille unique simple.
Le système de protection peut ainsi être simplifié par l'élimination du réflecteur central dans les cas où l'on utilise plus d'un réflecteur concentrique. De même, la lentille prismatique est relativement peu coûteuse puisqu'elle peut être moulée et n'a@pas besoin d'être meulée ou polie.
Au surplus, lorsqu'on utilise par exemple une lampe électrique à incandescence comme source de lumière, l'image visible du filament de cette lampe qui est obtenue norma- lement est neutralisée par la lentille prismatique dans une mesure telle qu'elle devient presque invisible.
L'invention est d'une application particulièrement heureuse à la construction des projecteurs propres à lancer un faisceau convergent pour les projections cinématographique pour l'éclairage par pinceaux de lumière comme on en emploie dans les salles de spectacle pour illuminer certains
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points de la scène, pour l'éclairage des routes comme phares d'automobiles par exemple pour la projection- réclame, pour les lampes de poche et pour nombre d'ap- plications analogues .
Un système de projection spécialement utilisable comme phare d'automobile peut comprendre un réflecteur unique ellipsoïdale frontal ou tronqué dont la source de lumière soit disposée à un foyer fixe et comportant une lentille composée ou à gradins capable de réfracter le cône de¯rayons lumineux qui ne rencontrent pas le réflecteur frontal en combinaison avec une ouverture ou un secteur servant à définir le faisceau projeté et une lentille frontale.
.Au surplus, conformément à l'invention, la forme de l'ouverture ou du secteur servantà définir le faisceau projeté est déterminée selon le but assigné au système projecteur.. C'est ainsi que là où il s'agit de projeter un faisceau ou pinceau de lumière représentant une section droite assez faible mais possédant une densité lumineuse uniforme et élevée, une ouverture ou un diaph- pagine de forme circulaire ou autre est prévu suivant la section droite qu'il y a lieu de donner au. faisceau à projeter,
L'invention englobe, en outre, lesoriginalités de construction qui seront décrites ci-après :
Les dessins annexés représentent à titre d'exemple et schématiquement comment l'invention est réalisée industriellement.
Figure 1 est un schéma montrant un système optique conforme à l'invention et utilisable dans un projecteur
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de lumière.
Figure 2 est une coupe verticale d'un phare d'auto- mobile comportant lesystème optique de la, figure 1.
Figure 3 est une section droite du phare représenté dans la figure 2; cette vue étant prise de l'avant du diaphragme ou de l'ouverture.
Figure 4 est une section droite de ce phare suppo- sée prise à travers le réflecteur et en arrière du diaph- ragme ou de l'ouverture.
Figure 5 est une coupe verticale d'une variante de phare d'automobile.
Figure 6 est une section droite du phare représente dans la figure 5.
Figure 7 est une élévation partielle en partie en coupe d'un phare comme celui de la figure 5 mais muni d'une plaque obturatrice en forme de secteur de construc- tion différente.
Figure 8 est une section droite correspondant à la figure 7.
Si on se reporte tout d'abord à .la figure 1, le système optique comprend un réflecteur ellipsoïdal tronque a dont le.foyer coïncidant avec la source de lumière est situé au point a1. Un réflecteur hémisphérique b disposé en arrière de ce réflecteur a coïncide par son centre avec le foyer al. En un endroit déterminé par l'intersec- tion des rayons lumineux qui) émanant de la source de lumière gagnent lebord avant du réflecteur a et des rayons réfléchis venant du bord arrière de ce dernier est placée une lentille .± de forme prismatique destinée
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à assurer la conve-rgence Fûes ra=,
TOT1S de lumière à l' inté-
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rieur du cône détermine par lesdits rayons qui tombent sur le bord avant du réflecteur a.
Lorsqu'on désire un faisceau définie le projecteur est pourvu avantageusement en d d'une ouverture ou d'un diaphragmer grâce à l'usage d'un pareil dispositif con- venablement placé et d'une lentille frontale de mise au pointa il est possible de donner nai ssance à un faisceau projeté d'intensité élevée mais uniforme, intégralement illuminé jusqu'à la périphérie et utilisable dans les lanternes de réclame on- autres.
Au surplus, dans l'uti- lisation de l'ensemble optique dans un phare d'automobiles ou un phareanalogne, il y a avantage à prévoir un diaph- ragme ou écran affectant simplement la forme d'un secteur ou plaque découpée selon le contour ad hoc préférablement disposé en un point situé entre le réflecteur principal et le point de croisement du faisceau pour définir la limite supérieure de ce dernier,
étant donné que par un simple réglage ou si nécessaire une inclinaison du projecteur de telle façon que le sommet du faisceau ainsi défini soit horizontal, il est possible de réaliser l'é- limination complète de l'éblouissement c'est-à-dire de fournir au monde automobile un phare exempt de cet in- convénient. En vue de réduire ou même de supprimer 1 y angle d'inclinaison qui peut être autrement nécessaire pour assurer au faisceau une limite supérieure horizontale,
la forme du diaphragme peut être modifiée en vue de rap- procher cette limite supérieure du plan axial horizontal¯ du système de projection ou même de les faire coïncider.
A cet effet, le secteur ou la plaque obturatrice peut par exemple s'étendre effectivement jusqu'à l'axe du pro-
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lecteur. Dans la pratique, cette construction semble être avantageuse pour assurer une intensité horizontale maxima pour minimiser l'éclairage vers le bas de la route et pour o@vier à l'inclinaison du protecteur.
Les figures 2 à 4 des dessins annexés représen- tent, à titre d'exemple, un phare d'automobile dont le réflecteur a est monté dans une douille de support e formant la plaque de fermeture arrière de son boîtier f et assujetti à lui par des organes de fixation tels que des vis, cette douille e comportant un siège périphé- rique servant à recevoir l'embouchure postérieure du boîtier.
Celui-ci est étudié à son extrémité avant pour loger la lentille frontale g qui, dans la construction représentée, est simplement emboîtée dedans mais peut, bien entendu, être supportée de toute autre manière notamment avec interposition d'une monture par exemple en vue' de permet tre un réglage de position ou l'instal- lation d'autres lentilles différant comme formes et dimensionsen vue de contrôler le. caractère et la zone du faisceau projeté. Vers l'arrière, la douille e est étudiée pour recevoir le réflecteur semi-sphérique b qui lui-même est agencé pour constituer un- culot de réception du support h de l'ampoule électrique à incan- descence i, ce support étant bloqué en position dans ce culot b au moyen d'un écrou j.
L'engagement du réflecteur semi-sphérique b et de la douille e est assuré rationel-,- lement par un joint à vis, la douille e étant pourvue d'un épaulement qui détermine la limite antérieure d'en- trée du réflecteur b tout en définissant le plan fooal du réflecteur a. L'ajustement du support à contact h
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dans le réflecteur si: effectue de manière à amener le centre du filament de 1'ampoule à incandescence i en coïncidence avec le bord avant du réflecteur Grâce à
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ce moyens le réglage de la lampe au foyer du système de réflexion peut être opéré facilement et rapidement.
Il doit être bien entendu toutefois que le centre de
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courbure du réflecteur seni-sphérique b se trouve dans le plan du bord avant de façon que les rayons émanant de la lampe tombent bien sur le réflecteur et soient renvoyés en arrière à travers le foyer du système de projection.
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La lentille à i3radins .2. est convenablement suppor- tée par trois broches k et 1 disposes radialement et s'engageant dans des trous pratiqués dans le'réflecteur a et dans un collet;m prévu autour de sa périphérie.
Chacune de ces broches est fourchue à son extrémité interne selon une forme convenable pour ménager un siège
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recevant la ],ot,tiille 1, Les 1>rociies k sont filetées pour se visser dans des trous taraudés du oollet m. et pour être ajustées selon des positions (A ,er'iJ1..1!Jees ou fixes.
Quant à la broche 1, elle estfiletée à son extrémité externe, elle coulisse dans un brou du collet !2 et est maintenue celon une pression élastique en prise avec la
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lentille ±. au moyen d'un ressort n en forme el.' arceau monté sur le collet m grâce à une emmanchure a tenon et mortaise et venant en prise grâc à un trou avec un épaulementde la broche 1 de telle sorte qu'il tend cons-
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tar.r12reJJt à appuyer cette broche radialement vers l'inté- rieur contre la lentille Le dégagement mutuel de ces pièces est empêché par un 8C1'011.
o vissé sur l'extrémité
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de la broche 1, La pléque d en forme de secteur est montée rationnellement dans le boîtier f sur une console coudée p pourvue de deux tétons r, s; le premier de ces tétons présente un méplat pour pouvoir glisser avec le jeu né- cessaire dans un trou pratiqué dans la plaque d; le second est fileté pour porter un écrou t.
Il est ainsi possible d'opérer un réglage de la position {le la plaque ou écran par simple desserrage ou resserrage de cet écrou ) cette plaque pétant astreinte à suivre ce réglage'sous l'action du ressort u enroulé sur la broche s entre la console p et la plaque d,
Afin d'éviter tout risque d'éblouis sèment de la part du phare, la plaque ou écran d a avantage à avoir une forme telle qu'elle intercepte le- secteur inférieur du faisceau convergent provenant de l'unité optique a, b, c et ainsi, grâce à une coopération avec la lentille g conjuguée focalement avec lui, détermine ou définisse la limite supérieure du faisceau projeté par le phare.
Au surplus, ' au cours de l'usage d'un phare dont, la limite supérieure du faisceau est définie ainsi 'qu'il vient d'être dit, il suffitd'ajuster .l'angle du pharepar rapport à sa monture pour faire que ladite limite supérieure soit horizontale ou fasse un angle tel sur l'horizontale qu'elle se trouve au-dessuus du niveau des yeux à une distance à partir du phare correspondant à la portée de l'éblouissement et ne s'élève au delà' de ce niveau qu'à une distance où la lueur n'est pas intense.
Pour permettre, si nécessaire, des ré- glages de 'l'inclinaison du phare, il est avantageux de le monter par des ,tourillons dans des paliers (comme repré- , senté dans les figures 3 et''3) ces tourillonsv étant prévus
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en des endroits diaméhraleueut opposés du'boîtier fil et étudiés pour venir en prise avec une chape Vd conve- nablement supportée sur la voiture.
Selon la réalisation de l'invention telle qu'elle est représentée dans les figures 5 et 6, un ensemble optique semblable à celui qui a été décrit en regard des figures 2 à 4 est disposé dans un boîtier f1 de
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forme sensiblejnen t cylindrique ferraé à son extrémité arrière par la douille de support e et évasé à son extrémité avant pour recevoir une lentille frontale gl
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de dimensions sensiblement plus 1'ai,d.es9 l'avant dudit l7oitier :1 étant évasé ou renflé pour loger le- pourtour de cette lentille.
Dans cette construction la plaque SJ:.1 affecta la .fol';'le d'un réflecteur s'étendant jusqu'à l'axe du système de projection de façon à intercepter
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la totalité (1:) la O'1e inférieure du faisceau provenant de l'unité optique et est ajustée selon un angle tel qu'elle réfléchisse ce faisceau vers le bas et à travers
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une ouveptupe t2 pratiquée dans le boîtier jusque sur un deuxième réflecteur x disposé de :1aniÀre à réfléchir à son tour,les rayons partiellement dans la direction horizontale et partielleuent sur 1s solo C'est ainsi que si l'on suppose par exemple que l'angle du faisceau Brojeté par !. J...
J... é Oo 1 ' .±'1 i projeté par l'unité optique représente GO réflecteur .9! est, par oxevnple9 réglé .selon ,on angle de 37 5 sur l'axe du phare et le réflecteur 2S. selon un angle de 52, 5 par rapport a une ligne parallèle à ce nême axe.
Avec une pareille disposition don péfleot811rs" les rayons inférieurs provenant de 1. 9 unité optique après la double réflexion sont projetés horixontalenent tandis
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que les payons passant par l'axe de cette unité optique ou dans son voisinage sont réfléchis contre le sol vers le bas selon un angle égal à 30 environ sur 1'horizontale.
-Si l'on désire que l'éclairage local du sol soit avancée la partie inférieuredu réflecteur x peut, corme figuré en traits interrompus, présenter une légère inclinaison ou courbure vers le haut à seule fin que les rayons axiaux provenant de l'unité optique soient réfléchis vers le bas selon un angle réduite par exemple 25 par rapport à l'ho- riaontale.
Le Mode de Montage des réflecteurs d1 et x est bien entendu de peu d'importance quant à leur fonctionne- ment., Toutefois dans la construction représentée, le ré- (Il est porté par une console appropriée d2 montée en place dans le boîtier f1 au moyen d'une broche filetée d3 traversant un siège convenable ménagé dedans pour re- cevoir à l'extérieur un écrou à oreilles d4.
Une rondelle flexible ou un ressort à boudin d5 est interposé entre la console d3 et le siège en question de telle sorte que par une simple rotation de l'écrou d4 on peut faire monter ou descendre le réflecteur (il. Pour éviter un mouvement de rotation du réflecteur, la console d2 est rationnellement attaquée par une 'broche d'arrêtf3 assujettie au boîtier et s'engageant dans un trou ou une fente pratiquée dans cette console. Le réflecteur x peut de façon analogue être assujetti en place sur un siège ménagé dans le boîtier f1 au,moyen d'une broche filetée x1 recevant extérieurement à lui un écrou à oreilles x2 portant sur une rondelle ou un bossage prévu sur lui.
Ce mode de montage permet de légers réglages angulaires du réflecteur par rapport à l'axe vertical, en premier lieu pour intensifier
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Isolai-cage latéral immédiat ou éclairage de la bordure du trottoir.
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Pour nettre le réflecteur et l y ollverture [2 à labri de la poussière , il est prévu un oapot ou capuchon constitué, comme représenté, par une plaque postérieure fixe x3 à arides x4 rivées ou autrement
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assujetties au boîtier 1 en arrière du réflecteur b Les bords de 1 y OilV(J":
>ture f de ce boîtier sont roulés vers l'extérieur pour constituer des glissières f4 recevant le capot x5 pourvu à l'avant d'une vitre en verre givré ou clair et étudié sur ses bords latéraux supérieurs de -lanière à venir en prise avec ces glissiè- res pour pouvoir être placé de telle sorte que les bords arrière de ses parois latérales coïncident avec les brides x4 de la plaque x3.
Le capot peut ainsi être
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a3'311 :etti en position fJar Q8f1 OJ'aljeS de fixation µe]j ( 1 est 'préfrabl- n¯ir ce capo que des vis implantées dans les brides 3:.4 en X 0 vitre en verre givré pour éviter la l#ollnc-'ci$él'ombl'8s en raison, des nages réfléchies à partir de l'unité optique. La construction de phare qui est décrite convient d'ailleurs comme phare éclairant sur le coté.
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El) ce qui CO"leerl16 le phare avant placé du coté opposé, il n'est pas aussi essentiel de prévoir un éclairage local du sole En pareil cas, la plaque obturatrice peut
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(oomme représenté dans les figures 7 et 8) affecter la ±01:1".10 'l'un réflecteur y s'étendant jusqu'à l'axe du système de projection et disposé selon un angle tel que la zone interceptée du faisceau provenant de l'unité
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optique se trouve projetée vers le 1,:,.ut à travers une lentille y 'hLl7.T( yll'at.y7.lf', (1%i.l,iii lr. boîtier en f3.
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La réflecteur y peut Ét<?e monté de toute manière conveLiable., est ainsi que, coÂrrne représente eu fige 8" il est porta par une broche transversaley1 traversant de
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haut en bas un bossage f6 solidaire du boîtier fl et munie à s on ex)rà3;ilité externe d'un pas de.vis recevant un écrou de rétention y2.
Cette broche' yl peut.^et:ce pourvue, en outre, d'un bouton xyz en permettant la manipulation Enfin pour que le réflecteur puisse être ajusté avec facilité selon la position choisie, la broche peut être
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garnie d'un ergot transversal 7f...4 pénétrant dans une rai- nure ou fente transversale de la paroi interne du bossage f6 lorsque le réflecteur est en place,
Grâce à cette construction, les rayons de lumière interceptés sont utilisés comme faisceau ..signal pour avertir par exemple de l'approche de la voiture à un croisement de rues. Si on le juge utile, 'on peut combiner les deux genres de réflecteurs d1 et y de la manière indiquée par exemple dans la figure 5 où un réflecteur de petites dimensions représenté en traits interrompus est utilisé pour jouer le rôle du réflecteur y.
Bien qu'un semblable réflecteur n'ait pas besoin d'occulter plus d'une faible proportion des rayons adjacents à l'axe du réflecteur d1, les rayons qui sont ainsi interceptés sont extrêmement intenses, ce qui permet de disposer d'un faisceau-signal doté de l'efficacité requise. La perte de
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ces rayons paon le réflecteur dl est d'ailleurs corapensée, en partie,par les rayons de dispersion qui sont projetés en avant peu rès-par.a,7.ële.nen't l'aXe par l'uhité avant peu près parallèlement l'axe par l'unité optique.
Là où l'ou désire pouvoir utiliser l'intégralité du
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faisceau provenant de l'unité optique occasionnellement
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comme par exemple lorsqu'on désire fouiller 1 obsnni'ité pour lire ce qui est inscrit sur un pannea.u 1lCica,teur$ il y a avantage à ce que le système de réflexion d soit étudie pour pouvoir être abaisse à partir de sa
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position en dehors du trajet du.
faisceau 0' A cet effet, la console sf peut, COJ[lP, représenta être en deux parties reliées à charnière et soumises à l'action d'un ressort à boudin d6 enroule sur l'axe de pivotement et tendant à déplacer le réflecteur vers le haut pour l'amener' en contact- avec une lutée constituée par
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exemples par une broche filetée fl70 La console d2 est fixée à l'organe interne d'une transmission Bowden d8 dont l'organe externe d9 est relié au boîtier f1 en un endroit convenable pour que ledit organe interne
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puisse être Introduit dedans à travers un 0 ,-"Üc1e ad hoo 9:,10.
De cette manière, en manoeuvrant la transmission Bowrlen à partir du siàge r11 co 11rtnGt01J.l', on peut à volonté écarter le réflecteur d1 de sa, position de fonctionnement.
La lentille prismatique ou à gradins peutêtre remplacée par une lentille composée du genre qui a été décrit. En outre de l'une ou l'autre de ces lentilles,
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le système peut d'ailleurs C0;1111o:.>tel, ainsi qu'il a été exposé plus ha1lt, une lentille frontale de LJ13e au point susceptible d'un 1?é,i.iàge par rapport à l'ouver- ture et dont les :li:1f-H1Si0i18 ou la forme peuvent v8,rier, en vue de permettre la projection d'un faisceau effec- tive lent' mis au point.
Si l'on désire réduire le diamètre ou. l'épaisseur
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de la lentille frontale de mise au pointa on peut la remplacer par une lentille composée. Pour certaines applications du système de projection, comme par exemple quand il s'agit de publicité, la lentille frontale peut affecter la'forme d'une lentille optiquement corrigée formant objectif et coopérant avec un coulissea,u ou une plaque ajourée placé dans le plan focal de la manière connue.
La lentille frontale de mise au point joue, quelle que soit sa construction, un rôle important en cesens qu'elle intensifie le faisceau qui est projeté à travers elle et assure à distance un éclairement de forte inten- sité centrale accompagné d'un.éclairement extérieur d'intensité suffisante pour correspondre aux nécessités pratiques, l'intensité du faisceau rois au point étant régie par le calibre de l'ouverture de la lentille et la longueur focale. Enfin, comme autre avantage, elle minimise ou même évite la projection d es imagesde l'unité optique et la source de lumière.
Grâce à l'utilisation d'une plaque interceptrice en forme de secteur dans le système optique ciui vient d'être décrite il ne se manifeste aucune réduction de l'intensité du faisceau mis au point,
L'utilisation de lentille de forme simple ou pris- matique en conjonction avec des réflecteurs auxiliaires ou se substituant à de semblables réflecteurs agissant sur la Partie., occultée du faisceau est également possible ' pour obtenir des effets particuliers en ce qui concerne la dispersion ou la répartition du faisceau dévié.