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Perfectionnements aux réflecteur
La présente invention a pour objet un dispositif réflec- teur ne comportant pas de surface réfléchissante, étamée ou argentée on analogue et assurant cependant la réflexion totale des faisceaux lumineux issus d'une source de lumière dans la direction même de cette source ou dans une direction très voi- sine et cela même si les faisceaux incidents sont fortement inclinés par rapport au dispositif réflecteur,
Ce réflecteur est basé sur le prinoipe suivant: Condenser à. l'aide d'une lentille les rayons émis par une source lumineu- se de manière que cette lentille donne une image de ladite sour- oe , et renvoyer ces rayons au moyen d'un élément à réflexion totale placé au point où se forme l'image de la source.
Suivant une @ caractéristique de l'invention,le dispo- sitif réflecteur oomporte,en oombinaison,à l'avant une lentille convergente et à l'arrière un blon de matière transparente dont la surface arrière est pourvue d'éléments ou parties saillantes terminées par des pointes on arêtes à angle droit,ces pointes se trouvant sur la surface focale (lien géométrique des foyers)de ladite lentille ou tout au moins très près de cette surface,.
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D'autres caractéristiques de l'invention résulteront de la description qui va suivre.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la figure 1 est plie coupe longitudinale d'un réflecteur* du type de l'invention; la figure 2 est une vue de par derrière; la figure 3 est une vue analogue à la figure : d'une variante; la figure 4 est une vue analogue à la fig. 1 d'une variante la figure 5 est un schéma montrant la propagation et la réflexion de rayons lumineux dans un réflecteur suivant l'in- vention; la figure 6 est une vue schématique analogue à la fig. 5 ; la figure 7 est un schéma analogue à celui de la figure 5 montrant la propagation desrayons lumineux dans le cas ou le faiscau incident tombe avec une forte inclinaison sur le dis- positif réflecteur;
la figure 8 est un schéma analogue à la fig. 5 montrant la propagation des rayons lumineux dans un autre cas particulier, la figure 9 est un schéma montrant la réflexion de la totalité du flux lumineux émis par la source et qui arrive sur la lenti lle
Suivant l'exemple d'exécution représenté aux fig.l et 2,
le dispositif réflecteur est constitué par une lentille oon- vergente 1 et un bloc de matière transparente disposé à l'ar- rière de cette lentille par rapport à la direction des faisceaux lumineux incidents.La surface arrière du bloc 2 comporte des éléments ou parties en saillie 3 terminées par des arêtes 4.Ces arêtes sont situées sur la surface fooale F ou lieu géométrique des foyers da la lentille 1.La section transversale de chacun de cas/éléments 3 a la forme d'un angle droit dont le sommet est sur l'arête dudit élément.Les cotés de cet angle peuvent être inégaux ou bien égaux comme représenté au dessin.
La répartition et la forme des éléments 3 sur le'
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bloc 2 sont préférablement choisis de manière que la section du dispositif soit la même dans tous les plans d'incidence passant par l'axe principal X-X de la len- tille 1. A cet effet, on peut donner aux éléments 3 la forme de couronnes coaxiales (figure 2) ayant pour axe l'axe principal X-X de la lentille et dont les arêtes 4 à angle droitfont saillie vers l'arrière du dispositif.
On pourrait remplacer les couronnes coaxiales par des cônes 5 ou despyramides à base polygonale (figure 3) dont les sommets 4 à angle droit font saillie vers 1 arrière du dispositif et qui sont disposés les uns à côté des autres sur le bloc 2. Ces couronnes, cônes ou pyramides qui forment les éléments peuvent être taillés dans le bloc 8 ou de préférence venir de moulage avec ce bloc.
Le bloc 2 peut être indépendant de la lentille 1 et accolée contre cette dernière. Il pourrait aussi ve- nir de matière avec cette lentille (figure 4).
On a représenté à la figure 5 le mode de propaga- tion et (le réflexion de rayons incidents dans le cas ou ces rayons sont peu inclinés par rapport à l'axe prinoi- pal de la lentille. Dans ce schéma et dans les autres schémas explicatifs on a grossi les éléments 3 par rap- port à la lentille 1 de manière à rendre ces schémas plus clairs.
Le dispositif réflecteur étant destiné à fonction- ner avec des sources lumineuses relativement éloignées (phares de véhicules) on peut considérer que la lentille 1 seule donnerait, de la source lumineuse qui envoie des rayons sur le dispositif réflecteur une image située dans la surface focale F de ladite lentille. Si la source lumi- neuse se trouvait sur l'axe principal de la lentille 1 l'image de cette source se formerait en AB, les points
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extrêmens A et B de cette image étant symétriques par rapport à l'axe principal X-X
Maiss sur le trajet des rayons lumineux qui on tra- versé la lentille 1 et qui convergent sur AB est interpo- sé un élément 3 dont la seotion principale CDE est un triangle reotangle dont le sommet C est au foyer de la lentille.
Dans ces conditions, l'image AB de la source lumineuse ne se forme pas, les rayons lumineux étant ré- fléchis par les faces CD et CE de l'élément 3.
Soient deux rayons lumineux réfléchis incidents 1 et 1' qui traversent la lentille pour concourir au point A, ils sont arrêtés par la face CD sur laquelle ils se réflé- ohissent pour converger en un point A1' symétrique de A par rapport à CD, puis rencontrent la face CE sur laquelle ils se réfléchissent comme s'ils venaient d'un point A symé- trique de A par rapport à CE. L'angle C étant un angle droit et le sommet C se trouvant au milieu de AB qui peut être considéré comme une ligne droite, le point A" oolnoi- de avec le point B.
Il en/resulte que tous les rayons inci- dents qui concourent pour former le point A se réfléchis- sent comme s'ils venaient du point B, symétrique de A par rapport à l'axe principal, et inver sement. Après la tra- versée de la lentille ils iront converger vers le point conjugué de B, c'est-à-dire vers le point de l'objet dont l'image donnée par la lentille est B.
Le même raisonnement s'appliquerait tous les points lumineux formant l'image AB de sorte que l'ensemble des rayons incidents concourant à former l'image AB sont réfléchis dans leur direction même, o'est-à-dire vers l'objet ou source dont l'image don née par la lentille est AB,
On a considéré le cas où l'image AB de la source lu- @ mineuse était exactement symétrique par rapport à l'axe de la lentille 1 qui passe par le sommet à angle droit C
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de l'élément 3.
Si cette condition n'est pas réalisée, les rayons lumineux incidents qui concourent pour former l'ima ge de la source lumineuse se réfléchissent sur les faces CD et Ce du prisme comme s'ils venaient d'une source lumineuse A' B" (figure 6) symétrique de l'image AB par rapport à l'axe de la lentille qui passe par le sommet C Dans ce cas les rayons réfléohis ne sont pas parallèles aux rayons incidents, mais leur direction n'est que peu inclinée sur la direction de ces derniers, si la distance de l'image AB de la source lumineuse à. l'axe qui passe par le sommet C est faible.
D'ailleurs, cette dernière condition est toujours réa- lisée grâoe au nombre d'éléments 3 juxtaposés, de sorte que quelle que soit l'inclinaison des rayons incidents par rap- port à l'axe principal X-X de la lentille 1' ces rayons sont peu inclinés sur un axe secondaire Y-Y passant par le sommet 4 à angle droit de l'un de ces éléments et par sui- te concourront à former une image de la source lumineuse peu éloignée de cet axe secondaire, La propagation des rayons lumineux se fait comme indiqué ci-dessus pour l'élé- ment ODE. On a représenté à la figure 7 la construction géométerique de quelques rayons lumineux. L'angle de champ est donné sensiblement par les axes secondaires qui passent par les sommets des éléments extrêmes.
Dans le cas où l'image AB de la source lumineuse se forme entre deux éléments comme représenté à. la figure 8, le flux lumineux incident se réfléchit sur les deux éléments voisins et est renvoyé sensiblement dans la direction de la source.
En effet ces rayons dirigés vers le point A se ré- fléchissent une première fois en passant par A' puis une deuxième fois comme s'ils venaient de A". De même les
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rayons lumineux convergeant vara fi, na i'4flÀaÎilnn*llfi ,U...IIII\I,II
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s'ils venaient de B" en passant par B'.
Il résulte de ce qui précède qu'un faisceau de rayons lumineux qui tombe sur la lentille 1 du dispositif réfleo- teur est réfléchi intégralement par les éléments 3 de ma- tière transparente, disposés en arrière de cette lentille et renvoyé dans la direction même du faisepau incident ou dans une direction très voisine. Le flux lumineux total limité par la surface de la lentille et qui donne l'image AB de la source est renvoyé intégralement suivant un flux d'intensité égale dans la direction même de la source.
Dans le cas où les sommets 4 à angle droit des élé- ments 3 de matière transparente ne sont pas exactement si- tués sur la surface focale de la lentille 1 ou bien dans le cas où la source lumineuse (phare ou autre) n'est pas assez éloignée pour que l'image de ladite source se forme exactement au foyer de la lentille, les rayons lumineux se réfléchissent oomme s'ils venaient d'une source symétrique de ladite image par rapport au sommet de l'élément sur le- quel se fait la réflexion, Comme l'image de la source lu- mineuse est, dans tous les cas, voisine de ce sommet, il en est de même de son symétrique de sorte que le s rayons réfléchis ont encore, dans ces cas, une direction peu in- olinée sur les rayons incidents.
Le dispositif réflecteur suivant l'invention est donc particulièrement avantageux car le faisceau de rayons ré- fléchis a une intensité lumineuse maximum indépendante de l'inclinaison des rayons incidents et par conséquent de la position de la source lumineuse (phare d'automobile par exemple), cette intensité dépendant seulement de la surfa- ce de la lentille.De plus, les rayons réfléchis étant tous renvoyés dans une direction voisine des rayons incidents, la visibilité du réflecteur et des signes qu'il peut porter est maximum dans cette direction, ce qui est partioulière-
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ment reoherohé dans la'signalisation lumineuse nocturne, Enfin, ce dispositif réfleoteur est particulièrement ro- buste et ne demande pas de soins spéciaux d'entretien.
Bien entendu$ l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution représentés et décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple. En particulier, le disposi- tif réflecteur peut être logé dans une gaine quelconque appropriée laissant à découvert la face avant de la len- tille. La fixation du dispositif dans cette gaine peut être obtenue par sertissage et ladite gaine peut être en métal ou toute autre matière oonvenable, en matière plas- tique par exemple.
D'antre part la lentille et le bloc prismatique pourraient être complètement séparés et distants l'un de l'autre. La lentille convergente utilisée peut être de tout type approprié, une lentille à éohelons de Fresnel par exemple.
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Reflector refinements
The present invention relates to a reflector device not comprising a reflecting surface, tinned or silvered or the like and nevertheless ensuring the total reflection of the light beams coming from a light source in the direction of this source itself or in a direction. very close, even if the incident beams are strongly inclined with respect to the reflector device,
This reflector is based on the following principle: Condensate to. using a lens the rays emitted by a light source so that this lens gives an image of said source, and return these rays by means of a total reflection element placed at the point where l is formed image of the source.
According to one characteristic of the invention, the reflector device includes, in combination, at the front a converging lens and at the rear a shield of transparent material, the rear surface of which is provided with elements or projecting parts terminated by. points have edges at right angles, these points being on the focal surface (geometric link of the focal points) of said lens or at least very close to this surface ,.
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Other characteristics of the invention will result from the description which follows.
In the accompanying drawing, given by way of example only: FIG. 1 is a folded longitudinal section of a reflector * of the type of the invention; Figure 2 is a view from behind; FIG. 3 is a view similar to FIG: of a variant; FIG. 4 is a view similar to FIG. 1 of a variant, FIG. 5 is a diagram showing the propagation and the reflection of light rays in a reflector according to the invention; FIG. 6 is a schematic view similar to FIG. 5; FIG. 7 is a diagram similar to that of FIG. 5 showing the propagation of the light rays in the case where the incident beam falls with a strong inclination on the reflector device;
FIG. 8 is a diagram similar to FIG. 5 showing the propagation of light rays in another particular case, FIG. 9 is a diagram showing the reflection of the whole of the luminous flux emitted by the source and which arrives on the lens
According to the execution example shown in fig. 1 and 2
the reflector device consists of an energetic lens 1 and a block of transparent material arranged at the rear of this lens with respect to the direction of the incident light beams. The rear surface of the block 2 comprises elements or parts in projection 3 terminated by ridges 4 These ridges are located on the fooal surface F or geometrical locus of the focal points of the lens 1. The cross section of each of the cases / elements 3 has the shape of a right angle whose vertex is on the edge of said element. The sides of this angle may be unequal or even equal as shown in the drawing.
The distribution and shape of the elements 3 on the '
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block 2 are preferably chosen so that the section of the device is the same in all the incidence planes passing through the main axis XX of the lens 1. For this purpose, the elements 3 can be given the shape of rings. coaxial (Figure 2) having for axis the main axis XX of the lens and whose ridges 4 at right angles protrude towards the rear of the device.
The coaxial crowns could be replaced by cones 5 or polygonal-based pyramids (figure 3) whose vertices 4 at right angles protrude towards the rear of the device and which are placed next to each other on the block 2. These crowns , cones or pyramids which form the elements can be cut in the block 8 or preferably come from molding with this block.
The block 2 can be independent of the lens 1 and contiguous against the latter. It could also come from matter with this lens (figure 4).
FIG. 5 shows the mode of propagation and the reflection of incident rays in the case where these rays are slightly inclined with respect to the main axis of the lens. In this diagram and in the other diagrams For explanatory purposes, the elements 3 have been enlarged in relation to the lens 1 so as to make these diagrams clearer.
Since the reflector device is intended to operate with relatively distant light sources (vehicle headlights), it can be considered that lens 1 alone would give, from the light source which sends rays onto the reflector device, an image situated in the focal surface F of said lens. If the light source was on the main axis of lens 1 the image of this source would be formed in AB, the points
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ends A and B of this image being symmetrical with respect to the principal axis X-X
On the path of the light rays which have passed through lens 1 and which converge on AB, an element 3 is interposed whose main segment CDE is a reotangle triangle whose vertex C is at the focal point of the lens.
Under these conditions, the image AB of the light source does not form, the light rays being reflected by the CD and CE faces of element 3.
Let be two incident reflected light rays 1 and 1 'which pass through the lens to compete at point A, they are stopped by the face CD on which they are reflected to converge at a point A1' symmetrical of A with respect to CD, then meet the face CE on which they are reflected as if they came from a point A symmetrical to A with respect to CE. The angle C being a right angle and the vertex C being in the middle of AB which can be considered as a straight line, the point A ends with the point B.
It follows that all the incident rays which concur to form the point A are reflected as if they came from the point B, symmetrical of A with respect to the principal axis, and vice versa. After crossing the lens they will converge towards the conjugate point of B, that is to say towards the point of the object whose image given by the lens is B.
The same reasoning would apply to all the light points forming the image AB so that all of the incident rays contributing to forming the image AB are reflected in their same direction, that is to say towards the object or source whose image given by the lens is AB,
We considered the case where the image AB of the light source was exactly symmetrical with respect to the axis of the lens 1 which passes through the vertex at a right angle C
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of element 3.
If this condition is not fulfilled, the incident light rays which combine to form the image of the light source are reflected on the CD and Ce faces of the prism as if they came from a light source A 'B "( figure 6) symmetrical of the image AB with respect to the axis of the lens which passes through the vertex C In this case the reflected rays are not parallel to the incident rays, but their direction is only slightly inclined on the direction of these, if the distance of the image AB from the light source to the axis which passes through the vertex C is small.
Moreover, this last condition is always fulfilled thanks to the number of juxtaposed elements 3, so that whatever the inclination of the incident rays with respect to the main axis XX of the lens 1 'these rays are slightly inclined on a secondary axis YY passing through the vertex 4 at a right angle to one of these elements and consequently will combine to form an image of the light source not far from this secondary axis, The propagation of the light rays is done as indicated above for the ODE element. There is shown in Figure 7 the geometrical construction of some light rays. The field angle is given substantially by the secondary axes which pass through the vertices of the extreme elements.
In the case where the image AB of the light source is formed between two elements as shown at. FIG. 8, the incident luminous flux is reflected on the two neighboring elements and is returned substantially in the direction of the source.
In fact, these rays directed towards point A are reflected a first time while passing through A 'then a second time as if they came from A ".
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light rays converging vara fi, na i'4flÀaÎilnn * llfi, U ... IIII \ I, II
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if they came from B "via B '.
It follows from the foregoing that a beam of light rays which falls on the lens 1 of the reflecting device is fully reflected by the elements 3 of transparent material, arranged behind this lens and returned in the same direction of the lens. do in the incident or in a very close direction. The total luminous flux limited by the surface of the lens and which gives the image AB of the source is returned in full in a flux of equal intensity in the direction of the source itself.
In the case where the vertices 4 at right angles to the elements 3 of transparent material are not exactly situated on the focal surface of the lens 1 or else in the case where the light source (headlight or other) is not not far enough away for the image of said source to form exactly at the focal point of the lens, the light rays are reflected as if they came from a source symmetrical in said image with respect to the top of the element on which is reflected, As the image of the light source is, in all cases, close to this vertex, it is the same for its symmetrical so that the reflected rays still have, in these cases, a steering with little guidance on the incident spokes.
The reflector device according to the invention is therefore particularly advantageous because the beam of reflected rays has a maximum light intensity independent of the inclination of the incident rays and therefore of the position of the light source (automobile headlight for example). , this intensity depending only on the surface of the lens. Moreover, the reflected rays being all returned in a direction close to the incident rays, the visibility of the reflector and of the signs it can bear is maximum in this direction, this who left shoulder-
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Finally, this reflective device is particularly robust and does not require special maintenance.
Of course, the invention is in no way limited to the embodiments shown and described which have been chosen only by way of example. In particular, the reflector device can be housed in any suitable sheath leaving the front face of the lens exposed. Fixing of the device in this sheath can be obtained by crimping and said sheath may be made of metal or any other suitable material, for example plastic.
On the other hand the lens and the prismatic block could be completely separated and distant from each other. The converging lens used can be of any suitable type, a Fresnel eohelon lens for example.