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Lentilles.
La présente invention concerne des lentilles et, en particulier, des lentilles d'avertissement de signalisation.
Elle a notamment pour buts de procurer : une lentille de signalisation ou d'avertissement qui projette un faisceau d'intensité lumineuse élevée et de valeur en substance uniforme présentant une intensité maximum dans un angle d'observation horizontal relativement large et dans un angle
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'observation vertical plus, <f<jb 1 i.â.'emen 3.r;e, ce qui évite dans une large* îftêsûtfé iÎei6blèmès. d,brientattn et de visée; . ,. ;, ife **" une, lentille 'ver;
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xiaux de sorte qu'un faisceau de haute intensité puisse êtrew obtenu, à partir d'une source lumineuse d'intensité relativemetn faible-placé. tout près de la surface intérieure de la lentille da s une zone d'avertissement ou d'observation prédétermina une lentille comportant sur sa face arrière des neruv- es ou des anneaux catacioptriques disposés de manière . réfléxchir les rayons lumineux à travers la lantilie à des angles variables prédéterminas suivant les nécessité pour produire des rayon* parti'
-lèles après réfraction par une surface avant concentrique à la sur- face arrière; une lentille de signalisation comportant des moyens ou éléments collecteurs et réflecteurs de lumière formés sur sa face arrière en un grand nombre d'éléments lenticulaires ou soua-lentil- les sur sa face avant qui forment chacun une image autour d'un axe parallèle à l'axe de la lentille et de préférence à courte distance ; de la face avant de celle-ci de sorte qu'un grand nombre de petite* images de la source lumineuse apparaissent sur la surface d3 la len= tille;
une lentille de signalisation comportant sur sa face ar- rière des surfaces réfringentes en substance parallèles recevant la lumière et des surfaces de réflexion totale formant des angles variables avec l'axe de la lentille de manière à produire des faisceaux de rayons paraxiaux dirigés avec précision par la face avant de la lentille; une lentille d'avertissement projetant des faisceaux rectangulaires primaire et secondaire symétriques autour de l'axe de lentille, les deux faisceaux formant un faisceau d'intensité en substance uniforme sur la partie du champ couverte par la zone d'observation primaire et d'intensité qui diminue sur la partie du champ située entre les zones primaire et secondaire à mesure qye l'angle d'observation augmente ;
une lentille de signalisation confortant des première et seconde surfaces optiques ou éléments lenticulaires ou groupe.
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d'éléments entremêles de longueurs frocales proportionnées prédé- terminées de manière à produire des faisceaux entremêlés.
Dans les dessine annexés : 1 la fig.l est une vue en élévation de face d'une forme préférée de lentille suivant l'invention ; la fig. 2 est une vue schématiour d'un champ lumineux projet-5 par la lentille représentée sur la fig. 1; la fig. 3 est une coupe fragmentaire suivant la ligne 3-3 de la fig. 1; la fig. 4 est une coupe fragmentaire suivant la ligne 4-4 de la fig. 1; la fig. 5 est une vue schématique, en coupe montrant un certain nombre des surfaces optiques prévues sur la face avant de la lentille représentée sur la fig. 1 et leur orientation par rap- port au rayon de la lentille; la fig. 6 est une coupe centrale fragmentaire montrant un certain nombre de rayons lumineux projetés depuis une source luineuse à travers la lentille;
la fig, 7 est un diagramme de la répartition de la lumière dans l'angle d'observation horizontal ; la fig. 8 est un diagramme de la répartition de la lu- mière dans l'ancle d'observation vertical ; et; la fig, 9 est un diagramme semi-logarithmique de l'angle que le rayon primaire forme avec l'horizontale rapporté à l'angle que la surface réflectrice forme avec l'axe de la lentille.
Comme le montrent les figs. 3 et 4, la lentille 10 est pourvue sur sa face arrière d'anneaux catadioptriques disposés de manière à réfléchir des rayons lumineux à travers la lentille des angles variables prédéterminés suivant les nécessités pour obtenir des rayons parallèles après réfraction par la face avant de la lentille concentrique à sa face arrière. Aux fins de la description, la lentille 10 peut être considérée comme comportant une face avant lisse 32.
La face arriéré 18 de la lentille est pourvue de plu-
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sieurs nervure* ou anneaux catadioptriques continua 20 comportait chacun une face réfringente recevant la lumière 26 et une' tact ! de réflexion totale 28, Af.n de placer la source lumineuse 30 (voir fig. 6) tout près de la face intérieure de la lentille 10 de maière à accepter la lumière de la source 30 dans un grand angle sphérique et à diriger la lumière en un faisceau de rayons paraxiaux à travers la lentille proprement dita pour obtenir fina- lement des rayons parallèles après réfraction par la face avant, la Demanderesse a constaté qu'il faut modifier l'angle que chaque surface réflectrice 28 forue avec l'axe de la lentille d'une façon prédéterminée.
Comme le mcntre la fig. 6, il'existe une relation défi- nie entre l'angle ci-après appelé angle P formé entre l'axe 24 de la lentille et une ligne allant de la source lumineuse 30 placée sur l'axe de la lentille au centre d'une surface réfletrice parti- culière et l'angle (ci-après appelé angle A) que la surface réflec- trice 28 doit former avec l'axe de la lentille pour réfléchir la lumière de la source à travers la lentille proprement dite afin de produire des rayons parallèles après réfraction par la face avant.
En d'autres termes, pour une lentille sphérique de rayon prédé- terminé comportant plusieurs anneaux catadioptriques collimatant la lumière, l'angle que chaque surface réflectrice doit forcer avec l'axe de la lentille varie d'une façon linéaire avec le loga- rithme de l'angle du rayon primaire B.
Sur le diagramme semi-logarithmique (fige 9) l'angle A que les surfaces réflectrices forment avec l'axe de la lentille est rapporté à l'angle P que les rayons primaires forment avec le pour des lentilles comportant trois rayons sphéri- oues différends et des surfaces réfringentes parallèles sous-ten- dant deux angles différents par rapport à l'axe de la lentille.
La formule pour les lignes 48, 50,52, 54 et 56 est logarithme A= C-K (90 -P) où les constantes pour les différentes lignes sont les suivantes
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<tb> 52 <SEP> Plane <SEP> 15 <SEP> 0,0045 <SEP> 1,6385
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<tb> 54 <SEP> 8" <SEP> (20 <SEP> cm) <SEP> de
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<tb> raypn <SEP> sphérique <SEP> 5 <SEP> 0,0045 <SEP> 1,6900
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<tb> 56 <SEP> 4" <SEP> (10 <SEP> cm)
<SEP> de
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<tb> rayon <SEP> sphérqiue <SEP> 5 <SEP> 0,0046 <SEP> 1,7067
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La lentille 10 représentée sur les fige. 3 et 4 est ( moulée en une matière plastique telle qu'une résine acrylique ayant un indice de réfraction de 1,49 et un rayon sphéricue de 8 pouces (20 cm).
La partie centrale 34 de la face arrière 18 de la lentille est pourvue d'un certain nombre d'anneaux dioptriques et le reste de cette face comprend 28 anneaux catadioptriques continus 20 dont chaque surface réfringente 26 forme un angle de 5 avec l'axe
24 de la lentille, les angles que les surfaces réflectrices forment avec l'axe de la lentille passent de 26 45 minutes pour l'anneau adjacent à la partie centrale 34 à 44*55 minutes pour l'anneau le plus éloigné de la partie centrale 34.
Les angles des surfaces réflectrices 28 varient suivant la formule mentionnée plus haut de sorte que chaque anneau 20 reçoit la lumière de la source 30, et dirigé la lumière en rayons paraxiaux, c'est-à-dire en rayons formant de petits angles avec les perpendiculaires à la surface imaginaire 32 de la lentille, à travers la lentille proprement dit* à un angle tel qu'après réfraction par la face avant imaginaire 32, les rayons soient parallèles à l'axe 24 de la lentille.
Il ressort de ce qui précède que l'on a réalisé une len- tille moulue d'une pièce, où la source lumineuse peut être pla- cés tout près-de la face intérieure de la lentille qui est ainsi capable de recueillir au moins 2/3 des lumens émis par la sourxce lumineuse 30. '
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Une grille d'éléments lenticulaires en forme de sphxrol;
- ,des rectangulaires 14 de longueur focale donnée est placée sur la face avant 12 de la lentille 10 (fig. 1) et sert à diriger les rayons lumineux dans un premier faisceau ou faisceau primaire 44 et' un grand nombre d'éléments lenticulaires sphéroldaux entremêlés 16 de longueur focale différente des éléments 14 sont prévus pour diriger les rayons lumineux dans un faisceau secondaire 46 entre- mêlé avec le faisceau primaire 44.
Afin d'obtenir une surface de lentille uniformément éclairée qui attire plus fortement l'attention, chaque élément lenticulaire ou sous-lentille 14 et 16 est capable de former une image réelle autour d'un axe de faisceau 40 (voir fig. 6) parallè- le à l'axe de la lentille à courte distance de sa face avant 12 de sorte qu'un grand nombre d'images de la source lumineuse, ou points de lumière, apparaissent sur la surface de la lentille. Cela étant, à une certaine distance de la lentille, par suite du pouvoir séparateur limité de l'oeil humain, toute la face avant de la lentille apparaît comme une surface uniformément éclairée ou source lumineuse, de haute intensité.
Comme décrit plus haut, les anneaux catadioptriques 20 sur la face arrière 18 de la lentille sont capables de projeter de la lumière depuis la source à travers la lentille proprement dite de sorte que les rayons émergeraient parallèlement à l'axe de la : lentille si la lentille comportait une face avant lisse* Afin d'amener le rayon principal ou primaire de chaque élément lentcu- laire du individuel 14 et 16 à émerger parallèlement à l'axe 24 de la lentille, chaque élément 14 et 16 est placé sur la face avant de la lentille avec son rayon optique ou géométrique perpendicu- laire à la surface de base 32 de la lentille.
Cela .Haut, tout rayon traversant un élément lenticulaire à l'axe optique de ce dernier émerge parallèlement à l'axe de la lentille 24. Tous le* autres rayons 42, venant du même point de la source lumineuse et frappant les surfaces 14 et 16 convergent sur le foyer situé devant la sur-
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face de la lentille ou les a.a 1.l1....olitt,totai..;;, >':',;\ #, "# . 'j ## ,t"¯'%- '" ' ' } Comme expliqué plus haut et oèfleBOpe 1$;
les faisceaux lumineux de la lentille 10 comprennent un. faisceau . primaire 44 et un faisceau secondaire 46 plus grand que le fais- ceau primaire et le contenant* cette superposition des faisceaux augmente l'uniformité et l'intensité du signal lumineux lorsqu'il est vu dans la zone primaire et procure également un faisceau lu-
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mineux de s1nuli8ItiOn d'intensité varlitble lorsqu'il Ott vu,dans la zone secondaire ce qui évite dans une large mesure les probités d'orientation ou de visée.
En regardant la tace avant de la lentille dans la zone d'observation secondaire, on voit un signal plus faible que celui qu'on aperçoit dans la zone primaire 44 puisque l'intensité lumi-
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neuse du faisceau secondaire est proportionnellement inférieure à celle du faisceau primaire mais néanmoins le signal dans la zone secondaire est suffisant pour avertir d'un danger imminent.
La lentille représentée sur la fil, 1 envoie approximativement 76% de la lumière, dans la zone primaire 44 et 24% dans la zone se- condaire 46.
On. a déterminé que la zone d'observation primaire 44 peut s'étendre dans un plan horizontal sur un angle total mini- mum de 8 et maximum de 24 et dans un plan vertical sur un angle total minimum de 4 et maximum de 12 Afin d'obtenir ce champ chaque surface courbe 14 peut sous-tendre un angle comprit entre 16 et 44 dans un sens horizontal et entre 8 et 24 $ dans un sens vertical.
On a également constaté que la zone d'observation secon- daire la plus souhaitable peut s'étendre horizontalement sur un angle total minimum de 10 et maximum de 24* et verticalement sur ; un angle total minimum de 5 et maximum de 12 Pour obtenir ce champ de lumière, chaque surface courbe 16 peut sous-tendre un angle compris entre 38 et 70 dans un sens horizontal et'entre 20 et 44 dans un sens vertical.
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Les figs. 7 et B sont des diagrammes de répartition de
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lumière pour les angles d'observation horizontaur et verticaux de la lentille décrite plus haut,
Un réflecteur annulaire 22 entoure des surfaces optique* dirigeant la lumière de la lentille 10 et comprend un certain nombre d'éléments réflecteurs individuels 54 réunis les uns aux autres d'une pièce pour former une surface réflectrice composite.
Les réflecteurs Individuels 54 qui sont connus sous le nom de prismes réflexes ou "triple-miroirs" sont associas si étroitement les uns aux autres qu'ils font l'effet d'une seule surface réflec- trice étendue. Comme expliqua dans le brevet américain n 1.671.086, lorsqu'un faisceau de lumière frappe une des surfaces réflectrice', il est réfléchi de surface en surface autour de l'axe du prisme et revient le long du faisceau incident. Cela étant, si la source lumineuse 30 est en panne, toute lumière d'une source extérieure frappant le réflecteur est réfléchie avec cette source, donnant ainsi un signal désiré* REVENDICATIONS.