Titre de l'invention : (Pièce optique destinée à fonctionner en réflexion interne totale

[0001 ] La présente invention concerne le domaine des dispositifs lumineux de véhicule automobile. Plus particulièrement, la présente invention concerne une pièce optique agencée de manière à fonctionner en réflexion interne totale et conçue de manière à former un faisceau à coupure.

[0002] Il est connu d’utiliser des guides de lumière, dans lesquels la lumière est guidée d’un dioptre d’entrée vers un dioptre de sortie. La lumière s’y propage par des réflexions internes totales sur les surfaces de réflexion de ce guide situées entre les dioptres d’entrée et de sortie. En conférant à ces surfaces de réflexion des formes et positionnements spécifiques, il est possible d’obtenir un faisceau avec une photométrie donnée.

[0003] Dans le cas d’un faisceau de croisement, ou plus généralement d’un faisceau avec une ligne de coupure délimitant une zone éclairée d’une zone sombre où des véhicules suivis ou venant en sens inverse peuvent se trouver, ces surfaces de réflexion sont agencées pour former le faisceau ainsi que sa ligne de coupure. Par exemple, une surface de réflexion peut former un collecteur concentrant les rayons vers un bord de coupure formé par une arête séparant deux autres surfaces. Un système optique est alors agencé pour imager le bord de coupure. Ce dernier formera alors la ligne de coupure dans le faisceau.

[0004] Cependant, il arrive que des réflexions parasites entraînent une partie des rayons dans la zone d’ombre délimitée par la ligne de coupure générant ainsi un risque d’éblouissement. En principe, lors de la conception d’une pièce optique on cherche à diminuer au maximum ces rayons parasites.

[0005] Dans certains guides de lumière existants, la surface en aval et en dessous du bord de coupure est agencée verticalement, ou autrement dit le bord de coupure est formé par un angle vif. Dans ce cas, aucun rayon qui passe à côté du bord de coupure ne rencontre la première surface de réflexion en aval du bord de coupure. Il s’ensuit que du fait de cet angle, le système optique imageant doit se prolonger notablement en dessous du niveau du bord de coupure pour que le système imageant récupère ces rayons.

[0006] La demanderesse s’est aperçue qu’elle pouvait réduire cette hauteur en diminuant l’angle à l’intérieur de la pièce optique entre les surfaces séparées par le bord de coupure. Cependant ce faisant, certains des rayons qui passaient à côté du bord de coupure rencontraient la première surface de réflexion en aval du bord de coupure et étaient renvoyés directement vers le système optique imageant. Ces rayons étaient donc dirigés virtuellement comme s’ils venaient en passant sous la ligne de foyers du système optique imageant et étaient donc renvoyés au-dessus de la coupure, augmentant ainsi la quantité de rayons parasites.

[0007] Un but de la présente invention est de perfectionner les pièces optiques destinées à fonctionner en réflexion interne totale et conçues de manière à former un faisceau à coupure, en particulier en diminuant le risque d’éblouissement, notamment sans augmenter trop la hauteur de ceux-ci.

[0008] A cet effet, un premier objet de l’invention concerne une pièce optique

destinée à fonctionner en réflexion interne totale et comprenant au moins une portion de guidage de la lumière, la portion de guidage comprenant:

- un dioptre d'entrée,

- une surface de renvoi,

- un bord de coupure,

- une première surface de réflexion interne totale en aval du bord de coupure,

- une deuxième surface de réflexion interne totale,

- un dioptre de sortie qui image une ligne de foyers, la ligne de foyers étant agencée sur le bord de coupure,

le dioptre d’entrée et la surface de renvoi étant agencés de manière à ce que la surface de renvoi renvoie les rayons lumineux en provenance du dioptre d’entrée vers la ligne de foyers ;

ces rayons comprennent des premiers rayons qui passent à côté du bord de coupure et atteignent ladite première surface de réflexion, cette dernière étant agencée de manière à réfléchir ces premiers rayons vers ladite deuxième surface de réflexion de manière à produire une réflexion interne totale terminale sur cette dite deuxième surface de réflexion, ces premiers rayons étant réfléchis vers le dioptre de sortie par cette réflexion interne totale terminale.

[0009] Ainsi en empêchant, les rayons réfléchis par la première surface de réflexion d’atteindre directement le dioptre de sortie, la pièce optique selon l’invention diminue, voire supprime, le risque d’éblouissement.

[0010] Par ailleurs, elle permet de réaliser des pièces avec un bord de coupure avec un angle moins marqué et donc une hauteur moins grande par rapport à la longueur de la portion de guidage.

[0011 ] De plus, cela permet également d’obtenir un faisceau avec plus d’épaisseur pour une même portion de guidage de même épaisseur mais sans cette première surface de réflexion.

[0012] Cela permet également d’éviter une trop grande concentration en intensité au-dessus de l'horizontal.

[0013] Le dispositif lumineux selon l’invention peut optionnellement présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- la première surface de réflexion comprend au moins une facette agencée de manière à réfléchir vers ladite deuxième surface de réflexion lesdits premiers rayons de manière à produire ladite réflexion interne totale terminale ; cela simplifie la conception de la première surface de réflexion en gérant certains des rayons par une facette, puisque c’est l’agencement de la pente de cette dernière qui permet de renvoyer ainsi les rayons correspondants ;

- la première surface de réflexion comprend un ou plusieurs prismes, dit premiers prismes, les premiers prismes présentant chacun une pente de réflexion sur laquelle se réfléchissent les rayons correspondants, la ou chaque facette étant formée par la ou l’une des pentes de réflexion ; c’est un moyen simple de former une facette ;

- lorsque la première surface de réflexion présente plusieurs prismes, les pentes de réflexion sont de moins en moins fortes en s’éloignant du bord de coupure vers le dioptre de sortie ;

- lorsque la première surface de réflexion présente plusieurs prismes, le pas entre les premiers prismes est constant ; cela permet d'avoir une surface de raccord entre deux prismes globalement de même hauteur et d'éviter des variations d'épaisseur pouvant engendrer de plus fortes contraintes d'injection en plasturgie ;

- lorsque la première surface de réflexion présente plusieurs prismes, le pas entre les premiers prismes est d’environ 1 mm ; ce faible pas permet de davantage discrétiser et de mieux contrôler les réflexions totales ;

- la deuxième surface de réflexion comprend au moins une facette agencée de manière à réfléchir vers le dioptre de sortie certains de ces rayons réfléchis par la première surface de réflexion ; cette ou ces facettes sont des prismes, dits deuxièmes prismes ;

- la longueur de la première surface de réflexion de la ligne de coupure vers le dioptre de sortie est supérieure à deux fois, de préférence à quatre fois, la hauteur du dioptre de sortie ; grâce à l’agencement de la première surface, il est possible d’obtenir de tels ratios sans augmenter le risque d’éblouissement, permettant ainsi d’avoir des pièces optique allongées et fines ;

- la hauteur du dioptre de sortie est inférieure ou égale à 6 mm ;

- la pièce optique comprend plusieurs de ces dites portions de guidage ;

- la pièce optique comprend un plateau dont la tranche aval porte les dioptres de sortie des portions de guidage, le plateau comprenant les portions de guidage agencées de manière adjacente directement ou indirectement ; on a ainsi une pièce optique fine au regard de sa profondeur, à savoir au regard de la distance entre les dioptres de sortie et les dioptres d’entrée correspondants ;

- les portions de guidage peuvent être agencées indirectement deux à deux via une portion de jonction optiquement inactive ; autrement dit la portion de jonction ne reçoit pas de rayons circulant dans ces portions de guidage.

[0014] Un autre objet de l’invention est un dispositif lumineux de véhicule comprenant une pièce optique selon l’invention. Ce dispositif lumineux peut en particulier être un projecteur de véhicule.

[0015] Le dispositif lumineux de véhicule selon l’invention peut comprendre :

- une pièce optique selon l’invention,

- une source de lumière en face du dioptre d’entrée,

le dispositif lumineux étant agencé de manière à ce que les rayons émis par la source de lumière sortent du dioptre de sortie pour participer à la réalisation d’un faisceau d’éclairage à coupure, notamment à coupure plate.

[0016] En particulier, ce faisceau d’éclairage peut être un faisceau d’éclairage sur les côtés encore appelé fonction « cornering » (pour « dans les coins » en langue anglaise).

[0017] Un autre objet de l’invention est un véhicule comprenant un dispositif lumineux de véhicule selon l’invention.

[0018] Sauf indication contraire, les termes « arrière », « avant », « inférieur », « supérieur », « haut », « bas », « droite », « horizontal », ainsi que leurs déclinaisons en genre ou en nombre, se réfèrent au sens d’émission de lumière hors de la pièce optique. Sauf indication contraire, les termes « amont » et « aval » se réfèrent au sens de propagation de la lumière.

[0019] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des exemples non limitatifs qui suivent, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés, parmi lesquels :

[0020] [Fig. 1 ] La figure 1 représente une vue de dessus de la pièce optique selon un exemple de réalisation de l’invention ;

[0021 ] [Fig. 2] La figure 2 représente une vue en perspective de la figure 1 , vue de dessus ;

[0022] [Fig. 3] La figure 3 représente une vue arrière de la figure 1 ;

[0023] [Fig. 4] La figure 4 représente une vue en perspective la figure 1 , vue de dessous ;

[0024] [Fig. 5] La figure 5 représente une vue en coupe et en perspective selon le plan AA’ en figure 1 ;

[0025] [Fig. 6] La figure 6 représente la section correspondant à la coupe de la figure

5 ;

[0026] [Fig. 7] La figure 7 représente un faisceau obtenu avec une pièce optique similaire à celle de la figure 1 mais avec une première surface de réflexion plane ; [0027] [Fig. 8] La figure 8 représente un faisceau obtenu avec la pièce optique illustrée en figure 1.

[0028] Les figures 1 à 5 illustrent un exemple de réalisation d’une pièce optique 1 selon l’invention.

[0029] Dans cet exemple, les axes X, Y, Z correspondent aux directions respectivement longitudinales, transversales et verticales d’un véhicule dans lequel la pièce optique 1 est destinée à être montée. Dans ces figures 1 à 6, la pièce optique 1 est donc orientée par rapport à ces axes X, Y, Z selon l’orientation qu’elle est destinée à avoir dans ce véhicule.

[0030] Dans cet exemple, la pièce optique 1 est destinée à réaliser une fonction d’éclairage dans les côtés. Ici, comme illustré en figures 1 à 3, l’avant et l’arrière de la pièce optique 1 , sont donc globalement en diagonale par rapport à l’axe longitudinal X et l’axe transversal Y, l’axe optique O de la pièce optique étant orienté ici selon une direction proche d’une bissectrice formée entre l’axe longitudinal X et l’axe transversal Y. Autrement dit, une fois montée dans le véhicule en respectant ces orientations, la pièce optique 1 permet au dispositif d’éclairage qui la comprend d’éclairer sur les côtés et en diagonale, ici entre la gauche et l’avant du véhicule.

[0031 ] D’une manière générale, comme illustré dans cet exemple, notamment en figure 1 , cette pièce optique 1 peut comprendre une pluralité de portions de guidage 10 de la lumière. Ces portions de guidage 10 forment ensemble la pièce optique 1 de manière monobloc. Notamment, ces portions de guidage 10 peuvent être venues de matière en une seule pièce avec l’ensemble de la pièce optique 1 .

[0032] Selon l’invention, comme ici, les portions de guidage 10 peuvent être agencées côte à côte, notamment comme ici en éventail. Cela permet d’élargir le faisceau d’éclairage global formé par la pièce optique 1 lorsqu’elle est couplée avec des sources lumineuses.

[0033] Ces portions de guidage 10 peuvent, comme ici, être reliées entre elles par une portion de la pièce optique, dite portion de jonction 30, formant la continuité de matière entre deux portions de guidage 10 adjacentes. [0034] Dans cette demande, pour expliquer l’agencement de ces portions de guidage 10, les coupes et sections des figures 5 et 6 sont réalisées au niveau de l’une de ces portions de guidage 10, à savoir la quatrième portion de guidage en partant de la droite de la pièce optique 1 (à savoir en figure 1 , la quatrième en partant du bas). De même, les références sur les dessins sont essentiellement placées sur cette quatrième portion de guidage 10.

[0035] Les différentes explications et illustrations de la demande sont transposables à chacune des portions de guidage 10 de la pièce optique 1 .

[0036] Ici, la figure 6 illustre de manière schématique le parcours des rayons h , G2 dans la pièce optique 1 , plus précisément ici dans l’une des portions de guidage 10, ainsi que les différentes surfaces de réflexion interne totale 4, 5, 1 1 , 21 (ou encore TIR, pour « Total Internai Reflection » en anglais).

[0037] La pièce optique 1 est agencée de manière à guider les rayons h , G2 entre un dioptre d’entrée 2 de ces rayons et un dioptre de sortie 9 d’une même portion de guidage. De préférence, cet agencement est tel que très peu, voire aucun rayon, ne passe dans les portions de jonction 30.

[0038] Le dioptre de sortie 9 s’étend entre une première surface de réflexion 1 1 et une deuxième surface de réflexion 21 . Comme ici, ces deux surfaces de réflexion 1 1 , 21 peuvent s’étendre essentiellement horizontalement, le dioptre de sortie 9 s’étendant de bas en haut.

[0039] La première surface de réflexion 1 1 et la deuxième surface de réflexion 21 forment ici la portion avant d’une portion supérieure de la portion de guidage 10. Cette portion avant s’étend entre le dioptre de sortie 9 et une autre surface de réflexion interne totale, à savoir la surface de renvoi 4.

[0040] Ici, comme on peut le voir en figures 3 à 5, chaque portion de guidage 10 comprend une portion inférieure, s’étendant vers le bas entre le dioptre d’entrée 2 et la surface de renvoi 4. Dans cet exemple, cette portion inférieure forme un collimateur 3 d’entrée.

[0041 ] D’une manière générale, comme ici, la pièce optique 1 peut comprendre de chaque côté des moyens de fixation à un dispositif d’éclairage de véhicule. Ici la pièce optique 1 en comprend deux. Il s’agit ici de deux oreilles de fixation 32, 33, formées de manière monobloc avec le reste de la pièce optique 1 .

[0042] Comme on peut le voir, plus particulièrement en figure 1 , la pièce optique 1 comprend des portions formant des languettes arrière 31 , permettant le positionnement vertical, à savoir selon la direction Z, de la pièce optique 1.

[0043] Egalement, comme ici, des pions de référencement 34, 35, notamment de différentes formes, peuvent être prévus pour assurer une position plus précise de la pièce optique 1 dans le dispositif d’éclairage.

[0044] Comme on peut le voir en figure 5, au niveau de chaque portion de guidage 10, la surface inférieure comprend un bord de coupure 6, formé par une arête séparant la première surface de réflexion 1 1 d’une autre surface de réflexion interne totale 5, qui forme une plieuse 5. La première surface de réflexion 1 1 s’étend en aval du bord de coupure 6, depuis le bord de coupure 6 et vers, ici jusqu’au, dioptre de sortie 9. La plieuse 5 s’étend en amont du bord de coupure 6, depuis le bord de coupure 6 et vers, ici jusqu’au, collimateur 3.

[0045] La deuxième surface de réflexion 21 , peut être reliée à la surface de renvoi 4 par d’autres surfaces.

[0046] D’une manière générale et comme ici, l’ensemble des portions supérieures des portions de guidage 10 peuvent former un plateau 8, ici avec les portions de jonction 30. Sur les figures 1 et 2, c’est essentiellement ce plateau 8 qui est visible. Notamment, ce plateau 8 est fin au regard de la largeur de la pièce optique 1.

[0047] Comme par exemple illustré en figure 5, la longueur L de la première surface de réflexion 1 1 du bord de coupure 6 vers le dioptre de sortie 9 est supérieure à quatre fois la hauteur h du dioptre de sortie 9. Par exemple, la hauteur h du dioptre de sortie 9 peut être comme ici inférieure à 6 millimètres (mm).

[0048] Dans l’exemple illustré, chaque portion supérieure présente est formée par la première surface de réflexion 1 1 et la plieuse 5. La longueur de la première surface de réflexion 1 1 des portions de guidage 10 est ici d’environ 25 mm.

[0049] La figure 6 est une section longitudinale, à savoir selon la dimension maximale selon laquelle s’étend la portion de guidage 10 considérée et illustrée. Cette figure permet d’illustrer le fonctionnement de chaque portion de guidage 10. [0050] Une fois la pièce optique 1 positionnée dans le dispositif lumineux, ici un projecteur P, une source de lumière est agencée en vis-à-vis du dioptre d’entrée 2, formé en bas du collimateur 3.

[0051 ] D’une manière générale, le dioptre d’entrée 2 est agencé de manière à recevoir la quasi-totalité, voire la totalité des rayons émis par la source de lumière 40. Le collimateur 3 concentre ces rayons p, G2, vers la surface de renvoi 4. Grâce à son agencement avec le dioptre d’entrée 2, cette surface de renvoi 4 renvoie les rayons lumineux p, G2 en provenance du dioptre d’entrée 2 vers le bord de coupure 6.

[0052] D’une manière générale, le dioptre de sortie 9 peut, comme ici, former un organe de projection, agencé de manière à imager le bord de coupure 6.

[0053] Par exemple, comme ici, le dioptre de sortie 9 peut présenter une courbure agencée de manière à ce que ce dioptre de sortie 9 forme un système convergent présentant une ligne de foyers. Cette ligne de foyer est agencée de manière à se superposer au bord de coupure 6.

[0054] Plusieurs catégories de rayons renvoyés par la surface de renvoi 4 peuvent être définies : les premiers rayons n, les deuxièmes rayons G2 et les troisièmes rayons (non représentés).

[0055] Le chemin des premiers rayons n sera décrit plus en détail plus loin.

[0056] D’une manière générale, comme ici, chaque portion de guidage 10 peut être agencée de manière à ce que les rayons passant au niveau du bord de coupure 6 atteignent directement le dioptre de sortie 9. Il s’agit desdits deuxièmes rayons. Ce bord de coupure 6 étant superposé à la ligne de foyers, ces deuxièmes rayons G2 sortent alors parallèles à la direction de l’axe optique de la portion de guidage 10 correspondante, axe orienté horizontalement selon cet exemple illustré.

[0057] D’une manière générale, comme dans cet exemple, les troisièmes rayons, non représentés, peuvent rencontrer la plieuse 5 légèrement en amont du bord de coupure 6. La plieuse 5 est orientée de telle sorte qu’elle renvoie ces troisièmes rayons vers la deuxième surface de réflexion 21 , qui grâce à son agencement, les renvoie vers le dioptre de sortie 9. Ces troisièmes rayons vont ainsi passer au- dessus du bord de coupure 6 et donc de la ligne de foyers, de sorte que le dioptre de sortie 9 les réfracte vers le bas. [0058] Les deuxièmes rayons G2 forment la limite supérieure du faisceau, les troisièmes rayons étant dirigés en-dessous de cette limite. Il s’ensuit que le dioptre de sortie 9 projette à partir de ces rayons un faisceau présentant une ligne de coupure formée par cette limite supérieure, qui correspond à la forme du bord de coupure 6.

[0059] Cependant, dans le cas d’une portion supérieure allongée et fine, comme dans cet exemple, notamment dans le cas d’un plateau 8, l’angle entre la plieuse 5 et la première surface de réflexion 1 1 vu depuis l’intérieur de la portion de guidage 10 correspondante est peu marqué, notamment comprise entre 180° et 225°. Il existe un risque que certains rayons, à savoir lesdits premiers rayons, passant directement au-dessus du bord de coupure 6 après leur déviation par la surface de renvoi 4, atteignent la première surface de réflexion 1 1 , plutôt que d’atteindre directement le dioptre de sortie 9. Dans un tel cas, il existe un risque que ces premiers rayons n soient réfléchis vers le haut par la première surface de réflexion 1 1 et atteignent ensuite le dioptre de sortie 9. Ces premiers rayons viendraient ainsi virtuellement d’en dessous de la ligne de foyers et seraient donc réfractés vers le haut, créant un risque d’éblouissement.

[0060] Pour éviter cela, la première surface de réflexion 1 1 comprend un agencement depuis le bord de coupure 6, ici sous forme de prismes 13, permettant d’éviter que les premiers rayons n , passant à côté, ici au-dessus, du bord de coupure 6 aillent, après réflexion interne totale sur la première surface de réflexion 1 1 , directement sur le dioptre de sortie 9.

[0061 ] Ici ces prismes 13, dits premiers prismes 13, sont formés par une alternance de nervures et de crêtes orientées globalement perpendiculairement à l’axe optique de la portion de guidage 10 correspondante. Chaque premier prisme 13 comprend ainsi une pente ou facette de réflexion 14 orientée vers l’amont et une facette de jonction 15 orientée vers l’aval.

[0062] Ce sont ces facettes de réflexion 14 qui sont agencées de manière à permettre à la première surface de réflexion 1 1 de dévier les premiers rayons n par réflexion interne totale sur ces facettes de réflexion 14. Par cette déviation, les facettes de réflexion 14 envoient ces premiers rayons n sur la deuxième surface de réflexion 21 avec un angle permettant de produire une réflexion interne totale sur cette dite deuxième surface de réflexion 21 . Ces premiers rayons n sont alors réfléchis vers le dioptre de sortie 9 après cette réflexion sur cette dite deuxième surface de réflexion 21. Cette réflexion est ainsi dite réflexion interne totale terminale.

[0063] Les pentes des facettes de réflexion 14 sont de moins en moins fortes en s’éloignant du bord de coupure 6 vers le dioptre de sortie 9. Les premiers rayons n sont en effet de plus en plus rasant au plus leur point d’impact sur la première surface de réflexion 1 1 est éloigné du bord de coupure 6.

[0064] Ici les premiers prismes 13 sont agencés jusqu’au dioptre de sortie 9.

Cependant, il est possible de ne les disposer que sur une portion amont de la première surface de réflexion 1 1 , par exemple sur les 12 à 15 premiers millimètres et/ou au moins sur le premier tiers de la première surface de réflexion 1 1 .

[0065] Le pas entre les premiers prismes 13 est ici constant. Cela simplifie la

conception de pièce optique 1 et évite potentiellement les variations d'épaisseur de la pièce. Comme dans cet exemple, le pas entre les premiers prismes peut être d’environ 1 mm.

[0066] Ici, la deuxième surface de réflexion 21 est lisse. Cependant alternativement, elle pourrait comprendre également une pluralité de prismes, dits deuxièmes prismes, dont les facettes de réflexion seraient agencées de manière à réfléchir vers le dioptre de sortie 9 les premiers rayons n réfléchis par la première surface de réflexion 1 1 .

[0067] Ces deuxièmes prismes peuvent présenter les mêmes caractéristiques que les premiers prismes 13, notamment concernant leur pas et/ou la pente de leurs facettes de réflexion 14.

[0068] Ainsi, chacune des portions de guidage 10 est apte à former un faisceau présentant une coupure supérieure. La somme de l’ensemble de ces faisceaux forme le faisceau global d’éclairage F dans les côtés, illustré en figure 8. On peut observer que ce faisceau global F présente une ligne de coupure C agencée sur l’horizon H. Au-dessus de la ligne de coupure C, les courbes isolux illustrées représentent des rayons parasites mais qui sont en quantité suffisamment faible pour ne pas éblouir. [0069] En l’absence des premiers prismes 13, on obtient le faisceau F’ de la figure 7. Si celui-ci présente également une ligne de coupure horizontale C’, il y a en revanche davantage de rayons parasites au-dessus de la ligne de coupure C’. Le risque d’éblouissement est plus élevé.

[0070] Par ailleurs, ces premiers prismes 13 permettent de réinjecter certains rayons, à savoir les premiers rayons n, sous la ligne de coupure C et confèrent ainsi une épaisseur verticale du faisceau F plus élevée que celle du faisceau F’ obtenu sans les prismes premiers 13.

[0071 ] On a donc amélioré le rendement et la qualité du faisceau d’éclairage dans les coins malgré la faible épaisseur des portions de guidage 10 et donc du plateau 8 de la pièce optique 1.

[0072] Bien que particulièrement intéressante dans le cadre d’un éclairage dans les coins, l’invention peut s’appliquer à d’autres types de faisceaux à coupure, tel qu’un faisceau antibrouillard, ou encore un faisceau de croisement.