Réflecteur de projection et de réception de radiations
La présente invention a pour objet un réflecteur de projection et de réception de radiations, par exemple un projecteur de lumière. Son but est de fournir un réflecteur permettant d'obtenir des plages d'éclairement (dans le cas d'une radiation lumineuse) de formes diverses et bien délimitées que les réflecteurs connus ne permettent pas d'obtenir.
Le réflecteur faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une surface réfléchissante dont les sections par des plans passant par un point commun situé dans un plan de référence et coupant le plan de référence selon une série de droites sont des coniques constituant un premier système, les sommets de ces coniques étant situés respectivement sur des coniques constituant un second système placées dans des plans perpendiculaires au plan de référence et passant par le point commun, les coniques du premier système découpant sur lesdites droites des cordes de même longueur et perpendiculaires aux axes de ces coniques, un des foyers d'une des coniques du premier système étant un foyer commun aux coniques du second système, la disposition étant telle que les radiations émises ou reçues par ce foyer, après ou avant avoir été renvoyée par le réflecteur,
coupent des plans passant respectivement par les cordes et faisant avec le plan de référence des angles dièdres semblables, les traces des radiations sur ces plans étant des coniques de même espèce que les coniques du premier système, chacune de ces traces, étant produites par la radiation correspondant à une des coniques du premier système et admettant la même corde que celle-ci dans le plan de référence le sommet de chacune de ces traces étant le deuxième foyer d'une conique du second système.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, deux formes d'exécution du réflecteur objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue de face montrant les caractéristiques géométriques de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue de bout correspondant à la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en plan correspondant à la fig. 1.
La fig. 4 est une vue en perspective de cette forme d'exécution.
La fig. 5 montre l'application du réflecteur à l'éclairage d'une route dans un virage.
La fig. 6 est une vue de la seconde forme d'exécution, et
la fig. 7 montre la plage d'éclairage du réflecteur de la fig. 6.
Le réflecteur représenté aux fig. 1 à 4 comprend une surface réfléchissante définie géométriquement de la façon suivante.
Considérons un plan P et dans ce plan un point O par lequel passe un axe YY' perpendiculaire au plan P.
Dans ce plan traçons deux axes perpendiculaires entre eux XX' et ZZ' passant par le point O. Ces axes peuvent subir une rotation autour du point O en prenant chroniquement et respectivement les positions XlX'1,
X2X'2,... XnX'n et Zip'1, Z2Z'2,... ZnZ'n (fig. 3).
Un segment AB sur l'axe XX', dont le point O constitue le point milieu, se déplace de la même façon en Arbi,
A2B2, .... AnBn.
On choisit sur l'axe YY' deux points S et F, S étant le sommet d'une conique C passant par A et B, d'axe SFO situé sur YY', F étant un foyer de cette conique et AOB une de ses cordes perpendiculaires à son axe. Cette conique est située dans un plan Q perpendiculaire à P et contenant les axes XX' et YY'.
Dans un plan R contenant les axes ZZ' et YY', par conséquent perpendiculaire à XX', traçons une seconde conique D dont S est l'un des points et F un des foyers.
L'axe principal de cette conique situé dans le plan R passe par un deuxième foyer F'.
Ces deux coniques C et D sont les coniques maîtresses de deux systèmes de coniques, les coniques de chaque système étant de même espèce c'est-à-dire qu'on aura dans un système que des ellipses, ou que des paraboles, etc., les deux systèmes combinés constituant une surface réfléchissante réalisée de la manière décrite ci-après et dont chaque point renvoie suivant certaines règles la radiation émanant du foyer F ou devant y être dirigée.
Dans la forme d'exécution décrite, la courbe maîtresse C du premier système est une parabole de sommet S, de foyer F et d'axe SFO, passant par A et B et admettant AB comme corde perpendiculaire à l'axe SFO en O sur YY'. La courbe maîtresse D du second système est une ellipse de foyers F et F', située dans le plan R et passant par S.
Dans le premier système, envisageons en dehors de la surface réfléchissante une parabole AF'B de corde AOB commune avec celle de la parabole C. Cette parabole est située dans un plan T perpendiculaire au plan R (fig. 2).
On peut montrer que les rayons de la radiation émanant du foyer F et frappant la parabole C sont renvoyés parallèlement entre eux sur la parabole AF'B constituant une trace G sur le plan T et passent respectivement dans des plans perpendiculaires à XX', le second foyer
F' de l'ellipse D constituant le sommet de la parabole
AF'B.
Donnons maintenant à tout l'ensemble un mouvement de rotation autour de l'axe YY', les points O, F et S de cet axe ainsi que le plan P restant fixes. Par sa rotation autour de YY', L'ellipse D donne des ellipses qui ont toutes le même foyer F mais des foyers F'1, F'2,... F'n différents qui sont disposés sur une circonférence passant par le foyer F' de ellipse D et située dans un plan perpendiculaire à YY' (fig. 2). Au fur et à mesure de cette rotation, traçons des paraboles C1, C2,... Cn dont les sommets S1, S2,...Sn se déplacent sur l'ellipse D en rotation, de façon synchrone avec la rotation de l'ensemble.
Ces sommets se trouvent donc sur les ellipses dérivant de la rotation de l'ellipse D. Ces sommets S, S1, S2,... Sn sont sur une courbe représentée aux fig. 1 à 4. Les points Al et B1, A2 et B2,... An et Bn sont placés respectivement sur les axes XlX'l, X2X'2,... XnX'n.
Le plan T suit le mouvement de rotation de la parabole AF'B et se trouve ainsi déplacé successivement dans des plans T1, T2,... Tn qui contiennent respectivement des paraboles AlF'lBl, A2F'2B2,... AnF'nBn dont les sommets F'1, F'2,... F'n sont les foyers des ellipses obtenus par la rotation de l'ellipse D.
Un rayon partant du foyer F et tombant sur le sommet Sn, par exemple, est renvoyé sur le second foyer
F'n de l'ellipse correspondante. Une surface horizontale placée au-dessous du réflecteur et parallèle au plan P (fig. 3) est éclairée par des dièdres lumineux partant des paraboles AF'B, AlF'lBl,... AnF'nBn sur lesquelles la lumière provenant du foyer F est concentrée. On obtient ainsi une plage éclairée courbe. En réglant le synchronisme entre la rotation de l'ellipse D et le déplacement du sommet S sur l'ellipse tournante (en S1, S2,... Sn), on peut déterminer les paraboles ASB, AlSlBl,... AnSnBn
définissant le réflecteur et déterminer la courbure de la plage éclairée.
Pour toutes les paraboles comprises dans la surface réfléchissante, la radiation envoyée ou reçue par le foyer
F et passant par les points de chacune de ces paraboles, passe dans chaque cas par la trace parabolique correspondante et de même corde. Entre ces deux courbes, les rayons de la radiation sont parallèles entre eux. I1 en est de même au-delà de la trace.
Dans le cas de rayons lumineux émanant du foyer F, les rayons frappant une des paraboles du réflecteur sont renvoyés parallèlement entre eux vers la trace parabolique correspondante et continuent de la même façon au-delà de cette trace. S'ils frappent un plan perpendiculaire à YY', on obtient une ligne lumineuse courbe.
A chaque parabole du réflecteur correspond sur le plan une trace lumineuse. Comme toutes les paraboles du réflecteur sont infiniment rapprochées, il en est de même de ces traces lumineuses sur le plan de projection, ces traces constituant donc une plage éclairée continue et allongée dans le sens des axes ZZ', ZlZ'l, Z2Z'2,...
ZnZ'n. Du fait de la forme incurvée du réflecteur, la plage prend une forme incurvée, fonction de la façon dont le réflecteur est conçu. Dans le sens latéral, la plage est relativement étroite du fait du parallélisme des rayons. Elle est plus ou moins large du fait de la grandeur du réflecteur ainsi que du volume de la source lumineuse.
Le réflecteur décrit peut être utilisé, par exemple, pour l'éclairage d'un virage d'une autoroute (fig. 5) comprenant deux voies de circulation 1 et 2 parallèles séparées par une berme centrale 3, la circulation dans la voie 1 étant en sens inverse de celle dans la voie 2.
L'éclairage le long de la voie intérieure 2 risque de déborder sur la voie extérieure 1 et causer de ce fait un certain éblouissement. On peut y remédier en créant une plage éclairée courbe adaptée à la voie de circulation intéressée et qui peut être obtenue avec le réflecteur décrit. Le réflecteur placé à l'entrée du virage (voie 2), au lieu de donner une plage d'éclairage présentant un axe 4, donne une plage éclairée d'axe courbe 5 épousant la courbe du virage.
On a vu que, dans des réflecteurs décrits, les rayons renvoyés par une des paraboles constituant la surface réfléchissante sont parallèles entre eux. Ceux provenant de la parabole au sommet d'un réflecteur sont renvoyés sur la plage au droit dudit réflecteur et ceux des paraboles constituant le bord de la surface réfléchissante sont renvoyés aux extrémités de la plage.
On peut construire des réflecteurs donnant des éclairages divers: longs, courts, droits, courbes à droite ou à gauche, de manière qu'on puisse assembler des demi
surfaces réfléchissantes deux à deux au choix et obtenir ainsi une série de combinaisons et de plages d'éclairage
diverses.
Le réflecteur de la fig. 6 est dissymétrique et convient
notamment pour l'éclairage des autoroutes. Il est constitué par deux demi-surfaces différentes JS et KS présen
tant toutes deux les caractéristiques décrites pour la
forme d'exécution des fig. 1 à 4, mais renvoyant les
rayons émis du foyer commun F sur des traces paraboliques différentes dans le plan T. La surface JS renvoie les rayons sur une trace parabolique de corde AB passant par un foyer F'1, et la surface KS renvoie les rayons sur
une trace parabolique également de corde AB mais
passant par un foyer F'2. La surface JS assure l'éclairage
vers l'avant de la route et la surface KS vers l'arrière
(fig. 7).
Les deux demi-surfaces JS et KS se raccordent
sur une parabole commune qui passe par le sommet S du
réflecteur et par les points A et B et qui est comprise dans un plan perpendiculaire à celui de la fig. 6 et passant par le foyer F et le point O. Ainsi les deux demisurfaces se raccordent sans discontinuité. Notons que la parabole commune pourrait passer par un autre point que le sommet S, par exemple par un point M, le réflecteur comprenant alors deux demi-surfaces JSM et KM.
Le réflecteur décrit peut être utilisé pour l'éclairage des rues, des places et des terrains de sport, des pistes de ski, pour les projecteurs utilisés dans le cinéma et la télévision, pour les lampes à main et pour les phares d'automobiles. I1 peut permettre aussi la diffusion du son en nappes.
Dans le réflecteur représenté, le premier système de coniques comprend des paraboles et la conique maîtresse du second système est une ellipse. On peut envisager des réflecteurs dont les surfaces réfléchissantes sont définies par d'autres coniques, soit pour le premier système soit pour le second (paraboles, hyperboles, ellipses).
Radiation projection and reception reflector
The present invention relates to a reflector for projecting and receiving radiation, for example a light projector. Its aim is to provide a reflector making it possible to obtain illumination ranges (in the case of light radiation) of various and well-defined shapes that known reflectors do not make it possible to obtain.
The reflector forming the subject of the invention is characterized in that it comprises at least one reflecting surface, the sections of which by planes passing through a common point situated in a reference plane and intersecting the reference plane along a series of lines are conics constituting a first system, the vertices of these conics being situated respectively on conics constituting a second system placed in planes perpendicular to the reference plane and passing through the common point, the conics of the first system cutting on said lines of strings of the same length and perpendicular to the axes of these conics, one of the foci of one of the conics of the first system being a common focus to the conics of the second system, the arrangement being such that the radiations emitted or received by this focus, after or before have been returned by the reflector,
intersect planes passing respectively through the chords and forming similar dihedral angles with the reference plane, the traces of the radiations on these planes being conics of the same kind as the conics of the first system, each of these traces being produced by the radiation corresponding to one of the conics of the first system and admitting the same chord as the latter in the reference plane, the apex of each of these traces being the second focal point of a conic of the second system.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, two embodiments of the reflector which is the subject of the invention.
Fig. 1 is a front view showing the geometric characteristics of the first embodiment.
Fig. 2 is an end view corresponding to FIG. 1.
Fig. 3 is a plan view corresponding to FIG. 1.
Fig. 4 is a perspective view of this embodiment.
Fig. 5 shows the application of the reflector to the illumination of a road in a bend.
Fig. 6 is a view of the second embodiment, and
fig. 7 shows the illumination range of the reflector of FIG. 6.
The reflector shown in fig. 1 to 4 comprises a reflective surface defined geometrically as follows.
Consider a plane P and in this plane a point O through which passes an axis YY 'perpendicular to the plane P.
In this plane, we trace two perpendicular axes between them XX 'and ZZ' passing through the point O. These axes can undergo a rotation around the point O by taking chronically and respectively the positions XlX'1,
X2X'2, ... XnX'n and Zip'1, Z2Z'2, ... ZnZ'n (fig. 3).
A segment AB on the axis XX ', whose point O constitutes the midpoint, moves in the same way in Arbi,
A2B2, .... AnBn.
We choose on the axis YY 'two points S and F, S being the vertex of a conic C passing through A and B, of axis SFO located on YY', F being a focal point of this conic and AOB one of its strings perpendicular to its axis. This conic is located in a Q plane perpendicular to P and containing the axes XX 'and YY'.
In a plane R containing the axes ZZ 'and YY', therefore perpendicular to XX ', draw a second conic D of which S is one of the points and F one of the foci.
The main axis of this conic located in the plane R passes through a second focus F '.
These two conics C and D are the master conics of two systems of conics, the conics of each system being of the same species, that is to say that we will have in a system only ellipses, or parabolas, etc. , the two combined systems constituting a reflecting surface produced in the manner described below and in which each point returns according to certain rules the radiation emanating from the focus F or having to be directed therein.
In the embodiment described, the master curve C of the first system is a parabola with vertex S, focal point F and axis SFO, passing through A and B and admitting AB as a chord perpendicular to the SFO axis in O on YY '. The master curve D of the second system is an ellipse of foci F and F ', located in the plane R and passing through S.
In the first system, let us consider, outside the reflecting surface, an AF'B parabola with an AOB chord common with that of parabola C. This parabola is located in a plane T perpendicular to the plane R (fig. 2).
We can show that the rays of the radiation emanating from the focus F and striking the parabola C are returned parallel to each other on the parabola AF'B constituting a trace G on the plane T and pass respectively in planes perpendicular to XX ', the second hearth
F 'of the ellipse D constituting the top of the parabola
AF'B.
Let us now give the whole assembly a movement of rotation around the axis YY ', the points O, F and S of this axis as well as the plane P remaining fixed. By its rotation around YY ', the ellipse D gives ellipses which all have the same focus F but different foci F'1, F'2, ... F'n which are arranged on a circumference passing through the focus F 'of ellipse D and located in a plane perpendicular to YY' (fig. 2). As this rotation progresses, let's draw parabolas C1, C2, ... Cn whose vertices S1, S2, ... Sn move on the rotating ellipse D, synchronously with the rotation of the together.
These vertices are therefore found on the ellipses deriving from the rotation of the ellipse D. These vertices S, S1, S2, ... Sn are on a curve shown in fig. 1 to 4. The points A1 and B1, A2 and B2, ... An and Bn are placed respectively on the axes XlX'l, X2X'2, ... XnX'n.
The plane T follows the movement of rotation of the parabola AF'B and is thus moved successively in planes T1, T2, ... Tn which respectively contain parabolas AlF'lBl, A2F'2B2, ... AnF'nBn whose vertices F'1, F'2, ... F'n are the foci of the ellipses obtained by the rotation of the ellipse D.
A ray starting from the focus F and falling on the top Sn, for example, is returned to the second focus
F'n of the corresponding ellipse. A horizontal surface placed below the reflector and parallel to the plane P (fig. 3) is illuminated by luminous dihedrons starting from the parabolas AF'B, AlF'lBl, ... AnF'nBn on which the light coming from the focus F is concentrated. A curved illuminated area is thus obtained. By adjusting the synchronism between the rotation of the ellipse D and the displacement of the vertex S on the rotating ellipse (in S1, S2, ... Sn), we can determine the parabolas ASB, AlSlBl, ... AnSnBn
defining the reflector and determining the curvature of the illuminated area.
For all parabolas included in the reflecting surface, the radiation sent or received by the focus
F and passing through the points of each of these parabolas, passes in each case through the corresponding parabolic trace and of the same chord. Between these two curves, the rays of the radiation are parallel to each other. It is the same beyond the trace.
In the case of light rays emanating from the focus F, the rays striking one of the parabolas of the reflector are sent back parallel to each other towards the corresponding parabolic trace and continue in the same way beyond this trace. If they strike a plane perpendicular to YY ', we get a curved luminous line.
A luminous trace corresponds to each parabola of the reflector on the plane. As all the parabolas of the reflector are infinitely close together, it is the same for these light traces on the projection plane, these traces therefore constituting a continuous and elongated illuminated area in the direction of the axes ZZ ', ZlZ'l, Z2Z'2 , ...
ZnZ'n. Due to the curved shape of the reflector, the beach takes on a curved shape, depending on how the reflector is designed. In the lateral direction, the range is relatively narrow due to the parallelism of the spokes. It is more or less wide due to the size of the reflector as well as the volume of the light source.
The reflector described can be used, for example, for lighting a bend in a motorway (fig. 5) comprising two parallel traffic lanes 1 and 2 separated by a central berm 3, the traffic in lane 1 being in the opposite direction to that in track 2.
The lighting along the interior track 2 may overflow onto the exterior track 1 and thereby cause some glare. This can be remedied by creating a curved illuminated area suitable for the traffic lane concerned and which can be obtained with the reflector described. The reflector placed at the entrance to the bend (track 2), instead of giving a lighting area having an axis 4, gives an illuminated area with a curved axis 5 matching the curve of the bend.
It has been seen that, in the reflectors described, the rays returned by one of the parabolas constituting the reflecting surface are mutually parallel. Those coming from the parabola at the top of a reflector are returned to the beach to the right of said reflector and those from the parabolas constituting the edge of the reflecting surface are returned to the ends of the range.
We can build reflectors giving various lights: long, short, straight, curved to the right or to the left, so that we can assemble
reflective surfaces two by two to choose from and thus obtain a series of combinations and lighting ranges
various.
The reflector of FIG. 6 is asymmetrical and suitable
especially for highway lighting. It is constituted by two different half-surfaces JS and KS present
both the characteristics described for the
embodiment of fig. 1 to 4, but returning the
rays emitted from the common focus F on different parabolic traces in the plane T. The surface JS returns the rays on a parabolic trace of chord AB passing through a focus F'1, and the surface KS returns the rays on
a parabolic trace also of chord AB but
passing through a focus F'2. JS surface provides lighting
to the front of the road and the KS surface to the rear
(fig. 7).
The two half-surfaces JS and KS connect
on a common parabola which passes through the vertex S of
reflector and by points A and B and which is included in a plane perpendicular to that of FIG. 6 and passing through the focus F and the point O. Thus the two half-surfaces are connected without discontinuity. Note that the common parabola could pass through a point other than the vertex S, for example through a point M, the reflector then comprising two half-surfaces JSM and KM.
The described reflector can be used for lighting streets, squares and sports grounds, ski slopes, for projectors used in cinema and television, for hand lamps and for automobile headlights. It can also allow the diffusion of sound in layers.
In the reflector shown, the first system of conics includes parabolas and the master conic of the second system is an ellipse. It is possible to envisage reflectors whose reflecting surfaces are defined by other conics, either for the first system or for the second (parabolas, hyperbolas, ellipses).