FR2919913A1 - Module optique pour dispositif d'eclairage et/ou de signalisation de vehicule - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un module optique (M) pour dispositif d'éclairage et/ou de signalisation, notamment pour véhicule automobile, comportant- au moins une source lumineuse (S),- au moins un système optique de sortie pour la formation d'un faisceau lumineux d'éclairage ou de signalisation,- au moins un système optique d'entrée comprenant un élément de collimation (C) dioptrique recevant des rayons lumineux émis par ladite source (S) et transmettant un faisceau de rayons parallèles vers ledit système optique de sortie,tel que le système optique de sortie comprend un élément optique à microstructures (E) sous forme d'un diffuseur holographique ou d'un diffuseur diffractif ou d'un diffuseur réfractif.

Description

Module optique pour dispositif d'éclairage et/ou de signalisation de

vé-hicule La présente invention concerne des modules optiques destinés à être intégrés dans des dispositifs d'éclairage et/ou de signalisation plus particulièrement prévus pour véhicules automobiles. On comprend par module optique un ensemble d'éléments comprenant au moins une source lumineuse et apte à émettre au moins un type donné de faisceau remplissant une fonction d'éclairage ou une fonction de ~o signalisation. Les fonctions d'éclairage les plus connues comprennent principale-ment les faisceaux de croisement, de route, d'antibrouillard, et les fonctions de signalisation comprennent principalement les feux de position, les feux indicateurs de changement de direction, les feux indicateurs de freinage, les feux de recul, les feux arrière de brouillard et les feux diurnes (connus sous le terme anglais de Day Run- 15 ning Light et de son abréviation : DRL). Chaque fonction comporte généralement une source lumineuse, un réflecteur renvoyant les rayons lumineux émis par la source dans une direction générale d'émission, et éventuellement une glace de fermeture, et éventuellement un écran intermédiaire, encore appelé voyant, participant ou non à la formation du faisceau 2u lumineux, res différents éienï-nts étant agencés pour fournir un faisceau d'éclairage ou de signalisation dont les caractéristiques géométriques et photométriques doivent être conformes à différentes réglementations. La glace de fermeture du boîtier est généralement commune à tous les dispositifs présents dans le même boîtier. Chaque fonction nécessite ainsi un volume minimal pour son implantation dans 25 un dispositif d'éclairage ou de signalisation particulier. Cependant, le volume disponible pour implanter des dispositifs d'éclairage ou de signalisation est de plus en plus réduit aussi bien à l'avant qu'à l'arrière d'un véhicule automobile moderne. En effet, les contraintes de l'aérodynamique et les conceptions des stylistes conduisent à des formes souvent différentes de celles qui résulteraient uniquement de considérations 30 techniques. Ce besoin de compacité accrue se fait notamment sentir en ce qui concerne la profondeur des modules. Il est en outre important que cette compacité ne s'obtienne pas au détriment des performances optiques du module. -2 Enfin, l'aspect visuel du module est d'une grande importance désormais, et il est de plus en plus de demandé de concevoir des modules optiques d'aspect nouveau, et qui aient notamment un aspect à l'état allumé et un aspect à l'état éteint qui soient adaptables et distincts.

Il est déjà connu du brevet EP 1 746 339 un module optique utilisant une source de lumière sous forme d'une diode électroluminescente (ou LED , abréviation correspondant au terme anglais Light Emitting Diode), un système optique d'entrée comprenant un élément de collimation recevant les rayons lumineux émis par la source et transmettant un faisceau de rayons parallèles vers un système optique de to sortie permettant la formation d'un faisceau lumineux d'éclairage ou de signalisation ; II est également connu de la demande de brevet EP 0 641 967 un module optique comprenant une source de lumière sous forme d'une lampe halogène, disposée au fond d'un réflecteur devant lequel est disposée une surface diffractive du type à 15 modulation de phase. Le but de l'invention est de proposer un nouveau module optique surmontant les inconvénients précités, et qui soit notamment particulièrement compact, performant optiquement et offrant une plus grande liberté de style, notamment de plus larges possibilités en terme d'aspect visuel à l'état allumé et/ou à l'état éteint. 20 L'invention a pour objet un module optique pour dispositif d'éclairage et/ou de signalisation, notamment pour véhicule automobile, comportant -au moins une source lumineuse, - au moins un système optique de sortie pour la formation d'un faisceau lumineux d'éclairage ou de signalisation, 25 au moins un système optique d'entrée comprenant un élément de collimation dioptrique recevant des rayons lumineux émis par la source et transmettant un faisceau de rayons parallèles vers ledit système optique de sortie, tel que le système optique de sortie comprend un élément optique à microstructures sous forme d'un diffuseur holographique ou d'un diffuseur diffractif ou d'un diffuseur 30 réfractif, qui peut être notamment constitué d'une matrice de micro-lentilles. Ce type de conception de module permet en effet de cumuler nombre d'avantages : notamment en se passant de réflecteur, il peut avoir une profondeur très réduite. Il permet aussi d'offrir un style tout à fait nouveau : les éléments optiques à microstructures peuvent conférer au module un aspect à l'état éteint très par- ticulier, notamment de type verre dépoli, très différent de son aspect allumé qui peut, par exemple, présenter une tache lumineuse unique homogène ou plusieurs spots lumineux distincts. En outre, il est très efficace sur le plan optique, car ces microstructures permettent d'obtenir, à partir d'un faisceau préalablement collimaté, un faisceau dont la distribution et le ou les maxima d'intensité sont très précisément ajustés. De préférence, les systèmes optiques d'entrée et de sortie sont donc dépourvus de réflecteur. On comprend par réflecteur des éléments comprenant une surface réfléchissante car métallique ou métallisée, notamment aluminée, comme io des réflecteurs en tôle ou en matériau polymère recouvert d'un revêtement à base d'aluminium. Pouvoir éliminer tout réflecteur du module optique est très intéressant en terme d'encombrement, car la présence d'un réflecteur, généralement bombé, requiert généralement que le module ait une profondeur significative. Selon un mode de réalisation, le système optique d'entrée et le système opti- 15 que de sortie sont d'une seule pièce. On comprend par une seule pièce le fait qu'ils soient intégrés dans un même composant, et qu'on puisse ainsi fabriquer l'ensemble en un minimum d'étapes, voire en une seule si le tout est à base, par exemple, de polymère(s) qu'on peut mouler en une fois. Outre la compacité et la plus grande facilité de fabrication, ce choix d'intégration permet aussi d'éviter, lors du 20 moi-Mage des différents éléments du module. d'avoir à prévoir des moyens de positionnement relatif entre systèmes optiques d'entrée et de sortie. Selon une variante, l'élément optique à microstructures est disposé contre ou fait partie de la face de sortie de l'élément de collimation. On peut ainsi avoir un élément de collimation à base de polymère(s) comprenant l'élément à microstructu- 25 res, le tout étant moulé en une seule étape. On peut aussi choisir un élément de collimation en verre, sur la face duquel on vient apposer l'élément à microstructures sous forme d'un film à base de polymère(s). Une autre option que celle décrite plus haut consiste à ce que le système op-tique d'entrée et le système optique de sortie soient distincts. 30 Selon un mode de réalisation correspondant à cette autre option, l'élément optique à microstructures fait partie d'un écran disposé en aval de l'élément de collimation. Selon un autre mode de réalisation, l'élément optique à microstructures fait partie intégrante de ou ,est apposé sur l'une des faces de la glace de fermeture du -4 dispositif d'éclairage ou de signalisation. On préfère que ce soit la face interne de la glace, celle tournée vers l'intérieur du dispositif, de façon à ce que l'élément optique à microstructures soit protégé au mieux, et que sa surface ne risque pas d'être dé-gradée.

De préférence, le module selon l'invention comprend une pluralité de sources lumineuses, avec soit le système optique d'entrée et/ou le système optique de sortie commun à plusieurs (ou toutes les) sources, soit un système optique d'entrée et/ou un système optique de sortie par source. De préférence encore, le module selon l'invention comprend une pluralité de lo sources lumineuses, avec soit l'élément optique à microstructures commun à toutes les sources ou plusieurs d'entre elles, soit un élément optique à microstructures par source lumineuse. Dans ce cas, on peut les faire fonctionner toutes en même temps, ou par groupes (alternativement ou cumulativement) avec l'alimentation électrique appropriée. Ce dernier cas de figure est intéressant si l'on veut, avec le même 15 module, émettre deux types faisceaux lumineux : on peut alors choisir x groupements de sources, chaque groupe ayant une source de caractéristiques différentes d'un autre groupe (couleur, type, puissance ...). Avantageusement, la ou les sources lumineuses sont choisies parmi les diodes électroluminescentes (LED) et les lampes halogène. En choisissant des LEDs, 20 on va obtenir le module optique le plus compact/le plus léger. Par contre, bien que la technologie des LEDs fait des progrès considérables, on peut se trouver limité en termes de puissance lumineuse disponible, notamment pour assurer des fonctions d'éclairage nécessitant de forts flux lumineux. En choisissant les lampes halogènes, on choisit une technologie de lampe bien connue, avec une large gamme de puis- 25 sances disponibles. L'élément de collimation peut être une lentille convergente dont le foyer est situé au voisinage de la source lumineuse, notamment une lentille de type lentille de Fresnel. Ce type de lentille est déjà utilisé dans les feux stop surélevés pour véhicule automobile. 30 L'élément de collimation peut être prolongé par un élément de guidage de la lumière, qui est distinct ou d'une pièce avec l'élément de collimation. L'élément de collimation va permettre d'obtenir un faisceau de rayons substantiellement parallèles entre eux, et l'élément de guidage, selon le principe connu du guide de lumière, va donc pouvoir amener ce faisceau dans la zone du module voulue, tout particulière- - ment dans la zone où se situe l'élément optique à microstructures (qui peut d'ailleurs constituer la face de sortie de cet élément de guidage ou y être apposé) : ce guide peut être rectiligne, courbe ou coudé, et augmente ainsi les possibilités d'implantation des différents éléments du module en fonction de son volume total et de sa géométrie alloués. Selon une variante, l'élément de collimation et la source lumineuse sont intégrés / d'une seule pièce. Cela est notamment le cas avec des sources lumineuses de type LEDs : elles ont généralement des surfaces émittrices planes qui sont protégées par des écrans protecteurs transparents du type dôme plein en polymère io au contact direct des surfaces émittrices ou du type écran transparent disposés à une certaine distance desdites surfaces. Dôme et écrans sont généralement en polymère, et on peut concevoir alors des écrans protecteurs modifiés de façon à remplir aussi le rôle de collimateurs du faisceau. L'élément optique à microstructures, notamment s'il s'agit d'un diffuseur holo- 15 graphique ou d'un diffuseur diffractif, peut présenter des microstructures d'une taille caractéristique (dimension correspondant sensiblement au diamètre de chaque microstructure) d'au plus 50 micromètres, notamment comprise entre 10 micromètres et 30 micromètres, et/ou d'une profondeur d'au plus 20 micromètres, notamment comprise entre 2 et 10 micromètres. S'il s'agit d'un diffuseur réfractif sous forme 20 d'une matrice de microlentilles, la dimension caractéristique des microstructures peut cependant atteindre 100 micromètres et leur profondeur peut atteindre 200 micromètres. Selon un exemple, l'élément optique à microstructures est un diffuseur holographique créant un motif elliptique, correspondant à une distribution d'intensité lu- 25 mineuse des rayons lumineux le traversant représentée par deux courbes sensiblement de forme gaussienne selon deux directions sensiblement perpendiculaires. L'élément optique à microstructures peut être défini selon une surface globalement sensiblement plane ou courbe. La dernière alternative est intéressante, notamment quand il est intégré à un écran, et que cet écran doit suivre, au moins par- 30 tiellement, le galbe de la glace de fermeture du dispositif d'éclairage ou de signalisation. Le module selon l'invention peut réaliser une ou plusieurs des fonctions, notamment de type signalisation, choisies parmi les fonctions stop (feu stop standard et feu stop surélevé), recul, lanterne, indicateur de direction, anti-brouillard, feu - diurne. Selon la nature des sources lumineuses, on peut aussi utiliser ce type de module pour l'obtention de faisceaux d'éclairage. Le module selon l'invention peut comprendre une pluralité de sources lumineuses dont la distance entre sources et/ou la distance élément de collimation - élément optique à microstructures est déterminée de façon à ce que l'aspect à l'état allumé du module présente plusieurs taches de lumière distinctes correspondant à chacune des sources ou une unique tache de lumière, qui s'avère être particulière-ment homogène. L'invention a également pour objet tout projecteur ou feu de véhicule intégrant io au moins un module optique tel que décrit plus haut, ainsi que le véhicule automobile sur lequel est monté ledit projecteur ou ledit feu. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'exemples de réalisations non limitatifs, à l'aide des figures suivantes : 15 Figures 1 et 2: la représentation d'un premier exemple de réalisation d'un module optique selon l'invention, la figure 2 étant un agrandisse-ment schématique de l'élément de collimation représenté avec le reste du module en figure 1, Figures 3 à 5 : les courbes en trois dimensions représentant les intensi-20 tés lumineuses obtenues avec l'exemple de réalisation précédent (axes horizontaux : selon respectivement une direction verticale et une direc- tion horizontale, axe vertical : intensité lumineuse en Candélas) Figure 3 : intensités lumineuses, majorées de 30%, à obtenir pour réaliser un faisceau lumineux correspondant à un feu stop 25 réglementaire, Figure 4 : intensités en sortie de l'élément de collimation avant que les rayons ne traversent l'élément optique à microstructures, Figure 5: comparaison des intensités obtenues en sortie de l'élément optique à microstructures de type diffractif avec les in- 30 tensités définies réglementairement selon la figure 3, - Figures 6 à 8 : les représentations schématiques de 3 exemples de ré- alisation d'un module optique selon l'invention, - Figures 9, 10a, 10b : un exemple de réalisation d'un module optique selon l'invention avec plusieurs sources lumineuses, les figures 10a et 10b étant des agrandissements d'un élément de collimation représenté avec le reste du module en figure 9, Figure 11 a-b-c : un autre exemple de réalisation de module optique selon l'invention avec plusieurs sources lumineuses, en vue de face (fi- gure 11 a), en vue de dessus (figure 11 b) et en perspective (figure 11 c), - Figures 12 et 13 : un autre exemple de réalisation d'un élément de collimation pour un module optique selon l'invention en vue en perspective (figure 12) et selon une coupe transversale (figure 13), Figure 14 : un autre exemple de réalisation d'un élément de collimation to pour un module optique selon l'invention (coupe transversale), - Figure 15a-15b : un autre exemple d'un élément de collimation associé à une source de type lampe halogène en vue arrière (figure 15a) et en vue avant (figure 15b), - Figures 16 et 17: deux représentations schématiques de la forme et de 15 l'arrangement possibles des microstructures sur une portion de surfa-ces susceptible d'être utilisée comme élément optique à microstructures dans un module optique selon l'invention : - Figure 16 : une surface délimitant des motifs en relief - Figure 17 : une surface délimitant des motifs en creux, 20 Toutes ces figures sont très schématiques, et pas nécessairement à l'échelle afin d'en rendre la lecture plus facile. Par convention, dans la présente description, on appelle avant la direction dans laquelle est émise la lumière émergeant du dispositif d'éclairage ou de signalisation, et arrière la direction opposée. Sur la Figure 1, l'avant est ainsi à droite et 25 l'arrière à gauche. De même, les termes haut, bas , inférieur , supérieur , amont , aval , se rapportent aux différents éléments du module optique dans sa position de montage dans le feu ou le projecteur automobile, lui-même dans sa position de montage dans le véhicule et relativement à la direction générale de propagation de la lumière du module vers l'extérieur du module. 30 Dans toutes les représentations de modules optiques selon l'invention, ne sont représentés que les éléments ayant un rôle optique significatif, et non les éléments de type éléments de montage mécanique, ou même les éventuels éléments de refroidissement du module du type radiateurs, ou à tout le moins pas dans toutes les figures) 2919913 -8- Exemple 1 Cet exemple est illustré par les figures 1 (le module M entier), 2 (le collimateur C) et 6 (le module avec en outre la glace de fermeture du dispositif incorporant le module). Il concerne la réalisation d'un feu stop à l'aide d'une source lumineuse 5 S, qui est une LED lambertienne rouge de type Luxeon k2 de la société Lumileds, et d'un collimateur dioptrique C. La LED est associée à un radiateur Ra et fixée de façon connue sur un circuit imprimé PCB. Les faces externes f ext du collimateur C sont des surfaces proches d'une paraboloïde qui travaillent en réflexion totale, et sa face interne f int centrale travaille io en réfraction. Les rayons émis par la source S dans un demi-plan sont directement reçus par le collimateur C, dont le foyer est disposé au voisinage immédiat de la diode S. Les rayons lumineux émergeant du collimateur C forment un faisceau f de rayons parallèles. Ce faisceau est ensuite reçu par un écran E dont la surface tour-née vers le collimateur C est munie de microstructures. 15 Cet écran E est en polycarbonate PC. C'est un diffuseur holographique créant un motif elliptique. La distribution d'intensité lumineuse peut être représentée par deux gaussiennes différentes selon une direction verticale et une direction horizon-tale. Ces distributions se caractérisent par leur largeur totale à mi-hauteur, c'est-à-dire la largeur angulaire totale de la gaussienne correspondant à une valeur de 20 l'intensité égale à la moitié de l'intensité maximale. Pour un feu stop, la distribution d'intensité lumineuse requise par la réglementation peut être modélisée par deux gaussiennes différentes : une gaussienne avec une largeur à mi-hauteur d'environ 18 dans la direction horizontale et une gaussienne avec une largeur à mi-hauteur d'environ 15 dans la direction verticale. 25 L'écran E est donc choisi en fonction des largeurs à mi-hauteur adaptées pour créer un faisceau réglementaire stop à partir du faisceau sortant du collimateur C. La figure 6 représente le même module optique M, avec cette fois une glace de fermeture G du projecteur dans lequel le module est destiné à être implanté. Le galbe de cette glace G a volontairement été simplifié. Cette glace est en polymère 30 transparent et lisse ne modifiant substantiellement pas les faisceaux lumineux qui la traversent. (A noter que le même type de module peut être conçu avec une LED pour la-quelle le collimateur est directement implanté sur la LED (lentille qui forme un dôme au dessus de la surface émittrice de la LED par exemple). Les microstructures sont alors disposées soit sur la face interne de la glace G soit sur un écran E.) Les figures 3 à 5 montrent qu'on obtient effectivement avec un tel module un feu stop réglementaire : la figure 3 rappelle la courbe tridimensionnelle Cl de réfé- s rence des intensités requises pour un feu stop avec une majoration de 30%. La figure 4 reprend cette courbe de référence Cl, sur laquelle est superposée la courbe C2 correspondant au faisceau que l'on obtient avec le même module mais sans l'écran E. Enfin, la figure 5 superpose à la courbe de référence Cl la courbe C3 correspondant au faisceau émergeant du module cette fois muni de l'écran E. On voit lo que l'écran E a permis d ( écraser la courbe du faisceau, de façon à ne pas dé-passer les maxima d'intensité autorisés : le faisceau devient réglementaire grâce à E. A noter que le module selon les figures 1 et 6, de par la texture de l'écran, a un aspect à l'état éteint qui est laiteux, à la manière d'un verre dépoli, ne permettant is pas de voir derrière l'écran E. A l'état allumé, le spot de lumière peut selon les réglages avoir un contour flou ou net : On a une grande flexibilité d'aspect. Exemple 2 C'est une variante, illustrée par la figure 7, de l'exemple 1 : toutes choses étant égales par ailleurs, l'écran E de l'exemple précédent est supprimé, et les mi- 20 crostructures qu'il portait sont directement formées sur la face de sortie fs du collimateur C. Exemple 3 C'est une variante, illustrée par la figure 8, de l'exemple 1 : toutes choses étant égales par ailleurs, l'écran E de l'exemple précédent est supprimé, et les mi- 25 crostructures qu'il portait sont directement formées sur la face interne fi de la glace G. Exemple 4 Cet exemple est illustré par les figures 9 (le module en entier) et 10a, 10b (collimateur). II concerne la réalisation d'une fonction stop à l'aide de trois mêmes 30 LEDs rouges de type Advanced Power Top LEDs commercialisées par Osram, cha- cune des LEDs étant associée à un collimateur dioptrique C de type lentille de Fres- nel et utilisant un écran E commun à microstructures. Comme représenté sur les figures 10a et 10b, cette lentille de Fresnel est une lentille convergente à 3 zones 2919913 -Io- z1,z2,z3. Les LEDs S sont placées au foyer ou au voisinage du foyer de ces lentilles C, et les faisceaux issus de chaque lentille de Fresnel sont collimatés. Comme pour l'exemple 1, l'écran E est un diffuseur holographique fournissant une répartition elliptique d'intensité lumineuse dont la texturation est adaptée pour recueillir et formater les trois faisceaux. En fonction de la distance entre les LEDs et de la distance entre les faces de sortie des collimateurs et l'écran E, on peut obtenir différents effets : en allumant simultanément les trois LEDs, on peut obtenir une uni-que tache lumineuse allongée et homogène, ou au contraire deux ou trois taches lumineuses distinctes. io A noter que l'on peut également utiliser autant d'écrans E que de sources S et de collimateurs C. Exemple 5 Cet exemple est illustré par les figures 11 a, 11 b et11 c : il concerne une va-riante de réalisation d'un module optique suivant l'invention. Cette variante permet la 15 réalisation de deux fonctions optiques différentes dans le même module : un feu diurne ou DRL et un indicateur de direction avant. Cela est réalisé en n'allumant que certaines des LEDs simultanément et en utilisant des LEDs émettant des rayons lumineux de couleurs différentes. Le faisceau de feu diurne DRL est obtenu avec six LEDs blanches S1 de type 20 Luxeon k2 commercialisés par la société Lumileds, associées à 6 collimateurs C identiques à celui utilisé dans l'exemple 1. Les faisceaux collimatés en sortie des collimateurs C sont reçus par l'écran E dont la surface tournée vers les collimateurs C est munie de microstructures. L'indicateur de direction est fait à l'aide de quatre LEDs ambres S2 de type 25 Platinum Dragon commercialisés par la société Osram, associées à 4 collimateurs C identiques à ceux utilisés pour le DRL. Les faisceaux en sortant des collimateurs interceptent le même écran E commun aux deux fonctions. Les LEDs Si pour le faisceau DRL sont disposées de façon relativement éloignée (distance atteignant presque 10 cm pour la LED la plus éloignée) de l'écran, et 30 de façon à suivre le galbe donné à l'écran E. Cette disposition permet d'obtenir un aspect allumé très homogène et sous forme d'une tache lumineuse allongée continue. Les LEDs S2 pour l'indicateur de direction sont proches de l'écran E, ce qui permet l'obtention d'un aspect allumé pixélisé (c'est-à-dire sous forme de 4 spots lumineux distincts). Il est à noter que l'aspect éteint des deux fonctions est identique, l'écran E a un aspect laiteux , de verre dépoli et ne permet pas de voir ce qui est en amont dans le module. Les répartitions réglementaires pour le DRL et l'indicateur de direction étant différentes mais avec tout de même des similitudes dans la forme de la gaussienne caractérisant la distribution spatiale d'intensité lumineuse recherchée, la structuration de l'écran E a été adaptée pour réaliser un compromis permettant d'obtenir les deux fonctions avec le même écran. Exemple 6 Cet exemple est illustré par les figures 12 et 13 : il concerne une variante de io collimateur C, qui présente sur sa face de sortie fs les microstructures, ce qui permet de ne plus utiliser un écran et d'avoir un module avec un composant de moins. La figure 12 montre un collimateur coudé, la figure 13 représentant en section le trajet de quelques rayons lumineux à travers le collimateur : la collimation à proprement parlé est réalisée par la partie inférieure Pinf du collimateur. La lumière est ensuite 15 renvoyée vers la face de sortie fs du collimateur par réflexion totale sur la face oblique de la partie supérieure Psup du collimateur, qui agit à la façon d'un guide de lumière. L'intérêt d'une telle configuration de collimateur est que l'on peut disposer la LEd S non pas à l'arrière du module mais en partie inférieure, le collimateur se chargeant de rediriger le faisceau à 90 . 20 La géométrie de ce type de collimateur (exceptée la présence des microstructures sur sa face de sortie), tout comme pour l'exemple suivant, est décrite en détails dans le brevet EP 1 746 339 précité. Exemple 7 Cet exemple est illlustré par la figure 14 et concerne une autre variante de col- 25 limateur. Comme à l'exemple 6, sa face de sortie est munie de microstructures, ce qui permet de ne pas avoir d'écran séparé. Le collimateur a également une zone dédiée à la collimation des rayons reçus de la source P1, et une zone P2 qui a le rôle d'un guide optique. Dans cette configuration, la zone P2 fonctionnant en guide optique n'est pas coudée, et on retrouve la LED en partie arrière du module. 30 Exemple 8 Cet exemple est illustré par les figures 15a et 15b, et concerne une source lumineuse S sous forme d'une lampe halogène, associée à un collimateur C sous forme d'une lentille convergente de type lentille de Fresnel. Un écran E du type de - 12 - l'un de ceux décrits précédemment est ensuite disposé en aval de la lentille pour obtenir le faisceau approprié. Les figures 16 et 17 illustrent par des représentations schématiques des exemples d'état de surface pour les microstructures utilisées dans le cadre de l'invention : la figure 16 représente des motifs en bosses, comme on peut trouver dans des diffuseurs holographiques, diffractifs ou réfractifs réalisant des distributions d'intensité lumineuse de forme circulaire (même répartition spatiale d'intensité dans les directions verticale et horizontale) - la figure 17 représente des motifs en creux comme on peut trouver dans des diffuseurs holographiques, diffractifs ou réfractifs réalisant des distributions d'intensité lumineuse de forme elliptique (répartition spatiale d'intensité différente dans les directions verticale et horizontale) Ces figures montrent que les types de microstructures adaptés à l'invention sont multiples, prenant la forme de reliefs en bosses ou en creux de dimensions variables. La dimension des motifs comme détaillé précédemment est liée à la nature du diffuseur : la taille caractéristique des motifs pour un diffuseur réfractif est généralement plus importante que celled'un diffuseur holographique ou diffractif. La forme des motifs dépend de la distribution d'intensité à réaliser : pour une distribution gaussienne de formé elliptique, on utilise de préférence un diffuseur holographique avec des motifs en creux, pour une distribution gaussienne de forme circulaire, on utilise de préférence un diffuseur holographique avec des motifs en bosses, pour une distribution circulaire mais uniforme, on utilise de préférence un diffuseur réfractif avec des motifs en bosses. A noter que les diffuseurs holographiques sont principalement utilisés pour générer des distributions d'intensité gaussiennes de forme circulaire ou elliptique. Si l'on veut obtenir une forme du faisceau de sortie ou une distribution spatiale d'intensité dudit faisceau plus complexes, il est préférable d'avoir recours à un diffuseur diffractif ou réfractif. Le choix entre diffuseur réfractif et diffractif est souvent lié au caractère monochromatique ou non de la source, un module avec une LED rouge ou autre LED monochromatique utilise de préférence un diffuseur diffractif, alors que le diffuseur réfractif est le plus approprié pour une LED blanche. 13 - Tous les modules optiques décrits plus haut sont compacts, ont un encombrement qui peut s'adapter à chaque cas particulier, et sont très efficaces sur le plan optique : l'utilisation de ces microstructures permet d'obtenir exactement le faisceau voulu avec un excellent rendement.

A noter que, de façon générale dans la mise en oeuvre de l'invention, la forme du faisceau de sortie est projetée par l'écran/la surface porteuse des microstructures, et va donc en dépendre : si un veut une répartition circulaire ou elliptique, c'est le choix de l'écran/de la surface porteuse qui sera déterminant. Mais la plage éclairante va dépendre aussi de la forme de la surface de sortie du collimateur : ainsi, si la face de sortie des collimateurs est très proche de l'écran à microstructures, la plage éclairante de l'écran va en fait correspondre à la forme de la surface de sortie du collimateur. Et cette face peut avoir des contours variés, circulaires, mais aussi carrés etc.... On peut notamment utiliser des lentilles de Fresnel à contour carré. On peut aussi utiliser des surfaces de sortie de collimateurs usuelles, circulaires, et en 1s occulter les bords avec des masques de contours voulus : on perd un peu en flux lumineux, mais on peut conserver sans modification les collimateurs. Si on a plusieurs sources associées à plusieurs collimateurs, et si on recule suffisamment des collimateurs par rapport à l'écran, l'écran va mélanger les rayons sortant des différents collimateurs, la plage éclairante s'en trouvant modifiée.

20 A noter en outre que l'élément à microstructures, notamment du type diffuseur, per-met des tolérances de positionnement (quand il se présente sous forme d'un écran séparé notamment) qui sont très acceptables sur le plan de la faisabilité industrielle, il en est de même du positionnement relatif entre l'écran et le collimateur quand ce sont deux composants distincts.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Module optique (M) pour dispositif d'éclairage et/ou de signalisation, notam- ment pour véhicule autornobile, comportant - au moins une source lumineuse (S), - au moins un système optique de sortie pour la formation d'un faisceau lumineux d'éclairage ou de signalisation, - au moins un système optique d'entrée comprenant un élément de collimation (C ) 10 dioptrique recevant des rayons lumineux émis par ladite source (S) et transmettant un faisceau de rayons parallèles vers ledit système optique de sortie, caractérisé en ce que le système optique de sortie comprend un élément optique à microstructures (E) sous forme d'un diffuseur holographique ou d'un diffuseur diffractif ou d'un diffuseur réfractif. 15

2. Module optique (M) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les systèmes optiques d'entrée et de sortie sont dépourvus de réflecteur.

3. Module optique (M) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé 20 en ce que le système optique d'entrée et le système optique de sortie sont d'une seule pièce.

4. Module optique (M) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément optique à microstructures est disposé contre ou fait partie de la 25 face de sortie de l'élément de collimation (C).

5. Module optique (M) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système optique d'entrée et le système optique de sortie sont distincts. 30

6. Module optique (M) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément optique à microstructures fait partie d'un écran (E) disposé en aval de l'élément de collimation (C).-15-

7. Module optique (M) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément optique à microstructures fait partie intégrante de ou est apposé sur l'une des faces (fi) de la glace de fermeture (G) du dispositif d'éclairage ou de signalisation.

8. Module optique (M) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de sources lumineuses (S), avec soit le système optique d'entrée et/ou le système optique de sortie commun à plusieurs sources, soit un système optique d'entrée et/ou un système optique de sortie par source. io

9. Module optique (M) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de sources lumineuses (S) , avec soit l'élément optique à microstructures commun à toutes les sources ou plusieurs d'entre elles, soit un élément optique à microstructures par source lumineuse. 15

10. Module optique (M) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les sources lumineuses (S) sont choisies parmi les diodes électroluminescentes et les lampes halogène.

11. Module optique (M) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé 20 en ce que l'élément de collimation (C ) est une lentille convergente dont le foyer est situé au voisinage de la source lumineuse (S) , notamment une lentille de type lentille de Fresnel.

12. Module optique (M) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé 25 en ce que l'élément de collimation (C) est prolongé par un élément de guidage de la lumière (Ps, P2), qui est distinct ou d'une pièce avec l'élément de collimation (C).

13. Module optique (M) selon l'une des revendications précédentes 1 à 9, caractérisé en ce que l'élément de collimation (C) et la source lumineuse (S) sont inté-30 grés.

14. Module optique (M) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément optique à microstructures, sous forme de diffuseur holographi--16- que ou diffractif, présente des microstructures de taille caractéristique d'au plus 50 micromètres, notamment comprise entre 10 micromètres et 30 micromètres, et/ou d'une profondeur d'au plus 20 micromètres, notamment comprise entre 2 et 10 micromètres.

15. Module optique (M) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'élément optique à microstructures sous forme d'un diffuseur réfractif, notamment sous forme d'une matrice de microlentilles, présente des microstructures de taille caractéristique d'au plus 100 micromètres et/ou d'une profondeur d'au plus 200 Io micromètres.

16. Module optique (M) selon l'une des revendications précédentes 1 à 14, caractérisé en ce que l'élément optique à microstructures est un diffuseur holographique créant un motif elliptique, correspondant à une distribution d'intensité lumineuse 15 des rayons lumineux le traversant représentée par deux courbes sensiblement de forme gaussienne selon deux directions perpendiculaires.

17. Module optique (M) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément optique à microstructures est défini selon une surface globale-20 ment sensiblement plane ou courbe.

18. Module optique (M) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il réalise une ou plusieurs des fonctions choisies parmi les fonctions stop, recul, lanterne, anti-brouillard, feu diurne, indicateur de direction. 25

19. Module optique (M) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de sources lumineuses (S) dont la distance entre sources et/ou la distance élément de collimation -élément optique à microstructures est déterminée de façon à ce que l'aspect à l'état allumé du module présente 30 plusieurs taches de lumière distinctes correspondant à chacune des sources ou une unique tache de lumière.- 17 -

20. Projecteur ou feu de véhicule, caractérisé en ce qu'il intègre au moins un module optique (M) selon l'une des revendications précédentes.5