FR2962233A3 - Optical device e.g. projector, has convergent lens whose focus is substantially identical at center of light formed by light source and reflected on reflective walls, and convector comprising two reflective walls opposite to optical axis - Google Patents

Abstract

The device has a convector (4) i.e. upstream convector, comprising two reflective walls opposite to an optical axis, where the reflective walls are deviated with one another along downstream direction. A convergent lens or an optical condenser is provided with an upstream pupil (7) i.e. initial diopter, and a downstream pupil (9), where the upstream pupil is convex in shape. A focus of the lens is substantially identical at center of light formed by a light source (20) and reflected on the reflective walls.

Description

Concentrateur de lumière La présente invention concerne un concentrateur de lumière. Les concentrateurs de lumière peuvent être des projecteurs, ou des 5 dispositifs d'alimentation de guides optiques. Auparavant, les sources lumineuses étaient encombrantes, qu'il s'agisse d'ampoules ou de tubes luminescents, mais on dispose aujourd'hui de diodes électroluminescentes qui peuvent dans de nombreux cas se résumer à une très petite surface émettant de la lumière. L'homme de l'art appelé à 10 concevoir un concentrateur de lumière n'a pas pour autant changé sa façon de voir, et utilise généralement un convecteur parabolique ou similaire, souvent complété par une lentille. Le principe retenu ici est fondamentalement différent, et consiste à créer une image virtuelle à partir de la source lumineuse, en disposant 15 de part et d'autre de cette source deux miroirs AC et BD formant un convecteur 4, les miroirs étant accolés en amont à la périphérie de la source lumineuse 20 et formant entre eux un angle ouvert vers l'aval. Il peut s'agir d'une série de miroirs plans ou d'un miroir conique. L'image virtuelle générée est une série de sources lumineuses 20 juxtaposées, qui dépend de la géométrie du convecteur : celle générée par un ensemble de deux miroirs plans forme une portion de cylindre, tandis que celle générée par un ensemble de quatre miroirs plans ou par un miroir conique forme une boule qui peut être sphérique ou irrégulière. Cette image virtuelle peut être vue par la sortie du dispositif, soit 25 directement soit par réflexions successives sur le convecteur. Pour obtenir un faisceau d'angle solide faible sans trop augmenter son élément de surface émetteur, la solution proposée consiste à munir le dispositif d'un dioptre initial 7 à la sortie du convecteur 4, de telle sorte que les rayons lumineux provenant de la source lumineuse et de ses 30 Le dispositif 1 selon l'invention comporte d'amont en aval le long d'un axe dit axe optique : - une surface d'entrée de la lumière 2, - un convecteur 4 dit convecteur amont, comportant deux parois réfléchissantes opposées par rapport audit axe optique, qui 35 s'écartent l'une de l'autre dans la direction aval, et est caractérisé par le fait que le foyer de ladite lentille 10 est sensiblement confondu avec le centre de l'ensemble lumineux formé par ladite source lumineuse 2 et ses réflexions sur les parois dudit convecteur 4. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - la pupille amont 7 de ladite lentille 10 dite dioptre initial 7 est convexe et sensiblement tangente a ladite surface d'entrée de la 45 lumière 2, aussi proche que possible de cette surface que le permettent les contraintes physiques ; - ladite lentille convergente 10 a une pupille aval 9 suffisamment grande pour intercepter tous les rayons lumineux issus de ladite surface d'entrée de la lumière 2, réfléchis ou non par ledit 50 convecteur amont 4 et déviés par ledit dioptre initial 7. - le dispositif 1 comprend un second convecteur 5 dit convecteur aval situé en aval dudit convecteur amont 4. - et une lentille convergente 10 ou un condenseur optique équivalent comportant une pupille amont 7 et une pupille aval 9, 40 - ledit dioptre initial 7 dévie les rayons lumineux provenant de ladite zone 2 d'entrée de la lumière, directement ou par réflexion(s) sur le convecteur amont4, pour qu'ils forment dans ladite lentille 10 un faisceau dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du dispositif 1. - la pupille 9 de ladite lentille 10 est un dioptre convergent 9 et que l'un des deux foyers dudit dioptre convergent 9 est situé sensiblement à l'intersection des côtés du trapèze constituant la section dudit convecteur aval; ledit second dioptre convergent 9 dévie les rayons lumineux pour qu'ils convergent en un point P tel que les rayons du faisceau les plus éloignés de son axe soient parallèles à l'axe du dispositif 1 lors de leur sortie dudit dioptre convergent 9 ; - le dispositif 1 est associé en série avec un autre dispositif lb selon l'invention; - le dispositif 1 est associé en parallèle avec un autre dispositif lb selon l'invention ; - le dispositif comprend un prisme 30 reliant deux portions 10a et 10b successives de ladite lentille 10, et que ce prisme 30 est séparé desdites parties amont 10a et aval 10b par deux volumes 301 et 302 d'un matériau d'indice de réfraction sensiblement inférieur à celui de ladite lentille 10 et à celui dudit prisme 30. L'invention sera bien comprise, et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 à 7 qui représentent toutes de dispositifs selon l'invention. La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention dans un premier mode de mise en oeuvre de l'invention. On distingue les deux convecteurs 4 et 5, le dioptre 7 proche de la zone d'entrée de la lumière 2, et le second dioptre 9 proche de la zone de sortie de la lumière 3. La figure 2 est une vue en perspective du dispositif illustré à la figure 1, qui est coupé en deux longitudinalement par un plan vertical. Il permet de voir plus clairement le volume de matière transparente qui est un guide de lumière 10 dont les parois s'écartent d'amont en aval. Les deux dioptres 7 et 9 sont les surfaces convexes terminant ce guide de lumière en amont et en aval. La figure 3 est une section longitudinale du dispositif illustré aux figures 1 et 2. The present invention relates to a light concentrator. Light concentrators may be projectors, or optical guide feeders. Before, light sources were cumbersome, whether they were light bulbs or luminescent tubes, but today we have light-emitting diodes that can in many cases be summed up to a very small area emitting light. Those skilled in the art of designing a light concentrator have not changed their way of seeing, and generally use a parabolic convector or the like, often supplemented by a lens. The principle adopted here is fundamentally different, and consists in creating a virtual image from the light source, disposing on both sides of this source two mirrors AC and BD forming a convector 4, the mirrors being contiguous upstream. at the periphery of the light source 20 and forming between them an open angle downstream. It can be a series of flat mirrors or a conical mirror. The virtual image generated is a series of juxtaposed light sources 20, which depends on the geometry of the convector: that generated by a set of two plane mirrors forms a cylinder portion, while that generated by a set of four flat mirrors or by a conical mirror forms a ball that may be spherical or irregular. This virtual image can be seen by the output of the device, either directly or by successive reflections on the convector. In order to obtain a weak solid angle beam without greatly increasing its emitting surface element, the proposed solution consists in providing the device with an initial diopter 7 at the outlet of the convector 4, so that the light rays coming from the source The device 1 according to the invention comprises upstream downstream along an axis called optical axis: - an input surface of the light 2, - a convector 4 said upstream convector, having two walls reflecting reflectors opposite said optical axis, which deviate from each other in the downstream direction, and is characterized in that the focus of said lens 10 is substantially coincidental with the center of the formed light assembly by said light source 2 and its reflections on the walls of said convector 4. According to other characteristics of the invention: the upstream pupil 7 of said lens 10 said initial diopter 7 is convex and substantially tangent to said su the entrance surface of the light 2, as close as possible to this surface as the physical constraints allow; said convergent lens has a downstream pupil 9 large enough to intercept all the light rays coming from said light input surface 2, reflected or not by said upstream convector 4 and deflected by said initial diopter 7. 1 comprises a second convector 5 said downstream convector located downstream of said upstream convector 4. - and a convergent lens 10 or an equivalent optical condenser comprising an upstream pupil 7 and a downstream pupil 9, 40 - said initial diopter 7 deflects the light rays coming from of said light input zone 2, directly or by reflection (s) on the upstream convector 4, so that they form in said lens 10 a beam whose axis is substantially parallel to the longitudinal axis of the device 1. the pupil 9 of said lens 10 is a convergent diopter 9 and that one of the two foci of said convergent diopter 9 is situated substantially at the intersection of the sides of the trapezium constituting the ction of said downstream convector; said second converging diopter 9 deflects the light rays so that they converge at a point P such that the beams of the beam furthest from its axis are parallel to the axis of the device 1 when they exit said convergent diopter 9; the device 1 is associated in series with another device lb according to the invention; the device 1 is associated in parallel with another device lb according to the invention; - The device comprises a prism 30 connecting two successive portions 10a and 10b of said lens 10, and that this prism 30 is separated from said upstream portions 10a and downstream 10b by two volumes 301 and 302 of a material of significantly lower refractive index to that of said lens 10 and that of said prism 30. The invention will be better understood, and other objects, advantages and characteristics thereof will appear more clearly on reading the description which follows, which is illustrated by Figures 1 to 7 which all show devices according to the invention. Figure 1 is a perspective view of a device according to the invention in a first embodiment of the invention. There are two convectors 4 and 5, the diopter 7 close to the light entry zone 2, and the second diopter 9 near the light exit zone 3. FIG. 2 is a perspective view of the device illustrated in Figure 1, which is cut in two longitudinally by a vertical plane. It allows to see more clearly the volume of transparent material which is a light guide 10 whose walls deviate from upstream to downstream. The two diopters 7 and 9 are the convex surfaces ending this light guide upstream and downstream. Figure 3 is a longitudinal section of the device illustrated in Figures 1 and 2.

La figure 4 une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention dans un second mode de mise en oeuvre de l'invention. Les deux convecteurs coniques amont 4 et aval 5 sont vides, et séparés par une lentille sphérique 7. La figure 5 une vue en perspective de deux ensembles identiques 1000a et 1000n comprenant chacun quatre dispositifs selon l'invention chacun, assemblés en parallèle, ces dispositifs servant à alimenter en lumière par la tranche un guide de lumière 100 qui peut par exemple être un dispositif de rétro-éclairage dépoli pour un écran LCD. La figure 6 est une vue en perspective de six ensembles 1000a à 1000f de dispositifs selon l'invention dans des modes de mise en oeuvre de l'invention similaires à celui illustré à la figure 1, mais avec des formes de pupilles différentes : rectangulaires pour 1000a et 1000b, carrées pour 1000c et 1000d et circulaires pour 1000e et 1000f. Ces formes de pupilles génèrent des fonctionnements optiques différents, et l'élongation dans un plan de la pupille a généralement pour effet d'augmenter l'angle solide du faisceau émis dans ce plan, ce qui correspond à certains projets d'éclairage. Figure 4 a perspective view of a device according to the invention in a second embodiment of the invention. The two conical convectors upstream 4 and downstream 5 are empty, and separated by a spherical lens 7. FIG. 5 is a perspective view of two identical sets 1000a and 1000n each comprising four devices according to the invention each, assembled in parallel, these devices for supplying light through the wafer a light guide 100 which may for example be a frosted backlight device for an LCD screen. FIG. 6 is a perspective view of six sets 1000a to 1000f of devices according to the invention in embodiments of the invention similar to that illustrated in FIG. 1, but with different pupil shapes: rectangular for 1000a and 1000b, square for 1000c and 1000d and circular for 1000e and 1000f. These pupil shapes generate different optical operations, and the elongation in a plane of the pupil generally has the effect of increasing the solid angle of the beam emitted in this plane, which corresponds to certain lighting projects.

La figure 7 une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, le dioptre initial 7 étant ici une lentille cylindrique. Par ailleurs, ce dispositif comprend un prisme 30 reliant deux convecteurs successifs. Le convecteur amont 4 est vide, tandis que le convecteur aval 5 est réalisé par deux volumes de matière transparente 10a et 10b. Ce prisme 30 est séparé des parties amont et aval du dispositif par deux volumes 301 et 302 d'un matériau d'indice de réfraction sensiblement inférieur à celui du volume compris dans le convecteur considéré et à celui dudit prisme 30. Dans le cas présent, ce matériau est de l'air. La figure 3 permet de comprendre le fonctionnement la présente invention. Le premier convecteur 4 dit amont est composé de deux miroirs AC et BD formant un trapèze isocèle ABDC. Le point 0 est l'intersection des deux droites supportant les segments AC et BD. Figure 7 a perspective view of a device according to the invention in another embodiment of the invention, the initial diopter 7 being here a cylindrical lens. Furthermore, this device comprises a prism 30 connecting two successive convectors. The upstream convector 4 is empty, while the downstream convector 5 is made by two volumes of transparent material 10a and 10b. This prism 30 is separated from the upstream and downstream parts of the device by two volumes 301 and 302 of a material of refractive index substantially less than that of the volume included in the convector considered and that of said prism 30. In this case, this material is air. Figure 3 provides an understanding of the operation of the present invention. The first upstream convector 4 is composed of two mirrors AC and BD forming an isocele trapezium ABDC. The point 0 is the intersection of the two straight lines supporting segments AC and BD.

La source lumineuse plane 20, qui va de A à B est donc réfléchie par ces miroirs pour former deux images virtuelles AA' et BB'. Il n'y a que deux images virtuelles parce que les images virtuelles de AB obtenues par réflexions multiples ne sont pas visibles depuis CD. Avec un angle plus petit entre les miroirs AC et BD, on obtiendrait évidemment plus d'images virtuelles de la source AB. La caractéristique de ces images virtuelles est que leurs extrémités latérales sont situées sur un cercle de centre 0 Le faisceau lumineux émis par la source lumineuse a un angle solide qui est ici de 180°. Il est représenté en A' par l'angle a. The plane light source 20, which goes from A to B is thus reflected by these mirrors to form two virtual images AA 'and BB'. There are only two virtual images because the virtual images of AB obtained by multiple reflections are not visible from CD. With a smaller angle between the AC and BD mirrors, we would obviously get more virtual images of the AB source. The characteristic of these virtual images is that their lateral ends are located on a circle of center 0 The light beam emitted by the light source has a solid angle which is here 180 °. It is represented in A 'by the angle a.

Le faisceau lumineux traversant le dioptre initial 7 (qui va de C à D), qui est convexe vu de 0, parvient en C sous la forme d'un faisceau délimité d'une part par le rayon provenant de A' et d'autre part par le rayon Ci tangent à la surface convexe du dioptre 7. La courbure du dioptre initial 7 est telle que ce faisceau ressort de C sous forme d'un faisceau d'axe parallèle à l'axe du dispositif. L'homme de l'art sait calculer cette courbure très facilement. Ce faisceau a un élément d'angle solide b, représenté en tenant compte de l'indice de réfraction du matériau formant l'élément transparent CDEF, qui est ici de 1,5. The light beam passing through the initial diopter 7 (which goes from C to D), which is convex from 0, reaches C in the form of a beam delimited on the one hand by the ray coming from A 'and on the other hand The radius Ci tangential to the convex surface of the diopter 7. The curvature of the initial diopter 7 is such that this beam emerges from C in the form of a beam with an axis parallel to the axis of the device. The person skilled in the art knows how to calculate this curvature very easily. This beam has a solid corner element b, shown taking into account the refractive index of the material forming the transparent element CDEF, which is here 1.5.

Ensuite, ladite lentille convergente 10 a une pupille aval 9 suffisamment grande pour intercepter tous les rayons lumineux issus de ladite surface d'entrée de la lumière 2, réfléchis ou non par ledit convecteur amont 4 et déviés par ledit dioptre initial 7 (version non représentée). Dans un second mode de mise en oeuvre, ce faisceau d'angle b est réfléchi par un second convecteur 5 dit aval (qui est optionnel), lequel est composé de deux miroirs CE et DF formant un trapèze isocèle CDFE. Le point Q est l'intersection des deux droites supportant les segments CE et DF. La source lumineuse plane formée par le dioptre initial 7 (qui va de C à D) est réfléchie par mes miroirs du convecteur aval 5 pour former des images virtuelles CM et DN. La caractéristique de ces images virtuelles est que leurs extrémités sont situées sur un cercle de centre Q. Le point M est l'extrémité visible depuis le point E, en tenant compte de l'angle solide b de 50° du faisceau à la sortie du dioptre 7. Le faisceau virtuel d'origine M a donc une incidence maximale de b/2 par rapport à la normale au cercle MCDN, c'est-à-dire cet angle par rapport au rayon QM. Le faisceau lumineux traversant le dioptre initial 7, qui est concave vu de Q, parvient en E sous la forme d'un faisceau d'angle solide c correspondant à l'angle MEM', M' étant le symétrique de M par rapport à la droite passant par QC et E. Cet angle est ici d'environ 20°. La courbure du dioptre convergent EF est telle que ce faisceau ressort de C sous forme d'un faisceau d'axe parallèle à l'axe du dispositif. Ce faisceau a un élément d'angle solide d de l'ordre de 43', en tenant compte de l'indice de réfraction du matériau formant l'élément transparent CDEF. On a ainsi transformé un faisceau d'angle solide de 1800 en un faisceau 5 d'angle solide d'environ 43°, avec un dispositif de petite taille très simple et peu couteux à fabriquer. Cet angle est adapté à la réalisation d'un projecteur peu directionnel, mais on peut, en jouant sur les dimensions des convecteurs et les caractéristiques des deux dioptres, obtenir un angle solide du faisceau 10 de sortie qui est beaucoup plus petit. Avantageusement, un ou plusieurs des trapèzes ACBD et CEFD sont isocèles. Dans l'exemple des figures 1 et 2, ledit dioptre initial 7 est constitué par l'extrémité amont convexe d'une pyramide 10 réalisée en matière transparente, dont le convecteur aval 5 est l'enveloppe. C'est une 15 solution préférée. On peut cependant simplifier le dispositif en plaçant une lentille convergente 7 entre deux convecteurs amont 4 et aval 5 vides comme représenté à la figure 4. Lorsque l'objectif est d'introduire de la lumière dans un guide de 20 lumière 100, ledit guide de lumière 10 est avantageusement l'extrémité amont du guide de lumière 100 considéré. Le dioptre aval n'est en effet pas nécessaire, surtout lorsque l'on veut faire entrer le faisceau dans un matériau dont l'indice de réfraction est proche de celui dudit guide de lumière 10. 25 Le présent dispositif est particulièrement adapté à l'introduction de lumière dans les dispositifs munis d'une pluralité de dispositifs connus de déviation de la lumière dits déviateurs, ces déviateurs décomposant le faisceau reçu en faisceaux lumineux élémentaires ayant le même élément d'angle solide mais un plus faible élément de surface émetteur que le 30 faisceau entré dans le conduit de lumière. Certains de ces dispositifs sont décrits dans les demandes FR/09-04902 et FR/09-04437. On a décrit plus haut une caractéristique particulièrement avantageuse du dioptre initial 7 qui est de redresser le faisceau lumineux émis par le convecteur amont 4, afin de rendre son axe parallèle à l'axe longitudinal 35 du dispositif selon l'invention. L'angle solide du faisceau se déplaçant par réflexion multiples dans un guide de lumière vide ou plein est en effet l'angle entre l'axe longitudinal dudit guide et le rayon s'en éloignant le plus rapidement. En rendant l'axe du faisceau parallèle à l'axe longitudinal du dispositif, on minore ainsi l'angle solide du 40 faisceau émis par ledit guide. On peut faire la même chose en sortie du convecteur aval 5, pour que le dioptre convergent 9 dévie les rayons lumineux provenant du dioptre initial 7 afin de former en sortie un faisceau dont l'axe est sensiblement parallèle à celui du dispositif. 45 Ceci est obtenu lorsque l'un des deux foyers dudit second dioptre est situé sensiblement à l'intersection des côtés du trapèze constituant la section dudit convecteur aval. Une autre solution particulièrement avantageuse qui peut être mise en oeuvre par l'homme de l'art dans le cadre de l'invention, consiste à ce 50 que ledit second dioptre convergent 9 dévie les rayons lumineux pour qu'ils convergent en un point P tel que les rayons du faisceau les plus éloignés de son axe soient parallèles à l'axe du dispositif 1 lors de leur sortie dudit dioptre convergent 9. Cela permet de générer un faisceau dont l'enveloppe est droite jusqu'au point P. 55 Les dioptres 7 et 9 peuvent évidemment être tous types de systèmes optiques convergents, comme des dioptres sphériques ou asphériques complexes, des dioptres cylindriques comme représenté à la figure 7, ou même des lentilles de Fresnel (version non représentée). Il est particulièrement avantageux, pour obtenir la plus grande diminution d'angle solide du faisceau lors de son passage dans le convecteur amont 4, que la surface amont dudit dioptre initial 7 soit la plus proche possible de la zone 2 d'entrée de la lumière. Dans le cas où le dispositif 1 comprend une source lumineuse 20, la surface amont dudit dioptre initial 7 est avantageusement sensiblement tangente à ladite source lumineuse 20. La seule distance à conserver est le cas échéant celle qui peut être nécessaire à un bon refroidissement de la source lumineuse 20, ou pour que le dioptre initial 7 ne soit pas détérioré par la chaleur de la source lumineuse 20. Lorsque l'un et/ou l'autre des convecteurs amont 4 et aval 5 sont constitués d'un volume 10 de matériau transparent, il n'est pas nécessaire de recouvrir la totalité de leur surface externe de miroirs, puisqu'à partir d'une certaine distance de la source lumineuse, l'angle solide du faisceau est dans certains cas suffisamment faible pour que les rayons se réfléchissent totalement sur les parois dudit guide de lumière. Lorsqu'on utilise des miroirs, il est avantageux qu'une partie au moins des miroirs constituant le convecteur amont 4 soit en métal pour participer à la dispersion de la chaleur émise par la source lumineuse 20. Les figures 5 et 6 montrent tout l'intérêt qu'il y a à disposer plusieurs dispositifs en parallèle, par exemple pour créer des luminaires fonctionnant avec des rubans de diodes électroluminescentes, ou pour nourrir en lumière des panneaux transparents par leur tranche. Il est également avantageux d'associer des dispositifs selon l'invention en série, par exemple pour réduire l'angle solide du faisceau émis par l'ensemble. Then, said convergent lens 10 has a downstream pupil 9 large enough to intercept all the light rays coming from said light entry surface 2, reflected or not by said upstream convector 4 and deflected by said initial diopter 7 (not shown) ). In a second mode of implementation, this angle beam b is reflected by a second convector 5 said downstream (which is optional), which is composed of two mirrors CE and DF forming an isocele trapezoid CDFE. The point Q is the intersection of the two lines supporting the CE and DF segments. The plane light source formed by the initial diopter 7 (which goes from C to D) is reflected by my mirrors of the downstream convector 5 to form virtual images CM and DN. The characteristic of these virtual images is that their extremities are located on a circle of center Q. The point M is the end visible from the point E, taking into account the solid angle b of 50 ° of the beam at the exit of the The virtual beam of origin M thus has a maximum incidence of b / 2 with respect to the normal to the circle MCDN, that is to say this angle with respect to the radius QM. The light beam passing through the initial diopter 7, which is concave seen from Q, arrives at E in the form of a solid angle beam c corresponding to the angle MEM ', M' being the symmetrical of M with respect to the right through QC and E. This angle is here about 20 °. The curvature of the converging diopter EF is such that this beam emerges from C in the form of a beam with an axis parallel to the axis of the device. This beam has a solid angle element d of the order of 43 ', taking into account the refractive index of the material forming the transparent element CDEF. Thus, a solid angle beam of 1800 was made into a solid angle beam of about 43 °, with a small device very simple and inexpensive to manufacture. This angle is adapted to the production of a directional projector, but it is possible, by adjusting the dimensions of the convectors and the characteristics of the two diopters, to obtain a solid angle of the output beam which is much smaller. Advantageously, one or more ACBD and CEFD trapezes are isosceles. In the example of FIGS. 1 and 2, said initial diopter 7 is formed by the convex upstream end of a pyramid 10 made of transparent material, the downstream convector 5 of which is the envelope. This is a preferred solution. However, the device can be simplified by placing a convergent lens 7 between two upstream 4 and downstream 5 empty convectors as shown in FIG. 4. When the objective is to introduce light into a light guide 100, said light guide light 10 is advantageously the upstream end of the light guide 100 considered. The downstream diopter is indeed not necessary, especially when it is desired to bring the beam into a material whose refractive index is close to that of said light guide 10. The present device is particularly suitable for introducing light into the devices provided with a plurality of known deviating light deflection devices, these deviators breaking down the received beam into elementary light beams having the same solid angle element but a smaller emitter surface element than the Beam entered into the light pipe. Some of these devices are described in the applications FR / 09-04902 and FR / 09-04437. It has been described above a particularly advantageous characteristic of the initial diopter 7 which is to straighten the light beam emitted by the upstream convector 4, in order to make its axis parallel to the longitudinal axis 35 of the device according to the invention. The solid angle of the beam moving by multiple reflection in an empty or solid light guide is indeed the angle between the longitudinal axis of said guide and the ray departing the fastest. By making the axis of the beam parallel to the longitudinal axis of the device, the solid angle of the beam emitted by said guide is thus minored. The same can be done at the outlet of the downstream convector 5 so that the convergent diopter 9 deflects the light rays coming from the initial diopter 7 in order to form at the output a beam whose axis is substantially parallel to that of the device. This is obtained when one of the two foci of said second diopter is situated substantially at the intersection of the sides of the trapezium constituting the section of said downstream convector. Another particularly advantageous solution that can be implemented by those skilled in the art in the context of the invention consists in that said second convergent diopter 9 deflects the light rays so that they converge at a point P such that the beams of the beam furthest from its axis are parallel to the axis of the device 1 when they exit said convergent diopter 9. This makes it possible to generate a beam whose envelope is straight up to point P. 55 The dioptres 7 and 9 can obviously be any type of convergent optical systems, such as spherical or aspherical complex dioptres, cylindrical diopters as shown in Figure 7, or even Fresnel lenses (not shown). It is particularly advantageous, in order to obtain the greatest decrease in the solid angle of the beam as it passes through the upstream convector 4, that the upstream surface of said initial diopter 7 is as close as possible to the zone 2 of entry of the light. . In the case where the device 1 comprises a light source 20, the upstream surface of said initial diopter 7 is advantageously substantially tangent to said light source 20. The only distance to keep is, if necessary, that which may be necessary for good cooling of the light source. light source 20, or so that the initial diopter 7 is not damaged by the heat of the light source 20. When one and / or the other of the upstream 4 and downstream 5 convectors consist of a volume 10 of material transparent, it is not necessary to cover all of their outer surface of mirrors, since from a certain distance from the light source, the solid angle of the beam is in some cases small enough for the rays to totally reflect on the walls of said light guide. When using mirrors, it is advantageous for at least part of the mirrors constituting the upstream convector 4 to be made of metal in order to participate in the dispersion of the heat emitted by the light source 20. FIGS. 5 and 6 show the whole of the There is interest in having several devices in parallel, for example to create luminaires operating with ribbons of light-emitting diodes, or to feed light transparent panels by their edge. It is also advantageous to combine devices according to the invention in series, for example to reduce the solid angle of the beam emitted by the assembly.

Dans de nombreux cas, par exemple pour limiter l'encombrement d'un dispositif dans lequel le calcul commanderait à l'homme de l'art d'utiliser un convecteur amont ou aval très long, il est possible de réaliser des convecteurs coudés. La figure 7 montre comment procéder avec des convecteurs réalisés en matériau transparent : le dispositif 1 comprend un prisme 30 reliant deux portions 10a et 10b successives du guide de lumière 10, et ce prisme 30 est séparé desdites parties amont 10a et aval 10b par deux volumes 301 et 302 d'un matériau d'indice de réfraction sensiblement inférieur à celui du guide de lumière 10 et à celui dudit prisme 30. Cette séparation a pour avantage de poursuivre la réflexion totale des rayons transportés par les parois du guide de lumière 10 pratiquement jusqu'à la surface du prisme réfléchissant les rayons vers la portion 10b du guide de lumière. Cette surface peut être rendue réfléchissante si l'indice de réfraction du matériau n'est pas suffisant pour obtenir une réflexion totale. In many cases, for example to limit the size of a device in which the calculation would command a person skilled in the art to use a convector upstream or downstream very long, it is possible to make convectors bent. FIG. 7 shows how to proceed with convectors made of transparent material: the device 1 comprises a prism 30 connecting two successive portions 10a and 10b of the light guide 10, and this prism 30 is separated from said upstream parts 10a and downstream 10b by two volumes 301 and 302 of a material of refractive index substantially less than that of the light guide 10 and that of said prism 30. This separation has the advantage of continuing the total reflection of the rays transported by the walls of the light guide 10 substantially to the surface of the prism reflecting the rays to the portion 10b of the light guide. This surface can be made reflective if the refractive index of the material is not sufficient to obtain a total reflection.

L'homme de l'art peut aussi disposer des miroirs sur certaines faces de certains éléments du dispositifs pour canaliser la lumière dans une direction déterminée, par exemple sur les faces latérales du dispositif représenté à la figure 7 dont le convecteur amont 4 et la lentille convergente 7 ne condensent les rayons que verticalement. Those skilled in the art may also have mirrors on certain faces of certain elements of the devices for channeling the light in a given direction, for example on the lateral faces of the device shown in FIG. 7, including the upstream convector 4 and the lens convergent 7 condense the rays only vertically.

Les dispositifs selon l'invention peuvent aussi être utilisés dans l'autre sens, la lumière pénétrant dans le dispositif par la zone 3 dite de sortie de la lumière et ressortant par l'extrémité opposée 2. Le dispositif fonctionne alors comme un transmetteur d'une partie de la lumière ambiante vers une sortie de plus petite taille que la surface d'entrée de la lumière. Ce peut être utile pour réaliser des capteurs de lumière ambiante. Les dispositifs selon l'invention sont alors avantageusement assemblés en parallèle, leurs petites extrémités 2 se terminant par un déviateur inséré dans un guide de lumière rassemblant la totalité de la lumière reçue des dispositifs pour la transporter plus loin. The devices according to the invention can also be used in the other direction, the light entering the device through the so-called light output zone 3 and emerging through the opposite end 2. The device then operates as a transmitter of a portion of the ambient light to an output of smaller size than the entrance surface of the light. This can be useful for making ambient light sensors. The devices according to the invention are then advantageously assembled in parallel, their small ends 2 ending in a deflector inserted in a light guide gathering all the light received from the devices to carry it further.

Les principales applications de la présente invention sont : - les projecteurs de tous types (dont les phares des automobiles, des bateaux et des aéronefs, - l'alimentation des dispositifs de rétro-éclairage pour écrans électroniques (téléviseurs, ordinateurs, appareils photo, consoles de jeux, téléphones, tableaux de bord, etc.) ou pour images imprimées (cadres photo, panneaux publicitaires, enseignes, etc.), - les luminaires pour la maison et les lieux publics, l'éclairage urbain, la signalisation urbaine et routière, - les dispositifs de chauffage par rayonnement, - les transmetteurs optiques, - les capteurs de lumière ambiante, - les armes, - les jouets et les gadgets.15 The main applications of the present invention are: - headlamps of all types (including headlights for automobiles, boats and aircraft, - power supply for backlighting devices for electronic screens (televisions, computers, cameras, consoles games, telephones, dashboards, etc.) or for printed images (photo frames, billboards, signs, etc.), - lighting for the home and public places, street lighting, urban and road signs , - radiant heaters, - optical transmitters, - ambient light sensors, - weapons, - toys and gadgets.15

Claims (10)

REVENDICATIONS1. Dispositif optique comportant d'amont en aval le long d'un axe dit axe optique - une surface d'entrée de la lumière 2, - un convecteur 4 dit convecteur amont, comportant deux parois réfléchissantes opposées par rapport audit axe optique, qui s'écartent l'une de l'autre dans la direction aval, - et une lentille convergente 10 ou un condenseur optique 10 équivalent comportant une pupille amont 7 et une pupille aval 9, caractérisé par le fait que par le fait que le foyer de ladite lentille 10 est sensiblement confondu avec le centre de l'ensemble lumineux formé par ladite source lumineuse 2 et ses réflexions sur 15 les parois dudit convecteur 4. REVENDICATIONS1. Optical device comprising from upstream to downstream along an axis called optical axis - an input surface of the light 2, - a convector 4 said upstream convector, having two reflecting walls opposite to said optical axis, which s' spaced apart from each other in the downstream direction, - and a convergent lens 10 or equivalent optical condenser comprising an upstream pupil 7 and a downstream pupil 9, characterized in that by the fact that the focus of said lens 10 is substantially coincident with the center of the light assembly formed by said light source 2 and its reflections on the walls of said convector 4. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pupille amont 7 de ladite lentille 10 dite dioptre initial 7 est convexe et sensiblement tangente a ladite surface d'entrée de la lumière 2, aussi proche que possible de cette surface que le 20 permettent les contraintes physiques. 2. Device according to claim 1, characterized in that the upstream pupil 7 of said lens 10 said initial diopter 7 is convex and substantially tangential to said input surface of the light 2, as close as possible to this surface that the 20 allow physical constraints. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite lentille convergente 10 a une pupille aval 9 suffisamment grande pour intercepter tous les rayons lumineux issus de ladite surface d'entrée de la lumière 2, réfléchis ou non par ledit 25 convecteur amont 4 et déviés par ledit dioptre initial 7. 3. Device according to claim 1, characterized in that said convergent lens 10 has a downstream pupil 9 large enough to intercept all the light rays from said input surface of the light 2, reflected or not by said upstream convector 4 and deviated by said initial diopter 7. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit dioptre initial 7 dévie les rayons lumineux provenant de ladite zone 2 d'entrée de la lumière, directement ou par réflexion(s) sur le convecteur amont4, pour qu'ils forment dans 30 ladite lentille 10 un faisceau dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du dispositif 1. 4. Device according to claim 1, characterized in that said initial diopter 7 deflects the light rays from said input zone 2 of the light, directly or by reflection (s) on the upstream convector4, so that they form in said lens 10 a beam whose axis is substantially parallel to the longitudinal axis of the device 1. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un second convecteur 5 dit convecteur aval situé en aval dudit convecteur amont 4. 35 5. Device according to claim 1, characterized in that it comprises a second convector 5 said downstream convector located downstream of said upstream convector 4. 35 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la pupille 9 de ladite lentille 10 est un dioptre convergent 9 et que l'un des deux foyers dudit dioptre convergent 9 est situé sensiblement à l'intersection des côtés du trapèze constituant la section dudit convecteur aval. 40 6. Device according to claim 5, characterized in that the pupil 9 of said lens 10 is a convergent diopter 9 and that one of the two foci of said converging diopter 9 is situated substantially at the intersection of the sides of the trapezium constituting the section of said downstream convector. 40 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit second dioptre convergent 9 dévie les rayons lumineux pour qu'ils convergent en un point P tel que les rayons du faisceau les plus éloignés de son axe soient parallèles à l'axe du dispositif 1 lors de leur sortie dudit dioptre convergent 9. 45 7. Device according to claim 5, characterized in that said second convergent diopter 9 deflects the light rays so that they converge at a point P such that the beams of the beam furthest from its axis are parallel to the axis of the beam. device 1 when they exit said convergent diopter 9. 45 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif 1 est associé en série avec un autre dispositif lb selon l'invention. 8. Device according to claim 1, characterized in that the device 1 is associated in series with another device lb according to the invention. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif 1 est associé en parallèle avec un autre dispositif lb 50 selon l'invention. 9. Device according to claim 1, characterized in that the device 1 is associated in parallel with another device lb 50 according to the invention. 10. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un prisme 30 reliant deux portions 10a et 10b successives de ladite lentille 10, et que ce prisme 30 est séparé desdites parties amont 10a et aval 10b par deux volumes 301 et 302 d'un 8 matériau d'indice de réfraction sensiblement inférieur à celui de ladite lentille 10 et à celui dudit prisme 30. 10. Device according to claim 2, characterized in that it comprises a prism 30 connecting two successive portions 10a and 10b of said lens 10, and that this prism 30 is separated from said upstream portions 10a and downstream 10b by two volumes 301 and 302 of a material of refractive index substantially less than that of said lens 10 and that of said prism 30.