FR3075924A1 - Module lumineux a balayage de faisceau lumineux, notamment pour vehicule automobile, muni d’un systeme de focalisation a deux lentilles, et dispositif lumineux de vehicule automobile - Google Patents

Module lumineux a balayage de faisceau lumineux, notamment pour vehicule automobile, muni d’un systeme de focalisation a deux lentilles, et dispositif lumineux de vehicule automobile Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un module lumineux (1) à balayage de faisceau lumineux, notamment pour projecteur de véhicule automobile, comprenant une source de lumière (3) configurée pour générer un faisceau de lumière (4) qui présente un axe lent et un axe rapide, un élément de conversion (7) de longueur d'onde présentant une surface de conversion, et des moyens de balayage (5) agencés pour balayer la surface de conversion avec le faisceau de lumière (4), le module lumineux (1) comprenant en outre un système de focalisation (2) agencé pour focaliser le faisceau lumineux (4) sur l'élément de conversion (7), le système de focalisation (2) comprenant une première lentille (8) convergente configurée pour faire converger le faisceau lumineux (4) selon les axes rapide et lent de manière à adapter la largeur du faisceau lumineux (4) selon l'axe rapide aux dimensions des moyens de balayage (5), le système de focalisation comprenant une deuxième lentille (9) sensiblement cylindrique configurée pour faire converger le faisceau lumineux selon l'axe lent seulement de manière à ce que la deuxième lentille (9) adapte la largeur du faisceau lumineux (4) selon l'axe lent aux dimensions des moyens de balayage (5) sans modifier le faisceau lumineux (4) selon l'axe rapide.

Description

Module lumineux à balayage de faisceau lumineux, notamment pour véhicule automobile, muni d’un système de focalisation à deux lentilles, et dispositif lumineux de véhicule automobile comportant un tel module lumineux.
La présente invention concerne un module lumineux à balayage de faisceau lumineux, notamment pour véhicule automobile, muni d’un système de collimation du faisceau lumineux. L’invention se rapporte également à un projecteur de véhicule automobile comportant un tel module lumineux.
Les projecteurs de véhicule automobile sont munis d’un ou de plusieurs module lumineux agencés dans un boîtier fermé par une glace de manière à obtenir un ou plusieurs faisceaux d’éclairage et/ou de signalisation à la sortie du projecteur. De façon simplifiée, un module lumineux du boîtier comprend notamment une source de lumière, par exemple une (ou plusieurs) diode(s) électroluminescente(s), qui émet un faisceau lumineux, un système optique de projection du faisceau d’éclairage comportant une ou plusieurs lentilles et, le cas échéant un élément optique, par exemple un réflecteur, pour orienter les rayons lumineux issus des sources lumineuses, afin de former le faisceau lumineux de sortie du module optique. La situation est identique pour les feux arrières.
Dans le monde de l’automobile, les constructeurs et équipementiers automobiles recherchent continuellement à améliorer les performances et la sécurité du véhicule par des innovations techniques. Ainsi, on incorpore dans ces véhicules, des éléments techniques nouveaux qui apportent des avantages spécifiques.
Par exemple, dans le cas des modules lumineux pour dispositifs lumineux de véhicules, il existe des diodes lasers qui peuvent avantageusement remplacer les diodes électroluminescentes pour produire le faisceau lumineux qui servira à former le faisceau d’éclairage et/ou de signalisation de sortie.
Cependant, les faisceaux lasers usuels sont d’une couleur qui ne correspond pas aux couleurs réglementaires de tels projecteurs ou feux arrières. Le module lumineux comporte alors un élément de conversion de longueur d’onde, qui présente une surface de conversion. L’élément de conversion reçoit le faisceau lumineux de la source laser et le réémet, par exemple en lumière blanche, vers le système optique de projection. Ainsi, le faisceau laser n’est pas utilisé directement pour former le faisceau d’éclairage et/ou de signalisation, mais il est d’abord projeté sur l’élément de conversion de longueur d’onde photoluminescent, qui est par exemple de type phosphorescent et/ou fluorescent.
Pour illuminer une zone large de l’élément de conversion avec le faisceau lumineux de la source laser, des moyens de balayage sont nécessaires. Le balayage par le faisceau s’effectue d’un bord à l’autre de la zone de l’élément de conversion, et de préférence à une fréquence suffisamment élevée pour que l’œil humain ne perçoive pas le mouvement et voit un éclairage continu du faisceau d’éclairage produit par le module lumineux. L’amplitude de balayage définit le déplacement du faisceau lumineux dans l’espace et donc la taille de la zone d’éclairage sur l’élément de conversion.
Les moyens de balayage connus sont par exemple des éléments de type MEMS (pour « Micro-Electro-Mechanical-Systems >> en anglais ou microsystèmes électromécaniques), comprenant un ou des micro-miroirs qui réfléchissent le faisceau laser sur la zone. Ces micro-miroirs sont par exemple animés d’au moins un mouvement rotatif autour d’un axe qui engendre le balayage de la zone selon une première direction. Un second micro-miroir ou un autre mouvement rotatif du premier miroir autour d’un second axe perpendiculaire au premier axe permet de produire un balayage selon deux directions.
Les dimensions de ces éléments engendrent des contraintes de disposition de chacun d’eux dans le module lumineux. En effet, la distance entre les moyens de balayage et l’élément de conversion définit la taille de la zone balayée par le faisceau lumineux, étant donné que l’amplitude de balayage est dépendante de la configuration des moyens de balayage. On cherche de plus à obtenir une taille de largeur du laser spécifique sur l’élément de conversion, et qu’on appelle cible ou « spot >> (point en anglais). Ainsi, c’est le spot qui est balayé sur la zone de l’élément de conversion.
En outre, pour des raisons d’efficacité, il est souhaitable d’illuminer la surface du micro-miroir de manière sensiblement complète, tout en évitant que le faisceau ne déborde au-delà des bords du micro-miroir, sous peine de brûler les autre éléments constituant les moyens de balayage et de perdre de l’énergie. Par conséquent, le faisceau lumineux de la source doit être calibré pour adapter sa largeur aux dimensions des micro-miroirs. II existe par exemple des sources laser qui produisent un faisceau lumineux de 27pm de large, et des moyens de balayage dont les micromiroirs ont une largeur d’environ 270pm. Ainsi, il faut obtenir dans ce cas un grandissement de la largeur du faisceau sensiblement égal à 10 fois lorsqu’il atteint le micro-miroir.
Pour cela, on peut utiliser un système de focalisation du faisceau lumineux, comprenant par exemple une lentille convergente pour modifier les dimensions du faisceau lumineux et les adapter à celles du ou des micro-miroirs.
Cependant, certains faisceaux laser très utiles dans la production industrielle, par exemple du type multimode, ne sont pas « gaussiens >>, c’est-à-dire qu’ils génèrent une lumière qui est moins cohérente qu’un laser monomode. Ces faisceaux laser ont une largeur qui n’est pas homogène dans toutes les directions lorsque le faisceau sort de la source de lumière. Le faisceau a une forme sensiblement rectangulaire avec un premier axe selon lequel le faisceau est étroit et un deuxième axe selon lequel le faisceau est plus large. De plus, selon le premier axe, qui est dit « rapide >>, le faisceau diverge plus fortement que selon le deuxième axe, qui est dit « lent». Autrement dit, le comportement du faisceau laser en champ proche et en champ lointain, n’est pas le même dans les deux directions. Ainsi, la largeur du faisceau est plus grande dans la direction de l’axe lent que dans la direction de l’axe rapide au niveau de la source lumineuse.
Par conséquent, il n’est pas possible de focaliser correctement un tel faisceau lumineux laser pour l’adapter à la fois aux dimensions du ou des micromiroirs et obtenir un spot de la taille voulue sur l’élément de conversion.
Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient, et vise à fournir un module lumineux muni d’un système de focalisation capable de modifier la largeur du faisceau lumineux de manière à l’adapter aux dimensions du ou des micro-miroirs à la fois selon le grand axe et selon le petit axe.
Pour cela, l’invention se rapporte à un d’éclairage à balayage de faisceau lumineux, notamment pour véhicule automobile, comprenant une source de lumière configurée pour générer un faisceau de lumière qui présente un axe lent et un axe rapide, un élément de conversion de longueur d’onde présentant une surface de conversion, et des moyens de balayage agencés pour balayer la surface de conversion avec le faisceau, le module lumineux comprenant en outre un système de focalisation agencé pour focaliser le faisceau lumineux sur l’élément de conversion, le système de focalisation comprenant une première lentille convergente configurée pour faire converger le faisceau lumineux selon les axes rapide et lent de manière à adapter la largeur du faisceau lumineux selon l’axe rapide aux dimensions des moyens de balayage, le système de focalisation comprenant une deuxième lentille sensiblement cylindrique configurée pour faire converger le faisceau lumineux selon l’axe lent seulement de manière à ce que la deuxième lentille adapte la largeur du faisceau lumineux selon l’axe lent aux dimensions des moyens de balayage sans modifier le faisceau lumineux selon l’axe rapide.
Un élément de conversion comprend au moins un matériau luminescent conçu pour absorber au moins une partie d’au moins une lumière d’excitation émise par une source lumineuse et pour convertir au moins une partie de ladite lumière d’excitation absorbée en une lumière d’émission ayant une longueur d’onde différente de celle de la lumière d’excitation. De préférence le matériau lumlinescent utilisé est choisi parmi les composés suivants: Y3A150i2:Ce3+ (YAG), (Sr,Ba)2SiO4:Eu2+, Cax(Si,AI)i2(O,N)i6:Eu2+.
Ainsi, la première lentille convergente fait converger le faisceau lumineux entier vers les moyens de balayage, c’est-à-dire à la fois selon l’axe rapide et l’axe lent. Elle est calibrée pour adapter la largeur du faisceau selon l’axe rapide seulement. Néanmoins, le faisceau selon l’axe lent est également modifié. La deuxième lentille sensiblement cylindrique permet de modifier davantage la largeur du faisceau selon l’axe lent de manière à ce qu’elle converge davantage. Comme la lentille est cylindrique, elle n’a d’effet que sur le faisceau selon l’axe lent, et pas sur l’axe rapide du faisceau qui est déjà convenablement focalisé par la première lentille.
En outre, l’utilisation de deux lentilles apporte un avantage pour simplifier la fabrication du système de focalisation par rapport à un système de focalisation qui n’aurait qu’une seule lentille combinant les effets des deux lentilles. En effet, il suffit de fabriquer d’une part une lentille convergente et d’autre part une lentille cylindrique, alors qu’une lentille unique serait complexe à produire en grande quantité. De plus, cela facilite les réglages pour des configurations de modules lumineux munis de sources lumineuses et de moyens de balayages différents.
Selon différents modes de réalisation de l’invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - la première lentille est une lentille sensiblement asphérique, - la première lentille est disposée en amont de la deuxième lentille sur le chemin optique du faisceau lumineux entre la source de lumière et les moyens de balayage, - la première lentille est une lentille mince,
On entend par « lentille mince » que l'épaisseur de la lentille reste faible devant les rayons de courbure de ses faces ainsi que devant la différence de ces rayons. - la deuxième lentille comprend un dioptre de sortie convergent selon l’axe lent et présentant une courbure convexe, - le dioptre de sortie est sensiblement cylindrique avec un axe sensiblement parallèle à l’axe rapide, - la deuxième lentille comprend un dioptre de sortie convergent selon l’axe lent, - le dioptre de sortie présente une courbure convexe ayant une portion sensiblement cylindrique dont l’axe est sensiblement parallèle à l’axe rapide, - la deuxième lentille comprend un dioptre d’entrée divergent selon l’axe lent, - le dioptre d’entrée présente une courbure concave ayant une portion sensiblement cylindrique dont l’axe est sensiblement parallèle à l’axe rapide, - le dioptre d’entrée est configuré pour réduire, voire sensiblement annuler l’effet produit par la première lentille sur le faisceau lumineux selon l’axe lent, - la deuxième lentille est une lentille épaisse,
On entend par « lentille épaisse » que l’épaisseur de la lentille est supérieure ou égale à la plus grande dimension des dioptres d’entrée et de sortie. - la première et la deuxième lentille sont disposées coaxialement à l’axe optique du faisceau lumineux, - les moyens de balayage sont munis d’un ou deux micro-miroirs mobiles configurés pour balayer la surface de transmission avec le faisceau lumineux selon une première direction et/ou une deuxième direction sensiblement perpendiculaire à la première direction, - la source de lumière comporte au moins une diode laser, le faisceau lumineux généré étant un faisceau laser, - l’élément de conversion comprend un matériau luminophore, - le matériau luminophore est un matériau fluorescent et/ou phosphorescent, - le matériau luminophore est présent sur sensiblement toute la surface de l’élément de conversion. L’invention se rapporte également à un dispositif lumineux de véhicule automobile comportant un tel module lumineux. II peut comprendre en outre un système de projection. Le système de projection comprend au moins une lentille et/ou au moins un miroir et/ou au moins un guide de lumière. L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante qui n’est donnée qu’à titre indicatif et qui n’a pas pour but de la limiter, accompagnée des dessins joints parmi lesquels : - la figure 1 illustre de façon schématique, une vue en coupe de côté d’un module lumineux selon un mode de réalisation de l’invention, - la figure 2 illustre de façon schématique, une vue en coupe de dessus d’une partie du module lumineux selon le petit axe, - la figure 3 illustre de façon schématique, une vue en coupe de dessus d’une partie du module lumineux selon le grand axe, - la figure 4 illustre de façon schématique, un projecteur de véhicule automobile comprenant un module lumineux selon l’invention.
Comme illustré à la figure 1, le module lumineux 1, notamment utilisé dans un dispositif lumineux, dans un feu arrière et/ou dans un dispositif d’éclairage intérieur de véhicule automobile,, comprend une source 3 de lumière cohérente apte à générer un faisceau de lumière 4 qui présente un axe de propagation selon (Oz), un axe lent selon (Ox) et un axe rapide selon (Oy). Les trois axes sont perpendiculaires deux à deux comme le montre le repère (Oxyz). L’axe lent et l’axe rapide définissent la largeur du faisceau lumineux dans le plan (Oxy) de la source lumineuse, l’axe de propagation étant colinéaire au faisceau lumineux 4. Le faisceau a une largeur de forme rectangulaire, qui est plus petite selon l’axe rapide que celle du faisceau selon l’axe lent. La source 3 est ici une diode laser qui génère un faisceau laser dont les ondes lumineuses ont sensiblement la même valeur de longueur d’onde, par exemple 448nm pour avoir une couleur bleue.
Le dispositif 1 comprend également un élément de conversion 7 de longueurs d’onde présentant une surface de conversion photoluminescente configurée pour transformer la longueur d’onde du faisceau lumineux, par exemple en étalant la distribution des ondes lumineuses sur des valeurs de longueur d’onde correspondant à des couleurs différentes. Ainsi, on obtient un faisceau dans une autre couleur, par exemple une couleur blanche, à partir du faisceau de lumière initial 4, grâce à l’élément de conversion. Le faisceau lumineux blanc sert par exemple de faisceau d’éclairage dans un projecteur de véhicule automobile.
Le module lumineux 1 comprend aussi des moyens de balayage 5 de la surface de l’élément de conversion 7 par le faisceau lumineux 4. Les moyens de balayage 5 sont des éléments de type MEMS (pour « Micro-Electro-Mechanical-Systems >> en anglais ou microsystèmes électromécaniques), qui comprennent ici deux micro-miroirs 6, 7. Le premier micro-miroir 6 est disposé dans l’axe de propagation du faisceau. Le premier micro-miroir réfléchit le faisceau lumineux 4 vers le deuxième micro-miroir 7 qui le réfléchit vers sur la surface de conversion de l’élément de conversion 7. Ces micro-miroirs sont animés d’un mouvement rotatif autour d’un axe qui engendre le balayage de la surface de l’élément de conversion 7 selon une direction chacun. Le balayage par le faisceau 4 s’effectue d’un bord à l’autre d’une zone choisie sur la surface de conversion à une fréquence suffisamment importante, par exemple 200Hz, pour que l’œil humain ne perçoive pas le mouvement et voit un éclairage continu du faisceau d’éclairage généré par l’élément de conversion.
Le module lumineux 1 comprend en outre un système de focalisation 2 disposé entre la source de lumière 3 et les moyens de balayage 5 pour focaliser le faisceau lumineux 4, d’une part sur les moyens de balayage de manière à couvrir une grande partie des micro-miroirs en évitant de déborder au-delà de leur surface, et afin d’obtenir une taille de spot souhaitée sur la surface de conversion de l’élément de conversion 7.
Les moyens de balayage 5, l’élément de conversion 7 et le système de focalisation 2 sont disposés de sorte que le faisceau lumineux 4 généré par la source de lumière rencontre d’abord les moyens de balayage 5, puis l’élément de conversion 7.
Selon l’invention, le système de focalisation 2 comprend une première 8 et une deuxième 9 lentille. La première lentille 8 est ici disposée en amont de la deuxième lentille 9 sur le chemin optique du faisceau lumineux entre la source de lumière et les moyens de balayage 5. Autrement dit, le faisceau lumineux 4 généré par la source lumineuse traverse d’abord la première lentille, puis la deuxième lentille, avant d’atteindre les moyens de balayage. La première et la deuxième lentille sont disposées de manière coaxiale à l’axe optique du faisceau lumineux selon l’axe Oz, de sorte que le faisceau lumineux 4 traverse les lentilles 8, 9 en étant sensiblement centrée.
Comme le montre les figures 2 et 3, la première lentille 8 est configurée pour faire converger le faisceau lumineux 4 à la fois selon les axes rapide et lent. Elle est en particulier prévue pour adapter la largeur du faisceau lumineux 4 selon l’axe rapide aux dimensions des moyens de balayage 5, ici au premier miroir 6, ainsi qu’à la taille de spot souhaitée sur l’élément de conversion. A cette fin, la première lentille 8 est une lentille mince convergente sensiblement sphérique, et biconvexe ici. L’expression «sensiblement sphérique» signifie que le dioptre d’entrée 10 a une courbure présentant une portion de sphère ou proche d’une sphère. De telles lentilles sont couramment appelées « lentilles asphériques ». La première lentille 8 a une focale suffisamment courte pour que le grandissement du faisceau lumineux 4 selon l’axe rapide sur les moyens de balayage 5 soit suffisant. En effet, comme la première lentille 8 est proche de la source lumineuse 3, la valeur de la focale doit être petite.
En outre, la première lentille 8, en plus d’adapter la largeur du faisceau 4 selon l’axe rapide, modifie également la largeur du faisceau selon l‘axe lent. Or, la focale de la première lentille est trop courte pour obtenir une taille de spot suffisamment petite sur l’élément de conversion. Pour corriger la largeur du faisceau selon l’axe lent également et faire converger le faisceau, le système de focalisation 2 comprend une deuxième lentille 9 configurée pour faire converger le faisceau lumineux 4 seulement selon l’axe lent. Ainsi, tel que représenté sur la figure 2, la deuxième lentille 9 adapte la largeur du faisceau lumineux 4 selon l’axe lent aux dimensions du micro-miroir 6 des moyens de balayage. Elle permet également d’obtenir une taille de spot spécifique sur la surface de conversion selon l’axe lent.
Dans ce but, la deuxième lentille 9 est sensiblement cylindrique et comprend un dioptre de sortie 13 convergent comprenant une courbure convexe ayant une portion sensiblement cylindrique dont l’axe est sensiblement parallèle à l’axe rapide. Le terme convexe signifie que la courbure du dioptre de sortie 13 est bombée vers l’extérieur de la lentille, et l’expression « sensiblement cylindrique » signifie que le dioptre a une courbure présentant au moins une portion de cylindre ou proche d’une portion de cylindre. Ici il s’agit d’un cylindre au sens mathématique c'est-à-dire que la section droite du cylindre n’est pas nécessairement circulaire. Ainsi, seule la largeur du faisceau lumineux 4 selon l’axe lent est modifiée. La focale du dioptre de sortie est choisie plus grande que celle de la première lentille pour modifier la largeur du faisceau lumineux selon l’axe lent pour avoir une taille de spot souhaitée dans cette direction. En outre, la largeur selon l’axe rapide n’est pas modifiée par le dioptre d’entrée de la deuxième lentille car le dioptre de sortie 13 est sensiblement plat selon l’axe lent, comme le montre la figure 3. Ainsi, le dioptre de sortie 13 de la deuxième lentille 9 n’est muni que d’une seule courbure.
La deuxième lentille 9 comprend de préférence un dioptre d’entrée 12 divergent selon l’axe lent et présentant une courbure concave. Le terme concave signifie que la courbure est en creux vers l’intérieur de la lentille. Le dioptre d’entrée 12 présente une courbure ayant une portion sensiblement cylindrique dont l’axe est sensiblement parallèle à l’axe rapide. La divergence du dioptre d’entrée 12 est choisie de préférence de manière à réduire fortement l’effet convergent de la première de lentille 8 selon l’axe lent seulement, voire de l’annuler complètement. Le dioptre d’entrée 12 permet ainsi de former une image virtuelle de la source 3 dans le plan de l’axe lent.
La deuxième lentille 9 est de plus configurée pour ne pas avoir d’effet sur le faisceau 4 selon l’axe rapide, afin de ne pas modifier la taille du spot qui est déjà correctement adaptée par la première lentille 8. A cette fin le dioptre de sortie 13 est sensiblement plat selon l’axe rapide, de sorte que le faisceau lumineux 4 n’est pas modifié dans cette direction en sortie de la deuxième lentille. Ainsi, le dioptre d’entrée 12 de la deuxième lentille 9 n’est muni que d’une seule courbure.
En outre la deuxième lentille 9 est une lentille épaisse afin que le dioptre d’entrée 12 et le dioptre de sortie 13 soient suffisamment éloignée. Le terme « épaisse » signifie qu’il ne s’agit pas d’une lentille mince classique. L’épaisseur de la lentille définit la distance entre le dioptre de sortie 13 et le dioptre d’entrée 12, de sorte qu’on place l’image virtuelle de la source 3 par rapport à la focale du dioptre de sortie 13 pour obtenir un réglage correct de la largeur du faisceau lumineux selon l’axe lent.
Grâce à l’invention, un tel système de focalisation muni d’une première lentille 8 mince convergente et d’une lentille épaisse 8 cylindrique permet d’obtenir une taille de spot conforme à ce que l’on souhaite, à la fois selon l’axe lent et selon l’axe rapide.
La figure 4 monte un projecteur 15 de véhicule automobile muni d’un module lumineux 1 tel que décrit précédemment. Le dispositif lumineux 15, ici un projecteur, comprend encore un système de projection 16 configuré pour orienter le faisceau lumineux en dehors du projecteur. Le système de projection 16 est par exemple muni d’une lentille de projection placée en aval du module lumineux pour transmettre un faisceau destiné à éclairer la route.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS
    1. Module lumineux (1 ) à balayage de faisceau lumineux, notamment pour véhicule automobile, comprenant une source de lumière (3) configurée pour générer un faisceau de lumière (4) qui présente un axe lent et un axe rapide, un élément de conversion (7) de longueur d’onde présentant une surface de conversion, et des moyens de balayage (5) agencés pour balayer la surface de conversion avec le faisceau de lumière (4), le module lumineux (1) comprenant en outre un système de focalisation (2) agencé pour focaliser le faisceau lumineux (4) sur l’élément de conversion (7), le système de focalisation (2) comprenant une première lentille (8) convergente configurée pour faire converger le faisceau lumineux (4) selon les axes rapide et lent de manière à adapter la largeur du faisceau lumineux (4) selon l’axe rapide aux dimensions des moyens de balayage (5), le système de focalisation comprenant une deuxième lentille (9) sensiblement cylindrique configurée pour faire converger le faisceau lumineux selon l’axe lent seulement de manière à ce que la deuxième lentille (9) adapte la largeur du faisceau lumineux (4) selon l’axe lent aux dimensions des moyens de balayage (5) sans modifier le faisceau lumineux (4) selon l’axe rapide.
  2. 2. Module lumineux selon la revendication 1, dans lequel la première lentille (8) est une lentille sensiblement sphérique.
  3. 3. Module lumineux selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première lentille (8) est disposée en amont de la deuxième lentille (9) sur le chemin optique du faisceau lumineux (4) entre la source de lumière (3) et les moyens de balayage (5).
  4. 4. Module lumineux selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première lentille (8) est une lentille mince.
  5. 5. Module lumineux selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième lentille (9) comprend un dioptre de sortie (13) convergent selon l’axe lent, le dioptre de sortie (13) présentant une courbure convexe ayant une portion sensiblement cylindrique dont l’axe est sensiblement parallèle à l’axe rapide.
  6. 6. Module lumineux selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième lentille (9) comprend un dioptre d’entrée (12) divergent selon l’axe lent, le dioptre d’entrée (12) présentant une courbure concave ayant une portion sensiblement cylindrique dont l’axe est sensiblement parallèle à l’axe rapide.
  7. 7. Module lumineux selon la revendication 6, dans lequel le dioptre d’entrée (12) est configuré pour sensiblement annuler l’effet produit par la première lentille (8) sur le faisceau lumineux (4) selon l’axe lent.
  8. 8. Module lumineux selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième lentille (9) est une lentille épaisse.
  9. 9. Module lumineux selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première (8) et la deuxième (9) lentille sont disposées coaxialement à l’axe optique du faisceau lumineux (4).
  10. 10. Module lumineux selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de balayage (4) sont munis d’un ou deux micro-miroirs mobiles (6, 7) configurés pour balayer la surface de conversion avec le faisceau lumineux (4) selon une première direction et/ou une deuxième direction sensiblement perpendiculaire à la première direction.
  11. 11. Module lumineux selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de lumière (3) comporte au moins une diode laser, le faisceau lumineux (4) généré étant un faisceau laser.
  12. 12. Module lumineux selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément de conversion (7) comprend un matériau phosphorescent.
  13. 13. Dispositif lumineux de véhicule automobile comprenant un module lumineux (1) à balayage de faisceau lumineux selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  14. 14. Dispositif lumineux selon la revendication précédente, comprenant en outre un système de projection (16).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2963476A1 (fr) * 2014-06-30 2016-01-06 Valeo Vision Dispositif optique de collimation pour diode laser
EP3203305A1 (fr) * 2016-02-02 2017-08-09 Valeo Vision Optique de collimation simple pour source lumineuse cohérente
EP3300192A1 (fr) * 2016-08-05 2018-03-28 OSRAM GmbH Dispositif d'éclairage

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2963476A1 (fr) * 2014-06-30 2016-01-06 Valeo Vision Dispositif optique de collimation pour diode laser
EP3203305A1 (fr) * 2016-02-02 2017-08-09 Valeo Vision Optique de collimation simple pour source lumineuse cohérente
EP3300192A1 (fr) * 2016-08-05 2018-03-28 OSRAM GmbH Dispositif d'éclairage

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