Brevet FR2035979A1 — publié le 19701224

- i - La présente invention concerne an procédé de fabrication d'un vçrre de lunettes intégral, l'appareil pour exécuter ledit procédé, ainsi que le produit obtenu par ce procédé. Un verre de limettes composé comprenant deux lentilles 5 similaires ayant chacune une surface réfringente de courbure composée, ajustée d'une façon linéaire l'une par rapport à l'autre, est décrit dans le brevet américain No. 3.305.294. Les deux lentilles similaires sont placées de sorte que leurs surfaces à courbure composée se trouvent vis-â-vis et que le déplacement d'une ÎO lentille par rapport â l'autre fournit un verre de lunettes d'une puissance dbptrique sphérique quelconque, positive ou négative* désirée à l'intérieur d'une bande dioptrique assez étendue. Les surfaces à courbure composée des deux éléments de lentille, ainsi que décrit dans ledit brevet, ont été d'abord analysées et dis-15 cutées du point de vue de l'épaisseur variable t dans les différents points de l'élément de lentille. Cette épaisseur a été définie par une équation associée à un système de coordinées rectangulaires aux axes x, y et z. L'axe optique de chaque élément de lentille est considéré comme coincidant avec l'axe z du systê-20 me. Chaque élément de lentille a une première surface, qui est une surface plane ou de révolution, et une second surface, qui est une surface à courbure variable connexe définie par l'équation suivante ï t = A(xy^ + ^ +- Dx + E 25 dans laquelle t est l'épaisseur en un point quelconque x, y; A. est une constante qui détermine le degré de variation de la puissance de la lentille avec le déplacement d'un élément de lentille par rapport à l'autre parallèlement à l'axe x; B est un coefficient de l'équation linéaire en x (pour réduire 1'épaisseur de 30 l'élément de lentille d'un volume de forme de coin, ce qui correspond à la rotation de la surface courbée à puissance variable de l'élément de lentille d'un petit angle autour de l'axe x, tandis que la surface opposée est maintenue fixe); et E est une constante représentant l'épaisseur de l'élément de lentille dans son 35 centre lelong de son axe transversale ou de son axe y. Tel que décrit dans le brevet, ces deux éléments de lentille sont disposés de sorte que leurs surfaces a courbure composée respectives sont adjacentes. Avec cette disposition la 11783 70 11783 2035979 - 2 - lentille a une épaisseur appréciable dans toutes positions d'ajustage, mais en outre tes deux éléments de lentille forment une lentille d'air entre eux, afin d'assurer un fonctionnement adéquat. Ces deux éléments de lentille ne peuvent pas être cimentés 5 l'un à l'autre après avoir été placés dans la position adéquate, mais il faut une sorte de cadre pour fixer les éléments de lentille l'un à l'autrecfeas la position choisie. En accord avec la présente invention une lentille est fournie qui est un seul élément intégral ayant deux surfaces à 10 courbure composée connexe. En outre, un procédé est donné pour fabriquer de telles lentilles, ainsi que le système pour la mise en oeuvre du procédé. Dans un système simplifié les matrices pour fabriquer la lentille comprennent de préférence des moules identiques pouvant être travaillés de façon à donner une surface op-15 tique, et les moules sont adaptés pour pouvoir être juxtaposés pour former entre eux un espace libre et de permettre ainsi le moulage d'une lentille entre eux. Chaque lentille de cette sorte est munie ainsi de surface réfringentes courbées opposées qui fournissent la puissance désirée en différents points de la len-20 tille, permettant ainsi de réaliser toute demande dioptrique sphérique ou torique, aussi bien dans la bande positive que dans la bande négative. Parmi les buts et avantages de la présente invention, il faut compter la réalisation d'un verre de lentille intégral 2 5 à élément unique ayant sur ses deux surfaces extérieures des surfaces de lentille réfringentes de courbures composées, connexes, contrôlées, ces surfaces étant ajustées avant la fabrication pour donner à la lentille une puissance prescrite et permettre ainsi la réalisation d'une prescription dioptrique quelconque désirée 30 à l'intérieur d'unefcende relativement large de puissances diop-triques sphériques et cylindriques. Un but supplémentaire de la présente invention est de fournir un procédé pour fabriquer un verre de lunettes à élément unique ayant deux surfaces opposées de courbure composée. 35 Encore un autre but de la présente invention est de fournir un moule utilisant deux éléments opposés. Chaque élément peut être positionné de sorte S fournir une surface optique ayant une certaine relation avec l'autre élément." Ceci permet de four- 70 11783 2035979 : - 3 - ;:.t -rtir une puissance déterminée pour une lentille formée entre les ? reportions des surfaces qui se recouvrent. . ' -• Ces buts et avantages, ainsi que d'autres buts et avan tages de la présente invention apparaîtront mieux de la descrip-S'tion-suivante d'un mode de réalisation préféré et des dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'une matrice ou -moule pour fabriquer les lentilles de la présente invention; '• la figure 2 est une vue .eu perspective- de deux moules 10 dans une position permettant- de réaliser un,.type particulier de ■--"lentille; _ - - ; Xa figure 3 est une vue de face des moules juxtaposés ^~pour réaliser une lentille de la présente invention et montre en "outré une forme de barrière entre les deux éléments; 15 la figure 4 est une vue de face, partiellement en coupe lelong de la ligne A-A de la figure 5, d'un appareil support pour • le moule| , la figure 5 est une vue d'en haut de l'appareil de la •figure 4; 20 ' la figure 6 est une vue de face, en coupe, d'une len tille formée par le procédé de la présente invention; et la figure .7 est une forme modifiée d'une lentille représentée en coupe. . -,3ï;.ï:Des moules identiques pour mouxer les lentilles en •25 plastic peuvent être aisément formés, tel que illustrés dans la vfigure 1, en fraisant ou abrasant et polissant la surface 10 d'un bloc 12 de façon à lui donner une courbure composée, la courbure s'étendant de l'extrémité 14 à l'extrémité 16 du bloc. Le bloc peut être fait de verre, d'acier inoxydable ou d'un autre matériau 30 pouvant être travaillé de façon à donner une. surface optique. La surface ÎO a des courbes du type qui forment une surface de lentille et qui sont définies substantiellement par la formule , 2 3, t = A (xy + x ) + Dx .+ S, dans laquelle t est l'épaisseur en .un point quelconque x, y; A 35 est une constante qui détermine le degré de variation de la puissance de la lentille avec le mouvement d'une surface de lentille par rapport à l'autre, D est un coefficient de l'équation linéaire en x, et E est une constante représentant l'épaisseur de l'élé 70 11783 2035979 - 4 - ment de lentille en son centre lelong de la ligne de miJïïeu transversale y. La surface 1G est fraisée dans le bloc ou formée d'une autre manière. Deux de ces blocs 20 et 22 sont préparés. Les blocs sont alors juxtaposés, tel que montré dans la figure 2, l'un des 5blocs étant tourné de 130° par rapport à l'autre, de sorte que la surface 10a de l'un des blocs se trouve à une certaine distance au-dessous de la surface 10b de l'autre bloc. Sous conditions normales le bloc 20 est maintenu, en place, et le bloc 22 est disposé de façon â pouvoir être déplacé lelong des trois axes x, y et z. Des dis-10 positions peuvent aussi être prises pour former un prisme p.ex. en inclinant l'un des blocs 20 ou 22. Une lentille peut être fabriquée en remplissant par l'ouverture 28a» à l'aide d'une serinque hypodermique ou d'un dispositif similaire, la cavité 26 entre les blocs 20 et 22, qui forment les surfaces optiques de la lentille 15 par leurs surfaces 10a et 10b, et la garniture étanche 28, qui limite l'espace compris entre les suffaces des blocs 20 et 22. Les moules sont positionnés de sorte que la cavité a la forme d'une lentille composée, dont une surface correspond à la surface 10b et l'autre surface correspond à la surface 10a. Un monomère plas-20 tiqae optique contenant un catalysateur, tel que connu dans l'art, est mis dans la cavité et après le remplissage de la cavité, l'ensemble peut être placé dans un four ou autre dispositif échangeur de chaleur et soumis à un cycle temps/température suffisant pour polimériser le monomère. A la fin du cycle la lentille finie peut 25 être sortie de la matrice, fascettée et munie de verre de manière conventionnelle. Un support approprié pour les matrices est montré dans les figures 4 et 5 dans lesquelles un élément de base 30 comprend une paroi32 et une paroi arrière 34. Un support 36 porte la ma-30 trice supérieure 22; la matrice 20 est fixée à la base 30. Trois vis à ailettes 40, 40a et 41 passent par l'élément 36 vers la base et permettent le mouvement du bloc 22 lelong de l'axe z ou l'axe verticale. Le déplacement lelong des axes x, y est réalisé par des vis 43 et 44 passant par des glisseurs 43a et 44 qui se déplacent 3 5 dans des fentes verticales de la paroi arrière 34 et une vis à ailettes 45 et un glisseur similaire 45 pouvant se déplacer verticalement dans la paroi 32, toutes les trois au moins étant en contact avec l'élément 36. De cette manière les matrices 20 et 22 peuvent 70 11783 2035979 - 5- être placées dans toutes les positions désirées pour arranger les surfaces optiques dans une position prescrite. Dans là construction simple et schématique indiquée dans les dessins, il faut qu'en outre qu'une attache C ajustable en forme de C soit prévue 5 pour retenir les éléments dans la position prédéterminée. D'autres dispositifs ajustables peuvent être utilisés au lieu de cette attache -en forme de C. Par exemple, des œssorts. Une meilleure façon de fixer l'élément 20 est de fixer cet élément à une table ou tin dispositif similaire et de prévoir des glisseurs x, y et z IO associés à l'élément 22. . En outre une sorte d'échelle doit être prévue pour per- I mettre l'ajustage des matrices et pour produire les lentilles nombreuses désirées. Dans le dispositif schématique représenté, des indexes 40br 40c, 4Qd et une échelle associée sont prévus à 15 cet effet. Une méthode alternative de fabrication peut être réalisée en utlisant le mène dispositif (matrices et support) comme appareil de précision pour la réalisation d'éléments optiques par compression. Dans ce cas, une pièce sommairement préparée d'un 20 plastic optique thermoplastic, tel que du méthacrylate de méthyl, d'un volume légèrement supérieur I celui de la lentille désirée est placé entre les matrices 26 et 22 et l'ensemble est placé dans un four durant un cycle temps/température approprié. Durant ce cycle les matrices peuvent être pressées l'une vers l'autre par 25 une force constante et les vis à ailettes., par exemple, peuvent être utilisées- comme arrêt pour déterminer l'épaisseur. Le surplus du matériel plastic est éjecté des matrices et à la fin du cycle l'unité est retirée de la source de chaleur et la lentille moulée obtenue est alors fascettée et recouvertè de verre d'une 30 manière conventionnelle. Une lentille fabriquée brute monopièce consistera en une lentille munie de deux surfaces optiques et S^, tel que illustré dans la figure 6. A des fins d'illustration, la lentille sera considérée comme formée de deux parties et l'épaisseur de 35 chaque partie de lentille est déterminée par rapport à un plan 50 à l'intérieur de la lentille (cette surface peut ou bien être une surface plane ou bien une surface sphérique appropriée) et l'épaisseur en un point quelconque de chacune des surfaces est 70 11783 2035979 ~ 6 - décrite par les deux formules suivantes! tj = A-^ (xy2 + x3> + DjX + E^ t2 = A2 (xy2 + x3) + D2x + E2 5 dans lesquelles les lettres sont les mêmes que dans lés formules précédentes. Aj peut être égal % A2 pour une forme plane, et dans quelques cas n'est pas égal ^ A, (comme pour un plan sphérique) pour une forme de ménisque» Ces équations décrivent les surfaces quand elles sont ajustées de sorte S donner une puissance zéro. 10 La puissance réside dans les portions des deux surfaces qui se recouvrent et elle peut être ajustée par le déplacement d'une surface par rapport * l'autre lelong de l'axe x, pour la puissance sphérique, et lelong de l'axe y, pour la puissance cylindrique, et en basculant la surface, on obtient une puissance prismatique. 15 Dans la demande de brevet française No 7001823 ayant pour titre "Verre de lunettes % deux éléments", un verre de lunettes S deux éléments est décrit réalisé.par collage de deux éléments de lentille, ce qui représente une amélioration de la lentille du brevet américain cité plus haut, La lentille monopièce . 20 de la présente invention a certains avantages par rapport à la lentille composée collée puisque chaque élément de la lentille collée doit avoir un minimum d'épaisseur, afin de permettre la fabrication, le travail et le collage. D'ans une lentille intégrale selon la présente invention, il ne faut l'épaisseur minima qu'une 25 fois au lieu de deux, comme pour la lentille collée. Dans quelques cas, cette épaisseur minima de la lentille % deux éléments peut être bien grande et ainsi le gain d'épaisseur avec une lentille intégrale pour être considérable. Tel qu'on vient de le dire plus haut, il est possi-30 ble de déplacer une des matrices par rapport à l'autre et l'obtenir ainsi des puissances positives ou négatives sphériques, cylindriques ou toriques désirées S l'intérieur de limites prédéterminées. Ces puissances peuvent naturellement être mesurées par un appareil de mesure approprié. 35 Après que les éléments de lentille ont é.té enlevés des matrices et fascettés comme requis, lalantille peut être adaptée dans une monture par les techniques connues. Ces nouveaux éléments de lentille et la technique d*assemblage permettront de four- 7*0031783 2035979 - ? - nir toutes les prescriptions de vision simple rapidement par l'usage de deux matrices. Une lentille, telle que celle montrée dans la figure 6, peut aussi être faite avec une surface interne 50 de forme sphérique au lieu de forme plane, ainsi qu'illustré dans la v5sfigure 7, de sorte que les rayons de courbure des surfaces concaves -•set convexes deux deux éléments de lentille se trouvent 5 lrintérieur de la bande générale utilisée pour "courber" des verres de slùnéttes corrigés conventionnels. Ainsi les surfaces de réfraction S3 et S4 ont comme plan de référence un plan sphérique S2. Par 10;exemple, cette courbure peut avoir une valeur à l'intérieur d'une "bande de 2,0 * 6,5 dioptries. Ces verres de lunettes 5 interfaces sphériques donnent des performances optiques meilleures- Ainsi *" ;>qu' il est expliqué dans la demande de brevet mentionnée, quand une . lentille faite en accord avec la présente invention est utilisée, 15'des calculs similaires seront faits pour ajuster l'épaisseur de la •lentille de façon * la faire correspondre avec la ligne de vision ^exacte et la distance moyenne des objets ^ regarder à travers la .lentille. Ainsi l'épaisseur peut être maintenue en rapport avec rla ligne de vue d'un oeil qui tourne autour de son centre de rota-2Q j Vj, Dans les figures des dessins, les grandeurs, formes - - courbures et grandeurs d'ajustage ont été exagérées et ne sont ~ - £5-dfonnéës qu'à titre illustrâtif. 11783 2035979 - 3 - REVENDICATIONS 1) Un verre de lunettes intégral à surface de configuration composée pour fournir toutes prescriptions de puissance conventionnelle sphérique, cylindrique et sphérocylindrique à l'intérieur 5 d'une bande relativement large de valeur de puissances dioptriques positives et négatives, caractérisé par deux surfaces de réfraction optiques opposées de courbure composée prédéterminée, l'épaisseur optique t de chacune des portions de cette lentille par rapport à un pian de référence interne â la lentille étant substantiellement 10 définie par les formule suivantes: 2 3 t^ = A^ (xy + x ) + D^x 4- E-^ t2 = &2 (xy2 + x3) + D^x + E2 dans lesquelles x et y représentent des coordinées perpendiculaires i5 et faisant approximativement un angle droit avec l'axe optique de la lentille, A-^ est une constante pour déterminer le degré de variation de la puissance de la lentille avec un premier déplacement de la surface optique en direction x, A2 est une constante pour déterminer le degré de variation de la puissance de la lentille 20 avec un second déplacement de la surface optique dans la direction x, D-^ et D2 sont des constantes déterminant un prisme de forme de coin par un terme linéaire en x pour chaque portion, et et E2 sont des constantes représentant l'épaisseur de chaque portion dans son axe optique, ces surfaces étant déplacées latéralement 25 l'une par rapport à l'autre avec leurs axes optiques espacées dans la direction x d'une grandeur prédéterminée suffisante pour fournir les prescriptions de puissance sphérique demandées. 2) Le verre de lunettes intégral selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan de référence est une surface plane. 30 3) Le verre de lunettes selon la revendication,1, caracté risé en ce que le plan de référence est une surface sphérique. 4) Un procédé de fabrication d'un verre de lunettes inté gral à surface de configuration composée, caractérisé par former deux matrices identiques d'un matériau capable de former une sur-35 face optique, la surface optique de chaque matrice ayant une courbure composée prédéterminée arrangée de façon à former une lentille ayant une épaisseur optique t par rapport à une surface de référence interne dans la lentille formée qui est substantiellement 70 11783 203-5979 définie par la formule t = A (xy2 + x3) + Dx + E dans laquelle x et y représentent des coordinêes perpendiculaire et faisant approximativement un angle droit avec l'axe optique 5 de la lentille formée, le déplacement relatif latéral entre ces éléments se faisant en direction x, A est une constante pour déterminer le degré de variation de la puissance de la lentille avec le déplacement des surfaces de là lentille formée en direction x, D est une constante déterminant un prisme de forme de coia par 10 «n terme linéaire en x et E est une constante représentant l'épaisseur de chaque élément par rapport au plan de référence/ positionner ces matrices, 1rune retournée de 18Q° par rapport à l'autre et placée à une distance prédéterminée au-dessus de celle-ci, leurs surfaces optiques se trouvant vis-à-vis» et la distance 15 prédéterminée étant égale à l'épaisseur désirée de la lentille# remplir au moins une portion de l'espace entre ces matrices avec un matériau optique pouvant être moulé; traiter ces matrices et le matériau contenu entre les matrices à une température suffisante et pendant un temps suffisant pour permettre au matériau 20 pouvant être moulé de s'adapter à la forme de deux suffaces des matrices et de se solidifier; enlever la lentille brute résultante» et fascetter la lentille. 5) Le procédé selon la revendication 4t caractérisé en ce .qu'un joint flexible est placé entre les deux surfaces des matri- 25 ces qui contacte celles-ci pour former une cavité et quele maté-.riau pouvant être moulé est introduit dans la cavité formée par les. matrices et le joint. 6) Le procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une pièce d'un plastic optique thermoplastic est placée 30 entré lès deux matrices et que l'ensemble e3t chauffé et comprimé pour adapter ledit plastic aux surfaces de courbures composées. 7) Le procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce "que des arrêts sont prévus entre les matrices pour déterminer l'épaisseur de la pièce en plastic comprimée. 35 8) Un appareil de moulage pour produire un verre de lu nettes intégral, caractérisé par deux matrices identiques posées l'une au-dessus de l'autre, chaque matrice ayant une surface à courbure composée prédéterminée, chaque matrice étant arrangée 70 1T783 2035979 - 10 - de façon à ce que leurs surfaces à courbure composée se trouvent vis-â-vis et les matrices étant espacées d'une distance prédéterminée et arrangée de façon à pérmettre la formation d'une lentille entre eux ayant une paire de surfaces de réfraction opposée cor-5 respondant auxdites surfaces des matrices, l'épaisseur optique tde chacune des deux portions de la lentille formée par rapport à line surface de référence interne à la lentille formée étant substantiellement définie jar les formules 2 3 t^ = A-^ (xy 4- x > + D^x + E 10 t^ = (xy2 + x"^) + D^x + E dans lesquelles x et y représentent des coordinées perpendiculaires et approximativement perpendiculaires à l'axe optique de la lentille, le déplacement latéral relatif entre les deux surfaces de la lentille formée se faisant dans la direction x, A^ et A^ 15 étant des constantes pour déterminer le degré de variation de la puissance de la lentille avec le déplacement dans la direction x, et D£ étant des constantes pour déterminer un prisme de forme conique par un terme linéaire en x, et E étant une constante représentant l'épaisseur de chaque élément de lentille dans son 20 axe optique; lesdites matrices pouvant être déplacées latéralement et verticalement pour former une lentille entre eux, ce déplacement pouvant avoir une grandeur prédéterminée pour fournir des prescriptions de puissance dioptrique sphérique désirées; et des moyens pour supporter les matrices dans leurs positions respec-2 5 tives » 9) Le dispositif de moulage selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de support pour les matrices comprennent des moyens pour déplacer et ajuster une des matrices par rapport à l'autre lelong des axes y et z. 30 10) Le disposâtif de moulage selon la revendication 9r ca ractérisé par des moyens pour basculer une matrice par rapport à l'autre. 11) Le dispositif de moulage selon la revendication 9, ca ractérisé en ce que les moyens pour positionner l'un des éléments 33 est uns série de vis 9 ailettes calibrées aménagées de façon à déplacer un des éléments lelosag des axes x, y et s. 12) le dispositif à* selon sss des» reTSEdieationB 8-11, caractérisé par ® âoiâfe flexible place &ssas® s'è «e OGUlSaci sne Isa surfaces des matrices pour former «as eatdté pour le matériau h mouler servant à former la lentill».