Brevet FR2484241A1 — publié le 19811218

L'invention concerne un procédé pour mesurer la forme de l'oeil, par observation d'images réfléchies de sources de lumière, selon lequel les sources de lumière se déplacent de façon indépendante l'une par rapport à l'autre dans un plan horizontal, des deux côtés de l'axe optique de l'oeil. La présente invention concerne en outre un appareil pour mettre en oeuvre le procédé indiqué ci-dessus. Dans l'utilisation de-lentilles de contact, la connaissance de la forme globale de l'oeil a une importance essentielle, non seulement en ce qui concerne la partie cen- trale de la cornée de l'oeil, mais également à l'extérieur du limbe jusqu'au diamètre qui est supérieur d'au moins 2 à 3 mm au diamètre de base de la lentille de contact la plus grande. La connaissance de ces données permet de choisir une lentille de contact qui n'exerce aucune pression indésira-. ble sur l'oeil. Par conséquent le problème consiste à exami- ner la forme de l'oeil jusqu'à un diamètre de 17 à 18 mm. Jusqu'à présent, l'examen ophtalmologique usuel de l'oeil ne fournit qu'une information concernant la courbure centrale de la cornée. De même tous les procédés photo- kératométriques jusqu'alors utilisés ne permettent de décri- re que la partie centrale de la cornée jusqu'à un diamètre d'environ 11 à 12 mm. Jusqu'à présent on a étudié la périphé- rie plus éloignée de l'oeil uniquement par photographie latérale de l'oeil et évaluation des images obtenues. Cepen- dant la mesure effectuée au moyen de l'enregistrement photo- graphique est plus difficile du point de vue de l'applica- tion pratique étant donné qu'elle ne fournit pas une informa- tion instantanée de la forme de l'oeil du patient. Pour résoudre le problème posé, on peut considérer que, contrairement à la kératométrie usuelle, il n'est pas ici nécessaire d'effectuer une mesure avec une précision optique. En fait, on ne peut pas obtenir une telle précision étant donné que la surface périphérique de la cornée opaque est recouverte par un tissu conjonctif plissé. Une mesure absolument précise de la forme de l'oeil dans cette région n'est pas nécessaire pour l'application de lentilles de contact souples étant donné que leur forme adaptable par- vient à compenser également des variations relativement importantes de forme et même une estimation relativement grossière du type de forme de l'oeil est utile pour réali- ser un choix rationnel de la lentille.- Un but de la présente invention est d'indiquer un procédé pour mesurer la forme de l'oeil par observation d'images réfléchies de sources de lumière, selon lequel lesdites sources de lumière se déplacent dans un plan hori- zontal des deux côtés de l'axe optique de l'oeil, caracté- risé en ce que l'on observe les images réfléchies des deux sources de lumière, déplaçables indépendamment l'une de l'autre, suivant la direction de l'axe optique de l'oeil et on mesure la distance entre ces deux images réfléchies à savoir dans une position des sources de lumière dans laquel- le l'image réfléchie de la partie périphérique de l'oeil apparaît précisément à côté de l'image réfléchie claire sur la surface de la cornée, et que l'on détermine la pente de l'oeil aux emplacements des images réfléchies à partir de la position des sources de lumière et qu'on détermine les para- mètres de base de la forme de l'oeil (volumes et hauteurs sagitales de segments du diamètre donné) au moyen de modèles mathématiques de l'oeil, à partir desdites valeurs ainsi que de la courbure déterminée au centre de la cornée. Ce procédé est tiré de l'observation de l'image ré- fléchie d'une source lumineuse ponctuelle sur la surface de l'oeil. Si l'on observe l'image réfléchie suivant l'axe de l'oeil examiné et si on écarte progressivement de l'axe la source de lumière ponctuelle, l'image réfléchie apparaît en un point situé jusqu'à la région du limbe, puis se transfor- me subitement en une image réfléchie possédant la forme d'une ligne régulière s'étendant depuis le limbe en direc- tion du bord, sur une distance de plusieurs millimètres. Cette image réfléchie linéaire disparaît pour un décalage supplémentaire relativement faible de la source de lumière. On peut conclure de cette observation que la surface incur- vée de la cornée se transforme dans la région du limbe en une surface conique, dont la génératrice possède une pente similaire à la pente marginale de la surface centrale incur- vée de la cornée. Un appareil pour la mise en oeuvre du procédé décrit précédemment et muni d'une lunette dont l'axe coinci- de avec l'axe de l'oeil examiné et de l'oeil effectuant l'observation, comporte deux prismes à faces planes parallè- les disposés sur l'axe de l'oeil examiné,monté à praxi- mité l'un de l'autre dans'un plan horizontal passant par l'axe optique et pivotant l'un par rapport à l'autre.du même angle par rapport à l'axe optique, et dont les surfaces optiques verticales parallèles sont parallèles à leurs axes de rotation qui intersectent l'axe optique, l'un des prismes étant fixé à une échelle circulaire tandis que l'autre prisme est fixé à une aiguille se déplaçant devant cette échelle, ledit appareil comportant en outre deux sources de lumière disposées dans un plan horizontal passant par l'axe optique et déplaçablés indépendamment l'une de l'autre, tandis que leur position par rapport à l'axe optique et à l'oeil examiné est indiquée sur les échelles. L'échelle tournante montée sur le prisme est avanta- geusement non linéaire, conformément à la relation d = 2t [tg 6 - tg arcsin (scn ôI cos 6, (I) n dans laquelle d est l'écartement des deux images d'un objet observé à travers les prismes, qui est indiqué par l'échelle, t l'épaisseur des prismes, 6 est l'angle existant entre les prismes et n est l'indice de réfraction des prismes. De façon avantageuse les sources de lumière peuvent être déplacées le long d'une trajectoire circulaire horizontale et leurs posi- tions sont indiquées sur des échelles circulaires coaxiales, qui indiquent la pente de l'oeil au point de réflexion ou bien une fonction mathématique arbitraire de cette pente. On peut avantageusement régler les deux sources de lumière de manière que leurs butées d'extrémité soient situées, en position extrême, à proximité de l'axe optique, tandis que les rayons de courbure de la partie centrale de l'oeil sont indiqués sur l'échelle circulaire par rapport à cette posi- tion extrême des deux sources de lumière. Le déplacement des deux sources de lumière peut être également réalisé d'une autre manière, par exemple au moyen d'un mouvement de translation dans des fentes longi- tudinales le long de l'échelle en position parallèle. De mê- me la position relative des prismes définissant l'écartement des images réfléchies n'a pas besoin d'être lue de la manière indiquée ci-dessus, mais peut être transformée mécaniquement selon une échelle agencée différemment. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré. schématiquement au dessin annexé un appareil pour-la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. L'axe optique 0-0' de l'appareil, représenté vertica- lement, coïncide, dans la position de mesure, à la fois avec l'axe optique de l'oeil 1 du patient et avec l'axe optique de l'observateur 2. La distance de l'oeil 1 du patient par rapport aux parties fixées réciproquement de 1'appareil, est déterminée de façon précise; ces pièces immobiles les unes par rapport aux autres sont a) Deux échelles circulaires horizontales 3 fixées au-dessous de l'axe 0-0' des deux côtés et parallèlement à cet axe. Les paliers fixes 4 des bras pivotants 8 sont fixés aux centres de ces échelles. b) Les paliers 5 et 6 destinés à guider les prismes optiques. Ces paliers possèdent un axe commun qui est perpen- diculaire à l'axe 0-0' et intersectent ce dernier. c) La lunette 7 située sur l'axe optique 0-0'. Les bras pivotants 8 sont montés dans les paliers 4 et portent les sources de lumière 9 qui sont fixées à leurs extrémités de manière que la lumière se déplace, au cours de la rotation des bras 8, dans un plan horizontal passant par l'axe optique 0-0'. De même l'aiguille 10 pointée sur l'échelle circulaire 3 est fixée au bras pivotant 8. Les prismes en verre il et 12 à faces planes parallè- les sont montés dans les paliers 5 et 6 de telle manière que leur axe vertical de rotation intersecte l'axe optique 0-0'. Leurs surfaces optiques verticales parallèles sont parallèles à leur axe de rotation. Les déplacements des deux prismes sont accouplés mécaniquement par l'internédiaire d'un engrenage ou d'un système de leviers de telle manière que la rotation dextrorsum du prisme inférieur 12 s'accom- pagne d'une rotation sinistrorsum identique du prisme supé- rieur Il et vice-versa. Dans la position dans laquelle les surfaces verticales des deux prismes coïncident, ces surfa- ces sont perpendiculaires de façon précise à l'axe optique 0-O'. L'échelle circulaire 13 est fixée au prisme inférieur 12 et l'aiguille 14 pivotant par rapport à l'échelle est fixée sur le prisme supérieur 11 de sorte qu'elle n'occulte pas un champ d'observation autour de l'axe optique 0-0'. Lorsque l'on suit les images réfléchies des sources de lumière 9 sur la surface de l'oeil au moyen de la lunette 7, on peut lire directement sur les échelles 3 les angles a qui sont formés par les tangentes au méridien de la cornée et par le plan perpendiculaire à l'axe de l'oeil. On peut aisément obtenir la valeur d'échelle correspondante 3 à partir de la relation (a + bcose) tg (90 - 2a) = bsinS + c (2) dans laquelle e est l'angle de rotation du bras 8 par rap- port au plan passant par les axes du bras pivotant 8, a est la distance de l'axe des bras 8 par rapport à l'axe O-O', b est la longueur du bras, c'est-à-dire la distance de la source de lumière 9 par rapport à l'axe du bras, c est la distance du plan passant par les axes des bras pivotants 8 par rapport à la position de l'image réfléchie sur la cornée. Le trajet des rayons lumineux provenant des sources de lumière 9 et réfléchis par la surface de l'oeil 1 suivant la direction de l'axe optique et coïncidant avec un rayon 16 après traversée des prismes, est représenté par les lignes 15. Si l'on observe une réflexion de lumière à travers les prismes réglés 11 et 12 en ramenant graduellement la source de lumière 9 vers l'axe 0-O', tout d'abord une seule image réfléchie est visible sur la surface optiquement propre de la cornée. Dès que l'image réfléchie atteint la région du limbe, par poursuite de la rotation du bras 8, une zone de lumière réfléchie apparait sur le pourtour de l'oeil à côté de l'image réfléchie initiale de la cornée. Si l'on détermi- ne la position de la lumière au moment o cet effet se mani- feste précisément, l'image réfléchie se situe précisément à l'emplacement de la jonction entre le pourtour approxima- tivement conique et la partie centrale elliptique de l'oeil. De tels lieux de transition, que l'on détecte de cette ma- nière des deux côtés de l'oeil, permettent de lire directe- ment sur les échelles 3 la pente a de la partie périphérique (conique) du méridien horizontal de l'oeil à la fois du côté du nez et du côté de la tempe. Les prismes rotatifs 11 et 12 servent à réaliser la mesure simultanée du diamètre de la zone de transition, c'est-à-dire de l'écartement des deux images réfléchies à l'emplacement critique. La rotation réciproque des prismes a pour effet que l'image des deux réflexions dans la lunette 7 pivotent du double suivant la direction horizontale. Pour un certain degré de rotation des deux prismes à partir de leur angle réciproque S, l'image réfléchie de droite vient dans la même position que l'image réfléchie de gauche. L'échelle 13 peut alors indiquer, par l'intermédiaire de l'aiguille 14, non seulement la position réciproque des prismes, mais directement l'écartement entre les deux images réfléchies sur l'oeil, conformément à l'équation (1). L'appareil conforme à la présente invention peut être également utilisé en tant qu'ophtalmomètre et permet de mesurer également le rayon central de l'oeil du patient, qui a été stabilisé dans la même position. Confotmément à l'invention, on mesure ce qu'on appelle le "rayon central" de l'oeil au moyen d'images réfléchies sur les côtés à une - distance de 3 mm, en supposant que la cornée est approximati- vement sphérique en son centre. En réalité le rayon réel est légèrement plus petit en raison de la forme asphérique de la cornée en son centre. Pour adapter l'appareil à cet état de choses, il est nécessaire de choisir les conditions dans les- quelles la distance des images réfléchies est également d'en- viron 3 mm. Etant donné que le doublement de l'image et par conséquent également l'écartement mesuré des images réflé- chies restent constants (c'est-à-dire égal à 3 mm) et que la position des sources de lumière varie dans les kératomètres du type usuel, il est préférable, dans le cas de l'appareil décrit, de régler une position symétrique constante des sour- ces de lumière et de modifier le doublement de l'image jus- qu'à ce que l'image réfléchie de droite coïncide avec l'image réfléchie de gauche. Etant donné que le rayon cen- tral de presque tous les yeux reste situé dans des limites relativement étroites, c'est-à-dire entre des limites compri- ses entre 7 et 8,5 mm, on peut trouver le réglage d'une source de lumière à un angle tel par rapport à l'axe optique que l'écartement des images réfléchies est très près de la valeur de 3 mm. Alors la différence entre le rayon central mesuré par l'appareil décrit et la valeur obtenue par des types usuels d'ophtalmomètres est au maximum de quelques centièmes de millimètres. Du point de vue de l'importance secondaire du rayon central de la cornée en ce qui concerne l'utilisation de lentilles de contact cette précision est parfaitement suffisante. L'appareil conforme à la présente invention pourrait également être utilisé pour réaliser un examen détaillé de la topographie de la cornée, si l'on effectuait une série de mesures avec un accroissement progressif de l'écartement des images réfléchies, en plus de la mesure du rayon central avec l'image réfléchie à proximité de l'axe. Cependant la forme peut être très bien caractérisée par l'approximation du méridien de la cornée à une courbe du second ordre, c'est-à-dire à une ellipse,en utilisant les valeurs trou- vées pour l'image réfléchie dans le plan de transition, c'est-à-dire à proximité immédiate du limbe. Si l'on déter- mine l'intervalle entre les images réfléchies d-et la pente moyenne tga, alors l'excentricité numérique e pour le rayon central R0 de l'oeil est celle de l'ellipse qui s'adapte le mieux à la forme de la cornée, et est définie par 1 4R0 - 1+ 2 - 2 (3) 4 tg2 d2 Une propriété avantageuse de l'appareil conçu con- forme à l'invention réside également dans le fait que les valeurs mesurées du rayon de transition ou de-jonction et des pentes restent mémorisées sur les échelles et peuvent être enregistrées et évaluées en l'absence du patient. Au moyen de tables de conversion ou de simples calculateurs programmables, on peut utiliser les trois paramètres fondamentaux déterminés de l'oeil, c'est-à-dire le rayon central, le rayon de transition entre le méridien courbe et sa partie linéaire, et la pente de cette partie linéaire du méridien, pour obtenir, conformément au modèle elliptique-conique de l'oeil, deux paramètres de forme de l'oeil pour chaque diamètre d'une lentille de contact, qui sont de la plus grande importance pour le choix correct d'une lentille, c'est-à-dire le volume et la hauteur du seg- ment de largeur constante de l'oeil mesuré. Conformément à cette valeur, on peut alors choisir une lentille de contact souple ayant exactement l'effet requis de succion, fourni par un volume légèrement supérieur de la cavité et la même profondeur ou une profondeur légèrement plus faible que la hauteur du segment correspondant de l'oeil et qui se déplace sur l'oeil dans les limites optimales et n'exerce pas sur ce dernier des pressions indésirables. REVENDICATIONS 1. Procédé pour mesurer la forme de l'oeil (1) par observation d'images réfléchies de sources de lumière (9), selon lequel les sources de lumière se déplacent dans un plan horizontal des deux côtés de l'axe optique de l'oeil, caractérisé en ce que l'on détermine les images réfléchies des deux sources de lumière (9), déplaçables indépendamment l'une de l'autre, suivant la direction de l'axe optique de l'oeil (1) et on mesure la distance de ces deux images ré- fléchies, dans une position des sources de lumière (9), dans laquelle une image réfléchie de la partie périphérique de l'oeil (1) apparait précisément à côté de l'image réfléchie claire sur la surface de la cornée, et qu'on détermine la pente de l'oeil (1) aux emplacements des images réfléchies à partir de la position des sources de lumière (9) et qu'on détermine les paramètres fondamentaux de la forme de l'oeil (1) à partir des valeurs obtenues ci-dessus et à partir de la courbure déterminée au centre de la cornée au moyen de modèles mathématiques de l'oeil. 2. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, du type comportant une lunette (7) dont l'axe coïncide avec les axes de l'oeil examiné (1) et de l'oeil observateur (2), caractérisé en ce que deux prismes (11, 12) à faces pleines parallèles sont disposés sur l'axe optique (16) de l'oeil examiné (1), en étant montés à pro- ximité immédiate l'un de l'autre dans un plan horizontal qui passe par l'axe optique (16> et pivotant l'un par rapport à l'autre du même angle par rapport à l'axe optique (16),que leur axe de rotation intersecte à angle droit, et comportant des surfaces optiques parallèles verticales, qui sont paral- lèles à leur axe de rotation, qu'un prisme (12) est fixé sur une échelle circulaire (13) tandis que l'autre prisme est fixé sur une aiguille (14) de l'échelle (13), et que deux sources de lumière (9) déplaçables indépendamment l'une de l'autre sont disposées dans un plan horizontal passant par l'axe optique (16), la position des sources de lumière (9) par rapport à l'axe optique (16) et à l'oeil examiné (1) étant indiquée sur les échelles (3). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'échelle circulaire (13) fixée au prisme (12) est non linéaire, conformément à la relation d = 2t [tgS - tg arcsin ( Sin)] cos, n dans laquelle d est l'écartement des deux images fournies d'un objet observé derrière les prismes, t est l'épaisseur de ces derniers, 6 est l'angle formé par les prismes et n est l'indice de réfraction de ces derniers. 4. Appareil selon les revendications 2 et 3 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que les sources de lumière (9) sont déplaçables suivant des trajectoires circu- laires horizontales et leur position est indiquée sur les échelles circulaires coaxiales (3) indiquant la pente de l'oeil à l'emplacement de l'image réfléchie, ou une fonction mathématique arbitraire de cette pente. 5. Appareil selon les revendications 2 à 4 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que les deux sources de lumière (9) sont réglables au moyen de leurs butées d'extrémité dans une position extrême à proximité de l'axe optique (16), et que les rayons de courbure de la partie centrale de l'oeil (1) sont indiquées sur l'échelle circu- laire (13) par rapport à cette position extrême des deux sources de lumière (9).