Brevet FR2501372A1 — publié le 19820910

L'invention concerne un focomètre pour la mesure de caractéristiques de réfraction d'une lentille, principalement des verres de lunettes et des verres de contact. Des focomètres sont largement utilisés pour la mesure des caractéristiques de réfraction d'une lentille (par exemple des verres de lunettes, des verres de contact et autres), ces caractéristiques de réfraction comprenant le pouvoir de réfraction sphérique, le pouvoir de réfraction cylindrique, l'orientation de l'axe du cylindre, le pouvoir de réfraction prismatique et l'orientation de la base du prisme, et pour le marquage du centre optique et de l'orientation de l'axe du cylindre d'une lentille non travaillée au moment où elle est réglée ou assemblée dans une monture de lunettes. Dans les focomètres de l'art antérieur, un faisceau lumineux provenant d'une source de lumière éclaire une cible et est réfléchi par cette dernière. Le faisceau lumineux réfléchi est ensuite collimaté par une lentille de collimation pour former un pinceau de rayons parallèles qui est à son tour dirigé sur un dispositif à télescope comprenant une lentille d'objectif, un réticule et un oculaire pour former 1' image conjuguée de la cible sur le réticule du dispositif à téles cop.e. Si une lentille devant faire l'objet des mesures est placée entre la lentille de collimation et la lentille d'objectif, le faisceau lumineux collimaté provenant de la lentille de collimation converge ou diverge suivant le pouvoir de réfraction de la lentille à mesurer, après son passage à travers la même lentille, de sorte que l'image conjuguée de la cible ne se forme pas nettement sur le réticule. Ce manque de netteté peut être corrigé par un déplacement approprié de la lentille de collimation le long de l'axe optique de mesure du focomètre. Ce mouvement de la lentille de collimation est utilisé pour dériver le pouvoir de réfraction de la lentille soumise à l'essai. Une opération appelée "centrage" au cours de laquelle le centre optique de la lentille à essayer est aligné sur l'axe optique de mesure du focomètre, est effectuée par déplacement de la lentille à essayer dans un plan perpendicu laire à l'axe optique de mesure afin que le centre de l'image de la cible soit aligné sur les fils croisés du réticule. Le focomètre décrit ci-dessus est généralement appelé focomètre du type à télescope. On connaît également un focomètre du type à projection dans lequel un écran est utilisé à la place du réticule, comme dans le focomètre du type à télescope, pour projeter l'image conjuguée d'une cible sur l'écran, à échelle agrandie, au moyen d'un objectif, afin que l'image projetée puisse être observée directement, sans ozulaire. Les cibles utilisées dans de tels focomètres comprennent une cible dite à couronne comportant plusieurs petits cercles disposés le long d'une ligne circulaire, une cible à lignes croisées comportant deux jeux de lignes droites qui se coupent perpendiculairement entre eux, et une cible à couronne et lignes croisées comprenant une association de la cible à couronne et de la cible à lignes croisées. Lorsqu'une lentille astigmatique est centrée pour faire l'objet d'une mesure et si cette mesure est effectuée à l'aide d'un focomètre comportant une cible à couronne ou une cible à couronne et lignes croisées, la cible à couronne tend à former une image telle qu'elle est misé au point sur l'une de deux surfaces courbes caustiques dans la lentille astigmatique et présente une déformation linéaire des petits cercles dans la direction de la courbe caustique par suite des caractéristiques de réfraction de la lentille astigmatique. En conséquence, l'image de la cible à couronne est deformée suivant une ellipse, dans son ensemble. Cette image elliptique de la cible rend let'centragel' très difficile.Plus le pouvoir de réfraction cylindrique de la lentille essayée est grand, plus l'ellipticité de l'image elliptique de la cible est grande et, par suite, plus la déformation du petit cercle est grande. Par conséquent, le centrage de la couronne devient de plus en plus difficile. C'est la raison pour laquelle le "centrage" de l'art antérieur est effectué par estimation visuelle et d'après la perception d'un opérateur, ce qui en réduit la précision. Ceci conduit à une diminution de la précision de la mesure des caractéristiques de réfraction d'une lentille ou à une diminution de la précision du marquage du centre optique d'une ebauche de lentille à travailler.En particulier, la précision réduite du marquage a pour résultat une diminution de la précision de toutes les opérations de travail et de reglage car une ébauche de lentille est découpée, assemble dans une monture de lunettes et ajustée d'après son centre optique marqué. L'invention a pour objet un focomètre perfectionné ne présentant pas les inconvénients mentionnés précédemment des focomètres de l'art antérieur. Le focomètre selon l'invention peut être utilisé de manière très simple et très précise pour l'opération de "centrage", uniquemént par addition d'un système optique à index central, tel que décrit ci-après, sans modification du système optique de mesure du focomètre antérieur, le système optique à index central n'étant pratiquement pas influencé par le système optique de mesure. L'invention concerne donc un focomètre comprenant un trajet optique de mesure composé d'au moins une source de lumière, une cible, une lentille de collimation, un objectif et un réticule qui sont disposés dans l'ordre cité, le focomètre étant caractérisé par un élément réfléchissant un faisceau lumineux entre la lentille de collimation et l'objectif afin de superposer l'axe optique du trajet optique de mesure à une partie de l'axe optique d'un système optique à index central, ce système comprenant un index central et des moyens pour projeter l'image de l'index central sur une position située à proximité immediate du pôle arrière d'une lentille à essayer insérée dans le trajet optique de mesure et sur l'axe optique du trajet optique de mesure, à travers l'élément réfléchissant le faisceau lumineux, au moyen d'un faisceau lumineux aminci, et ladite cible étant ouverte sur une partie adjacente à l'axe optique du trajet optique de mesure. Dans un tel agencement, le système optique à index central est utilisé exclusivement pour le "centrage", indépendamment de la cible utilisée pour la mesure des caractéristiques de réfraction d'une lentille à essayer. De plus, le système optique à index. central n'est pratiquement pas influencé par l'autre système optique destiné à la mesure des caractéristiques de réfraction, de sorte que le "centrage" peut 8tre effectue de façon très simple et très précise. L'invention sera décrite plus en détail er regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limistatifs et sur lesquels.: les figures la, 2a, 3a et4a sont des vues schématiques montrant un système optique de mesure d'un focomètre dans diverses positions afin d'illustrer le principe de la présente invention ; les figures lb, 2b, 3b et 4b sont des vues montrant des images de cibles correspondant aux positions respectives du système optique indiquées sur les figures la, 2a, 3a et 4a-; la figure 5 est une vue montrant le principe de fonctionnement d'un système optique à index central selon l'invention, principe selon lequel ce système peut être influencé par les caractéristiques de réfraction d'une lentille à essayer la figure 6 est une vue schématique de l'agencement optique d'une forme de réalisation du focomètre selon l'invention ; ; la figure 7 est une vue d'un exemple de la cible qui peut être utilisée dans la forme de réalisation montrée sur la figure 6 ; et la figure 8 est une vue d'un autre exemple de la cible pouvant être utilisée dans la forme de réalisation mentionnée précédemment. Le principe de l'invention sera tout d'abord décrit Comme montré sur la figure la, la lumière partant d'une source lumineuse (non représentée) éclaire une cible TA et est réfléchie par cette même cible vers une lentille C de collimation. La lumière réfléchie est collimatée par la lentille C en un faisceau parallèle à l'axe optique O0 de mesure et ce faisceau arrive sur une lentille d'objectif OB. Cette lentille d'objectif OB provoque la formation d'une image, par le pinceau de rayons parallèles, sur un réticule R disposé au point focal arrière de la lentille d'objectif. Par exemple, si la cible TA est une cible à couronne, une image TI de la cible telle que montrée sur la figure lb se forme sur le réticule R.Si une lentille TL essayer, par exemple un verre de lunettes hypermétropeastigmatique, est insérée et placée dans le système optique de mesure afin que son centre optique 1 soit aligné sur l'axe optique O0 du système optique de mesure, comme montré sur la figure 2a, le pinceau de rayons parallèles provenant du collimateur C converge et arrive sur la lentille d'objectif OB sous la réfraction de la lentille essayée, afin que l'image TI en couronne se forme sur la première face caustique de la lentille essayée TL par suite du pouvoir de réfraction de son premier méridien principal, en une position F située en avant du réticule R. Par conséquent, l'image TI de la cible se forme sur le réticule R de façon floue, comme montré sur la figure 2b.C'est la raison pour laquelle la cible TA est déplacée dans le sens indiqué par une flèche N sur la figure 3a afin que l'image TI de la cible se forme avec netteté sur le réticule R. Le mouvement de la cible TA correspond au pouvoir de réfraction D1 de la lentille essayée suivant son premier méridien principal. A ce moment, il se forme sur le réticule R une: image TI de la cible dans laquelle les petits cercles de la couronne sont déformés linéairement dans une direction perpendiculaire à la direction du premier méridien principal de la lentille essayée, comme montré sur la figure 3b. Pour éliminer ce défaut, on déplace une nouvelle fois la cible TA jusqu'a ce que l'image de la couronne formée sur le réticule R soit déformée dans une direction opposée à celle dans laquelle l'image de la couronne de la figure 3b est déformée.Ainsi qu'il est bien connu, le mouvement supplémentaire de la cible représente le pouvoir de réfraction de la lentille essayée dans la direction de son second méridien principal. A présent, si un faisceau lumineux fl arrive sur le système optique afin que le premier point image P1 se trouve dans une position située sur le pôle arrière ou à proximité du pale arriere de la lentille essayée TL et sur l'axe optique du trajet optique de mesure, comme indiqué par les lignes inclinées de la figure 3a, le second point image P2 de ce faisceau lumineux fl se forme sur un plan image F' légèrement décalé du réticule R par l'effet de la lentille d'objectif OB. Cependant, le faisceau lumineux est suffisamment aminci pour donner une image moins floue sur le reticule R et pour se placer sur l'axe optique de mesure, c' est-à-dire à l'intersection des fils croisés H du réticule R.La raison pour laquelle le premier point image P1 du faisceau lumineux fi est défini sur le pale arrière ou à proximité du pôle arrière de la lentille essayée TL est la suivante : lorsque la distance focale de la lentille essayée TL est f, son point focal objet est F1, son point focal image est F2, un point objet A est placé en une position espacée d'une distance x du point focal F1, et un point image B, conjugué avec le point objet A par l'intermédiaire de la lentille essayée TL,est placé en une position espacée d'une distance y du point focal F2, comme montré sur la figure 5, la relation suivante est établie x . y = f2 En outre, lorsque x = -f, c'est-à-dire lorsque le point objet A est situé au pale objet de la lentille essayée TL, on a f2 y = - = -f -f En outre, l'agrandissement latéral p est f f f k= x = -f où un agrandissement négatif représente des images redressées. Par conséquent, si un point objet est placé suivant la relation x = -f, son image se forme également dans la même position que celle du point objet. Ceci signifie qu'ils sont dans une relation physique analogue à celle qui existerait en l'absence de la lentille essayée TL. Par conséquent, si le premier point image P1 du faisceau lumineux fl est formé sur le pôle arrière ou pôle objet de la lentille essayée TL, comme montré sur la figure 3a, le faisceau lumineux provenant de ce premier point image forme une image sur le second point image P2 uniquement sous l'action de la lentille d'objectif OB, sans être soumis à l'action de réfraction de la lentille essayée TL.Cependant, si cette dernière est placée de manière que son axe optique 1 soit décalé de l'axe optique O0 de mesure, comme montré sur la figure 4a, la cible TA forme une image sur le réticule R à sa partie décalée de l'intersection des fils croisés H, sous l'action de la composante de prisme PR de la lentille essayée TL, comme montré sur la figure 4b. De même, le faisceau lumineux fl n'est pas soumis à l'action de réfraction de la lentille essayée d'après le principe mentionné ci-dessus. Cependant, ce faisceau lumineux est influencé par l'action de la composante de prisme PR de la lentille essayée, afin d'être décalé d'une distance égale à celle du décalage de l'image de la cible. Conformément au principe décrit ci-dessus de la présente invention, l'axe optique 1 d'une lentille à essayer peut être aligné sur l'axe optique 0o de mesure par déplacement de la lentille essayée afin que l'image CI d'un faisceau lumineux fl soit alignée sur l'intersection des fils croisés H d'un réticule R. I1 est évident que le "centrage" peut être effectué beaucoup plus facilement et avec une plus grande précision par l'utilisation de ce principe, en comparaison avec l'art antérieur dans lequel l'image en couronne déformée est utilisée pour effectuer le centrage avec une estimation au moyen de l'oeil. Un focomètre à télescope constituant une forme de réalisation de l'invention sera à présent décrit. Comme représenté sur la figure 6, un appareil pour la mesure du pouvoir de réfraction comprend une source de lumière 2, une cible 3, un collimateur 4, un diviseur optique 5, une lentille à essayer 6, une lentille d'objectif 7, un réticule 8 et un aculaire 9, tous ces éléments étant disposés sur l'axe optique 1 de l'appareil. La cible 3 peut présenter une configuration 15 en couronne comprenant plusieurs petits cercles qui sont disposés sur la circonférence d'un cercle dont le centre se trouve sur l'axe optique 1, comme montré sur la figure 7, ou bien une association de la configuration en couronne 15 indiquée ci-dessus et d'une cible 18 à croisée constituée d'une ligne droite, comme montré sur la figure 8.Le réticule 8 comprend une mire croisée 10 formée à l'intérieur de ces réticules et présentant une intersectionsituée sur l'axe optique 1, comme montré sur la figure 7. La cible 3 est disposée en une position conjuguée avec le réticule 8. Le focomètre comprend en outre une règle graduée en verre 20 sur laquelle sont formés des traits de division de dioptries et qui est conçue pour se déplacer en synchronisme avec la cible 3. La règle graduée 20 est éclairée par la source 2 de lumière de manière que l'image de ses traits de graduation soit projetée. et formée sur le réticule 8 par l'intermédiaire d'un prisme 21, de lentilles intermédiaires 22 et 23 et de prismes 24 et 25. Le focomètre comprend en outre un système optique à index central comportant un diaphragme 11, un premier condenseur 12, un second condenseur 13, une source 14 de lu mière et une plaque perforée 17 qui présente un petit trou 17a par lequel la lumière de la source passe, tous les élé- ments étant disposés sur l'axe optique de réflexion formé par le diviseur optique 5. Le petit trou 17a est placé dans une position conjuguée avec la zone adjacente au pôle ar- rière de la lentille essayée 6.Dans un tel agencement, lorsque la lentille essayée 6 a été centrée, on peut observer l'image 15 de la configuration en couronne de la cible 3 et un index central ou petit cercle 16 dont la circonférence est légèrement floue, qui est projeté par le système optique à index central sur la croisée 10 du réticule 8, comme montré sur la figure 7. Lorsque l'on achève le centrage à l'aide d'un tel index central, on éteint la source 14 de lumière afin que l'image de la cible soit seule projetée sur le réticule 8. Ainsi, les caractéristiques de réfraction de la lentille essayée peuvent être mesurées sans interférence avec l'index central. En variante, on peut utiliser un dispositif à viseur optique pour conduire la lumière de la source 2 vers un point devant etre occupé par la source 14 de lumiere. Ceci signifie qu'une seule source commune de lumière peut être utilisée pour éclairer la cible et pour éclairer l'index central. Dans ce cas, l'image de l'index central peut être éliminée au moyen d'un miroir de réflexion du type relevable, utilisé à la place du diviseur optique 5, si cela est nécessaire. De plus, si un filtre coloré 19 est disposé entre la source 14 de lumière et la plaque perfore 17 afin de colorer l'index central, ce dernier peut etre distingué plus nettement de l'image de la cible. Bien que l'invention ait été décrite dans son application à un focomètre du type à télescope, elle n'est pas limitée à une telle forme de réalisation. Par exemple, l'invention peut être également appliquée à un focomètre du type à projecteur, dans lequel l'image d'une cible est destinée à être projetée par une lentille d'objectif à une échelle agrandie. L'index central n'est pas limité à l'ouverture de la plaque perforée éclairée par la lampe électrique à incandescence, comme c'est le cas dans la forme de réalisation représentée, mais il peut être remplacé par une très petite diode électroluminescente ou par un laser qui peut être utilisé comme index direct. REVENDICATIONS 1. Focomètre comprenant un trajet optique de mesure composé d'au moins une source (2) de lumière, une cible- (3), une lentille (4) de collimation, une lentille (7) d'objectif et un réticule (8), tous ces éléments étant disposés dans l'ordre indiqué, caractérisé par un élément (5) de réflexion de faisceau placé entre la lentille de collimation et la lentille d'objectif afin de provoquer une-superposition de l'axe optique dudit trajet optique de mesure sur une partie de l'axe optique d'un système optique à index central, ce système optique comprenant un index central et des moyens destinés à en projeter l'image sur une zone adjacente au pôle arrière d'une lentille (6) à essayer, introduite dans le trajet optique de mesure et sur l'axe optique dudit trajet optique de mesure traversant l'élément de réflexion du faisceau, au moyen d'un faisceau de lumière aminci, ladite cible étant ouverte à sa partie adjacente à l'axe optique du trajet optique de mesure. 2. Focomètre selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la cible (TA) est de foime en couronne qui comprend des petits cercles disposés à sa circonférence. 3. Focomètre selon l'une des revendications 1 et 2, caractérise en ce qu'il est du type à télescope dans lequel l'image de la cible formée sur le réticule est observée au moyen d'un oculaire (9). 4. Focomètre selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le réticule comprend un écran et en ce que le focomètre est du type à projecteur dans lequel l'image de la cible est projetée sur ledit écran à travers la lentille d'objectif, à échelle agrandie.