Brevet FR2526964A1 — publié le 19831118

La présente invention concerne de façon générale les verres ophtalmologiques, ou verres médicaux correcteurs Plus spé- cialement, l'invention concerne les verres médicaux correcteurs possédant une puissance dioptrique progressivement variable. L'oeil humain est un organe puissant et sensible Il possède une lentille (cristallin), qui se trouve à la surface extérieure de l'oeil et reçoit la lumière émanant d'objets se trouvant dans le champ de vision de l'oeil Il possède également une rétine, qui est placée à l'arrière du cristallin, et sert d'écran d'observation pour les objets, après mise au point appro- priée par le cristallin Lorsqu'un oeil normal observe des objets relativement éloignés, le cristallin est au repos et, dans cette position, la courbure propre de sa surface met au point sur la rétine les images des objets. Toutefois, pour l'observation d'objets rapprochés, les muscles oculaires entourant le cristallin agissent sur celui-ci de façon à accroître sa courbure et à faire diminuer la distance focale du cristallin d'un degré exactement suffisant pour mettre au point sur la rétine l'image d'un objet rapproché Cette aptitude de l'oeil à s'ajuster en fonction des distances variables des objets est appelée "accommodation" Avec l'âge, le pouvoir accommo- dateur de l'homme diminue Ceci résulte du fait que ses muscles oculaires deviennent raides et s'affaiblissent Par exemple, un enfant peut normalement modifier la puissance optique de son oeil d'une quantité supérieure à 14 dioptries A la maturité, le pouvoir d'accommodation est ramené à environ 3 dioptries, et, dans la vieillesse, le pouvoir d'accommodation peut disparaître entièrement. On a conçu des verres correcteurs à plusieurs foyers, par exemple des verres à double et triple foyer, pour faciliter la vision de personnes souffrant d'une réduction de leur pouvoir d'accom- modation Le verre à double foyer, par exemple, est en effet formé de deux segments distincts ayant des puissances dioptriques diffé- rentes La puissance du premier segment est telle qu'il permet la mise au point sur des objets proches, par exemple pour la lecture. L'autre segment corrige la vision pour l'observation d'objets éloignés. Les verres à triple foyer sont formés de trois segments distincts ayant des puissances dioptriques différentes Ces verres sont analogues aux verres à double foyer, mais ils comportent en outre un segment de vision intermédiaire Un inconvénient sérieux des objectifs à plusieurs foyers selon la technique antérieure réside dans le fait qu'il existe des différences optiques marquées entre les parties de vision Ceci donne naissance b un effet de confusion lorsque la ligne de visée de l'oeil balaye les lignes de démarcation optique séparant les segments Cette confusion n'est pas seulement gênante pour l'utilisateur, mais elle peut se révéler très dangereuse et être éventuellement cause de blessures graves, par suite d'une chute dans un escalier par exemple. Différentes tentatives ont été faites dans le passé pour éliminer les lignes de démarcation optique dans les verres à double ou triple foyer Une solution à ce problème a consisté à pré- voir, entre les segments de vision proche et de vision éloignée, une région intermédiaire dont les propriétés varient graduellement avec la distance le long de sa surface, de manière à produire une transi- tion graduelle entre les parties à vision proche et à vision éloignée du verre Ces verres sont fréquemment appelés des verres "progressifs". bn verre progressif typique de la technique antérieure comprend deux surface réfractrices de part et d'autre d'un bloc de matière réfringente La première des deux surfaces réfractrices, la surface intérieure, est ordinairement une surface sphérique ou torique, et la deuxième, la surface externe convexe, est la surface dite progressive. Cette surface progressive est typiquement conçue et fabriquée de façon à présenter une partie supérieure à surface sphé- rique à un seul foyer offrant une zone ou partie de verre pour la vision éloignée Cette partie présente une première puissance dioptrique et son centre optique est le centre optique du verre pro- gressif considéré dans son ensemble. Il existe également une partie -inférieure à surface sphérique à un seul foyer, qui constitue la partie de verre,ou zone, de vision proche ou de lecture Cette partie possède une deuxième puissance dioptrique, plus élevée, et est située aux environs d'un point appelé le centre de vision proche. Enfin, il existe une partie de surface progressive inter- médiaire, dont la courbe méridienne, allant du centre optique du verre au centre de vision proche>est appelée le méridien de progression. La puissance dioptrique du verre varie le long de ce méridien de progression entre sa valeur au centre optique du verre et sa valeur au sommet du centre de vision proche, suivant une loi prédéterminée. Les brevets suivants donnent des exemples de verres dits progressifs de la technique antérieure et ils représentent les techniques connues les plus pertinentes que connaisse la demanderesse. Ce sont les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 2 869 422, 2 878 721, 3 785 724, 4 055 378 et 4 056 311. En outre, les articles de A G Bennette parus dans "The Optician" dans les numéros d'octobte et novembre 1970 et de février et mars 1971 discutent diverses tentatives pour produire des verres correcteurs progressifs. Un des verres correcteurs de la technique antérieure les plus heureux qui aient jamais été conçus est celui illustré et décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 274 717. L'invention se distingue de ce que décrit le brevet ci-dessus men- tionné en raison du mode unique de définition et de production de la surface de verre correcteur à puissance progressive selon l'inven- tion. C'est un but de l'invention de proposer un procédé nouveau et unique de fabriquer un verre médical correcteur à puis- sance progressive possédant une partie supérieure adaptée à la vision éloignée et une partie inférieure adaptée à la vision proche. La partie supérieure peut être sphérique, ou bien elle peut être une surface de révolution asphérique La partie inférieure peut être décrite comme l'enveloppe d'une série de sphères. Selon un autre but de l'invention, il est proposé un procédé perfectionné pour fabriquer un verre à puissance progres- sive du type ci-dessus mentionné, dans lequel la surface à puissance progressive reliant les parties supérieure et inférieure du verre est configurée de manière unique pour réduire fortement le flou et les déformations. Selon un autre but de l'invention, il est proposé un procédé perfectionné pour fabriquer un verre à puissance progressive du type indiqué dans le paragraphe précédent, o il est défini une technique supérieure pour relier sans irrégularité la surface aux parties de vision éloignée et de vision proche du verre Selon un autre but de l'invention, il est proposé un nouveau verre cor- recteur à plusieurs foyers, dans lequel la ligne de démarcation séparant les parties de vision éloignée et de vision proche est rendue invisible. Selon un autre but de l'invention, il est proposé un verre correcteur progressif du type ci-dessus, que l'on peutde façon relativement facile et peu coûteuse,former de manière reproductible et qui est adapté à la fabrication en grandes quan- tités. Selon un autre but de l'invention, il est proposé un procédé permettant de former un verre correcteur progressif possé- dant une courbe définie de manière unique qui relie les ares cir- culaires formés lorsque l'un des plans parallèles au plan y-z du verre coupe la surface de la partie inférieure du verre. La description suivante, conçue à titre d'illustra- tion de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue isométrique d'une forme du verre médical correcteur à-puissance progressive selon l'invention, illustrant la configuration et la position de la courbe méridienne, de l'aire pour vision éloignée et de l'aire pour vision proche, ou pour lecture, la position des axes x, y et z du verre étant égale- ment indiquée sur cette figure; la figure 2 est un schéma explicatif montrant, pour un type de verre, la répartition de la puissance le long de la courbe méridienne; la figure 3 est un schéma explicatif dans le plan x, y montrant le moyen de déduire le contour de la courbe en spirale du verre dans une section droite plane placée à n'importe quelle profondeur fixe (x) perpendiculairement à l'axe x du verre; la figure 4 est un autre schéma explicatif montrant, pour un autre type de verre, la répartition de la puissance le long du plan méridien; et la figure 5 est un schéma explicatif montrant le moyen de déduire la courbure de la courbe méridienne dans le plan x, y du verre. On se reporte maintenant aux dessins et, spécialement, à la figure 1, o l'on peut voir une forme de verre médical correc- teur 10 à puissance dioptrique progressive selon l'invention Le verre 10 comporte deux surfaces réfractrices, respectivement formées sur les côtés opposés d'un bloc de matière réfringente, la surface réfractrice postérieure 12 étant une surface unique et la surface réfractrice antérieure 14 étant une surface dite progressive La surface simple et la surface progressive définissent entre elles une partie supérieure 16 de verre correcteur pour la vision éloignée et une partie inférieure 18 de verre correcteur pour la vision proche. Le verre 10 peut être constitué en une matière optique présentant un indice de réfraction uniforme, par exemple en verre de qualité optique, ou il peut Etre constitué de l'une des matières plastiques de qualité optique bien connues, telles que CR-39 (diglycol bis-carbonate de diallyle), Lexan (polycarbonate) ou méthacrylate de méthyle. La courbe méridienne du verre correcteur est désignée dans son ensemble sur la figure 1 par le numéro de référence 20. L'expression "courbe méridienne" se rapporte à la courbe formée par la lentille suivant une ligne 20, indiquée sur la figure 1, qui divise effectivement le verre correcteur en deux moitiés égales. Chaque position sur une moitié possède, sur l'autre moitié, une position correspondante ayant les mêmes propriétés de courbure et de puissance dioptrique. La courbe méridienne 20 est une courbe régulière en tout point et ne présente aucune discontinuité ou cassure Bien qu'elle soit régulière, la courbe méridienne peut présenter un rayon de courbure différent en chaque point Les rayons de courbure pour différentes position suivant la courbe méridienne 20 sont indiqués en 22 et 24 sur la figure 5. Pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, on commence par calculer le contour de la courbe méridienne Comme le t 526964 montrent les figures 2 et 4, ceci peut être obtenu au moyen de l'une quelconque de plusieurs méthodes, parmi lesquelles, à titre d'exemple, l'une des quatre méthodes suivantes. 1 Puissance dioptrique constante dans la partie de vision éloignée et accroissement lindaire de puissance depuis le sommet ( 0,0,0) Jusqu'à la partie inférieure du verre correcteur: la) Y O, D D D (courbe de base) D 1 lb) Y( 0, D D O + -Y o D est l'accroissement de puissance et L est la distance du sommet à la zone de lecture. 2 Puissance dioptrique constante dans la partie de vision éloignée et dans la partie de vision proche, ces parties étant séparées par une partie à variation linéaire de puissance: 2 a) Y > 0,D D u D O D(courbe de base) D 1 2 b) L 4 Y 0, C-= D O + Y (transition) 2 c) Y L, D Do + D 1 (vision proche) 3 Puissance dioptrique constante dans la partie de vision éloignée et transition parabolique pour la puissance dans les parties intermédiaires et de vision proche: 3 a) Y 0, D Do O D 1 3 b) Y 0, D = Do + D 1 (L Y) 0 L 2 4 Puissance dioptrique constante dans les parties de vision éloignée et de vision proche, et transition parabolique pour la puissance dans la partie intermédiaire: 4 a) Y->O, D D D (courbe de base) D 12 (b Y) (transition) 4 b) O >Y L, D = Do + D 1 (L Y) (transition) 4 c) Y'L, D D + D 1 (voisin proche) On comprendra que la courbe méridienne, telle qu'elle est déterminée selon l'invention, est régulière, sans disconti- nuités La courbure R de la courbe méridienne s'exprime en fonc- tion du système de coordonnées suivant: R d 2 1 + (dx) 2 Comme précédemment indiqué, la spécificité de l'inven- tion réside dans la manière nouvelle selon laquelle la surface du verre correcteur est produite dans la zone intermédiaire Une fois déterminé le contour de la courbe méridienne régulière donnée, on divise l'aire d'un côté de la courbe méridienne par deux plans disposés perpendiculairement au plan y-z du verre correcteur (voir figure 1) et contenant l'axe x du verre correcteur Les angles de ces plans sont définis et fixes pour un modèle particulier Une fois fixés,ces angles définissent les trois parties ou zones de verre correcteur précédemment décrites, à savoir les zones respectivement destinées à la vision éloignée, à la vision intermédiaire et à la vision proche. On mesure les angles des deux plans ci-dessus mentionnés à partir de la demi-droite positive de l'axe y, les angles étant pris dans le sens horaire (positif) de O & 2 if radians Le verre correcteur de l'invention est symétrique par rapport à l'axe y, si bien qu'on ne retiendra que les angles compris entre O et -f 1 Comme le montre la figure 3, l'angle T est l'angle variable dont les valeurs vont de O à AO pour la partie de vision éloignée, de AO à Al pour la partie de vision intermédiaire et de Al à Tr pour la par- tie de vision proche Le rayon vecteur partant de l'origine (x,0,0) et l'angle T définissent le contour dans le plan x, o x est la flèche de la courbe et est constant pour chaque contour Le rayon est fonction de l'angle T En passant de l'angle T à un angle U, défini de la manière suivante: U = T _AO + Ai UT 2 on transforme la référence à l'angle en mesurant celui-ci à partir de la bissectrice de AO et Al Le rayon peut donc être exprimé sous la forme de la série de puissances: R = Go -G G 1 U + G 2 U 2 + G 3 U 3 + G 4 U et les dérivées première et seconde par rapport à T et également par rapport à U sont: d R d R 2 3 d T d U = G 1 + 2 G 2 U + 3 G 3 U + 4 G 4 U et d 2 2 R d 2 R d R 2 G 2 + 6 G 3 U + 12 G 40 d T d U Les conditions aux limites à satisfaire sont les sui- vantes: Pour T = AO, le rayon de la courbe de vision éloignée étant RO: Bl) RO = GO + Gl U+ u + G 2 U + G 3 U + G 4 U 4 Pour T = A 1,l le rayon du cercle de vision proche étant R 1: B 2) R 1 = l G+ G 1 U +GUG 2 U 2 +3 U+ G 4 U 4 Pour T = AO, le rayon change lorsque l'angle s'annule (tangenee des arca pour AO): B 3) d R = O G 1 + 2 G 2 U + 3 G 3 U 2 + 4 G 4 U Pour T = Ali le rayon change pour une valeur non nulle de l'angle (tangence des arcs pour A 1): B 4) d R D 1 G + 2 G 2 U + 3 GU 2 + 4 i U 3 d U 1 2 3 4 Pour R = A 1, la dérivée seconde (d) est non nulle (cour- bure des arcs en Al) d U d 2 R B 5) d 2 D 2 = 2 G 2 + 6 G 3 U + 12 GU 2 du 2 2 3 4 Par manipulation algébrique, on peut résoudre les équa- tions Bl à B 5 et obtenir les cinq coefficients G à G 4 dans l'ordre indiqué ci-dessous: 1 ( -R O R) G 3 = (D 1 O 4 U 2 u Dl + D 2 + 3 (RO R 1) 4 4 U 3 8 U 2 16 U G -D 2 3 D 1 3 (RO-RU) 24 4 U 8 U 2 GO R G 1 U G 2 U 2G 3 U 3G 4 U 4 Puisque RO et R 1 sont calculés à partir des puissances dioptriques correspondant respectivement à la vision éloignée et & la vision proche, il s'agit de valeur connues Toutefois, il n'est pas évident que D 1 et D 2 puissent également être connus à partir de la position géométrique de la région de vision proche par rapport à l'origine (x,O,O) Par conséquent, on posera: y 5 est la coordonnée du centre de l'arc circulaire de vision proche, mesurée & partir de (x,O,O) dans le plan y, z; et R 3 est le rayon de l'arc circulaire de vision proche dans le plan y-z. Par des manipulations algébriques, on peut montrer que Dly 5 sin T (sin T cos T) (y) l(R 3) 2 (sin T)2 (y 5)211 /2 2 (y)2 ( 1 2 sin 2 T) et D y 5 cos T 2 T l(R 3) (sin T) (y 5)2 l 1/2 (ys) (sin T) (cos T) l(R 3)2 (sin T)2 (y 5) 2 l 3/2 o la formule suivante définit la section circulaire de vision proche: (y y 5)2 + z 2 (R 3)2 Sur la base des hypothèses précédentes, toute la surface du verre correcteur se divise naturellement en les zones de vision précédemment identifiées, le c 8 té méridien droit étant défini le premier, tandis que la zone de vision éloignée est disposée entre - les angles T O et T a AO, la deuxième zone, ou zone de transition, est comprise entre les angles T = AO et T Al, la troisième zone, zone de vision proche ou zone de lecture, est comprise entre les angles T = A 1 et T = -I Le c 8 té méridien gauche, qui est l'image dans un miroir du c 8 té droit, la réflexion se faisant dans le plan y-z, complète la description de la forme nouvelle et unique de la surface du verre progressif Pour compléter le verre correcteur, il faut naturellement polir sa surface opposde suivant une forme sphé- rique ou toroldale de façon à satisfaire les prescriptions parti- culières voulues. Bien entendu, l'homne de l'art sera en mesure d'imagi- ner, à partir du procédé et du verre médical correcteur dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. il R E Y E N D I C A T I O N S 1 Procédé de fabrication d'un verre ophtalmologique ( 10) comportant les axes x, y et z et présentant une distance focale qui varie progressivement, le verre étant défini par deux surfaces ( 12,14) réfractrices, dont la première est divisée en une première, une deuxième et une troisième zone de ( 16,18)respectivement destinées à la vision éloignée, la vision intermédiaire et la vision proche, ladite première surface comportant une courbe méridienne ( 20) qui passe par le centre optique du verre et traverse lesdites zones, ladite courbe méridienne étant définie par une série de points sur ladite première surface, lesdites première et troisième zones étant des surfaces sphériques ou des surfaces asphériques de révo- lution, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à produire ladite deuxième zone de vision, qui est la surface à puissance dioptrique progressive reliant lesdites première et troisième zonez, au moyen des opérations suivantes: (a) définir le contour voulu pour la courbe méridienne; (b) diviser l'aire se trouvant d'un premier côté de ladite courbe méridienne par deux plans disposés perpendiculairement au plan y-z du verre et contenant son axe x; et (c) définir la surface progressive du verre par un processus compor- tant les opérations suivantes: ( 1) définir l'angle U sous la forme, U = T AO + Ai U T 2 o T est un angle variable, dont les valeurs varient de O à AO pour- la partie de vision éloignée du verre, de AO à Al pour la partie de vision intermédiaire du verre, et de Al à irpour la partie de vision proche du verre, sachant que le rayon vecteur partant de l'origine (x,0,0) et l'angle T définissent le contour dans le plan x, o x est la flèche de la courbe et est constant pour chaque contour, le rayon étant fonction de l'angle T; ( 2) exprimer le rayon R sous forme d'une série de puissances, de la manière suivante: R = GO + G 1 U + G 2 U + G 3 U 3 + G 4 U 4 et exprimer la dérivée première et la dérivée seconde par rapport & T et, également, à U, à savoir: d R =_ 2 3 d T R 2 G+ 30 U 2 + 4 G 4 U d T d U G 1 + 2 G 2 U + 3 G 3 U+ 4 G 4 U et 2 2 d k d R = 2 G + 6 G U + 12 G U 2; d TS d U 2 2 3 4 ( 3) établir les conditions aux limites de la manière suivante: a) pour T = AO, le rayon de la courbe de vision éloignée est RO: RO = GO -: G 1 U + G 2 U 2 + G 3 U 3 + G 4 U 4; b) pour T = Al, le rayon du cercle de vision proche est R: R 1 -= G O o + G 1 U+G 22 + 3 U 3 + G 4 *; c) pour T = AO, la variation du rayon avec l'angle s'annule (tan- gence des ares pour AO): d R = 2 G+ 30 U 2 + 4 G 4 U 3 d U O = G 1 + 2 G 2 U + 3 G 3 + d) pour T = A 1, la variation du rayon avec l'angle est non nulle (tangence des arcs pour A 1): d U= DI = G 1 + 2 G 2 U + 3 G 3 U + 4 G 4 U 3; et e) pour T = A 1, la dérivée seconde d R est non nulle (courbure des arcs pour Al) du 2 d 2 d U 2 D 2 = 2 G 2 + 6 G 3 U + 12 GU; ( 4) résoudre le système d'équations de façon à obtenir pour Go à G 4 les valeurs suivantes: 1 (Dl RO-RI G 3 4 2 Rl 4 U 2 U G 1 = Dl 3 (-3) U 2 2 3 .25 _ D 1 D 2 -3 (RO R) 4 3 +3 4 4 U + 8 U 16 U 4 D 2 3 D 1+ 3 (RO R 1) G 2 = 4 4 U + 8 U 2 Go Ro GU 2 G 43 G 4 U 4; et ( 5) trouver D 1 et D 2 de la manière suivante: a) R o i t y 5 la coordonnée du centre de l'arc circulaire de vision proche mesurée & partir de (x,O,O) dans le plan z-z; b) S oi t R 3 le rayon de l'arc circulaire de vision proche dans le plan y-z; (sin T cos T) (y 5)2 c) alors D 1 = -y 5 sin T (sin T 2 ( 1/2 l" 3)2 (sin T)2 (y 5)21/2;et (y 5)2 ( 1-2 sin 2 T) d) et D 2 y 5 cos T 2 2 212 l(R 3) 2 (sin T)2 (y 5) 2 (y) (sin T) (cos T) _ l(R 3)2 (sin T)2 (y 5)2 l 3/2 o la section circulaire de vision proche est définie par: 2 2 2 (y y 5) + z = (R 3). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la courbe méridienne est régulière sans discontinuités, et la courbure R de la courbe méridienne s'exprime de la manière suivante: 1 d 2 y ' 2 l 1 + _dx) 2 l3/2 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le verre présente une puissance dioptrique constante dans la zone de vision éloignée et dans la zone de vision proche, tandis que la zone de vision intermédiaire présente une variation linéaire de sa puissance dioptrique entre lesdites zones de vision éloignée et proche, et en ce que le contour de la courbe méridienne est défini de la manière suivante: (a)Y > 0, D Do D (courbe de base); (b) L 4 Y % O, D D + Y (zone de vision inter- O L médiaire); (c) Y 4 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le verre présente une puissance dioptrique constante dans les zones de vision éloignée et proche, et la zone de vision interé- diaire présente une variation parabolique de sa puissance dioptrique entre celles-ci, et en ce que le contour de la courbe méridienne est défini de la manière suivante: (a) Y > O, D = D O D (courbe de base); (b) O > Y > L, D =D + D 1 (L-Y)2 (zone de vision 1 L intermédiaire); (c) Y \ puissance dioptrique sur l'étendue des zones de vision intermé- diaire et proche, et en ce que le contour de la courbe méridienne est défini de la manière suivante: (a) Y X% 0, D D o D (courbe de base); (b) Y la zone de vision éloignée et un accroissement lindaire de sa - puissance, du sommet du verre jusqu'A sa partie inférieure, et en ce que le contour de la courbe méridienne est défini de la manière suivante: (a) Y} O, D =Do D 1 (courbe de base); (b) Y 0, D = DO + Y. 7 Verre ophtalmologique, caractérisé en ce qu'il est fabriqué selon le procédé de la revendication 1.