Brevet FR2620219A1 — publié le 19890310

La présente invention concerne un système optique pour déterminer la courbure ou la modification apportée à la courbure d'un objet. L'invention s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, à la détermination de la variation de la courbure de la cornée oculaire, dans sa zone centrale, au cours d'un traitement chirurgical de celle-ci, notamment par photoablation, à l'aide, par exemple, de l'appareil décrit dans le document EP-A nO 0 191 688, et spécialement 0 adapté au traitement de zones n'excédant pas quelques millimètres de diamètre. Un tel appareil chirurgical est destiné à modifier la courbure de la cornée oculaire par photodécomposition de la matière cornéenne. On sait, en effet, que certaines 'affections, telles que la myopie, l'hypermétropie et l'astigmatisme, peuvent être traitées par modification de la courbure de la cornée. Lors d'un tel traitement chirurgical, il est essentiel de pouvoir déterminer, de façon précise, fiable et rapide, la 0 variation, au cours du traitement, de la courbure de la zone centrale de la cornée afin, à chaque étape élémentaire du traitement, d'une part, de mesurer l'ablation effective de matière cornéenne lors de ladite étape, et, d'autre part, de moduler, en fonction de ladite ablation, l'amplitude de l'étape suivante, étant bien entendu qu'il est crucial de ne pas dépasser, en fin de traitement, une modification de courbure prédéterminée. Dans ce but, la présente invention concerne un système optique permettant de déterminer, de façon précise, fiable et rapide, la modification de courbure de la cornée au cours d'un traitement chirurgical, et, plus généralement, celle d'un objet dont la courbure doit subir des modifica- tions. 2 2620219 A cet effet, le système optique pour déterminer la variation de courbure d'un objet est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il comprend: - une source lumineuse; - une première optique destinée à former un faisceau lumineux parallèle à partir du faisceau émis par ladite source; - un élément semi-réfléchissant disposé sur le trajet dudit faisceau parallèle; - une deuxième optique de focalisation recevant le faisceau parallèle réfléchi par ledit élément et étant susceptible de se déplacer, parallèlement à la direction de propagation dudit faisceau lumineux réfléchi par ledit élément, de façon que son foyer image coïncide au moins sensiblement avec le centre de courbure ou la surface dudit objet, ce dernier réfléchissant le faisceau lumineux en direction de ladite seconde optique de façon à former un faisceau adressé audit élément semiréfléchissant; - une troisième optique de focalisation recevant ledit faisceau provenant dudit élément, et - des moyens de détection de l'image formée par ledit système, disposés au-delà de ladite troisième optique dans le sens de propagation du faisceau réfléchi. On voit que, dans le système optique de l'invention, les dispositions de la source lumineuse et des moyens de détection sont interchangeables. Selon un premier mode de fonctionnement (kératométrie), ladite deuxième optique de focalisation est placée selon deux positions telles que son foyer image coïincide successivement avec le centre de courbure de l'objet et avec la surface de l'objet, les réglages étant effectués par la meilleure mise au point de l'image. Le déplacement de la deuxième optique entre ces deux positions fournit la valeur du rayon de courbure (et éventuellement de l'astigmatisme de la surface mesurée). 3 2 6 22620219 Selon un deuxième mode de fonctionnement (kératométrie différentielle), si, initialement, ladite deuxième optique de focalisation est placée de façon telle que son foyer image coïncide avec le centre de courbure de l'objet (meilleure mise au point de l'image), et si ce dernier subit une modification de courbure, la deuxième optique peut alors être déplacée jusqu'à ce que le foyer image de celle-ci coïncide avec le nouveau centre de courbure de l'objet (image nette), et la mesure de ce déplacement 0 permettra de déterminer la modification de courbure correspondante de l'objet. Selon un troisième mode de fonctionnement (également en kératométrie différentielle), la deuxième optique est maintenue en position fixe, la modification de courbure étant atteinte par analyse de la déformation de la tache au niveau des moyens de détection. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens de détection peuvent comprendre une barrette ou une mosaïque de photodiodes. 0 Selon encore d'autres caractéristiques de l'invention, ladite première optique peut être une lentille collima- trice, ladite deuxième optique de focalisation peut être une lentille convergente et ladite troisième optique de focalisation peut être une lentille ou une association de lentilles destinées à obtenir une image correspondant à un grandissement adapté à la dimension des moyens de détection. De plus, ladite source lumineuse peut être constituée par une diode laser ou une diode électroluminescente, O éventuellement associée à une fibre optique. - 4 22620219 Par ailleurs, des moyens d'affichage de l'image formée par le système peuvent être associés auxdits moyens de détection. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue schématique du système optique selon l'invention. La figure 2 est une vue agrandie de la zone A de la figure 1 illustrant le fonctionnement du système de l'invention. Le système optique de l'invention, pour déterminer la variation de courbure d'un objet, notamment une cornée oculaire au cours d'un traitement chirurgical de correction de courbure de celle-ci, par exemple par photodécomposi- tion, comprend une source 1 susceptible d'émettre un faisceau lumineux 2a. Essentiellement pour des raisons d'ordre énergétique et, également, pour obtenir facilement une source ponctuelle, il est avantageux d'utiliser comme source lumineuse une diode laser ou une diode électrolumi- nescente, éventuellement couplée à une fibre optique. Le système optique comprend ensuite une première optique 3, constituée, par exemple, par une lentille collimatrice, destinée à former un faisceau lumineux parallèle 2b à partir du faisceau 2a émis par la source 1. Un miroir semi-réfléchissant 4 est disposé sur le trajet du faisceau parallèle 2b. Le miroir 4 est incliné, dans cet exemple de réalisation, à 450 par rapport à l'axe optique 5 du faisceau lumineux 2b reçu par le miroir 4, de sorte que l'axe optique 6 du faisceau 2c réfléchi par le miroir 4 est perpendiculaire à l'axe optique 5 du faisceau 2b reçu par le miroir 4. 2620219 Une deuxième optique de focalisation 7, constituée, par exemple, par une lentille convergente, reçoit le faisceau parallèle 2c réfléchi par le miroir 4 et est susceptible de se déplacer, parallèlement à la direction de propagation du faisceau lumineux 2c réfléchi par le miroir 4 (flèche double F), de façon que son foyer image 8 coincide au moins sensiblement avec le centre de courbure C de l'objet 9. Ce dernier réfléchit le faisceau lumineux 2c en direction de la lentille 7 de façon à former un faisceau 2d traversant 0 le miroir 4. Une troisième optique de focalisation constituée, dans l'exemple représenté, par une lentille convergente 10 et un objectif de microscope 14, reçoit le faisceau 2d ayant traversé le miroir 4, et des moyens de détection 11 sont prévus au-delà de la troisième optique 10, dans le sens de propagation du faisceau réfléchi 2d, pour détecter l'image 12 formée par le système. Dans l'exemple représenté, les moyens de détection 11 sont constitués par une barrette de photodiodes. Par ailleurs, des moyens d'affichage 15 de !0 l'image formée par le système peuvent être associés aux moyens de détection 11. On notera que les dispositions des éléments 12a, 3-2b-5 et 2d-10-14-12-15 peuvent être échangées. Le fonctionnement du système optique selon l'invention sera !5 décrit ci-après, en se référant plus particulièrement à la figure 2. Dans un premier mode de fonctionnement (kératométrie), la lentille 7 se trouve en une certaine position P le long de l'axe optique 6 pour laquelle le foyer image 8 de la lentille 7 coïncide avec le centre de courbure C de l'objet 9. Dans cette position de la lentille 7, l'objet 9 réfléchit le faisceau 2c en un faisceau parallèle 2d 6 2620219 identique au précédent au sens près de propagation de la lumière, de sorte que l'on obtient la meilleure mise au point de l'image 12 formée par le système sur la barrette 13 de photodiodes. Cette meilleure mise au point se traduit par l'éclairement d'un nombre minimum de photodiodes, indiqué par les moyens d'affichage 15. Pour une autre position Ps de la lentille 7 (non représentée) le long de l'axe optique 6, le foyer image 8 de la lentille 7 coincide avec le sommet S de l'objet 9, ce qui correspond de nouveau à une image nette sur le détecteur 11. La distance entre les points P et P' donne le rayonide courbure de l'objet C au point S. Si l'objet C n'est pas sphérique en S, on pourra mesurer son astigmatisme par l'écart entre les deux points P' et P" correspondant à la meilleure mise au point sur les centres de courbure principaux. Dans un deuxième mode de fonctionnement (kératométrie différentielle), on commence comme ci-dessus le réglage de la lentille 7 au point P correspondant au centre de courbure de l'objet C au point S. Quand l'objet 9 subit une modification de courbure (sur la figure 2, on a supposé que le sommet S était conservé), l'image formée par le système est modifiée, ce qui peut se lire sur les moyens d'affi- chage. L'opérateur déplacera alors la lentille 7 de façon à tendre vers l'éclairement d'un minimum de photodiodes indiqué ci-dessus. La position P1 de la lentille 7 correspondant à cet éclairement minimum sera telle que le foyer image 8 de celle-ci coïncide avec le nouveau centre de courbure C1 de l'objet 9. En mesurant le déplacement d correspondant de la lentille 7, on détermine la variation de la courbure de l'objet 9. Selon un troisième mode de fonctionnement (également en kératométrie différentielle), la lentille 7 est réglée de façon fixe au point P ou au point P1. La variation de 7 2620219 courbure est alors déduite de la déformation de la tache sur le détecteur. Le déplacement de la lentille 7 peut être effectué manuellement, ou à l'aide de moyens moteurs (non représen- tés) éventuellement couplés aux moyens de détection de l'image et susceptibles de commander le déplacement de la lentille, pour une meilleure mise au point de l'image, en fonction de l'image détectée. Le système optique de l'invention, connu sous le nom de "kératomètre", peut être intégré à un appareil chirurgical de modification de la courbure de la cornée oculaire. Les informations fournies par le kératomètre permettent, apres traitement sur un calculateur, notamment de moduler l'amplitude de l'étape élémentaire suivante de traitement en fonction des résultats ainsi mesurés de l'étape précédente. REVENDICATIONS 1 - Système optique pour déterminer la courbure ou la variation de courbure d'un objet dans une zone de petit diamètre, caractérisé en ce qu'il comprend: - une source lumineuse (1); - une première optique (3) destinée à former un faisceau lumineux parallèle (2b) à partir du faisceau (2a) émis par ladite source (1); - un élément semi-réfléchissant (4) disposé sur le trajet dudit faisceau parallèle (2b); - une deuxième optique de focalisation (7) recevant le faisceau parallèle (2c) réfléchi par ledit élément (4) et étant susceptible de se déplacer, parallèlement à la direction de propagation dudit faisceau lumineux (2c) réfléchi par ledit élément, de façon que son foyer image (8) coincide au moins sensiblement avec le centre de courbure (C) ou la surface (S) dudit objet (9), ce dernier réfléchissant le faisceau lumineux (2c) en direction de ladite seconde optique (7) de faGon à former un faisceau (2d) adressé audit élément semi-réfléchissant (4); - une troisième optique de focalisation (10) recevant ledit faisceau (2d) provenant dudit élément (4) , et - des moyens de détection (11) de l'image (12) formée par ledit système, disposes au-delà de ladite troisième optique (10) dans le sens de propagation du faisceau réfléchi (2d). 2 - Système optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection (11) sont constitués d'ensembles de photodiodes. 9 2620219 3 - Système optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite troisième optique de focalisation (10) est associée à une quatrième optique de focalisation (14) disposée entre ladite troisième optique de focalisation (10) et ledit ensemble de photodiodes (11), permettant ainsi la formation d'une image de dimension adaptée à celle de l'ensemble de photodiodes (11). 4 - Système optique selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à'3, caractérisé en ce que lesdites deuxième (7) et troisième (10) optiques de focalisation sont des lentilles convergen- tes. - Système optique selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que ladite première optique (3) est une lentille collimatrice. 6 - Système optique selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que ladite source lumineuse (1) est constituée par une diode laser ou une diode électrolumines- cente, éventuellement associée à une fibre optique. 7 - Système optique selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que des moyens d'affichage (15) de l'image formée par le système sont associés auxdits moyens de détection (11).