Brevet FR2660182A1 — publié le 19911004

PAPILLOMETRE La présente invention concerne un papillomètre comportant une source lumineuse clignotante, un dispositif optique pour transmettre la lumière émise par cette source vers un oeil à examiner, un dispositif de commande pour faire varier la fréquence de clignotement de cette source et des moyens pour analyser le papillotement dudit oeil. On connaît déjà divers types de papillomètres qui sont des appareils permettant de mesurer la réponse de l'oeil aux clignotements d'une source lumineuse Le papillotement peut être défini comme la perception par l'oeil du clignotement d'une source lumineuse En faisant clignoter une source lumineuse à basse fréquence avec une modulation de 100 %, l'oeil perçoit distinctement la lumière qui s'allume et qui s'éteint alternativement Lorsque la fréquence de clignotement de la source augmente jusqu'à une valeur de l'ordre de 40 Hz, l'oeil ne perçoit plus nettement le clignotement et l'impression physiologique du patient est que la lumière a une intensité plus forte qu'elle ne l'est en réalité Pour une fréquence encore plus élevée, le papillotement disparaît pour faire place à l'impression que la lumière est émise en continu On atteint ce que l'on appelle le seuil de fusion couramment dénommé CFF (Critical Flickering Frequency). En maintenant la fréquence fixe et en diminuant la modulation, le phénomène observé est le même Ce phénomène a été étudié par DE LANGE qui a proposé de soumettre l'oeil à une stimulation sinusoïdale répondant à la formule mathématique: L = Lo ( 1 + mcos Tft) illustrée graphiquement par la fig 1. La fréquence f et la modulation m peuvent varier indépendamment La plage de variation de la modulation est de O à 100 %, étant donné qu'il est impossible de créer une lumière négative. Cette stimulation permet de tracer des courbes donnant le seuil de fusion en fonction de la fréquence et de la modulation pour chaque oeil examiné L'allure générale de ces courbes est représentée par la fig 2 pour lesquelles on a porté en abscisse le logarithme de la fréquence en Hertz, et en ordonnée le logarithme de l'inverse de la modulation en %. Les courbes de DE LANGE ont trois applications principales dans la technique de la télévision et du cinéma et d'une manière générale pour toutes les projections animées sur écran, on doit tenir compte des courbes de DE LANGE pour éviter le phénomène de papillotement auprès de l'utilisateur; en physiologie, une étude détaillée de la courbe de DE LANGE pour un oeil, et notamment l'analyse de tous les détails de cette courbe, et en particulier les petits pics, permet de comprendre des mécanismes de transmissions d'informations à l'intérieur de la rétine et plus particulièrement ce qui concerne la vision des couleurs; en médecine, une détermination même grossière de la courbe de DE LANGE pour un oeil permet d'établir un diagnostic de cet oeil et de fournir des informations sur d'autres maladies ou intoxications du patient De ce fait, le papillomètre peut devenir un instrument de diagnostic non invasif dont l'intérêt est général et non limité à l'utilisation ophtalmologique. Un premier appareil mécanique utilisant des filtres polarisés, relativement volumineux et coûteux a été commercialisé par la société METABO en Suisse. Pour rendre cet appareil autonome, on a essayé d'utiliser une électronique analogique et une source lumineuse constituée par des diodes photo-émettrices Néanmoins, ces essais se sont révélés peu concluants en raison de la faible précision obtenue et de l'absence de stabilité dans le temps de ces sources lumineuses. La présente invention se propose de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus en réalisant un papillomètre performant et fiable tout en restant compact et léger. Ce but est atteint par le papillomètre selon l'invention, caractérisé en ce que le dispositif de commande est agencé pour engendrer un signal sinusoïdal numérique en modulation delta. Selon une forme de réalisation préférée, la source lumineuse clignotante est une diode photo-émettrice. De préférence, le dispositif comporte un boîtier contenant une source d' énergie électrique, une diode photo-émettrice, un système optique pour focaliser la lumière émise par la source sur la rétine d'un oeil à examiner, et un dispositif électronique agencé pour commander ladite source. Le dispositif électronique comporte de façon avantageuse des moyens de commande de la variation de la fréquence et de la modulation de la source lumineuse. De préférence, le dispositif électronique comporte une mémoire dans laquelle sont enregistrées une gamme de fréquences et une gamme de modulations pré-enregistrées. Selon une forme de réalisation préférée, le système optique est monté dans un élément tubulaire solidaire du boîtier et est protégé par une oeillère. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation préféré et du dessin annexé dans lequel: la fig 1 représente la courbe illustrant la stimulation à laquelle est soumise l'oeil à examiner, la fig 2 représente la courbe de réponse de l'oeil soumis à la stimulation selon la fig 1, c'est à-dire la courbe de DE LANGE, la fig 3 représente une vue en coupe illustrant le papillomètre selon l'invention, la fig 4 représente un schéma-bloc des composantes électroniques du papillomètre selon la fig 3, et les fig 5 A et 5 B illustrent le principe de la modulation delta assurant l'alimentation de la source lumineuse. Comme mentionné précédemment, la fig 1 représente la courbe sinusoïdale de stimulation à laquelle est soumise l'oeil à examiner. Cette courbe répond à l'équation: L = La( 1 + mcos 2 qrft) dans laquelle le temps t est porté en abscisse et la valeur de la stimulation L est portée en ordonnée, m étant la modulation Pour une modulation égale à zéro L est égal à Lo. La fig 2 représente en coordonnées logarithmiques l'allure générale d'une courbe de DE LANGE lorsque le logarithme de la fréquence en Hertz est mentionné en abscisse et lorsque le logarithme de l'inverse de la fréquence en % est mentionné en ordonnée. En référence à la fig 3, le papillomètre 10 tel que représenté comporte un boîtier 11 de forme générale rectangulaire dont la partie arrière est équipée d'une oeillère 12 destinée à être placée devant l'oeil du patient Cette oeillère est montée sur un élément tubulaire 13 solidaire du boîtier 11 qui contient une source de lumière 14 constituée par exemple par une diode photoluminescente émettant de préférence une lumière jaune, ainsi qu'un système optique de focalisation 15. Par ailleurs, le boîtier 11 contient également des piles ou une batterie d'accumulateurs 16 ainsi que le dispositif électronique 17 qui sera décrit plus en détail par la suite Sur sa face frontale, ce boîtier 11 comporte un interrupteur 18 d'enclenchement-déclenchement et deux interrupteurs de fonction (non représentés sur cette vue), ainsi qu'un écran d'affichage 19, par exemple du type à cristaux liquides. Comme lé montre la fig 4 illustrant le dispositif électronique du papillomètre, ce dernier comporte des touches de fonction 20 et 21 agencées pour permettre d'augmenter ou de réduire respectivement la modulation et la fréquence. Ces touches de fonction sont connectées à un microprocesseur 22 par exemple du type 6303 qui commande la diode photo-émettrice 14 et qui comporte une seconde sortie vers un dispositif de commande 23 de l'affichage visualisé par l'écran 19 En outre, le dispositif électronique comporte une mémoire 24 qui est avantageusement une mémoire morte programmable électriquement (EPROM). Comme mentionné précédemment, la source de lumière utilisée est de préférence une diode photoluminescente émettant une lumière jaune. Cette diode est directement commandée par un signal sinusoïdal numérique en modulation delta Ceci permet d'éviter les distorsions dues à la nonlinéarité des diodes photo-émettrices et de réaliser des modulations faibles Le spectre du signal modulé contient la fondamentale et c' est l'oeil qui filtre le signal Le signal modulé ne doit par conséquent pas contenir d'harmoniques entre O et 100 Hz. Le principe général de la modulation delta est décrit ci-dessous en référence aux figures 5 A et 5 b. Le signal analogique U(t) qui, dans le présent cas, est une sinusoïde, est comparé au signal de sortie D (t) de l'accumulateur 16, à une fréquence d'échantillonnage f Cette opération s' effectue avec un circuit illustré par la fig 5 A dans lequel la référence 30 représente un filtre. Au départ, la valeur D (t) est nulle Après un temps Te, si le signal analogique est supérieur à celui de l'accumulateur, on ajoute à ce dernier une valeur de signe delta (A) appelée "pas de quantification" ce qui donne: U(t):> D(t) =" D(t + Te) = D(t) +a et dans ce cas, le signal transmis, c'est-à-dire l'unité d'information binaire, est égal à 1 (fig 5 B). Inversement, si le signal U(t) est inférieur à D(t) on soustrait la valeur delta (a) à D(t), ce qui donne: U(t)S D(t) = D(t + Te) = D(t) L et dans ce cas, le signal transmis, c'est-à-dire l'unité d'information binaire, est égal à O (fig 5 B). Pour éviter des distorsions importantes, il faut que la sortie de l'accumulateur puisse suivre le signal automatique La pente de signe delta/t doit être égale à la dérivée maximale de U (t). Pour l'application décrite, le signal est sinusoïdal donc ld U/dtl max = 1 = D/T = 1 À T. Le signal est directement démodulé par l'oeil qui agit comme un filtre passe-bas. Le choix de l'échantillonnage s' effectue de la façon suivante: les tables de sinusoïdes sont calculées sur un microordinateur Par conséquent, il faut choisir un nombre d'échantillons par période et non une fréquence d'échantillonnage Le choix de l' échantillonnage dépend des critères suivants: plus le nombre d'échantillons est grand, plus le rapport signal/bruit est élevé; la fréquence maximale de lecture et de transmission des unités d'informations binaires est limitée par le microprocesseur; aucune harmonique ne doit apparaître entre O et 100 Hz. Pour obtenir une courbe sinusoïdale présentant peu de distorsion et ayant un bon rapport signal/bruit, le nombre d'échantillons par période est élevé lorsque l'on génère une sinusoïde en basse fréquence (entre 2 et 10 Hz on obtient environ 12000 échantillons par période) et plus faible pour les hautes fréquences. Le sinus n'est pas généré par une conversion analogique-modulation delta, mais est calculé par un microprocesseur sur base du principe général suivant: un programme sur un micro-ordinateur crée une table de sinus numérisée en modulation delta Cette table est ensuite transférée sur une mémoire du type EPROM Celle-ci est placée dans le papillomètre o un microprocesseur lit les sinus en mémoire et les transmet vers la diode photoluminescente Il faut un sinus numérisé en mémoire pour chaque niveau de modulation La variation de modulation n' est pas continue mais la mémoire disponible, qui est par exemple de 64 K multiplay, permet le stockage de plus de vingt niveaux de modulation, ce qui largement suffisant Dans la pratique, seul le demi-sinus est mémorisé et le microprocesseur reconstitue la demi- période manquante. La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus, mais elle s'étend à toute variante ou modification évidente pour l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 Papillomètre comportant une source lumineuse clignotante, un dispositif optique pour transmettre la lumière émise par cette source vers un oeil à examiner, un dispositif de commande pour faire varier la fréquence de clignotement de cette source et des moyens pour analyse le papillotement dudit oeil, caractérisé en ce que ledit dispo- sitif de commande est agencé pour engendrer un signal sinusoïdal numérique en modulation delta. 2 Papillomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse clignotante est une diode photo-émettrice. 3 Papillomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier ( 11) contenant une source d'énergie électrique ( 16), une diode photo-émettrice ( 14), un système optique ( 15) pour focaliser la lumière émise par la source sur la rétine d'un oeil à exa- miner, et un dispositif électronique ( 17) agencé pour commander ladite source. 4 Papillomètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif électronique comporte des moyens de commande de la variation de la fréquence et de la modulation de la source lumineuse. 5 Papillomètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif électronique comporte une mémoire dans laquelle sont enre- gistrées une gamme de fréquences et une gamme de modulations pré- enregistrées. 6 Papillomètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système optique ( 15) est monté dans un élément tubulaire ( 13) soli- daire du boîtier ( 11) et est protégé par une oeillère ( 12).