Brevet FR2654513A1 — publié le 19910517

La présente invention concerne d'une manière générale la détermination de certaines au moins des caractéristiques optiques d'une lentille. Elle vise plus particulièrement, mais non exclusivement, la détermination de la puissance focale d'une lentille ophtalmique. Cette détermination se fait usuellement à l'aide d'un dispositif, ou instrument, communément appelé frontofocomètre. La présente invention vise, plus particulièrement encore, le cas o un tel dispositif comporte, en pratique en amont de la lentille, des moyens d'émission propres à la formation d'une pluralité de faisceaux lumineux, et, en aval de celle-ci, un capteur de position photosensible apte à permettre le relevé de l'impact de ce faisceau lumineux dans un plan d'analyse perpendiculaire à l'axe de la lentille après traversée de celle-ci. C'est le cas, par exemple, du dispositif décrit dans le brevet américain No 4 275 964, et c'est le cas, également, de l'un au moins de ceux décrits dans le brevet français qui, déposé le 7 Mai 1975 sous le No 75 14278, a été publié sous le No 2 270 575. Dans le brevet américain No 4 275 964, les rayons lumineux mis en oeuvre sont tous répartis suivant un même cercle, et il doit ainsi être mis en oeuvre au moins cinq de tels rayons lumineux. Il en résulte une certaine complexité pour les moyens de traitement à mettre par ailleurs en oeuvre pour l'exploitation des signaux délivrés par le capteur de position. Dans le brevet français No 75 14278, et bien qu'il y soit prévu que trois rayons lumineux au moins soient à mettre en oeuvre, il est effectivement mis en oeuvre quatre de tels rayons lumineux, aux angles d'un carré, et lorsque, comme en l'espèce, ces rayons lumineux sont individualisés en amont de la lentille, avant traversée de celle-ci, deux mesures sont à effectuer, en faisant varier dans l'intervalle la distance entre la lentille et le capteur de position. Comme précédemment, il en résulte une certaine complexité dans l'exploitation des signaux obtenus. La présente invention est fondée sur l'observation, non mise en évidence à ce jour, qu'il était avantageusement possible de simplifier cette exploitation en prenant en considération un rayon lumineux central. Il s'avère en effet que quatre rayons lumineux suffisent alors à la mesure de puissance recherchée. La présente invention a ainsi tout d'abord pour objet un procédé pour la détermination de l'une au moins des caractéristiques d'une lentille, du genre suivant lequel, s'agissant de la détermination de sa puissance focale, on fait traverser cette lentille par une pluralité de rayons lumineux et on dispose en aval de ladite lentille un capteur de position photosensible apte à permettre le relevé des coordonnées de leurs impacts dans un plan d'analyse perpendiculaire à l'axe de la lentille, ce procédé étant d'une manière générale caractérisé en ce qu'on choisit, pour rayons lumineux, trois rayons lumineux ré-partis suivant un cercle et un rayon lumineux passant par l'axe de l'ensemble; elle a encore pour objet un dispositif propre à la mise en oeuvre d'un tel procédé. Outre que, comme indiqué, la mise en oeuvre d'un rayon lumineux central permet de simplifier l'exploitation des signaux obtenus, elle permet, également, avantageusement, de déterminer, avant chaque mesure, le centre de coordonnées à prendre en considération, de centrer convenablement la lentille à étudier, par analyse de l'impact du rayon lumineux central après sa traversée, et d'avoir une mesure directe du prisme que peut présenter éventuellement cette lentille. Elle se prête de surcroît avantageusement à divers développements permettant de mesurer, également, si désiré, la transmission optique de la lentille et/ou son indice de réfraction. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleur de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels: la figure 1 est un bloc diagramme représentatif d'un dispositif suivant l'invention; la figure 2 est une vue en perspective d'une forme de réalisation possible pour les moyens d'émission que comporte ce dispositif; la figure 3 est une vue en perspective se rapportant à une autre forme de réalisation possible pour ces moyens d'émission; la figure 4 est un schéma relatif au capteur de position que comporte le dispositif suivant l'invention et à l'unité de traitement susceptible d'être associée à ce capteur de position; la figure 5 est un schéma reprenant plus en détail ce capteur de position et une partie de l'unité de traitement susceptible de lui être associée; la figure 6 est un bloc diagramme relatif à un développement de l'invention propre à la mesure de l'indice de réfraction d'une lentille; la figure 7 est un tracé optique relatif au dispositif suivant l'invention; les figures 8 A, 8 B sont des diagrammes illustrant son mode d'intervention. Tel qu'illustré sur la figure 1,il s'agit, globalement, de mesurer la puissance focale d'une lentille ophtalmique 10, et, par exemple, tel que représenté, d'une lentille ophtalmique convergente. Il peut s'agir aussi bien d'une lentille ophtalmique uniquement sphérique que d'une lentille ophtalmique sphérocylindrique. Globalement, le dispositif mis en oeuvre pour mesurer la puissance focale d'une telle lentille ophtalmique 10 comporte, en amont de cette lentille ophtalmique 10, des moyens d'émission il propres à la formation d'une pluralité de rayons lumineux M, et, en aval de celle-ci, un capteur de position 12 apte à permettre le relevé des coordonnées de leurs impacts M' dans un plan d'analyse P perpendiculaire à l'axe A de l'ensemble, ce plan d'analyse P étant par exemple formé par la face frontale d'un tel capteur de position 12. Pour en faciliter la visualisation, les rayons lumineux M ont été représentés relativement épais sur les figures 1 à 3 et sur le diagramme de la figure 8 A. Mais il va de soi qu'ils peuvent au contraire être relativement ponctuels. Quoi qu'il en soit, il est associé, au capteur de position 12, une unité de traitement 13 propre à l'exploitation des signaux qu'il délivre et, préférentiellement, à une exploitation automatique de ces signaux. Suivant l'invention, et tel que schématisé par le diagramme de la figure 8 A, les moyens d'émission 11 sont choisis de manière à être propres à la formation de trois rayons lumineux Ml, M 2, M 3 répartis suivant un même cercle C, par exemple à 1350 deux à deux pour les rayons lumineux Ml, M 3, d'une part, et M 2, M 3, d'autre part, et à 90 l'un par rapport à l'autre pour les rayons lumineux MI, M 2, tel que représenté, et d'un rayon lumineux Mo central, c'est-à-dire d'un rayon lumineux passant par l'axe de l'ensemble. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 2, les moyens d'émission il comportent une source lumineuse , un collimateur 16, et un écran 17 percé de trous 18, à raison d'un par rayon lumineux M. Il y a ainsi un trou central 180 donnant naissance à un rayon lumineux Mo, et, répartis suivant un cercle C autour de ce trou central 180, trois trous 181, 182, 183, donnant chacun respectivement naissance à des rayons lumineux Ml, M 2, M 3. En variante, figure 3, les moyens d'émisssion il peuvent comporter un faisceau de quatre fibres optiques 20 oi 201, 202, 203, dont les extrémités, dûment munies d'une optique de collimation, telle que bille ou micro-lentille par exemple, sont réparties suivant la disposition recherchée, à savoir, comme indiqué ci-dessus, un cercle C, pour la formation des rayons lumineux Ml, M 2, M 3, et l'axe de l'ensemble pour la formation du rayon lumineux M central. Dans la forme de réalisation représentée, ces fibres optiques 20 o, 201, 202, 203 sont desservies par un boîtier de distribution de lumière 21 qui leur est commun. Mais elles peuvent aussi bien être dotées chacune d'une source de lumière individuelle, telle que diode électroluminescente, laser ou lampe par exemple. Quoi qu'il en soit, et tel que schématisé à la figure 1, le dispositif suivant l'invention comporte un cache 22 propre à ne laisser passer qu'un seul rayon lumineux M à la fois. Dans la forme de réalisation représentée, ce cache 22 intervient en aval des moyens d'émission 11. Il va de soi cependant que, dans le cas de l'utilisation de fibres optiques 20 o, 201, 202, 203 pour la constitution de ceux-ci, il peut intervenir au sein même de ces moyens d'émission 11, entre la source lumineuse desservant ces fibres optiques 20 o 201, 202, 203 et l'entrée de celles-ci. Il va de soi, également, que, en amont de la lentille ophtalmique 10 peut intervenir un système afocal de réduction propre à réduire les dimensions de la portion analysée de cette lentille ophtalmique 10. Tel que schématisé à la figure 4, le capteur de position 12 est suivi par un étage de conversion courant tension et d'amplification 23, puis par un convertisseur analogique numérique 24, avant que les signaux qu'il délivre soient appliqués à des moyens informatiques de traitement 25. De préférence, ce capteur de position 12 est un capteur apte à délivrer un signal proportionnel à l'intensité du rayon lumineux qu'il reçoit. Il s'agit par exemple, tel que schématisé à la figure 5, d'une surface photosensible qui, en réponse à l'impact d'un rayon lumineux M, est apte à engendrer des courants électriques ix 1, ix 2, i Y 1, i Y 2 suivant chacune des quatre directions du plan, deux correspondant à l'axe des abscisses x et les deux autres à l'axe des ordonnées y. Les rapports entre les courants suivant, par exemple, les deux directions opposées de l'axe des abscisses x permettent de connaître l'abscisse x du point d'impact du rayon lumineux M incident, et, de même, les rapports entre les courants suivant les deux directions opposées de l'axe des ordonnées y permettent de connaître l'ordonnée y de ce point d'impact. Conjointement, l'intensité de chacun de ces courants est proportionnelle à l'intensité lumineuse. L'étage de conversion courant tension et d'amplication 23 comporte autant de constituants que de directions du plan. Il en est de même pour le convertisseur analogique numérique 24 et pour les moyens informatiques de traitement 25. De préférence, pour la détermination de l'indice de réfraction de la lentille ophtalmique 10, il est en outre associé, au rayon lumineux central M des moyens d'émission 11, des moyens 27 propres à récupérer le rayon réfléchi sur la lentille ophtalmique 10 et à l'envoyer sur un détecteur 28 r apte à délivrer un signal lié à son intensité lumineuse. De préférence, également, les moyens d'émission 11 sont alors des moyens d'émission à fibres optiques. C'est donc la fibre optique centrale 200 qui est utilisée, en coopération avec un coupleur en X 29, permettant, d'une part, de diriger la moitié de l'intensité qu'elle véhicule vers un détecteur 28 i, et, d'autre part, de récupérer le rayon lumineux réfléchi et d'en diriger la moitié de l'intensité vers le détecteur 28 r. Tel que schématisé à la figure 4, les détecteurs 28 r et 28 i interviennent en amont de l'étage de conversion courant tension et d'amplification 23, en parallèle avec le capteur de position 12. Soit A' l'axe de la lentille ophtalmique 10 dont les caractéristiques sont à mesurer. Sur la figure 1, cet axe A' a été supposé confondu avec l'axe A des moyens d'émission il et du capteur de position 12. Il n'en est pas de même, pour plus de généralité, sur le tracé optique de la figure 7. Le rayon lumineux central M frappe la lentille en un point m, et, après traversée de celle-ci, il est dévié vers son foyer F. Il frappe alors le plan d'analyse P en un point m'0, projection du point m précédent. Le calcul permet de déterminer les coordonnées x'o, y'0 du point m'O en fonction de celles xo, y O du point mo, de la distance D entre le plan moyen de la lentille ophtalmique 10 et le plan d'analyse P, et du décentrement de l'axe A' de cette lentille ophtalmique 10 par rapport à l'axe A de l'ensemble du dispositif. Les symétries se conservant, le lieu des points m' projection des points m appartenant à un cercle C de rayon R centré sur l'axe A de l'ensemble, et donc sur le point m 0, est une courbe centrée sur le point m'o projection de ce point mo. Si la lentille ophtalmique 10 est une lentille purement sphérique, cette courbe est un cercle. S'il s'agit, comme en l'espèce, d'une lentille sphérocylindrique, cette courbe est, tel que schématisé à la figure 8 C, une ellipse C'. L'équation de cette ellipse C' peut se mettre sous la forme: Alx 2 2 x x'o + Blxy xy'0 x'0 yl+ cly 2 2 y y'0 l+ F = O (I) La connaissance des coordonnées de trois points appartenant à cette ellipse, en l'espèce les points M'l, M'2, M'3 projections des points matérialisés par les rayons lumineux Ml, M 2, M 3, ainsi que celle des coordonnées de son centre M'o projection du point matérialisé par le rayon lumineux central M, permet, en les reportant dans l'équation I ci-dessus, d'obtenir un système de trois équations permettant, à leur tour, de déterminer les coefficients A, B, C et F de cette équation I. L'ellipse C' est dès lors complètement connue. Le calcul montre qu'il est possible dès lors de déterminer la puissance focale de la lentille ophtalmique 10 en fonction du grand axe et du petit axe de cette ellipse. Lorsque, comme en l'espèce, l'ellipse est inclinée, son angle d'inclinaison permet également de déterminer l'angle du cylindre de cette lentille ophtalmique 10. Son décentrement permet de déterminer par ailleurs la valeur prismatique de celle-ci. Corollairement, l'indice de réfraction N de la lentille ophtalmique 10 est obtenu, par le coefficient de réflectance, c'est-à-dire par le rapport Re entre l'intensité Ir du rayon lumineux réfléchi et celle Ii du rayon lumineux incident, telles que relevées à l'aide des détecteurs 28 r et 28 i. Re Ir La transmission optique de la lentille ophtalmique 10, enfin, est obtenue par le rapport entre les flux lumineux relevés avec et sans cette lentille ophtalmique 10. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation et/ou à la forme de mise en oeuvre décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution. REVENDICATIONS 1 Procédé pour la détermination de l'une au moins des caractéristiques d'une lentille ( 10) du genre suivant lequel, s'agissant de la détermination de sa puissance focale, on fait traverser ladite lentille ( 10) par une pluralité de rayons lumineux (M) et on dispose en aval de ladite lentille ( 10) un capteur de position photosensible ( 12) apte à permettre le relevé des coordonnées de leurs impacts dans un plan d'analyse (P) perpendiculaire à l'axe de la lentille ( 10), caractérisé en ce qu'on choisit, pour rayons lumineux (M), trois rayons lumineux répartis suivant un cercle (C) et un rayon lumineux passant par l'axe (A) de l'ensemble. 2 Dispositif pour la détermination des caractéristiques d'une lentille du genre comportant des moyens d'émission ( 11) propres à la formation d'une pluralité de rayons lumineux (M) et un capteur de position photosensible ( 12) apte à permettre le relevé des coordonnées de leurs impacts dans un plan d'analyse (P) perpendiculaire à l'axe (A) de l'ensemble, caractérisé en ce que, pour mise en oeuvre d'un procédé conforme à la revendication 1, des moyens d'émission ( 11) sont propres à la formation de trois rayons lumineux (Ml, M 2, M 3) répartis suivant un cercle (C) et d'un rayon lumineux (M.) passant par l'axe (A) de l'ensemble. 3 Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un cache ( 22) propre à ne laisser passer qu'un seul rayon lumineux (M) à la fois. 4 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2, 3, caractérisé en ce que le capteur de position photosensible ( 12) est apte à engendrer des courants électriques (ix 1, ix 2, iy 1, iy 2) suivant chacune des quatre directions du plan, deux correspondant à l'axe des abscisses (x) et les deux autres à l'axe des ordonnées (y) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que, pour la détermination de la transmission optique de la lentille ( 10), le capteur de position photosensible ( 12) est un capteur apte à délivrer un signal proportionnel à l'intensité du rayon lumineux qu'il reçoit. 6 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que, pour la détermination de l'indice de réfraction de la lentille ( 10), il est associé, au rayon lumineux central (M) de ses moyens d'émission ( 11), des moyens ( 27) propres à récupérer le rayon réfléchi sur la lentille ( 10) et à l'envoyer sur un détecteur ( 28 r) apte à délivrer un signal lié à son intensité lumineuse.