Brevet FR2874262A1 — publié le 20060217

SYSTEME DE MESURE POUR LA CARACTERISATION OPTIQUE DES MATERIAUX ET PROCEDE DE MESURE MIS EN UVRE PAR LEDIT SYSTEME. L'invention concerne un système de mesure pour la caractérisation optique des matériaux et un procédé de mesure mis en oeuvre par le système. On entend par caractérisation optique des matériaux, la mesure des propriétés visuelles et optiques des matériaux telles que la brillance, l'état de surface, la texture, la transparence, les effets de couleur (couleur pigmentaire, effet nacré, effet métallisé, effet irisé ou holographique...) de telle sorte que les matériaux puissent être mesurés le plus finement possible et que les résultats soient exprimés de la manière la plus proche possible des sensations de la vision humaine et la plus applicable pour les industriels contrôlant les matériaux. L'aspect des produits et les matériaux de la production industrielle à fortement évolué ces dernières années car pour attirer l'oeil des consommateurs et remplacer les traditionnelles couleurs uniformes, les designers utilisent toutes les possibilités de finition (brillantes, mattes et satinées...), de juxtaposition de teintes (les effets mouchetés, imprimés...), de texture (veiné, granité, tissés...), d'effet pigmentaire (métallisé ou nacré...) et d'effet de lumière (irisation ou hologrammes) à leur disposition. Les industriels concernés par les problèmes de couleur et d'aspect, quelle que soit l'étape de fabrication (de la conception au contrôle de l'aspect du produit fini en passant par la fabrication des pigments, la préparation des matériaux aux étapes intermédiaires et la simulation de ceux-ci à toutes les étapes de fabrication) rencontrent de 0108-CDIM002 réels problèmes de contrôle, de maîtrise, de suivi et de communication avec les matériaux modernes. En effet, ces professionnels utilisent majoritairement les appareils de mesure de la couleur, c'est-à- dire les spectrophotomètres, dont les géométries de mesure recommandées et acceptées par la Commission Internationale de l'Eclairage (norme NF X 08-012 par exemple) ont été établies il y a trente ans. Les conditions d'illumination et de mesure de ces instruments définissent des conditions de travail pour des échantillons plans, lisses et de couleur unie, mal adaptées aux contraintes des matériaux d'aujourd'hui. Les résultats colorimétriques sont calculés à partir d'une unique mesure monodirectionnelle, insuffisante parce quelle ne permet ni la mesure uniquement de l'information colorée ni la prise en compte des effets complexes des matériaux modernes. Depuis les années 1980 et sous la pression des fabricants de peintures automobiles, les constructeurs de spectrophotomètres ont fabriqué des instruments multiangles qui permettent une analyse spectrale des peintures à effets métallisés et/ou nacrés sous 3 à 10 angles. Les mesures apportent des informations plus complètes que les instruments monoangulaires mais ne sont pas encore assez complètes (trop peu d'informations angulaires). Les résultats ne reflètent pas la vision humaine des matériaux et les logiciels expriment simplement des variations colorimétriques sous 3 à 10 angles sans proposer de synthèse corrélée avec des propriétés visuelles et optiques des matériaux. Il existe également des instruments permettant de mesurer les matériaux avec une grande précision angulaire, ce sont des profilomètres également appelés des diffusomètres ou des spectrogoniomètres. 0108-CDIM002 Ces instruments sont capables de faire varier indépendamment et dans un même axe l'angle d'incidence de la source d'illumination et l'angle de mesure. Mais ces systèmes sont trop lents (jusqu'à 20 minutes par série de mesure) pour être utilisés dans un processus industriel et ne sont pas associés à des logiciels de colorimétrie permettant de faire la synthèse des nombreuses mesures angulaires. Ils sont généralement utilisés pour les travaux de recherche en colorimétrie et pour aider à la simulation des matériaux et à la représentation d'objets de réalité virtuelle pour mesurer l'enveloppe de diffusion (la BRDF. Bidirectional Reflectance Distribution Function) des matériaux, fonction de distribution de la réflexion d'un faisceau lumineux provenant de n'importe quelle direction sur un échantillon et analysé sous n'importe quel angle. Ces instruments ne permettent de mesurer qu'un seul point sur des échantillons plans, ce qui rend difficile la mesure de la texture, ce qui limite la précision des calculs des caractéristiques visuelles des matériaux et rend difficile leur simulation photoréaliste. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'état de la technique. L'invention a pour objet un système de mesure pour la caractérisation des matériaux c'est-à-dire la détermination de leurs propriétés optiques visuelles telles que la brillance, l'aspect de surface, la texture, la transparence, la couleur (pigments et colorants) et les effets de couleur (irisés, nacrés ou métallisés...) utilisées dans l'industrie de la couleur, pour la simulation et la formulation des matériaux. L'invention a plus particulièrement pour objet un système de mesure pour la caractérisation optique d'un 0108-CDIM002 échantillon de matériau comprenant un dispositif support de l'échantillon, un dispositif optique d'illumination de l'échantillon, un dispositif optique de formation d'un signal optique multiangulaire de la lumière réfléchie par l'échantillon et renvoyée par ce dernier, un système de décomposition spectrale du signal optique multiangulaire, principalement caractérisé en ce que le dispositif optique de formation comporte une optique de formation simultanée de plusieurs images de l'échantillon et un déflecteur parabolique placé face à l'optique de formation d'images de manière à ce que chaque image soit issue d'un angle de mesure distinct. Selon une autre caractéristique, l'optique de formation de plusieurs images simultanées de l'échantillon comporte une barrette de couples de microlentilles, chaque couple génère une image de l'échantillon sous un angle prédéterminé. La variation des dimensions, de la forme, du nombre et du positionnement des microlentilles sur la barrette de microlentilles permet de faire varier la résolution angulaire, l'angle ou la résolution souhaitée de l'image de chacun des angles. Avantageusement la barrette est interchangeable, de forme variable (voir même en plusieurs parties), alignée ou non. Plusieurs barrettes de configurations différentes peuvent être associées en réseau de microlentilles afin d'utiliser une barrette interchangeable ou une configuration spécifiques d'un réseau de microlentilles en fonction des besoins. La barrette ou le réseau peut être éloigné ou rapproché pour permettre par exemple le positionnement d'une source de lumière ou peut être incliné pour, par exemple, focaliser la mesure sur une partie de la parabole. 0108-CDIM002 Selon une autre caractéristique, le système comporte un mécanisme de déplacement du réseau de microlentilles dans un mouvement de haut en bas de telle sorte qu'il modifie la position angulaire de tous les angles observés par le réseau de microlentilles. Selon une autre caractéristique, le déflecteur parabolique est réalisé par une parabole à surface lisse ou texturée (forme ou dessin) et réfléchissante ou semi réfléchissante. Dans un mode de réalisation, le système comporte une optique de transport des images angulaires formées par le réseau de microlentilles comportant au moins un miroir de renvoi et une optique pour focaliser la lumière restituée par chaque couple de microlentilles vers un système de décomposition spectrale (un réseau de diffraction 2D appelé également spectro-imager), une série de filtres optiques ou un filtre continu) lorsque ce dernier a une hauteur plus petite que celle du réseau de microlentilles. Dans un autre mode de réalisation, le système peut ne pas comporter d'optique de transport. Dans ce cas le système de décomposition spectrale est placé directement après le réseau de microlentilles et a des dimensions et en particulier une hauteur de la fente d'entrée ou de la zone de décomposition identique ou sensiblement identique à celui-ci et, dans ce dernier cas, peut comporter une lentille intermédiaire de focalisation positionnée entre la barrette de microlentilles et le système de décomposition spectrale. Selon une autre caractéristique, le système de décomposition spectrale est réalisé par un réseau de diffraction, une série de filtres optiques ou un filtre continu. 0108-CDIM002 Selon une autre caractéristique le système comporte un mécanisme de déplacement axial de l'optique d'illumination dans un rayon de 0 à 360 autour de l'échantillon. Selon une autre caractéristique le système comporte un mécanisme de déplacement angulaire de l'optique d'illumination dans un rayon de 0 à 180 au dessus de l'échantillon dans toutes les positions axiales autorisées par le mécanisme de déplacement axial cité précédemment, y compris dans l'axe de mesure du déflecteur parabolique, devant et derrière celui-ci. La combinaison de déplacement axial et angulaire de l'optique d'illumination permet son déplacement dans la demi-sphère supérieure à l'échantillon et notamment, comme le préconisent par exemple les normes NF EN 12373-13, ASTM E2194 et DIN 6175-2 à des angles de 0 (au dessus de l'échantillon, dans l'axe perpendiculaire à la surface de l'échantillon) à 30 ou 45 (face et dans l'axe de la parabole), dans l'axe de mesure face au déflecteur parabolique. Dans un autre mode de réalisation, le système d'illumination peut-être constitué d'une multitude de systèmes d'éclairage répartis dans la demisphère supérieure au dessus de l'échantillon. Ces systèmes d'éclairage, qui peuvent être des éléments optiques permettant d'émettre de la lumière (LED) ou de transporter la lumière (fibres optiques) peuvent être allumés consécutivement ou simultanément. Selon une autre caractéristique, le système comporte un mécanisme de rotation de l'optique de mesure autour d'un axe perpendiculaire à la surface de l'échantillon. Cette rotation permet de positionner l'ensemble optique sous un axe d'observation imposé (de 0 à 360 ) au dessus de l'échantillon. 0108-CDIM002 Selon une autre caractéristique, le système comporte un mécanisme de montée et de descente du support de l'optique de mesure dans l'axe perpendiculaire à la surface du support d'échantillon, de sorte que, après installation de chaque nouvel échantillon sur le support d'échantillon dans l'enceinte de mesure, l'optique de mesure se trouve positionnée à la bonne distance de l'échantillon. Selon une autre alternative à cette solution, le système peut comporter des moyens mécaniques de montée et descente du support d'échantillon. Selon une autre caractéristique, le système comporte un mécanisme de basculement de l'optique de mesure en conservant l'emplacement de la surface de mesure sur l'échantillon. Cette solution permet de mesurer les échantillons fragiles ou les matériaux liquides ou pulvérulents qui sont simplement posés sur la base du système et ne risquent pas de changer d'aspect en raison des vibrations, de l'inclinaison ou du mouvement du porte-échantillon. Une alternative à ce mode de réalisation consiste à basculer le plateau porte-échantillon au lieu de l'optique. Les deux systèmes de basculement pouvant être utilisés simultanément. Selon une autre caractéristique, le plateau support d'échantillon est muni d'une perforation sous l'échantillon permettant de faire défiler une série de références (références de couleur, carte à contraste, étalons de calibrage, piège à lumière, sources de lumière ponctuelle, directe, diffuse ou dirigée..) pour le calibrage de l'instrument ou pour compléter l'analyse d'un échantillon. Un autre objet de la présente invention concerne un procédé de mesure pour la caractérisation optique d'un échantillon au moyen d'un système tel qu'il vient d'être 0108-CDIM002 décrit ci-dessus, principalement caractérisé en ce qu'il consiste: à éclairer l'échantillon suivant un angle et un axe d'illumination donné(X, X') - à former simultanément un premier ensemble de n images de l'échantillon au moyen du dispositif optique de mesure, chaque image étant issue d'un angle de mesure distinct (n angles) et étant renvoyées vers la fente d'entrée d'un réseau de diffraction ou d'un système de décomposition spectrale par une série de filtres optiques ou un filtre continu, à faire tourner le dispositif optique de mesure ou le support de l'échantillon par incréments au total p incréments pour récupérer à chaque incrément correspondant à une direction axiale donnee une série de n images, à renvoyer les ensembles d'images vers la fente d'entrée d'un réseau de diffraction ou d'un système de décomposition spectrale par une série de filtres optiques ou un filtre continu, traiter les ensembles d'images globalement ou séparément pour calculer les différentes caractéristiques optiques du matériau. Selon une autre caractéristique, le procédé consiste en outre: - à déplacer angulairement la source d'illumination -prioritairement dans l'axe de mesure et dans un rayon de 0 à 180 au dessus de l'échantillonà chaque génération du premier ensemble de n images issues de la rotation du plateau, ce premier ensemble étant ainsi constitué de k sous-ensembles correspondant à l'orientation de la source d'illumination, si k est le nombre de déplacement de la source. 0108-CDIM002 à déplacer axialement la source d'illumination dans un rayon de 360 autour de l'axe de mesure de l'échantillon et angulairement dans un rayon de 0 à 180 d'angle au dessus de l'échantillon pour améliorer la précision de mesure en fonction de l'angle et de l'axe d'illumination, l'ensemble des mesures constituant k sous ensemble correspondant à l'orientation de la source d'illumination, si k est le nombre de déplacement de la source. - L'illumination de l'échantillon par le déplacement de la source d'illumination ou par un éclairage multiple dans la demi-sphère supérieure à l'échantillon (et donc l'angle et l'axe d'incidence d'illumination) ayant une influence sur le rendu de l'échantillon, on aura possibilité de multiplier les mesures et les ensembles de n images issues de la rotation du plateau pour augmenter la précision des mesures. Selon une autre caractéristique le procédé consiste également: - à déplacer la barrette ou le réseau de microlentilles verticalement pour modifier la position des microlentilles par rapport au déflecteur parabolique pour faire varier les angles d'observation de l'échantillon. Selon une autre caractéristique le procédé consiste également: - à échanger la barrette ou à déplacer horizontalement le réseau de microlentilles dans le cas d'un réseau comportant plusieurs configurations de microlentilles, pour choisir la disposition et la taille des microlentilles parmi plusieurs configurations ce qui a pour effet de modifier les angles observés et la résolution de l'image. 0108-CDIM002 2874262 10 Selon une autre caractéristique le procédé consiste également à : à chaque rotation axiale complète du dispositif optique de mesure ou du support de l'échantillon, à illuminer l'échantillon par une source provenant de la demi-sphère supérieure à l'échantillon et à refaire une série de mesures afin d'obtenir des sous série d'images correspondant à des axes et des angles d'incidence d'illumination différents. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante qui est donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des figures sur lesquelles: - la figure 1, représente le schéma général d'un système selon l'invention, la figure 2a, représente un schéma selon un mode de réalisation particulier dans lequel on utilise une optique de transport, - la figure 2b représente un schéma dans lequel il n'y a pas d'optique de transport, la figure 3, représente une vue de dessus de l'échantillon illustrant l'axe D de mesure à un instant donné, - la figure 4a, représente un schéma de principe des déplacements d'une source de d'illumination 2 unique, - la figure 4b représente un schéma de principe des mouvements du support de l'optique 62, - la figure 4c, représente un schéma de principe des mouvements du support de l'échantillon 22, 0108-CDIM002 la figure 4d, représente un schéma de principe illustrant le mouvement circulaire autour de l'échantillon pour une optique d'illumination 2 unique, la figure 4e, représente un schéma de principe du mouvement de la barrette de microlentilles 10, la figure 5, représente le schéma d'arceau support 55 de d'un source d'illumination 2 unique, les figures 6a et 6b, représentent les schémas de principe de variantes de réalisation ne nécessitant pas d'optique de transport. - les figures 7a et 7b, représentent un schéma de principe d'une variante de réalisation concernant le support d'échantillon. les figures 8a et 8b illustrent les différentes possibilités de configuration de positionnement du réseau de microlentilles et du déflecteur parabolique et des exemples de formes possibles en fonction des applications. - la figure 9 montre un exemple de représentation de la variation colorimétrique en fonction de l'angle de mesure. Le système selon l'invention dont le schéma général est sur la Figure 1, comporte des éléments optiques 10, 11, 12, 13, associés à une électronique 30 de traitement et d'exploitation des résultats. Ce système comporte également des éléments mécaniques 20, 50, 60, une électronique de commande 70 des éléments mécaniques et une unité de pilotage 40 de cette électronique. Les mesures faites avec ce système font l'objet de traitements numérique afin de caractériser l'aspect visuel de l'échantillon placé sur le support. 0108-CDIM002 2874262 12 L'invention porte plus particulièrement sur les éléments optiques et mécaniques constituant le système. Les éléments optiques comprennent: - un dispositif optique d'illumination 2 avec au moins une source de lumière. Deux fibres optiques servant de contrôle et de calibrage peuvent être placées proche de la source; - un dispositif optique de mesure (10, 11, 12 et 13) pour obtenir la formation d'un signal optique multiangulaire de la lumière réfléchie par l'échantillon et renvoyée par ce dernier. Ce dispositif comprend un réseau de microlentilles 10 dans lequel chaque sous ensemble du réseau est constitué par n couples de lentilles 10a, 15...10n, un déflecteur 11, un système de décomposition spectrale 30 et éventuellement un dispositif de transport du signal vers le système de décomposition spectrale. Les éléments mécaniques comprennent: - le support d'échantillon 20, intégrant un mécanisme de positionnement 21, 24 du plateau 22 porté par un bras articulé 23, - un support de l'optique de mesure 60 intégrant un mécanisme de positionnement 61 du support 60, l'optique étant monté sur un portique 62 articulé sur un arbre 63 selon l'axe Y. - un châssis 64 enfermant tous les éléments optiques et mécaniques du système. - un support de l'optique d'illumination 50 muni d'un bras 52 monté sur un arbre 53 selon l'axe Y. Le support intègre un mécanisme de positionnement 51. 0108-CDIM002 - un mécanisme non représenté sur cette figure est prévu pour déplacer l'ensemble constitué de l'optique de mesure et de l'illumination pour que la surface à mesurer de l'échantillon se trouve positionnée à bonne distance de l'optique de mesure et avec la bonne orientation après déplacement pour réaliser une mesure. - un capot non représenté sur cette figure est prévu pour protéger l'ensemble et l'isoler de tout rayonnement en provenance de l'extérieur. Les mécanismes de positionnement 21, 51, 61 sont couplés à une électronique de commande 70 apte à transformer les commandes reçues de l'unité de pilotage 40 en signaux de commande électrique pour actionner les moteurs des mécanismes. - Cette électronique de commande 70 est une interface de type classique assurant une adaptation des signaux entre l'unité de pilotage et les moteurs des différents mécanismes. - L'unité de pilotage 40 est réalisée par exemple par un ordinateur qui comprend sous la forme d'un programme, un ensemble d'ordres de positionnement et leur séquencement régi par l'ensemble des mesures à effectuer. Les mécanismes du système proposé sont prévus pour: - déplacer la source de lumière le long d'un arc de cercle Figure 4a et la faire tourner autour de l'échantillon Figure 4d; - faire tourner le châssis 62 autour de l'axe Y Figure 4B de manière à obtenir des axes de mesure D dans le plan XZ Figure 3 et le faire basculer suivant le plan XY 0108-CDIM002 Figure 4b ou faire basculer la barrette de lentilles 10 dans ce même plan Figure 4e; faire tourner le plateau support d'échantillon 22 Figure 4C, dans le cas où il n'est pas prévu de faire tourner le châssis 62 Figure 4b, - faire monter et descendre le plateau 22 support d'échantillon Figure 4c ou le support de l'optique Figure 4b. De manière plus détaillée, l'optique d'illumination 2 est constituée d'une source de lumière qui illumine une surface sur l'échantillon 1 avec un faisceau homogène et ponctuel. Cette source est généralement placée audessus de l'optique de mesure, c'est à dire à 0 suivant l'axe Y. En outre, la position de la source par rapport à l'échantillon peut être différente selon les applications. Dans certaines industries comme la fabrication de peintures routières par exemple, il peut être utile de placer l'illumination derrière les angles de mesure pour mesurer la lumière réfléchie dans le même angle que l'émission (le revêtement de la route réfléchissant les phares d'une voiture vers l'oeil du conducteur). Dans ces conditions, la source est placée derrière la parabole 11 qui sera dans ce cas constituée d'un matériau semi-transparent. Cet exemple est illustré sur la Figure 2, la source porte la référence 2' dans cet exemple. Le système peut être prévu pour permettre un déplacement de la source autour de l'échantillon à équidistance du point de mesure sur l'échantillon et dans la demi sphère supérieure à celui-ci. Une alternative au déplacement de la source consiste à positionner plusieurs sources de lumière dans la demi sphère supérieure à l'échantillon. 0108-CDIM002 2874262 15 Comme illustré par le schéma de la Figure 5, le support de l'optique d'illumination se présente avantageusement sous la forme d'un arceau 55 portant et transportant la source 2 (ou bien une fibre reliée à une source) dans n'importe quelle direction à équidistance de l'échantillon. Cette solution permet d'illuminer dans toutes les directions et pas seulement dans l'axe de mesure. L'optique de mesure est quant à elle composée de trois parties distinctes: La partie réflexion angulaire que l'on appelle déflecteur parabolique' 11; la partie image' constituée du réseau 10 de microlentilles et selon certains modes de réalisation; la partie transport 12 chargée de renvoyer l'image finale vers un système de décomposition spectrale de la lumière 13. La partie transport peut être supprimée à condition que le système de décomposition de la lumière soit placé derrière le réseau de microlentilles et ait une hauteur identique ou sensiblement identique à celui-ci ou que la forme du réseau ou de la barrette de microlentilles accouplé à une optique permette de récupérer les images issues des microlentilles sur une plus petite fente d'entrée. Le déflecteur parabolique 11 est un déflecteur courbe dont la surface est polie jusqu'à donner les caractéristiques attendues (ou par exemple moulée puis métallisée sous vide) pour permettre la réflexion des rayons provenant de l'échantillon. Comme on peut le voir sur les schémas des Figures 1 et 2a et 2b, il s'agit de la parabole 11 qui crée les angles de mesure al à an. Cette parabole 11 est lisse ou texturée et permet de renvoyer n images provenant de l'échantillon 1 sous n'importe quelle direction D de mesure. 0108-CDIM002 2874262 16 Le système optique Image' 10 et l'élément optique déflecteur' 11 décrit précédemment sont les deux éléments qui permettent d'obtenir la formation simultanée de plusieurs images de l'échantillon. Le système optique Image' 10 permet, par l'utilisation de couples de deux lentilles 10a, ...10n, de récupérer une image de la parabole et donc de l'échantillon sous un angle a1, ...an imposé par la parabole. Comme on peut le voir sur les schémas des Figures 8a et 8b, la longueur et la forme de la parabole ainsi que sa distance avec le réseau de microlentilles peut être réglé suivant l'analyse souhaitée. La variation de la forme et du positionnement de la parabole par rapport aux microlentilles et à l'échantillon permet de faire varier la plage angulaire d'observation et la résolution optique de chacun des angles. La résolution angulaire est fonction du nombre et la taille des lentilles utilisées dont la dimension et le nombre est fonction de la dimension et de la forme du réflecteur parabolique. Il est donc possible d'adapter les caractéristiques des microlentilles en fonction des matériaux mesurés, simplement en échangeant la série de microlentilles montée sur un réseau de microlentilles interchangeable. Une barrette de microlentilles 10 pourra être par exemple constitué d'un grand nombre microlentilles de petite taille de manière à ce qu'il soit possible de caractériser l'échantillon avec une bonne résolution angulaire (de petites microlentilles de 300pm par exemple permettent d'augmenter la résolution angulaire au détriment de la précision de chacune des images). Une autre configuration d'une barrette de microlentilles peut être de faible résolution angulaire mais de grande résolution d'image (de 0108-CDIM002 grosses microlentilles de 5mm par exemple permettent d'obtenir une meilleure résolution de chacune des images angulaires au détriment du nombre d'angles). En l'absence de couples de microlentilles à certains emplacements de la barrette, la résolution angulaire n'est plus dépendante du nombre de microlentilles. Cette configuration ne permet pas la formation d'images mais permet une résolution angulaire maximum. Il est prévu de pouvoir échanger des barrettes de microlentilles de configurations différentes pour faire varier la résolution angulaire et la résolution des images angulaires en fonction de l'angle d'observation. Il est également prévu de juxtaposer des barrettes de microlentilles de configurations différentes au sein d'un réseau de microlentilles. La montée ou la descente d'une barrette ou du réseau de microlentille, perpendiculairement à l'échantillon, par rapport à la parabole change les angles d'observation des couples de lentilles. On prévoit à cet effet un système mécanique apte à déplacer la barrette de microlentilles parallèlement à la surface de l'échantillon et perpendiculairement à la parabole pour positionner la configuration de microlentilles la mieux adaptée à la mesure d'un échantillon face à la parabole et sélectionner. La barrette ou le réseau de microlentilles peuvent être éloignés de la parabole pour permettre le passage d'un système d'illumination ou d'accessoires. La résolution angulaire moyenne utilisée par exemple lors des mesures de prévisualisation est de 30 couples de lentilles (30 angles) de environ 5 mm chacune disposées sur le réseau de microlentilles de 150 mm de haut(hauteur de la parabole pour une surface mesurée de 20 mm de diamètre). 0108-CDIM002 2874262 18 Chaque couple de microlentilles génère une image de la surface de l'échantillon sous un angle. Toutes les images des couples de microlentilles générée par une configuration de microlentilles génère une image globale qu'il faut ensuite transporter jusqu'au système de décomposition de la lumière 30 à l'aide de l'optique de transport le cas échéant. L'optique Transport' 12 est composée dans l'exemple illustré par la figure 2, de 4 miroirs de renvoi 12. Le système optique Transport' provoque une compression de l'image et par conséquent une légère perte de résolution sur les bords de l'image globale. Cette compression est liée au rapport entre la taille de la parabole et celle de la taille de la fenêtre d'entrée du système de décomposition de la lumière 13. Dans les deux variantes de réalisation du système de la figure 2b ou encore des schémas des Figures 6a et 6b, il n'y a plus la nécessité d'avoir une optique de transport et les problèmes de compression sont supprimés. En effet, on peut utiliser un système de décomposition spectral de la lumière ayant une fente d'entrée 130 d'une hauteur h identique ou sensiblement identique à la hauteur h du réseau de microlentilles du système optique Image' 10. On voit en effet sur ces figures que cette configuration permet de supprimer l'optique Transport' 12 composée des 4 miroirs représentés sur la Figure 2. En outre comme illustré sur la variante de réalisation de la figure 6, un système mécanique 24' peut être prévu pour faire monter et descendre l'ensemble optique constitué de l'optique de mesure et de transport dans l'axe perpendiculaire à la surface du support d'échantillon, de sorte que, après chaque présentation d'un échantillon dans l'enceinte de mesure positionné sur le support 0108-CDIM002 2874262 19 d'échantillon, l'optique de mesure se trouve positionné à la bonne distance de l'échantillon. Cette solution permet de mesurer les échantillons fragiles ou les matériaux liquides ou pulvérulents qui sont simplement posés sur la base du système et ne risquent pas de changer d'aspect en raison des vibrations ou du mouvement du support d'échantillon. Il est également possible d'incliner l'ensemble optique de mesure et de transport par rapport au point central d'illumination de l'échantillon pour que le faisceau d'illumination atteigne la surface de l'échantillon au point de mesure et avec l'angle et l'axe d'illumination et d'observation souhaités. En outre, comme illustré par le schéma des Figures 7a et 7b, le plateau support 22 sur lequel repose l'échantillon, possède une perforation 220 située à l'emplacement de mesure et permettant de faire défiler une série de références 2220 (étalons de couleur et de calibrage, carte à contraste, sources de lumière ponctuelles ou diffuses, piège à lumière...) sous la perforation 220 pour servir de référence ou sous un échantillon pour compléter l'analyse. Le système proposé permet de former simultanément des ensembles d'images de l'échantillon au moyen du dispositif optique de mesure lorsqu'on éclaire l'échantillon suivant un axe d'illumination donné(Y, Y'). Chaque image est issue d'un angle de mesure distinct (n angles pour n couples de microlentilles). Les images sont renvoyées vers la fente d'entrée d'un système de décomposition de la lumière. Chaque ensemble de mesure est le résultat obtenu pour une ligne de mesure D d'un groupe de points identifiés en positionnement et en angle sur la surface illuminée de l'échantillon caractérisé. 0108-CDIM002 Pour obtenir une mesure complète c'est à dire tous les ensembles de mesure on fait tourner le dispositif optique de mesure par incréments au total P incréments. Chaque incrément correspond à un axe ou ligne de mesure et pour laquelle on récupère n images. Les ensembles d'images sont renvoyés vers le système de décomposition de la lumière. Les images de chaque ensemble sont traitées globalement ou séparément pour calculer les différentes caractéristiques optiques du matériau. Selon le procédé de mesure mis en oeuvre par le système qui vient d'être décrit, une mesure complète et de grande résolution peut s'effectuer avec plusieurs passages comme suit: - Un premier passage parcours rapidement la surface de l'échantillon pour avoir les informations, par exemple, tous les 3 d'angle et d'axe. Ce premier passage génère très rapidement des informations suffisamment précises pour avoir une idée du produit mesuré et de ses caractéristiques grossières. - Dans un deuxième temps et après analyse de la première mesure, le système réalise si nécessaire d'autres séries de mesure pour affiner la résolution angulaire par exemple par un changement de l'angle d'illumination et balancement par rapport à l'échantillon ou par sélection d'une configuration de microlentilles adaptée. On peut ainsi réaliser une mesure angulaire de plus grande résolution à des axes donnés identifiés comme étant importants lors du premier passage. - La résultante de toutes ces mesures est qu'en quelques secondes, on obtient des informations spectrales d'une surface de résolutions angulaire et axiale suffisantes dans les zones pertinentes du matériau. 0108-CDIM002 2874262 21 - La recomposition de toutes les données permet de représenter sur un système informatique une synthèse des informations mesurées et d'informations calculées de tel sorte que les points et vecteurs résultants de l'affichage soient espacés d'égale distance dans toutes les directions axiales et angulaires (de 0.3 par exemple) et que ces valeurs permettent d'afficher à l'écran une représentation vectorielle de l'enveloppe de diffusion globale du matériau mesuré incluant de la brillance directe et diffuse, tenant compte de la couleur, de la texture et de la transparence du matériau analysé. Cette enveloppe peut être comparée à une autre par juxtaposition. Les résultats des mesures sont transformés en valeurs colorimétriques et éventuellement représentés graphiquement comme indiqué dans la figure 9 sur un graphique de représentation angulaire (tous les angles d'un axe ou tous les axes à un même angle par exemple) en fonction des angles ou des axes de mesure. Les valeurs colorimétriques avec lesquels travaillent les coloristes sont calculées à partir des réflexions mesurées par les spectrophotomètres et exprimées dans différents systèmes de représentation. Le système proposé permet de calculer ces valeurs colorimétriques classiques et permet de produire de nouvelles valeurs résumant ou synthétisant une une caractéristique visuelle de l'aspect des matériaux: Fonctions de brillance, de texture ou de variabilité angulaire de la couleur) concordant avec la vision humaine des matériaux. Ces fonctions sont utilisées lors des comparaisons de couleurs et d'aspect, lors des suivis de fabrication, de la formulation et de la correction des teintes complexes. 0108-CDIM002 - La texture du matériau comme la peau d'orange d'une peinture, la maille d'un textile, le grain d'un plastique ou la finesse d'une poudre ou de la peau. - L'homogénéité du matériau comme la floculation de pigments dans un liant, l'impression d'un emballage, le dessin et le contraste d'un bois ou le contraste d'un plastique ou d'une peinture décorative marbrés, mouchetés, pailletés, métallisés ou nacrés. - Ces mêmes indices peuvent être calculés pour fournir les valeurs ou fonctions d'entrée alimentant les logiciels de simulation, de réalité virtuelle et de représentation photoréalistes de matériaux, d'objets ou de scènes. En analysant les mesures en cours d'acquisition, le système proposé permet de mesurer uniquement les angles, axes et angles d'incidence d'illumination pertinents. Les informations de base (brillance, diffusion, couleur, effets de couleurs (nacres...), texture surfacique et volumique, transparence et voile, etc.) sont alors recueillies très rapidement. Ce sont ces informations de base que nous utilisant pour alimenter les logiciels de simulation, de prédiction ou de correction d'aspect des matériaux. - La simulation et la prédiction d'aspect sont alors utilisées lors de la création et du design de nouveaux matériaux avec la possibilité d'obtenir un rendu fidèle et photoréaliste du matériau ou de l'objet en fonction de l'angle d'illumination et d'observation. - La simulation permet, en s'inspirant des mesure du système proposé, de s'approcher au plus prêt de la réalité visuelle d'un matériau qui n'a pas été crée et le simulant sur un moyen de reproduction comme un écran ou un système d'impression par exemple. 0108-CDIM002 - La prédiction permet à son tour de contrôler la faisabilité (reproductibilité d'un matériau à l'aide des procédés et matériaux existants) et la productibilité (si le matériau est reproductibilité, qu'elle sera son coût, sa difficulté, sa stabilité et ses écarts en production, etc.). 0108-CDIM002 24 REVENDICATIONS 1. Système de mesure pour la caractérisation optique d'un échantillon de matériau (1) comprenant un dispositif support de l'échantillon (22), un dispositif optique d'illumination de l'échantillon (2), un dispositif optique (10, 11, 12) de formation d'un signal optique multiangulaire de la lumière réfléchie par l'échantillon et renvoyée par ce dernier, un système de décomposition spectrale (30) du signal optique multiangulaire, principalement caractérisé en ce que le dispositif optique (10, 11, 12) de formation comporte une optique (10) de formation simultanée de plusieurs images de l'échantillon et un déflecteur parabolique (11) placé face à l'optique de formation d'image de manière à ce que chaque image soit issue d'un angle de mesure distinct. 2. Système de caractérisation optique d'un échantillon selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'optique (10, 11, 12) de formation simultanée de plusieurs images de l'échantillon comporte une barrette de couples de microlentilles (10a à 1On), chaque couple générant une image de l'échantillon sous un angle fonction de la position du couple de microlentilles face au déflecteur parabolique. 3. Système de caractérisation optique d'un échantillon selon la revendication 2, caractérisé en ce que les barrettes de microlentilles (10) sont interchangeables afin de présenter des caractéristiques différentes suivant la résolution angulaire et la résolution souhaitée de l'image 0108-CDIM002 de chacun des angles, en ce qu'elles peuvent être déplacées verticalement pour faire varier l'angle de formation des images et en ce que que les barrettes de microlentilles (10) peuvent être assemblées en réseaux de microlentilles comportant alors plusieurs configuration de formations d'images juxtaposées et éventuellement interchangeables. 4. Système de caractérisation optique d'un échantillon selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déflecteur parabolique (11) est réalisé par une parabole à surface lisse ou texturée (dessin ou forme), réfléchissante ou semi réfléchissante, de forme simple ou complexe, en une seule ou plusieurs parties. 5. Système de caractérisation optique d'un échantillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif optique de transport d'images (12) comportant au moins un miroir de renvoi (12) et une optique (13, 130) pour focaliser la lumière restituée par chaque couple de microlentilles vers le système de décomposition spectrale (30) lorsque ce dernier a une hauteur plus petite que celle du réseau de microlentilles. 6. Système de caractérisation optique d'un échantillon selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le système de décomposition spectrale (13) est placé après le réseau de microlentilles sans la nécessité d'une optique de transport lorsque ledit système a une hauteur identique ou sensiblement identique à celle du réseau de microlentilles 7. Système de caractérisation optique d'un échantillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, 0108-CDIM002 caractérisé en ce que le système de décomposition spectrale (30) est réalisé par un réseau de diffraction, une série de filtres optiques ou un filtre continu. 8. Système de caractérisation optique d'un échantillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de déplacement de l'optique d'illumination (50) ou un éclairage multiple dans la demi-sphère supérieure à l'échantillon. 9. Système de caractérisation optique d'un échantillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de rotation de l'optique de mesure (63) autour d'un axe perpendiculaire à la surface et au point de mesure de l'échantillon. 10. Système de caractérisation optique d'un échantillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de basculement du support de l'échantillon (24) ou de l'optique de mesure (63). 11. Système de caractérisation optique d'un échantillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de basculement de l'optique de mesure (61, 62). 12. Système de caractérisation optique d'un échantillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support d'échantillon comprend un plateau (22) et en ce que ce plateau est muni d'une perforation (220) permettant de faire défiler sous une tête de mesure ou sous un échantillon, utilisés pour 0108-CDIM002 calibrer ou compléter l'analyse, une série de références (références de couleur, étalons de calibrage, sources de lumière ponctuelle ou diffuse, piège à lumière...). 13. Procédé de mesure pour la caractérisation optique d'un échantillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste: - à éclairer l'échantillon suivant un axe d'illumination donné(Y, Y'), - à former simultanément un premier ensemble de n images de l'échantillon au moyen du dispositif optique de mesure, chaque image étant issue d'un angle de mesure distinct (n angles) et étant renvoyées vers un système de décomposition spectrale, - à faire tourner le dispositif optique de mesure ou le support de l'échantillon par incréments au total P incréments pour récupérer à chaque incrément correspondant à une direction axiale donnée une série de P ensembles de n images correspondantes, - à renvoyer les ensembles d'images vers un système de décomposition spectrale, - à traiter par un système informatique et après acquisition par un capteur matriciel de type caméra vidéo les ensembles d'images globalement ou séparément pour calculer les différentes caractéristiques optiques du matériau. 14. Procédé de caractérisation optique d'un échantillon selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste en outre: - à chaque incrément de rotation du dispositif optique de mesure ou du support de l'échantillon, à déplacer la source d'illumination dans tous les angles et tous les axes 0108-CDIM002 possibles situés dans la demi-sphère supérieure ou à illuminer consécutivement ou simultanément l'échantillon à l'aide d'une multitude de systèmes d'éclairage répartis dans la demi-sphère supérieure au dessus de l'échantillon. 0108-CDIM002