Brevet FR2913493A1 — publié le 20080912

PROCEDE D'ANALYSE POUR LA MESURE SANS CONTACT DES COURBURES LOCALES D'UN OBJET OPHTALMIQUE L'invention concerne un procédé d'analyse pour la mesure des courbures locales d'un objet ophtalmique. Elle se rapporte plus précisément à une lentille ophtalmique. Par lentille est ici entendue une lentille finie pourvue de traitements de type anti-reflet et autres et prête à être positionnée sur une monture ou une lentille semi-finie ou ébauche de lentille, c'est-à-dire destinée à subir au moins un traitement, par exemple de surfaçage, pour être utilisable. Une lentille semi-finie comporte une face avant finie adaptée à la correction de la vue et une face arrière brute qui doit être traitée ultérieurement. Des procédés de mesure de courbure avec contact, du type optique ou mécanique, sont connus. Compte tenu du contact, ils ont pour inconvénient d'entraîner des dégradations, essentiellement des rayures, de l'objet. Le document de brevet WO 2006/067050 décrit un procédé et un dispositif de mesure sans contact de la courbure d'un objet ophtalmique. Ce procédé connu est un procédé de mesure sans contact de la courbure d'un objet ophtalmique comportant une face dite avant présentant ladite courbure, et consiste à : - émettre séquentiellement au moins deux faisceaux de lumière, avantageusement des faisceaux UV afin d'éviter les réflexions issues de la seconde face du verre, sur ladite face avant, ces deux faisceaux étant décalés d'un certain angle et convergeant sensiblement sur ladite face avant, l'un desdits faisceaux de lumière émis étant sensiblement centré sur ladite face avant et sensiblement normal à ladite face avant, analyser le front d'ondes des faisceaux réfléchis résultants, afin d'en déterminer leur foyer respectif, déduire le rayon de courbure de ladite face, ces opérations étant effectuées de telle façon que lesdits faisceaux émis ne sont sensiblement pas réfléchis par la face arrière dudit objet. Un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé et représenté ici sur la figure 1 comporte deux sources de lumière S,, S2 destinées à envoyer lesdits faisceaux de lumière L,, L2 et un dispositif analyseur 4 de front d'ondes destiné à analyser les faisceaux réfléchis résultants L'2. Cet analyseur est un système optronique 4 d'analyse des fronts d'ondes réfléchies tel que le système décrit dans le document de brevet FR 2 788 597. Ce système 4 assure par l'intermédiaire de systèmes de reprise d'image 5, dont un filtre, la détermination du foyer respectif des deux faisceaux réfléchis résultant des deux faisceaux émis L,, L2. Ce procédé connu ne permet cependant que la mesure de la courbure moyenne d'une surface sphérique. Or un tel objet ophtalmique peut comprendre une surface optique complexe, présentant une valeur de Sphère et de Cylindre , comme par exemple une surface optique progressive. Des équipements du type frontofocomètre par réflexion, par exemple l'équipement dit SR2 développé par la société Automation and Robotics, analysent la déformation d'un anneau lumineux qui permet de décrire les deux rayons principaux d'une surface étudiée. A partir de ces deux informations et de l'indice du substrat, sont calculées les valeurs de Sphère et de Cylindre . Cette description approximative de la surface est précise quand les aberrations de la surface sont exclusivement de type Focus et Astigmatisme. Les surfaces étant de plus en plus complexes, certaines comportent d'autres types d'aberrations d'ordre supérieur, comme principalement la Coma . Cette dernière aberration vient entacher d'erreurs les valeurs de rayons principaux avec les équipements de type SR2 voire parfois rendre la mesure impossible, car l'anneau analysé n'est plus elliptique. L'objet de l'invention est de proposer un procédé d'analyse permettant la mesure de courbures locales de telles surfaces complexes, au moyen du dispositif de mesure déjà décrit dans le document de brevet WO 2006/067050 et prenant en compte les aberrations d'ordre supérieur telles que le Trefoil et la Coma . Cette modélisation permet d'extraire toutes les aberrations et ainsi d'exprimer uniquement celles du type Focus et Astigmatisme (ou Sphère et Cylindre ). Pour ce faire, l'invention propose un procédé de mesure sans contact de la courbure locale d'un objet ophtalmique comportant une face dite avant complexe 3 présentant au moins des aberrations de type Sphère et Cylindre, procédé consistant à émettre au moins un faisceau de lumière, sur ladite face avant, et à analyser le front d'ondes du faisceau réfléchi résultant au moyen d'un analyseur pourvu d'une pupille d'entrée, caractérisé en ce qu'il consiste à calculer ladite surface de ladite face avant au moyen des données analysées du dit front d'ondes. De préférence, ledit faisceau de lumière émis est sensiblement centré sur ladite face avant et sensiblement normal à ladite face avant. Avantageusement, le calcul de ladite surface est effectué au moyen des polynômes de Zernike, dont les termes représentent les aberrations optiques de 10 ladite surface. Selon un mode de réalisation préféré, l'invention propose un tel procédé de mesure sans contact de la courbure locale d'un objet ophtalmique comportant une face dite avant complexe présentant au moins des aberrations de type Sphère et Cylindre, procédé consistant à émettre séquentiellement au moins deux faisceaux 15 de lumière, sur ladite face avant, ces deux faisceaux étant décalés d'un certain angle et convergeant sensiblement sur ladite face avant, l'un desdits faisceaux de lumière émis étant sensiblement centré sur ladite face avant et sensiblement normal à ladite face avant et à analyser le front d'ondes des faisceaux réfléchis résultants au moyen d'un analyseur pourvu d'une pupille d'entrée, caractérisé en ce qu'il comporte les 20 étapes suivantes : détermination de la distance entre le plan tangent à ladite surface et le plan de ladite pupille d'entrée, - calcul de coordonnées des pentes de ladite surface dans un repère lié à ladite surface, 25 - calcul de la surface au moyen des polynômes de Zernike, extraction des aberrations Sphère et Cylindre de ladite surface. De préférence, ladite détermination des pentes dudit front d'onde est effectuée en soustrayant les valeurs de pentes résiduelles de l'onde. 30 De préférence, lesdits faisceaux de lumière sont des faisceaux UV. L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant qu'un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 1 est une vue de face d'un dispositif de mesure connu du document de brevet WO 2006/067050. La figure 2 est une vue illustrant le procédé conforme à l'invention. Un dispositif de mesure pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention est représenté sur la figure 1. Ce dispositif comprend deux sources de lumière S1, S2 destinées à émettre les faisceaux de lumière, de préférence UV. Une première source S, est disposée sur l'axe optique 1A de la lentille 1 et émet un premier faisceau optique L1 non représenté sur cette figure et parallèle à cet axe optique. Une seconde source de lumière S2 est disposée latéralement à un élément réfléchissant 2, afin d'émettre un second faisceau de lumière L2 décalé d'un certain angle par rapport au premier faisceau et convergeant sensiblement sur la face avant 1B de la lentille 1 avec ce premier faisceau. Un dispositif de collimation 3, par exemple une lentille de collimation, est avantageusement disposé sur la trajectoire commune de ces deux faisceaux et un diaphragme 6 limite la section de ces faisceaux à une surface relativement petite. Il est placé à proximité du dispositif de collimation 3 en aval de la trajectoire des faisceaux de lumière. Transversalement à ces faisceaux, est disposé un système optronique 4 d'analyse des fronts d'ondes réfléchies tel que le système décrit dans le document de brevet FR 2 788 597. Ce système 4, pourvu d'une pupille d'entrée P, assure par l'intermédiaire de systèmes de reprise d'image 5, dont un filtre, la détermination du foyer respectif des deux faisceaux réfléchis résultant des deux faisceaux émis L,, L2. Le dispositif comporte également une unité de calcul déduisant le rayon de courbure de la face avant 1B de la lentille 1. Cette unité de calcul peut être liée à une base de données de rayons de courbure permettant par comparaison la classification de la lentille. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif est destiné à la mesure du rayon de courbure de lentille en matière organique et les sources de lumière sont des diodes électroluminescentes UV. A titre d'exemple de réalisation pratique, le diamètre du faisceau collimaté par le dispositif de collimation 3 est compris entre 4 et 5 mm ; le diamètre du faisceau analysé par le dispositif d'analyse 4 est d'environ 3,6 mm dans un plan parallèle au plan pupillaire virtuel du dispositif de mesure et disposé de préférence à moins de 10 5 mm de la lentille. Le temps de mesure peut être inférieur à 2 s. L'invention consiste à l'aide d'un tel dispositif à mesurer sans contact la courbure locale d'un objet ophtalmique comportant une face dite avant complexe présentant au moins des aberrations de type Sphère et Cylindre . Au moyen du dispositif, un faisceau de lumière est émis, sur la face avant, ce faisceau de lumière émis étant de préférence sensiblement centré sur la face avant et sensiblement normal à la face avant 1B dite ci-après S et l'analyse du front d'ondes FO des faisceaux réfléchis résultants, au moyen de l'analyseur 4. Le procédé de mesure conforme à l'invention est illustré sur la figure 2. Un repère orthonormé (Xs, Ys, Zs) est lié à la surface à mesurer S. Un repère orthonormé (XE, YE, ZE) est lié à la pupille d'analyse P. Ce procédé consiste tout d'abord en la détermination de la distance D entre le plan tangent P1 à la surface à mesurer et le plan P2 de la pupille d'entrée de l'analyseur. Avantageusement, la détermination des pentes a du front d'onde FO est effectuée en soustrayant les valeurs O(x,, YE) de pentes résiduelles de l'onde : a(YE)=a(mesurée suivant YE) - O(YE) a(xE)=a(mesurée suivant XE) - O(xc). Les pentes de la surface S sont déterminées dans le repère (Xs, Ys, Zs) lié à surface S : tan(6) = tan(a/2) pour chaque valeur de pente mesurée. Les composantes du vecteur normal N(Nx,Ny,Nz) sont déterminées dans le repère (O,XS,YS,ZS) avec : Nx ù> Nx / V Nx 2 + Ny 2 + Nz 2 , Ny ù> NyI Nx2 + Ny2 +Nz2 Nzù> NzI Nx2+Ny2+Nz2 , 6 où Nx=tan(f)xD, Ny=tan(fis)xD et Nz=D. Les coordonnées des pentes mesurées sont calculées dans le repère (O,Xs,Ys,Zs) ys = yE - D x tan(avs) xs = xE - D x tan(axs). La surface S est alors calculée par optimisation au moyen d'un programme permettant de rechercher cette surface en vérifiant au mieux, au sens des moindres carrés, les composantes NX, Ny et NZ du vecteur normal N. La surface S recherchée est modélisée par des polynômes de Zernike. Les aberrations Sphère et Cylindre sont ensuite extraites au moyen d'un programme permettant de calculer des courbures sur des pupilles de diamètre paramétrable à partir des polynômes de Zernike définis précédement. Des tests comparatifs ont été effectués en mesurant plusieurs lentilles ophtalmiques connues. Premier test. Est mesuré un verre progressif commercialisé par la société ESSILOR sous la marque Varilux "Physio" , dont les caractéristiques techniques sont décrites dans les demandes de brevet FR 05 11328, FR 05 12063, FR 05 12822, FR 2 884 325 et FR 2 888 344. Les résultats des mesures sont les suivants : en Vision de Près, Sphère Cylindre (coordonnées VP = +3, -14): (Dioptries) (Dioptries) Mesure de référence 7,2390 0,178 (Interféromètre de marque Zygo) Mesure selon l'invention 7,2393 0,197 (9 mesures) Moyenne des Ecarts REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure sans contact de la courbure locale d'un objet ophtalmique (1) comportant une face dite avant (1B) complexe présentant au moins des aberrations de type Sphère et Cylindre, procédé consistant à émettre au moins un faisceau de lumière, sur ladite face avant, et à analyser le front d'ondes (FO) du faisceau réfléchi résultant au moyen d'un analyseur pourvu d'une pupille d'entrée (P), caractérisé en ce qu'il consiste à calculer ladite surface de ladite face avant au moyen des données analysées du dit front d'ondes. 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit faisceau de lumière émis est sensiblement centré sur ladite face avant (1 B) et sensiblement normal à ladite face avant. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le calcul de ladite surface est effectué au moyen des polynômes de Zernike, dont les termes représentent les aberrations optiques de ladite surface. 4. Procédé de mesure sans contact de la courbure locale d'un objet ophtalmique comportant une face dite avant (1 B) complexe présentant au moins des aberrations de type Sphère et Cylindre, procédé consistant à émettre séquentiellement au moins deux faisceaux de lumière, sur ladite face avant, ces deux faisceaux étant décalés d'un certain angle et convergeant sensiblement sur ladite face avant, l'un desdits faisceaux de lumière émis étant sensiblement centré sur ladite face avant et sensiblement normal à ladite face avant et à analyser le front d'ondes (FO) des faisceaux réfléchis résultants au moyen d'un analyseur pourvu d'une pupille d'entrée (P), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - détermination de la distance entre le plan tangent (P1) à ladite surface et le plan (P2) de ladite pupille d'entrée (P), - calcul de coordonnées des pentes de ladite surface dans un repère lié à ladite surface, - calcul de la surface au moyen des polynômes de Zernike, -extraction des aberrations Sphère et Cylindre de ladite surface. . Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite détermination des pentes dudit front d'onde (FO) est effectuée en soustrayant les valeurs de pentes résiduelles de l'onde. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que 5 lesdits faisceaux de lumière sont des faisceaux UV.