FR2557444A1 - Dispositif de mesure de parametres oculaires, notamment ecart pupillaire, avec des reticules virtuels a commande numerique - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF COMPORTE UNE FACADE 1 SUR LAQUELLE LE SUJET APPLIQUERA SA FACE AVEC DEUX FENETRES 10A, 10B CORRESPONDANT SENSIBLEMENT AUX VERRES D'UNE PAIRE DE LUNETTES. UNE LENTILLE 2 EST DISPOSEE MOBILE SUIVANT SON AXE OPTIQUE, PERPENDICULAIREMENT A LA FACADE 1, A PARTIR D'UNE POSITION D'ORIGINE PROCHE DE CETTE FACADE. UN OEILLETON DE VISEE EST DISPOSE AU FOYER DE LA LENTILLE 2 EN POSITION D'ORIGINE. UNE LAME SEMI-TRANSPARENTE 3 INCLINEE A 45 FAIT COINCIDER, POUR LE SUJET, UNE SOURCE PONCTUELLE 4 ET L'OEILLETON 5. PARALLELEMENT A LA LAME 3, UN MIROIR 6 RENVOIE VERS L'OEILLETON 5 L'IMAGE, A TRAVERS UNE LENTILLE 8 DE L'ECRAN DU TUBE CATHODIQUE 7. DES SOURCES DE TENSION CALIBREES REGLABLES PERMETTENT DE METTRE EN COINCIDENCE, POUR UN OPERATEUR VISANT PAR L'OEILLETON 5, LES REFLETS DE LA SOURCE 4 SUR LA CORNEE DES YEUX DU SUJET, ET LES TRACES LUMINEUSES SUR L'ECRAN DU TUBE CATHODIQUE 7. CES TRACES FORMENT RETICULES, ET LES TENSIONS QUI ENGENDRENT CES TRACES SONT DES MESURES DE BASE DES PARAMETRES OCULAIRES; UN MICROPROCESSEUR EFFECTUE LES CALCULS NECESSAIRES.

Description

L'invention a trait à un dispositif de mesure de para-

mètres oculaires d'un sujet, notamment écart pupillaire, en

vue de l'adaptation de paires de lunettes.

Pour qu'une paire de lunettes soit convenablement adap-

tée au sujet qui la porte, il convient que les verres soient

placés dans les anneaux de monture de sorte que leurs axes op-

tiques principaux coincidentavec les axes optiques des yeux correspondants, dans des conditions moyennes d'utilisation. La monture fait office de référence secondaire de position pour les verres, sa position par rapport à la face du sujet étant définie essentiellement par l'appui de plaques nasales sur les

côtés opposes de la racine du nez, et accessoirement par l'ap-

pui des branches sur les oreilles.

La position des verres par rapport à la monture se dé-

finit commodément en coordonnées cartésiennes avec un axe des abscisses horizontal (par référence à la face du sujet) et un axe des ordonnées vertical, par l'abscisse et l'ordonnée du

centre optique du verre. L'origine des abscisses se situe na-

turellement dans le plan de symétrie vertical de la monture.

Pour des raisons de commodité de finition des verres, on choi-

sira généralement comme origine des ordonnées la droite hori-

zontale qui passe par la partie inférieure des anneaux de mon-

ture, afin que l'ordonnée soit la distance entre le centre

optique du verre et son bord inférieur.

On rappelle que l'écart pupillaire est la distance qui

sépare les axes optiques des yeux lorsque le regard est à l'in-

fini. La différence (vectorielle) entre les abscisses des cen-

tres optiques des verres doit correspondre à l'écart pupillaire

du sujet.

Le brevet français No 1.506.352, demandé le 4 Août 1966,

décrit un dispositif perfectionné de mesure de l'écart pupil-

laire en déterminant pour chaque oeil la position du reflet sur la cornée d'un point lumineux situé à l'infini, pour le

regard fixé à l'infini. On obtient des déterminations analo-

gues pour le regard fixé sur un oint à distance finie, o con-

vergent alors les axes optiques des yeux.

Le dispositif selon le brevet précité comprend essen-

tiellement une boite dans laquelle sont placées une lentille

susceptible d'être déplacée parallèlement à elle-même sui-

vant son axe optique principal, une source lumineuse au foyer de la lentille lorsque celle-ci est en position d'origine au

plus loin de la source, celle-ci étant décalée géométrique-

ment de l'axe optique par une lame semi-réfléchissante disposée à 45 , et sur deux côtés opposés de la boite, perpendiculaires

à l'axe optique de la lentille, respectivement un oeilleton si-

tué sur l'axe optique au foyer de la lentille en position ori-

gine et une façade comportant des plaques nasales et deux ou-

vertures pour simuler une monture de lunettes. Les ouvertures encadrant l'emplacement destiné aux verres et étant munies de repères mobiles formant réticules. Pour les mesures on fait coincider les repères mobiles et les reflets sur les cornées

du point de source, tels qu'on peut les voir à travers l'oeil-

leton. On notera que la position de la lentille définit pour le sujet une distance virtuelle de point de source, tandis que la visée de l'opérateur par l'oeilleton s'effectue depuis un

point en permanence en coincidence optique avec le point source.

La mesure de l'écart pupillaire pour un regard en convergence

sur un point virtuel rapproché n'introduit pas d'erreur de pa-

rallaxe angulaire, et la position de réticule dans le plan des fenêtres, qui correspond au plan général des verres, définit

la position souhaitable du centre optique des verres.

Ce dispositif dont la conception optique est excellente, souffre d'imperfections dans la partie mécanique de conmmande

de déplacement des réticules. La précision souhaitable de quel-

ques dixièmes de millimètres impose l'usage de crémaillères ou de vis micrométriques pour déplacer les index, ce qui conduit à des dispositifs fragiles, et de manoeuvre lente. Les lectures de positions sont difficiles, avec des verniers oudes tambours associés à des échelles linéaires dès lors que la précision

requise est supérieure au demi- millimètre. En outre les dépla-

cements dans deux directions orthogonales de réticules viennent compliquer sérieusement les dispositions mécaniques de commande et d'affichage. En fait le dispositif décrit dans le brevet précité ne possède que des index à déplacement horizontal pour la détermination principalement des écarts pupillaires, et accessoirement de la distance de la monture de lunettes à

l'oeil, par visée de profil.

L'invention a pour objet un dispositif de mesure de paramètres oculaires capable de fournir rapidement des données précises pour l'adaptation des verres, dans une monture de lunettes, aux paramètres oculaires d'un sujet. L'invention a également pour objet un tel dispositif qui fournisse, outre les écarts pupillaires, entre pupilles et

entre chaque pupille et l'axe de symétrie de la monture, l'é-

cart entre la pupille et le bord inférieur de la monture, et

matérialise la position des verres dans la monture.

L'invention a encore pour objet un tel dispositif, qui

fournit des données numériques directement exploitables.

A ces effets l'invention propose un dispositif de me-

sure de paramètres oculaires d'un sujet, notamment écart pu-

pillaire, en vue de l'adaptation de paires de lunettes, dispo-

sitif comportant une façade généralement plane avec des moyens de repérage du sujet par rapport à la façade et des fenêtres correspondant aux zones o se placent les verres, des moyens optiques avec un axe optique normal à la façade et centré sur celle-ci, ces moyens comprenant une lentille convergente, un ensemble d'une source ponctuelle lumineuse et d'un oeilleton

de visée optiquement confondus sur l'axe optique, ensemble si-

tué du côté opposé à la façade par rapport à la lentille et au foyer de celle-ci lorsqu'elle est à sa position d'origine, et des réticules apparaissant dans le plan de façade et réglables en position dans l'encadrement des fenêtres avec des moyens de réglages couplés à des afficheurs de position, caractérisé

en ce que les réticules sont constitués par des traces lumi-

neuses sur l'écran d'un moyen d'affichage lumineux à haute résolution, placé dans un plan conjugué de celui de la façade par rapport à un coupleur optique, les moyens de réglage étant

constitués par un ensemble de déviation avec des circuits dé-

viateurs correspondant respectivement à des déviations verti-

cales et horizontales par rapport à la façade.

Le moyen d'affichage lumineux typique est un tube catho-

dique. On sait que la position du point lumineux ou spot cor-

respondant à l'impact du faisceau électronique d'un tube catho-

dique sur le luminophore est asservie de façon précise et répétable sur les valeurs des signaux appliqués aux circuits

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déviateurs horizontal et vertical couplés au tube. On a compris que le coupleur optique fait coincider, pour l'observateur qui regarde par l'oeilleton de visée, l'image de la façade avec le visage du sujet, et l'image de l'écran du tube cathodique. Il suffit donc d'amener, en agissant sur les signaux de commande de l'ensemble de déviation, l'image du spot du tube cathodique sur le reflet de la source ponctuelle sur la cornée des yeux du

sujet, qui sont fixés sur l'image de la source ponctuelle à tra-

vers la lentille, et de repérer la grandeur des signaux néces-

saires pour obtenir cette coincidence, pour apprécier la posi-

tion du centre de la pupille par rapport à la façade. Cette me-

sure ne met en oeuvre aucun organe de repérage matériel mobile.

Les techniques de commande numérique, notamment par utilisation de microprocesseur, permettent la conformation précise et rapide des signaux de commande de déviation, et l'expression des valeurs

de paramètres oculaires.

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressor-

tiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre

d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de mesure selon l'invention; la figure 2 est un schéma de marche des rayons lumineux; la figure 3 est un schéma des circuits de pilotage du

tube cathodique.

Selon la forme de réalisation choisie et représentée figures 1 et 2 la partie proprement optique du dispositif de

mesure de paramètres oculaires comporte une boite parallélépipé-

dique 9 avec une façade 1 o s'ouvrent deux fenêtres 10a et lob, qui correspondent à l'emplacement moyen de verres de lunettes,

pour un sujet qui applique sa face contre la façade 1, à l'ex-

térieur. On comprendra que cette façade comporte des plaques nasales, et éventuellement des pièces de forme, pour que les

mesures effectuées sur le sujet par l'appareil soient applica-

bles sans erreur aux lunettes que portera le sujet.

Une lentille plan convexe 2 est disposée dans l'appareil,

avec son axe optique perpendiculaire au plan de façade 1, per-

çant ce plan entre les fenêtres 10a et lob, sensiblement à mi-

hauteur de celle-ci. Sur le côté de l'appareil 9 opposé à la S7444

façade 1, et centré sur l'axe optique de la lentille 2 est dis-

posé un oeilleton 5 pour l'opérateur. La lentille 2 est ici

mobile en translation suivant son axe optique, depuis une posi-

tion origine proche de la façade 1, o le foyer de la lentille 2 se trouve au centre de l'oeilleton 5. On notera que le réglage en position de la lentille 2

ne s'impose que s'il est nécessaire de déterminer avec préci-

sion des éléments géométriques de verres destinés à une vision de près. En fait, même dans ce cas, le réglage en position de la lentille vise des corrections du second ordre, généralement négligeables. Par ailleurs la lentille 2 pourrait être biconvexe ou concavo convexe, les éléments déterminants de la forme étant les

qualités optiques et le prix.

Sur le trajet de l'axe optique de la lentille 2 est disposée une lame semi réfléchissante 3, inclinée à 45 sur l'horizontale. Une source lumineuse ponctuelle 4 est placée en dessous de la lame 3, en sorte que, pour un observateur situé à l'emplacement du sujet, la source 4 et l'oeilleton 5 soient conjugués et paraissent confondus. Pour le sujet, lorsque la lentille 2 sera à sa position d'origine, la source 4 apparaîtra comme un point à l'infini, en face de lui. Par ailleurs pour l'opérateur visant par l'oeilleton 5, les reflets de la source 4 sur la cornée des yeux du sujet apparaissentcomme deux points lumineux, chacun au centre de chaque pupille lorsque le sujet fixe l'image de la source. On notera que, lorsque la lentille 2

s'écarte de la façade 1 à partir de sa position d'origine, l'i-

mage de la source 4 semble se rapprocher pour le sujet, la dis-

tance apparente étant déterminée, suivant les lois connues de l'optique géométrique. Mais, pour l'opérateur les reflets de la source 4 sur la cornée des yeux du sujet resteront centrés dans

la pupille.

On rappelle que toute cette partie de l'appareil est bien connue par le brevet français N 1.506.352, pour la mesure

des paramètres oculaires.

Parallèlement à la lame semi réfléchissante 3 est disposé un miroir 6, avec son centre aligné avec le centre de la lame 3 et la source 4. Sur un axe optique secondaire parallèle à l'axe optique de la lentille 2 et passant par le centre du miroir 6 sont disposés une lentille 8 convergente et l'écran plat d'un tube cathodique de mesure 7, perpendiculaire à l'axe optique secondaire. Par ailleurs le foyer de la lentille 8 coin- cide, après réflexion sur le miroir 6, et traversée de la lame 3, avec la source 4, et après double réflexion sur le miroir 6

et la lame 3, avec le centre de l'oeilleton 5; l'ensemble len-

tille 8, miroir 6 forme en coopération avec la lame semi réflé-

chissante 3 coupleur optique.

Il en résulte que, pour l'opérateur visant par l'oeil-

leton 5, l'image de la façade 1 et celle de l'écran du tube cathodique 7 sont confondues, avec un grandissement relatif, déterminé par le rapport des focales des lentilles 2 et 8, connu. On peut alors déterminer les coordonnées de tout point

de la façade 1, dans la zone des fenêtres 0la et lob, en ame-

nant en coincidence, pour l'opérateur visant dans l'oeilleton , la trace de l'impact du faisceau cathodique sur l'écran du

tube 7, par des actions mesurées sur les organes de déviation.

La représentation de la figure 3 se rapporte précisé-

ment aux dispositions de commande de la formation, sur l'écran

du tube cathodique 7, des traces lumineuses qui correspon-

dent aux réticules des dispositifs classiques de mesure des

paramètres oculaires.

Le tube 7 est un tube cathodique de mesure, à écran plat rectangulaire à haute définition, et déviation électrique, avec, à partir d'un canon 71, une paire de plaques de déviation

horizontale 72, 73, et une paire de plaques de déviation ver-

ticale 74, 75.

Les champs électriques de déviation pour les paires 72,

73 et 74, 75 sont obtenues respectivement par les sorties d'am-

plificateurs de déviation 15 et 14 respectivement attaqués par les sorties d'un commutateur combinateur 13. Ce combinateur

commutateur reçoit des tensions de convertisseurs numérique/ana-

logique 17 et 18, alimentés en commun par une source de tension

de référence 19, et une paire de tensions issues d'un convertis-

seur numérique/analogique 16, l'une directe, et l'autre à tra-

vers un circuit déphaseur 16a. Sur l'entrée de référence du

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convertisseur 16 est appliquée une tension sinusoïdale issue d'un générateur 20, avec une fréquence telle que le déphasage

apporté par le circuit 16a soit de 1. Le commutateur combina-

teur 13 est tel que la tension appliquée à l'amplificateur 15 soit proportionnelle à la somme des tensions issues des conver- tisseurs 17 et 16 directement, tandis que la tension appliquée

à l'amplificateur 14 soit proportionnelle à la somme des ten-

sions issues du convertisseur 18 et du convertisseur 16 à tra-

vers le déphaseur 16a.

Un microprocesseur 10, associé à un clavier de commande

12 et un afficheur 11, délivre des signaux numériques avec con-

vertisseurs 16, 17 et 18, périodiquement. Lorsque le signal numérique à l'entrée du convertisseur 16, les signaux numériques

conjoints sur les convertisseurs 17 et 18 définissent respecti-

vement une abscisse et une ordonnée pour le point d'impact du

faisceau électronique sur l'écran 70 du tube 7. Si les con-

vertisseurs 17 et. 18 reçoivent alternativement deux paires de signaux numériques, on verra deux points lumineux sur l'écran,

en faisant varier ces paires de signaux numériques, principa-

lement les signaux numériques adressés au convertisseur 17, des-

tiné aux déviations horizontales, on amènera les deux traces sur les deux reflets sur les cornées des deux yeux du sujet. L'écart pupillaire sera fonction de la différence des valeurs des deux

signaux numériques adressés alternativement au convertisseur 17.

On notera que l'on peut également déterminer si les centres des

pupilles sont décalés dans le sens vertical.

Par ailleurs avec quatre paires de signaux en séquence on peut obtenir quatre points de référence; deux paires seront affectées, conme précédemment, à la coïncidence de spots avec les reflets sur les cornées des deux yeux du sujet, et les deux

autres paires seront affectées à des traces amenées en coinci-

dence avec la base d'une monture. Les différences entre les signaux appliqués au convertisseur 18 appartenant aux première et troisième, puis deuxième et quatrième paire définiront la

distance entre le centre optique des verres et les bases corres-

pondantes des montures.

On peut en outre, en alternance avec les signaux précé-

dents, ou en substitution, appliquer deux ternes de signaux aux

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convertisseurs 16, 17 et 18. Le signal numérique appliqué au convertisseur numérique analogique 16 provoque l'apparition, sur les entrées correspondantes du commutateur 13, de deux tensions sinusoidales, en quadrature et de même amplitude, déterminée par la valeur du signal numérique appliqué au convertisseur 16. La trace correspondante sur l'écran 70 est une circonférence de rayon déterminé par l'amplitude des signaux en quadrature. La réception de deux signaux numériques sur les convertisseurs 17 et 18, pendant une durée au moins égale à une période du signal 1i sinusoldal délivré par le générateur 20, détermine des valeurs de polarisation des signaux adressés aux amplificateurs 15 et 14, autrement dit les coordonnées du centre du cercle, dont le

rayon est déterminé par le signal numérique appliqué au conver-

tisseur 16. L'alternance de deux ternes de signaux numériques forme une image de deux verres de lunette, que l'on peut ajuster

au mieux, virtuellement, sur la figure même du sujet.

Il va de soi que le microprocesseur traite les données qu'il délivre aux trois convertisseurs numérique/analogique 16, 17, 18, pour afficher sur l'afficheur 11, et éventuellement

enregistrer sur un support approprié toutes les données de sor-

tie utiles pour l'ajustage des montures et des verres d'une pai-

re de lunette. Tout ce qui se rapporte à l'élaboration et au traitement des données par le microprocesseur 10, ainsi que la

commande par le clavier 12, est de la compétence d'un spécia-

liste averti, mais sort du cadre de la présente invention. Pour

la clarté de la description, il n'est pas nécessaire de détail-

ler les dispositions de logiciel, du moment que la disposition

des signaux de sortie est fonctionnellement définie.

Par ailleurs il est clair que l'alimentation du tube cathodique peut être obtenue par des moyens très classiques, qui ne demandent pas de précisions. Notamment la commande dans le temps de l'intensité du faisceau électronique, en fonction de la nature des signaux appliqués aux organes de déviation 72-75 ne sera pas décrite dans le détail, mais il va de soi que l'effacement des transitions de signaux, et le réglage pour une

luminance équilibrée seront prévus de façon appropriée.

La description qui précède a fait état d'un tube à

rayon cathodique sur l'écran duquel on fait apparaître les réti-

cules. Il va de soi que ce tube cathodique peut être remplacé

par tout moyen d'affichage lumineux à haute résolution équiva-

lent pour la transformation de tensions de commande en dépla-

cements de l'image d'un point.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de mesure de paramètres oculaires d'un sujet, notamment écart pupillaire, en vue de l'adaptation de

paires de lunettes, dispositif comportant une façade (1) géné-

ralement plane avec des moyens de repérage du sujet par rapport a à la façade et des fenêtres (10a, lob) correspondant aux zones

o se placent les verres, des moyens optiques avec un axe opti-

que normal à la façade et centre sur celle-ci, ces moyens com-

prenant une lentille convergente (2), un ensemble d'une source

ponctuelle (4) lumineuse et d'une oeilleton de visée (5) opti-

quement confondus sur l'axe optique, ensemble situé du c6té opposé à la façade (I) par rapport à la lentille (2) et au foyer de celle-ci lorsqu'elle est à sa position d'origine, et

des réticules apparaissant dans le plan de façade (1) et régla-

bles en position dans l'encadrement des fenêtres (1Oa, 10ob) avec des moyens de réglages couplés à des afficheurs de position, caractérisé en ce que les réticules sont constitués par des

traces lumineuses sur l'écran (70) d'un moyen d'affichage lumi-

neux à haute résolution (7) placé dans un plan conjugué de ce-

lui de la façade (1) par rapport à un coupleur optique (3,6,8),

les moyens de réglage étant constitués par un ensemble de dé-

viation (13, 14, 15, 72-75) avec des circuits déviateurs corres-

pondant respectivement à des déviations verticales et horizon-

tales par rapport à la façade (1).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le moyen d'affichage lumineux (7) est un tube catho-

dique.

3.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coupleur optique comprend une lentille convergente (8) et deux miroirs parallèles (3, 6) adaptés à aligner l'axe optique du dispositif et l'axe optique de la lentille (8), avec

confusion du foyer de cette lentille (8) avec celui de la len-

tille mobile (2) en position d'origine.

4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux miroirs (3, 6) étant inclinés à 45 sur les axes optiques des lentilles (2, 8), le miroir (3) sur l'axe optique de l'appareil est une lame semitransparente, la source ponctuelle lumineuse (4) étant disposée, par rapport à ce miroir (3) du côté opposé à l'autre miroir (6) et sur le prolongement S7444

de l'axe optique entre les miroirs.

5. Dispositif selon une quelconque des revendications

1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un microprocesseur (10) avec des sorties numériques couplées (16, 17, 18) à l'ensemble de déviation (13, 14, 15), et à des afficheurs (11).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en

ce que l'ensemble de déviation comprend au moins deux conver-

tisseurs numérique/analogique (17, 18) couplés respectivement

aux deux circuits (15, 14) déviateurs.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble de déviation comporte en outre un générateur

de signaux sinusoidaux (16, 16a, 20) à amplitude calibrée com-

mandée par le microprocesseur, ce générateur comprenant deux sorties à phases en quadrature couplées respectivement aux deux

circuits déviateurs (14, 15).

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en

ce que les couplages (13) des convertisseurs numérique/analogi-

que (17, 18) et des sorties des générateurs (16, 16a, 20) de

signaux sinusoldaux avec chaque circuit déviateur (15, 14) cor-

respondant, sont additifs.