FR2836550A1 - Procede d'evaluation des proprietes de reflexion lumineuse d'une surface et reflectometre pour sa mise en oeuvre - Google Patents
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Abstract
- Procédé d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface et réflectomètre pour sa mise en oeuvre. - L'invention concerne un procédé d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface (2), dans lequel on envoie un faisceau incident (1) de lumière sur une portion (2A) de la surface, ledit faisceau incident (1) se réfléchissant au moins en partie sur ladite portion (2A) pour former un faisceau réfléchi (3), et dans lequel on effectue un ensemble de mesures de l'intensité lumineuse sur une zone d'acquisition (3A) du faisceau réfléchi (3), caractérisé en ce que l'ensemble de mesures est effectué simultanément sur toute la zone d'acquisition (3A), cette dernière étant sensiblement de forme monodimensionnelle ou bidimensionnelle, de façon à ce que ledit ensemble de mesures permette de fournir un signal représentatif de la distribution spatiale de l'intensité lumineuse pour ladite zone d'acquisition (3A). - Caractérisation de surfaces.
Description
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PROCEDE D'EVALUATION DES PROPRIETES DE REFLEXION
LUMINEUSE D'UNE SURFACE ET REFLECTOMETRE POUR SA MISE
EN OEUVRE La présente invention se rapporte au domaine technique général de la métrologie, et plus particulièrement à la mesure de grandeurs caractéristiques d'états de surface.
LUMINEUSE D'UNE SURFACE ET REFLECTOMETRE POUR SA MISE
EN OEUVRE La présente invention se rapporte au domaine technique général de la métrologie, et plus particulièrement à la mesure de grandeurs caractéristiques d'états de surface.
La présente invention concerne un procédé d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface, dans lequel on envoie un faisceau incident de lumière sur une portion de la surface, ledit faisceau incident se réfléchissant au moins en partie sur ladite portion pour former un faisceau réfléchi, et dans lequel on effectue un ensemble de mesures de l'intensité lumineuse sur une zone d'acquisition du faisceau réfléchi croisant la direction de réflexion spéculaire du faisceau incident.
La présente invention concerne également un réflectomètre, notamment pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, comprenant au moins un moyen émetteur capable d'envoyer un faisceau de lumière incident sur une portion de surface à analyser, ledit faisceau incident se réfléchissant au moins en partie sur ladite portion pour former un faisceau réfléchi, un moyen photo-détecteur agencé de façon à croiser la direction de réflexion spéculaire du faisceau incident, ledit moyen photo-détecteur définissant une zone d'acquisition du faisceau réfléchi, une unité de commande, une unité de traitement, unités auxquelles sont reliées au moins les moyens photo- émetteur et photo-détecteur, et un moyen d'affichage.
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La présente invention concerne enfin de nouvelles utilisations d'un réflectomètre pour évaluer les propriétés de réflexion lumineuse de différents types de surface.
L'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface, en particulier si celle-ci est non homogène, implique la mesure de plusieurs paramètres. En effet, une telle surface présente deux phénomènes distincts qui peuvent être plus ou moins importants en fonction de la nature et du degré d'hétérogénéité de la surface. Le premier de ces phénomènes est la réflexion spéculaire. La réflexion spéculaire est la réflexion correspondant à l'intensité lumineuse maximale ; elle est obtenue selon un angle de réflexion dit spéculaire obéissant à la loi de Descartes (angle de réflexion égal à l'angle d'incidence).
Le deuxième phénomène, en concurrence avec le premier, est le phénomène de réflexion diffuse, qui correspond à la réflexion de la lumière sous d'autres angles que l'angle spéculaire, sensiblement dans toutes les directions.
L'importance de ces deux phénomènes et leur compétition est fonction de l'état de la surface considérée (notamment de sa granulométrie) et conditionne l'aspect visuel de la surface.
Ainsi, pour une surface brillante, la réflexion spéculaire est importante, tandis que la réflexion diffuse est peu significative. Dans le cas d'une surface présentant un aspect satiné, les contributions des phénomènes de réflexion spéculaire et de diffusion sont sensiblement du même ordre de grandeur.
Enfin, dans le cas d'une surface présentant un aspect mat, le phénomène de réflexion diffuse est prédominant par rapport au phénomène de réflexion spéculaire.
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La mesure de paramètres quantifiant les réflexions spéculaire et diffuse permet donc d'obtenir à la fois une évaluation objective de l'aspect visuel de la surface considérée, tout en procurant une information indirecte sur l'état de cette surface.
L'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface est particulièrement intéressante pour la recherche, la classification ou les tests d'efficacité de nouveaux produits cosmétiques ou d'autres moyens de traitement, d'entretien ou d'embellissement de la peau ou d'autres tissus biologiques (ongles, cheveux, dents...).
L'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse est également particulièrement intéressante pour le contrôle de surface de pièces d'aspect, par exemple en matière plastique (tableaux de bord automobiles), de revêtements de surface (peinture) ou encore de matériaux tels que notamment le cuir, les textiles ou le papier.
Différents procédés et appareils ont déjà été proposés pour évaluer les propriétés de réflexion lumineuse d'une surface. Parmi ces procédés et appareils, on peut citer ceux utilisant les propriétés de polarisation de la lumière, et mettant en jeu des polariseurs et analyseurs.
Ces procédés et appareils sont basés sur la théorie énonçant qu'un faisceau réfléchi sur une surface non homogène présente, dans la direction spéculaire, la même polarisation que le faisceau incident, alors que le faisceau diffusé par cette même surface, est plus ou moins dépolarisé.
Ces procédés et appareils, tels que ceux décrits dans les documents FR 2 784 018, FR 2 665 959 et FR 2 650 890, proposent donc une analyse du faisceau réfléchi dans la direction spéculaire suivant deux polarisations
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orthogonales ; les deux valeurs d'intensité lumineuse obtenues correspondent à l'intensité de réflexion spéculaire selon la direction de polarisation de la lumière incidente, et à l'intensité de diffusion dans l'autre direction, la différence de ces deux valeurs donnant, selon certains de ces documents, une évaluation de la brillance.
Cependant, l'utilisation des propriétés de polarisation est peu efficace pour une surface très hétérogène, surtout si cette surface est éclairée avec un faisceau incident large. Ainsi, dans le cas d'une surface recouverte d'un revêtement à paillettes, du fait que les paillettes réfléchissantes présentent toutes les orientations possibles par rapport au rayon incident, les polarisations sont moyennées et les signaux obtenus indiqueraient à tort une brillance nulle.
D'autres procédés et appareils, décrits par exemple dans le document FR 2 719 989, tout en reposant toujours sur la théorie de la polarisation évoquée ci-avant, proposent de surcroît une analyse spectrale du faisceau lumineux réfléchi par une surface.
Ces procédés et appareils présentent les mêmes inconvénients que ceux évoqués ci-avant. De plus, la mesure des spectres de lumière proposée est une technique complexe et onéreuse.
Il existe d'autres procédés et appareils d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface ne reposant pas sur une théorie de la polarisation de la lumière.
Ainsi, le dispositif décrit dans le document FR 2 579 884 comporte un dispositif d'émission de lumière permettant d'envoyer un faisceau incident sur une surface à analyser, et deux dispositifs de réception de lumière, l'un
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étant agencé de façon à fournir un premier signal représentatif de la réflexion spéculaire, et l'autre étant agencé de façon à fournir un signal représentatif de la réflexion diffuse mesurée de façon préférentielle dans la même direction que la direction du faisceau incident, dans le sens opposé.
Une valeur de brillance est calculée par différence entre intensité de réflexion spéculaire et diffuse. Un tel appareil présente cependant l'inconvénient de nécessiter un positionnement très précis du moyen de réception de la réflexion diffuse. En effet, un léger décalage angulaire de ce capteur pourrait amener à mesurer l'intensité d'un rayon lumineux qui n'est pas le rayon de réflexion spéculaire, ce qui fausserait le calcul de brillance.
De plus, un tel procédé et appareil ne donnent accès qu'à un paramètre quantitatif (la brillance), qui est insuffisant pour caractériser finement des produits cosmétiques par exemple. Un tel appareil est en effet incapable de différencier deux produits de brillances identiques alors que leurs compositions et leurs micro-structurations diffèrent.
Les objets assignés à la présente invention visent en conséquence à porter remède aux différents inconvénients des procédés et appareils de l'art antérieur mentionnés précédemment, et à proposer un nouveau procédé d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface et un nouveau réflectomètre, qui autorisent une discrimination fine de surfaces présentant des microstructures différentes.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface et un nouveau réflectomètre qui soient fiables et reposent sur des principes phénoménologiques simples et robustes.
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Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface et un nouveau réflectomètre qui permettent d'obtenir des informations sur la microstructure de la surface.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface et un nouveau réflectomètre qui permettent de rendre compte d'éventuelles directivités des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface et un nouveau réflectomètre qui permettent d'obtenir une information visuelle qualitative sur les propriétés de réflexion de la surface étudiée.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface et un nouveau réflectomètre qui soient utilisables sur tous types de surfaces.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface et un nouveau réflectomètre dont la mise en oeuvre est sans danger pour l'utilisateur et ne modifie pas la structure et l'aspect de la surface étudiée, notamment si cette dernière est constituée de tissus vivants.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau réflectomètre, qui soit simple d'utilisation, maniable et peu onéreux.
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Un autre objet de l'invention vise à proposer de nouvelles utilisations d'un réflectomètre selon l'invention pour évaluer les propriétés de réflexion lumineuse de surfaces de natures et morphologies très différentes.
Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un procédé d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface, dans lequel on envoie un faisceau incident de lumière sur une portion de la surface, ledit faisceau incident se réfléchissant au moins en partie sur ladite portion pour former un faisceau réfléchi, et dans lequel on effectue un ensemble de mesures de l'intensité lumineuse en une zone d'acquisition du faisceau réfléchi croisant la direction de réflexion spéculaire du faisceau incident, caractérisé en ce que l'ensemble de mesures est effectué simultanément sur toute la zone d'acquisition, cette dernière étant sensiblement de forme monodimensionnelle ou bidimensionnelle, de façon à ce que ledit ensemble de mesures permette de fournir un signal représentatif de la distribution spatiale de l'intensité lumineuse pour ladite zone d'acquisition, et en ce qu'il comprend, ensuite, une étape de traitement du signal pour qualifier les propriétés de réflexion de ladite portion de la surface.
Les objets assignés à l'invention sont également atteints à l'aide d'un réflectomètre, notamment pour la mise en oeuvre du procédé décrit cidessus, comprenant au moins : - un moyen émetteur capable d'envoyer un faisceau de lumière incident sur une portion de surface à analyser, ledit faisceau incident se réfléchissant au moins en partie sur ladite portion pour former un faisceau réfléchi,
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- un moyen photo-détecteur agencé de façon à croiser la direction de réflexion spéculaire du faisceau incident, ledit moyen photo-détecteur définissant une zone d'acquisition du faisceau réfléchi, - une unité de commande et une unité de traitement, unités auxquelles sont reliées au moins les moyens émetteur et photo- détecteur, - un moyen d'affichage, caractérisé en ce que le moyen photo-détecteur est apte à fournir de façon instantanée un signal représentatif de la distribution spatiale d'intensité lumineuse de la zone d'acquisition, laquelle est monodimensionnelle ou bidimensionnelle.
Les objets assignés à l'invention sont également atteints par l'utilisation d'un réflectomètre selon l'invention pour évaluer les propriétés de réflexion lumineuse d'une surface, caractérisée en ce que la surface est constituée d'une matière prise dans le groupe suivant : - peau ou ongle recouverts ou non d'un produit cosmétique ou thérapeutique, - plastiques, - cuir, - produits cosmétiques ou thérapeutiques, - peintures, - cheveux, - papier, - textiles.
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D'autres objets et avantages particuliers de l'invention apparaîtront plus en détail à la lecture de la description qui suit, et à l'aide des dessins annexés ci-après, à titre purement illustratif et non limitatif, dans lesquels : - La figure 1, est une vue schématique d'une partie du réflectomètre selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention.
- La figure 2 est une représentation graphique d'un résultat d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface présentant un aspect brillant, effectuée selon le procédé de l'invention et au moyen du réflectomètre de la figure 1.
- La figure 3 est une représentation graphique d'un résultat d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface présentant un aspect satiné, effectuée selon le procédé de l'invention et au moyen du réflectomètre de la figure 1.
- La figure 4 est une représentation graphique d'un résultat d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface présentant un aspect mat, effectuée selon le procédé de l'invention et au moyen du réflectomètre de la figure 1.
- La figure 5 présente deux représentations graphiques des résultats d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse respectivement d'une première surface présentant un certain taux de nacre et d'une deuxième surface présentant un taux supérieur de nacre à celui de la première surface.
Selon l'invention, le procédé d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface 2, consiste essentiellement à envoyer un faisceau
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incident 1 de lumière sur une portion 2A de la surface 2 à examiner, ledit faisceau incident 1 se réfléchissant au moins en partie sur ladite portion 2A pour former un faisceau réfléchi 3, et à effectuer, au cours d'une étape d'acquisition, un ensemble de mesures de l'intensité lumineuse sur une zone d'acquisition 3A du faisceau réfléchi 3, laquelle zone croise la direction S de réflexion spéculaire du faisceau incident 1.
La direction S de réflexion spéculaire correspond à la direction de réflexion directe, c'est-à-dire qu'elle matérialise l'angle a dit spéculaire obéissant à la loi de Descartes, qui stipule qu'il est égal à l'angle d'incidence.
Selon une caractéristique essentielle du procédé conforme à l'invention, l'ensemble de mesures est effectué simultanément sur toute la zone d'acquisition 3A.
Au sens de l'invention, l'adjectif simmtanément employé ci-avant exprime le fait qu'il n'est pas nécessaire de procéder à une étape de déplacement (par exemple d'un capteur) entre deux mesures de l'ensemble de mesures, un temps nul ou très court (pouvant être inférieur par exemple au dixième de seconde) les séparant.
Selon une autre caractéristique essentielle du procédé conforme à l'invention, la zone d'acquisition 3A est sensiblement de forme monodimensionnelle ou bidimensionnelle, de façon à ce que ledit ensemble de mesures permette de fournir un signal représentatif de la distribution spatiale de l'intensité lumineuse pour ladite zone d'acquisition 3A.
Au sens de l'invention, une zone monodimensionnelle correspond à une zone s'étendant dans une seule direction de l'espace, par exemple selon une droite ou un segment de droite.
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De façon plus pratique, au sens de l'invention, une zone de forme monodimensionnelle correspond à une suite linéaire de points de mesure sensiblement adjacents, chacun de ces points constituant le lieu d'une mesure de l'ensemble de mesure.
Une zone de forme bidimensionnelle, au sens de l'invention, peut se définir de façon analogue, c'est-à-dire qu'elle s'étend uniquement selon deux directions de l'espace. Idéalement, une telle zone correspond à une portion de surface de forme quelconque, cette surface étant de façon préférentielle un plan ou un rectangle.
De façon plus pratique, au sens de l'invention, une zone de forme bidimensionnelle correspond à une matrice de points sensiblement adjacents, chacun de ces points constituant le lieu d'une mesure de l'ensemble de mesures.
Selon l'invention, la connaissance d'un signal représentatif de la distribution spatiale de l'intensité lumineuse correspond à la connaissance, en chaque point de la zone d'acquisition, d'un signal représentatif du niveau d'intensité lumineuse reçu en ce point.
Une distribution spatiale de l'intensité lumineuse, au sens de l'invention, présente un caractère continu, ou du moins un caractère discret s'en approchant, c'est-à-dire par exemple que le niveau d'intensité lumineuse, à défaut d'être connu idéalement en chaque point mathématique de la zone d'acquisition, est connu sur un échantillonnage de ces points. Ces points peuvent être très petits (indiscernables à l'ceil), par exemple de forme carré de 25 micromètres de côté.
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Au sens de l'invention, un signal représentatif de la distribution spatiale de l'intensité lumineuse pour ladite zone d'acquisition 3A peut être de toute nature, optique par exemple, et de préférence électrique.
Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, ce signal peut notamment être une tension variant avec l'intensité lumineuse.
Selon une autre caractéristique importante de l'invention, le procédé comprend une étape de traitement du signal, faisant suite à l'étape d'acquisition, pour qualifier les propriétés de réflexion de ladite portion 2A de la surface 2.
Avantageusement, l'étape du traitement du signal comprend une étape de visualisation graphique du signal représentatif de la distribution spatiale de l'intensité lumineuse.
Le procédé selon l'invention permet en effet d'obtenir un signal qui peut être représenté graphiquement par une courbe, dans le cas d'une zone d'acquisition mono dimensionnelle, ou par une surface dans le cas d'une zone d'acquisition bidimensionnelle.
Les figures 2 à 5 présentent des exemples de représentations graphiques de signaux obtenus dans le cas de zones d'acquisition monodimensionnelles.
Les graphiques obtenus présentent l'évolution d'un signal représentatif de l'intensité lumineuse (en ordonnée) en fonction de la position spatiale sur la zone d'acquisition 3A (l'abscisse maximum correspondant à la longueur de la zone d'acquisition 3A).
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La figure 2 représente le signal de réflexion d'un faisceau lumineux incident 1 par une surface de verre 2. La représentation graphique 12 du signal présente un pic 4 correspondant à l'enregistrement de la réflexion spéculaire, laquelle se produit pour une direction où l'intensité lumineuse est maximale. La hauteur H du pic 4 permet de quantifier de façon précise l'importance du phénomène de réflexion spéculaire. L'ouverture A de ce pic permet quant à elle de quantifier le phénomène de réflexion diffuse. Il est en effet clair que dans le cas d'une surface idéale présentant un degré de diffusion nul, la réflexion d'un faisceau incident serait une réflexion spéculaire pure et correspondrait à un pic ayant la forme d'un trait, donc d'ouverture A nulle.
Le signal représenté figure 2, caractérise ainsi une surface brillante.
La figure 3 représente le signal de réflexion d'un faisceau incident 1 par la surface d'une lame recouverte d'un produit cosmétique 2. L'ouverture A est ici plus importante que dans le cas présenté à la figure 2, tandis que la hauteur H du pic 4 est moindre. L'aspect haché du signal de la représentation graphique 13, à comparer avec l'aspect très lisse du signal de la représentation graphique 12 présenté à la figure 2, nous indique que la surface 2 présente un degré d'hétérogénéité supérieur à celui de la surface de la figure 2.
Le signal représenté figure 3 est typique d'une surface 2 présentant un aspect satiné.
La figure 4 représente le signal de réflexion d'un produit de maquillage de type blush . L'absence de pic de réflexion marqué sur la représentation graphique 14 indique un pouvoir diffusant très fort correspondant à un aspect mat de la surface 2. L'aspect très haché et la variation du signal en
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fonction du point d'impact du faisceau lumineux sur la surface 2 révèle l'inclusion de micro-éléments de type nacre dans le produit cosmétique constituant la surface 2, éléments qui prennent toutes les orientations possibles par apport au rayon lumineux.
On voit ainsi que le procédé selon l'invention permet d'obtenir des informations sur la microstructure de la surface évaluée, le caractère haché du signal, qui peut également être qualifié de bruit de fond , traduisant la variabilité de l'intensité lumineuse de diffusion, qui indirectement caractérise la microstructure de la surface.
Cette variabilité peut être quantifiée par toute méthode analogique ou numérique de traitement du signal, qui ne forment pas le coeur de l'invention et ne seront donc pas décrites plus avant.
Le procédé selon l'invention permet ainsi de différencier finement des surfaces, même lorsque leurs hauteurs H et leurs ouvertures A de leurs pics spéculaires 4 sont équivalentes. Cette aptitude peut se révéler particulièrement intéressante pour améliorer par exemple la composition d'un produit cosmétique. Un exemple de cette aptitude est illustré à la figure 5.
La figure 5 présente une représentation graphique 5 du signal de réflexion obtenu en appliquant le procédé selon l'invention sur une première surface, la représentation graphique 6 présentant le signal de réflexion sur une deuxième surface, différente de la première.
Lorsque ces deux graphiques sont ramenés à une échelle identique (ce qui n'est pas le cas sur la figure 5), ils présentent des hauteurs H et ouvertures A de pics sensiblement équivalentes.
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L'aspect beaucoup plus haché du signal représenté sur le graphique 6, nous indique cependant que les deux surfaces diffèrent par leur microstructuration, ce qui tendrait dans le cas présent à indiquer une composition contenant plus de nacre dans le cas de la surface avec laquelle est obtenu le graphique 6.
Avantageusement, l'étape de traitement du procédé selon l'invention comprend un calcul de l'intensité de réflexion spéculaire et de l'angle de diffusion de la portion 2A de la surface 2 étudiée.
L'intensité de réflexion spéculaire correspond à l'intensité maximale mesurée au niveau de la zone 3A.
L'identification du ou des points de mesure nécessaires au calcul de l'intensité de réflexion spéculaire et le calcul proprement dit s'effectuent par des opérations de traitement du signal classique (par exemple, moyenne de valeurs relevées en différents points de mesure proches du sommet du pic 4) qui ne forment pas le coeur de l'invention et qui ne seront donc pas développés plus avant ici.
L'angle de diffusion 0, représenté notamment à la figure 1, est calculé à partir de la valeur de l'ouverture A du pic 4, par exemple grâce à des calculs basés sur des relations classiques de trigonométrie qui ne seront pas développés ici.
Il peut être également intéressant de calculer le niveau d'intensité lumineuse selon une ordonnée proche de la base du pic, le rapport de cette intensité et de l'intensité de réflexion spéculaire donnant une indication sur la brillance de la surface considérée.
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La présente invention a également pour objet un réflectomètre, notamment pour la mise en oeuvre du procédé décrit précédemment. Par réflectomètre, au sens de l'invention, on désigne un dispositif d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface.
Le réflectomètre conforme à l'invention, comprend au moins un moyen émetteur 7 capable d'envoyer un faisceau de lumière incident 1 sur une portion 2A de surface 2 à analyser, ledit faisceau incident 1 se réfléchissant au moins en partie sur ladite portion 2A pour former un faisceau réfléchi 3.
Le moyen émetteur 7 peut consister en tous dispositifs capable d'émettre un faisceau de lumière.
Avantageusement, le moyen émetteur 7 est capable d'émettre en lumière visible, ce qui s'avère intéressant pour revendiquer l'efficacité de produits cosmétiques conçus pour agir sur les propriétés de réflexion de la peau, ces propriétés s'appréciant généralement à la lumière du jour.
Avantageusement, le moyen émetteur 7 est constitué par une diode laser émettant dans la partie visible rouge du spectre, la puissance de ladite diode étant inférieure au milliwatt, ce qui assure une sécurité d'utilisation de l'appareil.
Avantageusement, le moyen émetteur 7 est apte à émettre un faisceau de lumière sensiblement cylindrique dont la section est de diamètre sensiblement égal à 2 mm.
Le réflectomètre selon l'invention comprend également un moyen photodétecteur 8, agencé de façon à croiser la direction S de réflexion spéculaire du faisceau incident 1, ledit moyen photo-détecteur définissant une zone
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d'acquisition 3A du faisceau réfléchi. Le réflectomètre de l'invention comprend une unité de commande (non représentée) et une unité de traitement (non représentée), unités auxquelles sont reliées au moins les moyens émetteur 7 et photo-détecteur 8. Cette liaison peut se faire par tous moyens connus, et notamment grâce à des câbles électriques 9,10 ou encore des fibres optiques.
Le réflectomètre selon l'invention comprend enfin un moyen d'affichage (non représenté), qui peut consister par exemple et de façon non limitative en l'écran d'un oscilloscope, ou encore en l'écran d'un moniteur d'ordinateur, ou encore, en un écran à cristaux liquides (écran LCD).
Selon une caractéristique essentielle du réflectomètre selon l'invention, le moyen photo-détecteur 8 est apte à fournir de façon instantanée un signal représentatif de la distribution spatiale d'intensité lumineuse de la zone d'acquisition 3A, laquelle est monodimensionnelle ou bidimensionnelle.
La définition, au sens de l'invention, d'une zone mono-ou bidimensionnelle a déjà été donnée précédemment, et reste évidemment valide ici.
Avantageusement, le moyen photo-détecteur 8 est constitué d'une matrice plane de capteurs, ladite matrice comportant un nombre L de lignes et un nombre C de colonnes.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, les capteurs sont des capteurs à transfert de charge ou capteurs CCD (charge coupled device).
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Les dispositifs de capteurs à transfert de charge (dit CCD) sont bien connus puisqu'ils équipent notamment certaines caméras vidéos grand public, du genre caméscopes.
Selon un mode avantageux de réalisation de l'invention, L= 1 et C= 1024, c'est-à-dire que la matrice comporte une ligne et 1024 colonnes. Dans ce cas, le moyen photo-détecteur 8 consiste en une barrette de capteurs (ou pixels), par exemple de 25 microns de dimension. Un tel dispositif est en fait équivalent à une seule ligne de la matrice CCD équipant les caméras vidéos grand public.
Avantageusement, la barrette sera une barrette du commerce vendue sous la marque déposée RETICON.
La lecture d'une telle barrette, c'est-à-dire la récupération d'un signal, s'opère de façon séquentielle selon une cadence At par pixels, le signal électrique délivré consistant en une tension variant en fonction du temps proportionnellement à l'intensité lumineuse ayant frappé les pixels correspondant à l'instant de lecture.
La souplesse d'utilisation d'une telle barrette permet non seulement de mesurer en une seule séquence de lecture ou balayage la répartition de l'intensité lumineuse totale dans un angle fonction de la position de la barette (c'est-à-dire de sa distance à la surface 2 à analyser) mais aussi de faire varier la sensibilité de la prise de vue en agissant sur un seul paramètre, le temps total T de lecture de la barrette égal à C At.
La meilleure façon d'agencer le moyen photo-détecteur 8 est de le positionner perpendiculaire à et centré sur la direction S de réflexion spéculaire, le moyen photo-détecteur 8 étant suffisamment éloigné de la
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surface pour fournir un signal représentatif de la totalité de la distribution spatiale d'intensité lumineuse pour ladite zone d'acquisition 3A.
En effet, si le moyen photo-détecteur 8 est positionné trop près de la surface 2 à analyser, le signal obtenu sera tronqué, et permettra notamment de ne connaître qu'une partie de la distribution (une portion de pic).
Avantageusement, le moyen émetteur 7 est agencé de façon à envoyer le faisceau incident 1 sur la portion 2A de surface 2 selon un angle ss égal à sensiblement 35 degrés par rapport à la normale N à ladite portion. Cette valeur d'angle d'incidence est issue d'une étude menée par le demandeur qui a montré qu'un angle ss d'incidence égal à 35 degrés, est optimal pour évaluer les propriétés de réflexion de produits cosmétiques, notamment en couches minces.
Il est cependant envisageable, sans sortir du cadre de l'invention, que le moyen émetteur 7 soit agencé de façon à envoyer le faisceau incident 1 sur la portion 2A de surface 2 selon un angle différent de 35 degrés. On peut notamment envisager que le moyen émetteur 7 soit monté sur un système mécanique, motorisé ou non, lui permettant d'explorer l'étendue de la surface 2, en déplaçant son faisceau incident 1 sur celle-ci. Dans un tel cas de figure, le moyen photo-détecteur 8 devra être déplacé simultanément, de façon à conserver une orientation constante par rapport au faisceau réfléchi.
Avantageusement, le réflectomètre selon l'invention comprend un moyen de focalisation du faisceau incident 1, qui peut par exemple consister en un système de lentilles.
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Avantageusement, le moyen émetteur 7 comprend également un moyen de filtration spatiale du faisceau incident 1, qui peut par exemple consister en un diaphragme.
Avantageusement, l'unité de commande comprend un moyen de contrôle de la puissance du moyen émetteur 7, moyen de contrôle pouvant par exemple consister en un potentiomètre.
Selon un mode particulièrement avantageux de réalisation du réflectomètre selon l'invention, et tel que cela est représenté à la figure 1, le moyen émetteur 7 et le moyen photo-détecteur 8 sont intégrés dans un boîtier 11 formant sonde, ladite sonde étant manipulable à la main et reliée fonctionnellement, par l'intermédiaire des moyens de liaison 9,10, au moins aux unités de commande et de traitement et au moyen d'affichage.
La sonde peut notamment comprendre une ouverture, fermée ou non par une lame 12 de verre spécifique inrayable transparent anti-reflets (afin de limiter toute occurrence d'une réflexion parasite), ladite ouverture constituant une zone d'interface avec la surface 2 à analyser.
Préférentiellement, le boîtier 11 formant sonde est recouvert d'un revêtement anti-dérapant, afin d'assurer une meilleure tenue à la main. De même, la forme générale de la sonde peut être avantageusement ergonomique, en vue d'améliorer son confort d'usage.
Préférentiellement, le boîtier 11 formant sonde est doté d'un interrupteur (non représenté) permettant d'enclencher les mesures.
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Le caractère portatif de la sonde est particulièrement intéressant dans le cas d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface biologique, par exemple constituée par la peau d'un sujet vivant.
Avantageusement, l'unité de traitement comprend un moyen informatique, préférentiellement un ordinateur ou un microprocesseur, qui est apte à exécuter un programme informatique de calcul de l'intensité de réflexion spéculaire et de l'angle de diffusion de la portion 2A de surface 2, ainsi que d'affichage d'un graphe (tels que ceux représentés aux figures 2 à 5) de distribution spatiale d'intensité lumineuse.
Avantageusement, l'unité de commande comprend également un moyen informatique, préférentiellement un ordinateur ou un microprocesseur, et de façon encore plus préférentielle le même ordinateur ou microprocesseur que celui mentionné précédemment, qui est apte à exécuter un programme informatique de gestion automatique du procédé d'évaluation.
Une partie de l'unité de commande et/ou de l'unité de traitement peut être intégrée dans le support 15 du moyen photo-détecteur 8.
Avantageusement, le réflectomètre selon l'invention comprend un moyen d'impression, par exemple une imprimante d'ordinateur.
Ainsi, le réflectomètre selon l'invention permet l'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface de façon simple et fiable avec une bonne répétabilité. De par l'approche phénoménologique mise en oeuvre par le réflectomètre selon l'invention, qui se traduit par l'établissement d'une distribution spatiale d'intensité lumineuse, celui-ci fournit des informations objectives macroscopiques rendant compte de la globalité de l'état de la
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surface considérée (couleur, composition chimique, aspect velouté ou rêche, etc.).
Le réflectomètre selon l'invention pourra ainsi être avantageusement utilisé, dans le cadre, par exemple, d'opérations de contrôle ou de développement, pour évaluer les propriétés de réflexion lumineuse de tous types de surface, quels que soient leurs degrés d'hétérogénéité, et notamment de surfaces constituées d'une matière prise dans le groupe suivant : - peau ou ongle recouverts ou non d'un produit cosmétique ou thérapeutique, - plastiques, - cuir, - produits cosmétiques ou thérapeutiques, - peintures, - cheveux, - papier, - textiles.
La connaissance simultanée des paramètres de diffusion et de réflexion spéculaire que propose le réflectomètre selon l'invention permet de plus une rapidité et une précision de mesure importante.
La distribution spatiale d'intensité obtenue avec l'invention permet, en outre, de détecter d'éventuels phénomènes de directivité de la réflexion spéculaire pour la surface étudiée.
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Le réflectomètre selon l'invention pourra être ainsi avantageusement utilisé pour compléter des opérations d'évaluations sensorielles ou de contrôles qualités.
Claims (14)
- REVENDICATIONS 1-Procédé d'évaluation des propriétés de réflexion lumineuse d'une surface (2), dans lequel on envoie un faisceau incident (1) de lumière sur une portion (2A) de la surface, ledit faisceau incident (1) se réfléchissant au moins en partie sur ladite portion (2A) pour former un faisceau réfléchi (3), et dans lequel on effectue un ensemble de mesures de l'intensité lumineuse sur une zone d'acquisition (3A) du faisceau réfléchi (3) croisant la direction de réflexion spéculaire (S) du faisceau incident (1), caractérisé en ce que l'ensemble de mesures est effectué simultanément sur toute la zone d'acquisition (3A), cette dernière étant sensiblement de forme monodimensionnelle ou bidimensionnelle, de façon à ce que ledit ensemble de mesures permette de fournir un signal représentatif de la distribution spatiale de l'intensité lumineuse pour ladite zone d'acquisition (3A), et en ce qu'il comprend, ensuite, une étape de traitement du signal pour qualifier les propriétés de réflexion de ladite portion (2A) de la surface (2).6,12, 13,14) du signal représentatif de la distribution spatiale de l'intensité lumineuse.
- 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape de traitement du signal comprend une étape de visualisation graphique (5,
- 3-Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'étape de traitement du signal comprend un calcul de l'intensité de réflexion spéculaire et de l'angle de diffusion de la portion (2A) de la surface (2).
- 4 - Réflectomètre, comprenant au moins :<Desc/Clms Page number 25>- un moyen émetteur (7) capable d'envoyer un faisceau de lumière incident (1) sur une portion (2A) de surface (2) à analyser, ledit faisceau incident (1) se réfléchissant au moins en partie sur ladite portion (2A) pour former un faisceau réfléchi (3), - un moyen photo-détecteur (8) agencé de façon à croiser la direction de réflexion spéculaire (S) du faisceau incident (1), ledit moyen photo- détecteur (8) définissant une zone d'acquisition (3A) du faisceau réfléchi (3), - une unité de commande et une unité de traitement, unités auxquelles sont reliés au moins les moyens émetteur et photo-détecteur, - un moyen d'affichage, caractérisé en ce que le moyen photo-détecteur (8) est apte à fournir de façon instantanée un signal représentatif de la distribution spatiale d'intensité lumineuse de la zone d'acquisition (3A), laquelle est monodimensionnelle ou bidimensionnelle.
- 5 - Réflectomètre selon la revendication 4 caractérisé en ce que le moyen photo-détecteur (8) est constitué d'une matrice plane de capteurs comportant un nombre L de lignes et un nombre C de colonnes.
- 6 - Réflectomètre selon la revendication 5 caractérisé en ce que les capteurs sont des capteurs à transfert de charge (CCD).C=1024.
- 7-Réflectomètre selon la revendication 4 ou 5 caractérisé en ce que L=1 et
- 8 - Réflectomètre selon l'une des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que le moyen photo-détecteur (8) est agencé de façon à être sensiblement<Desc/Clms Page number 26>perpendiculaire à, et centré sur la direction de réflexion spéculaire (8), le moyen photo-détecteur (8) étant suffisamment éloigné de la surface (2) pour fournir un signal représentatif de la totalité de la distribution spatiale d'intensité lumineuse pour ladite zone d'acquisition (3A).
- 9 - Réflectomètre selon l'une des revendications 4 à 8 caractérisé en ce que le moyen émetteur (7) est agencé de façon à envoyer le faisceau incident (1) sur la portion (2A) de surface (2) selon un angle (p) égal à sensiblement 350 par rapport à la normale (N) à ladite portion (2A).
- 10-Réflectomètre selon l'une des revendications 4 à 9 caractérisé en ce que le moyen émetteur (7) comprend une diode laser, un moyen de focalisation et un moyen de filtration spatiale dudit faisceau incident (1), l'unité de commande comprenant un moyen de contrôle de la puissance du moyen émetteur (7).
- 11 -Réflectomètre selon l'une des revendications 4 à 10 caractérisé en ce que le moyen émetteur (7) et le moyen photo-détecteur (8) sont intégrés dans un boîtier (11) formant sonde, ladite sonde étant manipulable à la main et reliée fonctionnellement aux unités de commande, de traitement et au moyen d'affichage.
- 12 -Réflectomètre selon l'une des revendications 4 à 11 caractérisé en ce que l'unité de traitement comprend un moyen informatique, qui est apte à exécuter un programme informatique de calcul de l'intensité de réflexion spéculaire et de l'angle de diffusion de la portion de surface, ainsi que d'affichage d'un graphe (5,6, 12,13, 14) de distribution spatiale d'intensité lumineuse.<Desc/Clms Page number 27>
- 13 -Réflectomètre selon l'une des revendications 4 à 12 caractérisé en ce que l'unité de commande comprend un moyen informatique, qui est apte à exécuter un programme informatique de gestion automatique du procédé d'évaluation.
- 14-Utilisation d'un réflectomètre selon l'une des revendications 4 à 13 pour évaluer les propriétés de réflexion lumineuse d'une surface (2), caractérisée en ce que la surface (2) est constituée d'une matière prise dans le groupe suivant : - peau ou ongle recouverts ou non d'un produit cosmétique ou thérapeutique, - plastiques, - cuir, - produits cosmétiques ou thérapeutiques, - peintures, - cheveux, - papier, - textiles.
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