LENTILLE OPHTALMIQUE ET SON PROCEDE DE FABRICATION

La présente invention concerne une lentille en matière plastique polymère particulièrement à destination ophtalmique, un procédé de fabrication d'une telle lentille et une paire de lunettes.

Elle trouvera son application dans le domaine de l'optique pour la fabrication de lunettes équipées de lentilles. Plus particulièrement, les lentilles réalisées suivant l'invention sont adaptées à des corrections complexes du type verre progressif ou dégressif pour des usagers atteints notamment des emmétropes presbytes. L'invention s'applique à la réalisation de verres de toutes formes complexes différentes telles des lentilles multifocales à puissance variable. En particulier, la surface complexe peut ne pas présenter de valeur prismatique au centre géométrique et optique de la lentille de façon à être assimilable à une lentille unifocale.

Deux types de matériaux polymères sont utilisés dans le domaine optique, à savoir des polymères thermodurcissables et des polymères thermoplastiques. La première des catégories précitées permet uniquement la fabrication de pièces unitaires finies par moulage ou des pièces unitaires semi- finies qui nécessitent une finition dans un laboratoire de surfaçage. Ce dernier type de lentille semi-finie permet de réaliser des lentilles finies sur demande et de façon adaptée à chaque correction de porteur de lunettes. L'éventail de corrections optiques possible est cependant très large et très précis par cette technique de fabrication. Des lentilles en matière thermoplastique injectée sont par ailleurs connues. Elles peuvent être du type finies ou semi-finies comme précédemment. Leur fabrication ne peut pas être utilisée pour l'injection directe des lentilles finies à surface complexe telles des lentilles multifocales progressives car, dans l'état actuel de la technique, le polissage du moule induirait la perte de la définition de la surface complexe et du coup la qualité de la correction optique

L'injection de matière thermoplastique est donc actuellement réservée à la fabrication en série de lentilles unifocales de formes simples ou afocales par exemple pour des lunettes de protection solaire. On a déjà proposé, dans le document FR-A-2 689 654 un compromis entre les deux types de matériaux polymères précités. A ce sujet, cette publication française propose une lentille en sandwich de plusieurs lentilles dont une lentille avant en matériau polymère thermodurcissable (du type connu sous la dénomination commerciale CR 39) apte à être moulé avec un moule en verre avec précision pour former une surface complexe pour une correction multifocale. Le sandwich réalisé comporte également une lentille arrière en matériau thermodurcissable (tel du polycarbonate ou du polyuréthane) de forme non complexe et donc réalisable en injection.

Cependant, la lentille proposée par FR-A-2 689 654 est coûteuse à réaliser car elle implique des phases d'assemblage des différentes lentilles superposées. Cette superposition induit en outre des difficultés d'usinage notamment des bordures de la lentille constituée dans la mesure où il s'agit d'un ensemble anisotrope.

II existe donc un besoin de proposer des lentilles en matériau thermoplastique aptes à des corrections complexes du type multifocal progressif.

Il existe cependant actuellement un préjugé constant selon l'état de la technique et illustré par FR 2 689 654 selon lequel l'injection de polymère thermoplastique tel du polycarbonate ne permet pas la réalisation de lentilles à surface complexe par exemple du type multifocal progressif.

La présente invention permet de remédier à tout ou partie des inconvénients précités et propose à cet effet un nouveau procédé de fabrication et une nouvelle lentille en matière plastique.

Plus particulièrement, le procédé de l'invention assure la formation d'un moule d'injection de matière thermoplastique doté d'empreintes dont l'état de surface et la définition de forme sont particulièrement précis de sorte à autoriser la formation en une seule étape (l'étape l'injection), une lentille finie présentant un état de surface et des propriétés de forme adaptés à des corrections optiques pourtant complexes du type multifocale progressive ou dégressive.

On comprend aisément que la mise en œuvre de ce procédé permet une fabrication en grande quantité de lentilles finies de sorte à réduire fortement le coût tant de revient que de mise sur le marché de lunettes équipées de ces lentilles.

On a par ailleurs noté, de façon surprenante, que des polymères thermoplastiques du type polyméthacrylate de méthyle permettaient de très bons résultats durant ces phases d'injection tout en présentant des propriétés optiques fort satisfaisantes. Cette sélection de matériau pour la réalisation de lentilles, à compensations optiques complexes, est donc particulièrement avantageuse et permet de réaliser des lunettes à coût réduit.

D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention cependant non limitatif.

Auparavant, il est rappelé que l'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une lentille dont au moins une des faces a une surface complexe du type multifocale ou multifocale progressive ou dégressive. Selon l'invention, ce procédé comporte les étapes suivantes :

V- formation d'un moule en deux parties présentant chacune une empreinte ;

2°- usinage d'au moins une des empreintes par : un premier usinage avec une machine à commande numérique de précision micrométrique en utilisant un fichier informatique de points de déplacement de l'outil définissant une surface complexe, un usinage de finition nanométrique avec une machine à commande numérique à outil de tour au diamant ; 3°- injection d'une matière à base de polymère thermoplastique dans le moule pour la fabrication d'une lentille dont au moins une face a une surface complexe.

Suivant des possibilités avantageuses mais non limitatives, ce procédé est tel que :

- on usine les deux empreintes par l'étape 2° susmentionnée,

- la seconde empreinte est usinée avec une machine à commande numérique de précision micrométrique en utilisant un fichier informatique de points de déplacement de l'outil définissant une surface sphérique et convexe puis est polie,

- on utilise un outil diamanté pour l'usinage de précision micrométrique,

- on utilise une matière d'injection à base de polycarbonate,

- on utilise une matière d'injection à base de polyméthacrylate de méthyle, - on utilise un moule en acier de dureté Rockwell 55 HRC,

- on forme le moule de sorte à fabriquer simultanément deux lentilles ayant au moins une des faces à surface complexe ainsi que au moins la face avant d'une paire de lunettes,

- on effectue l'injection par une méthode de bi injection avec une ou deux matières à base de polymère thermoplastique,

- le moule est configuré pour fabriquer les branches d'une paire de lunettes de façon monobloc avec la face avant.

L'invention concerne également une lentille obtenue par le procédé précité.

L'invention concerne aussi une lentille en matière plastique polymère pour lunettes dont au moins une des faces a une surface complexe du type multifocale ou multifocale progressive ou dégressive, caractérisée par le fait qu'elle est intégralement constituée en polyméthacrylate de méthyle injecté.

Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils représentent seulement un mode de réalisation de l'invention et permettront de la comprendre aisément. La figure 1 est une vue en coupe d'une partie de moule utilisée selon l'invention pour la formation d'une surface complexe.

La figure 2 en est une vue en perspective de dessus.

La figure 3 est une vue en coupe d'une autre partie de moule pour la formation d'une surface du type sphérique convexe. La figure 4 en est une vue en perspective légèrement de dessus.

La figure 5 montre en coupe un moule assemblé par deux parties telles qu'illustrées aux figures 1 à 4.

Les figures 6 à 7 montrent deux possibilités de forme extérieure de lentille réalisée. Les figures 8 et 9 montrent une face avant d'une paire de lunettes intégrant deux lentilles à surface complexe et les organes de pont central et d'oreilles latérales de façon monobloc.

La figure 10 illustre une variante de la paire de lunettes dans laquelle la face avant (y compris les lentilles) est réalisée de façon intégrale avec les branches.

Le procédé ici présenté met en œuvre une étape d'injection de matière polymère thermoplastique dans un moule 1. Cette étape est connue par elle- même et est mise en œuvre par l'utilisation de matériels d'injection existant sur le marché. Cette injection est réalisable avec tous polymères thermoplastiques tel du polycarbonate. On peut en outre avantageusement utiliser une matière du type polyméthacrylate de méthyle (PMMA) présentant de très bonnes qualités optiques en particulier un nombre d'Abbe élevé.

On a par ailleurs constaté avec surprise que cette sélection de matériau était fortement avantageuse pour la réalisation en injection de surfaces complexes.

Pour la présente description, on entend par surface complexe 7 une surface de lentille 6 du type multifocale, multifocale progressive ou encore multifocale dégressive.

Des surfaces complexes du type multifocales dégressives permettent, de façon originale grâce à la présente invention, la fabrication de verres de proximité présentant une correction optique forte vers le bas de la lentille et plus faible lorsque l'on remonte vers le haut. De tels verres de proximité, actuellement de prix élevés car usinés unitairement, permettent une vision de près et à moyenne distance (jusqu'à environ 5 mètres) dans de bonnes conditions.

Préalablement à l'injection, le procédé de fabrication implique la formation d'un moule 1 spécifique.

On pourra utiliser un moule en deux parties 2, 3 réalisé en acier préférentiellement présentant une dureté d'indice Rockwell HRC 55 présentant de bonnes conditions de résistance de surface tout en étant adapté à l'usinage qui sera décrit plus loin. Chacune des parties 2, 3 du moule 1 comporte une empreinte respectivement 4, 5 apte à former l'une des faces respectivement 9, 10 de la lentille 6.

Au moins l'une des deux empreintes 4, 5 présente une surface complexe apte à former une lentille dont au moins l'une des faces 9, 10 a une surface complexe. Généralement, on forme la face externe 9 présentant la correction adéquate par la surface complexe alors que la face interne 10 est de forme plus simple et notamment de forme sphérique concave.

Cependant, le procédé selon l'invention s'applique aussi à la fabrication de lentilles 6 présentant deux faces 9, 10 disposant d'une surface complexe. L'usinage de l'empreinte 4 présentant une surface complexe est réalisé selon l'invention, en deux étapes successives.

On commence par un usinage utilisant une machine à commande numérique de précision micrométrique, avantageusement avec un outil du type

disque diamanté réalisant un usinage en spirale de l'extérieur vers le centre de la surface complexe. On utilise un fichier informatique définissant des points de déplacement de l'outil diamanté.

Cette première étape micrométrique est suivie d'une finition nanométrique avec une machine à commande numérique à outil de tour au diamant. Cette technologie, encore appelée « single point diamond turning » utilise un outil présentant une pointe diamant de dimensions telles que la précision d'usinage est nanométrique. Le déplacement de l'outil de coupe est lui-même de précision nanométrique, en particulier par combinaison de moteurs électriques et d'actionneurs piézoélectriques.

Le mouvement de l'outil est contrôlé par un fichier informatique de points obtenu par démultiplication du fichier de points utilisé pour l'étape d'usinage micrométrique. Plus particulièrement, entre chaque point du fichier de points micrométriques, on crée un nombre de points additionnels dont les coordonnées sont ensuite ajustées par une phase de lissage assurant un positionnement précis de chacun des points démultipliés en préservant la continuité de variation de courbure de la surface complexe 7.

La surface 7 est obtenue généralement par un nombre de passes successives de l'outil de coupe avec une profondeur de plus en plus faible. Des machines utilisant la technique « single point diamant turning » sont originales dans le domaine ophtalmique.

Cet usinage de finition permet d'obtenir une finition de la surface complexe 7 qui supprime tout besoin de polissage. Un polissage de l'empreinte d'acier modifierait la forme initiale de sorte que la surface complexe 7 serait dégradée et inexploitable pour la réalisation des lentilles 6.

L'autre empreinte 5 de la partie 3 du moule 1 peut être réalisée par le même usinage en deux étapes (usinage micrométrique et usinage nanométrique).

Si la face correspondante de la lentille 6 n'est pas complexe, en particulier si elle est du type sphérique, on peut utiliser une méthode d'usinage conventionnelle pour l'empreinte 5.

Particulièrement, on réalisera un usinage micrométrique utilisant une machine à commande numérique à outil diamanté en utilisant un fichier

informatique de point de déplacement de l'outil définissant une surface sphérique et convexe 8. On réalise ensuite un polissage traditionnel de cette surface qui ne pose pas de difficulté si elle est sphérique.

La formation d'une partie 3 avec un usinage classique a l'avantage d'en réduire le coût de fabrication.

Cela permet, en particulier, de former un moule 1 avec une partie 3 interchangeable suivant la correction optique souhaitée en modifiant la sphéricité de l'empreinte 5. Ce faisant, on garde la même partie 2 disposant de la surface complexe 7. Les coûts de fabrication en sont encore diminués et on peut démultiplier le nombre de combinaisons de corrections optiques formées entre les parties 2 et 3 du moule 1.

On notera que le polissage de la surface de l'empreinte 5 de forme sphérique permet d'obtenir une qualité de surface qui donne à la face interne 10 de la lentille 6 les qualités de surface acceptées en optique ophtalmique. On pourra effectuer, sur la partie 3 du moule 1 , les gravures généralement utilisées pour la normalisation de lentilles finies non détourées multifocales. Ces gravures sont des repères permettant de personnaliser la lentille 6 fabriquée en indiquant le centre et les paramètres optiques de la lentille 6. Le rayon sphérique de la partie 3 sera calculé en fonction de l'indice du matériau choisi et il sera tenu compte du retrait de matière inhérent à chaque matériau lors du refroidissement en fin de cycle. Ainsi, comme indiqué précédemment, la seule modification de l'empreinte 5 de la partie 3 du moule 1 suffit à adapter le moule 1 à différents matériaux d'injection. Après réalisation des deux empreintes 4, 5, les parties 2, 3 du moule 1 sont insérées dans une carcasse d'injection afin d'obtenir une lentille ophtalmique finie qui aura toutes les propriétés optiques et géométriques désirées sans aucune opération de fabrication ultérieure.

L'utilisation de polyméthacrylate de méthyle est particulièrement intéressante de par ses propriétés optiques mais aussi parce que l'on a constaté de manière surprenante que l'utilisation de ce matériau assurait une très grande qualité de lentille finie par la seule opération d'injection dans le moule précité.

II apparaît donc que le polyméthacrylate de méthyle a des propriétés intrinsèques avantageuses pour son utilisation dans la formation de lentilles à surface complexe.

Les lentilles 6 réalisées sont du type lentille ophtalmique à surface complexe finie non détourée. Par exemple, la forme sera de 50 mm x 70 mm dans une forme équivalente à celle illustrée en figure 6. Ce type de lentille pré calibrée a l'avantage d'être plus mince à puissance égale que les lentilles de forme illustrée en figure 7.

Suivant une autre possibilité offerte par l'invention, une paire de lunettes équipée de lentilles de l'invention est réalisée de manière monobloc.

A cet effet, le moule utilisé est plus complexe que précédemment en ce qu'il permet l'injection monobloc de la face avant 11 de la paire de lunettes ou de la face avant 11 et des branches.

Plus précisément, les portions des moules correspondant aux lentilles sont réalisées selon le procédé de l'invention. Le reste du moule est configuré pour assurer la formation du pont 12 entre les lentilles 6 et des oreilles 13a, 13b de la paire de lunettes et, éventuellement, des branches 14a, 14b.

L'injection réalisée est du type bi injection soit en utilisant des matériaux différents pour les lentilles 6 et le reste des lunettes soit en employant la même matière telle le PMMA précité. Un seul cycle de moulage sur une presse à injecter est mis en œuvre.

REFERENCES

1. Moule

2. Première partie 3. Seconde partie

4. Première empreinte

5. Seconde empreinte

6. Lentille

7. Surface complexe 8. Surface sphérique convexe

9. Face externe

10. Face interne

11. Face avant

12. Pont 13a, 13b. Oreille

14a, 14b. Branches