Title:
DEVICE FOR MEASURING ABERRATIONS IN AN EYE-TYPE SYSTEM
Kind Code:
A2


Abstract:
The invention relates to a device for measuring aberrations in an eye-type system comprising, in particular, an illumination path (VE) with an illumination diaphragm (APT) and a test path (VA), imaging means (L1) and means of positioning the eye (VI) in relation to said imaging means. The inventive device also comprises a stray reflection filtration element (FLT), which is centred on the measurement axis (z) of the imaging means, and means for the optical conjugation (L2, L3) of the pupil of the eye with the plane of the illumination diaphragm and the test plane. According to the invention, the illumination beam path converges at the centre of the filtration element (FLT). The filtration element, the illumination path, the test path and the conjugation means are all interdependent and positioned on a platform (PTF1) that can move in relation to the imaging means (L1) along axis z. The illumination diaphragm is off-centre in relation to the measurement axis (z) such that the stray light flux reflected in particular by the imaging means (L1) is deflected from the test path by the filtration element (FLT).



Inventors:
Bucourt, Samuel Henri (2 avenue Voltaire, Bures sur Yvette, Bures sur Yvette, F-91440, FR)
Levecq, Xavier Jean-françois (16 allée de la Gambauderie, Gif sur Yvette, Gif sur Yvette, F-91110, FR)
Application Number:
PCT/FR2002/002859
Publication Date:
02/27/2003
Filing Date:
08/12/2002
Assignee:
Imagine, Eyes (18 rue Charles De Gaulle, Orsay, Orsay, F-91400, FR)
Bucourt, Samuel Henri (2 avenue Voltaire, Bures sur Yvette, Bures sur Yvette, F-91440, FR)
Levecq, Xavier Jean-françois (16 allée de la Gambauderie, Gif sur Yvette, Gif sur Yvette, F-91110, FR)
International Classes:
A61B3/10; A61B3/103; A61B3/15; A61B3/107; (IPC1-7): A61B3/103
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Foreign References:
62643282001-07-24
60862042000-07-11
60506872000-04-18
Other References:
LIANG J ET AL: "OBJECTIVE MEASUREMENT OF WAVE ABERRATIONS OF THE HUMAN EYE WITH THEUSE OF A HARTMANN-SHACK WAVE-FRONT SENSOR" JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS. NEW YORK, US, vol. 11, no. 7, juillet 1994 (1994-07), pages 1949-1957, XP000955413 cité dans la demande
Attorney, Agent or Firm:
Pontet, Bernard (Pontet Allano & Associés SELARL, 25 rue Jean Rostan, Parc-Club Orsay-Université Orsay Cedex, F-91893, FR)
Claims:
REVENDICATIONS

1. Dispositif de mesure des aberrations d'un système de type oeil, comprenant une voie d'éclairage avec notamment des moyens d'émission d'un faisceau d'éclairage (FE) pour former par rétrodiffusion sur la rétine de l'oeil une source lumineuse secondaire et une voie d'analyse avec notamment des moyens d'analyse dans un plan d'analyse (PA) donné de la phase du front de l'onde émise par ladite source secondaire et émergente de l'oeil, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : . des moyens d'imagerie (Ll) et des moyens de positionnement de l'oeil permettant notamment le positionnement d'un plan prédéterminé de l'oeil dans un plan focal desdits moyens d'imagerie, . un élément de filtrage (FLT) des réflexions parasites dont le centre définit avec le centre optique des moyens d'imagerie (L1) un axe de mesure (z), sensiblement centré sur la pupille de l'oeil, . des moyens de séparation optique (LM1) positionnés sur l'axe de mesure et définissant la voie d'éclairage et la voie d'analyse, . sur la voie d'éclairage, un diaphragme d'éclairage (APT) d'ouverture prédéterminée, . des moyens de conjugaison optique (L2, L3) centrés sur l'axe de mesure et permettant d'assurer la conjugaison optique entre ledit plan prédéterminé de l'oeil, le plan du diaphragme d'éclairage et le plan d'analyse, et caractérisé en ce que le faisceau d'éclairage est convergent au centre de l'élément de filtrage (FLT), en ce que l'élément de filtrage, la voie d'éclairage, la voie d'analyse, les moyens de séparation et les moyens de conjugaison sont solidaires, positionnés sur une plate. forme (PTF1) mobile par rapport aux moyens d'imagerie (Ll) le long de l'axe optique desdits moyens (z), permettant le réglage, en fonction de l'amétropie de l'oeil, de la conjugaison optique par lesdits moyens (L1) de la rétine de l'oeil avec le centre de l'élément de filtrage, et en ce que le diaphragme d'éclairage est décentré par rapport à l'axe de mesure, de telle sorte que le flux lumineux parasite réfléchi par la cornée de l'oeil, les moyens d'imagerie (Ll), et tout dioptre situé entre l'élément de filtrage et la cornée, soit détourné de la voie d'analyse par l'élément de filtrage (FLT).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de filtrage (FLT) est formé d'une lame opaque trouée, le trou étant centré sur l'axe de mesure (z), de dimensions prédéterminées de telle sorte que le faisceau d'éclairage (FE) et le faisceau d'analyse (FA) focalisés sensiblement au centre dudit trou sont transmis par l'élément de filtrage tandis que les réflexions parasites sont stoppées par la partie opaque de l'élément de filtrage.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de filtrage (FLT) est virtuel, formé par l'image d'un élément de filtrage réel FLTO, ledit élément de filtrage réel (FLTO) étant placé sur la voie d'analyse VA.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de filtrage réel (FLTO) est formée d'une lame opaque trouée.

5. dispositif selon les revendications 2 ou 4, caractérisé en ce que la taille du trou de la lame opaque soit contrôlable.

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de filtrage (FLT) est formé d'un miroir troué, le trou étant centré sur l'axe de mesure (z), de dimensions prédéterminées de telle sorte que le faisceau d'éclairage (FE) et le faisceau d'analyse (FA) focalisés sensiblement au centre dudit trou sont transmis par l'élément de filtrage tandis que les réflexions parasites sont déviées par la partie réfléchissante de l'élément de filtrage.

7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de filtrage (FLT) comprend un miroir centré sur l'axe de mesure, de dimensions prédéterminées de telle sorte que le faisceau d'éclairage (FE) et le faisceau d'analyse (FA) focalisés sensiblement au centre dudit miroir sont réfléchis par l'élément de filtrage tandis que les réflexions parasites ne sont pas déviées par ledit élément.

8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de commande (COM) de ladite plate. forme (PTF1), reliés aux moyens d'analyse, entraînant un déplacement selon l'axe de mesure (z) de la plate. forme suivant une fonction prédéterminée de l'amétropie de l'oeil mesurée par lesdits moyens d'analyse.

9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de positionnement de l'oeil comprennent notamment une voie d'imagerie (VI) de la pupille de l'cil (PO), avec un objectif (L4) sensiblement centré sur l'axe de mesure (z) et une caméra d'imagerie solidaire de ladite plate. forme (PTF1) comprenant un détecteur situé dans un plan focal dudit objectif (L4) et un système d'affichage.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de positionnement comprennent en outre un dispositif d'éclairage de l'oeil fora. é'un ensemble de sources lumineuses, le positionnement étant ajusté en contrôlant la mise au point de l'image desdites sources réfléchies par la cornée sur le détecteur, permettant ainsi un contrôle du positionnement du plan tangent au sommet de la cornée de l'oeil.

11. Dispositif selon l'une des revendications 9ou 10, caractérisé en ce que les moyens de positionnement comprennent en outre une source lumineuse quasi. ponctuelle, centrée sur l'axe de mesure (z), et positionnée sensiblement au foyer dudit objectif (L4), un masque formé d'au moins deux ouvertures dont au moins une est décentrée par rapport à l'axe de mesure, et positionné à proximité de ladite source, pour former au moins deux faisceaux lumineux, une lame séparatrice recevant lesdits faisceaux, le positionnement étant ajusté en contrôlant sur le détecteur de la voie d'imagerie, la superposition des tache. s formées par lesdits faisceaux après réflexion sur la cornée de l'oeil, permettant ainsi un contrôle du positionnement du plan tangent au sommet de la cornée de l'oeil.

12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que les moyens de positionnement de l'oeil comprennent en outre sur l'affichage du détecteur de la voie d'imagerie, des moyens de repérage de la position latérale de la pupille de l'oeil, permettant d'ajuster ladite position par rapport à la position du faisceau d'éclairage en fonction de la taille de la pupille.

13. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que lesdits moyens de positionnement comprennent en outre des moyens de déplacement des moyens d'imagerie (Ll) et de la plate. forme (PTF1), solidairement, pour procéder à l'ajustement du positionnement de l'oeil.

14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de conjugaison optique comprennent des moyens d'imagerie (L2) sur la voie d'analyse, le plan d'analyse étant confondu avec un plan focal desdits moyens d'imagerie, et des moyens d'imagerie (L3) sur la voie d'éclairage, le plan du diaphragme d'éclairage étant confondu avec un plan focal desdits moyens d'imagerie, lesdits moyens (L3) assurant également la focalisation du faisceau d'éclairage au centre du l'élément de filtrage (FLT).

15. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de séparation comprennent au moins une première lame séparatrice (LM1), sensiblement à faces planes et parallèles, inclinée sur l'axe de mesure (z), traversée par une partie du faisceau d'éclairage et réfléchissant une partie de l'onde émergente de l'oeil vers la voie d'analyse.

16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le coefficient de réflexion de ladite lame (LM1) est supérieur à environ 70%.

17. Dispositif selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite lame (LM1) introduit sur le faisceau d'éclairage un décalage prédéterminé par rapport l'axe de mesure (z), de telle sorte qu'en cas d'absence accidentelle de ladite lame, le faisceau d'éclairage ne passe plus à travers le l'élément de filtrage.

18. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une voie de fixation, permettant de fixer la direction du regard du patient dont l'oeil est analysé, et comprenant une image éclairée et un objectif (L5), l'objectif assurant sensiblement la conjugaison optique de l'image avec l'élément de filtrage (FLT).

19. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'analyse comprennent un analyseur de front d'onde de type Shack. Hartmann comprenant notamment une matrice de micro. lentilles, un détecteur matriciel, des moyens de traitement, le plan d'analyse correspondant au plan de la matrice de microlentilles.

20. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la voie d'éclairage comprend en outre des moyens d'émission d'un faisceau d'éclairage centré sur l'axe de mesure (z), de diamètre prédéterminé, convergent au centre de l'élément de filtrage (FLT), et en ce que la position de la plate. forme (PTF1) est ajustée le long de l'axe de mesure (z) pour assurer sensiblement la conjugaison optique par les moyens d'imagerie (L1) du centre de courbure de la cornée avec le centre de l'élément de filtrage (FLT), permettant l'autocollimation dudit faisceau d'éclairage sur la face antérieure de la cornée, le flux réfléchi sur ladite face étant envoyé vers les moyens d'analyse (MA) afin de procéder à la mesure de la topographie de la cornée.

21. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que la voie d'éclairage comprend en outre des moyens d'émission d'un faisceau d'éclairage ç. entré sur l'axe de mesure (z), de diamètre prédéterminé, convergent au centre de l'élément de filtrage (FLT), et en ce que les moyens d'imagerie comprennent un système d'autocollimation additionnel et amovible permettant de focaliser ledit faisceau d'éclairage (FE) au centre de courbure de la cornée, le flux réfléchi sur la face antérieure de la cornée étant envoyé vers les moyens d'analyse (MA) afin de procéder à la mesure de la topographie de la cornée.

Description:
DISPOSITIF DE MESURE DES ABERRATIONS D'UN SYSTEME DE TYPE OEIL L'invention concerne un dispositif de mesure des aberrations d'un système de type oeil, oeil vivant ou oeil artificiel, équipé ou non de verres correcteurs, le résultat de ces mesures permettant notamment de définir avec précision des éléments optiques correctifs de la vision, d'apporter un support à la chirurgie corrective de l'oeil, de détecter des pathologies oculaires, et plus généralement de fournir des mesures précises à tout appareil qui nécessite la connaissance des aberrations de l'oeil. Le dispositif selon l'invention permet également d'établir la topographie de la face antérieure de la cornée.

La plupart des instruments utilisés aujourd'hui par les optométristes pour corriger la vision oculaire ne mesurent que l'amétropie (myopie ou hypermétropie) et l'astigmatisme. Ils ne peuvent pas mesurer l'ensemble des aberrations de l'ceil, notamment la coma, l'aberration sphérique, ou les aberrations d'ordres plus élevés, entraînant une correction approximative de la vision.

Récemment, des dispositifs de mesure des aberrations de l'oeil ont été développés, basés sur l'utilisation d'un analyseur de front d'onde de type Shack-Hartmann (voir par exemple"Objective measurement of wave aberrations of the human eye with the use of a Schack-Hartman wave-front sensor", Liang et al., J. Opt. Soc. Am. A, Vol. 11, N°7, pp. 1-9,1994). Dans ce dispositif, l'analyseur de front d'onde permet d'analyser l'onde émergente de l'oeil après focalisation sur la rétine d'un faisceau d'éclairage, générant un point source diffusant. Les performances obtenues sont cependant limitées par les réflexions parasites, sur la cornée et sur les éléments optiques du montage, qui entraînent des imprécisions dans l'analyse du front d'onde. Le montage préconisé par Williams et al. (US 0577719) résout en partie le problème des réflexions parasites par l'utilisation d'une laB&e séparatrice de polarisation.

Cependant, il est important dans un dispositif de ce type d'optimiser le rendement lumineux entre le flux qui pénètre dans l'oeil et celui qui peut être récupéré pour procéder à l'analyse du front d'onde, afin de limiter, pour le confort du patient, le flux lumineux incident sur la rétine. Or l'utilisation d'une lame séparatrice de polarisation telle qu'elle est préconisée dans le brevet cité entraîne une perte de flux importante sur la voie d'analyse.

Pour remédier notamment à cet inconvénient, l'invention propose un dispositif de mesure des aberrations d'un système de type oeil, comprenant un analyseur de front d'onde, par exemple de type Shack- Hartmann, qui optimise le rendement lumineux entre le flux incident sur la rétine et le flux récupéré pour l'analyse, tout en assurant une très grande fiabilité de la mesure et un montage optique simple.

Pour cela, le dispositif selon l'invention comprend une voie d'éclairage avec notamment des moyens d'émission d'un faisceau d'éclairage pour former par rétrodiffusion sur la rétine de l'oeil une source lumineuse secondaire et une voie d'analyse avec notamment des moyens d'analyse dans un plan d'analyse donné de la phase du front de l'onde émise par ladite source secondaire et émergente de l'oeil, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : -des moypns d'imagerie et des moyens de positionnement de l'oeil permettant notamment le positionnement d'un plan prédéterminé de l'oeil dans un plan focal desdits moyens d'imagerie, - un élément de filtrage des réflexions parasites dont le centre définit avec le centre optique des moyens d'imagerie un axe de mesure, sensiblement centré sur la pupille de l'#il,

- des moyens de séparation optique positionnés sur l'axe de mesure définissant la voie d'éclairage et la voie d'analyse, - sur la voie d'éclairage, un diaphragme d'éclairage d'ouverture prédéterminée, - des moyens de conjugaison optique centrés sur l'axe de mesure et permettant d'assurer la conjugaison optique entre ledit plan prédéterminé de l'oeil, le plan du diaphragme d'éclairage et le plan d'analyse, et caractérisé en ce que le faisceau d'éclairage est convergent sensiblement au centre de l'élément de filtrage, en ce que l'élément de filtrage, la voie d'éclairage, la voie d'analyse, les moyens de séparation et les moyens de conjugaison sont solidaires, positionnés sur une plate-forme mobile par rapport aux moyens d'imagerie le long de l'axe optique desdits moyens, permettant le réglage, en fonction de l'amétropie de l'oeil, de la conjugaison optique par lesdits moyens de la rétine de l'oeil avec le centre de l'élément de filtrage, et en ce que le diaphragme d'éclairage est décentré par rapport à l'axe de mesure, de telle sorte que le flux lumineux parasite réfléchi par la cornée de l'oeil, les moyens d'imagerie, et tout dioptre situé entre l'élément de filtrage et la cornée, soit détourné de la voie d'analyse par l'élément de filtrage.

D'autres avantages et caractéristiques de J.'. invention apparaîtront plus. clairement à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures qui représentent : -les figures 1A et 1B, des exemples de montage illustrant le dispositif selon l'invention selon une première variante ; - la figure 2, un exemple de montage illustrant le dispositif selon l'invention selon une seconde variante ;

la figure 3, un schéma illustrant un exemple de réalisation des moyens de positionnement de l'eil dans le dispositif selon l'invention ; la figure 4, un schéma illustrant une aide au positionnement latéral de l'oeil ; la figure 5, la mise en évidence des réflexions parasites dans le montage décrit figure 1A ; la figure 6, la mise en évidence des réflexions parasites dans le cas d'un patient porteur de verres correcteurs ; la figure 7, un schéma montrant l'application du dispositif-selon l'invention à la topographie cornéenne ; la figure 8, un schéma montrant une variante de réalisation du dispositif pour l'application à la mesure de la topographie cornéenne.

Dans ces figures, les éléments identiques sont repérés par les mêmes références.

Les figures 1A, 1B et 2 représentent des exemples de montage illustrant le dispositif de mesure des aberrations d'un système de type oeil selon l'invention.

Le dispositif comprend classiquement une voie d'éclairage VE avec notamment des moyens d'émission SRC d'un faisceau d'éclairage FE (en pointillé alterné sur la figure 1A et 1B) pour former sur la rétine RET de l'oeil à analyser EYE un point source lumineux diffusant. Il comprend en outre une voie d'analyse VA avec. notamment des moyens d'analyse optique MA dans un plan d'analyse PA donné de la phase du front de l'onde émise par ledit point source et émergente de l'oeil (faisceau FA représenté en pointillé sur la figure 1A et 1B). Les moyens d'analyse, par exemple un analyseur de type Shack-Hartmann, sont reliés à des moyens de traitement TRT, qui, de manière connue, établissent la cartographie en phase de l'onde émergente de l'oeil et calculent les aberrations. Une représentation de cette cartographie peut être affichée

sur un écran SCR. Le fonctionnement de l'analyseur Shack- Hartmann, connu de l'art antérieur (voir par exemple l'article « wave-front estimation from wave-front slope measurements », J. Opt. Soc. Am. Vol. 70, No. 8, August 1980), n'est pas repris en détail ici. De façon simplifiée, il comprend habituellement une matrice de microlentilles, définissant le plan d'analyse PA, et un détecteur matriciel. Chacune des microlentilles forme sur le détecteur un point image de la partie du front de l'onde qu'elle intercepte. Les aberrations de l'onde émergente de l'oeil (faisceau FA) entraînent un déplacement de. s points image-sur-Le détecteur d'une distance proportionnelle à la pente locale du front d'onde. Le signal issu du détecteur est envoyé vers les moyens de traitement TRT qui établissent la cartographie en phase du front de l'onde, permettant d'en déduire les aberrations de l'oeil analysé. Il est à noter cependant que l'invention n'est pas limitée à l'utilisation du Shack-Hartmann et que d'autres analyseurs de front d'onde permettant de déterminer la cartographie en phase d'un front d'onde peuvent être utilisés.

Une des difficultés rencontrées dans un tel dispositif provient de l'élimination des réflexions parasites sur les différents dioptres du montage. En effet, le flux diffusé par la rétine et émergent de l'oeil est très faible et des réflexions parasites intempestives entraînent généralement une saturation de l'image qui rendent l'analyse impossible. Par ailleurs, il est important d'optimiser le rendement lumineux entre le flux incident sur la rétine et le flux émergent de l'oeil après diffusion sur la rétine afin de réduire la quantité de flux lumineux qui pénètre dans l'oeil du patient. Le dispositif mis en oeuvre par les déposants et dont des exemples de réalisation sont représentés sur les figures 1A, 1B et 2, concilie ces contraintes tout en présentant

un montage simple et offrant une très bonne fiabilité de mesure.

Pour cela, le dispositif selon l'invention comprend des moyens d'imagerie, par exemple une lentille L1, et des moyens de positionnement de l'oeil permettant notamment le positionnement d'un plan prédéterminé de l'oeil, par exemple le plan de la pupille de l'oeil PO, ou le plan tangent au sommet de la cornée dans un plan focal de la lentille Ll. Il comprend en outre un élément de filtrage FLT des réflexions parasites dont le centre définit avec le centre optique des moyens d'imagerie L1 un axe de mesure, noté z, et représenté en pointillé long.

L'axe de mesure est sensiblement centré sur la pupille de Il Il comprend également des moyens de séparation optique positionnés sur l'axe de mesure et définissant la voie d'éclairage VE et la voie d'analyse VA. Dans les exemples des figures 1A, 1B et 2, les moyens de séparation sont placés en amont de l'élément de filtrage FLT et sont formés d'une première lame LM1 qui réfléchit le faisceau d'analyse FA provenant de l'oeil vers les moyens d'analyse et d'une deuxième lame LM2 qui définit la voie d'éclairage VE. Il comprend aussi, sur la voie d'éclairage, un diaphragme d'éclairage APT et des moyens de conjugaison optique, centrés sur l'axe de mesure, et permettant d'assurer la conjugaison optique entre la pupille de l'oeil PO, le plan du diaphragme d'éclairage PE et le plan d'analyse. PA, Dans l'exemple simple des figures 1A et 2, ces moyens de conjugaison sont assurés par deux lentilles, L2 et L3, respectivement placées sur les voies d'analyse VA et d'éclairage VE. Le plan du diaphragme d'éclairage PE est confondu avec un plan focal de L3 et le plan d'analyse est confondu avec un plan focal de L2, permettant ainsi d'assurer la conjugaison de la pupille de l'oeil PO avec les plans PE et PA. Dans l'exemple de la figure 1B, la conjugaison du diaphragme d'éclairage PE avec la pupille de l'oeil est identique aux cas des figures 1A et 2. En

revanche la conjugaison entre le plan d'analyse PA et la pupille de 1'oeil est assurée par l'ensemble des deux lentilles LIF et L2, le plan d'analyse PA étant placé au foyer du système optique formé par les deux lentilles LIF et L2.

Selon l'invention, le faisceau d'éclairage FE est convergent au centre de l'élément de filtrage FLT. Dans l'exemple des figures 1A, 1B et 2, la lentille L3 assure la focalisation du faisceau d'éclairage au centre de l'élément de filtrage FLT. Par exemple, les moyens d'émission SRC sont formés d'une diode laser collimatée et l'élémpnt de flltrage FLT se situe au foyer de la lentille L3. D'autre part, l'élément de filtrage FLT, la voie d'éclairage VE, la voie d'analyse VA, les moyens de séparation LM1, LM2, et les moyens de conjugaison L2, L3 sont solidaires, positionnés sur une plate-forme PTF1 mobile le long de l'axe de mesure (z) par rapport aux moyens d'imagerie L1. En outre, selon l'invention, le diaphragme d'éclairage APT, par exemple un diaphragme d'ouverture circulaire de diamètre prédéterminé, est décentré par rapport à l'axe de mesure z de telle sorte que le flux lumineux parasite réfléchi par la cornée de l'oeil les moyens d'imagerie (Ll), et tout dioptre situé entre l'élément de filtrage et la cornée, soit détourné de la voie d'analyse par l'élément de filtrage (FLT).

Selon la variante décrite illustrée sur la figure 1At l'élément de filtrage FLT est formé d'une lame opaque trouée, dans cet exemple un miroir, le trou étant centré sur l'axe de mesure z, de dimensions prédéterminées de telle sorte que le faisceau d'éclairage FE et le faisceau d'analyse FA focalisés au centre dudit trou sont transmis par l'élément de filtrage tandis que les réflexions parasites sont stoppées par la partie opaque de l'élément de filtrage. Selon une variante, la taille du trou de la lame opaque est contrôlable. Une petite taille du trou permet une très bonne isolation contre les réflexions

parasites formées par tout dioptre situé entre l'élément de filtrage et la cornée, en particulier lorsque le patient est équipé de verres correcteurs dont les rayons de courbure peuvent être faibles. En revanche si l'oeil mesuré n'est pas équipé de verres correcteurs et présente un fort défaut d'astigmatisme ou une pathologie de type kératocône par exemple, il est préférable que le système de mesure des aberrations n'ait pas sa dynamique de mesure limité par l'élément de filtrage de taille trop petite.

Dans ce cas, la taille du trou de l'élément de filtrage peut être agrandie de façon à augmenter la dynamique de la mesure. Par ailleurs, selon l'invention et comme représenté figure 1B, l'élément de filtrage FLT peut être un élément virtuel (représenté en pointillés), image de l'élément de filtrage réel FLTO par l'élément optique LIF.

Les fonctionnalité de cette variante sont identiques à celles exposées figures 1A et 2. La fonction remplie par l'objectif L2 dans le cas des figures 1A et 2, est réalisée par le système optique formé par le couple des objectifs LIF et L2 dans le cas de la figure 1B. La seule différence est que l'élément de filtrage réel FLTO se situe sur la voie d'analyse VA et que l'élément de filtrage FLT est l'image de l'élément de filtrage réel FLTO formée par la lentille LIF. L'avantage de cette variante est qu'il est plus aisé d'introduire un élément de filtrage de taille contrôlable dans le plan de FLTO que dans le plan de FLT. Dans l'exemple de la figure 2, l'élément de filtrage FLT comprend un miroir centré sur 1,'-axe de mesure, de dimensions prédéterminées de telle sorte que le faisceau d'éclairage FE et le faisceau d'analyse FA focalisés au centre dudit miroir soient réfléchis par l'élément de filtrage tandis que les réflexions parasites ne sont pas déviées par ledit élément.

Les caractéristiques décrites ci-dessus permettent d'optimiser, en un montage compact et présentant peu

d'éléments optiques, les performances du dispositif de mesure des aberrations de l'oeil. La conjugaison de la pupille de l'oeil PO avec le plan du diaphragme d'éclairage PE et le plan d'analyse PA, est indiquée sur les figures 1A, 1B et 2 en trait plein. Cette conjugaison permet d'une part, quelle que soit l'amétropie de l'oeil, que le diamètre de la zone d'éclairage sur l'oeil soit constant, permettant une maîtrise parfaite du flux incident dans l'oeil, et permet d'autre part que la taille de la zone éclairée sur le plan d'analyse PA soit directement représentative de la position et de la forme de la pupille de.-L'oeil-,. devant-Ll-là encore quelle que soit l'amétropie de l'oeil. Des moyens de positionnement de la pupille de l'oeil PO dans un plan focal de la lentille L1 sont pour cela nécessaires ; ils seront décrits dans la suite.

Le réglage en translation de la plate-forme PTF1 suivant l'axe de mesure z permet d'assurer, en fonction de l'amétropie de l'oeil, la conjugaison optique par la lentille L1 de la rétine de l'oeil RET avec le centre de l'élément de filtrage FLT. Il est fondamental dans le dispositif selon l'invention que l'élément de filtrage FLT, la voie d'éclairage VE, la voie d'analyse VA, les moyens de séparation (LM1, LM2), et les moyens de conjugaison (L2, L3) soient solidaires lors du déplacemement de la plate-forme PTF1. En effet, cela permet de maintenir constantes les positions relatives du diaphragme d'éclairage et du plan d'analyse avec l'élément de filtrage quelle que soit la position de celui-ci, d'assurer ainsi des conditions de mesure fixes, ce qui garantit la fiabilité de la mesure. Dans l'exemple des figures 1A et 2, l'élément de filtrage FLT est sensiblement au foyer de L2 de telle sorte que le faisceau d'analyse FA arrive sensiblement collimaté sur le plan d'analyse PA. Dans le cas de la figure 1B, 1/élément de filtrage FLT, image de l'élément de filtrage réel FLTO par 1-a entill-e LIF, est szensiblement au foyer du système

optique de la voie d'analyse VA (formé par le couple des objectifs LIF et L2) de telle sorte que le faisceau d'analyse FA arrive sensiblement collimaté sur le plan d'analyse PA.

Sur les figures 1A, 1B et 2 est représenté, selon un exemple, le tracé du faisceau d'éclairage FE et du faisceau d'analyse FA dans le cas d'un oeil émetrope. Le faisceau sort collimaté des moyens d'émission, formés par exemple d'une diode laser émettant dans le visible ou proche infrarouge. Le diaphragme d'éclairage limite les rayons lumineux à un faisceau d'éclairage FE de diamètre prédéterminé, décentré par rapport à l'axe de mesure.

L'objectif L3 focalise le faisceau FE au centre de l'elément de filtrage FLT gUi-7 4anS ce sens n'a ainsi aucune incidence sur les rayons lumineux. Après le point de focalisation le faisceau diverge et arrive sur l'objectif L1. Dans le cas d'un oeil émetrope (position"0 dioptrie"de la plate-forme PTF1), le point de focalisation au foyer de L3 (centre de l'élément de filtrage) est au foyer de Ll. Le faisceau incident sur L1 est en dehors de l'axe optique compte tenu de la position excentrée du diaphragme d'éclairage, ainsi, la réflexion sur Ll (non représentée) ne revient pas avec la même direction ; elle est réfléchie par le miroir troué dans la variante de la figure 1A, elle est stoppée par l'élément de filtrage FLT dans le cas de la figure 1B et elle n'est au contraire pas déviée dans l'exemple de la figure 2 où l'élément de filtrage est un petit miroir centré. A la sortie de L1, le faisceau est collimaté et arrive sur la pupille de l'oeil dans un plan image du diaphragme d'éclairage. Comme ce dernier est excentré, son image sur la pupille est aussi excentrée et la réflexion (non représentée) sur la cornée COR de l'oeil, fortement bombée, est bloquée par l'élément de filtrage. Le faisceau pénètre dans l'oeil et il est focalisé sur la rétine RET. Le choix du diamètre du diaphragme d'éclairage permet d'optimiser,

compte tenu des aberrations de l'oeil, la taille du point de focalisation sur la rétine.

La rétine est un objet diffusant. Du point d'impact des rayons lumineux incidents sur la rétine sont ré-émis des rayons lumineux. La tache lumineuse sur la rétine sert de source d'éclairage secondaire pour les moyens d'analyse du front d'onde. La phase de l'onde diffusée par la rétine est sphérique. Issus de cette source d'éclairage secondaire, le faisceau traverse l'oeil, "enregistre"les aberrations et une partie de ce faisceau ressort de l'oeil par la pupille PO formant le faisceau d'zslyse F9> Dans le cas d'un il emmétrope, le faisceau est globalement collimaté à la sortie de l'oeil (même vergence que le faisceau incident FE). Ce faisceau "retour"vient se focaliser au foyer de Ll, au centre de l'élément de filtrage FLT, où il est confondu avec le point de focalisation du faisceau d'éclairage FE. Dans les exemples des figures 1A et 2, le centre de l'élément de filtrage est au foyer de L2 (via la lame LM1). Dans l'exemple de la figure 1B, le centre de l'élément de filtrage est sensiblement au foyer du système optique formé par les objectifs LIF et L2 (via la lame LM1).

Ainsi, le faisceau analysé par l'analyseur est globalement collimaté. L'analyseur mesure les défauts de la surface d'onde générés par le système"oeil". La taille de la zone éclairée sur l'analyseur est proportionnelle à la taille de la pupille de l'oeil (au facteur de grandissement près, donné par le rapport des focales des objectifs L2 et L1 dans le cas des figures 1A et 2).

Avantageusement, la lame LM1, qui transmet le faisceau d'éclairage"aller"FE et réfléchit le faisceau d'analyse"retour"FA est une lame à faces planes et parallèles, inclinée à environ 45° sur l'axe de mesure, et dont le coefficient de réflexion est choisi pour optimiser le rendement lumineux. Par exemple, le coefficient de réflexion-e-st supérieur à environ 70% de telle sorte à

rendre maximal le flux du faisceau d'analyse (il n'est pas gênant d'avoir un coefficient de transmision faible, par exemple de l'ordre de 10%, la puissance lumineuse des moyens d'émission pouvant être ajustée en conséquence).

Cette configuration en réflexion présente en outre l'avantage de ne pas introduire d'astigmatisme sur le faisceau d'analyse FA (sur un faisceau non collimaté, en transmission, une lame à faces planes et parallèles introduit de l'astigmatisme). Il est également intéressant de choisir 1'épaisseur de la lame LM1 pour que le décalage introduit sur le faisceau d'éclairage par rapport à l'axe de mesure z soit tel que si la lame LM1 n'est plus en place, pour une raison accidentelle, entraînant une augmentation brus-que. du flux incident dans 1'oeil, le faisceau d'éclairage se trouve stoppé (cas de la figure 1A), ou non réfléchi vers l'oeil (cas de la figure 2) par l'élément de filtrage.

Dans les exemples décrits ci-dessus, les moyens de positionnement de l'oeil comprennent une voie d'imagerie VI de la pupille, avec un système d'imagerie IMA solidaire de la plate-forme PTF1, et comprenant un détecteur DET situé dans un plan focal d'un objectif L4. Un dispositif d'éclairage ECL, par exemple formé de diodes électroluminescentes ECL, peut être prévu pour illuminer la pupille de l'oeil. Le positionnement de la pupillle est ajusté par exemple en contrôlant la mise au point de l'image de la pupille sur le détecteur DET.

Avantageusement, le dispositif d'éclairage de l'oeil étant formé d'un ensemble de sources lumineuses, le positionnement peut être ajusté en contrôlant la mise au point de l'image desdites sources réfléchies par la cornée sur le détecteur, permettant ainsi un contrôle du positionnement du plan tangent au sommet de la cornée de l'oeil. Il est préférable d'avoir un contrôle sur la position de ce plan plutôt que sur la position du plan de

la pupille car l'amétropie de l'oeil est définie par rapport au sommet de la cornée.

Pour affiner encore le réglage de la position du plan tangent au sommet de la cornée par rapport aux moyens d'imagerie Ll, on peut prévoir un système d'aide au positionnement tel qu'il est décrit sur la figure 3. La figure 3 reprend l'exemple de montage décrit sur la figure 1A mais par souci de simplicité, seuls certains éléments sont représentés. Le système d'aide au positionnement comprend une source lumineuse quasi-ponctuelle SRCP, centrée sur l'axe de mesure z, et positionnée sensiblement au foyer de ltoba tif L4 de la voie d'imagerie, un masque formé d'au moins deux ouvertures dont au moins une est décentrée par rapport à l'axe de mesure, et positioné à proximité de ladite source, pour former au moins deux faisceaux lumineux, et une lame séparatrice LMp recevant lesdits faisceaux. Le positionnement est ajusté en contrôlant sur le détecteur DET de la voie d'imagerie, la superposition des taches formées par les faisceaux après réflexion sur la cornée de l'oeil, permettant ainsi un contrôle du positionnement du plan tangent au sommet de la cornée de l'oeil. Dans cet exemple, deux faisceaux sont formés grâce à à un double diaphragme ApTe placé à l'entrée d'un cube séparateur (côté source) dont la face sépratrice forme la lame séparatrice. La source peut être formée d'une diode laser ou d'une diode électroluminescente.

Selon une variante, les moyens de positionnement de l'oeil comprennent en outre sur l'affichage de la caméra de la voie d'imagerie, des moyens de repérage de la position latérale de la pupille de l'oeil, permettant d'ajuster cette position latérale par rapport à la position du faisceau d'éclairage en fonction de la taille de la pupille. Ces moyens de repérage, qui apparaissent par exemple sur l'affichage de la caméra de la voie - d'ime-geri-e,-sont représentés, selon un exemple, sur la

figure 4. Le carré en pointillé SA représente la surface utile de l'analyseur rapportée dans le plan de la caméra d'imagerie IMA de la voie d'imagerie VI (figure 1A ou 2).

Les cercles POi représentent les repères de positionnement latéral pour des pupilles de taille différente. Lorsque l'oeil présente une taille de pupille importante (sujet jeune ou oeil sous produit mydriatique), il faut centrer au mieux la pupille de façon à ce que la surface couverte sur l'analyseur soit optimale. Compte tenu de la grande taille de la pupille, il n'y a pas de problème pour que le faisceau incident FE (sur la figure 1A ou 2 par exemple), de l'axe optique, péntre dans la pupille de l'oeil étudié. En revanche, lorsque la pupille de l'oeil est plus petite (oeil âgé typiquement), il faut l'excentrer pour que le flux incident rentre dans l'oeil.

Avantageusement, les moyens de positionnement comprennent en outre des moyens de déplacement des moyens d'imagerie L1 et de la plate-forme PTF1, solidairement, pour procéder à l'ajustement du positionnement de la pupille. Dans les exemples des figures 1A, 1B et 2, l'objectif L1 et la plate-forme PTF1 sont montés sur une seconde plate-forme PTF2, qui peut se déplacer dans toutes les directions.

Dans l'exemple de la figure 1A, le trou de filtrage FLT des réflexions parasites est formé dans un miroir réfléchissant MIR, incliné par rapport à l'axe de mesure 7 environ 45° envoyant vers la voie d'imagerie VI le flux lumineux issu de la pupille PO. L'utilisation du miroir MIR ainsi disposé permet notamment de ne pas ajouter de lame supplémentaire qui serait traversée par le faisceau d'analyse. Dans l'exemple de la figure 2, le miroir centré laisse passer le flux lumineux issu de la pupille PO vers la voie d'imagerie VI.

Comme cela apparaît sur la figure 1A par exemple, le dispositif selon l'invention peut également comprendre une voie de fixation VF, permettant de fixer l'attention

du patient dont l'oeil est analysé, et comprenant une image éclairée FIX formant une cible de fixation et un objectif L5, l'objectif assurant sensiblement la conjugaison optique de l'image avec le trou de filtrage FLT (le tracé des rayons n'est pas représenté sur la figure 1A par souci de clarté). Idéalement, la cible de fixation n'est pas parfaitement conjuguée avec le trou de filtrage et la rétine ; on règle le système de manière à ce que cette cible soit vue avec une légère défocalisation myopique qui stimule la désaccomodation.

De manière pratique, le protocole de mesure des aberrations avec le dispositif selon l'invention peut être le suivant. Si le patient connaît approximativement son amétropie (il est soit-myope, soit hypermétrope, soit emmetrope), on règle la position de la plate-forme PTF1 à environ 2 dioptries au-dessus de l'amétropie annoncée pour s'assurer que le patient ne puisse pas accomoder (pour un oeil émetrope, on règle par exemple la plate-forme PTF1 à "+ 2 dioptries", c'est-à-dire que le trou de filtrage FLT est éloigné par rapport à l'objectif L1 d'une distance permettant de conjuguer la rétine et le trou de filtrage par L1 dans le cas où l'oeil aurait une hypermétropie de 2 dioptries). Grâce à la caméra d'imagerie IMA de la voie d'imagerie VI, on ajuste la position de la plate-forme PTF2 par rapport à l'oeil pour assurer la conjugaison par exemple du plan tangent au sommet de la cornée de l'oeil PO avec le plan du diaphragme d'éclairage PE et le plan d'analyse PA. Une première mesure avec les moyens d'analyse du front d'onde permet de déterminer sur le front d'onde la défocalisation globale du faisceau d'analyse. Avantageusement, le dispositif selon l'invention comprend en outre des moyens de commande COM de la plate-forme PTF1, reliés aux moyens d'analyse MA, et permettant de commander le déplacement selon l'axe de mesure z de la plate-forme PTF1. Les moyens de commande reçoivent des moyens de traitement TRT la valeur de la

défocalisation globale sur le faisceau d'analyse et peuvent commander le déplacement de la plate-forme PTF1 en conséquence, de telle sorte à assurer la conjugaison de la rétine de l'oeil avec l'élément de filtrage FLT par l'objectif L1. La valeur de ce déplacement par rapport à une position d'origine permet de déterminer avec précision l'amétropie réelle de l'oeil. On procède alors à la mesure des aberrations. Il est souhaitable de régler la plate- forme PTF1 lors de cette mesure à une position correspondant à quelques fractions de dioptrie au-dessus de l'amétropie réelle de l'oeil afin de s'assurer que le patient ne vas pas accommoder pendant la mesure.

La figure 5 représente ainsi le tracé des rayons dans le cas de l'analyse des aberrations d'un oeil myope.

Sur ce schéma, par souci de clarté, seules sont représentées les voies d'analyse et d'éclairage, mais le montage est le même que dans l'exemple de la figure 1A.

Dans cet exemple, compte tenu du fait que l'oeil est myope, le faisceau d'analyse"retour"FA est globalement convergent à la sortie de l'oeil. Comme cela a été décrit précédemment, les moyens d'analyse du front d'onde permettent de déterminer la valeur du déplacement de la plate-forme PTF1 pour assurer. la conjugaison de la rétine de l'oeil RET avec le trou de filtrage FLT par l'objectif L1. En pratique, la valeur de déplacement Dep (le sens positif est indiqué par une flèche sur l'axe de mesure z) de la plate-forme PTF1 en fonction de l'amétropie de l'oeil (en dioptrie) est : Dep =-fez x D Où fi est la distance focale de l'objectif L1.

Dans l'exemple d'un oeil myope, la plate-forme PTF1 est rapprochée de l'objectif L1.

La figure 5 permet de mettre en évidence l'élimination des réflexions parasite grâce au dispositif selon l'invention. Le montage représenté est identique à celui de la figure 1A. En effet, la mise en oeuvre d'un

faisceau d'éclairage FE décentré par rapport à l'axe de mesure z en association avec le trou de filtrage tel qu'il a été décrit permet une élimination très efficace non seulement des réflexions parasites sur la cornée (réflexions notées REFc sur la figure 5) mais également des réflexions parasites sur les moyens d'imagerie L1 (réflexions notées REFL sur la figure 5), et cela sans perte du flux utile pour l'analyse.

Il est remarquable de noter que le dispositif selon l'invention permet également de s'affranchir des réflexions parasites de tout dioptre placé entre l'oeil et l'élément de filtrage FLT, et notamment de verres de lunettes, comme cela est illustré sur la figure 6. En effet, les verres de lunettes (VER) se présentent comme deux dioptres bombés, les réflexions parasites (notées REFD sur la figure 6) sont donc stoppées par le trou de filtrage FLT de la même façon que les autres réflexions parasites. Cela permet de pouvoir procéder à l'analyse de l'oeil d'un patient équipé de ses verres correcteurs et de vérifier ainsi l'ensemble des aberrations du système oeil et verres correcteurs, ce qui constitue un avantage important du dispositif selon l'invention. Sur le montage de la figure 6, on peut noter que la plate-forme PTF1 est de nouveau en position"0 dioptrie"puisque les verres correcteurs permettent de corriger de la myopie.

Grâce à ses performances en matière de suppression des refLexisas parasitess le dispositif selon l'invention permet en outre l'analyse d'un système de type oeil artificiel, dans lequel on voudrait par exemple tester la qualité d'un implant. En effet, dans un tel système, les réflexions parasites sont accrues du fait d'un plus grand nombre d'interfaces air/matière (dans un oeil vivant, la réflexion parasite se produit principalement sur la cornée).

Le dispositif selon l'invention permet également de procéder à la mesure de la topographie de la face

antérieure de la cornée COR de l'oeil, avec tous les avantages précédemment décrits. Cette mesure permet notamment de connaître avec précision quelle est la part de la forme de la surface antérieure de la cornée dans les aberrations de l'oeil. Elle permet également un contrôle de cette surface, par exemple en chirurgie oculaire pour la correction de la vision. Deux exemples de montage permettant cette mesure sont illustrés sur les figures 7 et 8.

La figure 7 présente un montage sensiblement similaire à celui de la figure 1A. Cependant, la voie d'éclairage comprend en outre des moyens d'émission d'un faisceau d'éclairage FEc centré sur l'axe de mesure z, de prédéterminé, convergent au centre de l'élément de filtrage FLT. En pratique, il peut s'agir d'un faisceau émis par la même source SRC que dans l'exemple de la figure 1A mais le diaphragme APT a été retiré de manière à centrer le faisceau d'éclairage et à agrandir son diamètre. Pour procéder à la mesure de la topographie de la cornée, la position de la plate-forme PTF1 est ajustée le long de l'axe de mesure z (en pratique, la plate-forme est éloignée) de manière à assurer sensiblement la conjugaison optique par les moyens d'imagerie L1 du centre de courbure de la cornée avec le centre de l'élément de filtrage FLT, permettant ainsi l'autocollimation du faisceau d'éclairage sur la face antérieure de la cornée.

Le flux réfléchi FA sur ladite face est alors envoyé vers les moyens d'analyse MA afin de procéder à la mesure.

Cette configuration nécessite de travailler avec un objectif Ll de courte focale et de grande ouverture et nécessite par ailleurs de prévoir une course de déplacement importante pour la plate-forme PTF1.

L'augmentation du chemin optique entre l'élément de filtrage et l'objectif L1 peut aussi être réalisée par l'intermédiaire d'un j-eu de 3 miroirs ou plus.

Dans la variante illustrée sur la figure 8, ces contraintes sont évitées en ajoutant un système d'autocollimation additionnel ATC entre l'objectif L1 et l'oeil EYE, ce système étant solidaire des moyens d'imagerie L1. Le système d'autocollimation permet de focaliser le faisceau d'éclairage FEc au centre de courbure de la cornée, le flux réfléchi sur la face antérieure de la cornée étant envoyé vers les moyens d'analyse MA afin de procéder à la mesure de la topographie ds. la cornée.

Les autres caractéristiques des montages des figures 7 ou 8 sont identiques à celles du montage de la figure 1A. Notamment, le faisceau d'éclairage FEC est focalisé grâce à l'objectif L3 au centre de l'élément de filtrage FLT, puis repris par l'objectif L1 dont un foyer est sensiblement confondu avec le centre de l'élément de filtrage. Le faisceau d'éclairage FEc arrive sensiblement collimaté sur le système d'autocollimation ATC. Celui-ci est calculé pour une cornée"standard", de rayon de courbure donné de telle sorte que le faisceau d'éclairage incident sur ladite cornée standard soit convergent au centre de courbure de la cornée, le faisceau réfléchi FA sur la cornée (correspondant aux 4% environ de réflexion) étant alors confondu avec le faisceau incident FE. Le faisceau FA est alors analysé comme précédemment par les moyens d'analyse MA afin de déterminer la phase du front de l'onde réfléchie par la cornée, ce qui permet de calculer ses paramètres de forme et d'en établir une cartographie. Il est nécessaire comme dans le cas de mesure de l'esemble des aberrations de l'oeil, d'assurer la conjugaison entre un plan prédéterminé de l'oeil (plan de la pupille ou avantageusement, plan tangent au sommet de la cornée) et le plan d'analyse PA. Pour cela, on peut utiliser des moyens de positionnement de l'oeil tels qu'ils ont été décrits précédemment, en utilisant la voie d'imagerie VI. La plate-forme 1, l'objectif L1 et le

système d'autocollimation ATC sont déplacés solidairement le long de l'axe de mesure z jusqu'à ce que par exemple, l'image de la pupille soit nette sur la caméra d'imagerie IMA. Si la cornée est"standard", le faisceau d'analyse FA resort en faisceaux parallèles du système d'autocollimation, est focalisé au centre du trou de filtrage par L1 puis est envoyé vers les moyens d'analyse MA par la lame LM1 où il est incident en ondes planes. Si la cornée présente un écart de rayon de courbure par rapport à. une cornée standard, celui-ci est mesuré par les moyens d'analyse. Une mesure très précise de ce rayon de courbure est possible en procédant à des déplacements de la plate-forme PTF1 de part et d'autre de la position pour laquelle. Le faisceau d'analyse est incident sur les moyens d'analyse en ondes planes. Pour cette mesure, les réflexions parasites sur les moyens d'imagerie sont beaucoup moins critiques. En effet, la réflexion sur la cornée génère un flux lumineux beaucoup plus important que la diffusion sur la rétine de l'oeil et un traitement anti- reflet sur les moyens d'imagerie suffit à limiter l'effet des réflexions parasites, malgré que le faisceau d'éclairage ne soit pas décentré.