FR2784018A1 - Procede de mesure des proprietes de reflexion d'une surface et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents
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Abstract
La présente invention à pour objet un procédé et un dispositif de mesure des propriétés de réflexion d'une surface, notamment de la peau et des phanères.Procédé caractérisé en ce qu'il consiste à envoyer un faisceau de lumière incidente (2) sur une zone de surface (4) à analyser selon une direction (D) et à mesurer simultanément la lumière réfléchie par ladite zone de surface (4) dans la même direction (D) ou une direction (D') voisine, sans qu'il y ait contact physique entre le dispositif de mesure (1) et la zone de surface (4) à analyser, à répéter ces opérations en faisant varier l'inclinaison de la direction (D) par rapport à ladite zone de surface et, enfin, à traiter les données relevées pour quantifier les propriétés de réflexion de la zone de surface (4) analysée.
Description
- I -
DESCRIPTION
La présente invention concerne le domaine de la métrologie, plus particulièrement la mesure de caractéristiques et de paramètres déterminant des qualités d'états de surface, et a pour objet un procédé et un dispositif de mesure des propriétés de réflexion d'une surface, en particulier l'aptitude de la peau et des phanères à réfléchir la lumière. Différents appareils ont déjà été proposés pour mesurer la brillance de différents types de surfaces, à savoir, les appareils dénommés brillancemètres,
ellipsomètres et goniomètres.
Ces appareils connus sont tous équipés d'une source de lumière constituée, par exemple, par une lampe à filament incandescent ou d'un laser et par un objectif qui dirige un faisceau de lumière parallèle sous un certain angle
d'incidence sur la surface à mesurer. Un récepteur muni d'une ou plusieurs photo-
cellules reçoit la lumière réfléchie par ladite surface.
La réflexion maximale est obtenue quand l'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence. Si la surface est très brillante, l'intensité du rayonnement réfléchi est élevée. Si la surface est mate, l'intensité du rayonnement réfléchi
mesuré est faible.
Les brillancemètres ont une incidence fixe (généralement entre 0 ' et ) et sont constitués d'une sonde comprenant une source de lumière et un ou plusieurs détecteurs de lumière dont au moins un est disposé sur le trajet du rayon de réflexion maximale dite spéculaire. Pour effectuer les mesures, les appareils sont appliqués directement sur la surface à analyser, ce qui est gênant lorsque l'on utilise ces appareils pour la mesure de surfaces molles et/ou déformables car
celles-ci changent d'aspect et de forme selon la force d'appui.
Parmi ces appareils, on peut notamment citer ceux selon les normes ISO 2813, ISO 7668 et DIN 67530 qui utilisent une source de lumière visible créant un faisceau parallèle non polarisé qui arrive sur la surface plane à mesurer suivant un angle d'incidence fixe. Une cellule photoélectrique située sur le trajet
du rayon spéculaire (ou brillant) réfléchi permet de mesurer la brillance.
Cette cellule est munie d'une optique permettant de ne prendre en compte que les rayons ayant un angle de réflexion égal à l'angle d'incidence à quelques degrés près (de 0,75 à 4 selon le cas) ce qui nécessite d'avoir une surface de mesure plane et exclut de ce fait l'utilisation de ces appareils dans de
nombreux cas d'application, notamment pour la peau.
-2- Ces normes précitées indiquent plusieurs angles d'incidence (20 , , 60 , 85 ). Ainsi, l'angle de 60 convient dans les cas courants, l'angle de 20 est utilisé pour les surfaces très brillantes et celui de 85 (éclairage rasant) pour les
surfaces très peu brillantes.
La peau étant une surface peu brillante, il conviendrait d'utiliser une incidence de 60 ou 85 ce qui impose un positionnement en hauteur précis de la
surface, impossible à obtenir avec la peau, notamment in vivo.
Le document EP-A- 0 475 803 décrit une version améliorée des appareils précités, dans laquelle un polariseur est ajouté devant la source de lumière fixe (incidence 45 ) et un cube séparateur polarisant sur le faisceau spéculaire réfléchi afin de pouvoir mesurer la puissance de celui-ci dans les deux directions principales de polarisation à l'aide de deux cellules photoélectriques. De plus, cet appareil comporte un dispositif permettant de mesurer la lumière diffuse dans une direction normale à la surface, également constitué d'un cube séparateur
polarisant et de deux cellules photoélectriques.
Beaucoup d'autres dispositifs similaires constitués aussi d'une source de lumière fixe et de plusieurs capteurs de lumière fixes sont également connus dont notamment ceux décrits dans les documents GB-A-2 123 139, EPA-0 284
811, US-A- 4 479 718 et EP-A-0 198 759.
De plus, un appareil comportant une source de lumière fixe et un dispositif de mesure du rayon réfléchi dans plusieurs directions constitué d'une
cellule photoélectrique fixe et d'un miroir mobile est décrit dans le document EP-
A- 0 020 971.
Par ailleurs, un dispositif de mesure de la brillance de la peau en lumière polarisée est divulgué par le document EP-A-0 475 803. Cet appareil comprend une lampe fixe muni d'un polariseur tournant produisant un faisceau lumineux sensiblement perpendiculaire à la peau et d'une cellule photoélectrique fixe munie d'un polariseur fixe située dans l'axe optique de l'appareil (angle
d'incidence et de réflexion presque nul).
Enfin, les ellipsomètres et les goniomètres sont constitués quant à eux de deux bras orientables. L'un de ces bras est muni d'une source de lumière laser généralement polarisée et l'autre bras est muni d'un détecteur de lumière (Research Elipsometer SE 4000, Sentech Berlin (Instrumat)) et (LETTIERI TR et
ai., Applied Optics 30, 30:4439-4447, 1991).
Toutefois, le faisceau laser incident est très fin ce qui implique une zone mesurée très petite et peu représentative de l'ensemble dans le cas de surfaces
non homogènes, ce qui est le cas pour la peau et les cheveux.
3 - De plus, la variation précise des angles d'incidence et de mesure est
très délicate et nécessite pour sa réalisation des moyens complexes.
Parmi les différents domaines d'application de cette métrologie, on peut noter qu'il est notamment très intéressant de mesurer des propriétés de réflexion de la lumière dans le cas de la peau et des phanères, notamment pour évaluer les variations physiologiques et les effets dus à l'application de produits cosmétiques ou à d'autres moyens de traitement, d'entretien ou d'embellissement
de la peau ou de ses annexes.
La peau en particulier constitue une surface non plane et déformable et possède une structure hétérogène et stratifiée. La lumière qui la frappe subit, au niveau de ses différentes couches (épidermes, derme, hypoderme), des
phénomènes de réflexion, d'absorption, de diffusion et de transmission.
Les phénomènes de réflexion de la lumière sur la peau comprennent - une réflexion directe (en surface), c'est-à-dire sous un angle dit spéculaire obéissant à la loi de Descartes (angle d'incidence égal à l'angle de réflexion). Ce phénomène n'est pas majoritaire (2 à 7 % seulement du rayonnement incident), - une réflexion diffuse (en surface), importante, conditionnée par l'aspect de la surface de la peau, notamment de sa rugosité. Il s'agit de réflexion de
lumière sous d'autres angles que l'angle spéculaire.
Le reste de la lumière pénètre dans la peau et subit dans les différentes couches cutanées, des phénomènes de diffusion, réfraction, diffraction
et réflexion.
La lumière réfléchie directement, la lumière diffusée en surface et la lumière rétrodiffusée par les couches internes de la peau forment ensemble la
rémittence cutanée.
La réflexion lumineuse spéculaire à la surface de la peau détermine sa brillance et, comme cela est le cas pour d'autres types de surfaces, la réflexion
spéculaire de la peau est variable en fonction de son état.
Ainsi, la réflexion spéculaire d'une peau brillante est supérieure à
celle d'une peau satinée qui elle-même est supérieure à celle d'une peau mate.
D'autre part, la peau n'étant pas parfaitement plane, la réflexion spéculaire est répartie angulairement en fonction du relief cutané: une peau lisse à faible relief réfléchit la lumière dans un petit angle solide; alors qu'une peau avec un relief important et désordonné réfléchit la lumière dans un angle solide plus grand. -4- On en déduit un intérêt certain à mesurer la brillance de la peau dans toutes les directions pour caractériser sa surface, une telle opération ne pouvant toutefois pas être accomplie de manière satisfaisante par les appareils connus
précités. Il en est de même pour les annexes cutanées.
Dans le cas particulier des cheveux, la réalisation de la mesure de brillance doit tenir compte: - de la présence d'écailles d'inclinaisons variables à la surface du cheveu, - des réflexions internes multiples à l'intérieur du cheveu, responsables de la déviation du faisceau incident,
- de la structure discontinue dans le cas de l'analyse d'une mèche.
Le problème posé à la présente invention consiste, par conséquent, à proposer un procédé et un appareil de mesure de la brillance simples (respectivement au niveau de sa mise en oeuvre et de sa constitution), aisément applicables pour des mesures in vivo et in vitro, offrant une grande précision de mesure et des possibilités d'investigations précises des variations de propriétés mesurées permettant une mesure sans contact et reproductible sur une surface bombée ou inclinée et ne nécessitant aucun réglage du positionnement relatif des
moyens d'émission et de réception.
Ce problème est résolu par l'invention grâce au procédé de mesure des propriétés de réflexion d'une surface, notamment de la peau et des phanères, caractérisé en ce qu'il consiste à envoyer un faisceau de lumière incident sur une zone de surface à analyser selon une direction et à mesurer simultanément la lumière réfléchie par ladite zone de surface dans la même direction ou au moins une direction voisine, sans qu'il y ait contact physique entre le dispositif de mesure et la zone de surface à analyser, à répéter ces opérations en faisant varier, de manière continue ou discontinue, l'inclinaison de ladite direction incidente par rapport à ladite zone de surface et, enfin, à traiter les données relevées pour
quantifier les propriétés de réflexion de la zone de surface analysée.
L'invention a également pour objet un dispositif de mesure, notamment pour la mise en oeuvre du procédé de mesure des propriétés de réflexion d'une surface précité, caractérisé en ce qu'il est principalement constitué, d'une part, par une tête de mesure unique comprenant des moyens d'émission d'un faisceau de lumière et des moyens de réception et de conversion d'un faisceau de lumière réfléchi sensiblement colinéairement audit faisceau émis, d'autre part, par des moyens de variation contrôlée de l'inclinaison de la direction dudit faisceau incident, ainsi que de l'inclinaison de la direction de mesure d'un faisceau de -5- lumière réfléchi, par rapport à la zone de surface à analyser et, enfin, par des circuits de commande et de traitement reliés à une unité externe de gestion et de contrôle programmable par l'utilisateur, par exemple du type ordinateur ou analogue.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui
se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique en élévation latérale et partiellement transparente d'un dispositif de mesure selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en perspective extérieure du dispositif de la figure I; la figure 3 est un schéma synoptique des modules et circuits électriques et électroniques faisant partie du dispositif selon l'invention; les figures 4 à 6 sont des représentations graphiques des résultats de mesures de brillance effectués selon le procédé de mesure de l'invention et au moyen du dispositif des figures I à 3, et, la figure 7 est une représentation schématique d'un dispositif de
mesure selon un second mode de réalisation de l'invention.
Conformément à l'invention, le procédé de mesure des propriétés de réflexion d'une surface, notamment de la peau et des phanères, consiste essentiellement à envoyer un faisceau de lumière incidente 2 sur une zone de surface 4 à analyser selon une direction D et à mesurer simultanément la lumière réfléchie par ladite zone de surface 4 dans la même direction D ou au moins une direction D' voisine, sans qu'il y ait contact physique entre le dispositif de mesure I et la zone de surface 4 à analyser, à répéter ces opérations en faisant varier l'inclinaison de la direction D par rapport à ladite zone de surface et, enfin, à traiter les données relevées pour quantifier les propriétés de réflexion de la zone
de surface 4 analysée.
La variation de l'inclinaison pourra être effectuée de manière discontinue, par pas, ou de manière continue lorsque la mesure peut être réalisée
en temps réel, sans arrêt du mouvement.
La réflexion maximale est obtenue quand les angles d'incidence et de réflexion sont nuls, c'est-à-dire lorsque le faisceau de lumière incident 2 est
colinéaire avec ou parallèle à la normale N de la zone de surface 4 à analyser.
Dans le cas d'une surface non plane, cette réflexion maximale varie peu en -6- fonction de l'angle ce qui n'est pas le cas quand la réflexion maximale est obtenue
avec une incidence élevée.
Avantageusement le faisceau de lumière incident 2 est en lumière visible, permettant ainsi à l'opérateur de localiser aisément la zone étudiée et de mesurer la brillance en lumière visible. De plus, le visible est plus intéressant que l'ultraviolet ou l'infrarouge pour revendiquer l'efficacité de produits cosmétiques sur la brillance de la peau et de ses annexes, la qualité esthétique de cette propriété
s'appréciant généralement à la lumière du jour ou sous un éclairage analogue.
Selon une première caractéristique de l'invention, permettant notamment de s'affranchir de la lumière ambiante et d'augmenter le rapport signal/bruit, le faisceau de lumière incident 2 est modulé et le ou les signaux de mesure de la lumière réfléchie sont démodulés en synchronisme avec la modulation du faisceau de lumière incident 2, la mesure de la lumière réfléchie étant limitée à un faisceau de mesure 3 et les faisceaux incident 2 et de mesure 3 conservant un angle mutuel constant durant la variation de la direction D. Selon une autre caractéristique de l'invention, la lumière du faisceau incident 2 est polarisée et l'intensité de la lumière réfléchie est mesurée, après des dépolarisations et éventuellement des réflexion et transmission partielles correspondantes, dans une direction parallèle à la direction de polarisation de la lumière incidente et dans une direction orthogonale à cette dernière, la variation de l'inclinaison de la direction D étant réalisée de manière à explorer un intervalle angulaire déterminé autour d'une normale N à ladite zone de surface 2, par exemple au moins de -30 à +30 , préférentiellement de -80 à +80 , autour de cette normale N, et pouvant être effectuée, le cas échéant, consécutivement dans deux plans sécants au niveau de ladite normale N et inclinés entre-eux, par
exemple à 90 , pour une même zone de surface 4.
Les dispositions précitées permettent de séparer, par le calcul, la lumière réfléchie en mode spéculaire (= brillance) de la lumière réfléchie en mode diffus. En polarisation parallèle, on mesure la somme des réflexions spéculaire et diffuse. En polarisation croisée, on mesure la réflexion diffuse. Par différence
(parallèle moins croisé) on obtient la réflexion spéculaire, c'est-à- dire la brillance.
La mesure et l'analyse des propriétés de réflectance pouvant être effectuées au moyen du procédé de mesure selon l'invention, notamment dans le cas de surfaces irrégulières telles que la peau ou une mèche de cheveux, permettant de réaliser une exploration spatiale pratiquement complète de la réflexion de la lumière sur ladite zone de surface 4 testée et de recueillir ainsi des
informations exhaustives sur la réflectance et la brillance de cette zone.
-7- La présente invention a également pour objet un dispositif de mesure des propriétés de réflexion d'une surface, notamment par la mise en oeuvre du procédé décrit précédemment, représenté notamment, à titre d'exemple, aux
figures 1 à 3 des dessins annexés.
Ce dispositif de mesure 1 est principalement constitué, d'une part, par une tête de mesure 5 unique comprenant des moyens 6, 7, 8, 9 d'émission d'un faisceau de lumière 2 et des moyens 9, 10, I 1, I l' de réception et de conversion d'un faisceau de lumière 3 réfléchi sensiblement colinéairement audit faisceau émis, d'autre part, par des moyens de variation contrôlée de l'inclinaison de la direction dudit faisceau incident 2, ainsi que de l'inclinaison de la direction de mesure d'un faisceau de lumière 3 réfléchi, par rapport à la zone de surface à analyser et, enfin, par des circuits 13, 14, 14', 15 de commande et de traitement reliés à une unité 16 de gestion et de contrôle, éventuellement en plusieurs parties,
programmable par l'utilisateur, par exemple du type ordinateur ou analogue.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, représenté aux figures I et 2 des dessins annexés, les moyens de variation contrôlée de l'inclinaison consistent en un bras mobile 12 actionné, supportant ladite tête de mesure 5 et pouvant déplacer cette dernière, à distance de la surface, au moins selon une trajectoire en arc de cercle sensiblement centrée sur la zone de surface 4
à analyser.
Conformément à un second mode de réalisation de l'invention, représenté à la figure 7 des dessins annexés, les moyens de variation contrôlée des inclinaisons consistent en un support mobile 25, par exemple tournant ou pivotant (plateau animé d'un mouvement de rotation ou monté pivotant sur un axe), sur lequel l'échantillon présentant la zone de surface 4 à analyser est installé, la tête de mesure 5 étant fixe et la position angulaire du support mobile 25 (par exemple déplacé en rotation par un moteur pas à pas formant actionneur 26') étant relevée
par un capteur correspondant 26.
Selon une caractéristique de l'invention, les moyens d'émission 6, 7, 8 comprennent une source de lumière visible focalisé dont une partie du faisceau émis est dirigée sur la zone de surface 4 à analyser sous forme de faisceau de lumière incident 2 après réflexion sur un miroir semitransparent 9 et les moyens 9, 10, 11, 11' de réception et de conversion comprennent au moins un photorécepteur 11, 1 1' disposé dans le prolongement du faisceau de lumière
incident 2 dirigé sur la zone de surface 4 à analyser, derrière le miroir semi-
transparent 9 par rapport à ladite zone de surface 4.
-8- Bien quelle puisse également être constituée par une lampe à arc ou un laser émettant dans le visible, la source de lumière visible consiste préférentiellement en une diode électroluminescente 6 dont l'émission lumineuse
est polarisée 7 et focalisée ou calibrée 8 avant réflexion sur le miroir semi-
transparent 9. De même, les moyens de réception et de conversion consistent en des moyens optiques 10, I l, I l' frappés par la partie du faisceau de lumière réfléchie 3 ayant traversé le miroir semi- transparent 9 et permettant de mesurer la puissance du faisceau de lumière réfléchi 3 selon deux composantes orthogonales de
polarisation.
Ces moyens optiques pourront consister soit en un miroir semi-
transparent associé à des polariseurs, en des prismes polarisants ou encore en un
dispositif à un seul photorécepteur muni d'un polariseur tournant.
Toutefois, selon une variante de réalisation préférentielle de I'invention, les moyens optiques 10, 1 Il, I l' consistent en un cube polariseur 10 frappé par la partie du faisceau de lumière réfléchie 3 ayant traversé le miroir semi-transparent 9 et délivrant deux faisceaux secondaires polarisées, l'un parallèlement à la direction de polarisation du faisceau lumineux incident 2 et l'autre perpendiculairement à cette dernière, appliqués chacun à un photorécepteur
correspondant 11 et 1 1'.
Ainsi, en se référant à titre d'exemple de réalisation pratique aux 1 et 2 des dessins annexés, la tête de mesure 5, logée dans un boîtier de protection 17, comprend préférentiellement une DEL rouge 6 qui émet un faisceau lumineux étroit. Ce faisceau lumineux est polarisé par un polariseur 7 et guidé par un diaphragme 8 puis se réfléchit sur le miroir semi-réfléchissant 9, traverse une ouverture de passage 17' ménagée dans la paroi du boîtier 17 tournée vers la zone de surface 4, et arrive sur la surface à mesurer d'o il se réfléchit partiellement. Un corps noir 6' absorbe la partie inutile du faisceau lumineux qui a traversé le miroir
semi-réfléchissant 9.
Le rayon lumineux 3 réfléchi par la zone de surface 4 retourne en
partie vers la tête de mesure 5, retraverse l'ouverture 17', le miroir semi-
réfléchissant 9, puis est séparé en deux par le cube polariseur 10. Les deux faisceaux polarisés (polarisation parallèle et polarisation croisée) sont ensuite
mesurés chacun par une cellule photoélectrique 1 1 et 11' correspondante.
Le bras mobile 12 est avantageusement inclinable par pivotement autour de l'une de ses extrémités sous l'effet d'un actionneur 20 tel qu'un vérin, par
exemple électrique ou hydraulique, d'un moteur, d'un électro-aimant ou analogue.
-9- En outre, ledit bras mobile 12 pourra, le cas échéant, être télescopique pour permettre de faire varier le rayon de la trajectoire de la tête de mesure 5 ou la position de cette dernière dans le dispositif de mesure 1, par
rapport aux autres parties constitutives de ce dernier.
Toutefois, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, représenté notamment aux figures I et 2 des dessins annexés, le bras mobile 12 est relié rigidement à l'une de ses extrémités à un boîtier de protection 17 dans lequel sont montés de manière fixe les éléments constitutifs 6 à 11 de la tête de mesure 5 et au niveau de son extrémité opposée à un arbre support et d'entraînement 18 s'étendant perpendiculairement audit bras 12 et monté avec blocage axial sur des paliers rotatifs 19, 19', ledit arbre support et d'entraînement 18 pouvant être déplacé en rotation autour de son axe par un actionneur 20 et sa position angulaire ou celle du bras mobile 12 étant relevée au moyen d'un capteur 21 adapté ou
définie par un moteur pas à pas formant l'actionneur 20.
L'actionneur 20 pourra, par exemple, consister en un moteur pas à pas ou en un bloc motoréducteur, entraînant l'arbre directement ou par l'intermédiaire d'un ensemble poulies / courroie crantée ou roues dentées / chaîne et le capteur angulaire 21 en un potentiomètre de précision ou encore en un codeur
optoélectronique, magnétique ou capacitif.
Grâce à ces dispositions, la tête de mesure 5 pourra être déplacée précisément de telle manière que la direction D du faisceau de lumière incidente 2 puisse varier en inclinaison au moins dans un intervalle de + et - 30 par rapport à une position ou direction neutre qui correspondra avantageusement à la normale N à la zone de surface 4 à analyser ou à une direction parallèle à cette normale, avantageusement de +45 à -45 et préférentiellement dans un intervalle de -80 à
+80 , par rapport à cette direction neutre.
Comme le montre la figure 3 des dessins, les circuits de commande et de traitement comprennent, d'une part, un circuit modulateur 13 délivrant un signal d'attaque modulé, éventuellement programmable, aux moyens 6 à 8 d'émission du faisceau de lumière incident 2, d'autre part, des circuits 14, 14' d'amplification, et le cas échéant, de filtrage, des signaux de mesures délivrés par les photorécepteurs 1 1, I l' et enfin, un circuit d'attaque et d'asservissement 15 de l'actionneur 20 déplaçant le bras mobile 12 en pivotement ou de l'actionneur 26) déplaçant le support mobile 25 et convertissant également le signal délivré par le capteur angulaire 21 ou 26 ou définissant également l'angle de rotation du moteur
pas à pas formant actionneur 20 ou 26'.
- 10- L'actionneur 20 et l'arbre support et d'entraînement 18, ainsi que, le cas échéant, le capteur angulaire 21, les circuits 13, 14, 14', 15 de commande et de traitement et les circuits 22 d'alimentation du dispositif de mesure I (incluant filtre et fusible) peuvent être montés dans un boîtier 23 formant bâti et porté par un support 24 réglable en hauteur et associé à un gabarit 24' amovible pour le positionnement standardisé de la tête de mesure 5 par rapport à la zone de surface
à analyser 4 et le calibrage dudit dispositif de mesure 1.
Bien entendu, les différents circuits électriques et électroniques pourront également être logés dans plusieurs boîtiers séparés ou éventuellement être intégrés sous forme de cartes dans l'ordinateur formant l'unité externe de
gestion et de contrôle 16.
Conformément à une caractéristique supplémentaire de l'invention, représenté également aux figures I à 3 des dessins annexés, le dispositif de mesure I est préférentiellement réalisé sous la forme d'un périphérique d'ordinateur, l'unité externe de gestion et de contrôle 16, à laquelle il est relié à travers un circuit d'interface et de conversion numérique 16', comprenant notamment des moyens de démodulation des signaux de mesure délivrés par les photorécepteurs 11, I l' en synchronisme avec le signal d'attaque modulé des moyens d'émission du faisceau de lumière incident 2, par exemple par corrélation, et des moyens d'analyse des
signaux recueillis et d'élaboration de courbes représentatives des résultats.
Ainsi, le dispositif de mesure 1 comportera en particulier des moyens de calcul et d'édition permettant de tracer des courbes de réflectances, d'étudier leur forme et de les comparer entre elles afin de permettre la mise en évidence de
l'effet de produits, par exemple cosmétiques.
Les figures 4 à 6 représentent des exemples de courbes de réflectance (Figure 4 et 6) et des courbes de comparaison obtenues par analyse de zones de
surface de peaux avant et après application de différents produits actifs.
Pour effectuer ces mesures, les produits ont été appliqués sur la peau de la face antéro-interne sur une surface de 9 cm2, à raison de 4 mg par cm2. Après 5 minutes de séchage, la réflexion lumineuse spéculaire de la peau a été mesurée à l'aide du dispositif de mesure I de l'invention. Comme le montrent les figures 4 à 6 pour les cas précis testés, les huiles cosmétiques d'origine exotique augmentent
sensiblement la brillance de la peau, quantifiable au moyen de l'invention.
Le procédé de mesure pourra notamment être utilisé sur la peau, les lèvres, les ongles, les cheveux ou encore les dents dans le but de mettre en évidence l'effet ou l'activité des traitements (in vivo ou in vitro) de produits cosmétiques ou d'hygiène corporelle, de soins et d'hygiène de la peau (pour le visage, le corps, produits de jour, de nuit, produits solaires, antirides, adoucissants, filmogènes et hydratants...), de soin et d'hygiène capillaire (lotion, shampooing, crème, mousses, produits protecteurs, réparateur, adoucissant, filmogène et photoprotecteur, produits pour permanente et de coloration), produit pour les lèvres, soin des lèvres (rouge à lèvres, bâtonnet pour lèvres, protecteur, réparateur,
filmogène, anti solaire...), maquillage (éclat du teint, éclaircissant, auto-
bronzant...), produit pour les ongles: en particulier maquillage, vernis, fixateur,
produits traitant, réparateur ou encore produits pour les dents.
Préférentiellement, le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour l'évaluation des effets des produits cosmétiques ou médicamenteux sur la peau, et ses phanères, en particulier humains, in vivo et ex vivo.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de
protection de l'invention.
-12-
Claims (10)
1) Procédé de mesure des propriétés de réflexion d'une surface, notamment de la peau et des phanères, caractérisé en ce qu'il consiste à envoyer un faisceau de lumière incidente (2) sur une zone de surface (4) à analyser selon une direction (D) et à mesurer simultanément la lumière réfléchie par ladite zone de surface (4) dans la même direction (D) ou au moins une direction (D') voisine, sans qu'il y ait contact physique entre le dispositif de mesure (1) et la zone de surface (4) à analyser, à répéter ces opérations en faisant varier l'inclinaison de la direction (D) par rapport à ladite zone de surface et, enfin, à traiter les données relevées pour quantifier les propriétés de réflexion de la zone de surface (4)
analysée.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau de lumière incident (2) est modulé et en ce que le ou les signaux de mesure de la lumière réfléchie sont démodulés en synchronisme avec la modulation du faisceau de lumière incident (2), la mesure de la lumière réfléchie étant limitée à au moins un faisceau de mesure (3) et les faisceaux incident (2) et de mesure (3) conservant
un angle mutuel constant durant la variation de la direction (D).
3) Procédé selon l'une quelconque des revendications I et 2,
caractérisé en ce que la lumière du faisceau incident (2) est polarisée et en ce que l'intensité de la lumière réfléchie est mesurée, après des dépolarisations correspondantes, dans une direction parallèle à la direction de polarisation de la lumière incidente et dans une direction orthogonale à cette dernière, la variation de l'inclinaison de la direction (D) étant réalisée de manière à explorer un intervalle angulaire déterminé autour d'une normale (N) à ladite zone de surface (2), par exemple au moins de -30 à +30 , préférentiellement de -80 à + 80 , autour de cette normale (N), et pouvant être effectuée, le cas échéant, consécutivement dans deux plans sécants au niveau de ladite normale (N) et inclinés entre-eux, par
exemple à 90 , pour une même zone de surface (4).
4) Dispositif de mesure, notamment pour la mise en oeuvre du procédé de mesure des propriétés de réflexion d'une surface selon l'une
quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce qu'il est principalement
constitué, d'une part, par une tête de mesure (5) unique comprenant des moyens (6, 7, 8, 9) d'émission d'un faisceau de lumière (2) et des moyens (9, 10, 11, 1l') de réception et de conversion d'un faisceau de lumière (3) réfléchi sensiblement colinéairement audit faisceau émis, d'autre part, par des moyens de variation -13- contrôlée de l'inclinaison de la direction dudit faisceau incident (2), ainsi que de l'inclinaison de la direction de mesure d'un faisceau de lumière (3) réfléchi, par rapport à la zone de surface (4) à analyser et, enfin, par des circuits (13, 14, 14', ) de commande et de traitement reliés à une unité (16) de gestion et de contrôle, éventuellement en plusieurs parties, programmable par l'utilisateur, par exemple
du type ordinateur ou analogue.
) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de variation contrôlée des inclinaisons consistent en un bras mobile (12) actionné, supportant ladite tête de mesure (5) et pouvant déplacer cette dernière au moins selon une trajectoire en arc de cercle sensiblement centrée sur la zone de
surface (4) à analyser.
6) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de variation contrôlée des inclinaisons consistent en un support mobile (25), par exemple tournant ou pivotant, sur lequel l'échantillon présentant la zone de surface (4) à analyser est installé, la tête de mesure (5) étant fixe et la position
angulaire du support mobile (25) étant relevée par un capteur correspondant (26).
7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6,
caractérisé en ce que les moyens d'émission (6, 7, 8) comprennent une source de lumière visible focalisé dont une partie du faisceau émis est dirigée sur la zone de surface (4) à analyser sous forme de faisceau de lumière incident (2) après réflexion sur un miroir semi-transparent (9) et en ce que les moyens (9, 10, I 1, I l') de réception et de conversion comprennent au moins un photorécepteur (I 1, I l') disposé dans le prolongement du faisceau de lumière incident (2) dirigé sur la zone de surface (4) à analyser, derrière le miroir semi-transparent (9) par rapport à
ladite zone de surface (4).
8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la source de lumière visible consiste en une diode électroluminescente (6) dont l'émission lumineuse est polarisée (7) et focalisée ou calibrée (8) avant réflexion sur le miroir semi-transparent (9) et en ce que les moyens de réception et de conversion consistent en des moyens optiques (10, 1 l, 1 l') frappés par la partie du faisceau de lumière réfléchie (3) ayant traversé le miroir semi-transparent (3) et permettant de mesurer la puissance du faisceau de lumière réfléchi (3) selon deux composantes
orthogonales de polarisation.
9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens optiques (10, I 1, 1 l') consistent en un cube polariseur (10) frappé par la partie du faisceau de lumière réfléchie (3) ayant traversé le miroir semi-transparent (9) et délivrant deux faisceaux secondaires polarisées, l'un parallèlement à la -14- direction de polarisation du faisceau lumineux incident (2) et l'autre perpendiculairement à cette dernière, appliqués chacun à un photorécepteur
correspondant (11 et 11').
) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4, 5 et 7 à 9,
caractérisé en ce que le bras mobile (12) est relié rigidement à l'une de ses extrémités à un boîtier de protection (17) dans lequel sont montés de manière fixe les éléments constitutifs (6 à 11) de la tête de mesure (5) et au niveau de son extrémité opposée à un arbre support et d'entraînement (18) s'étendant perpendiculairement audit bras (12) et monté avec blocage axial sur des paliers rotatifs (19, 19'), ledit arbre support et d'entraînement (18) pouvant être déplacé en rotation autour de son axe par un actionneur (20) et sa position angulaire ou celle du bras mobile (12) étant relevée au moyen d'un capteur (21) adapté ou définie par
un moteur pas à pas formant l'actionneur (20).
I l) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 10,
caractérisé en ce que les circuits de commande et de traitement comprennent, d'une part, un circuit modulateur (13) délivrant un signal d'attaque modulé, éventuellement programmable, aux moyens (6 à 8) d'émission du faisceau de lumière incident (2), d'autre part, des circuits (14, 14') d'amplification, et le cas échéant, de filtrage, des signaux de mesures délivrés par les photorécepteurs ( 11, Il') et enfin, un circuit d'attaque et d'asservissement (15) de l'actionneur (20) déplaçant le bras mobile (12) en pivotement ou de l'actionneur (26') déplaçant le support mobile (25) et convertissant également le signal délivré par le capteur angulaire (21 ou 26) ou définissant également l'angle de rotation du moteur pas à
pas formant actionneur (20 ou 26').
12) Dispositif selon les revendications 5 et 10, caractérisé en ce que
l'actionneur (20) et l'arbre support et d'entraînement (18), ainsi que, le cas échéant, le capteur angulaire (21), les circuits (13, 14, 14', 15) de commande et de traitement et les circuits (22) d'alimentation du dispositif de mesure (1) sont montés dans un boîtier (23) formant bâti et porté par un support (24) réglable en hauteur et associé à un gabarit (24') amovible pour le positionnement standardisé
de la tête de mesure (5) par rapport à la zone de surface à analyser (4).
13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 12,
caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un périphérique d'ordinateur, l'unité externe de gestion et de contrôle (16), à laquelle il est relié à travers un circuit d'interface et de conversion numérique (16'), comprenant notamment des moyens de démodulation des signaux de mesure délivrés par les photorécepteurs (Il, I l') en synchronisme avec le signal d'attaque modulé des moyens d'émission -15- du faisceau de lumière incident (2), par exemple par corrélation, et des moyens d'analyse des signaux recueillis et d'élaboration de courbes représentatives des résultats. 14) Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des
revendications I à 13 pour l'évaluation des effets des produits cosmétiques ou
médicamenteux sur la peau, et ses phanères, en particulier humains, in vivo et ex vivo.
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|---|---|---|---|
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- 1999-09-27 WO PCT/EP1999/007171 patent/WO2000019896A1/fr active Application Filing
- 1999-09-27 AU AU60878/99A patent/AU6087899A/en not_active Abandoned
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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