Brevet FR2136927A1 — publié le 19721229

La présente invention se rapporte à l'examen de l'intérieur d'une cavité. Elle a pour objet un objectif à éclairage périphérique apte à fournir un champ d'observation exceptionnellement grand sans 5 déformation de 11 image. Une application particulièrement intéressante, mais non limitative d'un tel objectif, concerne l'observation de la rétine. Les ophtalmoscopes classiques opèrent par auto-collimation et leur système d'éclairage oculaire produit généralement des 10 artefacts très gênants. Les solutions habituellement proposées pour remédier à cet inconvénient entraînent une réductiôn du champ d'observation, d'autant plus importante que l'on veut éviter les distorsions et aberrations nuisant à la qualité de l'image observée. 15 Dans le brevet français déposé par le Demandeur le 7 Mars 1968 pour : "Ophtalmoscope à conducteur de lumière" et délivré sous le N° FV 142.684, on a décrit un système d'éclairage principalement caractérisé par une pluralité de fibres optiques dont les extrémités transmettrices sont en contact optique direct 20 avec la cornée de l'oeil du sujet, tout autour de la pupille. Suivant un mode d'exécution préféré, lesdites extrémités transmettrices s'appuient sur un verre de contact et sont engagées dans une paroi sphérique d'une enveloppe jouant simplement le rôle d'un dispositif d'amenée et de support des fibres opti-25 ques, ladite enveloppe ayant une portion torique, évidée de manière à pouvoir s'appuyer sur l'oeil, prolongée par un manchon par lequel lesdites fibres optiques pénètrent en un faisceau. Pour l'observation ou la photographie de la rétine, on associe à un tel système d'éclairage, un système optique plus ou 50 moins complexe. Dans dertains cas, il serait intéressant que certains éléments de ce système optique puissent se trouver au voisinage immédiat ou même au contact de la cornée, ce que ne permet pas facilement la présence de l'enveloppe torique mentionnée ci-dessus. Celle-ci est, par ailleurs,relativement difficile à réali-55 ser. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients en montant leB portions terminales des fibres optiques à la périphérie d'un embout creux de forme générale cylindrique, ou de préférence, tronconique, le logement interne que comporte cet embout 40 permettant d'y fixer les éléments du système optique qui doivent 71 16725 2 2136927 se trouver au'voisinage de la cornée. Suivant une particularité importante de l' invention, dans ledit logement sont montées au moins, une première lentille sphé-rique et divergente de courbure sensiblement égale à celle de la 5 cornée d'un oeil humain et d'indice élevé, ladite lentille étant montée au voisinage de la petite base de l'embout, et au moins une lentille ayant une surface non sphérique déterminée pour corriger l'astigmatisme et la distorsion de l'objectif. Suivant une autre particularité importante de l'invention, 10 l'inclinaison desdites portions terminales des fibres optiques par rapport à l'axe de l'embout est comprise entre 20 et 30° et, de préférence, entre 22 et 28°. D'autres particularités, ainsi que les avantages de l'invention apparaîtront clairement à l'aide de la description ci-15 après. Au dessin annexé : la figure 1 est une vue en perspective d'un embout de support de fibres optiques conforme à un premier mode de réalisation de l'invention; 20 la figure 2 représente en perspective une variante d'exécu tion et la figure 3 est le schéma d'un mode d'exécution préféré de l'objectif contenu dans ledit embout. L'embout représenté, à la figure 1 a la forme d'une couronne 25 tronconique à parois lisses, dont on aperçoit en 1 la petite base et en 2 la grande base, de forme annulaire. La cavité délimitée par la paroi interne de cette couronne permet de loger les lentilles, non figurées, de l'objectif de la figure 3. Ces lentilles y seront fixées, par des moyens connus, de manière que 50 leur axe coïncide avec celui de l'embout. L'extrémité 3 de cette cavité a par exemple un diamètre de 7,8mm, tandis que le diamètre du cercle extérieur de la petite base est par exemple 10,5nxm. Il en résulte, que lorsque l'embout sera placé au contact de la cornée de façon que son axe coïncide 35 sensiblement avec l'axe optique de l'oeil, la couronne lumineuse formée par les terminaisons des fibres optiques enverra la lumière sur la périphérie de la pupille, préalablement dilatée. ( que En outre, le diametre de la lentille de contact/comporte l'objectif sera suffisant (7mm8 dans l'exemple considéré) pour prendre 40 le maximum de champ d'observation du fond de l'oeil. 71 16725 3 2136927 La couronne tronconique est en métal ou en matière plastique et parfaitement étanche, ainsi que le joint entre la face antérieure de la lentille de contact et la petite base de la couronne, de façon que le liquide lacymal ne puisse pénétrer à 5 l'intérieur de l'objectif. Un certain nombre de fibres optiques ont leurs portions terminales (telles que 4- et 5) logées dans des cavités cylindriques ménagées dans la couronne. On a représenté seize fibres optiques à la figure 1, à titre d'exemple non limitatif. 10 On voit•que les fibres optiques sont uniformément réparties suivant les génératrices d'un cône. L'expérience a montré que ce cône devait avoir un demi-angle au sommet voisin de 25° (à + 3° ou, au maximum, à + 5° près). 15 En pratique, l'angle exact d'inclinaison des fibres sur l'axe optique est choisi, dans chaque cas, en fonction du type de fibres optiques utilisé, de leur diamètre et de la divergence du faisceau lumineux qui en sort. Ce faisceau couvre, en général, un angle solide de 70-, si bien que le système éclaire le fond de 20 l'oeil de manière homogène sous un angle solide d'environ 14-OS. Le choix de cet angle d'inclinaison dessfibres optiques permet d'éviter les ombres et les pertes de contraste qui résulteraient d'une mauvaise juxtaposition des cônes lumineux respectifs émis par les différentes fibres. 25 Au-délà de la grande base 2, les fibres se polarisent et se rassemblent (de manière non représentée) en un faisceau qui aboutit à la source ou aux sources de lumière, par exemple comme on le voit en 9 à la figure 3. Dans la variante de la figure 2, au lieu d'utiliser une cou-50 3?onne tronconique massive à parois lisses, on réalise une couronne dont, seule la paroi intérieure, est lisse. La paroi extérieure présente, le long de ses génératrices, des évidemments semi-cylindriques, 'tels que 6. Après mise en place des fibres optiques dans ces évidemments, 55 on les recouvre d'une feuille 7 fixée par collage. Cette variante est d'une exécution plus commode. A la figure 3, on a représenté un objectif monté dans l'embout décrit ci-dessus, lequel est représenté en 8. On voit que les fibres optiques (dont quelques unes ont été 40 représentées en pointillés), sortent par un orifice 8a ménagé 71 16725 4 2136927 dans l'embout, pour se rassembler en un faisceau 9, comme on l'a indiqué ci-dessus. La couronne qui incorpore les fi"bres optiques est ici prolongée par une partie 8b servant uniquement à la fixation des 5 lentilles. Une première lentille sphérique divergente 10 vient pratiquement au contact de l'oeil. Son rayon de courbure est, à cet effet, voisin du rayon de courbure moyenne de la cornée (8mm). Comme on l'a indiqué ci-dessus, son diamètre (par exemple 10 7œbi8) est suffisant pour qu'elle prenne le maximum du cliamp d'observation et, pour la même raison, son indice est élevé (1,6^ par exemple). Comme cette lentille est mécaniquement liée à l'ensemble de l'objectif, elle ne subit pas l'influence des mouvements de l'oedl 15 observé. Il faut évidemment que cette lentille divergente soit suivie d'un ensemble (11 à 16) qui rabatte progressivement les rayons vers l'axe optique pour former, à partir de la surface sphérique de la rétine, une image plane réelle et de dimensions 20 convenables pour être reprise par un système optique placé en aval et servant à l'observation, à la photographie, etc.. Cet ensemble est conçu, d'une part pour corriger progressivement les aberrations introduites par la lentille 10, d'autre part pour que l'objectif ait une distance focale voisine de celle 25 de l'oeil (entre 15 et 16mm), enfin, pour que l'objectif soit corrigé pour un diaphragme antérieur (constitué par la pupille d'entrée de l'oeil observé). Ces propriétés de l'objectif sont, en pratique, très importantes. Grâce au fait que la focale de l'objectif est voisine de 30 celle de l'oeil, la distorsion et la courbure du champ introduites par l'observation d'une grande surface sphérique peuvent être corrigées et, en outre, on dispose d'une grande profondeur de champ axial: les mises au point seront très faibles entre 20cm et l'infini. 35 La correction des aberrations étant obtenue en faisant pas ser les rayons lumineux principaux par le centre de la pupille d'entrée de l'oeil observé, on obtient un astigmatisme, un chro-matisme et une courbure de champ minimum. Ces différents résultats sont obtenus par l'emploi d'au 40 moins line lentille non sphérique. 71 16725 5 2136927 Dans le mode d'exécution préféré décrit, un premier jeu de lentilles 11 et 12 formé un système convergent d'indice élevé. Le calcul a montré qu'une surface plane de séparation entre 11 et 12 améliore la qualité chromatique de l'image sans avoir d'action 5 sur le champ. La lentille plan-convexe 13 a une surface parabolique, sa surface plane étant tournée vers l'oeil du sujet. Les lentilles 14—15 achèvent de faire converger les faisceaux lumineux vers le plan image, la lentille 16 jouant le rôle 10 de lentille de champ. Cette dernière lentille est calculée, en fonction de l'utilisation envisagée, pour faire converger les faisceaux lumineux vers la pupille d'entrée du système optique placé en aval, de façon qu'il puisse capter la totalité de la lumière venant de l'oeil observé. En outre, sa surface tournée vers le 15 système optique aval est de préférence non sphérique (parabolique par exemple). Cette lentille de champ peut être décomposée en plusieurs éléments selon le type du système d'observation placé derrière l'objectif. Dans le cas de l'ophtalmoscopie, ce système optique aval 20 pourra être constitué par une simple loupe d'observation de l'image formée par l'objectif, montée mobile sur l'axe optique. Dans le cas de la rétinographie, de la cinématographie.ou de prises de vues de télévision, il sera évidemment plus complexe. Dans tous les cas, le champ observé par l'appareil complet 25 qui comporte l'objectif décrit ci-dessus pourra être de l'ordre de 110 à 130° avec des aberrations très réduites et une grande stabilité del'image au voisinage de la lentille de champ, la distorsion étant minimiim et négligeable en ophtalmoscopie, ce qui constitue un progrès considérable par rapport aux appareils anté-30 rieurs. Diverses applications de l'objectif décrit pourront être envisagées sans sortir du cadre de l'invention : examen de cavités dentaires, gastroscopie, antéroscopie, pneumoscopie, gynécologie, angiographie Iluorescéinique, soit par ophtalmoscopie, soit par 55 photographie, et autres applications médicales ou non. Outre, son très grand champ et sa grande profondeur de champ axial, cet objectif permet d'explorer une cavité quelconque sans y introduire une lampe d'éclairage. On évite ainsi,d'une part, de chauffer l'intérieur de la cavité (la température à la sortie des fibres opti-^ ques sera par exemple de 18° pour 80° à l'entrée), d'autre part, d ' • 71 16725 6 2136927 de devoir ressortir l'instrument en cas de défaillance de la lampe, pour remplacer celle-ci. Il doit être "bien compris que le nombre de fibres optiques est variable. 5 Le dispositif peut être construit de telle sorte que les fibres peuvent se toucher et former une couronne continue de lumière. 71 16725 7 2136927 SETEHDICAII0H3 1 - Dispositif d'examen d'une cavité, comportant une pluralité de fibres optiques dont les extrémités transmettrices sont disposées de manière à juxtaposer leurs faisceaux lumineux en vue d'éclairer l'intérieur de la cavité et un système optique 5 apte à former une image de ladite cavité ainsi éclairée, caractérisé par un embout creux ayant la forme générale d'une couronne suivant les génératrices de-laquelle sont disposées les terminaisons des fibres optiques, les extrémités transmettrices desdites fibres étant uniformément réparties sur une base de la 10 couronne, le logement interne de la couronne contenant, fixées perpendiculairement à l'axe de celle-ci, au moins une lentille divergente située-au voisinage immédiat de ladite base et une lentille convergente non sphérique. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en 15 ce que ladite couronne est tronconique, les lentilles étant centrées sur son axe, la lentille divergente se trouvant au voisinage immédiat de la petite base qui constitue la surface d'éclairage de la cavité. 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en 20 ce que ladite lentille divergente est sphérique, le rayon de courbure de sa face la plus voisine de la petite base de la couronne étant sensiblement égal à celui de la cornée d'un oeil humain, le diamètre intérieur de ladite petite base étant de l'ordre de 7 à 8mm. 25 4- - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système optique a une distance focale voisine de celle de l'oeil "hn-ma-in et est corrigé pour un diaphragme antérieur. 5 - Dispositif suivant les revendications 1 et 4, caractéri-30 sé par des lentilles convergentes supplémentaires telles que ledit système optique soit apte à former, du fond de l'oeil d'un sujet observé, une image réelle sensiblement plane et exempte de distorsion et d'aberrations. 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en 35 ce que lesdites lentilles supplémentaires associées à la lentille divergente comprennent un premier couple de lentilles accolées de façon à former un plan intermédiaire, une lentille plan-convexe de surface parabolique, orientée vers le plan image, un 71 16725 & 2136927 second couple de lentilles accolées et une lentille de champ ayant une surface parabolique orientée vers le plan image. 7 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ladite couronne est munie de logements cylindriques conte-5 nant lesdites terminaisons, les axes desdits logements étant inclinés, par rapport à l'axe de la couronne, d'un angle compris entre 20 et 302 et, de préférence, entre 22 et 288» 8 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ladite couronne comporte un corps tronoonique muni, à sa 10 périphérie,et suivant ses génératrices, de logements semi-cylindriques et une feuille fixée par collage sur les fibres optiques préalablement placées dans lesdits logements. 9 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le rassemblement desdites terminaisons en un faisceau qui tra- 15 verse une ouverture ménagée dans la paroi de ladite couronne. 10 - Appareil d'ophtalmologie, caractérisé en ce qu'il comprend tin dispositif suivant la revendication 1, coopérant avec un système optique placé en aval.