Brevet FR2215922A1 — publié le 19740830

La présente invention concerne-un dispositif optique pour endoscope pour transmettre des images endoscopiques en utilisant une technique de lentilles à barreaux pour le système dlinver- sion d'image. Des dispositifs optiques pour endoscopes ont entre autres la fonction de transmettre une partie d'image observée par endoscope depuis l'extrémité distale de l'endoscope jusqu' à l'extrémi- te proximale au travers dé fut d'instrument qui est relativement long. Il se pose alors le problème d'un transfert de l'image s'effectuant avec inversion multiple et sur une distance dont la longueur est conditionnée par la construction particulière de l'endoscope. Dans tous les systèmes optiques de ce type, il est prévu un nombre aussi réduit que possible de surfaces verre-air pour réduire les pertes de lumière dues à des réflexions sur les zones de transition verre-air ou air-verre. En outre, on donne à l'angle d'ouverture et par conséquent à la pupille de sortie du système optique de l'endoscope, une valeur aussi grande que possible pour obtenir une image riche en contraste pour une bonne brillance de 1' image. Des systèmes optiques classiques peuvent comporter un système d'inversion d'image dans lequel on rencontre par exemple à chaque inversion de l'image1 ou bien d'un plan-image à un autre plan-image-, au total six surfaces verre-air qui engendrent évidemment une perte #-de lumière assez grande si l'on tient compte qu'il se produit pour l'ensemble du système d inversion par exemple-quatre ou six inversions d'image. D'autres systèmes optiques opèrent pour chaque inversion d'image avec deux lentilles plansconvexes, auquel cas on obtient pour chaque inversion d'image au total quatre transitions verre-air ou air-verre.Le même résultat est obtenu en ce qui concerne les surfaces verre-air lorsque, pour chaque inversion d'image, c'est-à-dire pour passer d'un planimage à un autre plan-image, on utilise deux lentilles bi-convexes en forme de barreau. Ce système d'inversion connu présente cepe- dant également llinconvénient d'une perte de lumière relativement grande par réflexion car il existe quatre surfaces verreaIr pour chaque inversion d'image.# Lorsqu'il est nécessaire de prévoir au total par- exemple six inversions d'image pour la transmissicn d'images, on obtient au total dans le système d'inversion vingt quatre surfaces verre-air, ce qui conduit obligatoirement à une diminution de la brillance et du contraste par comparaison à un système comportant moins de surface verre-air. L'invention a pour obJet un dispositif optique d'endoscope dont le système d'inversion comporte, même dans le cas d'une transmission d'image s'effectuant sur de longues distances, aussi peu que possible de surfaces verre-air et qui permet donc de trans- mettre une image endoscopique brillante et riche en-contraste. Pour résoudre ce problème, le dispositif optique d'endoscope suivant l'invention est agencé de manière que le système d'inversion se compose d'au moins une lentille en forme de barreau, dont la structure optique et géométrique est dimensionnée de manière que chaque lentille en forme de barreau assure une inversion d'image simple ou multiple et égale à un nombre entier. Le système d'inversion peut avoir une structure symétrique et se composer de plusieurs lentilles en forme de barreau qui assurvent chacune une inversion d'image, ~auquel cas les plans#iMagos ou les images intermédiaires sont situés dans les volumes d'air existant entre les lentilles. D'autre part, on peut prévoir, dans le cas d'une inversion d'image multiple et égale à un nombre entier à l'aide d'une seule lentille en forme de barreau, au moins un plan#image ou une image intermédiaire située à chaque fois dans le corps# de lentille. Par comparaison à des dispositifs optiques de types connus, le système d'inversion du dispositif optique de 11 invention- présente l'avantage qu'il n'y a pour chaque inversion d'image que deux surfaces verre-air avec un agencement correspondant des lentilles en forme de barreau constituées de différents corps. Ceci se rapporte également au cas où l'on agence l'ensemble du système d'inversion sous la forme d'un seul corps de lentille en forme de barreau dans lequel on peut effectuer une inversion multiple d'images, les images intermédiaires étant situées dans le corps en verre de la lentille en forme de barreau. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig. 1 représente un dispositif optique d'endoscope comportant un système d'inversion d'images de structure symétrique et dans lequel#les images intermédiaires sont situées dans l'air, Fig. 2 représente un dispositif optique d'endoscope comsortant un syst#mè#;;inversion d'image également symétrique et dans lebel les images intermédiaires sont situées dans le corps de la lentille en forme de barreau, et Fig. 3 rerr#sente un dispositif optique d'endoscope dans lequel plusieurs systèmes d'inversion se composent d'un seul corps de lentille en forme de barreau. Sur les trois figures, on a désigné l'objectif par 1 et l'oculaire par 2 tandis que le système d'inversion du dispositif optique est désigné dans son ensemble par la référencé 3. Les trois dispositifs optiques se différencient les uns des autres par leur structure et leur mode de fonctionnement, ainsi qu'il aera décrit ci-après. Dans le mode de réalisation représenté sur la fig. 1, le système d'inversion se compose au total de trois lentilles biconvexes 3 en forme de barreau dont la structure optique et géométrique est calculée et dimensionnée de manière que chaque lentille assure une inversion complète d'images. Cela a été mis en évidence par les flèches représentant l'image et qui produisent une image à chaque fois en avant et en arrière de chaque lentille dans le plan-image correspondant. On peut voir que, pour chaque inversion d'images. il suffit d'utiliser une lentille en forme de barreau, ce qui. procure simultanément l'avantage qu'il n'existe que deux surfaces verre-air pour chaque inversion d'images. Pour la lentille 3 qui est adjacente à l'objectif 1, on a repré sent schématiquement le trajet des rayons lumineux entre un foyer et le suivant, Un tel trajet des rayons pourrait être obtenu à l'aide d'une lentille 3 en forme de barreau qui serait par exemple constituée d'une lentille bi-convexe 4, d'une lentille concave-convexe 5, d'une lentille biconcave 6, d'une autre len t:tIle concave-convexe 7 et enfin d'une lentille bi-convexe 8. A cet égard, les lentilles 4, 6 et 8 pourraient par exemple avoir un indice de réfraction de 1,5 et les- lentilles 5 et 7 un indice de réfraction de 1,8. Le type de verre à choisir dans chaque cas dépend de l'application envisagée. I1 est clair qu'on peut faire varier les valeurs précitées dars e l-#ites quelconques. On est cependant tributaire, lors du calo' et de l'agencement du dispositif optique, entre autres de l'espace disponible dans le fut de l'instrument ainsi que d'attre3 dimensions géométriques de cet instrument, Dans l'exemple représenté sur la fig 2, lesvstéme optique d'inversion d'image se compose au total de quatre lentilles en forme de barreau, auquel cas les deux lentilles médianes et les deux lentilles extérieures sont d'une structure identique tandis que les deux lentilles extérieures correspondent dans leur action optique à l'une des lentilles intérieure ou médiane. Dans l'exemple considéré, il existe également seulement deux surfaces verre-air pour chaque inversion d'image. Dans ce système également symétrique, on obtient deux images intermédiaires dans les lentilles médianes. Cela présente l'avantage que des encrassements des surfaces de lentilles, qui peuvent par conséquent résulter de dépôts de particules de poussière ou de graisse, n'ont pas un effet aussi défavorable que dans le mode de réalisation de la fig. 1 car les surfaces terminales de lentilles soumises à l'encrassement ne sont pas situées au voisinage immédiat des plans-images. Enfin, la fig. 3 représente une autre solution dans laquelle l'ensemble du système d'inversion se compose d'une seule lentille en forme de barreau qui assure une inversion d'image multiple et égale à un nombre entier, à savoir égale à trois dans le cas considéré, En principe cette structure correspond sensiblement à celle indiquée sur la fig. 1 lorsqu'on considère que les volumes d'air se trouvant entre les lentilles 3 sont remplis d'un fluide à faible indice de réfraction tel que par exemple du verre faiblement réfringent.Bien qu'un système tel que celui de la fig. z pose certains problèmes en ce qui concerne la souplesse d'utilisation désirée, il reste cependant particulièrement avantageux en ce qui concerne la brillance de l'image à cause des faibles pertes de lumière car le système d'inversion ne comporte que deux surfaces verre-air indépendamment du nombre désiré d'inversions d'image. En outre,on obtient également dans ce cas l'avantage que les images intermédiaires sont formées dans le corps en verre et ne sont par conséquent pas altères par des encrassements éventuels des surfaces de lentilles. Les dispositifs optiques d'endoscope du type représenté et décrit satisfont au maximum aux impératifs de qualité d'images car ils ne donnent lieu qu'à de faibles pertes de lumière par des réflexions à cause du nombre relativement réduit des surfaces verre-air et car ils assurent une transmission d'images riches en contraste en vue d'inversion multiple d'image sur des lon gueurs importantes. Le nombre des inversions d'image est fonction à chaque fois de la direction d'observation à l'extrémité distale de ltendoscope ou bien du fait que l'image doit apparaître dans la direction latérale pour titre disposée verticalement dans le plan-image de l'oculaire. Dans des directions d'observation de 160 et 1800, on. choisit un nombre impair d'inversions tandis qu'il est souhaitable d'adopter un nombre pair d'inversions en cas de déviations à l'aide d'un prisme à pans coupés. En cas de déviation au travers d'un prisme (loupe) et d'un prisme (dove), on peut aussi bien choisir un nombre pair qu'un nombre impair d'inversions d'image. REVENDICATIONS 1. Dispositif optique pour endoscope destiné à transmettre des images endoscopiques en utilisant une technique de lentilles en forme de barreau pour le système d'inversion d'image, caractérisé en ce que le système d'inversion d'image se compose d'au moins une lentille en forme de barreau dont la structure optique et géométrique est dimensionnée de manière que chaque lentille assure une inversion d'image simple ou multiple et égale à un nombre entier. 2. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que, dans le cas d'une inversion d'image multiple et égale à un nombre entier et assurée à l'aide d'une seule lentille en forme de barreau, il est prévu au moins un plan-image ou bien une image intermédiaire qui est située dans le corps de la lentille. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'inversion a une structure symétrique et se compose de plusieurs lentilles en forme de barreau qui assurent chacune à chaque fois une inversion d'image et en ce que les plans-images ou les images intermédiaires sont situés dans les volumes d'air existant entre les lentilles en forme de barreau.