Brevet FR2218574A1 — publié le 19740913

La présente invention concerne un dispositif pour la transmission optique d'images entre un instrument qui les capte et un récepteur, avec plusieurs tronçons reliés par des articulations et des corps réfléchissants au voisinage de ces dernières. Dans les domaines où des instruments optiques servent l'étude d'objets par examen visuel, tels que la microscopie, la téléscopie ou l'endoscopie, il est souvent nécessaire que l'instrument d'examen soit mobile, afin de permettre examen précis de parties successives d'un objet fixe ou mobile. Au cours de telles études, il est toutefois géné- ralement indispensable de pouvoir déplacer l'instrument d'examen très facilement, mais avec précision. Ces conditions sont relativement faciles å satisfaire quand l'instrument d'examen est guidé mécaniquement ou très léger et quand l'oeil de l'observateur peut suivre facilement les mouve- ments de l'instrument. Dans l'industrie moderne, il convient toutefois souvent de relier un système de télévision à l'instrument d'examen, pour enregistrer l'ob- servation, permettre une observation plus facile de l'échantillon au moyen de l'image d'un moniteur oermettre a plusieurs observateurs de suivre le déroulement de l'observation. Lorsqu'une caméra de télévision doit neutre reliée directement à un instrument d'examen mobile, t encombrement relativement important et son poids relativement élevé limitent beaucoup les mouvements de cet instrument. Afin d'éviter cet inconvénient, on a déjd proposé de monter la caméra de télévision fixe et de la relieur à l'instrumlent d'examen par un élément intermédiaire mobile, permettant une transmission d'image optique. Cet élément intermédiaire, appelé optique articulée, est constitué par plusieurs tronçons tubulaires, reliés par des articulations. Dans chaque articulation se trouve un miroir guidé mécaniquement et dirigeant le faisceau diun tronçon dans le suivant. L'inclinaison voulue des miroirs est réalisée dans ce dispositif par le guidage mécanique, de façon qu'une rotation des tronçons produise toujours un renvoi de la lumiere dans le tronçon correspondant, suivant un angle précis. Les miroirs utilisés dans ce dispositif proposé permettent certes de dévier le faisceau au voisinage des articulations, mais la déviation possible est limitée. Lorsque les tronçons forment de très grands angles, la taille limitée des miroirs réduit en effet le flux lumineux, limage à transmettre ou les deux. L'invention a pour objet un dispositif pour la transmission optique d'images, permettant un pliage et/ou une rotation quelconques des tron çons entre eux sans réduction qualitative de l'image à transmettre. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les axes longitudinaux dés tronçons sont décalés et chacune des deux extrémités en regard de deux tronçons voisins porte un corps réfléchissant dont les faces réfléchissantes sont disposées par rapport aux axes longitudinaux correspondants de façon que les parties de faisceau se propageant suivant ces derniers soient réunies par une partie de faisceau se propageant suivant l'axe de l'articulation reliant les extrémités. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris d l'aide de la description detaillée ci-dessous et de la figure unique représentant le schéma d'un exemple de réalisation. Le dispositif pour la transmission d'images, représenté schématiquement sur la figure, comprend des tronçons tubulaires 1-4, dont les extrémités 5 forment un bottier et contiennent chacune des corps réfléchissants identiques 6. Ces derniers sont constitués par des prismes dont la section est un triangle rectangle isocèle. Les tronçons 1-4 sont disposés avec décalage des axes longitudinaux et leurs extrémités en regard sont reliées par une articulation 7 pivotante. La mobilité du dispositif est encore améliorée par d'autres articulations pivotantes 8, disposées coaxialement dans les tronçons 1-4. Un endoscope 9, constituant l'instrument de.amen, est fixé à l'extrémité libre du tronçon 1 et une caméra de télévision fixe 11 à l'extrémité libre du tronçon 4. La caméra 11 est simplement indiquée sur le dessin. Le tronçon 1 comporte une fenêtre d'observation 12 du côté opposé à l'instrument d'examen 9. Le dispositif selon l'invention comprend les systèmes optiques suivants dans les tronçons 1-4 pour la transmission optique d'une image. Le tronçon 1 comprend un prisme 13 classique avec une couche semitransparente 14, un objectif de formation d'image 15 et un objectif achromatique 16, mobile pour la mise au point de l'image. Le tronçon 2 contient une lentille de champ 17 et un objectif achromatique de formation d'image 18. Le tronçon 3 contient une lentille de champ 19 et un système optique 21, pivotant autour de l'axe optique, inversant les images dans un sens et connu sous le nom de "prisme de Pechan". Le tronçon 4 contient enfin un disque 22 formant un coin neutre et une optique mobile de formation d'image 23. Lors de l'enregistrement d'une image guidée optiquement par le dispositif selon l'invention, le faisceau provenant de l'endoscope 9 se déplace comme suit, dans le sens de propagation de la lumiere. Le flux lumineux tombe d'abord sur la couche semi-transparente 14 du prisme 13. La plus grande partie de ce flux lumineux est déviée à angle droit, traverse l'objectif de formation d'image 15 ainsi que l'objectif achromatique 16, puis tombe sur le corps réfléchissant 6. La faible fraction du flux lumineux traversant la couche 14 permet une observation directe de l'objet dans la fenêtre 12. Le flux lumineux tombant sur le corps réfléchissant 6 subit une réflexion totale sur la surface hypoténuse de ce dernier, puis atteint la face hypoténuse du corps réfléchissant 6 voisin, sur laquelle une nouvelle réflexion totale se produit.Les faces réfléchissantes des prismes 6 sont dans ce but disposées par rapport aux axes longitudinaux correspondants des tronçons I et 2 de façon à réfléchir le flux lumineux provenant du tronçon 1 suivant l'axe de l'articulation, puis le flux lumineux sortant du prisme voisin 6 du tronçon 2 suivant l'axe de ce dernier. Dans le tronçon 2, le flux lumineux traverse ensuite la lentille de champ 17 et le système de formation d'image 18, puis atteint le prisme 6 suivant.Deux réflexions totales se produisent alors de nouveau sur les prismes 6 en regard, de sorte que le flux lumineux traverse dans le tronçon 3 la lentille de champ 19 et le système redresseur optique 21, qui le dirige sur le prisme inférieur 6 du tron çon 3, Ce prisme 6 produit une nouvelle réflexion totale du flux lumineux, qui atteint le prisme 6 voisin du tronçon 4, subit ainsi une nouvelle réflexion totale, puis est réfléchie ainsi suivant l'axe longitudinal du tronçon 4.Le flux lumineux arrivant à l'extrémité du dispositif traverse enfin le coin neutre 22 et l'optique de formation 23, pour atteindre le tube analyseur du récepteur de télévision ll I1 est également possible de disposer sur le faisceau du tronçon 4 un miroir pivotant 24, actionné de I'extérieur, de façon à projeter l'image optique sur une couche photosensible ou une caméra-de cinéma. La disposition décalée avantageuse des tronçons 1-4 et les articulations pivotantes 7 et 8 permettent une rotation quelconque des tron çons 1-4 autour de leur grand axe (n fois 360 ) et un pliage ou une rotation quelconque par rapport à leur grand axe (n fois 3600). Ces mouvements possibles des tronçons 1-4 produisent simplement une rotation de l'image; le flux lumineux n'est pas limité. Le "prisme de Pechan" 21 permet de compenser cette rotation de l'image. Le prisme 21 présente ea outre l'avantage de permettre une rotation quelconque de image. Il est possible de disposer le prisme 21 en un point quelconque du faisceau. Lors de l'enregistrement par photographie ou cinéma dorme image trans- mise par une optique articulée, il s'est révélé avantageux de ne pas faire varier la taille de l'image dans la caméra ou l'appareil empAoye. Oa s'ef force alors de fixer la taille de l'image optique de façon à utiliser sensiblement toute la surface sensible disponible dans la camera ou l'appareil. Dans ce cas, toute l'information de l'image est transmise avec une bonne identification possible des détails.Une possibilité de reuc- tion de l'image peut par contre titre utile, au moins pour les enregistre- ments au moyen d'une caméra de télévision. Une image complète est égalenent transmise dans ce cas avec une qualité généralement meilleure,car l'éclai- rement augmente pour un même faisceau lumineux. Inversement, il peut également convenir d'agrandir l'image optique au-delà du format d4image proprement dit. Une information est certes perdues sur les bords de l'image, mais la possibilité d'identification des détails croit.C'est pourquoi une optique de formation d'image 23 est prévue dans le tronçon 4 permettant avantageusement une variation de la taille de l'image et une mise au point. I1 est en outre avantageux de disposer le coin neutre 22 sur le faisceau dans le tronçon 4, avant la caméra de télévision 11. Ce coin neutre est commandé de façon connue, à l'aide d'un signal délivré par la caméra, pour obtenir un éclairement optimal sur le tube analyseur de télévision. I1 est difficile, notamment quand l'instrument d'examen utilisé est un endoscope, de maintenir un éclairement sensiblement constant de l'image. Le flux lumineux qui éclaire l'objet dont on veut produire une image doit traverser l'endoscope. L'éclairement de l'objet dépend donc fortement de la distance de ce dernier à l'orifice de sortie de la lumière. Bien entendu, diverses modifications peuvent titre apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'entre décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif pour la transmission optique d'imagesentre un instrument qui les capte et un récepteur, avec plusieurs tronçons reliés par des articulations et des corps réfléchissants au voisinage de ces dernières, ledit dispositif étant caractérisé en ce que les axes longitudinaux des tronçons sont décalés et chacune des deux extrémités en regard de deux tronçons voisins porte un corps réfléchissant dont les faces réfléchis- santes sont disposées par rapport aux axes longitudinaux correspondants de façon que les parties de faisceau se propageant suivant ces derniers soient réunies par une partie de faisceau se propageant suivant l'axe de l'articulation reliant les extrémités. 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé par des articulations pivotantes. 3. Dispositif selon une des revendications 1 et 2, caractérisée par une articulation pivotante coaxiale dans les tronçons. 4. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les tronçons peuvent pivoter et/ou tourner chacun de n fois 3600. 5. Dispositif selon revendication 1, caractérisé par remploi de prismes comme corps réfléchissants. 6. Dispositif selon revendication 5, caractérisé en ce que la section des prismes est un triangle rectangle isocèle. 7. Dispositif selon revendication 6, caractérisé en ce queleas faces hypoténuses des prismes produisent chacune une réflexion totale des rayons lumineux incidents. 8. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 a 7, caractérisé en ce qu'un système optique, pivotant autour de l'axe optique et redressant les images dans une direction, est disposé sur le faisceau d'un tronçon au moins. 9. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par l'emploi comme récepteur d'un appareil de photographie ou d'une camera de cinéma ou de télévision. 10. Dispositif selon revendication 9, caractérisé par un système optique de formation dlimage, mobile sur le faisceau, en amont du récepteur. il. Dispositif selon une des revendications 9 et 10, caractérisé par un coin neutre, discorde de préférence, disposé sur le faisceau en amont du récepteur. 12. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par un miroir pivotant, actionné de l'extérieur et disposé sur le faisceau du dernirr tronçon.